TiO2-CdTe電化學(xué)發(fā)光法測(cè)定利巴韋林

吳可心，田 利，胡 玥，王 月，陸 娟

(長春師范大學(xué) 化學(xué)學(xué)院，吉林 長春 130032)

利巴韋林化學(xué)名為1-P-D-呋喃核糖基-1H-12,4,-三氮唑-3-羧酰胺，屬于廣譜抗病毒藥物[1]，常溫條件下較穩(wěn)定，易溶于水，適用于呼吸道病毒引起的肺炎、皮膚皰疹性病毒感染和支氣管炎等炎癥。在1981年針鼻劑、原料藥、針劑等已獲得生產(chǎn)資格，現(xiàn)有10多種藥劑類型，臨床應(yīng)用較為廣泛[2]。藥劑中利巴韋林的定量分析方法有方波吸附溶出伏安法[3]、免疫分析法[4]、電泳法[5]、流動(dòng)注射發(fā)光法[6]、分光光度法[7]、高效液相色譜法[8-9]、高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[10-13]。目前，尚未見基于量子點(diǎn)的電化學(xué)發(fā)光法測(cè)定利巴韋林含量的報(bào)道。

電化學(xué)發(fā)光(ECL)作為一種新型的電化學(xué)及發(fā)光分析方法，具有靈敏度高、背景低、快速簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)[14]，廣泛應(yīng)用于食品和環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物免疫分析、醫(yī)療診斷等方面，成為體外診斷的重要方法[15-16]。本文以聯(lián)吡啶釕和三正丙胺的ECL信號(hào)為檢測(cè)信號(hào)，利巴韋林為檢測(cè)物質(zhì)，構(gòu)建了二氧化鈦-碲化鎘 (TiO2-CdTe)的ECL傳感平臺(tái)，考察了在聯(lián)吡啶釕體系中，該修飾電極陽極的ECL行為。利巴韋林對(duì)陽極的ECL行為有一定的猝滅作用，據(jù)此，建立了一種測(cè)定利巴韋林含量的新方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

MPI-B型多參數(shù)化學(xué)分析測(cè)試系統(tǒng)(西安瑞邁分析儀器公司)；CHI600C電化學(xué)分析儀(上海辰華儀器公司)；采用三電極體系：玻碳電極 (GCE) 或TiO2-CdTe修飾電極為工作電極，鉑電極為輔助電極，Ag/AgCl電極為參比電極。

聯(lián)吡啶釕、二氧化鈦、利巴韋林、三正丙胺均購于阿拉丁試劑公司，碲化鎘(實(shí)驗(yàn)室自制)，其他所用試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水均為二次蒸餾水。

聯(lián)吡啶釕儲(chǔ)備液：稱取0.074 8 g聯(lián)吡啶釕于燒杯中，用水將其溶解后，轉(zhuǎn)移至10 mL容量瓶中定容，并置于4 ℃冰箱中保存。利巴韋林標(biāo)準(zhǔn)液：稱取0.004 9 g利巴韋林粉末，用少量水將其溶解后定容至10 mL容量瓶，置于4 ℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 TiO2-CdTe修飾電極的制備

將玻碳電極用不同粒度的Al2O3拋光粉打磨，用水徹底清洗電極表面殘留的拋光粉后，用水超聲清洗電極5 min，氮?dú)獯蹈蓚溆谩?/p>

取0.5 mg TiO2粉末分散于1 mL CdTe(經(jīng)過表征，可作為后續(xù)研究使用)量子點(diǎn)溶液中，超聲30 min，得到均勻分散的0.5 mg·mL-1TiO2-CdTe混合懸浮液。用微量注射器移取5 μL上述懸浮液滴涂于經(jīng)預(yù)處理的電極，在紅外燈下烤干，即制得TiO2-CdTe/GCE作為工作電極。用同樣方法制備TiO2/GCE、CdTe/GCE 用于比較實(shí)驗(yàn)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法與條件

電化學(xué)發(fā)光是采用三電極體系在MPI-B型多參數(shù)化學(xué)分析測(cè)試系統(tǒng)上進(jìn)行。參數(shù)設(shè)置：掃描電位范圍：0～1.4 V，掃描速率為0.1 V/s，放大級(jí)數(shù)為3級(jí)，光電倍增管高壓為600 V。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同修飾電極在聯(lián)吡啶釕溶液中的ECL響應(yīng)

圖1 不同修飾電極的ECL響應(yīng)Fig.1 ECL responses of different modified electrodesa.GCE，b.TiO2/GCE,c.CdTe/GCE,d.TiO2-CdTe/GCE;PBS:0.2 mol·L-1 ，scan rate:0.1 V·s-1

圖1為4種不同修飾電極(GCE、TiO2/GCE、CdTe/GCE和TiO2-CdTe/GCE)在聯(lián)吡啶釕體系中的ECL響應(yīng)情況。從圖中可以看出，4種不同修飾電極均產(chǎn)生ECL信號(hào)，在1.3 V左右達(dá)到最大值。通過比較不同修飾電極的ECL響應(yīng)強(qiáng)度，TiO2-CdTe/GCE(d)的ECL信號(hào)最強(qiáng)，其發(fā)光強(qiáng)度是裸GCE(a)的4.4倍，是TiO2/GCE (b) 的2倍，是CdTe/GCE (c) 的1.4倍。這說明CdTe量子點(diǎn)和TiO2對(duì)聯(lián)吡啶釕體系均有一定的增敏作用，并且形成復(fù)合物后由于它們的協(xié)同作用及納米TiO2大的比表面積，增大了對(duì)CdTe量子點(diǎn)的承載量，提高了電子傳輸能力，使ECL的響應(yīng)信號(hào)進(jìn)一步增強(qiáng)。因此，本實(shí)驗(yàn)采用TiO2-CdTe/GCE作為工作電極。

2.2 利巴韋林在TiO2-CdTe/GCE上的電化學(xué)響應(yīng)

采用循環(huán)伏安法和電化學(xué)發(fā)光法考察了利巴韋林在TiO2-CdTe/GCE上的電化學(xué)性質(zhì)，結(jié)果如圖2所示。圖2A為不同濃度利巴韋林在TiO2-CdTe修飾電極上的循環(huán)伏安曲線，在0.85 V的氧化峰電流強(qiáng)度隨著利巴韋林濃度的增加而減小。圖2B為不同濃度利巴韋林的電化學(xué)發(fā)光曲線，隨著利巴韋林濃度的增大，TiO2-CdTe/GCE在聯(lián)吡啶釕溶液中的ECL強(qiáng)度也逐漸減小。這可能是因?yàn)槔晚f林和TiO2-CdTe復(fù)合物有一定的相互作用，使電極表面的電活性物質(zhì)濃度減小，從而使電流或ECL信號(hào)減小，由此可見，利巴韋林可以猝滅TiO2-CdTe/GCE在聯(lián)吡啶釕溶液中的ECL響應(yīng)。因此，本實(shí)驗(yàn)利用電化學(xué)發(fā)光猝滅的特點(diǎn)對(duì)利巴韋林含量進(jìn)行測(cè)定。

圖2 不同濃度利巴韋林在TiO2-CdTe/GCE上的電化學(xué)(A)和電化學(xué)發(fā)光(B)曲線Fig.2 CV(A) and ECL (B) curves of different concentrations of ribavirin on TiO2-CdTe/GCE concentration of ribavirin(a-f):0,3.9,7.8,11.7,15.6,19.5 μmol·L-1

2.3 實(shí)驗(yàn)條件的選擇

2.3.1 溶液pH值的選擇考察了溶液pH值(5.0～13.0)對(duì)ECL強(qiáng)度的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3A。當(dāng)pH值在5.0～11.0時(shí)，隨著堿性的不斷增強(qiáng),ECL強(qiáng)度呈上升趨勢(shì)，當(dāng)pH大于11.0時(shí)，ECL強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)，而當(dāng)pH 11.0時(shí)，ΔIECL達(dá)到最大值，因此實(shí)驗(yàn)選擇pH 11.0為最佳pH值。

2.3.2 三正丙胺濃度的選擇三正丙胺(TprA)作為聯(lián)吡啶釕的共反應(yīng)劑，其濃度直接影響ECL的強(qiáng)度和檢測(cè)物的靈敏度。如圖3B所示，TprA濃度為12.0 mmol·L-1時(shí)ΔIECL最大。濃度過低時(shí)，聯(lián)吡啶釕與三正丙胺不能充分反應(yīng)，ECL強(qiáng)度較低，當(dāng)三正丙胺濃度過大時(shí)，體系的ECL不穩(wěn)定，導(dǎo)致檢測(cè)利巴韋林的靈敏度降低。因此，實(shí)驗(yàn)選擇最佳共反應(yīng)劑濃度為12.0 mmol·L-1。

圖3 溶液pH值(A)及 三正丙胺濃度(B)的影響Fig.3 Effects of pH value and TprA concentration

2.3.3 TiO2-CdTe復(fù)合物比例的選擇TiO2與CdTe的比例對(duì)體系的ECL有一定的影響，因此實(shí)驗(yàn)分別考察了在1.0 mL CdTe溶液中含有0.1、0.3、0.5、0.7、0.9 mg TiO2含量的TiO2-CdTe對(duì)ECL的響應(yīng)情況。數(shù)據(jù)顯示，隨著TiO2的量越大，ΔIECL越大；TiO2的濃度大于0.7 mg·mL-1時(shí)，其ΔIECL值降低?？梢?，1.0 mL CdTe溶液中所含TiO2用量對(duì)ΔIECL有較大影響。當(dāng)TiO2與CdTe的用量比為0.7∶1.0(mg·mL-1)時(shí)，ΔIECL達(dá)到最大值。因此該復(fù)合物的最佳比例為0.7 ∶1.0(mg·mL-1)。

2.3.4 反應(yīng)時(shí)間的選擇考察了體系中加入利巴韋林后的反應(yīng)時(shí)間(0.5～10 min)對(duì)ΔIECL強(qiáng)度的影響。反應(yīng)時(shí)間為0.5～1 min時(shí)，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，ΔIECL增強(qiáng)；當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為1～10 min，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，ΔIECL值下降。上述數(shù)據(jù)表明，時(shí)間過短或過長均會(huì)導(dǎo)致體系ECL強(qiáng)度不同程度的降低。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為1 min時(shí)，ECL信號(hào)最穩(wěn)定且ΔIECL最大。因此實(shí)驗(yàn)選擇最佳反應(yīng)時(shí)間為1 min。

2.4 干擾實(shí)驗(yàn)

2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限

在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件下，考察了不同濃度利巴韋林標(biāo)準(zhǔn)溶液的化學(xué)發(fā)光信號(hào)，并繪制了標(biāo)準(zhǔn)曲線。結(jié)果顯示，利巴韋林溶液在3.9×10-4～3.9 μmol·L-1范圍內(nèi)，其濃度的對(duì)數(shù)與ΔIECL呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，線性方程為ΔIECL=228.50 lgc+14 913，線性系數(shù)r=0.992 4，方法的檢出限(S/N=3)為1.3×10-10mol·L-1。將本方法與已報(bào)道的測(cè)定利巴韋林的方法，對(duì)其線性范圍和檢出限進(jìn)行單位換算后比較(見表1)。結(jié)果顯示，該方法具有更寬的線性范圍和更低的檢出限,適用于利巴韋林的痕量分析。

表1 不同測(cè)定利巴韋林方法的比較Table 1 Comparison of different methods for determination of ribavirin

2.6 TiO2-CdTe修飾電極的穩(wěn)定性與重現(xiàn)性

在最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件下，采用TiO2-CdTe/GCE在含有3.9 μmol·L-1利巴韋林標(biāo)準(zhǔn)液、2.0 mmol·L-1聯(lián)吡啶釕和12.0 mmol/L-1TprA的PBS(pH 11.0)緩沖溶液中平行掃描10圈，其電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度基本不變，相對(duì)誤差為4.3%。使用5支相同的TiO2-CdTe/GCE檢測(cè)3.9 μmol·L-1利巴韋林溶液，測(cè)得其相對(duì)誤差為3.5 %。說明該修飾電極具有較好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。

2.7 實(shí)際樣品的分析

取一定量3個(gè)不同廠家的利巴韋林注射液于1 000 mL容量瓶中稀釋定容，分別標(biāo)記樣品為1、2、3，量取一定量的樣品，按照上述優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，每份注射液平行測(cè)定3次。在上述溶液中加入一定量的利巴韋林標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，每份注射液加標(biāo)后平行測(cè)定3次。樣品中利巴韋林含量的平均值及加標(biāo)的回收含量如表2所示。結(jié)果顯示，利巴韋林的原含量為3.98～4.35 μmol/L，加標(biāo)回收率為96.6%～101%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)均小于5%，說明此方法可用于實(shí)際樣品中利巴韋林含量的測(cè)定。

表2 回收試驗(yàn)結(jié)果(n=3)Table 2 Results of test for recovery(n=3)

3 結(jié) 論

本文采用CdTe和TiO2超聲混合得到TiO2-CdTe懸浮液，用直接滴涂法制備了TiO2-CdTe/GCE。該修飾電極在聯(lián)吡啶釕和三正丙胺發(fā)光體系中產(chǎn)生較強(qiáng)的ECL信號(hào)，利巴韋林對(duì)該體系在陽極的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)具有明顯的猝滅作用，利用此原理建立了一種測(cè)定利巴韋林含量的新方法。采用該修飾電極測(cè)定利巴韋林具有較寬的線性范圍和較高的靈敏度等優(yōu)點(diǎn)，為測(cè)定利巴韋林含量提供了一種簡(jiǎn)便、快速、價(jià)廉的新方法，對(duì)檢測(cè)利巴韋林具有一定的參考意義。