基于納米銀-二氧化鈦-殼聚糖復(fù)合物修飾電極的蘆丁電化學(xué)傳感器的構(gòu)建及其應(yīng)用研究

齊燁迪，張?jiān)婄?，周鑫悅，?莉，林 曉，賴 昕，余麗雙

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基于納米銀-二氧化鈦-殼聚糖復(fù)合物修飾電極的蘆丁電化學(xué)傳感器的構(gòu)建及其應(yīng)用研究

齊燁迪，張?jiān)婄?，周鑫悅，?莉，林 曉，賴 昕，*余麗雙

（福建中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，福建，福州 350122）

本實(shí)驗(yàn)以Ag-TiO2-CS納米復(fù)合物修飾電極構(gòu)建電化學(xué)傳感器，建立適用于其分析檢測(cè)的電化學(xué)分析新方法。利用Ag-TiO2-CS修飾電極，以此制備蘆丁電化學(xué)傳感器。用循環(huán)伏安法（CV）對(duì)電極的電化學(xué)特性進(jìn)行研究，之后用差分脈沖伏安法（DPV）對(duì)蘆丁進(jìn)行檢測(cè)，建立蘆丁的電化學(xué)檢測(cè)新方法。CV實(shí)驗(yàn)表明Ag-TiO2-CS納米復(fù)合物具有良好的電化學(xué)活性，可以應(yīng)用于蘆丁檢測(cè)。DPV實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步表明，修飾電極峰電流值與蘆丁濃度在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，穩(wěn)定性、抗干擾性等良好，此電化學(xué)傳感器可以對(duì)蘆丁片中的蘆丁進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果良好。該傳感器制作方法簡(jiǎn)單，靈敏度較高，穩(wěn)定性好，可用于蘆丁片中蘆丁的分析測(cè)定。

蘆丁；電化學(xué)傳感器；Ag-TiO2-CS納米復(fù)合物；修飾電極

蘆?。≧utin），化學(xué)名是3’, 4’, 7-三[O- (2-羥乙基) -5羥基黃酮-3]-蕓香苷，又稱為蕓香苷、維生素P，它是從植物中提取出來(lái)的天然黃酮類(lèi)物質(zhì)，存在于很多傳統(tǒng)中藥以及食物中[1]，例如蕎麥、蘋(píng)果和茶，它是食品和植物飲料的重要膳食成分[2-4]。蘆丁具有血管舒張和降低脆性作用，具有抗炎抗菌、抗輻射以及抗氧化作用[5-10]，對(duì)心血管、痛風(fēng)等病也有一定的療效[11]。蘆丁在臨床上主要用于防治高血壓、急性出血性腎炎、腦溢血等疾病[12]。

文獻(xiàn)報(bào)道，測(cè)定蘆丁原藥材[13-15]的方法主要為高效液相色譜法，測(cè)定蘆丁制劑比較常用的方法除了高效液相色譜法(HPLC)[16-18]外，還有熒光分光光度法[19]、紫外-可見(jiàn)分光光度法[20-21]、電泳法[22]、流動(dòng)注射化學(xué)發(fā)光法[23]等。在電化學(xué)領(lǐng)域，電化學(xué)分析法具有靈敏度高、選擇性好、響應(yīng)時(shí)間短和方法簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，是一種公認(rèn)的微量和痕量分析方法，在一些苛刻的環(huán)境條件下，也可以進(jìn)行有效快速的測(cè)定[24]。

本實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步探索蘆丁的檢測(cè)新方法，以納米材料修飾電極構(gòu)建電化學(xué)傳感器，建立適用于其分析檢測(cè)的電化學(xué)分析新方法，旨在通過(guò)構(gòu)建電化學(xué)傳感器建立蘆丁質(zhì)量控制的簡(jiǎn)便、靈敏、快速的新分析方法，為蘆丁的分析檢測(cè)研究、代謝研究提供有效的技術(shù)手段。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

1.1.1 儀器

CHI660C型電化學(xué)工作站（上海辰華儀器有限公司）；舒美KQ116超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）；雷磁PHS-3C型精密酸度計(jì)（上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司）；XS105電子分析天平（Mettler Toledo）； CJJ79-1磁力加熱攪拌器（金壇市白塔新寶儀器廠）；HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋（常州國(guó)華電器有限公司）；TGL-16G臺(tái)式離心機(jī)（上海安亭科學(xué)儀器廠）；TECNAI G2F20 場(chǎng)發(fā)射透射電子顯微鏡（美國(guó)FEI公司）。

三電極體系：氧化銅/Nafion膜修飾電極為工作電極，飽和甘汞電極為參比電極，鉑絲電極為輔助電極。

1.1.2 試劑

蘆丁（中國(guó)藥品生物制品有限公司）；復(fù)方蘆丁片（上海朝暉藥業(yè)有限公司）；不同pH值不同濃度的磷酸鹽緩沖液、殼聚糖、硼氫化鈉、硝酸銀溶液（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

實(shí)驗(yàn)中所用水均為二次蒸餾水，經(jīng)Milli-Q超純水系統(tǒng)（美國(guó)Millipore公司）處理。

1.2 對(duì)照品溶液的制備

精密稱取蘆丁對(duì)照品適量，用乙醇溶解并制成濃度為1.0 mg/mL的對(duì)照品儲(chǔ)備液，檢測(cè)時(shí)用支持電解質(zhì)稀釋到一定的濃度。

1.3 Ag-TiO2-CS納米復(fù)合物的制備

Ag-TiO2-CS納米復(fù)合物參照文獻(xiàn)方法制備[25-26]。取0.5 mL TiO2(5%)、1.0 mL AgNO3(0.05 mo/L)和0.5 mL CS(0.1%)溶液于燒杯中，接著向燒杯中逐滴滴加0.125 mL NaBH4(0.01 mo/L)溶液，直至燒杯中溶液的顏色變成咖啡色，再繼續(xù)攪拌30 min。將制得的Ag-TiO2-CS納米復(fù)合物進(jìn)行離心、洗滌，即得。最后將制得的Ag-TiO2-CS超聲分散于2.0 mL的蒸餾水中，得到均勻的咖啡色懸浮液。

1.4 電化學(xué)傳感器的制備

金電極在修飾前，先后用1.0、0.3、0.05 μm的α-Al2O3粉末在專業(yè)拋光布上拋光成鏡面，每次打磨后用蒸餾水清洗干凈。將處理好的電極置于含5 mM K3Fe(CN)6的0.5 M KCl溶液中，采用三電極系統(tǒng)在掃描電壓-1 V~+0.8 V用CV法進(jìn)行掃描，根據(jù)氧化還原峰電位差判斷電極拋光程度，若符合要求則進(jìn)行活化?；罨?.5 mol/L的稀硫酸溶液，在掃描電壓0 V~+1.7 V用CV進(jìn)行掃描，直到峰電流不再增加。

取10 μL Ag-TiO2-CS懸浮液滴涂于預(yù)處理好的金電極表面，室溫下自然晾干即制得Ag-TiO2-CS修飾金電極。

1.5 電化學(xué)方法

本實(shí)驗(yàn)在 pH值為6.5的0.1 M磷酸氫二鈉-0.1 M磷酸二氫鈉磷酸鹽緩沖溶液為支持電解質(zhì)的條件下，采用三電極系統(tǒng)，用差分脈沖伏安法對(duì)蘆丁在修飾電極上的電化學(xué)行為進(jìn)行研究并對(duì)其進(jìn)行定量測(cè)定。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析討論

2.1 Ag-TiO2-CS納米復(fù)合物的表征

Ag-TiO2-CS納米復(fù)合物透射電鏡（TEM）表征結(jié)果如圖1所示，所用二氧化鈦為準(zhǔn)八面體構(gòu)型，由電鏡圖可以看出，銀離子成功復(fù)合到二氧化鈦納米材料表面，且比較均勻存在。

圖1 Ag-TiO2-CS納米復(fù)合物透射電鏡圖

2.2 傳感器的電化學(xué)行為

分別用裸電極和Ag-TiO2-CS修飾電極作為工作電極，在緩沖溶液和蘆丁溶液中，在-0.6 V~+0.6 V電位范圍內(nèi)進(jìn)行CV掃描。圖2中曲線a是裸電極在含0.1 mM的蘆丁的0.1 M PBS（pH = 6.5）緩沖溶液中的CV圖，曲線b是Ag-TiO2-CS修飾電極在含0.1 mM的蘆丁的0.1 M PBS（pH = 6.5）緩沖溶液中的CV圖，曲線c是Ag-TiO2-CS修飾電極在0.1 M PBS（pH = 6.5）緩沖溶液中的CV圖。從圖2可以看出，蘆丁在裸電極上沒(méi)有氧化還原峰（曲線a），Ag-TiO2-CS修飾電極在0.1 M PBS中出現(xiàn)一對(duì)氧化還原峰（曲線c），說(shuō)明Ag-TiO2-CS具有較好的電化學(xué)活性，其活性來(lái)自零價(jià)Ag和一價(jià)Ag之間發(fā)生的反應(yīng)。當(dāng)加入蘆丁對(duì)照品之后，修飾電極的氧化還原峰增大（曲線b），說(shuō)明蘆丁與Ag-TiO2-CS修飾電極之間有較強(qiáng)的電催化作用。

(a)裸金電極，0.1 MPBS+0.1mM蘆??；（b）Ag-TiO2-CS修飾電極，0.1 MPBS+0.1 mM蘆?。唬╟）Ag-TiO2-CS修飾電極，0.1 MPBS

2.3 電化學(xué)檢測(cè)條件優(yōu)化

2.3.1 電極修飾液用量

本實(shí)驗(yàn)對(duì)電極修飾液的用量進(jìn)行考察，檢測(cè)不同用量對(duì)蘆丁測(cè)定的影響。結(jié)果如圖3所示，峰電流值一開(kāi)始隨著修飾液用量的增加而增加，當(dāng)修飾液用量為8 μL時(shí)，峰電流值達(dá)到最大。修飾液用量繼續(xù)增加，峰電流值反而下降，因此最優(yōu)電極修飾液用量為8 μL。

圖3 電極修飾液用量考察

2.3.2 支持電解質(zhì)pH的優(yōu)化

實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)蘆丁在不同pH的0.1 M PBS中的CV行為進(jìn)行考察，以此來(lái)對(duì)支持電解質(zhì)的pH進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。當(dāng)pH為6.5時(shí)，峰電流值達(dá)到最大，因此選擇6.5作為最優(yōu)支持電解質(zhì)pH值。

圖4 pH值考察

2.3.3 儀器參數(shù)的優(yōu)化

實(shí)驗(yàn)考察了掃描速率對(duì)蘆丁電化學(xué)測(cè)定的影響，綜合考慮峰型、峰值等因素，選擇最優(yōu)的掃描速率是100 mV/s。

2.4 電化學(xué)傳感器的性能

在pH值為6.5，其他實(shí)驗(yàn)條件為最佳條件下，對(duì)蘆丁電化學(xué)傳感器的性能進(jìn)行分析。在傳感器的掃描范圍為-0.6~0.6 V，支持液為0.1 M的PBS中進(jìn)行DPV檢測(cè)。

隨著蘆丁濃度的增加，蘆丁和修飾電極的結(jié)合量增加，進(jìn)而使催化效果升高，最終使得電化學(xué)傳感器的DPV檢測(cè)信號(hào)增加。經(jīng)過(guò)對(duì)電化學(xué)傳感器在不同蘆丁濃度下的DPV分析，并對(duì)不同濃度的蘆丁的DPV電流峰值進(jìn)行線性擬合（圖5）即y = 0.5395x+0.7099，得到電化學(xué)傳感器線性檢測(cè)范圍為0.5~100 μM，檢測(cè)限為0.1 μM，線性相關(guān)性為2= 0.9939。結(jié)果表明該電化學(xué)傳感器線性范圍較好、檢測(cè)限較低。

圖5 峰電流值與蘆丁的線性曲線

2.5 電化學(xué)傳感器的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性

平行制備6根電極，在完全相同的體系下對(duì)同一份蘆丁對(duì)照品溶液進(jìn)行電化學(xué)檢測(cè)，測(cè)得RSD為2.13% ，可見(jiàn)修飾膜可以穩(wěn)定并且均勻地存在于金電極表面，所構(gòu)建的電化學(xué)傳感器的重現(xiàn)性良好。

將所構(gòu)建的Ag-TiO2-CS蘆丁電化學(xué)傳感器懸掛在0.1 MPBS中，于4℃溫度條件下分別放置一天、一周后，對(duì)同一蘆丁對(duì)照品溶液進(jìn)行測(cè)定，放置一天以及一周后測(cè)得的峰電流值分別為最初的95.23%，93.3%，所以可得此蘆丁電化學(xué)傳感器的穩(wěn)定性良好。

2.6 實(shí)際樣品的測(cè)定

為了檢驗(yàn)Ag-TiO2-CS修飾金電極是否可以用于蘆丁片中蘆丁的含量測(cè)定，在最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)條件下，平行制備了6份供試品溶液進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得其平均含量為標(biāo)示量的96.60%，相當(dāng)于含蘆丁19.32 mg/片，RSD為4.96%，測(cè)定結(jié)果如表1所示。

表1 實(shí)際樣品的測(cè)定

2.7 干擾實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)對(duì)蘆丁片中常見(jiàn)的填充劑淀粉、崩解劑干淀粉、潤(rùn)滑劑硬脂酸鎂等進(jìn)行考察，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)片劑中常用的輔料對(duì)蘆丁片的測(cè)定均無(wú)干擾。

3 小結(jié)

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)制備Ag-TiO2-CS納米復(fù)合物并將其固載在金電極表面，制得電化學(xué)免疫傳感器。Ag-TiO2-CS復(fù)合物疏松、均質(zhì)且具有良好的電化學(xué)活性，有利于電子的運(yùn)輸，其制作簡(jiǎn)便且穩(wěn)定性好。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)Ag-TiO2-CS納米復(fù)合物的用量、檢測(cè)體系的pH值、儀器參數(shù)等條件進(jìn)行優(yōu)化后，得到最佳的實(shí)驗(yàn)條件。在最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行電化學(xué)傳感器的抗干擾性、穩(wěn)定性等考察，結(jié)果表明所構(gòu)建的電化學(xué)傳感器經(jīng)過(guò)良好表征和優(yōu)化后具有良好的分析性能，如線性檢測(cè)范圍寬、檢測(cè)限低、靈敏度高，且重現(xiàn)性好、穩(wěn)定性好，同時(shí)所建立的新方法可用于測(cè)量蘆丁片中的蘆丁含量，檢測(cè)結(jié)果滿意。

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Construction and Application of Rutin Electrochemical Sensor Based on Nano-silver-TiO2-Chitosan Complex Modified Electrode

QI Ye-di, ZHANG Shi-qi, ZHOU Xin-yue, CHEN Li, LIN Xiao, LAI Xin,*YU Li-shuang

(College of pharmacy, Fujian University of Traditional Chinese Medicine, Fuzhou, Fujian 350122, China)

In this experiment, an electrochemical sensor was constructed by using Ag-TiO2-CS nanocomposite modified electrode to establish a new method of electrochemical analysis suitable for the analyzing and detecting rutin wihich is a flavonoid extracted from plants and has anti-inflammatory, anti-radiation and anti-oxidation effects. The rutin electrochemical sensor was prepared by modifying the electrode with Ag-TiO2-CS. The electrochemical characteristics of the electrode were studied by cyclic voltammetry (CV), the rutin was detected by differential pulse voltammetry (DPV) to establish a new electrochemical detection method for rutin. CV experiments showed that Ag-TiO2-CS nanocomposites had good electrochemical activity and could be applied in rutin detection. DPV experiments further showed that the peak current values of the modified electrode were linear with the rutin concentration within a certain range. The electrochemical sensor with good stability and anti-interference can measure the rutin in the rutin tablet, and the result is good. The sensor has simple preparation method, high sensitivity and good stability, and can be used for the analysis and determination of rutin in rutin tablets.

rutin; electrochemical sensor; Ag-TiO2-CS nanocomposite; modified electrode

R917

A

10.3969/j.issn.1674-8085.2019.02.003

1674-8085(2019)02-0010-05

2018-12-11；

2019-01-02

福建省科技廳計(jì)劃項(xiàng)目（2017Y0051，2018J01871）；福建省教育廳計(jì)劃項(xiàng)目（JZ160445，JAT170288）；福建中醫(yī)藥大學(xué)校管課題重點(diǎn)專項(xiàng)（X2017012-重點(diǎn)）

齊燁迪(1992-)，女，河北石家莊人，碩士生，主要從事中藥分析方法學(xué)研究(E-mail:1175056354@qq.com);

張?jiān)婄?1994-)，女，吉林長(zhǎng)春人，碩士生，主要從事中藥分析方法學(xué)研究(E-mail:729329177@qq.com);

周鑫悅(1995-)，女，重慶人，碩士生，主要從事中藥分析方法學(xué)研究(E-mail:604108084@qq.com);

陳 莉(1980-)，女，福建福州人，副教授，主要從事中藥質(zhì)量控制研究(E-mail:shirly_chli2018@163.com);

林 曉(1985-)，女，福建福州人，講師，主要從事中藥質(zhì)量控制研究(E-mail:15031815@qq.com);

賴 昕(1987-)，女，福建福州人，講師，主要從事中藥質(zhì)量控制研究(E-mail:117802843@qq.com);

*余麗雙(1982-)，女，福建莆田人，副研究員，博士，碩士生導(dǎo)師，主要從事中藥分析方法學(xué)研究(E-mail:sly2018@126.com).