差分脈沖伏安法測(cè)定化妝品中氧氟沙星

羅成樺，丘龍濤，鄭靜環(huán)，周清

(廣東藥科大學(xué)藥學(xué)院，廣州 510006)

氧氟沙星屬于第三代喹諾酮類(lèi)藥物，是臨床常用的廣譜抗菌藥物，其對(duì)葡萄球菌、鏈球菌等均具有較好的抗菌作用，可用于治療呼吸道、泌尿道、眼耳、皮膚及軟組織等部位的急、慢性感染[1-2]。對(duì)氧氟沙星的不法使用通常發(fā)生在畜禽、魚(yú)蝦養(yǎng)殖等領(lǐng)域，易造成人類(lèi)食物、環(huán)境的抗菌素超標(biāo)，進(jìn)而影響人類(lèi)身體健康。近年來(lái)發(fā)現(xiàn)化妝品領(lǐng)域也逐漸出現(xiàn)氧氟沙星等抗菌素的不法使用，比如在廣西食品藥品監(jiān)督管理局關(guān)于2017 年廣西化妝品監(jiān)督抽檢結(jié)果公告中，有13 批次的化妝品不合格，其中涉及的祛痘、抗粉刺類(lèi)檢測(cè)出禁用成分氧氟沙星[3]；國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局2018 年2 月27 日發(fā)布的不合格化妝品的通告中，有21 批次的祛痘類(lèi)化妝品被查出違規(guī)添加氧氟沙星[4]。人體長(zhǎng)期接觸含抗菌素的化妝品，易引起接觸性皮炎、過(guò)敏等癥狀，所以我國(guó)《化妝品安全技術(shù)規(guī)范》中明令禁止在化妝品中添加氧氟沙星等抗菌素。

目前，對(duì)于化妝品等樣品中氧氟沙星的檢測(cè)主要采用高效液相色譜(HPLC)法[5-7]，該方法儀器昂貴，樣品前處理要求較高，因此有必要建立一種簡(jiǎn)便、快速且經(jīng)濟(jì)的檢測(cè)方法，而電化學(xué)檢測(cè)方法就是其中一個(gè)重要的發(fā)展方向[8-10]。筆者采用差分脈沖伏安(DPV)法來(lái)研究氧氟沙星在羧基化多壁碳納米管修飾玻碳電極(COOH-MWCNTs/GCE)上的電化學(xué)行為，并建立了利用該電極檢測(cè)氧氟沙星的方法，用來(lái)測(cè)定化妝品中氧氟沙星的含量。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

電化學(xué)工作站：uEA100C 型，廣州華南理工大學(xué)。

三電極系統(tǒng)：COOH-MWCNTs/GCE(Φ3 mm)為工作電極，Ag/AgCl(飽和KCl 溶液)為參比電極，Pt 電極為對(duì)電極，上海越磁儀器有限公司。

酸度計(jì)：pHs-25 型，上海雷磁新涇儀器有限公司。

混合磷酸鹽(PBS)緩沖試劑：分析純。

氧氟沙星對(duì)照品：質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于99.8%，上海阿拉丁試劑有限公司。

羧基化多壁碳納米管：COOH-MWCNTs 質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于95%，上海阿拉丁試劑有限公司。

實(shí)驗(yàn)所用其它試劑均為分析純。

化妝品樣品：祛痘爽膚水，市售。

實(shí)驗(yàn)用水為去離子水。

1.2 溶液的配制

氧氟沙星標(biāo)準(zhǔn)溶液：1.0×10-3mol/L，準(zhǔn)確稱(chēng)取0.036 1 g 氧氟沙星對(duì)照品，用少量的0.1 mol/L HCl溶解，轉(zhuǎn)移、定容至100 mL 棕色容量瓶中，于冰箱中冷藏存放。使用時(shí)取適量，用緩沖溶液稀釋至所需濃度。

混合磷酸鹽(PBS)緩沖溶液：用蒸餾水溶解PBS 固體試劑，轉(zhuǎn)移、定容至250 mL 容量瓶中，得到pH 6.86 的PBS 標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液，使用時(shí)用1 mol/L的HCl 溶液調(diào)節(jié)至所需pH。

化妝品樣品溶液：用注射器吸取祛痘爽膚水3 mL，經(jīng)孔徑0.45 μm 濾頭過(guò)濾，采用移液槍移取濾液2.0 mL，置于20 mL 容量瓶中，以PBS 緩沖液稀釋定容。

1.3 COOH-MWCNTs/GCE 修飾電極的制作及預(yù)處理

在聚丙烯離心管(EP)中加入0.1 mg COOHMWCNTs 及1 mLN，N-二甲基甲酰胺，水浴超聲1 h，使二者在溶劑中分散均勻。用移液槍移取10 μL 該修飾液，滴加在打磨好的裸玻碳電極(Bare-GCE)表面，將電極修飾面朝上放進(jìn)紅外干燥器中，烘干后，取出待用[11-15]。

1.4 測(cè)量方法

取少量待測(cè)溶液至小燒杯中，加入適量緩沖溶液，插入三電極系統(tǒng)，以200 mV/s 的掃描速率，在0.8～1.1 V 區(qū)間內(nèi)進(jìn)行差分脈沖伏安(DPV)掃描，記錄圖譜，以及峰電位、峰電流等信息。

2 結(jié)果與討論

2.1 氧氟沙星的電化學(xué)行為

不同種類(lèi)的修飾物對(duì)電極性能的影響較大，同時(shí)也會(huì)明顯影響待測(cè)物質(zhì)的電化學(xué)行為。選取納米金屬單質(zhì)、納米金屬氧化物、碳納米管3 種常見(jiàn)的納米材料作為修飾物，統(tǒng)一配制成質(zhì)量濃度均為0.1 mg/mL 的溶液，滴加在Bare-GCE 表面制成修飾電極。在PBS 緩沖液(pH=4.00) 中，1.0×10-4mol/L氧氟沙星標(biāo)準(zhǔn)溶液在Bare-GCE、納米二氧化鈦修飾玻碳電極(TiO2/GCE) 以及COOH-MWCNTs/GCE 上的DPV 掃描圖譜見(jiàn)圖1。

我國(guó)快遞企業(yè)可以根據(jù)消費(fèi)者對(duì)運(yùn)送時(shí)效的要求不同（4Cs中的顧客需求策略）來(lái)設(shè)計(jì)快遞產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品與消費(fèi)者的需求相關(guān)聯(lián)（4Rs中的關(guān)聯(lián)策略），實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的差異化，進(jìn)而使企業(yè)獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。例如，有的消費(fèi)者需要快遞企業(yè)實(shí)現(xiàn)一日內(nèi)將快遞送達(dá)指定地點(diǎn)或幾小時(shí)內(nèi)送達(dá)指定地點(diǎn)，快遞企業(yè)可根據(jù)其資源或與渠道成員合作來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的差異化，從而實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)術(shù)4Ps中的產(chǎn)品策略與4Cs中的顧客需求策略、4Rs中的關(guān)聯(lián)策略相融合，以獲取競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，為價(jià)值戰(zhàn)打好基礎(chǔ)。

圖1 氧氟沙星在不同電極上的DPV 掃描圖譜

由圖1 可見(jiàn)，在納米金屬單質(zhì)、納米金屬氧化物、碳納米管3 種電極上氧氟沙星均有較明顯的氧化峰，峰電位在1.02 V 左右。與Bare-GCE 相比較，氧氟沙星在TiO2/GCE 以及COOH-MWCNTs/GCE上的峰電流均增加，以在COOH-MWCNTs/GCE 上所得峰形較好、峰電流最大，說(shuō)明羧基化多壁碳納米管的微觀特性可能降低了電極界面上電化學(xué)反應(yīng)所需要的能量勢(shì)壘，甚至在Bare-GCE 上難以進(jìn)行的電化學(xué)反應(yīng)也能較易在COOH-MWCNTs/GCE 上進(jìn)行，從而提高電化學(xué)分析方法的靈敏度和選擇性,因此后續(xù)實(shí)驗(yàn)選定COOH-MWCNTs 為修飾物。

2.2 分析條件的優(yōu)化

2.2.1 修飾物用量的選擇

為了考察修飾物用量對(duì)峰電流響應(yīng)的影響，分別 配 制0.05、0.1、0.3 mg/mL 的COOH-MWCNTs修飾液，采用移液槍移取10 μL 該修飾液，滴加在Bare-GCE 表面制成修飾電極，在PBS 緩沖液(pH=4.00)中測(cè)量1.0×10-4mol/L 氧氟沙星標(biāo)準(zhǔn)溶液，DPV 掃描圖譜如圖2 所示。由圖2 可知，當(dāng)修飾液體質(zhì)量濃度為0.1 mg/mL 時(shí)，圖譜有較好的峰形及較高的峰電流，并且比較穩(wěn)定，說(shuō)明氧氟沙星在COOH-MWCNTs/GCE 的表面響應(yīng)得到明顯提高，因此后續(xù)實(shí)驗(yàn)采用修飾液質(zhì)量濃度為0.1 mg/mL，修飾量為10 μL。

圖2 氧氟沙星在不同質(zhì)量濃度COOH-MWCNTs修飾電極上DPV 掃描圖譜

2.2.2 緩沖溶液及pH 的選擇

(1)緩沖溶液。分別在H3PO4-KH2PO4、NH3-NH4Cl、HAc-NaAc、PBS、BR、HCl、Na2B4O7、KHC4H4O6、C6H5Na3O7-HCl 等 緩 沖 溶 液 中 測(cè) 定5×10-5mol/L 氧氟沙星標(biāo)準(zhǔn)溶液，DPV 掃描圖譜如 圖3 所 示。由 圖3 可 知，在HAc-NaAc、BR、C6H5Na3O7-HCl、PBS 等緩沖液中氧氟沙星均有較明顯的氧化峰，在HAc-NaAc、BR 溶液中峰電流偏小、穩(wěn)定性不佳，在PBS 緩沖溶液中峰形最好、峰電流最大、穩(wěn)定性也較好，因此最終選擇PBS 緩沖溶液作為測(cè)定底液。

圖3 氧氟沙星在不同的緩沖溶液中的DPV 掃描圖譜

(2)緩沖溶液的pH。緩沖溶液的pH 值會(huì)明顯影響峰電流的大小，進(jìn)而影響檢測(cè)方法的靈敏度。采用0.2 mol/L NaOH 溶液調(diào)節(jié)緩沖液的pH，在不同pH(2.00～6.00)的PBS 的緩沖溶液中測(cè)定5×10-5mol/L 氧氟沙星標(biāo)準(zhǔn)溶液，氧氟沙星的DPV峰電流隨pH 變化的規(guī)律如圖4 所示。由圖4 可知，隨著緩沖溶液pH 值的增大，峰電流先增加，達(dá)到最大值之后又逐漸減少，在pH=4.00 時(shí)，氧氟沙星的峰電流最大，峰形最好，因此最終選擇緩沖溶液的pH值為4.00。

圖4 緩沖液不同pH 值時(shí)氧氟沙星峰電流

在0～1.5 V 電位范圍內(nèi)對(duì)5×10-4mol/L 氧氟沙星標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行循環(huán)伏安掃描，通過(guò)設(shè)置不同的掃描速率以觀察峰電流和峰電位的變化情況。結(jié)果表明，掃描速率對(duì)峰電流、峰電位和峰形均有一定的影響，總體上峰電流隨掃描速率的增加而增大，同時(shí)相應(yīng)的峰電位也隨之正移；掃描速率過(guò)快，峰形不穩(wěn)定；掃描速率太慢，則峰電流較小，綜合研判后，最終選擇掃描速率為200 mV/s。

3 分析應(yīng)用

3.1 線性方程與檢出限

在上述優(yōu)化的測(cè)量條件下，分別對(duì)不同濃度的氧氟沙星標(biāo)準(zhǔn)溶液做DPV 掃描，掃描圖片如圖5 所示。由圖5 可知，當(dāng)氧氟沙星的濃度增加時(shí)，氧化峰電流I(μA)亦不斷增加，其濃度在4×10-5～5×10-4mol/L 范圍內(nèi)與峰電流線性具有良好的線性關(guān)系，線性回歸方程為I=5.721+2.485 9×10-4c，線性相關(guān)系數(shù)r=0.995 4。通過(guò)測(cè)量和計(jì)算得到該方法的檢出限為2.087×10-7mol/L[16]，可知該方法具有較高的靈敏度，能滿(mǎn)足一般樣品的測(cè)量要求。

圖5 不同質(zhì)量濃度時(shí)氧氟沙星標(biāo)準(zhǔn)溶液在COOH-MWCNTs/GCE 上的DPV 掃描圖譜

3.2 樣品測(cè)定及加標(biāo)回收率

按照1.2 方法處理樣品溶液，在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，按照1.4 所述方法測(cè)定市售某品牌祛痘爽膚水中氧氟沙星的含量，結(jié)果表明樣品中氧氟沙星未檢出。分別移取2.0 mL 樣品溶液于15(3 組×5)只20 mL 容量瓶中，每組加入不同量的氧氟沙星標(biāo)準(zhǔn)溶液，以PBS 緩沖溶液進(jìn)行稀釋并定容，然后進(jìn)行DPV 掃描并計(jì)算加標(biāo)回收率，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。由表1 可知，實(shí)際樣品加標(biāo)回收率為99.8%～100.4%，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.53%～2.88%(n=5)，表明該方法精密度較好，準(zhǔn)確度較高。

表1 加標(biāo)回收試驗(yàn)及精密度試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

研究了氧氟沙星在COOH-MWCNTs/GCE 上的電化學(xué)行為，建立了在該電極上利用DPV 法直接測(cè)定氧氟沙星的差分脈沖伏安(DPV)法。實(shí)驗(yàn)表明，COOH-MWCNTs 可以促進(jìn)GCE 表面的電子轉(zhuǎn)移，增加峰電流，進(jìn)而增加電極的靈敏度和選擇性，從而提高電極性能。應(yīng)用該方法測(cè)定化妝品中氧氟沙星的含量，結(jié)果較為滿(mǎn)意。該方法經(jīng)濟(jì)、便捷，有較好的應(yīng)用前景。