4－羧基苯基共價(jià)修飾玻碳電極檢測(cè)藥物分子

張海建，羅流豐，金君世，劉彥明，楊國(guó)程

（長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130012）

4－羧基苯基共價(jià)修飾玻碳電極檢測(cè)藥物分子

張海建，羅流豐，金君世，劉彥明，楊國(guó)程

（長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130012）

將裸玻碳電極置于含有氨基前驅(qū)體的NaNO2酸性水溶液中，通過(guò)電化學(xué)還原的方法將4－羧基苯基（4－CP）共價(jià)修飾到玻碳電極表面.在36.8℃和pH＝6.76的緩沖溶液中，通過(guò)線性掃描伏安法（LSV），用4－CP修飾的玻碳電極分別及同時(shí)檢測(cè)撲熱息痛（PCT）、阿司匹林（ASP）和咖啡因（CF），并分別獲得了它們的校準(zhǔn)曲線.結(jié)果表明，4－CP修飾的玻碳電極能分別及同時(shí)長(zhǎng)期穩(wěn)定的檢測(cè)PCT和ASP，但是每次檢測(cè)CF時(shí)電極都需要重新修飾.

4－羧基苯基；玻碳電極；撲熱息痛；阿司匹林；咖啡因

電分析化學(xué)方法是一種公認(rèn)的快速、靈敏、準(zhǔn)確的微量和痕量分析方法.根據(jù)不同的測(cè)量方法，電化學(xué)分析法可具體分為電導(dǎo)分析法、電位分析法、電解分析法、庫(kù)侖分析法、極譜法和伏安法等.電分析儀器簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，特別是在有機(jī)、生物和藥物、環(huán)境分析中越來(lái)越顯示出很大的潛力和優(yōu)越性.

化學(xué)修飾電極（Chemically modified electrode，CME）是當(dāng)前電分析化學(xué)方面十分活躍的研究領(lǐng)域.用修飾劑（如有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、金屬、聚合物和生物物質(zhì)等）對(duì)電極表面進(jìn)行裁剪，形成單一、多元、多層、多組分、微型化或列陣化等結(jié)構(gòu)，可按意圖給電極預(yù)定的功能，有效地改善原電極的穩(wěn)定性、選擇性、靈敏度［1］.CME對(duì)環(huán)境分析中重金屬離子及有機(jī)污染物，食品分析中各種防腐劑、添加劑及亞硝酸鹽等，生物分析中蛋白質(zhì)、DNA、神經(jīng)遞質(zhì)及代謝調(diào)控因子等都有廣泛的應(yīng)用［2－4］.CME在藥物分析中，尤其是在藥物的臨床藥理、藥效分析、有效成分鑒定、藥物代謝動(dòng)力學(xué)等研究領(lǐng)域扮演著十分重要的角色［5－7］.

PCT，ASP和CF在全球已被廣泛用于止痛等的藥物［8－11］，適量使用對(duì)身體無(wú)害，但如果過(guò)量或者長(zhǎng)時(shí)間服用就會(huì)對(duì)身體造成傷害［12－15］.所以一種能實(shí)時(shí)檢測(cè)身體內(nèi)這些藥物含量的方法是非常必要的.由于電化學(xué)方法快速、靈敏、穩(wěn)定的特性，多種電極已被用于檢測(cè)PCT，ASP和CF，得到的一個(gè)主要結(jié)論是電極表面在每次使用前需要重新打磨，所以用裸電極檢測(cè)藥物分子不是一個(gè)好的選擇.已報(bào)道的檢測(cè)這3種藥物的電化學(xué)方法絕大多數(shù)都是在室溫條件下進(jìn)行的［16－18］，但實(shí)際上要檢測(cè)藥物分子在人體內(nèi)的含量，所以本文通過(guò)電化學(xué)還原的方法將4－CP共價(jià)修飾到玻碳電極表面，并且通過(guò)線性掃描伏安法研究了裸玻碳電極和4－CP共價(jià)修飾的玻碳電極在體溫條件下分別及同時(shí)檢測(cè)PCT，ASP與CF的電化學(xué)性能.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

儀器：電化學(xué)工作站（CHI 852C，USA），工作電極為4－羧基苯基修飾的玻碳電極和裸玻碳電極（3mm直徑，CHI104，USA），參比電極為KCl飽和的Ag／AgCl電極，對(duì)電極為鉑電極；超純水機(jī)（Millipore，USA）；恒溫水浴箱（上海精密儀器有限公司）.

試劑：對(duì)氨基苯甲酸和ASP從Sigma－Aldrich公司購(gòu)買(mǎi)；PCT和CF從Johnson Matthey公司購(gòu)買(mǎi)；pH為6.76的緩沖溶液是由0.1mol／L NaH2PO4－Na2HPO4配置；其他試劑為分析純.

1.2 電極修飾

在電化學(xué)修飾之前，電極需要進(jìn)行預(yù)處理.先將裸電極置于拋光布上分別用1.0，0.3和0.05μm的三氧化二鋁粉末打磨，然后放入超純水中超聲，再用超純水沖洗干凈，最后用高純度氮?dú)獯蹈?配置前驅(qū)溶液：室溫下將800μL的5mmol／L對(duì)氨基苯甲酸、80μL 0.1mol／L NaNO2、170μL 12mol／L HCl和2.95mL超純水混合反應(yīng)5min.然后將吹干的裸電極放入該混合溶液中通過(guò)循環(huán)伏安法進(jìn)行修飾，之后用超純水沖洗電極并超聲30s，最后將修飾電極放入5mmol／L K3Fe（CN）6中，通過(guò)循環(huán)伏安法看其氧化還原峰是否存在，若沒(méi)有氧化還原峰則說(shuō)明電極修飾成功.

2 結(jié)果與討論

2.1 電極修飾及其電化學(xué)性能

在含有對(duì)氨基苯甲酸的NaNO2酸性溶液中，通過(guò)電化學(xué)還原的方法將4－CP共價(jià)修飾到裸玻碳電極表面，反應(yīng)機(jī)理如圖1所示.

圖1 電極修飾的反應(yīng)機(jī)理圖

在含有5mmol／L Fe（CN）3－6的0.1mol／L KCl溶液中，測(cè)試裸電極及4－CP修飾的玻碳電極在檢測(cè)PCT，ASP和CF之前和之后的電子傳遞性能，其循環(huán)伏安曲線如圖2所示（掃速為100mV／s）.

圖2 裸電極及4－CP修飾的玻碳電極檢測(cè)PCT，ASP（a）和CF（b）前后的循環(huán)伏安曲線

由圖2可以看出，裸電極在5mmol／L Fe（CN）3－6中有氧化還原峰，這說(shuō)明裸電極在5mmol／L Fe（CN）3－6中可以完成電子傳遞.但4－CP修飾的玻碳電極卻沒(méi)有氧化還原峰，說(shuō)明電子傳遞受阻，這是因?yàn)?－CP修飾的玻碳電極的末端基團(tuán)COOH在中性溶液中解離成帶負(fù)電的COO－，阻礙Fe（CN）3－6接近電極表面［19］，因而不能進(jìn)行電子轉(zhuǎn)移.由圖2a可以看出4－CP修飾的玻碳電極在檢測(cè)完P(guān)CT和ASP之后電子傳遞仍然受阻，這說(shuō)明修飾膜仍然存在于電極表面.但從圖2b可以看出，4－CP修飾的玻碳電極在檢測(cè)完CF之后，F(xiàn)e（CN）3－6氧化還原探針能進(jìn)行部分的電子傳遞，這說(shuō)明修飾膜已部分被損壞，電極需要重新進(jìn)行修飾，所以4－CP修飾的玻碳電極不能重復(fù)檢測(cè)CF.

2.2 4－CP修飾的玻碳電極對(duì)PCT，ASP和CF的電化學(xué)檢測(cè)

2.2.1 峰電流與濃度的關(guān)系

在36.8℃，pH為6.76的緩沖溶液中，同一掃速條件下，用4－CP修飾的玻碳電極對(duì)不同濃度的PCT，ASP和CF進(jìn)行檢測(cè)，線性掃描伏安圖（LSV）及相對(duì)的校準(zhǔn)曲線如圖3所示（掃速為10mV／s）.

圖3 4－CP修飾的玻碳電極檢測(cè)PCT（a），ASP（b），CF（c）和PCT＋ASP（d）的LSV圖及相對(duì)的校準(zhǔn)曲線

從圖3可以看出，3種藥物分子在LSV圖中都有氧化峰，所以4－CP修飾的玻碳電極在36.8℃，pH為6.76的緩沖溶液中可以用來(lái)檢測(cè)這3種藥物分子.PCT，ASP和CF的氧化峰電位分別在0.55，0.95和1.45V左右.隨著藥物分子濃度的增加，氧化峰電流逐漸變大，且氧化峰電流與藥物分子濃度呈良好的線性關(guān)系，相對(duì)應(yīng)的線性回歸方程及檢測(cè)限如表1所示.

表1 4－CP修飾電極檢測(cè)藥物分子時(shí)線性回歸方程的相關(guān)參數(shù)（pH＝6.76，36.8℃）

2.2.2 峰電流與掃速的關(guān)系

體溫條件下，在含有1.35mmol／L PCT和0.369mmol／L ASP的pH為6.76的緩沖溶液中，研究了4－CP修飾電極在不同掃速下檢測(cè)PCT和ASP時(shí)峰電流與掃速的關(guān)系，循環(huán)伏安圖如圖4所示.從圖4可以看出，濃度一定時(shí)，在掃速10～200mV／s區(qū)間內(nèi)，峰電流與掃速的平方根呈良好的線性關(guān)系.

2.3 4－CP修飾電極的重復(fù)性研究

4－CP修飾電極檢測(cè)PCT，ASP和CF之前和之后，在pH為6.76的空白緩沖溶液中的LSV圖如圖5所示（掃速為10mV／s）.從圖5可以看出，4－CP修飾電極在檢測(cè)完P(guān)CT，ASP和CF之后，沒(méi)有藥物分子的特征峰出現(xiàn)，表明修飾電極表面沒(méi)有藥物分子的殘留，這對(duì)于修飾電極能否重復(fù)使用是非常重要的.雖然4－CP修飾電極在檢測(cè)完CF之后表面沒(méi)有藥物殘留，且氧化峰電流與濃度呈良好的線性關(guān)系，但由圖2b得出的結(jié)論表明，4－CP修飾電極在檢測(cè)完P(guān)CT和ASP后修飾膜完好無(wú)損，而檢測(cè)完CF之后，其表面的修飾膜已部分脫落，所以4－CP修飾電極可重復(fù)用于檢測(cè)PCT和ASP，但不能重復(fù)檢測(cè)CF，每次檢測(cè)完電極都需要重新修飾.

圖4 PCT和ASP的峰電流與掃速的關(guān)系

圖5 4－CP修飾電極檢測(cè)PCT＋ASP（a）和CF（b）前后的LSV圖

3 結(jié)論

在含有對(duì)氨基苯甲酸的NaNO2酸性水溶液中，4－CP通過(guò)電化學(xué)還原的方法成功修飾到裸電極表面，得到4－CP修飾的玻碳電極.在體溫條件下，pH＝6.76的緩沖溶液中，4－CP修飾的玻碳電極分別及同時(shí)對(duì)PCT、ASP和CF進(jìn)行了電化學(xué)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明：在檢測(cè)條件下，4－羧基苯基修飾的玻碳電極可分別及同時(shí)對(duì)PCT和ASP進(jìn)行電化學(xué)檢測(cè)，且能夠長(zhǎng)期反復(fù)使用，但不能重復(fù)檢測(cè)CF，每次檢測(cè)CF時(shí)電極都需要重新修飾.

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4－Carboxyphenyl－modified glassy carbon electrode for electrochemical detection of drugs

ZHANG Hai－jian，LUO Liu－feng，JIN Jun－shi，LIU Yan－ming，YANG Guo－cheng
（School of Chemistry and Life Science，Changchun University of Technology，Changchun 130012，China）

A glassy carbon electrode（GCE）was covalently modified by 4－carboxyphenyl（4－CP）via in－situ electrochemical reduction of amino precursor in acidic aqueous solution containing NaNO2.The bare and 4－CP－modified GCEs were used to sense paracetamol（PCT），aspirin（ASP）and caffeine（CF）separately and simultaneously by linear sweep voltammetry（LSV）in a buffer solution of pH 6.76at 36.8℃，and the corresponding calibration curves were obtained respectively.The results showed that the 4－CP－modified GCE can be employed to sense PCT and ASP separately and simultaneously in a long time with high stability，but it must be remodified after sensing CF.

4－carboxyphenyl；glassy carbon electrode；paracetamol；aspirin；caffeine

O 657.1 ［學(xué)科代碼］ 150·2515

A

（責(zé)任編輯：石紹慶）

1000－1832（2014）02－0099－05

10.11672／dbsdzk2014－02－020

2014－01－06

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（21005008，51374040）.

張海建（1988—），男，碩士研究生；楊國(guó)程（1976—），男，博士，副教授，主要從事功能納米材料及電分析化學(xué)研究.