雌二醇在Fe(OH)3修飾碳糊電極上的電化學(xué)行為及測(cè)定

田冬梅, 唐藝桐, 胡 鑫, 辛士剛

(沈陽師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院, 沈陽 110034)

雌二醇(estradiol,E2),化學(xué)式為C18H24O2,化學(xué)名為雌甾-1,3,5(10)-三烯-3,β17-二醇,是人體內(nèi)一種重要的十八碳固醇類激素,其濃度的過高或過低都會(huì)導(dǎo)致生殖系統(tǒng)及內(nèi)分泌系統(tǒng)紊亂[1-2]。目前測(cè)定E2的方法主要有免疫分析技術(shù)[3-5]、GC-MS、LC-MS聯(lián)用技術(shù)[6-8]、HPLC技術(shù)[9-11]等。

碳糊電極擁有殘余電流低、制備簡(jiǎn)便、價(jià)格便宜、表面易再生等優(yōu)點(diǎn)[12]。由Fe(OH)3修飾的碳糊電極表面的Fe3+可與酚類化合物構(gòu)成電荷轉(zhuǎn)移絡(luò)合物[13-14],所以本文利用Fe(OH)3粒子修飾碳糊電極對(duì)E2的固相微萃取作用對(duì)E2進(jìn)行電化學(xué)測(cè)定,獲得了滿意的結(jié)果。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

儀器:CHI620B電化學(xué)工作站(上海辰華儀器公司);三電極體系(飽和甘汞、鉑、碳電極)。

試劑:氫氧化鐵(分析純);KCl(1.0 mol/L)溶液。所用試劑均為國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品。E2儲(chǔ)備溶液(1×10-3mol/L):準(zhǔn)確稱取E2標(biāo)準(zhǔn)品(上海麥克林生化科技有限公司)用無水乙醇溶解后定容。采用磷酸氫二鈉—檸檬酸緩沖體系,實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水。

1.2 碳糊電極的制備

分別稱取0.04 g Fe(OH)3粉末,1.2 g碳粉,0.5 g硅油,將Fe(OH)3粉末與碳粉混勻后逐滴加入硅油攪拌混勻,即得到Fe(OH)3修飾的碳糊。將修飾碳糊填充到基礎(chǔ)碳電極中,在硫酸紙上以打圈的方式打磨至有金屬光澤,去掉外沿殘余物即為碳糊工作電極。

1.3 電化學(xué)分析

將適量一定濃度的樣品溶液加入到5 mL 1.0 mol/L的KCl(pH=4.0)支持電解質(zhì)溶液中,攪拌開路富集60 s后,以0.2 V/s掃描速率記錄+0.0～+0.8 V間的循環(huán)伏安曲線。

2 結(jié)果與討論

2.1 E2在Fe(OH)3修飾電極上的電化學(xué)行為

在反應(yīng)池中加入5.0 mL 1.0 mol/L KCl溶液(支持電解質(zhì)),5.0 mL 1×10-5mol/L E2溶液,以緩沖溶液調(diào)節(jié)pH值至4.0,在+0.0～+0.8 V之間實(shí)行循環(huán)伏安掃描,得到圖1。曲線1是E2在裸碳糊電極上的循環(huán)伏安曲線在0.669 V的位置具有1個(gè)不可逆氧化峰,峰電流大小為3.743 μA。曲線2是E2在Fe(OH)3修飾電極上的循環(huán)伏安曲線,在0.632 V的位置有一氧化峰,峰電流大小增大為12.36 μA,比未修飾電極增大了3.3倍,且峰電位負(fù)移了36 mV,表明Fe(OH)3修飾碳糊電極對(duì)E2具有固相微萃取和電催化的效果。改變掃描速率,得到峰電流與掃速之間線性相關(guān)方程為ipa=0.702+20.515 V,相關(guān)系數(shù)為0.992。表明E2的氧化過程屬于吸附控制[15]。

2.2 修飾比例的影響

使用Fe(OH)3與碳粉混合,填充的碳糊電極對(duì)1×10-5mol/L E2進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)于Fe(OH)3的摻入,如圖2所示,含量從0.01～0.06 g依次增加,峰電流隨之增大,當(dāng)修飾量達(dá)到0.04 g時(shí)峰電流最大。

圖1 E2在不同電極上的循環(huán)伏安曲線

圖2 氧化峰電流與修飾物含量關(guān)系曲線

2.3 pH值的影響

調(diào)節(jié)pH值在2.0～10.0范圍內(nèi),開始循環(huán)伏安試驗(yàn),并繪制峰電流(ipa)-pH圖,如圖3(a)所示在pH值為2.0～4.0區(qū)間中峰電流值改變不大,在pH=5時(shí)開始顯著降低,試驗(yàn)選擇最佳pH值為4.0。繪制峰電位(Epa)-pH圖,如圖3(b)所示,在pH值為2.0～8.0范圍內(nèi),隨pH值提高峰電位負(fù)移,二者線性相關(guān),回歸方程為Epa=0.903-0.056 pH,相關(guān)系數(shù)為0.993,表明E2是等電子等質(zhì)子轉(zhuǎn)移的氧化反應(yīng)。

圖3 氧化峰電流(a)和氧化峰電位(b)與溶液pH的關(guān)系Fig.3 The relationships between oxidation peak current (a) and oxidation peak potential (b) with pH

2.4 富集時(shí)間的影響

富集時(shí)間對(duì)氧化峰電流的影響如圖4所示。 在前0～100 s內(nèi),隨富集時(shí)間的增加, 氧化峰電流增加, 當(dāng)富集時(shí)間達(dá)到60 s時(shí), 峰電流達(dá)到最大值, 60 s后峰電流變化趨于平穩(wěn)所以選用60 s為最佳時(shí)間。

2.5 線性范圍及檢出限

在優(yōu)化條件下,氧化峰電流與E2濃度在8×10-7～3×10-5mol/L范圍內(nèi)有較好的線性關(guān)系,回歸方程為ipa=52.110-3.672lnc,相關(guān)系數(shù)為R2=0.992,檢測(cè)限為5×10-7mol/L,如圖5所示。

圖4 氧化峰電流與富集時(shí)間的關(guān)系

圖5 氧化峰電流與濃度對(duì)數(shù)的關(guān)系

2.6 干擾實(shí)驗(yàn)

按試驗(yàn)步驟對(duì)1×10-5mol/L E2標(biāo)準(zhǔn)溶液實(shí)行檢測(cè),相對(duì)誤差為RSD<2.11%范圍時(shí),200倍的丙氨酸、抗壞血酸、葡萄糖、蔗糖、檸檬酸,幾乎不干擾E2的檢測(cè)。

2.7 重現(xiàn)性及回收率

在優(yōu)化條件下采用Fe(OH)3修飾碳糊電極,對(duì)濃度為1×10-5mol/L的E2平行測(cè)定5次,測(cè)得結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為RSD=2.11%。

雌二醇片(Abbot Healthcare Products B.V.,標(biāo)示量2 mg/片)無水乙醇溶液超聲溶解,加水定容至100 mL,加入2×10-5mol/L雌二醇標(biāo)準(zhǔn)溶液,平行測(cè)定5次的回收率為93.510%～98.665%。

表1 實(shí)際樣品測(cè)定結(jié)果Table 1 Results of determination of practical samples

3 結(jié) 論

在基于碳糊電極的一般優(yōu)點(diǎn)上,以Fe(OH)3對(duì)碳糊電極進(jìn)行修飾。運(yùn)用循環(huán)伏安法探究了E2在該電極上的電化學(xué)行為,可在8×10-7～3×10-5mol/L范圍內(nèi)對(duì)E2進(jìn)行檢測(cè),檢出限為5×10-7mol/L。該方法可直接檢測(cè)雌二醇藥片,回收率在93.510%～98.665%間,具有一定的富集和催化能力。