劉 陽,李錦州，張慧慧

（哈爾濱師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150025）

?；吝蜻c聚吡咯修飾玻碳電極電化學(xué)氧化氧氟沙星的行為*

劉 陽,李錦州**，張慧慧

（哈爾濱師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150025）

制得一種復(fù)合膜修飾玻碳電極HPMαFP/Ppy/GCE（HPMαFP：1-苯基-3-甲基-4-（α-呋喃甲酰基）-5-吡唑啉酮，/Ppy:聚吡咯,GCE:玻碳電極）。通過循環(huán)伏安法（CV）和脈沖伏安法（DPV）研究了氧氟沙星（OFL）在電極上的電化學(xué)行為。該修飾電極顯現(xiàn)特定的測定氧化峰電流和高檢測靈敏度。在pH=7,掃速為100mV·s-1的條件下，測試OFL的CV曲線于Ep=0.88 V出現(xiàn)一不可逆的氧化峰。氧化峰電流與OFL濃度在2.0×10-6～1.0×10-4mol·L-1范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系。檢出限為6.5×10-8mol·L-1。

?；吝蜻?；聚吡咯；氧氟沙星；修飾電極

前言

氧氟沙星（Ofloxacin，簡稱OFL）是一種高效抗菌藥物。廣泛用于泌尿生殖系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)，消化系統(tǒng)等的感染治療，也用于骨關(guān)節(jié)病、皮膚軟組織感染、五官科感染和敗血癥等的治療[1]。已報道的氧氟沙星測定方法包括高效液相色譜法[2]、熒光光度法[3]、毛細(xì)管電泳法[4]、電位滴定法[5]等。這些方法檢測靈敏度較高，但存在儀器設(shè)備要求高、樣品長時間處理繁瑣、分析誤差大等缺點(diǎn)。電分析方法因具有操作簡單、響應(yīng)速度快、成本低、靈敏度高等特點(diǎn)而受到關(guān)注，逐漸成為測定氧氟沙星的有效方法，如碳糊電極陽極吸附伏安法和碳納米管修飾復(fù)合電極[6,7]等。聚吡咯是一種含離域π鍵的共軛大環(huán)聚合物，其胺基功能團(tuán)有助于增大電化學(xué)響應(yīng)信號，增強(qiáng)電化學(xué)穩(wěn)定性和抗干擾性，已用于電化學(xué)檢測[8,9]。1-苯基-3-甲基-4-（α-呋喃甲?；?5-吡唑啉酮是β雙酮化合物。中性的?；吝蜻獣a(chǎn)生互變異構(gòu)體，其烯醇式結(jié)構(gòu)呈弱酸性可改善表面活性作用，增強(qiáng)電子傳遞。該化合物已作為電極成分，檢測了多種生物小分子，效果較好[10]。本文制備了HPMαFP/Ppy/GCE復(fù)合膜修飾電極，研究了電極對氧氟沙星的電化學(xué)行為和電子轉(zhuǎn)移機(jī)理，并應(yīng)用于滴眼液中氧氟沙星含量的測定。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

電化學(xué)測試實(shí)驗(yàn)均在CHI 650A電化學(xué)工作站（上海辰華儀器公司，上海）完成。采用三電極系統(tǒng)：飽和甘汞電極（SCE）為參比電極、鉑電極為對電極、HPMαFP/Ppy/GCE（d=4mm）為工作電極。所測電位均相對于飽和甘汞電極。PHSJ-3F型酸度計（上海雷磁儀器廠）。

HPMαFP按文獻(xiàn)[11]方法合成，以無水乙醇為溶劑,配成濃度為1.0×10-2mol·L-1的溶液備用；吡咯（pyrrole簡寫py，分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）；氧氟沙星（分析純，上海試劑廠）溶于水,配成濃度為1.0×10-4mol·L-1備用，用時稀釋至所需濃度；磷酸鹽緩沖溶液（PBS）為1.0×10-4mol·L-1NaH2PO4和Na2HPO4兩種溶液混合而成。其它試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水。實(shí)驗(yàn)溫度為25±0.2℃。

1.2 修飾玻碳電極的制備

電極預(yù)處理：玻碳電極使用前先用Al2O3拋光成鏡面，然后依次用蒸餾水、HNO3（1∶1）、乙醇沖洗、干燥。

修飾電極的制備：于三電極體系中，加入py溶液。調(diào)節(jié)pH=7.0（PBS），掃速100mV·s-1，在0.2～1.4V之間循環(huán)掃描20圈，即得Ppy/GCE修飾電極。構(gòu)建HPMαFP/Ppy/GCE修飾電極，將Ppy/GCE修飾電極浸入1.0×10-2mol·L-1的HPMαFP溶液中（pH=7. 0），靜止條件下采用三電極體系，在0.2～1.4V范圍內(nèi)，以100mV·s-1循環(huán)掃描20圈后取出、晾干，得到HPMαFP/Ppy/GCE修飾電極。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

將三電極體系浸入含一定濃度OFL的磷酸鹽緩沖溶液中，在0.2～1.4V電位之間進(jìn)行循環(huán)伏安或脈沖循環(huán)伏安掃描，掃描速度為100mV·s-1。伏安掃描前需通入高純度N2約5min。

2 結(jié)果與討論

2.1 氧氟沙星在HPMαFP/Ppy/GCE上的電化學(xué)行為

以pH=7的PBS為支持電解質(zhì)，加入1.0× 10-5mol·L-1的 OFL標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別以裸 GCE、Ppy/GCE及HPMαFP/Ppy/GCE 3種電極為工作電極，掃描電勢范圍為0.2～1.4V，以掃描速率100 mV· s-1進(jìn)行循環(huán)伏安掃描，結(jié)果如圖1所示。OFL在裸GCE上（圖1曲線a），于Ep=0.95V附近出現(xiàn)很小的氧化峰電流，難以定量測定。在Ppy/GCE（圖1曲線b）上峰電流顯著增加。HPMαFP/Ppy/GCE（圖1曲線c）測定的氧化峰電位為Ep=0.88V，與裸玻碳電極相比峰電位負(fù)移了70mV，OFL的氧化峰電流與曲線b相比增加了近2倍。表明在氧氟沙星氧化還原反應(yīng)過程中HPMαFP/Ppy/GCE能夠加快檢測分子氧化的電子轉(zhuǎn)移速率，降低過電位，對其有明顯的電化學(xué)催化作用。電極反應(yīng)過程中修飾成分HPMαFP與Ppy產(chǎn)生了協(xié)同增效作用。

圖1 1×10-5mol·L-1OFL在pH=7.0磷酸緩沖溶液中的循環(huán)伏安圖Fig.1 The cyclic voltammograms of 1.0×10-5mol·L-1OFL in phosphoric acid buffer solution（pH=7.0）工作電極分別為（a）裸GCE,（b）Ppy/GCE,（c）HPMαFP/Ppy/ GCE.掃描速度100mV·s-1

2.2 溶液pH值的影響

研究了HPMαFP/Ppy/GCE測定體系，pH值在4.0～8.0范圍內(nèi)，酸度與1.0×10-5mol·L-1OFL的催化氧化峰電流Ip和氧化峰電位Ep的關(guān)系，結(jié)果見圖2a和圖2b。隨著溶液pH值增大，峰電位逐漸負(fù)移，氧化峰電位與電流值呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，其線性擬合方程為:Ep=1.1287-0.0353pH,r=0.9986，直線斜率為35mV/pH，反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)和質(zhì)子數(shù)均為2[12],氧氟沙星反應(yīng)機(jī)理如示意圖所示。檢測峰電流依pH值增大而增大，pH=7達(dá)到最大值，而后隨pH值的增大而降低。實(shí)驗(yàn)選擇pH=7的磷酸鹽電解質(zhì)溶液作為測試底液。

圖2 （a）OFL在不同pH緩沖溶液中的循環(huán)伏安曲線Fig.2（a）The cyclic voltammograms of 1.0×10-5mol·L-1OFL in buffer solutions with various pH values（a-I）:4.0,4.5,5.0,5.5,6.0,6.5,7.0, 7.5,8.0.Scan rate:100mV·s-1

圖2 （b）pH對OFL的氧化峰電流和電位的影響Fig.2 （b）Influence of pH value on the peak current（Ip）and peak potential（Ep）of OFL

2.3 掃描速度對峰電流的影響

圖3 （a）不同掃速下OFL在HPMαFP/Ppy/GCE上的CV圖（按峰高從下到上：（20～200mV·s－1）Fig.3（a）The cyclic voltammograms of OFL on HPMαFP/Ppy/GCE at various scan rates（based on peak height from the bottom up）:20 to 200 mV·s－1

圖3 （b）Ip與υ的線性關(guān)系Fig.3 （b）Linear relation between the Ip and υ

在已選最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件下，20～200mV·s-1范圍內(nèi)進(jìn)行循環(huán)伏安掃描，實(shí)驗(yàn)結(jié)果（圖3a和圖3b）表明，隨著掃描速度的增加，氧氟沙星的氧化峰電位向正方向移動，同時氧化峰電流和還原峰電流與掃描速度平方根呈良好的線性關(guān)系，線性方程式為：Ip（μA）=0.979+7.979υ（r=0.9927）。實(shí)驗(yàn)表明氧氟沙星電極過程為擴(kuò)散控制的不可逆反應(yīng)。掃描速率低，峰電流較小，掃速為100mV·s-1時，信噪比最好,本實(shí)驗(yàn)選擇的最佳掃速為100mV·s-1。

2.4 峰電流與底液中氧氟沙星濃度的關(guān)系

用脈沖伏安法研究了OFL濃度對峰電流的影響 （如圖4a和圖4b）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：OFL的氧化峰電流隨其濃度在1×10-6～1×10-4mol·L-1的范圍內(nèi)增大，氧氟沙星的氧化峰電流（I）與其濃度（C）呈良好的線性關(guān)系，線性回歸方程為：Ip（μA）=1.681+0.076C，相關(guān)系數(shù)r=0.99725，本實(shí)驗(yàn)方法檢出限為6.5×10-8mol·L-1。對1.0×10-5mol·L-1氧氟沙星平行測定10次的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.2%。

圖4 （a）以HPMαFP/Ppy/GC電極檢測不同濃度的氧氟沙星的脈沖伏安圖Fig.4（a）DPV of OFL with different concentrations detected with HPMαFP/Ppy/GCE electrode

圖4 （b）不同濃度的氧氟沙星與氧化峰電流的線性關(guān)系Fig.4（b）Linear relation between of the peak current and concentration of OFL

2.5 HPMαFP/Ppy/GCE修飾電極的穩(wěn)定性

HPMαFP/Ppy/GCE修飾電極的穩(wěn)定性涉及Ppy修飾GCE的穩(wěn)定性和HPMαFP修飾GCE電極的穩(wěn)定性。為了制備穩(wěn)定、靈敏的修飾電極，實(shí)驗(yàn)考察了影響HPMαFP/Ppy/GCE修飾電極穩(wěn)定性因素從高到低依次為：①干燥溫度；②干燥時間；③Ppy和HPMαFP修飾量；④底液pH值。確定制備及測試修飾電極的最佳條件組合為：pH=7.0的磷酸鹽緩沖溶液、py修飾量為電沉積20圈、HPMαFP（0.01mol·L-1）電沉積20圈、干燥溫度20±2℃、干燥時間 1h。掃速 100mV·s-1,OFL測定濃度 1× 10-5mol·L-1。本實(shí)驗(yàn)按此條件制備電極及測試樣品。

2.6 干擾實(shí)驗(yàn)

干擾實(shí)驗(yàn)選擇pH=7的PBS電解質(zhì)溶液，OFL濃度1.0×10-5mol·L-1的條件，考察了一些常見陽離子及生物小分子對修飾電極的干擾情況。實(shí)驗(yàn)表明，1000倍的Na+、K+、Cl-、NO3-、SO42-、100倍的氨基乙酸、50倍胞嘧啶、葡萄糖、賴氨酸，20倍檸檬酸，10倍苯丙氨酸等均不干擾對OFL的測定（峰電流改變＜5%），氧化峰電位基本不變，說明HPMαFP/ Ppy/GCE電極有較強(qiáng)的抗干擾能力。

2.7 樣品分析

表1 樣品分析結(jié)果Table 1 The analytic results of samples

取氧氟沙星滴眼液（規(guī)格3mg·L-1,鄭州卓峰制藥有限公司）準(zhǔn)確稱取1mL，用二次水定容至所需濃度，轉(zhuǎn)移到10mL容量瓶中，并稀釋至刻度，用標(biāo)準(zhǔn)加入法測定回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（如表1所示）。數(shù)據(jù)表明該實(shí)驗(yàn)方法能很有效地測定藥物制劑中氧氟沙星的含量。

3 結(jié)論

本文研究了氧氟沙星在HPMαFP/Ppy/GCE復(fù)合膜修飾電極上的電化學(xué)行為。結(jié)果表明電極反應(yīng)為擴(kuò)散控制的不可逆過程，轉(zhuǎn)移電子數(shù)和質(zhì)子數(shù)均為2。該電極對OFL氧化具有較強(qiáng)的電催化活性，明顯提高氧氟沙星的氧化峰電流，降低過電位，表明電極修飾成分HPMαFP與Ppy產(chǎn)生了協(xié)同增效作用。這種電化學(xué)傳感器具有較高的選擇性、靈敏性和抗干擾能力，可以作為實(shí)際樣品測定的分析方法。

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Electrochemical Oxidation Behavior of Of loxacin Based on Acylpyrazolone/Polypyrrole Glassy Carbon Modified Electrode

LIU Yang,LI Jin－zhou and ZHANG Hui－h(huán)ui
（College of Chemistry&Chemical Engineering,Harbin Normal University,Harbin150025,China）

A new composite film modified electrode HPMαFP/Ppy/GC （HPMαFP:1－phenyl－3－methyl－4－（α－furoyl）－5－pyrazolone,Ppy: polypyrrole,GCE:glassy carbon electrode）was developed for determination of ofloxacin（OFL）.The electrochemical behavior of OFL on the electrode was investigated by cyclic voltammetry（CV）and differential pulse voltammetry（DPV）.The HPMαFP/Ppy/GCE showed a specific oxidation peak current and a good detection sensitivity.Under the condition of pH=7,an irreversible oxidation peak of OFL with Ep=0.88V was obtained on the modified electrode with a scan rate of 100 mV·s－1.There was a good linear relation between oxidation peak current and concentration of OFL in the range of 2×10－6～1×10－4mol·L－1.And the detection limit was 6.5×10－8mol·L－1.

Acylpyrazolone;polypyrrole;ofloxacin;modified electrode

TQ927.2

A

1001-0017（2014）03-0173-04

2014-01-02 *基金項(xiàng)目：黑龍江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（編號:201004）

劉陽（1987-）,女,黑龍江哈爾濱人,碩士研究生,從事配合物電化學(xué)性質(zhì)研究。

**通訊聯(lián)系人：李錦州（1954-）,男,哈爾濱師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授。