染料木素在碳糊電極上的電化學(xué)行為及其測(cè)定

白　敏

(西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，陜西　西安　710065)

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染料木素在碳糊電極上的電化學(xué)行為及其測(cè)定

白敏

(西安石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，陜西西安710065)

在pH=3.0的磷酸鹽緩沖液中，通過(guò)循環(huán)伏安法研究了染料木素在碳糊電極(CPE)上的電化學(xué)行為，并探討了其電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理。結(jié)果表明：染料木素在+1.14 V和+0.746 V處出現(xiàn)了兩個(gè)氧化峰。氧化峰電流(Ip1)在濃度范圍為4.0×10-9～2.0×10-6mol/L內(nèi)呈線性關(guān)系，檢出限為6.5×10-9mol/L。對(duì)8.0×10-7mol/L的染料木素平行測(cè)定6次的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.8%。該方法可用于對(duì)人體內(nèi)服用過(guò)染料木素后的藥物代謝含量進(jìn)行測(cè)定，回收率在97%～102%之間。

染料木素；伏安性質(zhì)；電化學(xué)

染料木素(Genistein 4’,5,7-三羥基異黃酮)又名染料木黃酮，金絲異黃酮，具有黃酮醇結(jié)構(gòu)，存在于豆科植物金雀花與廣豆根部。具有抗腫瘤、治療骨質(zhì)疏松等多種生理活性，是一種很有潛力的癌癥化學(xué)預(yù)防劑，其抗癌作用及機(jī)制具有廣泛的應(yīng)用前景[1-2]。目前測(cè)定染料木素的方法主要有高效液相色譜法[3-4]、紫外可見(jiàn)分光光度法(UV)[5-6]、流動(dòng)注射化學(xué)發(fā)光法[7]、高效毛細(xì)管電泳法[8]、薄層掃描法[9]、液質(zhì)-聯(lián)用法(LC-MS)[10]等。上述方法雖然各有所長(zhǎng)但由于其儀器及測(cè)定條件等要求特殊使得其應(yīng)用范圍受到了限制。碳糊電極具有簡(jiǎn)單易得、電位窗口寬、重現(xiàn)性好等特點(diǎn)，應(yīng)用較廣。張宏芳[11]通過(guò)循環(huán)伏安法對(duì)染料木素的電化學(xué)性質(zhì)及其氧化還原機(jī)理進(jìn)行了大致的談?wù)摗６疚膶⑼ㄟ^(guò)三電極系統(tǒng)采用伏安法對(duì)染料木素的伏安行為進(jìn)行分析，考察了染料木素在碳糊電極上伏安行為并探討了反應(yīng)機(jī)理。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與試劑

CHI660電化學(xué)工作站(上海辰華)；三電極體系：碳糊電極(自制)工作電極，飽和甘汞電極參比電極，鉑絲輔助電極；超聲波清洗儀(SK3300)；pH酸度計(jì)(PB10)。

石墨粉(光譜純),國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；液體石蠟(化學(xué)純),天津化學(xué)試劑有限公司； 1×10-2mol/L染料木素標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確稱取染料木素對(duì)照品0.135 g，用5 mL的NaOH溶解，高純水定容到50 mL；其余試劑均為分析純，水為高純水。

1.2電極的制備

碳糊電極制備： m(石墨粉):m(液體石蠟)=5:1，混合調(diào)成糊狀，填入內(nèi)徑3 mm的PVC管壓緊，一端插入銅絲作為導(dǎo)線，另一端在拋光紙上拋光備用。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

把10 mL含有染料木素標(biāo)準(zhǔn)液的pH=3.0的PBS緩沖溶液加入電解池，插入三電極，開(kāi)路攪拌90 s，在-0.4～1.5 V電位范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，記錄伏安圖。每次掃描測(cè)定后，工作電極都需用二次蒸餾水沖洗，并更新拋光備用。測(cè)定前需將電極插入空白底液中在-0.4～1.5 V連續(xù)掃描至基線穩(wěn)定。

2　結(jié)果與討論

2.1染料木素在碳糊電極上的伏安行為及其氧化還原機(jī)理

染料木素在碳糊電極上的循環(huán)伏安圖，如圖1所示。在pH=3.0的PBS緩沖液，于電位范圍為-0.4～1.5 V循環(huán)掃描，在空白底液中掃描時(shí)并未出現(xiàn)氧化還原峰，當(dāng)加入一定量的染料木素后，分別在電位+1.14 V(IP1)和+0.746 V(IP2)左右出了兩個(gè)氧化峰，并未出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的還原峰，而在低電位+0.189 V(IP3)出現(xiàn)一還原峰，進(jìn)行多次循環(huán)伏安掃描，掃描第一圈是染料木素的氧化還原峰電流最大，隨著掃描次數(shù)的增加，峰電流不斷減小，最后達(dá)到穩(wěn)定。

圖1　染料木素的循環(huán)伏安圖

2.2pH值對(duì)染料木素測(cè)定的影響

將染料木素在pH值從1.0～10.0的PBS緩沖液中從-0.4～1.5 V之間進(jìn)行伏安掃描，比較不同pH值下峰電流的大小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)pH=6.0時(shí)峰電流值達(dá)到最大。同時(shí)隨著pH的增大，峰電位不斷負(fù)移，所得線性方程EP1(V)=1.30-0.048pH(R=0.993)，直線的斜率為0.048 V/pH，由此可以得出該過(guò)程為等電子等質(zhì)子參加的反應(yīng)過(guò)程。根據(jù)能斯特方程的斜率可計(jì)算得出反應(yīng)的質(zhì)子數(shù)[12]為2。故將pH=3.0的PBS緩沖液定為測(cè)定的最佳pH緩沖液，結(jié)果如圖2所示。

圖2　不同pH值下峰電流的變化

2.3掃速對(duì)其影響

圖3　不同掃速下染料木素的循環(huán)伏安圖

2.4富集時(shí)間、富集電位的影響

考察了富集時(shí)間對(duì)峰電流的影響，如圖4所示，隨著富集時(shí)間的增加，峰電流不斷增大，當(dāng)富集時(shí)間超過(guò)到90s后，峰電流值基本趨于穩(wěn)定，故選擇90s為最佳富集時(shí)間。在最佳富集時(shí)間下，選擇富集電位在-0.5～+0.5V范圍內(nèi)變化，隨著峰電位的變化，峰電流變化值很小，故選擇富集電位在0V處進(jìn)行富集。

圖4　峰電流IP1隨富集時(shí)間(t)的變化

2.5方波儀器參數(shù)的選擇

由于方波伏安法具有比循環(huán)伏安法更高靈敏度且響應(yīng)快，因此考查了方波伏安法下染料木素的電化學(xué)行為，而脈沖增量、振幅、頻率等儀器參數(shù)均對(duì)氧化還原峰電流的測(cè)定有影響。實(shí)驗(yàn)得出振幅0.06V，頻率40Hz，脈沖增量0.006V時(shí)，染料木素電流值達(dá)到最大。

2.6線性范圍、檢出限和精密度

測(cè)得染料木素濃度與其方波伏安峰電流Ip1在濃度4.0×10-9～2.0×10-6mol/L范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，線性相關(guān)系數(shù)為0.999，線性方程為IP1(μA)=-0.0554+22.9c(mol/L)，檢出限為6.5×10-9mol/L。對(duì)8.0×10-7mol/L的染料木素平行測(cè)定6次的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.8%，說(shuō)明方法精密度較好。

2.7干擾實(shí)驗(yàn)

2.8樣品分析

取志愿者空白新鮮尿樣用pH=3的PBS緩沖液稀釋數(shù)倍，取稀釋后的尿樣3 mL，加入一定量的染料木素標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。

表1　尿樣回收試驗(yàn)(n=4)

3　結(jié)　論

伏安分析法可靈敏的實(shí)現(xiàn)對(duì)痕量物質(zhì)的分析檢測(cè)，而染料木素膠囊作為一種還未市售，但已經(jīng)由國(guó)家批準(zhǔn)的一類新藥，對(duì)骨質(zhì)疏松的治療將會(huì)非常有效，而本文通過(guò)對(duì)染料木素的伏安性質(zhì)進(jìn)行分析，可很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)染料木素的定性定量檢測(cè)，從而可為醫(yī)學(xué)上藥物的代謝提供有利依據(jù)。

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Eletrochemical Behavior of Genistein at Carbon Paste Electrode and Its Determination

BAIMin

(College of Chemistry and Chemical Engineering, Xi’an Shiyou University,Shaanxi Xi’an 710065, China)

The electrochemical behavior of genistein on carbon paste electrode (CPE) was studied by cyclic voltammetry in pH=3.0 phosphate buffer solution. The results showed that two oxidation peaks occurred in the +1.14 V and +0.746 V. Oxidation peak current (Ip1) in the concentration range of 4.0×10-9～2.0×10-6mol/L, the detection limit was 6.5×10-9mol/L. The relative standard deviation of 6 times of the 8.0×10-7mol/L of genistein was 2.8%. The method can be used for the determination of drug metabolism in the human body after taking over genistein, and the recovery rate was between 97%～102%.

genistein; voltammetric properties; electrochemistry

白敏(1990-)，女，碩士，從事電化學(xué)研究與學(xué)習(xí)。

O657.1

A

1001-9677(2016)02-0085-03