尼莫地平在L-苯丙氨酸修飾電極上的電化學(xué)行為及測(cè)定

陳立新， 曾云龍， 曾 梅

(1.湖南工程學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，湖南湘潭 411104；2.湖南科技大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，湖南湘潭 411201)

尼莫地平為1，4-二氫吡啶類(lèi)鈣離子拮抗劑，它是繼維拉帕米、硝苯地平之后的第二代鈣通道阻滯劑。尼莫地平能改善蛛網(wǎng)膜下腔出血后的腦血管痙攣和急性腦血管病恢復(fù)期的血液循環(huán)，亦被用于缺血性神經(jīng)元保護(hù)和血管性癡呆的治療，在臨床中廣泛使用。其主要檢測(cè)方法有光度法[1]、近紅外光譜法[2]、氣相色譜法[3 - 4]、高效液相色譜法[5 - 8]、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法[9 - 12]、毛細(xì)管電泳[13]及毛細(xì)管膠束電動(dòng)色譜[14]等。

本文將L-苯丙氨酸修飾在玻碳電極上，用于尼莫地平的檢測(cè)。本文建立的方法相對(duì)于其他分析方法具有成本低廉，儀器簡(jiǎn)單，容易操作，靈敏度高，線性范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，可用于尼莫地平實(shí)際樣品的分析。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

CHI-660B電化學(xué)工作站(上海辰華儀器公司)；KQ-100B超聲波清洗器(昆山市超聲波儀器有限公司)；pHS-25型酸度計(jì)(上海雷磁儀器廠)；AL104電子天平(梅特勒-托利多儀器有限公司)。

L-苯丙氨酸(分析純，天津市精細(xì)化工研究所)，實(shí)驗(yàn)所用其它試劑均為分析純，水均為二次蒸餾水。實(shí)驗(yàn)在室溫條件下進(jìn)行。

尼莫地平原藥(長(zhǎng)沙榮光達(dá)生物科技有限公司)；尼莫地平片劑(亞寶藥業(yè)集團(tuán)股份有限公司)。

1.2 溶液制備和樣品處理

準(zhǔn)確稱(chēng)取0.0836 g尼莫地平原藥，加入無(wú)水乙醇溶解后，轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中并定容，制成0.002 mol/L尼莫地平標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，在黑暗陰涼處儲(chǔ)存，使用時(shí)稀釋至所需濃度。

取尼莫地平片20片，計(jì)算平均片重，研細(xì)。準(zhǔn)確稱(chēng)取所需質(zhì)量，溶于乙醇，再轉(zhuǎn)移至100 mL的容量瓶中并定容。超聲處理30 min后，過(guò)濾，精密吸取10 mL續(xù)濾液于50 mL容量瓶中，加乙醇稀釋至刻度，備用。

1.3 電極修飾和實(shí)驗(yàn)方法

將玻碳電極用0.3 μm的α-Al2O3粉末在拋光墊上進(jìn)行拋光處理后，用二次蒸餾水沖洗干凈，再分別用無(wú)水乙醇和二次蒸餾水各超聲清洗5 min，晾干，備用。

準(zhǔn)確稱(chēng)取0.2064 g L-苯丙氨酸加二次蒸餾水溶解后，再轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，定容。取上述L-苯丙氨酸與pH=8.34的磷酸鹽緩沖溶液各5 mL于小燒杯中混合。以玻碳電極為工作電極，飽和甘汞電極為參比電極，鉑電極為對(duì)電極，掃描速率為0.20 V/s，在-2.0～1.2 V的范圍內(nèi)掃描8～10圈，將L-苯丙氨酸聚合到玻碳電極表面，自然晾干，制成修飾電極，備用。

以修飾電極作為工作電極，飽和甘汞電極作為參比電極，鉑電極為對(duì)電極，組成三電極系統(tǒng)，在pH為6.79的磷酸鹽緩沖溶液中對(duì)尼莫地平進(jìn)行電化學(xué)研究。

2 結(jié)果與討論

2.1 尼莫地平的電化學(xué)行為

圖1 尼莫地平在裸電極和修飾電極上循環(huán)伏安圖Fig.1 Cyclic voltammograms of nimodipine on bare and modified electrodes the solution of pH=6.79 with adding 2.0×10-3 mol/L nimodipine at the scan rate of 100 mV/s.

在磷酸鹽緩沖溶液中，分別用裸電極和修飾電極對(duì)一定濃度的尼莫地平溶液進(jìn)行電化學(xué)分析。圖1中曲線a、b分別為尼莫地平在L-苯丙氨酸修飾電極和未修飾玻碳電極上的循環(huán)伏安曲線，曲線c為修飾電極在不含尼莫地平的磷酸鹽緩沖溶液中的循環(huán)伏安曲線。尼莫地平在L-苯丙氨酸修飾電極上的電化學(xué)響應(yīng)比在未修飾電極上的靈敏度大為提高，在-0.90 V左右有一個(gè)靈敏的還原峰；而尼莫地平在未修飾電極上還原峰不明顯。a、b兩曲線的氧化峰峰電流均較小，說(shuō)明了尼莫地平在電極上發(fā)生不可逆的電極反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示L-苯丙氨酸修飾電極電化學(xué)性能明顯優(yōu)于未修飾的電極,表明L-苯丙氨酸對(duì)尼莫地平電極反應(yīng)有電催化作用。

2.2 電聚合修飾層厚度的影響

實(shí)驗(yàn)考察了電聚合修飾膜厚度對(duì)尼莫地平測(cè)定的影響。隨著循環(huán)伏安掃描圈數(shù)的增加，尼莫地平的電極反應(yīng)峰電流緩慢增大；掃描大于10圈后峰電流反而變小。其原因可能是在電聚合過(guò)程中，隨L-苯丙氨酸膜厚度的增加，修飾電極的電傳導(dǎo)性能隨之變好，但同時(shí)電極電阻也會(huì)增大。電聚合初期修飾電極隨膜厚度的變厚，電傳導(dǎo)性能增加超過(guò)電阻的增加，有利于電子轉(zhuǎn)移；但當(dāng)修飾膜的厚度超過(guò)一定程度時(shí)，電極電阻增加超過(guò)電傳導(dǎo)性能的增加，阻礙了電子的傳遞。在實(shí)驗(yàn)中考慮電流及工作效率等因素，確定電聚合修飾時(shí)循環(huán)伏安掃描8～10圈為最佳。

2.3 緩沖溶液和最佳pH的選擇

考察了尼莫地平在不同緩沖溶液中的電化學(xué)特性。分別試驗(yàn)了六亞甲基四胺緩沖溶液、HAc-NaAc緩沖溶液、B-R緩沖溶液、NH3-NH4Cl緩沖溶液、磷酸-硼砂緩沖溶液、NaH2PO4-Na2HPO4緩沖溶液、甲酸-甲酸鈉緩沖溶液。結(jié)果表明，尼莫地平在磷酸鹽緩沖溶液中峰形最好，峰電流最大，分析測(cè)試的靈敏度最高。故本實(shí)驗(yàn)選擇磷酸鹽緩沖溶液作為測(cè)試底液。考察了不同pH值的磷酸鹽緩沖溶液對(duì)尼莫地平峰電流的影響，實(shí)驗(yàn)表明，隨溶液pH值增大，峰電位Ep負(fù)向移動(dòng)，而峰電流則隨pH值的增大而減小。在pH=5.80～8.50范圍內(nèi)Ep和pH值呈線性關(guān)系，其線性方程為：Ep=-0.05416pH-0.4188，相關(guān)系數(shù)R2=0.9468。而在pH=6.79的磷酸鹽緩沖溶液中分析的靈敏度最佳，故實(shí)驗(yàn)中選擇pH=6.79磷酸鹽緩沖溶液為分析測(cè)試溶液。

2.4 掃描速率和靜止時(shí)間的影響

在pH=6.79的磷酸鹽緩沖溶液中，以L-苯丙氨酸修飾電極為工作電極，在不同掃描速率下對(duì)尼莫地平溶液進(jìn)行循環(huán)伏安分析。圖2為不同掃速下尼莫地平的循環(huán)伏安圖，隨著掃描速率增大，峰電流隨之增大，其峰電位也隨之增大。在10～120 mV/s掃速范圍內(nèi)，峰電位與lnv呈較好的線性關(guān)系，其線性方程為：Ep(V)=0.0289lnv-0.9986，相關(guān)系數(shù)R2=0.9823。并且峰電流ip也隨掃速的增大而增大，在較低掃速(50～100 mV/s)下，ip與掃速v呈線性關(guān)系，其線性方程為:ip(A)=4.682×10-8v+3.416×10-6，相關(guān)系數(shù)R2=0.9768，符合Langmuir吸附等溫式:Ip=n2F2ΓTv/4RT=nFQv/4RT。在較高掃速(100～200 mV/s)下，ip與掃速的平方根v1/2呈較好的線性關(guān)系，其線性方程為：ip(A)=4.035×10-6v1/2-3.435×10-5，R2=0.9843。隨掃描速率增加還原峰電位也負(fù)移，具有速控步驟的特征。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明尼莫地平在中低掃速區(qū)間電極反應(yīng)主要是吸附過(guò)程，但在高掃速下電極過(guò)程主要是受擴(kuò)散控制的[15]。實(shí)驗(yàn)選定掃速為100 mV/s，靜止時(shí)間對(duì)峰電流和峰電位均無(wú)明顯影響，在實(shí)驗(yàn)中選擇靜止時(shí)間為5 s。

2.5 線性范圍及檢出限

在pH=6.79的磷酸鹽緩沖溶液中，采用差分脈沖伏安(DPV)法測(cè)定一系列濃度的尼莫地平在L-苯丙氨酸修飾電極上的峰電流。將不同濃度的尼莫地平進(jìn)行DPV掃描所得譜圖如圖3。

圖2 不同掃描速率下尼莫地平在修飾電極上的循環(huán)伏安圖Fig.2 Cyclic voltammograms of the modified electrode for different scanning rates the solution of pH=6.79 with adding 1.0×10-3 mol/L nimodipine at different scanning rates.a→i:0.13,0.12,0.11,0.10,0.09,0.08,0.07,0.06,0.05 V/s.

圖3 不同濃度尼莫地平的差分脈沖伏安圖Fig.3 Differential pulse voltammetric plot of nimodipine with different concentrations the solution of pH=6.79 at the scan rate of 100 mV/s.a→f:2.0×10-3,1.0×10-3,5.0×10-4,2.0×10-4,1.0×10-4,8.0×10-5 mol/L.

在2.0×10-5～2.0×10-3mol/L范圍內(nèi)尼莫地平濃度與峰電流呈較好的線性關(guān)系，其線性方程為:ip(A)=1.29×10-3c(mol/L)+9.68×10-7，R2=0.9866。根據(jù)3σ/k(σ表示空白標(biāo)準(zhǔn)偏差，k為校正曲線斜率)計(jì)算方法的檢出限，其結(jié)果為6.0×10-7mol/L。

2.6 穩(wěn)定性、重現(xiàn)性及干擾

考察了修飾電極測(cè)定尼莫地平的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性和干擾情況。對(duì)8.0×10-4mol/L尼莫地平溶液，用DPV法連續(xù)測(cè)定5次，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)=0.3%，表明L-苯丙氨酸修飾電極測(cè)定尼莫地平的重現(xiàn)性良好；每隔1 h測(cè)定一次，共測(cè)定5次，再過(guò)19 h測(cè)定一次，RSD=1.9%,再過(guò)2 d后測(cè)定,RSD=4.8%，將修飾電極放置6 d后測(cè)定同濃度的尼莫地平，峰電流衰減9.7%，說(shuō)明修飾電極在3 d左右穩(wěn)定性良好，但超過(guò)6 d測(cè)定的相對(duì)誤差超過(guò)10%。

2.7 樣品含量測(cè)定及回收率

取尼莫地平片20片，研成粉末，準(zhǔn)確稱(chēng)取一定量，溶于乙醇，再轉(zhuǎn)移至10 mL的容量瓶中，定容。將容量瓶放入超聲清洗儀中超聲處理30 min后，將其搖勻，裝入離心管中進(jìn)行離心處理10 min。準(zhǔn)確移取其上層清液2.00 mL于10 mL容量瓶中，再加入pH=6.79的磷酸鹽緩沖溶液定容，用DPV法進(jìn)行電化學(xué)分析，分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 尼莫地平測(cè)定和回收率

2.8 反應(yīng)機(jī)理的初步推測(cè)

從線性掃描伏安曲線的數(shù)據(jù)可以求出參加電極反應(yīng)的電子數(shù)。

對(duì)于不可逆峰電流和峰電位，有如下公式:

(1)

公式中：T為溫度；a為電極反應(yīng)電子傳遞系數(shù)；n為氧化反應(yīng)的電極轉(zhuǎn)移數(shù)；ks為電極反應(yīng)的速率常數(shù)，F(xiàn)為法拉第常數(shù)。

由Ep(V)=0.0289lnv-0.9986，計(jì)算可得an=2.25。前人實(shí)驗(yàn)測(cè)定值表明，對(duì)于大多數(shù)反應(yīng)體系，0.3

根據(jù)能斯特方程:

(2)

由Ep=-0.05416pH-0.4188，m/n≈1。因n=4，可得m≈4,故該反應(yīng)轉(zhuǎn)移的質(zhì)子數(shù)為4，尼莫地平在修飾電極上的電極反應(yīng)是4電子和4質(zhì)子的不可逆電極反應(yīng)。其電極還原反應(yīng)機(jī)理推測(cè)可能為:

3 結(jié)論

以L-苯丙氨酸修飾玻碳電極為工作電極，建立了尼莫地平的電化學(xué)分析方法，考察了影響峰電流的各種因素，測(cè)定了線性范圍和檢測(cè)限，并對(duì)電極過(guò)程進(jìn)行了初步探討。所提出的分析方法簡(jiǎn)單高效，靈敏度高，可用于尼莫地平實(shí)際樣品的測(cè)定。