釔納米光譜探針合成及熒光増敏法分析橙皮苷

摘 要 以金屬釔離子為原料，采用單寧酸直接還原法，以十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）膠束和1乙基3甲基咪唑乙基硫酸鹽離子液體為修飾劑，制備釔納米粒子?？疾炝穗x子液體對(duì)釔納米粒子合成的影響，利用透射電鏡表征所制得的粒子為金屬釔納米粒子。通過(guò)研究釔納米粒子的光譜行為，建立了釔納米熒光增敏法分析微量橙皮苷（HES）的方法。結(jié)果表明，橙皮苷在0.18～14.40 mg/L范圍內(nèi)與體系熒光強(qiáng)度呈線性關(guān)系。其線性方程為F＝104.45＋127.92c，相關(guān)系數(shù)r＝0.9991；檢出限為0.05 mg/L。本方法操作簡(jiǎn)便，用于健胃消食片、正柴胡顆粒和中藥陳皮中橙皮苷的測(cè)定，結(jié)果令人滿意。

關(guān)鍵詞 橙皮苷； 釔納米粒子； 光譜探針； 增敏作用 

1 引 言

納米材料具有體積效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子效應(yīng)，能夠表現(xiàn)出特殊的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、力學(xué)和化學(xué)性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于高新技術(shù)領(lǐng)域。目前，納米粒子的合成方法有物理方法和化學(xué)方法，其中物理方法主要有冷凝法和機(jī)械粉碎法；化學(xué)方法主要有氣相沉積法、溶膠凝膠法、溶劑蒸發(fā)法、微乳液法和直接還原法^[1]。直接還原法因設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。納米粒子由于比表面積大，活性高，在空氣或溶液中易團(tuán)聚及氧化，常加入添加劑增加其在水溶液中的分散性和穩(wěn)定性^[2]。離子液體（ILs）是在室溫和室溫附近溫度下呈液體狀態(tài)的鹽類物質(zhì)，通常由有機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)陰離子組成，具有許多獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì): 蒸氣壓低、不易揮發(fā)、熱力學(xué)穩(wěn)定性好；對(duì)于很多無(wú)機(jī)或有機(jī)物質(zhì)都表現(xiàn)出良好的溶解能力^[3]。離子液體作為新型綠色溶劑，當(dāng)其陽(yáng)離子部分碳鏈達(dá)到一定長(zhǎng)度時(shí)，其界面化學(xué)性質(zhì)和有序聚集行為使其具有類似于表面活性劑的性質(zhì)，能夠在水溶液中形成膠束^[4]。研究證明，與傳統(tǒng)溶劑相比，離子液體在納米材料制備方面具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1） 表面張力低: 可以使無(wú)機(jī)材料的成核率較高， 得到小粒徑納米粒子; （2） 較低的表面能: 包裹在納米粒子周圍，可以使物質(zhì)在其中具有很好的穩(wěn)定性， 阻止其團(tuán)聚^[4，5]。

熒光探針技術(shù)是利用某些試劑與非熒光或弱熒光化合物以共價(jià)或其它形式結(jié)合形成熒光絡(luò)合物或聚集體進(jìn)行測(cè)定^[6]。熒光探針技術(shù)拓寬了熒光分析范圍。熒光探針包括金屬離子（過(guò)渡金屬離子、貴金屬離子、稀土金屬離子）、染料、金屬絡(luò)合物、納米等^[6]。稀土熒光探針主要有稀土離子熒光探針、稀土絡(luò)合物熒光探針、稀土共發(fā)光效應(yīng)熒光探針和稀土納米熒光探針^[6～8]。銪納米粒子、鋱納米粒子、Tb/acac/PAAM復(fù)合納米粒子、TbEu共同發(fā)光復(fù)合納米粒子作為光譜探針已應(yīng)用于測(cè)定生物分子及金屬離子^[7，8]。

橙皮苷（Hesperidin， HES） 是中藥材陳皮中的有效成分，是蕓香科桔屬植物果皮中常見的黃酮苷， 廣泛存在于陳皮、桔皮、枳殼、枳實(shí)等藥材及制劑中， 具有多種生物活性，如：抑菌、抗炎、抗病毒；預(yù)防心血管病癥；對(duì)胃腸功能及平滑肌具有興奮作用；增強(qiáng)維生素C作用；抗羥自由基氧化；抑制中樞神經(jīng)的作用；降低膽固醇；美白；防止骨質(zhì)疏松；抗癌功能^[9]。檢測(cè)橙皮苷的方法包括色譜法^[9]，毛細(xì)管電泳法^[10]，分光光度法^[11]。

本實(shí)驗(yàn)建立了以釔納米粒子（YNPs）為光譜探針的熒光增敏法測(cè)定橙皮苷的方法。本方法操作簡(jiǎn)便，穩(wěn)定性和重現(xiàn)性好，可用于健胃消食片、正柴胡顆粒和中藥陳皮中橙皮苷的測(cè)定，結(jié)果令人滿意。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

F4500熒光分光光度計(jì)（日本日立公司）；UV2501型紫外可見分光光度計(jì)（日本島津公司）；pHS29A型酸度計(jì)（上海精科雷磁公司）；781型磁力加熱攪拌器（常州國(guó)華電器有限公司）；Tecnai12型透射電子顯微鏡（荷蘭Philips公司）。

0.01 mol/L Y（NO3）3溶液：稱取0.1129 g Y2O3（上?；瘜W(xué)試劑公司）；用1% HNO3溶解后，定容至100 mL；單寧酸；1% （m/V）的十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）溶液；水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)品GBW（E）080360（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)）。

對(duì)照品溶液：準(zhǔn)確稱取適量橙皮苷對(duì)照品，以甲醇溶解并定容至50 mL，制成136.0 mg/L 橙皮苷溶液。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 離子液體（1乙基3甲基咪唑乙基硫酸鹽）的合成^[12] 準(zhǔn)確稱取18.2 g 1甲基咪唑，溶于100 mL甲苯，移取29.00 mL 硫酸二乙酯至恒壓滴液漏斗中，調(diào)節(jié)滴定速率，逐滴滴加到N甲基咪唑中，攪拌并控制反應(yīng)溫度低于40 ℃，反應(yīng)2 h，用分液漏斗分離，取下層離子液體。用甲苯洗滌3次，最后將離子液體放入真空干燥箱中，75 ℃干燥6～8 h，并進(jìn)行紅外光譜測(cè)定。

2.2.2 釔納米粒子制備 100 mL錐形瓶中依次加入1.0 mL 2.6 g/L單寧酸、10.0 mL去離子水、7.0 mL 1% CTAB膠束、7.0 mL 2%離子液體、1.0 mL 0.01 mol/L Y（NO3）3，30 ℃下攪拌30 min后，定容至50 mL。

2.2.3 樣品制備 取適量健胃消食片，研細(xì)，準(zhǔn)確稱取1.0020 g，置索氏提取器中，加適量甲醇，加熱回流提取3 h；取提取液，用少量甲醇分?jǐn)?shù)次洗滌容器，合并甲醇洗滌液；將洗滌液濃縮至適量，并以甲醇定容至50 mL；用微孔濾膜濾過(guò)，取續(xù)濾液，作為供試品溶液。

取適量正柴胡顆粒，研細(xì)，準(zhǔn)確稱取2.0012 g，置于100 mL容量瓶中，加甲醇適量，超聲處理30 min，放冷，過(guò)濾，用少量甲醇分?jǐn)?shù)次洗滌容器，洗液濾入同一容量瓶中，以甲醇定容；用微孔濾膜濾過(guò)，取續(xù)濾液，作為供試品溶液。

取陳皮粗粉1.0016 g，置索氏提取器中，加石油醚（60～90 ℃）80 mL，加熱回流2～3 h，棄去石油醚，藥渣揮干，加甲醇80 mL，再加熱回流至提取液無(wú)色，放冷，過(guò)濾，濾液置100 mL容量瓶中，用少量甲醇分?jǐn)?shù)次洗滌容器，洗液濾入同一容量瓶中，加甲醇定容；用微孔濾膜濾過(guò)，取續(xù)濾液，作為供試品溶液。

3.1 釔納米粒子表征

圖1為釔納米粒子透射電鏡圖。與水介質(zhì)相比，在加入CTAB膠束及加入CTAB膠束/離子液體的混合介質(zhì)中，合成釔納米粒子粒徑更小，分散性也更好；比較圖1b與圖1c，兩者分散性都很好。離子液體介質(zhì)中合成的釔納米粒子的粒徑有所增大，據(jù)文獻(xiàn)\\報(bào)道，在納米尺度范圍內(nèi)，粒徑增大有利于納米粒子熒光增強(qiáng)。

圖1 釔納米粒子透射電鏡圖

Fig．1 TEM images of YNPs

a. 水介質(zhì)；b. CTAB介質(zhì)；c. CTAB＋離子液體介質(zhì)。a. Water; b. CTAB; c. CTAB/ionic liquids

3.2 釔納米粒子熒光光譜及其影響因素

3.2.1 介質(zhì)對(duì)釔納米粒子合成的影響 合成介質(zhì)能影響所合成納米粒子的熒光性質(zhì)。圖2為不同介質(zhì)中合成的釔納米粒子的熒光光譜。比較圖2中曲線1和曲線2、3，加入修飾劑后釔納米粒子熒光明顯增強(qiáng)，且曲線3相比于曲線2熒光增強(qiáng)。如圖2附圖所示，隨著離子液體用量的增加，釔納米粒子的熒光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，用量為7.0 mL時(shí)達(dá)到最大。因此，本實(shí)驗(yàn)中2%（V/V）的離子液體用量選擇為7.0 mL。

圖2 不同介質(zhì)中合成釔納米粒子熒光光譜 （CYNPs＝2.0×104 mol/L） 

Fig．2 Fluorescence spectra of YNPs synthesized in different mediums

1. 水介質(zhì)中釔納米粒子熒光光譜；2. CTAB介質(zhì)中釔納米粒子熒光光譜； 3. CTAB和離子液體混合介質(zhì)中釔納米粒子熒光光譜。 1. Fluorescence spectra of YNPs in water medium; 2. Fluorescence spectra of YNPs in CTAB medium; 3. Fluorescence spectra of YNPs in the mixed medium of CTAB ionic liquids.

CTAB/離子液體對(duì)納米粒子存在電荷穩(wěn)定和位阻穩(wěn)定作用^[13，14]。（1） CTAB中的Br－吸附到配位不飽和的釔納米粒子表面形成電荷雙層結(jié)構(gòu)，使釔納米粒子之間形成靜電相互排斥作用力，防止其聚集；（2） 離子液體的陽(yáng)離子和CTAB的烷基季銨鹽陽(yáng)離子吸附到釔納米粒子表面，使釔納米粒子之間的空間位阻作用增強(qiáng)，有效阻止了釔納米粒子的聚集。CTAB/離子液體對(duì)納米粒子的穩(wěn)定作用有效保護(hù)了釔納米粒子，使之因碰撞導(dǎo)致的熒光猝滅減小，增強(qiáng)了釔納米粒子的熒光強(qiáng)度。

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3.2.2 酸度對(duì)釔納米粒子光譜行為影響 pH在4.0～9.5的范圍內(nèi)，研究了酸度對(duì)釔納米粒子熒光強(qiáng)度影響。隨著pH值增大，體系熒光強(qiáng)度逐漸增大，當(dāng)pH＝6.0時(shí)，熒光強(qiáng)度達(dá)到最大；且pH＞6.0時(shí)，熒光強(qiáng)度顯著降低。原因是CTAB中的Br－吸附在釔納米粒子表面，使其表面帶負(fù)電，同時(shí)陽(yáng)離子表面活性劑CTAB及離子液體1乙基3甲基咪唑乙基硫酸鹽的陽(yáng)離子包覆在釔納米粒子表面， 起空間位阻穩(wěn)定作用，使其不易聚集。在堿性溶液中，高濃度OH－削弱了陽(yáng)離子對(duì)釔納米粒子的包覆作用，使其部分暴露在溶液中，發(fā)生聚集，從而降低了熒光強(qiáng)度。所以，弱酸性條件更加有利于釔納米粒子穩(wěn)定存在。

3.2.3 溫度對(duì)釔納米粒子光譜行為的影響 在10～45 ℃溫度范圍內(nèi)考察了溫度對(duì)釔納米粒子熒光強(qiáng)度的影響。溫度低于20 ℃時(shí)，釔納米粒子熒光強(qiáng)度隨溫度變化不明顯；溫度高于20 ℃后，其熒光強(qiáng)度明顯降低。本實(shí)驗(yàn)選擇在20 ℃下進(jìn)行熒光測(cè)定。

3.3 橙皮苷與釔納米粒子相互作用的熒光光譜

考察了釔納米粒子橙皮苷混合體系的熒光光譜。如圖3所示，釔納米粒子與橙皮苷本身熒光強(qiáng)度都較?。粌烧呋旌虾?，混合體系的熒光強(qiáng)度明顯增強(qiáng)；且混合后，熒光峰相對(duì)于橙皮苷的熒光峰有所藍(lán)移，相對(duì)于釔納米粒子熒光峰發(fā)生紅移，這說(shuō)明釔納米粒子與橙皮苷發(fā)生了相互作用。隨著橙皮苷加入量增加，體系熒光強(qiáng)度與橙皮苷濃度呈線性關(guān)系，據(jù)此建立了定量測(cè)定橙皮苷的方法。

實(shí)驗(yàn)表明，隨著pH值增大，熒光強(qiáng)度呈現(xiàn)先增大后減小趨勢(shì)，在pH＝4.5～6.0之間出現(xiàn)了一個(gè)平臺(tái)。本實(shí)驗(yàn)選用pH＝5.5的HAcNaAc緩沖溶液控制體系酸度，用量為2.0 mL。

實(shí)驗(yàn)表明，反應(yīng)20 min后，橙皮苷釔納米粒子體系熒光強(qiáng)度值基本保持不變， 圖3 橙皮苷與釔納米粒子作用熒光光譜

Fig．3 Fluorescence spectra of hesperidin and YNPs

1，2，3分別為釔納米粒子、橙皮苷、釔納米粒子橙皮苷混合體系熒光光譜2，3中橙皮苷濃度均為4.4 mg/L。

1， 2， 3: the fluorescence spectra of YNPs，hesperidin， the mixture of YNPs and hesperidin. The concentrations of hesperidin in curve 2 and curve 3 are both 4.4 mg/L.本實(shí)驗(yàn)選擇在20～90 min 內(nèi)進(jìn)行測(cè)定。

考察了不同溫度下（10～45 ℃）橙皮苷釔納米粒子體系熒光強(qiáng)度變化。體系熒光強(qiáng)度隨溫度升高而下降，在15～25 ℃范圍內(nèi)出現(xiàn)了一個(gè)平臺(tái)。本實(shí)驗(yàn)將溫度定為（20±1）℃。