多壁碳納米管修飾玻碳電極測定藥物野黃芩苷

莫 冰，彭玉娥，甘靜妮，蔡 卓

（1.廣西產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，廣西 南寧 530007；2.廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，廣西 南寧 530004）

野黃芩苷（Breviscapine）是從燈盞花中提取的主要成分，燈盞花屬于菊科飛蓬屬植物，主要分布于云南、廣西等西南地區(qū)。野黃芩苷可以擴(kuò)張微血管，改善微循環(huán)，提高心肌功能和心腦供血，也具有降低血粘度，抗血小板聚集，防栓及溶栓，降血糖及降低血脂等功效；可治療和預(yù)防腦血管意外及其后遺癥、記憶力減退、冠心病、心絞痛、心肌梗塞及高粘滯血癥、脈管炎，以及一些缺血及伴有微循環(huán)障礙的病癥。對(duì)頸周綜合癥、頸椎病、椎基底動(dòng)脈供血不足、各種眩暈癥，以及肺感染等也有一定療效。文獻(xiàn)報(bào)道的野黃芩苷測定方法有薄層色譜法[1]、高效液相色譜法[2~4]和毛細(xì)管電泳法[5]。這些方法的主要缺點(diǎn)是樣品需要衍生化，處理過程繁瑣。由于野黃芩苷分子結(jié)構(gòu)上有酚羥基（圖1），使其具有一定的電化學(xué)活性，也使得采用電化學(xué)方法進(jìn)行測定成為可能。

碳納米管（carbon nanotube,CNT）自1991年發(fā)明以來，由于其獨(dú)有的特殊結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，良好的電子特性和較高的機(jī)械性能，一直是材料、化學(xué)、物理、生物等多種學(xué)科領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。研究表明，將碳納米管用作修飾電極的材料，可以增大電極的表面積，增強(qiáng)電子轉(zhuǎn)移能力，提高電極導(dǎo)電性能，降低反應(yīng)過電勢，增加峰電流，從而使修飾電極具有良好的電催化性和穩(wěn)定性。

本文采用超聲波處理多壁碳納米管，然后將其修飾在玻碳電極的表面，制成多壁碳納米管修飾玻碳電極,研究野黃芩苷在多壁碳納米管修飾玻碳電極上的電化學(xué)行為,并建立電化學(xué)測定藥品中野黃芩苷的新方法。

圖1 野黃芩苷結(jié)構(gòu)

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

儀器：CHI600C電化學(xué)工作站；三電極系統(tǒng)，以玻碳電極（GCE）或修飾了多壁碳納米管的玻碳電極（MWNTs/GCE）為工作電極，飽和甘汞電極（SCE）為參比電極，鉑絲電極為對(duì)電極。電子分析天平，KQ2200E型超聲波清洗器。

試劑：野黃芩苷標(biāo)準(zhǔn)品，硝酸，無水乙醇，α- 氧化鋁，磷酸氫二鈉，磷酸二氫鈉，N,N- 二甲基甲酰胺，燈盞花素注射液，燈盞花素片劑。

磷酸氫二鈉溶液（0.2mol·L-1）：稱取15.601g的磷酸氫二鈉，放入小燒杯中，加50mL水，超聲振蕩溶解，轉(zhuǎn)移到500mL容量瓶，定容。

磷酸二氫鈉溶液 （0.2mol·L-1）：稱取35.814g的磷酸二氫鈉，放入小燒杯中，加50mL水，超聲振蕩溶解，轉(zhuǎn)移到500mL的容量瓶，定容。所有用水都為去離子水。

1.2 多壁碳納米管的純化及電極的制備

稱 取 1.0g MWCNTs分 散 于 100mL 6mol·L-1HCl中，超聲處理4h后，用去離子水洗至中性。用100mL 濃 HNO3+ 濃 H2SO4(1∶3，V/V)超聲處理 6h，用去離子水洗至中性，用烘箱在100℃烘干12h。將GCE 用濕潤的氧化鋁在拋光布上拋光，用去離子水沖洗后，分別在1∶1（V∶V）硝酸、乙醇和去離子水中超聲清洗5min，然后在空氣中干燥。將10.0mg的預(yù)處理MWCNTs分散到10mL的N，N- 二甲基甲酰胺（DMF）中，通過超聲波處理30min。滴加12 μL MWCNTs分散液到處理過的GCE表面上，于紅外燈下干燥，即制得修飾電極。

1.3 電化學(xué)測量

實(shí)驗(yàn)在CHI600C型電化學(xué)工作站上進(jìn)行，三電極系統(tǒng)。取適量野黃芩苷樣品溶液，加入0.20 mol·L-1Na2HPO4-NaH2PO4(pH=7.4)底液，轉(zhuǎn)移至電解池中，在-0.2~+1.2 V的條件下進(jìn)行循環(huán)伏安掃描,掃速為120mV·s-1；每次測定后在空白底液中掃描至曲線穩(wěn)定。用標(biāo)準(zhǔn)曲線法測定野黃芩苷的含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 野黃芩苷在MWCNTs/GCE電極上的電化學(xué)行為

圖2為4.0×10-5mol·L-1野黃芩苷在0.20mol·L-1Na2HPO4-NaH2PO4緩沖液(pH=7.4)中在GCE及MWCNTs/GCE上的循環(huán)伏安行為?？梢钥闯?，在GCE上于+0.152 V和+0.751 V處野黃芩苷有2個(gè)弱氧化峰（曲線a），而在MWCNTs/GCE上野黃芩苷于+0.142 V和+0.706 V處有靈敏和良好的氧化峰（曲線b），其峰電流遠(yuǎn)大于在GCE上的峰電流，說明多壁碳納米管修飾電極對(duì)野黃芩苷表現(xiàn)出催化行為。反向掃描時(shí)，只在MWCNTs/GCE上于+0.652 V處觀察到1個(gè)極弱的還原峰。因此，可以認(rèn)為野黃芩苷在GCE和MWCNTs/GCE上的反應(yīng)均是不可逆的。

2.2 修飾劑用量的影響

圖2 4.0×10-5 mol·L-1野黃芩苷在0.20 mol·L-1Na2HPO4-NaH2PO4緩沖溶液 (pH=7.4)中在玻碳電極（a）和修飾電極（b）上的循環(huán)伏安圖及底液在修飾電極（c）上的循環(huán)伏安圖

本研究采用滴涂法制備修飾電極，因此修飾劑的用量直接影響電極的性能。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，修飾劑用量在3.0~12.0μL之間時(shí)，野黃芩苷氧化峰電流隨著修飾劑用量的增加而顯著增大，超過12.0μL后，氧化峰電流增加不明顯。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是：隨著碳納米管修飾量的增加，電極的電傳導(dǎo)性能得到改善，有利于電子的轉(zhuǎn)移，同時(shí)電極的比表面積增大，能有效地吸附野黃芩苷, 增加電解電流；當(dāng)修飾膜的厚度逐漸增加時(shí)，電極膜電阻也在增加，這 部分抵消了電極電傳導(dǎo)性能的改善；當(dāng)修飾膜的厚度進(jìn)一步增加到一定程度時(shí)，電極導(dǎo)電性能下降，不利于電荷轉(zhuǎn)移。綜合考慮，選擇修飾劑的用量為12.0μL。

2.3 支持電解質(zhì)的影響

分別考察了野黃芩苷在磷酸二氫鈉和磷酸氫二鈉、醋酸和醋酸鈉、碳酸鈉和碳酸氫鈉、磷酸一氫鈉和檸檬酸、氯化鈉、鹽酸等溶液中的電化學(xué)行為，結(jié)果表明，在磷酸二氫鈉和磷酸氫二鈉緩沖體系中峰電流形狀比較好，不出現(xiàn)雜峰，因此選擇磷酸二氫鈉和磷酸氫二鈉緩沖體系為本實(shí)驗(yàn)的支持電解質(zhì)。進(jìn)一步考察了支持電解質(zhì)濃度對(duì)峰電流的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)NaH2PO4-Na2HPO4緩沖液濃度為0.20mol·L-1時(shí)，峰電流最為穩(wěn)定，因而確定緩沖液濃度為 0.20mol·L-1。

2.4 pH的影響

考察了在5.8~8.0范圍內(nèi)pH對(duì)野黃芩苷峰電流的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)pH為7.4時(shí)峰形最好，峰電流最高，因而確定緩沖體系的pH為7.4。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，2個(gè)峰的峰電位都隨pH值的增加而往負(fù)的方向移動(dòng)，峰電位Ep與pH 值之間呈良好的線性關(guān)系。其回歸方程分別為Ep1(V) = - 0.0657pH +0.6328，r=0.995（峰 1），Ep2(V) = -0.0541pH + 1.121，r=0.992（峰2），說明這2個(gè)氧化過程有質(zhì)子參與了反應(yīng)。

2.5 掃描速率的影響

圖3是4.0×10-5mol·L-1野黃芩苷在MWCNTs/GCE上在不同掃速下的循環(huán)伏安圖。在40~240mV·s-1掃速范圍內(nèi), 野黃芩苷氧化電流隨著掃描速度的增加逐漸增大, 當(dāng)掃速為120mV·s-1時(shí)峰電流較大且峰形好，故選擇120mV·s-1為本實(shí)驗(yàn)的掃描速度。由圖3可知峰電流Ip隨著掃速的增加而增高，并且與掃速的平方根呈線性關(guān)系，線性方程為Ip1（μA） = 5.3799 v1/2（mV·s-1）-15.024 （r= 0.9976）；Ip2（μA） = 5.0395 v1/2（mV·s-1）-15.79（r = 0.9950），表明該反應(yīng)是受擴(kuò)散過程控制。由圖3還可觀察到, 峰電位與掃速的自然對(duì)數(shù)值ln V 呈良好的線性關(guān)系, 其線性方程為：Ep1（V） = 0.0205 ln V + 0.0427（r = 0.9907）；Ep2（V）= 0.0334 ln V + 0.546 （r=0.9985）。

圖3 4.0×10-5 molL-1野黃芩苷在不同掃速下在MWCNTs/GCE上的循環(huán)伏安圖

2.6 掃描起始電位和富集時(shí)間的影響

固定終止電位不變，考察掃描起始電位對(duì)峰電位、峰電流的影響，發(fā)現(xiàn)掃描起始電位對(duì)峰電流、峰電位的影響不大，本文確定起始電位為-0.2V。終止電位對(duì)峰電位影響不大, 但對(duì)峰電流有影響。終止電位大于+1.2V 時(shí)峰電流會(huì)變小, 而且峰型變差。所以本實(shí)驗(yàn)選取終止電位為+1.2V。在0~80s范圍內(nèi)隨著富集時(shí)間的增加峰電流不斷增大，富集達(dá)到80s后野黃芩苷在電極表面吸附量達(dá)到飽和，峰電流變化趨于平穩(wěn)。由此確定本實(shí)驗(yàn)富集時(shí)間為80s。

2.7 干擾實(shí)驗(yàn)

考察了野黃芩苷測試樣品中主要共存組分的干擾情況。在測定相對(duì)誤差不超過±5%時(shí)，對(duì)于8.0×10-5mol·L-1野黃芩苷，1000倍的葡萄糖、苯甲酸鈉、淀粉、糊精、滑石粉、氯化鉀、硝酸銨，500倍的硫酸鐵、碳酸鈉，100倍的亞硫酸鈉、硫酸鋅、氯化鈣、硫酸鈣、硫酸鈉，50倍的檸檬酸等對(duì)測定無干擾。

2.8 線性范圍，檢出限和穩(wěn)定性

在選定最佳條件下進(jìn)行線性掃描伏安測定，結(jié)果表明（圖4）, 野黃芩苷濃度在4.0×10-6~1.0×10-4mol·L-1范圍內(nèi)與峰電流呈良好線性關(guān)系, 線性回歸方程為Ip（μA） = 890.06C（mmol·L-1） + 0.9139，相關(guān)系數(shù)r=0.9985。方法檢出限（S×N = 3）為 8.2×10-7mol·L-1。對(duì)4.0×10-5mol·L-1野黃芩苷溶液連續(xù)測定11次，RSD為1.8%，說明重現(xiàn)性良好。

圖4 不同濃度野黃芩苷在MWCNTs/GCE上的線性掃描伏安圖

2.9 樣品測定

將一瓶注射液樣品（5mL）用去離子水稀釋至100mL，并進(jìn)一步稀釋至標(biāo)準(zhǔn)曲線所覆蓋的濃度范圍，待測；取10粒野黃芩苷片劑，磨成均勻粉末，稱取相當(dāng)于一粒片劑重量的粉末，溶解于2.0mL的0.2mol·L-1Na2HPO4-NaH2PO4緩沖液中，用水稀釋至100mL，并進(jìn)一步稀釋至測定的線性范圍，待測。2種樣品均按實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行測定，并做回收試驗(yàn)，結(jié)果列于表1。

表1 野黃芩苷樣品的測定結(jié)果（n=5）

3 結(jié)論

野黃芩苷在MWCNTs/GCE上具有良好的電化學(xué)行為，峰值電流與野黃芩苷濃度具有化學(xué)計(jì)量關(guān)系，據(jù)此建立了電化學(xué)測定野黃芩苷的一種新方法。制備的修飾電極具有良好的穩(wěn)定性。該方法簡單、方便、靈敏，應(yīng)用于野黃芩苷注射液和片劑樣品的測定，結(jié)果令人滿意。

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