胶束及临界胶束浓度的定义

胶束（Micelle）是表面活性剂或聚合物在水中形成的一种特殊分子聚集体。当表面活性剂的浓度超过某一特定值时，其疏水部分会相互吸引，聚集形成胶束的内核；而亲水部分则朝向外部水域，共同构建胶束的外层。这一现象在科学研究和实际应用中都有着深远的影响，涵盖了药物输送、增溶作用以及靶向药物递送等多个领域。
临界胶束浓度（Critical Micelle Concentration，CMC）是一个关键参数，它标志着在特定温度下，聚合物分子所形成的胶束粒子开始出现的最低浓度。当胶束粒子的浓度超过这一阈值时，胶束便会在溶液中大量形成。这一概念在多个科学领域中都具有重要的意义，特别是在药物输送和增溶作用的研究中。
胶束的稳定性对于其在药物载体领域的应用至关重要。稳定的胶束能够确保药物载体在体内高度稀释的环境下仍能有效运载和释放药物。而临界胶束浓度（CMC），作为表征胶束稳定性的关键指标，与聚合物的分子结构紧密相连。当聚合物浓度接近CMC时，其物理化学性质会发生显著变化，如表面张力的降低、密度的增加、折射率的变化、粘度的上升、渗透压的改变以及光散射强度的增强等。
临界胶束浓度的测定在聚合物研究中占据着举足轻重的地位。当聚合物形成胶束时，其理化性质会经历显著变化，这为临界胶束浓度的测定提供了基础。目前，常用的测定方法包括电导法、表面张力法、光散射法、染料法、增溶法和荧光探针法等。接下来，我们将重点介绍其中一种广泛应用的临界胶束浓度测定方法——芘荧光法。其原理在于利用芘的荧光特性来间接测定临界胶束浓度。
芘（Pyrene），这一具备芳香环与脂肪链的分子，呈现出独特的水溶性。在纯水中，因其分子结构与水分子的极性相互作用，芘的荧光被猝灭，从而显示出微弱的荧光强度。然而，一旦芘分子溶解于胶束溶液中，情况便大相径庭。胶束分子的疏水特性使得芘能够深入胶束内部，从而避开水相的影响，其荧光强度因此显著增强。正是基于这一原理，我们可以通过观察芘分子在不同浓度的聚合物溶液中的荧光强度变化，来精准地测定临界胶束浓度。

CMC测定方法

（1）制备聚合物溶液

首先，称取一定量的聚合物样品，加入适量的去离子水，定容至50 mL，并充分搅拌均匀。这样，我们就得到了一系列不同浓度的聚合物溶液，其浓度范围通常设定为从0.1倍临界胶束浓度到10倍临界胶束浓度。

（2）加入芘

接下来，称量一定量的芘的丙酮溶液，并将其加入到不同浓度的聚合物溶液中。之后，将溶液置于25℃的摇床中，摇动一定时间以确保胶束与芘能够充分结合。这样，我们就得到了待测的样品溶液。

（3）测定荧光强度

由于芘的荧光强度比值（I382/I371）会随着其所处环境的改变而变化，因此我们可以通过测量这一比值来测定CMC。在亲水性环境中，比值较小；而在疏水性环境中，比值则会增大。当芘被包裹在胶束内部时，其周围环境变为疏水性，此时的比值会显著增大。然而，当共聚物浓度降低至CMC以下时，胶束无法在水中形成，芘将直接分散到水中，其周围环境再次变为亲水性，导致比值下降。通过绘制382 nm和371 nm的荧光强度比值与共聚物浓度的关系图，我们可以清晰地看到曲线的转折点，这就是CMC值所在的位置。

在测定过程中，我们遵循以激发波长测最大发射波长，以发射波长测最大激发波长的原则，确定芘探针的激发波长为332 nm。然后，我们使用这一激发波长来测定待测液在350 nm至450 nm范围内的发射光谱，同时确保激发和发射狭缝带宽分别为10 nm和2.5 nm。通过测量一系列不同共聚物浓度下的371 nm和382 nm处的荧光强度（即I371和I382），我们可以进一步作出以浓度的对数为X轴、I382/I371为Y轴的图表。图表中数据点的水平切线与突变曲线的切线的交点所对应的浓度值，即为共聚物的CMC值。

芘荧光法的优缺点分析

优点：

• 操作简便，无需高端仪器设备。
• 芘分子易于进入胶束内部，导致荧光强度显著变化，确保测量准确性。
• 芘分子在生物体内广泛存在，使得该方法适用于生物界面活性剂的研究。

缺点：

• 仅适用于非离子型聚合物。
• 溶解芘时需使用苯或丙酮等有机溶剂，这些溶剂具有一定的毒性。