聚溴甲酚綠/碳量子點修飾電極測定木犀草素

高 葉, 李曉彤, 張曉蕾, 丁 婭, 楊功俊

(中國藥科大學(xué)藥學(xué)院, 南京 211198)

木犀草素(3,4,5,7-四羥基黃酮, C15H10O6)是一種廣泛存在于菊花、金銀花、紫蘇等中草藥中的黃酮類物質(zhì),具有抗炎[1]、抗腫瘤[2]、抗病毒[3]等多種藥效．目前測定木犀草素的方法主要包括高效液相色譜法[4], 紫外分光光度法[5],毛細管電泳法[6],氣相色譜法[7]等, 而電化學(xué)方法具有操作簡便,成本低,靈敏度較高等優(yōu)點,因此也常用于木犀草素的定量分析[8-9]．碳量子點(carbon quantum dots, CQDs)是一種新型的零維碳納米材料,可作為電極修飾材料,單獨或與其他物質(zhì)一起修飾于電極表面[10-11], 增強導(dǎo)電性和增大電極表面活性比表面積,提高電極表面的電化學(xué)響應(yīng)．聚溴甲酚綠(PBG)可通過溴甲酚綠(BG)聚合而成．PBG分子中羥基的電子密度高,PBG膜帶有較多的負電荷表面官能團[12],可顯著增強電極表面電子轉(zhuǎn)移的能力,具有良好的電催化活性,因此PBG常用作電極修飾材料．本文采用循環(huán)伏安法分步聚合碳量子點和溴甲酚綠,制備聚溴甲酚綠/碳量子點修飾電極(PBG/CQDs/GCE),利用碳量子點與聚溴甲酚綠的協(xié)同作用,增強對木犀草素的電催化性能,提高電化學(xué)響應(yīng),從而建立更為靈敏的木犀草素電化學(xué)測定方法,并成功用于測定中藥膠囊中木犀草素的含量．

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

電化學(xué)實驗在CHI 660E型電化學(xué)工作站(上海辰華儀器公司,中國)進行, 采用三電極體系: 玻碳電極(GCE, 直徑3 mm)及其修飾電極為工作電極,鉑絲電極為對電極,飽和甘汞電極(SCE)為參比電極．電極表面形貌和碳量子點形貌分別通過S-4800場發(fā)射掃描電子顯微鏡(日立高技術(shù)公司,日本)和Tecnai G2 F30 S-Twin透射電子顯微鏡(FEI公司,美國)進行表征．實驗在(25±0.5) ℃條件下進行．

溴甲酚綠(國藥集團化學(xué)試劑有限公司); 木犀草素(w=98.8%,成都曼思特生物科技有限公司,中國科學(xué)院成都生物研究所研制); 無水檸檬酸(w≥99.5%,上海阿拉丁有限公司)．其它試劑均為分析純,溶液均由二次蒸餾水配制．

1.2 碳量子點的制備

碳量子點制備步驟[13]如下: 取1.0 g無水檸檬酸, 在180 ℃下加熱回流至檸檬酸熔化, 繼續(xù)加熱30 min, 直至熔化的檸檬酸液體顯黃色,然后向該液體中邊攪拌邊緩慢加入0.25 mol·L-1NaOH溶液至溶液pH值為7.0．最后將該溶液稀釋至200 mL, 制得碳量子點溶液, 于4 ℃保存?zhèn)溆茫?/p>

1.3 修飾電極的制備

1.4 木犀草素濃度的測定

將修飾電極浸入含有一定濃度木犀草素的0.1 mol·L-1HAc-NaAc(pH=4.5)溶液中, 在-0.2～0.8 V電位范圍內(nèi)以0.1 V·s-1的掃描速率進行循環(huán)伏安掃描, 研究木犀草素的電化學(xué)行為．然后在-0.4 V下富集750 s后, 采用示差脈沖伏安法(DPV)測定不同濃度木犀草素溶液對應(yīng)的氧化峰電流, 建立測定木犀草素濃度的電化學(xué)分析方法．

2 結(jié)果與討論

2.1 修飾電極的表征

圖1為采用高倍透射電鏡(HRTEM)與掃描電鏡(SEM)觀察的不同材料及修飾電極的微觀形貌圖．圖1(A)顯示CQDs一般為球形排列,單個CQDs直徑約為5 nm(見圖1A (a)), 且CQDs具有分辨度較好的晶格條紋, 晶格間距約為0.228 nm(見圖1A(b)), 與文獻報道的碳量子點晶格間距一致[14]．如圖1(B)(C)所示, 相比于GCE裸電極, 在PBG/CQDs/GCE表面可見一層均勻的膜狀物,表明采用電聚合方法將CQDs和PBG修飾于電極表面．

2.2 木犀草素在修飾電極上的電化學(xué)行為

2.3 木犀草素電化學(xué)測定方法的建立

2.3.1 支持電解質(zhì)的選擇

表1 不同支持電解質(zhì)對木犀草素電流響應(yīng)的影響

2.3.2 碳量子點和溴甲酚綠電聚合圈數(shù)的選擇

2.3.3 富集電位和富集時間的選擇

2.3.4 線性范圍和檢測限

表2 木犀草素不同分析方法的比較

2.3.5 電極的重復(fù)性、穩(wěn)定性和選擇性研究

2.4 實際樣品測定

取5粒獨一味膠囊(康縣獨一味生物制藥有限公司)的內(nèi)容物置于研缽中, 研磨成細粉后, 稱量0.300 0 g樣品4份, 分別加入30 mL無水乙醇, 攪拌至完全溶解, 超聲振蕩30 min, 以8 000 r·min-1離心10 min, 取上層清液作為樣品溶液, 4 ℃保存?zhèn)溆肹17]．在最佳實驗條件下,對樣品溶液重復(fù)測量5次, 計算可得獨一味膠囊中含木犀草素0.035 8 mg/粒, RSD=3.7% (n=5)．采用高效液相法[17]測定樣品溶液, 所得獨一味膠囊中含木犀草素0.036 1 mg/粒, RSD=0.54%(n=5), 二者測定結(jié)果相近, 采用T檢驗法檢驗證明兩種方法無顯著差異．同時采用標準加入法進行了加樣回收率試驗, 結(jié)果如表3所示, 說明該傳感器可用于測定實際樣品中木犀草素的含量．

表3 實際樣品中木犀草素的回收率

3 結(jié)論

通過簡便的水熱法合成了碳量子點,并將碳量子點和溴甲酚綠分步電聚合于玻碳電極表面,由于碳量子點與聚溴甲酚綠的協(xié)同作用, 有效增強了電極對木犀草素的電催化性能,提高了電化學(xué)響應(yīng), 實現(xiàn)了對木犀草素高靈敏的分析．該傳感器制備簡便,具有較高的靈敏度和良好的選擇性與重現(xiàn)性,可用于實際樣品中木犀草素含量測定．