多壁碳納米管修飾玻碳電極電致化學發(fā)光測

摘? 要：借助多壁碳納米管修飾電極對奈福泮有良好的電催化活性，以多壁碳納米管修飾玻碳電極為工作電極，鉑絲電極為對電極，飽和氯化銀電極為參比電極形成三電極體系，在支持電解質為pH=7的磷酸鹽緩沖液下研究了奈福泮-聯吡啶釕體系[Ru（bpy）32+]的電化學發(fā)光行為，建立了多壁碳納米管（MWCNTs）修飾劑固載聯吡啶釕體系[Ru（bpy）32+]測定鹽酸奈福泮的電致化學發(fā)光分析方法.研究結果表明：在0.1 mol/L、pH為7.5的磷酸緩沖溶液中，當修飾量為3 μL，釕的濃度為0.2 mmol/L，掃描速率為100 mV/s時，ECL的峰高與奈福泮的濃度在? ? ? ? ? ? ? ? ? 1×10-5～1×10-4 mol/L內成良好線性關系，線性方程為I=908.95[×]105x-323.88（R2=0.995 1），檢出限為4[×10-8] mol/L（S/N=3），RSD為1.57%，并測得其回收率為97.85%～103.01%.該方法具有較高的選擇性和靈敏度，樣品處理簡單快速，用于奈福泮的測定，結果滿意.

關鍵詞：聯吡啶釕;電致化學發(fā)光;奈福泮;玻碳電極

中圖分類號：O657.3? ? ? ? ? ? DOI：10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2020.04.017

0? ? 引言

鹽酸奈福泮，化學名為5-甲基-1-苯基-3，4，5，6-四氫-1H-2，5-氧氮苯并辛因鹽酸鹽，是一種新型的非成癮性、非麻醉性中樞鎮(zhèn)痛藥[1]，對中、重度疼痛非常有效[2].

目前，常用的奈福泮的檢測分析方法有：紫外分光光度法[3]、飽和水溶液法[4]、微流控芯片非接觸電導檢測法[5]、高效液相色譜法[6]、酸性染料比色法[7]、離子選擇性電極法[8]，但這些方法具有操作麻煩、耗時長、消耗成本高等缺點.基于此，本研究借助多壁碳納米管修飾電極對奈福泮有良好的電催化活性[9]，利用多壁碳納米管優(yōu)良的傳遞速率[10]，以多壁碳納米管修飾玻碳電極為工作電極[11]，采用滴涂法將穩(wěn)定性強、發(fā)光效率高、氧化還原可逆的聯吡啶釕固載于電極表面，建立了多壁碳納米碳管修飾電極用于電致化學發(fā)光檢測奈福泮的高效測定[12].這種測定方法與催化溶解氧還原結合可以用于電化學發(fā)光免疫分析，且分析效果顯著;同時基于保泰松對電化學發(fā)光信號的增敏作用，結合多壁碳納米管的電催化活性，此測定方法還可以用于藥物臨床分析和質量監(jiān)控.

1? ? 實驗部分

1.1? ?儀器和試劑

1.1.1? ?試劑及主要試劑配制

所有溶液調配所需的水皆為超純水，配制0.1 mol/L的磷酸鹽緩沖液（PBS）使用的是0.1 mol/L磷酸二氫鈉和0.1 mol/L磷酸氫二鈉.配制鐵氰化鉀溶液使用的是[1.0×10-3] mol/L鐵氰化鉀，[1.0×10-3] mol/L亞鐵氰化鉀和0.1 mol/L的氯化鉀.

1.1.2? 實驗儀器

儀器及生產廠家如表2所示.鉑絲電極（對電極），飽和氯化銀電極（參比電極），多壁碳納米管修飾玻碳電極（工作電極）形成三電極體系.

1.2? ?實驗原理

制備了多壁碳納米管修飾玻碳電極，采用循環(huán)伏安法研究了鹽酸萘福泮在修飾電極上的電化學特性，發(fā)展了一種新的檢測鹽酸萘福泮的電化學分析方法.通過鉑絲電極，多壁碳納米管修飾玻碳電極，飽和氯化銀電極為三電極體系，支持電解質為pH=7的磷酸鹽緩沖液，發(fā)光強度-時間曲線由MPI-E型電致化學發(fā)光工作站得出，光電倍增管用于收集待測樣品的ECL強度.分別記錄[Ru（bpy）2+3]的發(fā)光強度和[Ru（bpy）2+3]與鹽酸奈福泮體系的發(fā)光強度，繪制校正曲線，最后進行回收率的對比以及實驗條件和設備條件的優(yōu)化，得到優(yōu)化后的線性方程，進而檢測鹽酸萘福泮的含量.

1.3? ?修飾電極的制備[13]

1.3.1? 裸電極的預處理

電極在修飾前，依次用0.3 μm和0.05 μm的氧化鋁粉末在麂皮上拋光成鏡面，按照超純水、乙醇、超純水的順序各超聲15 s，用玻碳電極、飽和氯化銀電極和鉑絲電極組成三電極系統(tǒng)，放于鐵氰化鉀溶液中，使用電化學工作站循環(huán)伏安法檢測是否拋光完成，當其電位差值[在]0.064～0.080 V范圍內則代表拋光完成，用N2吹干，作為待修飾裸電極.

1.3.2? 修飾液的制備

稱取0.5 mg多壁碳納米管（MWCNTs）分散于1.0 mL含有0.05ω Nafion的乙醇-超純水（1∶4，V/V）中，通過超聲波清洗器超聲分散30 min，得到分散均勻的多壁碳納米管（Nafion-MWCNTs）修飾液.

1.3.3? 修飾電極的制備

使用移液槍量取1～6 μL的0.5 mg/mL的Nafion-MWCNTs修飾液，滴涂于處理好的裸電極表面.修飾完畢后，室溫下自然晾干，即得到實驗所用修飾電極.

1.3.4? 樣品溶液的配制

稱取0.289 8 g鹽酸奈福泮樣品，加超純水混勻后使用10 mL容量瓶定容，得到濃度為0.1 mol/L的樣品溶液;再根據需求繼續(xù)定容，直至得到實驗使用的[1×10-5] mol/L的奈福泮樣品溶液.

1.3.5? 混合液的制備

將制備好的緩沖液和[Ru（bpy）2+3]藥品按照1∶1的比例混合，得到混合溶液.

1.3.6? ?ECL強度的測量

使用電化學發(fā)光工作系統(tǒng)，將藥品混合液加入流通池中，調節(jié)系統(tǒng)工作參數，記錄最穩(wěn)定光強，平行測試3次.

2? ? 結果與討論

2.1? ?電化學發(fā)光行為

考察聯吡啶釕及聯吡啶釕與鹽酸奈福泮體系的電化學發(fā)光的影響（意義在于本藥品可以產生電化學發(fā)光）[14]，整個體系的ECL光強度始于0 V，且強度最高值均位于氧化峰（8.2 V）.從裸電極曲線與修飾電極曲線（見圖1）可看出，在其他條件相同的情況下，修飾過后的電極相比未修飾的電極ECL強度增加30倍.

2.2? ?ECL強度的選擇

實驗中，在100 mV/s的掃描速率下多次進行循環(huán)伏安掃描時發(fā)現，初次掃描的氧化峰電流最大，對應的ECL強度最大;第2次與第3次掃描的峰電流以及ECL強度相繼降低;其后多次掃描的氧化峰電流和ECL強度基本保持不變.

2.3? ?實驗條件的優(yōu)化

2.3.1? 修飾液用量的優(yōu)化

實驗考察了不同的修飾量對鹽酸奈福泮ECL發(fā)光強度的影響，結果如圖2—圖3所示.

結果表明，在修飾液濃度為0.5 mg/mL條件[15]下進行時，隨著修飾量的增加，ECL強度出現特征性變化.如圖2所示，在1～3 [μL]的范圍內，ECL光強隨修飾量的增加而增加，這是因為修飾量的增加為電子提供了更大的比表面積和更多的反應活性位點.當修飾量大于3 [μL]后，ECL光強開始隨著修飾量的增加而減小，這是因為修飾膜過厚影響了電子的傳遞，因此，選擇3 [μL]作為最佳的修飾量.從圖3可看出，隨時間增加，ECL光強出現特征性變化，各修飾量發(fā)光強度均在8～10 s內達到最大值，也可證明在電子傳遞過程中，氧化還原反應在8～10 s內產生了電化學發(fā)光響應.1 [μL]和2 [μL]比3 [μL]的光強低是因為修飾量少，提供的比表面積和反應活性位點少;4 [μL和5 μL]比3 [μL]的光強低是因為其修飾膜過厚，儀器施加電壓無法穿透完全，導致其產生的激發(fā)態(tài)電子不如3 [μ]L的多;4 [μL和5] [μL]之所以比1 [μL]和2 [μL]的光強高，是因為修飾用量多，即使電壓無法完全穿透其修飾膜，但仍然比完全穿透膜的1 [μL]和2 [μL]產生的激發(fā)態(tài)電子多.

2.3.2? ?pH值的優(yōu)化

緩沖體系的pH值對胺類藥物與[Ru（bpy）2+3]反應有著重要的影響，實驗考察Na2HPO4-NaH2PO4緩沖體系對聯吡啶釕與鹽酸奈福泮體系的ECL及其電化學發(fā)光的影響.結果如圖4—圖5所示.

圖4結果表明，隨著pH值的增大，發(fā)光強度出現特征性變化.pH值在6.5～7.5的范圍內，隨著pH值增加，發(fā)光強度增大;當pH[>]7.5后，發(fā)光強度隨著pH值的增大而降低，在pH=7.5時發(fā)光強度達到最高值，故本實驗選擇的是pH=7.5的PBS緩沖體系.圖5結果表明，隨著時間的增加，不同pH值的發(fā)光強度均在8～9 s內出現最大值，這是因為在電子傳遞過程中發(fā)生了氧化還原反應，所以在8～9 s時產生了電化學發(fā)光響應，導致發(fā)光強度增強.

2.3.3? ?[Ru（bpy）2+3]濃度的優(yōu)化

實驗考察了不同濃度的[Ru（bpy）2+3]對鹽酸奈福泮ECL強度的影響，結果如圖6—圖7所示.

圖6結果表明，[Ru（bpy）2+3]濃度對發(fā)光強度也會產生一定的影響，在0.08～0.20 mmol/L的濃度范圍內，隨著[Ru（bpy）2+3]濃度的增加，ECL強度增大;但當[Ru（bpy）2+3]的濃度達到0.20 mmol/L時，隨著[Ru（bpy）2+3]濃度的增加，ECL強度減小，故選擇0.20 mmol/L的[Ru（bpy）2+3]濃度.如圖7所示，隨著時間增加，ECL光強均在8～9 s出現最大值，這是因為在電壓不變的情況下，電極表面產生激發(fā)態(tài)電子，激發(fā)態(tài)電子在還原[Ru（bpy）2+3]后返回基態(tài)產生光強，所以一開始隨著[Ru（bpy）2+3]濃度的增加，激發(fā)態(tài)返回基態(tài)的電子增加導致光強增大.當[Ru（bpy）2+3]的濃度增加到一定值后，隨著掃描時間的增加，電子活性降低，傳遞速率減慢，所以其發(fā)光體系產生的光強會逐漸降低.為了得到更高的ECL光強，實驗選擇0.2 mmol/L的[Ru（bpy）2+3]濃度.

2.3.4? 儀器參數的優(yōu)化

掃描速率：實驗考察了不同的掃描速率（40～120 mV/s）對發(fā)光強度的影響，結果如圖8所示.

由圖8可知，在40～100 mV/s的掃描速率范圍內，發(fā)光強度隨著掃描速率的增大而不斷增大;當達到100 mV/s時 ，ECL發(fā)光強度增加趨于平緩，這是因為掃描速率已經足夠大，使得電極表面產生的聯吡啶釕（Ⅲ）速率與電極比表面積達到平衡.考慮到光電倍增管的使用壽命，故選擇100 mV/s的掃描速率為最佳實驗條件.

2.4? ?線性方程

實驗選定的最佳條件下，通過電致化學發(fā)光工作站記錄不同濃度的鹽酸奈福泮標準溶液的發(fā)光強度[16]，以相對峰高對濃度進行線性回歸，如圖9所示，其對應電化學發(fā)光圖如圖10所示.

鹽酸奈福泮的濃度在1[×]10-5～1[×]10-4 mol/L的范圍內呈良好線性關系，線性方程：I=908.95[×]105x-323.88，檢出限為4[×10-8] mol/L（S/N=3）.連續(xù)測定1[×]10-5 mol/L的鹽酸奈福泮[17]，發(fā)光強度值的RSD為1.46%，可見本方法具有較高的靈敏度[18].

2.5? ?方法效果比較

通過查閱文獻，對檢測鹽酸萘福泮的多種方法進行比較分析，如表3所示.

2.6? ?回收率

2.7? ?樣品分析

稱取5片鹽酸奈福泮藥片研磨粉碎，稱取0.289 8 g鹽酸奈福泮樣品[21]加水溶解，經超聲充分震碎[22]，混勻過濾后用水定容于100 mL的棕色容量瓶中，得到0.01 mol/L的鹽酸奈福泮，經稀釋后得到1[×]10-5 mol/L的樣品溶液[23]，在最佳條件下進行測定，測定結果如表5所示.

樣品分析可得該方法可用于有效分析，測定鹽酸奈福泮.

3? ? 結論

本實驗中并未純化過的多壁碳納米管，經過完成修飾電極和優(yōu)化條件后，得到碳納米管修飾電極檢測鹽酸奈福泮的ECL光強度比裸電極高30倍，0.5 mg/mL鹽酸萘福泮的最優(yōu)修飾量為3 [μL]，最佳pH值為7.5，最佳[Ru（bpy）2+3]濃度為0.2 mmol/L，最佳掃描速率為100 mV/s.與常規(guī)修飾的金屬電極相比，玻碳電極更易操作，且鹽酸奈福泮在1×10-5～1×10-4 mol/L的濃度范圍內呈良好線性規(guī)律，線性方程為? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? I=908.95[×]105x-323.88，R2=0.995 1，實驗說明其監(jiān)測范圍廣，可以快速準確地檢測出微量的鹽酸奈福泮的含量.

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（責任編輯：黎? 婭）