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        基于鈰 -L-胱氨酸納米酶比色檢測(cè)對(duì)乙酰氨基酚

        2025-08-15 00:00:00王艷艷鄭蘭蘭曹紅鄒洋洋常軍民
        分析化學(xué) 2025年7期
        關(guān)鍵詞:氧化酶口服液底物

        對(duì)乙酰氨基酚(Acetamnophen,APAP)俗稱撲熱息痛(Paracetamol,PCT)[1-2],是治療感冒和流感藥物的主要成分,臨床主要用于解熱鎮(zhèn)痛,適用于關(guān)節(jié)痛、感冒發(fā)熱、神經(jīng)痛、偏頭痛和術(shù)后疼痛等,是使用最廣泛的鎮(zhèn)痛劑之一[3]。人過量使用APAP會(huì)產(chǎn)生毒副作用,引起惡心嘔吐、昏迷和胃痛等癥狀,嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致藥物肝損傷和急性肝功能衰竭[4]。隨著 APAP的大量生產(chǎn)和廣泛使用,APAP以及代謝物進(jìn)入環(huán)境,引起環(huán)境污染,并通過環(huán)境尤其是水系統(tǒng)對(duì)生物造成危害[5]。因此,監(jiān)控水環(huán)境中APAP的含量非常必要。藥典采用簡(jiǎn)便、快速的紫外分光光度法對(duì)APAP進(jìn)行檢測(cè),但存在選擇性較差的問題,不適用于復(fù)雜樣品的檢測(cè)。目前,研究者開發(fā)了一些檢測(cè) APAP的方法,包括電化學(xué)法[6]、高效液相色譜法[7]和熒光法[8]等。這些方法具有較高的靈敏度和較低的檢出限,但需使用昂貴的儀器設(shè)備,且檢測(cè)過程復(fù)雜,不利于臨床快速檢測(cè)的實(shí)際需要[9]。因此,開發(fā)簡(jiǎn)單、快速和準(zhǔn)確的APAP檢測(cè)方法具有重要意義。

        2007年,Gao等[10]首次發(fā)現(xiàn) Fe3O4 納米粒子具有類過氧化物酶活性。2013年,Wei等[11]對(duì)納米酶的研究進(jìn)展進(jìn)行了歸納總結(jié),將具有類酶活性的納米材料統(tǒng)稱為納米酶。與天然酶相比,納米酶具有成本低、可批量制備和穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。目前,已開發(fā)的納米酶包括類過氧化物酶、類氧化酶、類過氧化氫酶、類超氧化物歧化酶和類水解酶等,并已廣泛應(yīng)用于生物傳感、癌癥診斷與治療、環(huán)境保護(hù)、藥品和食品安全等領(lǐng)域[12-18]。

        鈰(Ce)是稀土元素中豐度最高的鑭系元素, Ce4+ 具有類氧化酶活性[19]。Liu等[20]在常溫下利用單磷酸腺苷(AMP)與 Ce4+ 絡(luò)合,合成具有類氧化酶活性的無限配位聚合物(ICPs),還原性的 Fe2+ 可特異性抑制該聚合物活性,基于此開發(fā)了一種高選擇性比色檢測(cè) Fe2+ 的方法。Liu等[21]在室溫下將ATP與 Ce4+ 結(jié)合,生成鈰基配位聚合物納米粒子((Ce(IV)-ATP-Tris),利用其類氧化酶活性建立了比色檢測(cè)農(nóng)藥的方法。目前,研究者已開發(fā)出多種用于檢測(cè)APAP的納米材料,如 Mo2C[4] 、 FeCu/CNS[9] 、 AuNPs@PMo12 [22]、Ni2P 納米片[23]和 AuNP/SiW11Cu/MWCNTs/GCE[24] 等。然而,制備這些納米材料時(shí)通常需要高溫條件,并且操作步驟較繁瑣、耗時(shí)長(zhǎng),因此,需要建立簡(jiǎn)便、綠色和經(jīng)濟(jì)的納米酶制備方法。

        氨基酸能與金屬離子發(fā)生絡(luò)合作用[25],其中, L -胱氨酸(CS)在堿性條件下可與硝酸鈰銨(CAN)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)[26]。基于此,本研究通過快速、簡(jiǎn)便的一步法制備了具有納米孔洞形貌的鈰-L-胱氨酸(Ce-CS)。Ce-CS具有類氧化酶活性,可催化氧化無色 3,3′,5,5′ -四甲基聯(lián)苯胺(TMB)生成藍(lán)色氧化產(chǎn)物(oxTMB),在 652nm 處有明顯的吸收峰;當(dāng)具有還原性的APAP存在時(shí),能抑制Ce-CS的類氧化酶活性,使體系在 652nm 處的吸光度降低。據(jù)此建立了一種檢測(cè)APAP的高選擇性比色法,并將其應(yīng)用于口服液制劑和河水中APAP的測(cè)定。Ce-CS材料合成和APAP的檢測(cè)原理示意圖見圖1。

        圖1鈰-L-胱氨酸(Ce-CS)材料的合成及用于對(duì)乙酰氨基酚(APAP)檢測(cè)的原理示意圖 Fig.1Schematic diagram of the synthesis of cerium- ?L -cysteine (Ce-CS)material and the detection of acetaminophen (APAP) CS:L-胱氨酸(L-Cystine);TMB:3,3',5,5-四甲基聯(lián)苯胺(3,3’,5,5'-Tetramethylbenzidine);oxTMB:氧化態(tài)TMB(OxidedTB)

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1. 1 儀器與試劑

        Cary 60UV-Vis分光光度計(jì)(美國安捷倫科技有限公司);Apreo2掃描電子顯微鏡和NexsaG2X射線光電子能譜儀(美國賽默飛世爾科技公司);比表面及孔徑分析儀(北京精微高博儀器有限公司);Spectrum two紅外光譜儀(英國鉑金埃爾默公司);XRD-7000 X-射線單晶衍射儀(日本島津公司);BrukeEmxplus電子順磁共振儀(德國布魯克公司)。

        APAP、TMB和CS(上海阿拉丁生化科技股份有限公司);乙酸和 NaOH (浙江中星化工試劑有限公司);CAN(上海麥克林生化科技有限公司)。對(duì)乙酰氨基酚口服液( (2.4% 購于當(dāng)?shù)厮幍?。所用試劑均為分析純;?shí)驗(yàn)用水為超純水( 18.2MΩ?cm )。實(shí)際環(huán)境水樣品為嘉興大學(xué)校園內(nèi)河水。

        1.2 實(shí)驗(yàn)方法

        1.2.1 Ce-CS材料的制備

        移取 1mL50mmol/L 的CAN溶液和 2mL50mmol/L 的CS溶液(加 260μL 1 mol/L的 ΔNaOH 促溶)于離心管中,混合后隨即產(chǎn)生黃色絮狀沉淀,充分振蕩,于室溫( 25°C 下反應(yīng) 20min 。離心( 5000r/min) ,用超純水洗滌沉淀,重復(fù)上述操作3次后,將沉淀物冷凍干燥,得到淡黃色Ce-CS粉末。

        1.2.2Ce-CS的類氧化酶活性測(cè)定

        以TMB為底物考察Ce-CS材料的類氧化酶活性。在 1.85mL 的HAC-NaAC緩沖液( pH=4.0 ,50mmol/L 中加入 50μL Ce-CS分散液( 0.5mg/mL 和 100μL TMB溶液( 1mmol/L ),總體積為 2mL ,混合均勻,于室溫下反應(yīng) 10min 后,采用UV-Vis分光光度計(jì)檢測(cè)反應(yīng)體系在 652nm 處的吸光度。

        1.2.3Ce-CS的催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析

        按照1.2.2節(jié)的方法,將不同濃度的TMB加入到反應(yīng)體系中,測(cè)定反應(yīng)體系在 652nm 處的吸光度,由朗伯-比爾定律得到反應(yīng)的初始速度,根據(jù)Michaelis-Menten方程進(jìn)行擬合,采用Lineweaver-Burk作圖

        法(即雙倒數(shù)作圖法)作圖并計(jì)算動(dòng)力學(xué)參數(shù)。

        其中, Φν 為初始反應(yīng)速度, Km 為米氏常數(shù), umax 為最大反應(yīng)速度,S為底物濃度。

        1.2.4 比色法檢測(cè)APAP的實(shí)驗(yàn)流程

        在 1.75mLHAC-NaAC 緩沖液( 50mmol/L , pH=4.0 )中加入 50μL Ce-CS分散液( [1mg/mL 和 100μL 不同濃度的APAP溶液,室溫下孵育 1h 。然后,加人 100μL 底物TMB( 1mmol/L ,總體積為 2mL ,混合均勻,在室溫下反應(yīng) 10min ,測(cè)定反應(yīng)體系在 500~800nm 范圍內(nèi)的吸收光譜。

        1.2. 5 實(shí)際樣品處理

        取市售的對(duì)乙酰氨酚口服液(APAP口服液),用超純水稀釋至適當(dāng)濃度后,待測(cè)。取適量嘉興大學(xué)校園內(nèi)的河水,過濾后,待測(cè)。

        2 結(jié)果與討論

        2.1Ce-CS的合成與表征

        通過掃描電鏡對(duì)CAN、CS和Ce-CS的形貌進(jìn)行了表征。CAN表面凹凸不平(圖2A),CS表面存在不均勻塊狀(圖2B);制備的Ce-CS呈現(xiàn)較規(guī)則的玫瑰花樣式(圖2C),與原始材料CAN和CS的微觀形貌明顯不同,說明Ce-CS的合成不是簡(jiǎn)單的物理堆積反應(yīng)。由放大的掃描電鏡圖(圖2D)可見,Ce-CS呈現(xiàn)尺寸小于 1μm 的孔洞結(jié)構(gòu)。

        圖2(A)硝酸鈰銨(CAN)、(B)CS以及(C、D)Ce-CS的掃描電子顯微鏡(SEM)圖Fig.2Scanning electron microscope (SEM) images of (A) cerium nitrate (CAN), (B) CS and (C, D) Ce-CS

        Ce-CS的X射線衍射(XRD)圖譜見圖3A,Ce-CS在 18.85° ! 28.50° ! 33.03° 、 34.38° 和 46.43° 處的衍射峰與其配體CS的標(biāo)準(zhǔn)卡片的峰位吻合。Ce-CS峰型表明其為無定形材料, Ce4+ 的存在影響CS的堆積模式。采用傅里葉變換紅外光譜(圖3B)對(duì)配體CS(曲線a)與Ce-CS(曲線b)中所含官能團(tuán)進(jìn)行分析。在1565和 1392cm-1 處的兩個(gè)峰分別對(duì)應(yīng)COO—的對(duì)稱和非對(duì)稱拉伸振動(dòng)[27], 535cm-1 處的峰為Ce—O伸縮振動(dòng)峰[28],在 3000cm-1 左右的O—H的特征峰強(qiáng)度減弱,說明O—H的含量減少, Ce4+ 與—C00—發(fā)生鍵合。XRD的表征結(jié)果進(jìn)一步證明成功合成了Ce-CS。

        圖3(A)Ce-CS的X-射線衍射(XRD)圖譜;(B)CS(a)和Ce-CS(b)的傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)圖 Fig.3(A)X-raydiffraction (XRD)patternofCe-CS;(B)Fouriertransform-infrared(FT-IR)spectraof(a)CSand (b) Ce-CS

        點(diǎn)掃描分析圖譜(圖4A)顯示Ce-CS存在Ce、N、O、S和C元素。其中,N、O、S和C元素來源于配體CS,Ce元素來源于CAN。EDS面掃描元素分布圖(圖4D)顯示,各元素在Ce-CS材料中高度分散,且分布均勻。對(duì)Ce-CS材料的比表面積和孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,其氮?dú)馕?脫附等溫線(圖4B)屬于V型等溫線,同時(shí)得到Ce-CS的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)。由BJH計(jì)算得到孔徑分布情況,通過BET計(jì)算得到比表面積。結(jié)果顯示,Ce-CS的比表面積為 57.085m2/g ,平均孔徑為 16.305nm ,孔徑范圍在 20~50nm 的粒子的占比最大(圖4C),達(dá)到 38.6% 。BET測(cè)得的孔徑結(jié)果與SEM結(jié)果一致,均小于 1μm 。

        圖4Ce-CS 材料的(A)點(diǎn)掃描分析圖譜、(B)氮?dú)馕?脫附等溫線、(C)BJH孔徑分布圖和(D)面掃描 元素分布圖 Fig.4(A)Point scananalysis mapping,(B) nitrogen absorption and desorption isotherm curve,(C)BJH pore size distribution and (D) corresponding elemental mappings of Ce-CS

        通過X射線光電子能譜(XPS)確定Ce-CS的元素組成及價(jià)態(tài)。圖5A顯示Ce-CS中含有Ce、O、N、C和S元素,這與EDS和XRD測(cè)試結(jié)果一致。另外,在O1s譜圖(圖5B)中,在 534.2eV 處存在對(duì)應(yīng)C-O鍵的峰,在 531.5eV 處存在對(duì)應(yīng) C=0 鍵的峰,在 529.1eV 處存在對(duì)應(yīng)Ce-O的峰[29],證明 Ce4+ 與—COO—之間發(fā)生了鍵合,與FT-IR表征結(jié)果一致。在Ce3d譜圖(圖5C)中,在916.4、906.7、900.5、898.2、888.3和 882.1eV 處出現(xiàn) Ce4+ 的特征峰[28,30],在903.6和 884.6eV 處出現(xiàn) Ce3+ 的特征峰[30],表明

        圖5Ce-CS的(A)X射線光電子能譜(XPS)圖;(B)O1s及(C)Ce3d高分辨XPS譜圖 Fig.5(A) X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) survey of Ce-Cs; High-resolution XPS spectra of (B)O 1s and (C) Ce 3d of Ce-CS

        Ce-CS中同時(shí)存在 Ce3+ 與 Ce4+ ,其中 Ce3+ 占 26.78% ,是合成過程中部分 Ce4+ 被還原而得。 Ce4+ 作為路易斯酸,—COO—作為路易斯堿,二者通過配位鍵結(jié)合形成 Ce-CS? 0

        2.2Ce-CS的類氧化酶活性研究

        分別測(cè)定不同體系的紫外-可見吸收光譜,考察Ce-CS的類氧化酶活性和類過氧化物酶活性。如圖6所示,在TMB和Ce-CS共存的體系中(曲線e), 652nm 處出現(xiàn)oxTMB的特征吸收峰且吸光度最大;在H2O2 、TMB和Ce-CS共存的體系中(曲線 d , 652nm 處的吸光度明顯小于曲線e,這可能是 H2O2 阻礙電子轉(zhuǎn)移,抑制了TMB被氧化,致使吸光度減弱[31];在 H2O2 與TMB體系(曲線a)、Ce-CS體系(曲線b)和H2O2 -TMB體系(曲線c)中均未出現(xiàn)明顯吸收峰。上述結(jié)果證明,Ce-CS具有類氧化酶活性而不具有類過氧化物酶活性。

        圖6( Ω1)H2O2/Ce-CS 、(b)Ce-CS、 (c)H2O2/TMB 、 (d)TMB/H2O2/Ce -CS和(e)TMB/Ce-CS體系的吸收光 譜,插圖為對(duì)應(yīng)溶液的光學(xué)照片 Fig.6Absorption spectra of systems of (a) H2O2/Ce -CS, (b) Ce-CS, (c) H2O2/TMB ,(d) TMB/H2O2/Ce -CS and (e) TMB/Ce-CS, insets are photos of corresponding solutions

        2.3Ce-CS材料合成條件的優(yōu)化

        Ce4+ 濃度是影響材料合成的主要因素。以催化反應(yīng)產(chǎn)物oxTMB在 632nm 的特征吸收峰的強(qiáng)度A632 為考察指標(biāo),考察了 Ce4+ 濃度為30、40、50、60和 70mmol/L 時(shí)制備的Ce-CS的類氧化酶活性。如圖7所示,隨著 Ce4+ 濃度增大,體系吸光度先增大后減小。當(dāng) Ce4+ 濃度為 50mmol/L 時(shí),吸光度達(dá)到最大,此時(shí)Ce-CS的催化活性最強(qiáng)。因此,本研究選擇 50mmol/L CAN溶液制備 Ce-CSc

        圖7制備Ce-CS時(shí)所用 Ce4+ 濃度對(duì)Ce-CS催化TMB氧化體系在 652nm 處吸光度 (A652) 的影響 Fig.7Effect of concentration of Ce4+ used in synthesis of Ce-CS on absorbance of system at 652nm (A652) (20

        2.4Ce-CS的催化條件的優(yōu)化

        考察了反應(yīng)條件對(duì)Ce-CS催化氧化TMB反應(yīng)的影響。如圖8A所示,在室溫 (25‰ )下,Ce-CS的催化活性最強(qiáng)。由圖8B可見, pH=4.0 時(shí),Ce-CS的催化活性最強(qiáng)。如圖8C所示,當(dāng)Ce-CS濃度達(dá)到1mg/mL 后,反應(yīng)達(dá)到平衡,繼續(xù)增大Ce-CS濃度, A632 不再增加。如圖8D所示,隨著反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng), A632

        圖8Ce-CS催化氧化TMB反應(yīng)的影響因素考察:(A)溫度; (B)pH 值;(C)Ce-CS濃度;(D)反應(yīng)時(shí)間 Fig.8Influences of experimental conditions on oxidation reaction of TMB catalyzed by Ce-CS: (A) Temperature; (B) pH value; (C) Ce-CS concentration; (D) Reaction time

        逐漸增大,在 10min 后趨于穩(wěn)定。因此,本研究的最佳催化反應(yīng)條件為:反應(yīng)溫度 25°C (室溫), pH= 4.0,Ce-CS濃度為 1mg/mL ,反應(yīng)時(shí)間 10min 。

        2.5Ce-CS的類氧化酶活性機(jī)理分析

        為了探究Ce-CS 的類氧化酶催化機(jī)理,以硫脲(TU)[32]、色氨酸(Try)[3]和對(duì)苯醌(PBQ)分別作為羥基自由基(·OH)、單線態(tài)氧 (1O2) 和超氧自由基 (?02-) 的清除劑,將上述清除劑( 100μL, 0.1mmol/L)分別加入到Ce-CS/TMB體系中,測(cè)定體系的 A632 值。如圖9A所示,只有在加入PBQ后,體系的 |A632 值明顯降低,表明體系中產(chǎn)生了 O2- 。

        利用順磁共振譜驗(yàn)證自由基的產(chǎn)生。如圖9B所示,混合了Ce-CS 和DMPO 的溶液出現(xiàn)了歸屬于·?02- 的經(jīng)典峰(曲線a),即有6個(gè)峰,峰1、2、4和6的峰強(qiáng)度幾乎等高,峰3和5的強(qiáng)度略低,但并未出現(xiàn) ?02- (曲線b)和 |1O2 (曲線c)的信號(hào)峰。此結(jié)果進(jìn)一步證明在Ce-CS催化氧化過程中產(chǎn)生了 ?02- 。

        另外,為探究 Ce4+/Ce3+ 是否參與氧化還原反應(yīng),分析了反應(yīng)后Ce-CS中Ce3d高分辨XPS譜圖(圖9C),在903.61和 885.46eV 處出現(xiàn)了 Ce3+ 的特征峰,在916.39、906.65、900.84、898.56、888.43和882.35eV 處出現(xiàn)了 Ce4+ 的特征峰, Ce3+ 占比為 39.73% 。與圖5C中Ce3d高分辨XPS譜圖相比, Ce3+ 的比例增大,表明部分 Ce4+ 被還原。

        圖9(A)不同類型的自由基清除劑對(duì)反應(yīng)體系 A652 的影響;(B)Ce-CS的電子順磁共振(EPR)譜圖 (a: ?02- 信號(hào)峰; b :·OH信號(hào)峰; ?c1O2 信號(hào)峰);(C)催化反應(yīng)后Ce3d的高分辨XPS譜圖 Fig.9(A)Effect of different types of radical scavenger on A652 of the reaction system; (B) Electron paramagnetic resonance (EPR) spectra of Ce-CS (a: Signal peak of ?02- ;b:Signal peak of OH;c:Signal peak of $^ 1 \mathrm { O } _ { 2 } \dot $ ; (C)High resolution XPS spectra of Ce 3d after catalytic reaction TU:硫脲(Thiourea); Try:色氨酸(Tryptophan);PBQ:對(duì)苯醌 (p -Benzoquinone)

        綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并結(jié)合文獻(xiàn)[34],推測(cè)Ce-CS的催化機(jī)理如下:Ce-CS具有多通道空隙結(jié)構(gòu),可以快速吸附溶液中的溶解氧 02 , O2 分子被激活轉(zhuǎn)化成 ?02- , Ce4+ 被還原為 Ce3+ ,底物TMB被氧化成藍(lán)色氧化物oxTMB,導(dǎo)致反應(yīng)體系呈現(xiàn)藍(lán)色。整個(gè)催化氧化過程可簡(jiǎn)單表示如下:

        Ce4++O2Ce3++?O2-

        TMB+?O2-H2O+oxTMB

        2.6Ce-CS納米酶催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析

        進(jìn)一步探究了Ce-CS的類氧化酶活性,以TMB為底物進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)研究。在最佳反應(yīng)條件下,改變TMB濃度,記錄不同TMB濃度時(shí)體系的 A652 變化。由圖10A可知,在一定濃度范圍內(nèi),Ce-CS的催化反應(yīng)遵循典型的Michaelis-Menten方程,得到動(dòng)力學(xué)常數(shù) Km=0.024mmol/L 和 umax=3.935×10-8mol/(L?s) ,同時(shí)繪制雙倒數(shù)圖(圖10B)。 Km 是反應(yīng)速率為 1/2νmax 時(shí)對(duì)應(yīng)的底物濃度,反映酶對(duì)底物的親和力大小,Km 值越低,表明酶與底物的親和力越強(qiáng)[35]。與其它類氧化酶相比(表1),Ce-CS的 Km 值較小,表明其對(duì)底物親和力較高,催化性能好。與其它納米酶材料相比,Ce-CS具有易合成、成本低和環(huán)境友好等特點(diǎn)。

        圖10Ce-CS催化氧化TMB反應(yīng)時(shí),TMB的(A)Michaelis-Menten曲線和(B)雙倒數(shù)曲線 Fig.10Michaelis-Menten curve (A) and double reciprocal curve (B) of TMB oxidation catalyzed by Ce-CS
        表1與其它類氧化酶納米酶的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)對(duì)比Table 1Comparison of steady-state kinetic parameters of diferent peroxidase-like nanozymes

        2.7 比色法檢測(cè)APAP

        基于APAP對(duì)Ce-CS類氧化酶活性的抑制作用,以加人APAP和不加人APAP時(shí)體系的吸光度差值( ΔA652) 為檢測(cè)指標(biāo),采用比色法檢測(cè)APAP。如圖11A顯示,隨著APAP濃度增大,溶液顏色逐漸變淺,A652 減小, ΔA652 增大。在 50~2000μmol/L 濃度范圍內(nèi), ΔA652 與APAP濃度呈線性關(guān)系(圖11B),線性方程為 y=0.202x+0.1434 ,相關(guān)系數(shù) R2=0.996 ,檢出限 ?S/N=3 為 0.1μmol/L 。與文獻(xiàn)報(bào)道的其它檢測(cè)方法相比(表2),本方法對(duì)APAP的檢出限相對(duì)較低。

        考察了本方法的選擇性。在Ce-CS/TMB體系中分別加人 10mmol/L 的常見金屬離子( ΔNa+ 、 Mg2+ K+ 和 Ca2+ )、甘氨酸(Gly)、 L -組氨酸(L-His)、蔗糖(Sucrose)、葡萄糖(Gs)和 1mmol/L 的水楊酸和香草醛,結(jié)果如圖11C所示,干擾物對(duì)Ce-CS/TMB體系的 A652 沒有明顯影響,表明本方法檢測(cè)APAP具有良好的選擇性。

        2.8 實(shí)際樣品分析

        為評(píng)估本方法的實(shí)用性,分別對(duì)APAP口服液和河水樣品進(jìn)行檢測(cè)。測(cè)得口服液樣品中APAP含量為 0.784mmol/L ;按照口服液說明書標(biāo)注,折算APAP含量為 0.790mmol/L ,與說明書標(biāo)注含量相近。在河水樣品中未檢出APAP。同時(shí),分別進(jìn)行了加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn),結(jié)果如表3所示,加標(biāo)回收率為 98.0%~

        圖11(A)檢測(cè)不同濃度APAP時(shí)的吸收光譜,插圖為相關(guān)溶液的照片;(B) ΔA652 與APAP濃度的線性 關(guān)系曲線;(C)APAP比色檢測(cè)體系的干擾實(shí)驗(yàn) Fig.11(A)Absorption spectra for detection of different concentrations of APAP,insetsare photos of corresponding solutions; (B) Linear calibration curve of ΔA652 and APAP concentration; (C) Interference test of the colorimetric method
        表2不同方法檢測(cè)對(duì)APAP的分析性能對(duì)比
        表3口服液和河水樣品中APAP的檢測(cè)結(jié)果Table3 Detectionresultsof APAPinoral fluid and riverwater sampler

        102.0% ,RSD為 1.8%~4.6% ,表明本方法可準(zhǔn)確測(cè)定實(shí)際樣品中APAP的含量,具有良好的實(shí)用性。

        3 結(jié)論

        本研究利用金屬離子與氨基酸的絡(luò)合作用成功合成了Ce-CS,合成方法簡(jiǎn)單、成本低,合成路線綠色環(huán)保。Ce-CS具有良好的類氧化酶活性,酶催化動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明Ce-CS 對(duì)底物TMB的親和力強(qiáng)、催化活性高。催化機(jī)理分析結(jié)果表明,Ce-CS具有多通道孔隙結(jié)構(gòu)和較大的比表面積,可以快速吸附溶液中的溶解氧 02 O2 分子被激活轉(zhuǎn)化為·?02- ! Ce4+ 被還原為 Ce3+ 。利用APAP對(duì)Ce-CS類氧化酶活性的抑制作用,建立了比色法用于檢測(cè)APAP。本方法選擇性好、靈敏度高且簡(jiǎn)單易行,將其用于口服液制劑和河水中APAP含量檢測(cè),顯示出較好的適用性。具有類氧化酶活性的Ce-CS作為氧化酶替代物在藥物分析和環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域顯示出良好的應(yīng)用前景。

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        Colorimetric Detection of Acetaminophen Based on Cerium-L-Cysteine Nanozyme

        WANG Yan-Yan 1,2 , ZHENG Lan-Lan2, CAO Hong*2, ZOU Yang-Yang23, CHANG Jun-Min*1 1(College of Pharmacy, Xinjiang Medical University, Urumqi 83oo11, China) 2(College of Biological and Chemical Engineering, Jiaxing University, Jiaxing 3140o1, China) 3(College of Chemical Engineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310o14, China)

        AbstractNanomaterials (Ce-CS) with oxidase-like properties were synthesized in one step using L -cystine (CS) and ammonium cerium nitrate (CAN) as raw materials for detection of acetaminophen (APAP). The morphology, structure and elements composition of Ce-CS were characterized by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), nitrogen adsorption specific surface area analysis (BET),X-ray diffraction (XRD), nfrared spectroscopy (IR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).The Ce-CS with peroxidase-like activity could catalyze the oxidation of colorless 3,3',5,5'-tetramethylbenzidine (TMB) into blue oxided TMB (oxTMB),which hadasignificant absorptionpeak at 652 nm.Under the optimalcatalytic conditions,i.e.,eaction temperature of 25°C (room temperature), pH=4.0, Ce-CS concentration of 1 mg/mL, and reaction time of 10min the catalytic mechanismand kinetics ofCe-CS were studied.When APAP existed in the reaction system,it could inhibit the peroxidase-like activity of Ce-CS,reduced the absorbance at 652 nm ( A652 ),and the absorbance difference at 652 nm ΔA652, )had a good linear relationship with concentration of APAP in the range of 50- (2 2000μmol/L C R2=0.996) ,with a detection limit S/N=3 of 0.1μmol/L . This method was applied to detection of APAP in oral liquid and river water samples, with recoveries of 98.0% -102.0%,demonstrating the potential of CeCS as an oxidase substitute in drug analysis and environmental monitoring.

        Keywords Cerium- ?L -cysteine; Oxidase-like enzyme; Synthesis; Colorimetry; Acetaminophen

        (Received 2025-01-21; accepted 2025-03-27) Supported bytheNational Natural ScienceFoundationof China(No.21266029)andthe Natural Science Foundationof Zhejiang Province, China (No. LY17B060011).

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