石墨烯修飾玻碳電極測定氧氟沙星

卜曉陽，錢 麗，何寶佳

（皖南醫(yī)學(xué)院 藥學(xué)院，安徽 蕪湖 241002）

石墨烯修飾玻碳電極測定氧氟沙星

卜曉陽，錢 麗，何寶佳

（皖南醫(yī)學(xué)院 藥學(xué)院，安徽 蕪湖 241002）

通過超聲混合得到穩(wěn)定、均一的石墨烯-Nafion分散液，用滴涂法制備得到石墨烯-Nafion復(fù)合薄膜修飾玻碳電極。比較了氧氟沙星在未修飾玻碳電極和石墨烯-Nafion復(fù)合膜修飾玻碳電極上的電化學(xué)行為。結(jié)果表明石墨烯-Nafion復(fù)合膜修飾電極對氧氟沙星有電化學(xué)增強(qiáng)效應(yīng)，并確定了最佳的實(shí)驗(yàn)條件。建立了一種快速、簡便、靈敏度高的測定氧氟沙星的電化學(xué)方法。將該修飾電極用于氧氟沙星片劑中氧氟沙星含量的測定，回收率為99.1%～102.4%。

石墨烯；Nafion復(fù)合膜；修飾電極；氧氟沙星

氧氟沙星（Ofloxacin，簡稱OFLO），是喹諾酮類抗菌藥物之一，其在臨床抗感染治療上具有抗菌譜廣、抗菌作用強(qiáng)、毒副作用小等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于呼吸道、尿道、腸道等多種系統(tǒng)感染的治療，然而這類藥物的濫用會導(dǎo)致如過敏或耐藥性等一些不良反應(yīng)[1]。近年來用于測定OFLO的分析方法有分光光度法、熒光光度法、極譜分析法等，但這些方法大多操作復(fù)雜，靈敏度不高且儀器設(shè)備昂貴，因此發(fā)現(xiàn)一種快速、有效和靈敏的方法檢測氧氟沙星具有十分重要的意義。

石墨烯作為一種新型的納米材料，具有導(dǎo)熱性好、機(jī)械性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，它獨(dú)特的窩蜂晶格狀二維平面穩(wěn)定結(jié)構(gòu)使其具有較大的比表面積[2]。它是目前已知電子傳導(dǎo)速率最快的材料。因此成為各領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。

本文通過超聲混合法得到穩(wěn)定、均一的石墨烯-Nafion分散液，然后通過滴涂法涂在玻碳電極表面，得到石墨烯-Nafion復(fù)合薄膜修飾玻碳電極，并比較了氧氟沙星在未修飾玻碳電極和修飾玻碳電極上的電化學(xué)行為。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

CHI660B電化學(xué)工作站（上海辰華儀器公司）；pH 213型酸度計(jì)（上海精密科學(xué)儀器有限公司）；KQ-50DE型數(shù)控超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；GY601電子天平（上海良品儀器儀表有限公司）。

實(shí)驗(yàn)采用三電極系統(tǒng)：石墨烯-Nafion膜修飾玻碳電極為工作電極，鉑絲電極為對電極，飽和甘汞電極為參比電極。

石墨烯（GR，蘇州恒球科技有限公司）；氧氟沙星（Sigma試劑公司），用0.1 mol·L-1的 HCl溶液配制5. 0×10－3mol·L－1的氧氟沙星標(biāo)準(zhǔn)溶液放置于4℃冰箱中冷藏。5% Nafion膜溶液（DuPont公司），其他試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水。

1.2 石墨烯-Nafion膜修飾玻碳電極的制備

將5 mg石墨烯先溶于0.1%的Nafion-乙醇溶液中，超聲30分鐘，得到穩(wěn)定、均一的黑色石墨烯-Nafion溶液，濃度為1.0 mg·mL-1。將玻碳電極分別在0.3 μm和0.05 μm的氧化鋁中拋光至鏡面，用二次蒸餾水洗滌，然后將電極分別在無水乙醇和二次蒸餾水中超聲洗滌，用二次蒸餾水徹底沖洗干凈，在室溫下晾干。吸取8 μL石墨烯-Nafion溶液，均勻地涂布在處理過的玻碳電極表面，室溫下自然晾干，得到石墨烯-Nafion膜修飾玻碳電極。

2 結(jié)果與討論

2.1 OFLO在修飾電極上的電化學(xué)響應(yīng)

圖1為在5 mL含有1.0×10-6mol·L-1OFLO的pH 7.0 Tris-HCl緩沖溶液中，OFLO在裸玻碳電極和石墨烯-Nafion膜修飾電極上的循環(huán)伏安曲線。從圖中可以看出，OFLO在裸電極上伏安響應(yīng)非常不明顯（曲線a），只在0.68 V處出現(xiàn)微弱的氧化峰；而在修飾電極上，OFLO在0.27 V左右出現(xiàn)氧化峰，且氧化峰電流明顯增強(qiáng)。峰電位負(fù)移約40 mV，說明石墨烯-Nafion膜修飾電極上對氧氟沙星有良好的電催化作用。這可能是由于石墨烯大的比表面積和獨(dú)特的電化學(xué)性能為電極表面的電化學(xué)過程提供了更多的反應(yīng)位點(diǎn)，從而使得修飾電極的靈敏度顯著增強(qiáng)[3]。氧氟沙星的峰電流增大，峰電位的明顯負(fù)移則是由于在酸性條件下OFLO帶正電，Nafion的存在對OFLO進(jìn)行了選擇性富集，從而增加了OFLO在膜內(nèi)的吸附量，使得OFLO的電子傳遞變快，提高了氧化峰的電流。

圖1 1.0×10-6mol·L-1OFLO 在 pH 7.0 Tris-HCl緩沖溶液中的循環(huán)伏安圖（a）在裸電極；（b）在修飾電極上，掃描速度：100 mV·s-1

通過OFLO氧化電流的安培響應(yīng)測定了修飾電極的分析性能。將電位固定在0.27 V，在相同的時(shí)間間隔內(nèi)加入固定量的OFLO后測定其氧化電流，圖2為測得的修飾電極的分析性能。

從圖2可以看出，每次加入OFLO后，氧化電流逐漸穩(wěn)定增加。該測定曲線的線性范圍為0.3-750 mol/L，線性相關(guān)系數(shù)為0.998，斜率為7.7 nA/μmol/L。結(jié)果表明，修飾電極的電催化行為具有較高的重現(xiàn)性，說明該修飾電極具有較好的分析性能，可用于OFLO的含量測定。

圖2 修飾電極對OFLO的安培響應(yīng)，在pH 7.0 Tris-HCl緩沖溶液中，電位0.27 V

2.2 緩沖液及pH值的影響

圖3為不同酸度的PBS緩沖液對OFLO的氧化峰電流的影響。由圖可見，OFLO在中性條件下電流響應(yīng)最為明顯，因此選擇pH=7.0作為實(shí)驗(yàn)的酸度條件。同時(shí)實(shí)驗(yàn)還分別比較了OFLO在pH=7.0 PBS緩沖液、ABS緩沖液以及Tris-HCl緩沖液中電化學(xué)反應(yīng)，結(jié)果顯示在Tris-HCl緩沖液中峰電流最大，峰形較好，故此實(shí)驗(yàn)選擇pH=7.0的Tris-HCl緩沖液作為實(shí)驗(yàn)緩沖電解質(zhì)溶液。

圖3 不同pH值PBS緩沖液對OFLO峰電流的影響

2.3 修飾劑用量的影響

復(fù)合膜的厚度對OFLO氧化峰電流有一定的影響。修飾劑用量越多復(fù)合膜越厚。圖4為修飾劑用量對OFLO峰電流的影響。由圖可見，隨著修飾劑用量增大，OFLO在電極表面富集增加，氧化峰電流隨之增大。但當(dāng)修飾劑用量大于8 μL時(shí)，氧化峰電流出現(xiàn)降低。這說明修飾膜過厚會導(dǎo)致修飾電極電阻變大，阻礙了氧氟沙星的傳質(zhì)過程以及與電極之間的電子交換反應(yīng)。因此本實(shí)驗(yàn)最終選擇石墨烯-Nafion分散液用量為8 μL。

圖4 修飾劑用量對OFLO峰電流的影響

2.4 掃描速率的影響

圖5為OFLO在石墨烯-Nafion膜修飾電極的循環(huán)伏安行為。OFLO的氧化峰電流與掃描速度（20～300 mV·s-1）的平方根呈良好的線性關(guān)系（R=0.994 0）：

說明OFLO在石墨烯-Nafion膜修飾電極的反應(yīng)過程受擴(kuò)散控制。

圖5 峰電流和掃速平方根的關(guān)系

2.5 樣品分析及回收率測定

取樣品氧氟沙星片（華潤雙鶴藥業(yè)）3片于超純水中超聲崩解，再定容于100 mL容量瓶。取不同量上層清液用pH 7.0 Tris-HCl緩沖溶液稀釋。然后用標(biāo)準(zhǔn)加入法測定，每份樣品平均測定3次，結(jié)果見表1。藥片分析結(jié)果的RSD為1.4%，加標(biāo)回收率為99.1%～102.4%，其結(jié)果令人滿意。

表1 氧氟沙星片劑中含量的測定結(jié)果及回收率（n=3）

3 結(jié)論

利用Nafion的成膜性和陽離子交換作用，將石墨烯分散在Nafion乙醇溶液中，并通過滴涂法制備了石墨烯-Nafion復(fù)合膜修飾玻碳電極。該修飾電極能顯著提高氧氟沙星電化學(xué)檢測時(shí)的氧化峰電流。通過對檢測條件的優(yōu)化，建立了基于石墨烯-Nafion復(fù)合膜修飾玻碳電極的氧氟沙星電化學(xué)檢測方法。此方法簡便快速，在用于氧氟沙星片劑的含量測定時(shí)，該方法精密度高、準(zhǔn)確度好，RSD值和回收率也令人滿意，說明該方法具有較好的實(shí)用前景。

[1] Pakpinyo S, Sasipreeyajan J. Molecular characterization and determination of anti-microbial resistance of Mycoplasma gallisepticum isolated from chickens[J]. Vet Microbiol, 2007, 125(1-2):59-65.

[2] Chae H K, Siberio pérez D Y, Kim J. A route to high surface area, porosity and inclusion of large molecules in crystals[J]. Nature, 2004, 427: 523-527.

[3] 吳芳輝,陳樂,程立春,等.石墨烯修飾電極伏安法測定藥物中的氧氟沙星[J].化學(xué)研究與應(yīng)用,2014,26(5):636-640.

（責(zé)任編輯、校對：琚行松）

Application of Graphene Modified Glassy Carbon Electrode for the Detection of Ofloxacin

BU Xiao-yang, QIAN Li, HE Bao-jia
(School of Pharmacy, Wannan Medical College, Wuhu 241002, China)

The stable and uniform graphene-nafion dispersion was obtained by ultrasonic mixing. A glassy carbon electrode was modified with graphene-nafion composite membrane by casting. After having compared the electrochemical behavior of ofloxacin in non-modified glassy carbon electrode and graphene -nafion composite membrane modified electrode, it was found that the modified electrode exhibits an excellent electro-catalytic activity toward the oxidation of ofloxacin, and the best experimental conditions have been determined by the result. The electrode with the fast, simple, sensive was developed for the detection of ofloxacin. The proposed method was applied successfully for determination of ofloxacin in drug samples. The recovery can reach 99.1%～102.4%.

graphene; nafion composite membrane; modified electrode; ofloxacin

R969.2

A

1009-9115(2016)02-0035-03

10.3969/j.issn.1009-9115.2016.02.010

安徽省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目（AH201410368120），皖南醫(yī)學(xué)院校中青年科研基金（WK201411）

2016-01-04

卜曉陽（1987-），女，安徽馬鞍山人，碩士，實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)樗幬锓治觥?/p>