吲哚美辛中电化学行为检测方案(电化学工作站)

第28卷第2期2009年2月分析试验室Chinese Journal of Analysis LaboratoryVol.28.No.22009-2 吲哚美辛在单壁碳纳米管修饰电极上的电化学行为 孔粉英，曾冬铭，徐茂田*12 (1.中南大学化学化工学院生物传感所，长沙410083；2.商丘师范学院化学系，商丘476000) 摘 要：运用伏安法研究了吲哚美辛在单壁碳纳米管修饰电极上的电化学行为。在0.1 mol/L HAc-NaAc 缓冲溶液(pH4.5)中，吲哚美辛于0.91 V (w. SCE)电位处有一个峰形很好的氧化峰。与裸玻碳电极相比，吲哚美辛在修饰电极上的电位正移了约30 mV，峰电流增加了近10倍，表明该修饰电极对吲哚美辛有较强的电催化作用。搅拌条件下开路富集2min，氧化峰电流与吲哚美辛在5.5x10~~1.1×10~mol/L 浓度范围内呈良好的线性关系，检出限为1.1×10'mol/L。该方法可用于药剂中吲哚美辛的分析。 关键词：单壁碳纳米管；吲哚美辛；修饰电极；伏安测定 中图分类号：0657.1 文献标识码：A 文章编号：1000-0720(2009)02-038-04 吲哚美辛 (indomethacin)又称消炎痛，属于非甾体类抗炎药物，其化学名为2-甲基-1-(4-氯苯甲酰基)-5-甲氧基-1H吲哚-3-乙酸。吲哚美辛具有抗炎、抗风湿、抗过敏、解热、止痛等作用，是临床常用药物，因此对其测定方法的研究在临床应用和探讨其生理机制方面具有重要的实际意义。目前其测定方法主要有分光光度法，2、荧光光谱法31、化学发光法4、比色法法1、高效液相色谱法16.71和毛细管电泳法81等。 近年来基于吲哚美辛的电化学活性而建立起来的电化学分析法已有较多报道。Arcos 等基于C=O的还原用极谱法和吸附溶出伏安法测定了吲哚美辛的含量~12。然而，关于吲哚美辛的电化学氧化的报道较少，仅有在碳糊电极上利用其电化学氧化测定的报道 碳纳米管是一种良好的电极修饰材料14，15由于碳纳米管具有独特的电子传递性质、明显的量子效应和强吸附性质等，已成为电分析领域的研究热点16。本文旨在利用碳纳米管对吲哚美辛的吸附性能，研究吲哚美辛在单壁碳纳米管修饰电极上的电化学行为。研究表明，此修饰电极对 吲哚美辛的氧化具有明显的电催化作用，峰电流显著增大，灵敏度明显提高。并且该电极制备简单，具有良好的重现性和稳定性，可用于药剂中吲哚美辛的测定。 实验部分 1.1 仪器和试剂 LK98BⅡ电化学工作站(天津兰力科公司)，三电极系统：单壁碳纳米管修饰玻碳电极为工作电极，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极，铂丝为对电极； KS-300D 超声仪(宁波科生仪器厂)；PHS-3C数字酸度计(杭州东星仪器设备厂)。 单壁碳纳米管(SWNT，中科院成都有机化学研究所)；吲哚美辛(上海顺勃生物工程技术公司)；N，N-二甲基甲酰胺(DMF)； 0.1 mol/L HAc-NaAc；其它试剂均为分析纯，所有试剂均未经纯化。水为二次蒸馏水。 1.2 单壁碳纳米管修饰电极的制备 将玻碳电极依次用0.3um 和0.05 um AlO3在抛光布上抛光，使成镜面，然后依次用乙醇和水超声清洗，自然晾干待用。称取 SWNT5 mg，加入到 10 mL DMF试剂中，经超声波震荡搅拌， ( * 收稿日期：2007-12-15；修订日期：2008-03-20 ) ( 基金项目：国家自然科学基金(20775047)、河南省自然科学基金(0511022300)项目资助 ) ( 作者简介：孔粉英(1979- ) ，女，硕士研究生； E-mail： zhoukong622 @163.com、xumaotian @163. com ) SWNT分散于 DMF中，形成黑色悬浊液。取此黑色悬浊液适量滴于处理好的玻碳电极上，置于红外灯下，待溶剂完全挥发后即可使用。 1.3 实验方法 取10 mL 0.1 mol/L HAc-NaAc (pH4.5)溶液于电解池中，在0~1.5V范围内用循环伏安法以0.1V/s的扫速活化修饰电极直到伏安曲线稳定为止。然后加入一定体积的吲哚美辛标准溶液，搅拌条件下开路富集2min， 静止30s，己录其伏安曲线，测量其氧化峰电流。 2结果与讨论 2.1 吲哚美辛的电化学行为 在0.1 mol/L HAc-NaAc(pH4.5)溶液中，吲哚美辛在 SWNT修饰电极上的循环伏安曲线见图1。由曲线b可知，在空白溶液中没有电化学响应，加入1.0 ×10~mol/L 吲哚美辛后，产生了3个峰(曲线c)。其中0.91V处有一灵敏度高、峰形好的氧化峰，与裸玻碳电极相比，其电位正移了约30mV，峰电流增加了近10倍，其原因可能是吲哚美辛能在 SWNT表面吸附，并且SWNT具有促进电极反应的电子交换催化特性，从而产生灵敏的氧化还原峰电流。 吲哚美辛在 SWNT修饰电极上分别于0.91V和1.20V处可产生两个氧化峰，反向扫描时，没有出现相应的还原峰，表明吲哚美辛在修饰电极上的电化学过程是一个不可逆过程。吲哚美辛在0.24V处产生一还原峰，由于吲哚美辛结构中含有酰胺键，容易水解，故0.24V处的还原峰可能是吲哚美辛水解产物在电极表面被还原所产生的峰。当扫描速率较高且浓度较大时，吲哚美辛在1.20Ⅴ处的峰消失。由此可知0.91V处的氧化峰是由于反应物氧化形成吸附的产物层，而1.20V处的氧化峰是由于产物发生了强吸附，实验以0.91V处的氧化峰为测定峰。 2.2 实验条件的优化 2.2.1 底液的选择 考察了1.0×10~mol/L吲哚美辛在 0.1 mol/L HAc-NaAc (pH 3.0~6.5)、0.1mol/L Naz HPO4-NaH PO4 (pH4.8~8.1)、0.04 mol/LB-R (pH 4.0~8.0)、0.1 ml/L酒石酸-酒石酸钠(pH3.0~5.6)缓冲溶液中的氧化峰电流，结果发现吲哚美辛在这几种缓冲溶液中都有氧化峰，只是氧化峰的位置、峰形、峰电流有所不同。其中在 0.1 mol/L HAc-NaAc 缓冲溶液中吲哚美辛的氧化峰峰形较好，峰电流较高，背景电流较低，故选用0.1 mol/L HAc-NaAc 缓冲溶液作为测定介质。 图1 吲哚美辛在不同电极上的循环伏安图 Fig.1 Cyclic voltammograms at a bare glassy carbon elec-trode in the presence of 1.0 ×10mol/L indometha-cin (a) SWNT modified glassy carbon electrode in theabsence of indomethacin (b) and in the presence of1.0 ×10mol/L indomethacin (c) in a 0. 1 mol/LHAc-NaAc (pH4.5) 富集时间：2min；扫速：0.1V/s 2.2.2 底液pH的选择 配制了pH为3.0~6.5的一系列0.1 mol/L HAc-NaAc 缓冲溶液，利用循环伏安法研究了氧化峰电流和峰电位与pH的关系。研究发现，随着pH增加，氧化峰电位负移，其线性回归方程为：：E(V)=1.221-0.065pH(r=-0.9858)，斜率为65 mV/pH，表明电极反应过程中电子的得失伴随着等量的质子参与。氧化峰电流随pH的增大先增大后减小。当底液的 pH为4.5时峰电流最大，这可能因为吲哚美辛的pK值为4.58的缘故，故选择pH4.5的缓冲溶液作为分析体系。 2.2.3 修饰剂用量的影响 SWNT-DMF分散液在电极表面的用量会影响吲哚美辛的氧化峰电流。实验研究了吲哚美辛的氧化峰电流与 SWNT-DMF分散液用量的关系。当用量少于25uL时，峰电流随用量的增加而显著增大，这是因为用量增多，富集效率随之提高，导致峰电流增大。当分散液用量超过25L之后，峰电流逐渐降低。这是因为碳物米管具有优异的导电性能，而 DMF 是绝缘体，能阻碍吲哚美辛与电极之间的电子交换，所以随分散液用量的增加，峰电流反而降低。故本实验修饰剂用量选用25uL。 2.2.4 富集电位和富集时间的影响 富集电位与 富集时间对吲哚美辛在电极表面的吸附程度有一定的影响，当富集电位从0.4V变化到-0.4V时，氧化峰电流几乎不变。说明富集电位对吲哚美辛在 SWNT膜修饰电极上的氧化峰电流无明显的影响，所以本实验选择开路富集。富集时间从0~2 min 的过程中，吲哚美辛的氧化峰电流随富集时间的延长而迅速增长；当富集时间超过2 min 后，峰电流几乎不变，这是由于此时 SWNT膜表面吸附的吲哚美辛达到饱和，故富集时间选为2 min， 2.2.5 扫描速度的选择 用循环伏安法研究了氧化峰电流与扫描速度的关系。实验表明在0.025~0.40 V/s之间，氧化峰电流随扫描速度的增加而线性增加，线性方程为i，(uA)=-15.65-125.8u(V/s)(r= -0.9944)，表明吲哚美辛在SWNT 修饰电极上的氧化过程受吸附控制。当扫描速度过高时，充电电流过大，影响测定的准确性。为了获得较大的峰电流，同时又防止充电电流过大，本实验选择扫描速度为0.1V/s。 2.3 反应机理的研究 采用循环伏安法研究了氧化峰电位(Ep)与扫描速度(u)之间的关系。研究发现随u的增加， E逐渐向正电位方向移动。u在0.025~0.4V/s之间， Ep 与lnu呈线性，线性方程为 Ep=0.050 lnu+1.030(r=0.9951)。对于受吸附控制的完全不可逆反应，氧化峰电位与扫描速度遵循以下关系式9]： 其中E为式量电位(V)；T为温度(K)；α为电极反应电子传递系数；n为氧化反应的电子转移数；K为电极反应的速率常数(s)；F为法拉第常数。根据斜率(RT/anF)，可得αn 为0.51。对于完全不可逆电极过程，α通常为0.5，据此可求出电极反应的电子转移数为1。当pH逐渐增大时，氧化峰电位以65 mV/pH的速率向负电位方向移动，表明参与吲哚美辛氧化过程的质子数和电子数相等，因此吲哚美辛在 SWNT修饰电极上的氧化反应是一个单电子单质子的过程。 2.4 线性范围和检出限 在上述优化的实验条件下，考察了吲哚美辛氧化峰电流的大小与其浓度的关系。结果表明， 吲哚美辛的氧化峰电流与其浓度在5.5×10~1.1x10mol/L的范围内呈良好的线性关系，线性回归方程为 ip(uA)=-11.80-2.270c (umol/L)(r=-0.9935)，检出限为1.1×10ml/L。当浓度高于1.1×10~mol/L时，氧化峰电流随浓度增加而几乎不变，进一步说明吲哚美辛在修饰电极表面发生了吸附。 2.5 修饰电极的稳定性与重现性 同一支玻碳电极以同样的方式分别修饰SWNT5次，然后浸入到同一份吲哚美辛溶液中，5次测定的峰电流相对标准偏差(RSD)为4.3%。同一支 SWNT修饰电在在5份同样的吲哚美辛溶液中则定，5次测定的峰电流相对标准偏差为3.2%。 2.6 干扰实验 在此体系中研究了一些常见的金属离子和有机物对吲哚美辛测定的影响。结果发现当吲哚美辛浓度为1.0 ×10 mol/L时，100倍的Zn*、Cu+、cd+、Hg+、Mg*、Ca+、、Fe+、Fet、AP+、、Pb和50倍的葡萄糖、抗坏血酸、酒石酸、柠檬酸、草酸几乎不干扰吲哚美辛的测定(相对误差<5%)，表明 SWNT修饰电极测定吲哚美辛的抗干扰能力较强。 2.7 样品分析 将10片吲哚美辛片剂(山西云鹏制药有限公司，标示量25mg/片)研细，混匀后准确称取适量，用无水乙醇溶解定容至100mL，静置12h后取上层清液进行测定。采用循环伏安法进行扫描，记录加人吲哚美辛后氧化峰电流值，利用标准曲线计算样品中的吲哚美辛的含量。对样品进行6次平行测定，结果平均值为24.1 mg/片，与标示值相近，测定的相对平均偏差为3.4%。加标后的回收率在96.6%~105.0%之间，结果见表1。 表1 吲哚美辛回收率的测定(n=6) Tab.1 Recovery test of indomethacin 样品 加入量 测得量 回收率 /(10mol/L) (10nmol/L) /% 1 2.21 2.32 105.0 2 4.41 4.26 96.6 3 6.60 6.87 104.1 4 8.79 8.88 101.0 ( 参考文献 ) ( [ 1 ] Nagaraja P， Vasanth a R A， Yathiraja n H S . 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Compared with the bare glassy carbon electrode ， thepotential shifts positively ca. 30 mV， and the current increases nearly 10 times. The results show that the modifiedelectrode has a high electrocatalytic activity toward indomethacin. In a 2 min open-circuit accumulation with stirring，the oxidation peak current of indomethacin is linear with its concentration in the range of 5.5 ×107~1.1 ×10mol/L and the detection limit is 1.1 ×10"’mol/L. The proposed method is simple， rapid and sensitive， and can beused for the determination of indomethacin in pharmaceutical formulation. Key words： Single-wall carbon nanotube； Indomethacin； Modified electrode；Voltammetric determination —China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http：//www.cnki.net