一种基于核磁共振波谱半高宽的磁纳米粒子质量浓度计算方法

本发明属于磁纳米材料测试，更具体地，涉及一种基于核磁共振波谱参数的磁纳米粒子质量浓度测量方法。

背景技术：

1、磁纳米粒子mnps (magnetic nanoparticles)具备诸多优良的物理性质，例如其纳米级的尺寸，超顺磁性的特征等，因此在生物医学、核磁共振成像、磁流体、数据存储等方面得到了大量的关注和应用，在实际应用中，mnps被表面活性剂包裹，并均匀地分散在基液中，形成稳定的胶体悬浮液，经过外源磁场 的作用，溶液中的mnps在被磁化后形成一定的团簇结构并改变自身周围磁场的分布情况，使得“局部”磁场不均匀，在核磁共振波谱中体现为fwhm的增宽。其中，磁纳米粒子的浓度变化最能体现出fwhm增宽的过程，两者的关系在实际实验得到数据中表现为良好的线形关系，而且由于传统的溶液质量浓度测量方法，在保持高精度的同时，存在成本极高、需要样品量大、适用性较低的问题。因此，对于已经通过磁共振实验建立足够数据库的条件下，为了达到资源的充足利用，完全可以利用磁共振实验中得到的数据建立相应的质量浓度与半高宽表达式，实现通过磁共振波谱半高宽预测待测样品试剂质量浓度的功能。然而，在针对现有的溶液质量浓度测量的方法中，高精度测量的核磁共振法准确度高、结构解析能力强，但其成本极高、需要样品量大，适用性较低。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种基于核磁共振波谱半高宽的磁纳米粒子质量浓度计算方法，在磁共振的基础上，建立磁共振波谱半高宽、待测样品粒径以及质量浓度的数学模型，借助该数学模型，通过待测样品的粒径及其对应的波谱半高宽实现预测样品的质量浓度。

2、为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种基于核磁共振波谱半高宽的磁纳米粒子质量浓度计算方法，该方法包括以下步骤：

3、s1. 在设定的温度t下，采用核磁共振的方法对未加入磁纳米粒子的纯氘水试剂进行测量，记录核磁共振波谱中半高宽fwhm的数值；

4、s2.选择标称粒径一致的磁纳米粒子试剂，按照比例将其稀释为不同质量浓度的试剂，对不同浓度下的磁纳米粒子试剂进行核磁共振实验，记录对应的核磁共振波谱中半高宽的数值；

5、s3. s2中记录的质量浓度与半高宽对应的样本点，表现形式为离散的数据点，将离散的数据点线性拟合后，得到在磁纳米粒子粒径统一的条件下，核磁共振波谱半高宽与磁纳米粒子浓度的线性关系，其中，为核磁共振波谱半高宽与磁纳米粒子质量浓度线性关系的斜率，c为测试样品中的磁纳米粒子质量浓度；

6、s4. 选择多组标称粒径不一致的磁纳米粒子试剂，按照s2中的步骤，将各个粒径下对应的试剂稀释为不同质量浓度的样品，再分别对不同质量浓度的磁纳米粒子试剂进行磁共振实验，记录对应的核磁共振波谱中半高宽的数值；

7、s5. 在s4的各组实验中，根据不同粒径下半高宽（fwhm）与质量浓度（massconcentration）的线性关系，得到不同粒径对应的，粒径与对应不同的样品点，将离散的样品点拟合，建立磁纳米粒子粒径d与粒子粒径对应的之间的线性关系，其表达式为：，其中，k为该线性关系的斜率，d为待测样品中的磁纳米粒子的标称粒径，b为线性关系的截距；

8、s6. 通过s3与s5中公式，得到磁纳米粒子质量浓度与半高宽的关系式，根据该关系式，在已知待测浓度的磁纳米粒子试剂所对应的核磁共振波谱半高宽与磁纳米粒子粒径d的情况下，可以预测待测磁纳米粒子试剂的质量浓度。

9、优选地，测量时的设定的温度t的波动范围限制为280k～320k。

10、优选地，在测试过程中，保持一致的参数为温度t、磁纳米粒子粒径d、外源磁场。

11、通过本发明所构思的以上方案，能够取得以下有益效果：

12、本发明通过利用磁纳米粒子在磁共振波谱中的参数与浓度的对应关系建立线性回归曲线，依据该曲线来预测磁纳米粒子样品的质量浓度，通过磁共振波谱的半高宽来反映磁纳米粒子的质量浓度，提供了较高的质量浓度的测量精度。

技术特征：

1.一种基于核磁共振波谱半高宽的磁纳米粒子质量浓度计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于核磁共振波谱半高宽的磁纳米粒子质量浓度计算方法，其特征在于，所述s1中，测量时设定的温度t的波动范围限制为280 k～320 k。

3.根据权利要求1所述的一种基于核磁共振波谱半高宽的磁纳米粒子质量浓度计算方法，其特征在于，在测试过程中，保持一致的参数为温度t、磁纳米粒子粒径d、外源磁场。

4.根据权利要求1所述的一种基于核磁共振波谱半高宽的磁纳米粒子质量浓度计算方法，其特征在于，在实际的实验数据中，在上述条件下半高宽与磁纳米粒子的质量浓度关系是线性的。

技术总结
本发明公开了一种基于核磁共振波谱半高宽的磁纳米粒子质量浓度计算方法，属于磁纳米材料测试技术领域，本发明以磁纳米粒子诱使局部磁场不均匀而导致磁共振波谱产生变化为媒介，建立了磁纳米粒子的质量浓度与磁共振波谱半高宽之间的关系，由于单个磁纳米粒子的饱和磁化强度固定，所以磁纳米粒子的质量浓度的变化本质上是磁纳米粒子的数量变化，质量浓度与磁共振波谱半高宽具有线性关系，通过测量磁共振波谱半高宽可以反映出磁纳米粒子质量浓度的变化，实现对磁纳米粒子质量浓度的测量。

技术研发人员：张亚鹏,胡松,张斌,罗维平,马双宝
受保护的技术使用者：武汉纺织大学
技术研发日：
技术公布日：2025/1/16