李 輝， 孫登明*

(淮北師范大學化學與材料科學學院，安徽淮北 235000)

5-羥基色氨酸(5-HTP)具有影響睡眠、減輕體重、抗抑郁、調(diào)節(jié)免疫功能等作用[1]。多巴胺(DA)是一種兒茶酚胺類神經(jīng)遞質(zhì)，體內(nèi)含量不足時可以引起某些疾病的產(chǎn)生[2]。目前測定5-HTP或DA的方法有光譜法[3，4]、色譜法[5]等。電化學方法因其靈敏度高、選擇性好等優(yōu)點，在測定5-HTP或DA的應用中已有一些報道[6 - 11]。這些方法大多用于單一5-HTP或DA的測定，由于體內(nèi)5-HTP和DA共存，且都具有電化學性質(zhì)，因此研究5-HTP和DA的同時測定方法具有重要意義。

鈀是常用的催化劑，在有機合成中有廣泛的應用，但用鈀摻雜制備修飾電極用于生物物質(zhì)的研究還未見報道。本文采用循環(huán)伏安法，制備了鈀摻雜聚L-精氨酸修飾玻碳電極(Pd-PA/GCE)，研究了5-HTP和DA在該修飾電極上的電化學行為及動力學參數(shù)，建立了不需分離同時測定5-HTP和DA的新方法。該方法操作簡單，靈敏度高，可用于藥物中5-HTP和DA的測定。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

BAS100/W電化學分析系統(tǒng)(美國，BAS公司)，三電極系統(tǒng)：GCE或Pd-PA/GCE為工作電極，鉑電極為對電極，Ag/AgCl電極為參比電極。pHS-3C型酸度計(上?？祪x儀器有限公司)。

5-HTP和DA溶液：1.00×10-3mol/L避光冷存，使用時逐級稀釋至所需濃度；PdCl2溶液：0.01 mol/L；L-精氨酸溶液：5.0×10-3mol/L；HNO3：1.5 mol/L；KNO3溶液：1.0 mol/L；磷酸鹽緩沖溶液(PBS)：pH=2.0～11.0，用0.1 mol/L Na3PO4、Na2HPO4、NaH2PO4和H3PO4溶液配制，在酸度計上校準。其它試劑均為分析純或優(yōu)級純，實驗用水為二次石英亞沸蒸餾水。

1.2 鈀摻雜聚L-精氨酸修飾電極的制備

將GCE(Ф=3.0 mm)預處理成鏡面后，放入10 mL含2.0 mL 0.01 mol/L PdCl2，3.0 mL 5.0×10-3mol/L L-精氨酸，0.9 mL 1.5 mol/L HNO3，3.0 mL 1.0 mol/L KNO3溶液的聚合液中，在-0.6～1.9 V電位范圍內(nèi)，靜置時間8 s，以120 mV/s的掃描速率循環(huán)掃描10周，取出電極，淋洗晾干，即制得Pd-PA/GCE。

1.3 實驗方法

在10 mL容量瓶中，加入一定量的5-HTP和DA標準溶液，用PBS (pH=2.0)稀釋至刻度，倒入電解池中，靜置時間8 s，采用循環(huán)伏安法(CV)或示差脈沖伏安法(DPV)進行測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 鈀摻雜聚L-精氨酸修飾電極的聚合循環(huán)伏安曲線

圖1為最佳聚合條件下的循環(huán)伏安圖。從圖中可以看出，在-0.10 V左右出現(xiàn)一個氧化峰，可能為沉積的鈀氧化所致，在1.5 V左右出現(xiàn)一個不明顯且比較寬的氧化峰，可能為精氨酸聚合所致，在-0.20 V左右出現(xiàn)一個寬的還原峰，這可能是鈀的還原峰。隨著掃描次數(shù)的增加，峰電位不變，峰電流增加幅度減小，最后趨于穩(wěn)定狀態(tài)。說明隨著聚合的不斷進行，聚合物薄膜在玻碳電極表面趨于完整，聚合和沉積速度逐漸減慢。

2.2 鈀摻雜聚L-精氨酸修飾電極的表征

采用交流阻抗技術(shù)對Pd-PA/GCE進行了表征。圖2為GCE(a)和Pd-PA/GCE(b)在0.1 mol/L[Fe(CN)6]3-/4-溶液和0.1 mol/L KCl溶液中的電化學阻抗(EIS)圖譜。從圖中可以看出，在高頻區(qū)裸電極和修飾電極都有一個圓弧，且裸電極的圓弧大于修飾電極，說明電極反應受動力學控制，裸電極的阻抗大于修飾電極。表明Pd摻雜精氨酸修飾在GCE表面后增大了電子的傳遞速率，進一步說明鈀和精氨酸已成功修飾在GCE表面。

圖1 鈀和L-精氨酸聚合過程的循環(huán)伏安圖Fig.1 Cyclic voltammograms of palladium and L-arginine in the polymerization processscan rate:120 mV/s.1-10 indicates the total number of sweeps.

圖2 裸玻碳電極(a)和鈀摻雜聚L-精氨酸修飾電極(b)的電化學阻抗圖譜Fig.2 Nyquist impedance plots of the bare GCE(a) and Pd -PA/GCE(b) in 0.1 mol/L K3[Fe(CN)6] 3-/4- containing 0.1 mol/L KCl solution

圖3 5-HTP和DA在裸玻碳電極(1)、聚L-精氨酸修飾電極(2)、鈀修飾電極(3)和鈀摻雜聚L-精氨酸修飾電極(4)上的循環(huán)伏安圖Fig.3 Cyclic voltammograms of 5-HTP and DA at the bare GCE(1),PA/GCE(2),Pd/GCE(3) and Pd -PA/GCE(4)pH:2.0;scan rate:160 mV/s;5-HTP and DA concentration:2.00×10-5 mol/L.

2.3 5-HTP和DA的測定

2.3.15-HTP和DA在修飾電極上的循環(huán)伏安曲線圖3為在pH=2.0的底液中，濃度均為2.00×10-5mol/L的5-HTP和DA共存時分別在裸GCE(1)、PA/GCE(2)、Pd/GCE(3)和Pd-PA/GCE(4)上的循環(huán)伏安圖。從圖中可以看出，在GCE上5-HTP和DA分別出現(xiàn)了不明顯的氧化峰和氧化還原峰，在Pd-PA/GCE上峰電流達到最大，說明鈀摻雜聚L-精氨酸修飾電極對5-HTP和DA有較高的靈敏度和選擇性，且5-HTP的氧化峰電位為643 mV、DA的氧化還原峰電位分別為515 mV和464 mV，氧化峰電位差為128 mV，可同時測定5-HTP和DA。

2.3.2測定條件對5-HTP和DA電化學行為的影響測定條件的選擇對5-HTP和DA的同時測定影響較大?？紤]到靈敏度和選擇性，采用CV同時測定5-HTP和DA的最佳條件為：pH=2.0，電位掃描范圍為0.20～0.75 V，靜置時間8 s，掃速為160 mV/s。

2.3.3動力學參數(shù)的測定實驗結(jié)果表明，5-HTP和DA在電極表面的氧化還原過程均受擴散與吸附混合控制，5-HTP以擴散控制為主，DA以吸附控制為主，根據(jù)文獻方法[12]計算5-HTP和DA在電極表面的吸附量分別為3.318×10-10mol/cm2(5-HTP)和3.604×10-10mol/cm2(DA)；擴散系數(shù)分別為1.557×10-7cm2/s (5-HTP)和2.967×10-8cm2/s (DA)。5-HTP在修飾電極上的氧化還原過程為不可逆過程，DA為準可逆過程，根據(jù)描述準可逆薄層電化學的Laviron理論[13]，求出DA的表觀電子轉(zhuǎn)移數(shù)nα=1.882，電子傳遞系數(shù)α=0.5780，接近理論值0.5，符合準可逆過程的特征。當掃速v=360 mV/s時，△Ep=109 mV，n△Ep>200 mV，求得DA氧化反應的速率常數(shù)ks=1.947/s。

2.3.4工作曲線、檢出限及穩(wěn)定性采用CV法同時測定5-HTP和DA，其線性范圍和檢出限見表1。對5.00×10-5mol/L的5-HTP和DA用CV和DPV兩種方法分別進行50次平行測定，測定結(jié)果的相對標準偏差(RSD)分別為1.8%、1.1%(5-HTP)；3.1%、1.9%(DA)。說明該修飾電極穩(wěn)定性好、精密度高。

表1 在Pd-PA/GCE上同時測定5-HTP和DA的分析結(jié)果

2.4 共存離子的干擾

2.5 樣品分析

采用標準加入法，測定5-羥基色氨酸膠囊中的5-羥基色氨酸(100 毫克/粒，美國斯旺森健康產(chǎn)品公司)和鹽酸多巴胺注射液中的DA(20 mg/2mL，江蘇亞邦強生藥業(yè)有限公司)。將一粒5-羥基色氨酸膠囊去殼后碾碎溶解，定容至100 mL容量瓶中；將鹽酸多巴胺注射液開瓶后，稀釋到一定的濃度。取一定量的樣品溶液按實驗方法進行測定，結(jié)果如表2所示。

表2 測定藥劑中的5-羥基色氨酸和多巴胺(n=5)

3 結(jié)論

本文采用循環(huán)伏安法制備鈀摻雜聚L-精氨酸修飾電極，對修飾電極進行了表征，并對5-HTP和DA在修飾電極上的電化學行為及測定條件進行了研究。該電極不需分離可用于5-HTP和DA的同時測定，且方法靈敏度高、檢出限低，電極易制備和保存。