The use of NMR to study the structure of water at interfaces and colloidal systems

O modelo de dois sítios, utilizado nos estudos de relaxação do solvente em soluções de carboidratos, pode ser transposto de forma satisfatória para soluções de polímeros hidrofílicos. Polímeros que possuem hidrogênios lábeis, isto é, que possuem hidrogênios disponíveis para troca química com os hidrogênios da água, causam aumento da taxa de relaxação spin-spin do solvente, R2, em relação ao valor obtido para a água pura O efeito torna-se mais intenso na medida em que a concentração dos polímeros aumenta. Polímeros que não possuem hidrogênios lábeis não alteram significativamente o R2 do solvente, pois o mecanismo de troca química não é estabelecido. A relaxação do solvente pode ser usada para estudar o processo de transição sol-gel em sistemas poliméricos. Conforme o gel e formado, as moléculas de água começam a ser confinadas e a taxa de relaxação do solvente aumenta significativamente. A estrutura de hidrogéis supramoleculares formados entre PEG e a-CD, a qual possui uma cavidade hidrofóbica em relação ao seu exterior hidrofílico, dependem das concentrações de seus constituintes e da massa molar do polímero. Quanto maior a massa molar do polímero, menor o numero de pontos de reticulação e mais frágil será o hidrogel. A partir da entrada de 2 moléculas de a-CD em uma cadeia de PEG linear 1.470 Da, a complexação torna-se mais intensa, levando ao recobrimento de toda a cadeia polimérica. A cinética de gelação entre a-CD e PEG, estudada por medidas do tempo de relaxação spin-spin (T2 = 1/R2) do solvente, fornece um perfil de curva que pode explicar o processo de complexação e formação do gel como um todo. A liberação e o confinamento de moléculas de água são refletidos no tempo de relaxação spin-spin destas. Ao liberar moléculas de água, observa-se uma diminuição nos valores de R2 da água até um ponto mínimo, a partir do qual os valores começam a aumentar devido ao confinamento destas moléculasThe two sites model used in the studies of solvent relaxation in carbohydrate solutions was also applied for hydrophilic polymer solutions. Polymers with labile hydrogen atoms, meaning they have hydrogen available for chemical exchange with the hydrogen atoms of water, increase the solvent spin-spin relaxation rate, R2, relative to the pure water. The effect becomes more intense as the polymer concentration increases. Polymers without labile hydrogen do not affect significantly R2 of the solvent, because the chemical exchange mechanism is not established in this case. The solvent relaxation can be used to study the process of sol-gel transition in polymer systems. When the gel is formed, the water molecules become confined and the solvent relaxation rate increases significantly. The structure of supramolecular hydrogels formed from PEG and a-CD, which has a hydrophobic cavity and exterior hydrophilic, depends on the concentration of the constituents and the molar mass of the polymer. The higher is the molar mass of the polymer, the fewer is the crosslinking points and more the fragile is hydrogel. Since the inclusion of two a-CD molecules in a chain of linear PEG 1470 Da, the complexation becomes more intense, leading to the full inclusion complex. The kinetics of hydrogel formation between a-CD and PEG was studied by relaxation time measurements of the spin-spin (T2 = 1/R2) of the solvent, provides a curve, whose shape can used to explain the process of complexation and the gelation process at all. The release and confinement of water molecules of the gel are affect spin-spin relaxation the time of the water molecules. The releasing of the water molecules, results in the decreasing of R2 up to a minimum value, and beyond this point the values increases again, due to confinement of these molecule