麻黃堿類(lèi)藥物電化學(xué)檢測(cè)研究進(jìn)展

黃 菲 周 慧 毛云飛 沈 明 金黨琴 錢(qián) 琛

(1.揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇 揚(yáng)州：225127；2.揚(yáng)州大學(xué) 江蘇 揚(yáng)州：225002)

麻黃堿類(lèi)藥物是一類(lèi)擬交感神經(jīng)藥，能夠激動(dòng)α和β腎上腺素受體，臨床上主要用于治療支氣管哮喘以及緩解感冒引起的鼻部不適[1]。同時(shí)，此類(lèi)藥物具有較強(qiáng)的中樞興奮作用，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的分離提取或化學(xué)反應(yīng)來(lái)合成冰毒，屬于嚴(yán)格管控的興奮劑和易制毒化學(xué)品[2-3]?；谶@種特殊屬性，如何對(duì)其有效檢測(cè)一直都是研究熱點(diǎn)。長(zhǎng)期以來(lái)，光譜法、色譜法、電泳法等傳統(tǒng)分析手段廣泛用于麻黃堿類(lèi)藥物的測(cè)定，成效顯著[4]。與上述方式相比，電化學(xué)方法更為簡(jiǎn)單、快速、靈敏，完全可以在該領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。有鑒于此，本文簡(jiǎn)述最近15年來(lái)麻黃堿類(lèi)藥物電化學(xué)檢測(cè)研究所取得的主要進(jìn)展，總結(jié)領(lǐng)域所展現(xiàn)的特點(diǎn)，指出未來(lái)可能的發(fā)展方向，以期能為我國(guó)的制藥、體育及禁毒等行業(yè)提供有益的參考。

1 研究進(jìn)展概述

基于不同的分子結(jié)構(gòu)和藥理作用，目前臨床上使用的麻黃堿類(lèi)藥物主要有四種，分別是：麻黃堿(Ephedrine，EPD)、偽麻黃堿(Pseudoephedrine，PEPD)、去甲麻黃堿(Norephedrine，NEPD)和甲基麻黃堿(Methylephedrine，MEPD)，故本文圍繞上述藥物展開(kāi)討論[1]。

1.1 麻黃堿

1.2 偽麻黃堿

Giahi等制備了一種以PEPD-磷鎢酸鹽離子對(duì)配合物為電活性物質(zhì)的PVC膜電極，其對(duì)PEPD電位呈現(xiàn)能斯特響應(yīng)。測(cè)定時(shí)，濃度線(xiàn)性范圍為1.0×10-5～1.0×10-1M，跨越4個(gè)數(shù)量級(jí)，可用于藥樣和糖漿樣分析[17]。Ganjali等制備了一種以PEPD-四苯硼酸鹽離子對(duì)配合物為電活性物質(zhì)的PVC膜電極，借助理論計(jì)算得到配合物的結(jié)合能及分子前線(xiàn)軌道能量。通過(guò)測(cè)定PEPD電位實(shí)現(xiàn)定量分析。濃度線(xiàn)性范圍同樣為1.0×10-5～1.0×10-1M，跨越4個(gè)數(shù)量級(jí)，檢測(cè)限為9.0×10-6M。電極響應(yīng)時(shí)間不超過(guò)20 s，使用壽命達(dá)6周，可用于藥樣和人體尿樣分析[18]。Moustafa等合成了一種β-環(huán)糊精修飾的Fe3O4磁性納米顆粒，并以其和PEPD形成的離子對(duì)為電活性物質(zhì)制備了一種電位型PVC膜電極，借助環(huán)糊精進(jìn)行主客體分子識(shí)別。測(cè)定PEPD時(shí)，濃度線(xiàn)性范圍為1×10-8M～1×10-2M，跨越6個(gè)數(shù)量級(jí)，檢測(cè)限為4×10-9M。電極響應(yīng)時(shí)間為5～10 s，使用壽命達(dá)40天，可用于藥樣和人體血漿樣分析[19]。Ortiz等制備了一種“MWCNTs+離子液體”復(fù)合物修飾玻碳電極，兩者之間的協(xié)同作用顯著增強(qiáng)電極的導(dǎo)電性能，擴(kuò)大表面積，能夠催化PEPD的電化學(xué)氧化，大幅提高峰電流。藥物分子在電極上發(fā)生不可逆氧化，過(guò)程受擴(kuò)散控制。采用示差脈沖伏安法(DPV)進(jìn)行測(cè)定，檢測(cè)限為32.4 μg/mL，可用于藥樣分析，所得結(jié)果的準(zhǔn)確性堪比傳統(tǒng)的高效液相色譜法(HPLC)[20]。Hameed等以Ni-Co合金為核，Pt為殼，通過(guò)輔助微波輻射法合成了一種核殼型納米結(jié)構(gòu)，并與C形成納米復(fù)合物，借助XRD和透射電鏡(TEM)進(jìn)行表征。復(fù)合物修飾電極具有很高的電催化活性，采用DPV可靈敏檢測(cè)PEPD，有望用于臨床藥物分析[21]。

1.3 去甲麻黃堿、甲基麻黃堿

Ganjali等制備了一種以NEPD-四苯基硼酸鹽離子對(duì)配合物為電活性物質(zhì)的PVC膜電極，借助理論計(jì)算得到配合物的結(jié)合能及分子前線(xiàn)軌道能量。其對(duì)NEPD電位呈現(xiàn)能斯特響應(yīng)。測(cè)定時(shí)，濃度線(xiàn)性范圍為1.0×10-5M～1.0×10-2M，電極響應(yīng)時(shí)間不超過(guò)10 s，使用壽命達(dá)7周，可用于藥樣和人體尿樣分析[22]。Issa等制備了一種以NEPD-磷鉬酸鹽離子對(duì)配合物為電活性物質(zhì)的PVC膜電極，作為探頭用于FIA系統(tǒng)中，通過(guò)測(cè)定NEPD電位進(jìn)行定量分析。結(jié)果表明，NEPD濃度線(xiàn)性范圍為1.0×10-5M～1.0×10-2M，檢測(cè)限為6.3×10-6M。電極可用于藥樣分析，使用壽命達(dá)3周[23]。Shishkanova等先在Pt或Pt/Au電極表面電化學(xué)氧化3-羥基苯甲酸，然后再修飾一層4-氨基二苯并-18-冠醚-6，通過(guò)FT-IR和拉曼光譜(Raman)來(lái)確證兩者之間存在共價(jià)鍵合作用。利用冠醚和NEPD之間的高度親和性，借助EIS測(cè)定后者，濃度線(xiàn)性范圍為9.9×10-6M～8.0×10-5M，可用于藥樣和人體尿樣分析[24]。Liu等采用毛細(xì)管電泳(CE)-ECL聯(lián)用技術(shù)同時(shí)測(cè)定MEPD和PEPD，CE用于分離，ECL用于檢測(cè)，加入離子液體1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽以提高靈敏度。兩者檢測(cè)限分別為1.8×10-8M和9.2×10-9M，可用于人體尿樣分析[25]。

2 領(lǐng)域特點(diǎn)

最近15年，麻黃堿類(lèi)藥物電化學(xué)檢測(cè)研究取得了一定的進(jìn)展，一些具有實(shí)用價(jià)值的定量分析方法得以建立，總體上仍處于起步階段，并呈現(xiàn)如下三個(gè)特點(diǎn)：

一是電位分析廣泛應(yīng)用。與同屬擬交感神經(jīng)藥的腎上腺素、多巴胺等兒茶酚胺類(lèi)相比，麻黃堿類(lèi)藥物由于分子中苯環(huán)上缺乏羥基、氨基等電活性基團(tuán)，導(dǎo)致氧化過(guò)電位很高，直接電化學(xué)檢測(cè)較為不易。但如果另辟蹊徑，借助分子主客體識(shí)別和離子交換原理，將不易觀測(cè)的電流或伏安信號(hào)轉(zhuǎn)化為易于識(shí)別的電位響應(yīng)，通過(guò)簡(jiǎn)單的能斯特方程進(jìn)行定量分析，則可收到意想不到的效果。因此，本領(lǐng)域內(nèi)電位型的膜電極使用較多。膜電極選擇性高、工作范圍寬、響應(yīng)快速、使用壽命長(zhǎng)。其主要問(wèn)題在于：一是靈敏度較低，檢測(cè)限通常只能達(dá)到μM級(jí)，不利于超痕量分析，面對(duì)生物樣品時(shí)更是無(wú)能為力。二是響應(yīng)僅為簡(jiǎn)單的數(shù)字信號(hào)，不能直觀地揭示藥物分子的電極反應(yīng)歷程及中間過(guò)程產(chǎn)物，理論價(jià)值有限。

二是分子印跡技術(shù)大量應(yīng)用。由于麻黃堿類(lèi)藥物與諸多腎上腺素受體激動(dòng)劑、苯丙胺類(lèi)興奮劑等化學(xué)品分子結(jié)構(gòu)相似，且自身及同系物也存在光學(xué)對(duì)映體，導(dǎo)致對(duì)多組分復(fù)雜樣品進(jìn)行電化學(xué)檢測(cè)時(shí)極易出現(xiàn)響應(yīng)信號(hào)重疊而難以區(qū)分的現(xiàn)象。分子印跡技術(shù)通過(guò)預(yù)設(shè)特定尺寸和維度的空腔結(jié)構(gòu)，利用印跡膜與目標(biāo)分子之間高度的空間匹配性和親和性，使后者富集或吸附在空腔內(nèi)，從而達(dá)到選擇性識(shí)別的目的。其不足之處在于：一是洗脫程序繁瑣耗時(shí)，不利于現(xiàn)場(chǎng)快檢。二是絕大多數(shù)印跡膜絕緣，必須結(jié)合導(dǎo)電性的聚合物或納米材料才能發(fā)揮檢測(cè)效能。

三是電致化學(xué)發(fā)光技術(shù)頻繁應(yīng)用。麻黃堿類(lèi)藥物屬于典型的芳香族化合物，可以通過(guò)激發(fā)態(tài)離子發(fā)生高能量電子傳遞而產(chǎn)生強(qiáng)烈的發(fā)光現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)高靈敏度檢測(cè)。如果再結(jié)合毛細(xì)管電泳、流動(dòng)注射、色譜等分離手段，面對(duì)生物樣品時(shí)可實(shí)現(xiàn)不同組分的同時(shí)測(cè)定[26-29]。其缺點(diǎn)在于：一是發(fā)光探針?lè)N類(lèi)有限，難以重復(fù)利用。二是發(fā)光過(guò)程易受干擾，選擇性差。

3 發(fā)展趨勢(shì)

作為中樞神經(jīng)興奮劑及易制毒化學(xué)品的麻黃堿類(lèi)藥物，國(guó)家今后對(duì)其管控勢(shì)必日趨嚴(yán)格，有關(guān)此類(lèi)藥物的檢測(cè)研究自然也會(huì)長(zhǎng)期深入下去。就電化學(xué)方法而言，使用程度目前雖不及傳統(tǒng)分析手段，但由于其突出優(yōu)點(diǎn)，在該領(lǐng)域仍將有用武之地?；谒幬锊煌螒B(tài)，圍繞高效靈敏檢測(cè)，預(yù)計(jì)今后有三個(gè)方面值得關(guān)注：

一是藥劑樣品分析。目前市面上銷(xiāo)售的含麻藥基本上都是復(fù)方制劑，例如抗感冒藥泰諾、止咳藥惠菲寧等。其中麻黃堿類(lèi)藥物的含量控制非常關(guān)鍵，決定了藥物的品質(zhì)。由于藥劑中存在大量糖衣、糊精等輔料的干擾，電極的檢測(cè)限應(yīng)至少達(dá)到nM級(jí)，才有可能實(shí)現(xiàn)微量(μM級(jí))藥物分析，普通的膜電極難以滿(mǎn)足要求。因此，應(yīng)考慮制備新型納米材料修飾電極，擴(kuò)大三維結(jié)構(gòu)(如核殼結(jié)構(gòu)、花瓣結(jié)構(gòu)、樹(shù)枝結(jié)構(gòu)、畸形結(jié)構(gòu)等)或具有較多高能量位錯(cuò)缺陷的納米材料在電化學(xué)檢測(cè)中的應(yīng)用，尤其是貴金屬納米顆粒、碳納米管、石墨烯及其它們之間的復(fù)合物等。借助上述材料的高導(dǎo)電性和強(qiáng)催化性，激發(fā)藥物分子的電化學(xué)活性，加速電子轉(zhuǎn)移，降低過(guò)電位，增強(qiáng)響應(yīng)信號(hào)。

二是生物樣品分析。對(duì)于競(jìng)技比賽或刑事案件，采集當(dāng)事人的血液、尿液、唾液等樣本進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)快檢，是做出判斷和裁決的必要步驟。傳統(tǒng)的三電極體系體積龐大，便攜性差，不能進(jìn)行高通量分析，檢測(cè)效率低。此外，普通圓盤(pán)電極背景電流大，噪聲高，面對(duì)復(fù)雜的人體體液，進(jìn)行高精度的痕量分析力所不及。一個(gè)較好的解決辦法就是構(gòu)建基于絲網(wǎng)印刷電極的免疫傳感器。一方面，免疫傳感源于抗原-抗體之間的特異性識(shí)別作用，具有高度專(zhuān)一性，檢測(cè)限一般可低至pM。另一方面，絲網(wǎng)印刷電極將三電極體系集成到一張尺寸較小、厚度極薄、一次性使用的輕質(zhì)箔片上，結(jié)構(gòu)小巧，避免了繁瑣的電極再生程序。不僅節(jié)約大量時(shí)間，也可保證檢測(cè)結(jié)果的再現(xiàn)性。如將兩者有機(jī)結(jié)合，就可能實(shí)現(xiàn)生物樣品的現(xiàn)場(chǎng)高效快檢。

三是原料樣品分析。作為生物堿，麻黃堿類(lèi)藥物主要從野生或人工種植的麻黃草中提取。每種藥物的藥理和用途不盡相同，但由于結(jié)構(gòu)過(guò)于相似，且均存在光學(xué)對(duì)映體，檢測(cè)信號(hào)極易重疊，難以區(qū)分，導(dǎo)致難以明確歸屬，生產(chǎn)出來(lái)的原料藥純度顯然無(wú)法保障?，F(xiàn)實(shí)的解決思路應(yīng)該是強(qiáng)化“分離技術(shù)+電化學(xué)檢測(cè)”分析模式的應(yīng)用，例如毛細(xì)管電泳+電致化學(xué)發(fā)光、色譜+安培檢測(cè)、流動(dòng)注射分析+電位分析等。實(shí)施電化學(xué)檢測(cè)前先對(duì)樣品進(jìn)行分離預(yù)處理，再依次檢測(cè)并確定分析譜圖，這樣就能發(fā)揮電化學(xué)檢測(cè)的最大效能。當(dāng)然，如何將工作電極作為檢測(cè)探頭微型化并整合到分離系統(tǒng)中，這就涉及材料制備工藝與組裝技術(shù)了。

4 結(jié)語(yǔ)

麻黃堿類(lèi)藥物具有重要的臨床價(jià)值，由于自身特殊屬性，其檢測(cè)分析一直都是研究熱點(diǎn)。最近15年，麻黃堿類(lèi)藥物電化學(xué)檢測(cè)取得了一定進(jìn)展，電位分析、分子印跡和電致化學(xué)發(fā)光技術(shù)得到了充分應(yīng)用?；谒幬锊煌螒B(tài)(藥劑樣品、生物樣品和原料樣品)，圍繞高效靈敏檢測(cè)，預(yù)計(jì)今后應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注新型納米材料修飾電極的制備、基于絲網(wǎng)印刷電極的免疫傳感器的構(gòu)建、“分離技術(shù)+電化學(xué)檢測(cè)”分析模式的強(qiáng)化等三個(gè)方面。