歐陵斌

去甲腎上腺素(NE)屬兒茶酚胺類神經(jīng)遞質(zhì)，在中樞神經(jīng)內(nèi)分布很廣，它的存在與人體神經(jīng)系統(tǒng)應(yīng)急能力有關(guān)，因而其測定在臨床和基礎(chǔ)研究中具有重要作用［1-2］。常用的測定NE的方法主要有分光光度法［3-4］、高效液相色譜法(HPLC)［1，5］、離子色譜法［6］和熒光光譜法［2］。NE由于具有兩個鄰位酚羥基，具有電化學(xué)活性，可以用電化學(xué)方法檢測?；瘜W(xué)修飾電極可以降低過電位，增加傳質(zhì)速率，并能有效利用電極的修飾表面對分析物選擇富集、滲透等功能對分析物進(jìn)行檢測。用化學(xué)修飾電極研究兒茶酚胺類神經(jīng)遞質(zhì)的電化學(xué)行為以及對其測定是目前分析化學(xué)比較活躍的研究領(lǐng)域［7-9］，聚合物膜修飾電極具有可以提供的三維空間反應(yīng)場，具有較多的活性部位，可降低過電位，增加傳質(zhì)速率，從而產(chǎn)生明顯的分析信號，實(shí)現(xiàn)對分析物選擇富集的功能，在NE的測定中應(yīng)用較多。

單壁碳納米管(SWCNTs)具有優(yōu)良的電學(xué)性質(zhì)，可以將其用作一種特殊的電極材料來促進(jìn)電子的傳遞。Nafion是一種全氟磺酸離子交換聚合物，帶有親水的磺酸基和疏水的碳氟骨架，分子具有微孔結(jié)構(gòu)，含有固定位點(diǎn)，能夠選擇性滲透陽離子和阻礙陰離子的滲透，而且Nafion能夠完全分散單壁碳納米管使其形成穩(wěn)定的分散液。本實(shí)驗(yàn)制備了Nafion聚合物膜包裹單壁碳納米管修飾玻碳電極并用于NE的測定，該修飾電極制備簡單，用于分析針劑樣品，結(jié)果令人滿意。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑 CHI660型電化學(xué)工作站(上海辰華儀器公司)，三電極系統(tǒng):工作電極為SWCNTs/Nafion修飾電極，參比電極為Ag/AgCl電極，輔助電極為鉑絲電極。SWCNTs(＞90%，中科院成都有機(jī)化學(xué)研究所)，Nafion(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%，美國Sigma公司)，去甲腎上腺素購于Sigma公司，重酒石酸去甲腎上腺素注射液(武漢制藥廠，批號:920467)，檸檬酸，磷酸氫二鈉為分析純，實(shí)驗(yàn)所用水為超純水。1 mg/mL SWCNTs分散液由5wt%的Nafion溶液配制。

1.2 Nafion聚合物膜包裹單壁碳納米管修飾玻碳電極的制備 將1 mg單壁碳納米管均勻超聲分散于1 mL Nafion溶液中，形成聚合物膜包裹單壁碳納米管的修飾劑。玻碳電極(GCE，Φ=2 mm)先在0.05 μm的Al2O3粉末上拋光，然后依次在無水乙醇和二次水中超聲清洗2 min，用N2吹干后，在GCE表面滴加6 μl制備好的修飾劑，用紅外烘干，即得SWCNTs/Nafion修飾電極。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法 將待分析的去甲腎上腺素溶解于0.2 mol/L檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖液(pH=3.9)中，再轉(zhuǎn)入10 ml的電解池里，通入高純N2除O210 min，以SWCNTs/Nafion修飾玻碳電極為工作電極，掃速為10 mV/s，在0.0～1.0 V的范圍內(nèi)進(jìn)行循環(huán)伏安(CV)掃描并記錄其曲線。實(shí)驗(yàn)均在(23±2)℃下進(jìn)行。

2 結(jié)果和討論

2.1 去甲腎上腺素在SWCNTs/Nafion修飾玻碳電極上的循環(huán)伏安圖 在相同實(shí)驗(yàn)條件下(0.2 mmol/L NE，pH=3.9)，比較裸GCE，Nafion、SWCNTs/Nafion修飾 GCE上 NE的 CV圖，結(jié)果如圖1所示，在裸GCE上，NE呈現(xiàn)出信號相對較弱的氧化還原峰，氧化峰(Epa)電位為0.449 V，還原峰(Epc)電位為0.400 V，相比較于Nafion膜修飾電極，NE的氧化、還原峰電位差增大了134 mV，表明電子轉(zhuǎn)遞速率減慢，增強(qiáng)了iR效應(yīng)［10-11］，其原因是Nafion膜選擇性的滲透質(zhì)子化的去甲腎上腺素。與裸GCE相比，Nafion膜修飾電極上NE的氧化峰電流有所增強(qiáng)。然而，在SWCNTs/Nafion修飾玻碳電極上，NE的氧化峰電位負(fù)移至0.431 V，還原峰電位0.380 V，相比于裸GCE，EP的氧化峰電流增強(qiáng)了7倍，氧化還原峰由不可逆變?yōu)榭赡?，峰電流信號顯著增強(qiáng)，說明修飾上碳納米管后增大了電極表面積，加速了去甲腎上腺素和電極間的電子傳遞速率，對去甲腎上腺素有較強(qiáng)的電催化作用，而Nafion膜則能夠選擇性滲透質(zhì)子化的去甲腎上腺素。碳納米管具有催化活性的的表面以及極高的縱橫比，單壁碳納米管能增加電極的表面面積，所以背景電流比在裸電極上大大增加。NE在三種不同修飾電極上的循環(huán)伏安參數(shù)如表1所示。

圖1 去甲腎上腺素在不同電極上的循環(huán)伏安圖

2.2 最佳條件的選擇

2.2.1 pH值的影響 在pH2.0～8.3的檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖液中，用循環(huán)伏安法研究了去甲腎上腺素氧化峰電位、峰電位差與pH關(guān)系曲線圖，如圖2的曲線a和b。在pH=3.9的檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖溶液中，峰電位差最小，所以實(shí)驗(yàn)中選擇pH=3.9的檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖溶液作為支持電解質(zhì)。隨著pH值的增加，去甲腎上腺素氧化峰電位負(fù)移，且峰電位與溶液pH在2.0～8.3范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，Epa=0.6811-0.0642pH(r=0.999)，斜率64mV/pH表明:電極反應(yīng)過程中電子的得失伴隨著等量的質(zhì)子參加。

表1 去甲腎上腺素在不同電極上的循環(huán)伏安參數(shù)

圖2 去甲腎上腺素氧化峰電位、峰電位差與pH關(guān)系

2.2.2 碳納米管修飾液用量的影響 對單壁碳納米管修飾液的用量進(jìn)行了考察。如圖3所示:發(fā)現(xiàn)隨著修飾液量的加大，去甲腎上腺素氧化峰電流逐漸增大，當(dāng)修飾液的量達(dá)到6 μl時(shí)，用量與峰電流基本穩(wěn)定，當(dāng)修飾液用量超過7 μl時(shí)，峰電流值反而下降。這可能是因?yàn)檩^厚的修飾膜不利于去甲腎上腺素的傳質(zhì)與電極表面之間的電子交換，阻礙了去甲腎上腺素在電極上的電化學(xué)氧化，所以峰電流下降，同時(shí)，背景電流也增加。故實(shí)驗(yàn)選擇6 μl單壁碳納米管/Nafion修飾液修飾電極。

圖3 修飾劑用量對去甲腎上腺素氧化峰電流的影響

2.2.3 掃描速度的影響 考察掃描速度對0.2 mmol/L去甲腎上腺素氧化峰電流的影響。如圖4所示:研究發(fā)現(xiàn)，在10～250 mV/s范圍內(nèi)，氧化峰電流與掃描速度的平方根成正比，線性關(guān)系表達(dá)式如下:pa=-2.84+3.96 1/2(Ipa:A，mV·s，相關(guān)系數(shù) r=0.998 94)，表明去甲腎上腺素在SWCNTs/Nafion修飾電極上的氧化過程受擴(kuò)散控制。選擇以10 mV/s的掃速做為實(shí)驗(yàn)優(yōu)化條件。

圖4 去甲腎上腺素的氧化峰電流與掃描速度平方根的線性關(guān)系

2.2.4 碳納米管修飾電極對去甲腎上腺素的工作曲線 以0.2 mol/L的檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖液(pH=3.9)中，去甲腎上腺素在SWCNTs/Nafion修飾玻碳電極上的氧化峰電流與濃度在2.0×10-5～2.5×10-4mol/L范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，如圖5所示，線性回歸方程為 Ipa=0.75-0.27c(Ip:A，c:M，r=0.999 3)，檢測限為4.2×10-6mol/L。

圖5 去甲腎上腺素的氧化峰電流與其濃度的線性關(guān)系

2.2.5 樣品測定及回收實(shí)驗(yàn) 準(zhǔn)確移取重酒石酸去甲腎上腺素注射液(2 mg/ml，批號:920467)在10 ml容量瓶中定容，移取一定量樣品用0.2 mol/ml檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖液(pH 3.9)稀釋至10 ml，通氮?dú)? min除氧，再轉(zhuǎn)入電解池中。通過標(biāo)準(zhǔn)加入法對去甲腎上腺素注射液進(jìn)行含量測定，平均回收率分別為100.8%、99.1%，其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別是4.9%和2.39%，如表2所示。

表2 樣品中去甲腎上腺素的測定結(jié)果(n=6)

3 結(jié)論

以單壁碳納米管/Nafion修飾電極為工作電極，鉑絲電極為對電極，飽和Ag/AgCl電極為參比電極，系統(tǒng)的研究了去甲腎上腺素在單壁碳納米管/Nafion修飾電極上的電化學(xué)行為，考察了影響峰電流的各種因素。去甲腎上腺素在單壁碳納米管/Nafion修飾電極上的氧化過程受擴(kuò)散控制，電極反應(yīng)過程中電子的得失伴隨著等量的質(zhì)子參與。在優(yōu)化條件下，用單壁碳納米管/Nafion修飾電極，通過標(biāo)準(zhǔn)加入法對去甲腎上腺素注射液進(jìn)行含量測定，平均回收率分別為100.8%、99.1%(n=6)，其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別是4.9%和2.39%，結(jié)果令人滿意。

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