更昔洛韋在單壁碳納米管修飾電極上的電化學(xué)行為

常竹，馬嘯華

(商丘師范學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，河南 商丘 476000)

更昔洛韋(ganciclovir)是一種廣譜抗病毒藥［1］，其化學(xué)名稱為9－(1，3－二羥基－2－丙氧甲基)鳥(niǎo)嘌呤.更昔洛韋可適用于免疫缺陷患者(包括艾滋病患者)并發(fā)巨細(xì)胞病毒視網(wǎng)膜炎的誘導(dǎo)期和維持期治療.亦可用于接受器官移植的患者預(yù)防巨細(xì)胞病毒感染及用于巨細(xì)胞病毒血清試驗(yàn)陽(yáng)性的艾滋病患者預(yù)防發(fā)生巨細(xì)胞病毒疾病.是目前臨床治療皰疹病毒感染的首選藥物之一.因此對(duì)其測(cè)定方法的研究在臨床應(yīng)用和探討其生理機(jī)制方面具有重要的實(shí)際意義.目前更昔洛韋的分析方法主要有紫外分光光度［2，3］、高效液相色譜法［4，5］等、非水滴定法等.

近年來(lái)基于更昔洛韋的電化學(xué)活性而建立起來(lái)的電化學(xué)分析法已有較多報(bào)道［6－8］.高作寧等研究了更昔洛韋在SDBS 膠束中的電化學(xué)行為［9］.然而，關(guān)于更昔洛韋的電化學(xué)氧化的報(bào)道較少，僅有在碳糊電極上利用其電化學(xué)氧化測(cè)定的報(bào)道［10］.

碳納米管是一種良好的電極修飾材料［11，12］，由于碳納米管具有獨(dú)特的電子效應(yīng)和強(qiáng)吸附性質(zhì)等，已成為電化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)［13］.本文旨在利用碳納米管對(duì)更昔洛韋的吸附性能，研究更昔洛韋在單壁碳納米管修飾電極上的電化學(xué)行為.研究表明此修飾電極對(duì)更昔洛韋的氧化具有明顯的電催化作用，峰電流顯著增大，靈敏度明顯提高.并且該電極制備簡(jiǎn)單，具有良好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性，可用于藥劑中更昔洛韋的測(cè)定.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

LK98BII 電化學(xué)工作站(天津蘭力科公司)，電化學(xué)實(shí)驗(yàn)用三電極系統(tǒng):單壁碳納米管修飾玻碳電極為工作電極，飽和甘汞電極(SCE)為參比電極，鉑絲為對(duì)電極;KS－300D 型超聲儀(寧波科生儀器廠);PHS－3C 型數(shù)字酸度計(jì)(杭州東星儀器設(shè)備廠).

單壁碳納米管(SWNT，中科院成都有機(jī)化學(xué)研究所);更昔洛韋(天津藥業(yè)集團(tuán)新鄭股份有限公司081106)，注射用更昔洛韋(海南中化聯(lián)合制藥工業(yè)有限公司，批號(hào)090801);N，N－二甲基甲酰胺(DMF，上海實(shí)驗(yàn)試劑有限公司);其它試劑均為分析純;所有試劑均未經(jīng)純化.試驗(yàn)用水為二次蒸餾水.支持電解質(zhì):0.04MB－R(磷酸+冰乙酸+硼酸)緩沖液(pH=4.00).

1.2 單壁碳納米管修飾電極的制備

將直徑為3 mm 玻碳電極依次用0.3 μm 和0.05 μmAl2O3粉末在拋光布上拋光，使成鏡面，然后分別用乙醇和蒸餾水超聲清洗，自然晾干待用.稱取SWNT 5 mg，加入到10 ml的DMF 試劑中，經(jīng)超聲振蕩攪拌，SWNT分散于DMF 中，形成黑色的懸濁液.取此黑色懸浮液適量滴加在處理好的玻碳電極表面，置于紅外燈下，待溶劑完全揮發(fā)后即可使用.

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

取含一定量的更昔洛韋的10 ml 0.04MB－R(pH=4.00)緩沖溶液于電解池中，采用三電極系統(tǒng)，在0.5 ～1.5 V 范圍內(nèi)進(jìn)行循環(huán)伏安掃描，記錄更昔洛韋的氧化峰電流.

2 結(jié)果與討論

2.1 更昔洛韋的電化學(xué)行為

在0.04MB－R(pH=4.00)緩沖溶液中，更昔洛韋在SWNT 修飾惦記上的循環(huán)伏安曲線見(jiàn)圖1.由曲線b 可知，在空白溶液中SWNT 修飾電極沒(méi)有電化學(xué)響應(yīng)，加入1.0×10－5M更昔洛韋后，產(chǎn)生了1個(gè)峰(曲線c).在1.08 V處的氧化峰與裸玻碳電極相比，其電位正移了約30 mV，峰電流增加了近15倍，其原因可能是更昔洛韋能在SWNT 表面吸附，并且SWNT 具有促進(jìn)電極反應(yīng)的電子交換催化特性，從而產(chǎn)生靈敏的氧化還原電流.

更昔洛韋在SWNT 修飾電極上在1.08 V處產(chǎn)生一個(gè)氧化峰，反向掃描時(shí)，沒(méi)有出現(xiàn)相應(yīng)的還原峰，表明更昔洛韋在修飾電極上的電化學(xué)過(guò)程是一個(gè)不可逆過(guò)程.根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)到，更昔洛韋的氧化位點(diǎn)是C－8位，即在1.08 V處的氧化峰是把C 上的H 氧化成—OH所致［6］.

圖1 更昔洛韋在不同電極上的循環(huán)伏安圖

圖2 pH 對(duì)更昔洛韋氧化峰電流的影響

2.2 實(shí)驗(yàn)條件優(yōu)化

2.2.1 支持電解質(zhì)的選擇

考察了1.0×10－5M更昔洛韋在0.1MHAc－NaAc (pH=3.5 ～5.6)、0.1MNa2HPO4－NaH2PO4(pH=4.8 ～8.1)、0.04MB－R (pH=4.0 ～8.0)、0.1M酒石酸－酒石酸鈉(pH=3.5 ～5.6)緩沖溶液中的氧化峰電流，結(jié)果發(fā)現(xiàn)更昔洛韋在這幾種緩沖溶液中都有氧化峰，但是氧化峰的位置、峰形、峰電流有所不同.其中在0.04 MB－R 緩沖溶液中更昔洛韋的氧化峰形較好，峰電流較高，背景電流較低，故選用0.04MB－R 緩沖溶液作為支持電解質(zhì)進(jìn)行電化學(xué)測(cè)定.

2.2.2 pH 值的選擇

配制了pH 為3.0 ～7.0的一系列0.04MB－R 緩沖溶液，利用循環(huán)伏安法研究了氧化峰電流和峰電位與pH的關(guān)系.研究發(fā)現(xiàn)，隨著pH 值的增加，氧化峰電位負(fù)移，表明其在SWNT 修飾電極上的氧化反應(yīng)過(guò)程中有質(zhì)子參與.氧化峰電流隨pH 值的增大先增大后減小，如圖2所示.當(dāng)pH 為4.0 時(shí)峰電流最大，故選擇pH 值為4.0的緩沖溶液作為分析體系.

2.2.3 修飾劑用量的影響

SWNT－DMF分散在電極表面的用量會(huì)影響更昔洛韋的氧化峰電流.實(shí)驗(yàn)研究了更昔洛韋的氧化峰電流與SWNT－DMF分散液用量的關(guān)系.當(dāng)用量少于10 μL 時(shí)，峰電流隨用量的增加而顯著增大，這是因?yàn)橛昧吭龆啵患孰S之提高，導(dǎo)致峰電流增大.當(dāng)分散液的用量超過(guò)10 μL 之后，峰電流逐漸降低.這是因?yàn)樘技{米管具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能，而DMF 是電的不良導(dǎo)體，能阻礙更昔洛韋與電極之間的電子交換，所以分散液用量增加，峰電流反而降低.故本實(shí)驗(yàn)修飾劑用量選用10 μL.

2.2.4 掃描速度的選擇

用循環(huán)伏安法研究了氧化峰電流與掃描速度的關(guān)系，如圖3所示.在0.005 ～0.50 V/s 之間，氧化峰電流隨掃描速度的增加而線性增加，線性方程為ip(μA)=－7.78－1345 v(V/s)(r=－0.9978)，表明更昔洛韋在SWNT 修飾電極上的氧化過(guò)程受吸附控制.當(dāng)掃描速度過(guò)高時(shí)，充電電流過(guò)大，影響測(cè)定的準(zhǔn)確性.為了獲得較大的峰電流，本實(shí)驗(yàn)選擇掃描速度為0.5 V/s.

圖3 不同掃描速度下更昔洛韋(1.22×10 －4 M)在碳納米管修飾電極上的循環(huán)伏安圖

圖4 更昔洛韋在碳納米管修飾電極上的氧化峰電流與濃度線性關(guān)系

2.3 線性范圍和檢出限

在上述優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，考察了更昔洛韋氧化峰電流大小與其濃度的關(guān)系(圖4).結(jié)果表明，更昔洛韋的氧化峰電流與其濃度在3.5×10－7～1.2×10－5M范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，線性回歸方程為ip(μA)=－11.28 – 750.44 c(mM)，(r=－0.9988)，檢測(cè)限為1.8×10－8M.當(dāng)濃度高于1.2×10－5M時(shí)，氧化峰電流隨濃度增加而幾乎不變，進(jìn)一步說(shuō)明更昔洛韋在修飾電極表面發(fā)生了吸附.

2.4 修飾電極的穩(wěn)定性與重現(xiàn)性

同一支玻碳電極以同樣的方式分別修飾SWNT 5次，然后浸入到同一份更昔洛韋溶液中，5次測(cè)定的峰電流相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為3.9%.同一支SWNT 修飾電極在5份同樣的更昔洛韋溶液中測(cè)定，5次測(cè)定的峰電流相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.3%.同一支玻碳電極修飾SWNT 24 h 后再測(cè)定同樣濃度且新鮮配制的更昔洛韋溶液，峰電流下降了8.3 %.以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明SWNT修飾電極具有很好的穩(wěn)定性與重現(xiàn)性.

2.5 干擾實(shí)驗(yàn)

在此體系中研究了一些常見(jiàn)的金屬離子和有機(jī)化合物對(duì)更昔洛韋測(cè)定的影響.結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)更昔洛韋濃度為1.0×10－5mol/L 時(shí)，50倍的抗壞血酸、尿酸、尿素、葡萄糖、酒石酸、檸檬酸、Zn2+、Cu2+、Cd2+、Fe3+，100倍的K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Al3+、NH4+、Cl－、Ac－、NO3－、SO42－等的存在幾乎不干擾更昔洛韋的測(cè)定(相對(duì)誤差＜5%)，表明SWNT 修飾電極測(cè)定更昔洛韋的抗干擾能力較強(qiáng).

3 結(jié) 論

本文采用循環(huán)伏安法研究了更昔洛韋在碳納米管修飾電極上的伏安行為，同時(shí)對(duì)更昔洛韋的電極反應(yīng)進(jìn)行了初步探討.結(jié)果表明，碳納米管修飾電極對(duì)更昔洛韋有較好的響應(yīng)，其靈敏度優(yōu)于使用玻碳電極直接測(cè)定，具有良好的重現(xiàn)性，可用于低濃度的檢測(cè).

［1］姜宏，李保院，韓業(yè)坤，等.更昔洛韋的臨床應(yīng)用進(jìn)展［J］.齊魯藥事，2006，25(3):166－168.

［2］王增壽，朱光輝，林光勇.更昔洛韋凝膠劑的制備及質(zhì)量控制［J］.廣東藥學(xué)，2002，12(4):24－25.

［3］陳華士，林志秀.HPLC 測(cè)定注射用更昔洛韋的含量［J］.廣東藥學(xué)，2005，15(1):10－12.

［4］吳畏，何鳳慈.更昔洛韋分散片的研制及體外溶出特征［J］.中國(guó)藥房，2005，16(12):910－912.

［5］李志勤.RP－HPLC 法測(cè)定血清中更昔洛韋濃度［J］.中國(guó)藥師，2005，8(8):675－676.

［6］BENGI u，BURCU d，SIBEL a o.Electrochemical studies of ganciclovir at glassy carbon electrodes and its direct determination in serum and pharmaceutics by square wave and differential pulse vohammetry［J］.Analytica Chimica Acta，2005，537:307－313.

［7］GAO z n，PENG j，HAN x x.Electrochemical behaviors of ascorbic acid and uric acid in the presence of micelles and their selective determination application［J］.Polish J Chem.，2007，81:441－454.

［8］PENG j，GAO z n.Micelles influence on electrochemical behaviors of catechol and hydroquinone and their simultaneous determination［J］.Anal and Bioanal Chem.，2006，384(7－8):1525－1532.

［9］猶衛(wèi)，高作寧.更昔洛韋在SDBS 膠束中的電化學(xué)行為及其電化學(xué)測(cè)定方法［J］.寧夏大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，30(1):55－57.

［10］李春哲，王桂芬，王爽，林曉華.更昔洛韋的電化學(xué)測(cè)定［J］.化學(xué)研究與應(yīng)用，2008，20(4):442－445.

［11］Nugent JM，SanthanamK SV，RubioA，et a1.Fast electron transfer kinetics on multiwalled carbon nanotube microbandle electrodes［J］.Nano Let.，2001，1(2):87－91.

［12］Zhang b，IJang j，Xu c l，et a1.Electric double－layer capacitors using carbon nanotube electrodes and organic electrolyte［J］.Matter Lett.，2001.，51(6):539－542.

［13］王宗花，劉軍，顏流水.碳納米管修飾電極的孔性界面對(duì)電分離多巴胺和抗壞血酸的影響［J］.高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)，2003，24(2):236－240.