孫月新,蔣麗萍,陳波,柏昌順

(浙江海運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,浙江 舟山 316021)

山奈酚是一種天然黃酮醇類(lèi)化合物,主要來(lái)源于姜科植物山奈的根莖中。山奈酚具有一定防癌抗癌作用,主要是因?yàn)樯侥畏拥目寡趸员容^好[1-2],有助于降低人體細(xì)胞、脂質(zhì)和DNA造成的氧化損傷。醫(yī)學(xué)研究表明,山奈酚對(duì)肺癌、宮頸癌、胰腺癌及膠質(zhì)母細(xì)胞瘤都有很好的抑制作用,從而達(dá)到防癌抗癌的作用,長(zhǎng)期膳食會(huì)減低患癌的風(fēng)險(xiǎn)。山奈酚除了自身有很好的抗癌效果外,與其他抗癌藥物聯(lián)用也能起到很好的協(xié)同作用[3]。另外山奈酚還有一定的抗感染、消炎作用和抗動(dòng)脈粥樣硬化的作用,有研究表明山奈酚對(duì)耐甲氧青霉素的金黃色葡萄球菌及綠膿桿菌、傷寒桿菌、痢疾桿菌均有抑制作用[4]。山奈酚還可以止咳,治療支氣管炎。在一定條件下,還可以抑制淋巴細(xì)胞增殖,經(jīng)常做用于抑制生育、抗癲癇、抗氧化劑、解痙、抗?jié)兒屠懤騽┑确矫?。目前中草藥的研究越?lái)越備受關(guān)注,山奈酚也是研究的熱點(diǎn)之一。

山奈酚常見(jiàn)的測(cè)定方法有很多,常見(jiàn)的有高效液相色譜法[5-7]、光譜法[8]、化學(xué)發(fā)光法[9]、紫外分光光度法[10]及毛細(xì)管電泳法[11]等。山奈酚具有電化學(xué)活性,用電化學(xué)傳感器檢測(cè)山奈酚的報(bào)道較少,而將納米材料修飾的電化學(xué)傳感器用于山奈酚含量測(cè)定的報(bào)道更少。石墨烯內(nèi)部碳原子的排列方式與石墨單原子層一樣以sp2雜化軌道成鍵,碳原子有4個(gè)價(jià)電子,其中3個(gè)電子生成sp2化學(xué)鍵,該σ鍵與其他碳原子鏈接成六角環(huán)的蜂窩式層狀結(jié)構(gòu)。每個(gè)碳原子又貢獻(xiàn)一個(gè)位于pz軌道上的未成鍵電子,與近鄰原子的pz軌道與平面成垂直方向可形成π鍵,該π鍵可以貫穿全層的碳原子,因石墨烯的層狀結(jié)構(gòu)和特殊化學(xué)鍵組合,使其而具有優(yōu)良的導(dǎo)電和光學(xué)性能。將其用于電化學(xué)傳感器上可增大電極的比表面積和導(dǎo)電性能[12]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

CHI760D電化學(xué)工作站(上海辰華儀器有限公司);三電極系統(tǒng):玻碳電極(GCE),Ag/AgCl電極為參比電極,鉑絲電極為對(duì)電極;85-2A雙向恒溫磁力攪拌器(江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠);KQ218超聲清洗器(昆山市超聲儀器有限公司);pHS-3C型pH計(jì)(上海雷磁儀器廠);去離子純水機(jī)(力康Heal Force Easy15),分析天平(奧豪斯 PR124ZH/E)。

山奈酚(南京道斯夫生物科技有限公司 標(biāo)準(zhǔn)品);石墨烯(深證市宏達(dá)昌進(jìn)化科技有限公司),實(shí)驗(yàn)所用的試劑均為分析純,實(shí)驗(yàn)水為超純水。

1.2 電極的制備

在鹿皮上依次分用1.0,0.3,0.05 μm的Al2O3粉末將玻碳電極表面拋光,依次用無(wú)水乙醇和1 mol·L-1硝酸溶液中超聲清洗5 min,然后將其放入超純水中超聲清洗干凈,最后在0.1 mol·L-1硫酸溶液中用循環(huán)伏安法掃描至曲線穩(wěn)定,取出用超純水清洗干凈待用[13]。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

在室溫下,分別采用差分脈沖伏安法和電化學(xué)交流阻抗法對(duì)該電化學(xué)傳感器進(jìn)行表征,支持電解質(zhì)均為0.1 mol·L-1氨水-氯化銨的水溶液(pH值=10.00)。

2 結(jié)果討論

2.1 實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化

2.1.1 修飾劑用量的選擇

本實(shí)驗(yàn)考察了修飾劑用量對(duì)該傳感器檢測(cè)峰電流的影響,隨著修飾劑用量增大電流值增大,但修飾劑用量超過(guò)8 μL后電流值有下降趨勢(shì),可能是電極表面隨著石墨烯量的增多導(dǎo)致空間比表面積減小,使電子轉(zhuǎn)移的速度降低,最終選擇修飾劑用量為8 μL。

2.1.2 支持電解質(zhì)及pH值的選擇

分別考察了同濃度磷酸一氫鉀-磷酸二氫鈉(PBS)、醋酸-醋酸鈉、檸檬酸-檸檬酸鈉和氨水-氯化銨等緩沖介質(zhì)對(duì)山奈酚響應(yīng)信號(hào)的影響。如圖1結(jié)果發(fā)現(xiàn),在氨水-氯化銨介質(zhì)中山奈酚響應(yīng)峰電流最大。因此本實(shí)驗(yàn)選擇氨水-氯化銨緩沖溶液作為測(cè)定介質(zhì)。

圖1 不同底液的電流響應(yīng)值

分別配制0.1 mol·L-1不同pH值的氨水-氯化銨緩沖溶液,考察了不同pH值對(duì)傳感器分電流的影響,峰電流與pH值的關(guān)系如圖2所示,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在底液pH值=10.00時(shí),電流響應(yīng)最大,因此測(cè)定介質(zhì)的pH值選擇10.00。

圖2 不同pH值的電流響應(yīng)值

2.1.3 富集時(shí)間的選擇

本實(shí)驗(yàn)考察了富集時(shí)間對(duì)峰電流的影響,如圖3所示,隨著富集時(shí)間增大響應(yīng)電流值增大,300 s后電流值趨于穩(wěn)定基本保持不變,可能是山奈酚在石墨烯修飾電極表面富集達(dá)到飽和,最終選擇富集時(shí)間為300 s。

圖3 不同富集時(shí)間的電流響應(yīng)值

2.2 山奈酚在電化學(xué)傳感器上的電化學(xué)行為表征

分別采用差分脈沖伏安法和交流阻抗法來(lái)表征該石墨烯修飾的電化學(xué)傳感器的電化學(xué)性能。

圖4是不同電極在同濃度山奈酚溶液中的差分脈沖伏安圖(支持電解質(zhì)均為pH值=10.00 0.1 mol·L-1氨水-氯化銨)。山奈酚本身具有電化學(xué)活性,從圖4中可以看出,在同濃度山奈酚的底液中,石墨烯電化學(xué)傳感器比普通電峰電流大,因?yàn)槭┑拇嬖诒缺砻娣e增大,使電子轉(zhuǎn)移速度增大,從而電流峰值增大。

圖4 不同電極的差分脈沖伏安圖

圖5分別是不同電極的交流阻抗圖,圖中弧度越大表明電阻越大,從圖中可以明顯看出石墨烯電化學(xué)傳感器的交流阻抗比普通裸電極的交流阻抗小的多,因?yàn)槭┑拇嬖谑闺姌O表面轉(zhuǎn)移電子能力增強(qiáng),交流阻抗降低。

圖5 不同電極的電化學(xué)交流阻抗圖

2.3 傳感器的分析性能

2.3.1 傳感器的響應(yīng)特征

圖6是在最佳的測(cè)試條件下,該石墨烯電化學(xué)傳感器對(duì)不同濃度山奈酚含量的測(cè)定,電流值與山奈酚的濃度在1.00×10-6～2.50×10-4μg·L-1范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系,線性回歸方程為Ip(μA)= 0.448+0.043 1c(μg·L-1),相關(guān)系數(shù)為0.999 29,檢出限為5.00×10-7μg·L-1。

圖6 峰電流與山奈酚濃度的校正曲線

2.3.2 重現(xiàn)性和穩(wěn)定性

在最佳測(cè)試條件下,用該傳感器對(duì)1.0×10-5μg·L-1的山奈酚溶液平行測(cè)定9次,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.33%,表明該傳感器的重現(xiàn)性較好。將所研制的傳感器保存4 d后,響應(yīng)電流下降了4.7%,這說(shuō)明了所研制的傳感器具有良好的穩(wěn)定性。

2.3.3 實(shí)際樣品分析

取含有山奈酚的藥物適量,將其研磨,準(zhǔn)確稱(chēng)取適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量,加入一定量的超純水于超聲破碎儀中進(jìn)行超聲提取數(shù)小時(shí),然后定容,經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾,對(duì)其中山奈酚含量進(jìn)行測(cè)定,平行測(cè)定6次。如表1通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得沙棘顆粒中山奈酚的平均含量為20.15 μg/mg,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.72%。如表2對(duì)試樣進(jìn)行加標(biāo)回收試驗(yàn),回收率在97.0%～106.4%之間,回收率良好。

表1 藥品中山萘酚的含量

表2 回收率試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)制備了石墨烯電化學(xué)傳感器,該傳感器制備容易,操作簡(jiǎn)單,對(duì)藥物中山奈酚的檢測(cè)速度快,重現(xiàn)性和穩(wěn)定性良好,可用于電分析化學(xué)傳感器檢測(cè)山奈酚的方法之一。