基于碳量子點(diǎn)熒光探針測定法莫替丁的研究

黃莉莉，王艷妮，任 崗，慕小雪，馬紅燕

(延安大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，陜西延安 716000)

碳量子點(diǎn)(Carbon Quantum Dots，CQDs)也稱為碳點(diǎn)、碳納米點(diǎn)、碳基點(diǎn)、碳納米晶等，是尺寸大小在10 nm以下的單分散的、幾何形狀近乎準(zhǔn)球型的一種新興的碳納米功能材料[1]。熒光碳量子點(diǎn)與傳統(tǒng)有機(jī)染料及半導(dǎo)體量子點(diǎn)相比，不僅光學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定和易于實(shí)現(xiàn)表面功能化，而且具有細(xì)胞毒性低和生物相容性好等特性[2]。這些特性使得碳量子點(diǎn)在生物成像、藥物傳遞、細(xì)胞標(biāo)記和光催化等領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景[3 - 5]。但是，以碳量子點(diǎn)作為熒光探針，基于其與藥物的相互作用進(jìn)行藥物分析的研究甚少。

法莫替丁(Famotidine，F(xiàn)MTD)又名胃舒達(dá)，是繼西咪替丁、雷尼替丁之后的新一代H2受體拮抗劑之一，臨床上因其具有使用劑量少、療效高等優(yōu)點(diǎn)，而廣泛應(yīng)用于消化系統(tǒng)疾病的治療[6]。但隨著療程增加和服藥次數(shù)增多，其不良反應(yīng)也逐漸加重，甚至?xí)霈F(xiàn)過敏性休克死亡[7]。有關(guān)FMTD的測定現(xiàn)在主要為高效液相色譜法[8,9]、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法[10]、分光光度法[11]、化學(xué)發(fā)光分析法[12,13]和熒光光譜法[14]等。以上方法中，有的需要昂貴的儀器設(shè)備，有的方法繁瑣不夠簡便，有的不夠靈敏，也有的需要使用有機(jī)溶劑。因此，研究新的FMTD快速檢測方法無論對于FMTD的安全使用還是對其藥代動(dòng)力學(xué)研究都具有重要意義。本文以木炭為碳源，采用回流法制備了CQDs，用熒光光譜、紫外光譜法研究了該CQDs與FMTD的相互作用。提出了以CQDs作為熒光探針測定FMTD的新方法，該法靈敏度高、檢出限低、操作簡單。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

F-4500型熒光分光光度計(jì)(日本，日立公司)；Agilent-8453型紫外-可見分光光度計(jì)(美國，安捷倫公司)。

法莫替丁(FMTD)標(biāo)準(zhǔn)溶液：精密稱取FMTD標(biāo)準(zhǔn)品(中國藥品生物制品檢定所)0.0169 g于燒杯中，用冰乙酸5.0 mL溶解，移至50 mL容量瓶中，以水定容，搖勻，配成1.0×10-3mol/L的FMTD溶液，使用時(shí)用水逐級稀釋。 Tris-HCl緩沖溶液(pH=7.10)：將50 mL 0.1 mol/L的Tris溶液與45.7 mL 0.1 mol/L的HCl混合均勻后，用水定容至100 mL，并于酸度計(jì)上校正其pH值。所用試劑均為分析純。實(shí)驗(yàn)用水均為超純水(18.3 MΩ·cm)。

1.2 CQDs的制備

根據(jù)文獻(xiàn)方法[15]制備粒徑均勻的CQDs。具體步驟如下：取木炭0.8000 g，加入200 mL 5 mol/L HNO3，置于圓底燒瓶中，于溫度383 K下磁力攪拌回流8 h，將回流后的反應(yīng)液過濾，得到上清液，用NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液pH值至中性，再過濾，去除溶液中未完全反應(yīng)的黑色木炭顆粒，得到褐色上清液，待用。強(qiáng)氧化性酸處理木炭主要起到兩個(gè)作用：(1)有利于均勻分散碳納米顆粒；(2)在碳顆粒表面引入羧基、羥基等基團(tuán)，使顆粒表面具有親水性，有利于聚合物修飾及CQDs的進(jìn)一步應(yīng)用。

1.3 FMTD的測定

在10 mL比色管中依次加入1.0 mL的CQDs原液，1.0 mL pH=7.1的Tris-HCl 緩沖溶液，適量的FMTD溶液，用超純水稀釋至刻度，搖勻。室溫下放置15 min，用1 cm熒光皿，在λex=333 nm，掃描350～650 nm的發(fā)射光譜，于λem=450 nm處測定其熒光強(qiáng)度F，同時(shí)測定試劑空白的熒光強(qiáng)度F0，并計(jì)算熒光強(qiáng)度增強(qiáng)值△F=F-F0。

2 結(jié)果與討論

2.1 熒光光譜

體系的熒光光譜如圖1所示。由圖1可知，CQDs最大激發(fā)波長為333 nm，次級激發(fā)波長為265 nm，熒光最大發(fā)射波長為450 nm。在一定量的CQDs溶液中，F(xiàn)MTD對CQDs的激發(fā)和發(fā)射光譜均產(chǎn)生增敏，隨著FMTD濃度增大，體系熒光強(qiáng)度依次增加，F(xiàn)MTD濃度與體系的熒光增敏呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。

2.2 紫外吸收光譜

在8453型紫外-可見分光光度計(jì)上分別測定CQDs、FMTD、CQDs-FMTD溶液的紫外吸收光譜，結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，CQDs的最大吸收波長為301 nm，F(xiàn)MTD的最大吸收波長位于266 nm，在301 nm無明顯吸收。于CQDs溶液中加入一定濃度的FMTD后，體系于301 nm處吸收值明顯增加。這說明FMTD與CQDs之間發(fā)生了相互作用，從而導(dǎo)致體系的吸收值增加。

2.3 實(shí)驗(yàn)條件的選擇

2.3.1酸度及緩沖介質(zhì)的影響CQDs的發(fā)光特性依賴于其表面性質(zhì)，而其表面性質(zhì)的變化與溶液pH值密切相關(guān)。試驗(yàn)了pH值對CQDs-FMTD體系熒光強(qiáng)度的影響，結(jié)果表明，pH值為4.35～10.38時(shí)，體系的△F隨pH的增大先迅速增大后又逐漸減小，pH值為7.10達(dá)到最大，CQDs本身的熒光強(qiáng)度隨pH的變化與上述類似，說明CQDs與FMTD作用前后，pH值對熒光強(qiáng)度的影響趨勢無明顯差異。

考察了不同緩沖體系：Na2HPO4-檸檬酸、Na2HPO4-KH2PO4、KH2PO4-NaOH、Tris-HCl和B-R對體系熒光強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，Tris-HCl緩沖溶液中，熒光增強(qiáng)程度最大，其適宜用量為1.0 mL，故實(shí)驗(yàn)選擇加入pH=7.1的Tris-HCl緩沖溶液1.0 mL。

2.3.2碳量子點(diǎn)用量的影響當(dāng)CQDs 用量為1.0 mL時(shí)，體系的熒光強(qiáng)度增強(qiáng)程度最大。

2.3.3表面活性劑的影響一般情況下，在熒光體系中，表面活性劑的加入對體系有增敏、增溶、增穩(wěn)作用。在體系中加入不同的表面活性劑，十二烷基硫酸鈉(SDS)、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、β-環(huán)糊精(β-CD)、十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)、十二烷基三甲基溴化銨(DTAB)、吐溫-80(Tween-80)等，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，以上表面活性劑對體系的熒光增強(qiáng)程度均無影響，所以實(shí)驗(yàn)中選擇不加任何表面活性劑。

2.3.4反應(yīng)時(shí)間和體系穩(wěn)定性試驗(yàn)研究了反應(yīng)時(shí)間對體系熒光強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，CQDs與FMTD在室溫下的相互作用需15 min左右能完成，熒光強(qiáng)度△F值在2 h內(nèi)基本保持穩(wěn)定。

2.4 線性范圍、精密度與檢出限

在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，F(xiàn)MTD的濃度在8.0×10-9～1.0×10-7mol/L范圍內(nèi)與CQDs熒光強(qiáng)度的增加值△F呈良好的線性關(guān)系。其線性回歸方程為：△F=1.8×109c+15.09，相關(guān)系數(shù)r為0.9993。對濃度為1.0×10-7mol/L FMTD標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行平行測定，求得其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為0.23%(n=5)；對11份空白溶液進(jìn)行平行測定，得出該方法的檢出限(3s/k)為2.0×10-9mol/L。

2.5 干擾試驗(yàn)

在選定的實(shí)驗(yàn)條件下，研究了藥物中常見的賦形劑和共存物質(zhì)的干擾情況。當(dāng)FMTD的濃度為1.0×10-7mol/L，相對誤差在±5%以內(nèi)時(shí)，1 000倍的葡萄糖、蔗糖、淀粉、Sr2+、K+、Ba2+，500倍的Zn2+、Ca2+、Mg2+、Cu2+，50倍的Fe3+，10倍的Al3+不干擾測定。可見方法具有良好的選擇性，可用于FMTD含量的測定。

2.6 樣品分析

隨機(jī)抽取FMTD市售藥品片劑10片，準(zhǔn)確稱量，研細(xì)，精密稱取相當(dāng)于一片質(zhì)量的粉末藥品，用冰乙酸溶解，超聲波助溶并定容至50 mL容量瓶中，過濾，吸取適量濾液稀釋至所需濃度范圍內(nèi)。按實(shí)驗(yàn)方法操作，測定藥片中FMTD含量，同時(shí)進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn)，測定結(jié)果如表1所示。

表1 藥片中法莫替丁含量測定結(jié)果(n=5)

3 結(jié)論

以木炭為碳源，采用回流的方法制備了CQDs?；贔MTD對CQDs的熒光增敏作用，建立了以CQDs作為熒光探針測定FMTD的新方法。該方法靈敏度高、檢出限低、簡便快捷，應(yīng)用于片劑中FMTD含量的測定，結(jié)果滿意。