釔納米光譜探針合成及熒光増敏法分析橙皮苷

摘 要 以金屬釔離子為原料，采用單寧酸直接還原法，以十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）膠束和1乙基3甲基咪唑乙基硫酸鹽離子液體為修飾劑，制備釔納米粒子?？疾炝穗x子液體對釔納米粒子合成的影響，利用透射電鏡表征所制得的粒子為金屬釔納米粒子。通過研究釔納米粒子的光譜行為，建立了釔納米熒光增敏法分析微量橙皮苷（HES）的方法。結果表明，橙皮苷在0.18～14.40 mg/L范圍內與體系熒光強度呈線性關系。其線性方程為F＝104.45＋127.92c，相關系數r＝0.9991；檢出限為0.05 mg/L。本方法操作簡便，用于健胃消食片、正柴胡顆粒和中藥陳皮中橙皮苷的測定，結果令人滿意。

關鍵詞 橙皮苷； 釔納米粒子； 光譜探針； 增敏作用 

1 引 言

納米材料具有體積效應、表面效應、量子尺寸效應和宏觀量子效應，能夠表現出特殊的電學、磁學、光學、力學和化學性質，被廣泛應用于高新技術領域。目前，納米粒子的合成方法有物理方法和化學方法，其中物理方法主要有冷凝法和機械粉碎法；化學方法主要有氣相沉積法、溶膠凝膠法、溶劑蒸發法、微乳液法和直接還原法^[1]。直接還原法因設備簡單、操作簡便、反應條件溫和等優點而備受關注。納米粒子由于比表面積大，活性高，在空氣或溶液中易團聚及氧化，常加入添加劑增加其在水溶液中的分散性和穩定性^[2]。離子液體（ILs）是在室溫和室溫附近溫度下呈液體狀態的鹽類物質，通常由有機陽離子和無機陰離子組成，具有許多獨特的物理化學性質: 蒸氣壓低、不易揮發、熱力學穩定性好；對于很多無機或有機物質都表現出良好的溶解能力^[3]。離子液體作為新型綠色溶劑，當其陽離子部分碳鏈達到一定長度時，其界面化學性質和有序聚集行為使其具有類似于表面活性劑的性質，能夠在水溶液中形成膠束^[4]。研究證明，與傳統溶劑相比，離子液體在納米材料制備方面具有如下優點：（1） 表面張力低: 可以使無機材料的成核率較高， 得到小粒徑納米粒子; （2） 較低的表面能: 包裹在納米粒子周圍，可以使物質在其中具有很好的穩定性， 阻止其團聚^[4，5]。

熒光探針技術是利用某些試劑與非熒光或弱熒光化合物以共價或其它形式結合形成熒光絡合物或聚集體進行測定^[6]。熒光探針技術拓寬了熒光分析范圍。熒光探針包括金屬離子（過渡金屬離子、貴金屬離子、稀土金屬離子）、染料、金屬絡合物、納米等^[6]。稀土熒光探針主要有稀土離子熒光探針、稀土絡合物熒光探針、稀土共發光效應熒光探針和稀土納米熒光探針^[6～8]。銪納米粒子、鋱納米粒子、Tb/acac/PAAM復合納米粒子、TbEu共同發光復合納米粒子作為光譜探針已應用于測定生物分子及金屬離子^[7，8]。

橙皮苷（Hesperidin， HES） 是中藥材陳皮中的有效成分，是蕓香科桔屬植物果皮中常見的黃酮苷， 廣泛存在于陳皮、桔皮、枳殼、枳實等藥材及制劑中， 具有多種生物活性，如：抑菌、抗炎、抗病毒；預防心血管病癥；對胃腸功能及平滑肌具有興奮作用；增強維生素C作用；抗羥自由基氧化；抑制中樞神經的作用；降低膽固醇；美白；防止骨質疏松；抗癌功能^[9]。檢測橙皮苷的方法包括色譜法^[9]，毛細管電泳法^[10]，分光光度法^[11]。

本實驗建立了以釔納米粒子（YNPs）為光譜探針的熒光增敏法測定橙皮苷的方法。本方法操作簡便，穩定性和重現性好，可用于健胃消食片、正柴胡顆粒和中藥陳皮中橙皮苷的測定，結果令人滿意。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

F4500熒光分光光度計（日本日立公司）；UV2501型紫外可見分光光度計（日本島津公司）；pHS29A型酸度計（上海精科雷磁公司）；781型磁力加熱攪拌器（常州國華電器有限公司）；Tecnai12型透射電子顯微鏡（荷蘭Philips公司）。

0.01 mol/L Y（NO3）3溶液：稱取0.1129 g Y2O3（上海化學試劑公司）；用1% HNO3溶解后，定容至100 mL；單寧酸；1% （m/V）的十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）溶液；水質標準品GBW（E）080360（國家標準物質）。

對照品溶液：準確稱取適量橙皮苷對照品，以甲醇溶解并定容至50 mL，制成136.0 mg/L 橙皮苷溶液。

2.2 實驗方法

2.2.1 離子液體（1乙基3甲基咪唑乙基硫酸鹽）的合成^[12] 準確稱取18.2 g 1甲基咪唑，溶于100 mL甲苯，移取29.00 mL 硫酸二乙酯至恒壓滴液漏斗中，調節滴定速率，逐滴滴加到N甲基咪唑中，攪拌并控制反應溫度低于40 ℃，反應2 h，用分液漏斗分離，取下層離子液體。用甲苯洗滌3次，最后將離子液體放入真空干燥箱中，75 ℃干燥6～8 h，并進行紅外光譜測定。

2.2.2 釔納米粒子制備 100 mL錐形瓶中依次加入1.0 mL 2.6 g/L單寧酸、10.0 mL去離子水、7.0 mL 1% CTAB膠束、7.0 mL 2%離子液體、1.0 mL 0.01 mol/L Y（NO3）3，30 ℃下攪拌30 min后，定容至50 mL。

2.2.3 樣品制備 取適量健胃消食片，研細，準確稱取1.0020 g，置索氏提取器中，加適量甲醇，加熱回流提取3 h；取提取液，用少量甲醇分數次洗滌容器，合并甲醇洗滌液；將洗滌液濃縮至適量，并以甲醇定容至50 mL；用微孔濾膜濾過，取續濾液，作為供試品溶液。

取適量正柴胡顆粒，研細，準確稱取2.0012 g，置于100 mL容量瓶中，加甲醇適量，超聲處理30 min，放冷，過濾，用少量甲醇分數次洗滌容器，洗液濾入同一容量瓶中，以甲醇定容；用微孔濾膜濾過，取續濾液，作為供試品溶液。

取陳皮粗粉1.0016 g，置索氏提取器中，加石油醚（60～90 ℃）80 mL，加熱回流2～3 h，棄去石油醚，藥渣揮干，加甲醇80 mL，再加熱回流至提取液無色，放冷，過濾，濾液置100 mL容量瓶中，用少量甲醇分數次洗滌容器，洗液濾入同一容量瓶中，加甲醇定容；用微孔濾膜濾過，取續濾液，作為供試品溶液。

3.1 釔納米粒子表征

圖1為釔納米粒子透射電鏡圖。與水介質相比，在加入CTAB膠束及加入CTAB膠束/離子液體的混合介質中，合成釔納米粒子粒徑更小，分散性也更好；比較圖1b與圖1c，兩者分散性都很好。離子液體介質中合成的釔納米粒子的粒徑有所增大，據文獻\\報道，在納米尺度范圍內，粒徑增大有利于納米粒子熒光增強。

圖1 釔納米粒子透射電鏡圖

Fig．1 TEM images of YNPs

a. 水介質；b. CTAB介質；c. CTAB＋離子液體介質。a. Water; b. CTAB; c. CTAB/ionic liquids

3.2 釔納米粒子熒光光譜及其影響因素

3.2.1 介質對釔納米粒子合成的影響 合成介質能影響所合成納米粒子的熒光性質。圖2為不同介質中合成的釔納米粒子的熒光光譜。比較圖2中曲線1和曲線2、3，加入修飾劑后釔納米粒子熒光明顯增強，且曲線3相比于曲線2熒光增強。如圖2附圖所示，隨著離子液體用量的增加，釔納米粒子的熒光強度逐漸增強，用量為7.0 mL時達到最大。因此，本實驗中2%（V/V）的離子液體用量選擇為7.0 mL。

圖2 不同介質中合成釔納米粒子熒光光譜 （CYNPs＝2.0×104 mol/L） 

Fig．2 Fluorescence spectra of YNPs synthesized in different mediums

1. 水介質中釔納米粒子熒光光譜；2. CTAB介質中釔納米粒子熒光光譜； 3. CTAB和離子液體混合介質中釔納米粒子熒光光譜。 1. Fluorescence spectra of YNPs in water medium; 2. Fluorescence spectra of YNPs in CTAB medium; 3. Fluorescence spectra of YNPs in the mixed medium of CTAB ionic liquids.

CTAB/離子液體對納米粒子存在電荷穩定和位阻穩定作用^[13，14]。（1） CTAB中的Br－吸附到配位不飽和的釔納米粒子表面形成電荷雙層結構，使釔納米粒子之間形成靜電相互排斥作用力，防止其聚集；（2） 離子液體的陽離子和CTAB的烷基季銨鹽陽離子吸附到釔納米粒子表面，使釔納米粒子之間的空間位阻作用增強，有效阻止了釔納米粒子的聚集。CTAB/離子液體對納米粒子的穩定作用有效保護了釔納米粒子，使之因碰撞導致的熒光猝滅減小，增強了釔納米粒子的熒光強度。



3.2.2 酸度對釔納米粒子光譜行為影響 pH在4.0～9.5的范圍內，研究了酸度對釔納米粒子熒光強度影響。隨著pH值增大，體系熒光強度逐漸增大，當pH＝6.0時，熒光強度達到最大；且pH＞6.0時，熒光強度顯著降低。原因是CTAB中的Br－吸附在釔納米粒子表面，使其表面帶負電，同時陽離子表面活性劑CTAB及離子液體1乙基3甲基咪唑乙基硫酸鹽的陽離子包覆在釔納米粒子表面， 起空間位阻穩定作用，使其不易聚集。在堿性溶液中，高濃度OH－削弱了陽離子對釔納米粒子的包覆作用，使其部分暴露在溶液中，發生聚集，從而降低了熒光強度。所以，弱酸性條件更加有利于釔納米粒子穩定存在。

3.2.3 溫度對釔納米粒子光譜行為的影響 在10～45 ℃溫度范圍內考察了溫度對釔納米粒子熒光強度的影響。溫度低于20 ℃時，釔納米粒子熒光強度隨溫度變化不明顯；溫度高于20 ℃后，其熒光強度明顯降低。本實驗選擇在20 ℃下進行熒光測定。

3.3 橙皮苷與釔納米粒子相互作用的熒光光譜

考察了釔納米粒子橙皮苷混合體系的熒光光譜。如圖3所示，釔納米粒子與橙皮苷本身熒光強度都較小；兩者混合后，混合體系的熒光強度明顯增強；且混合后，熒光峰相對于橙皮苷的熒光峰有所藍移，相對于釔納米粒子熒光峰發生紅移，這說明釔納米粒子與橙皮苷發生了相互作用。隨著橙皮苷加入量增加，體系熒光強度與橙皮苷濃度呈線性關系，據此建立了定量測定橙皮苷的方法。

實驗表明，隨著pH值增大，熒光強度呈現先增大后減小趨勢，在pH＝4.5～6.0之間出現了一個平臺。本實驗選用pH＝5.5的HAcNaAc緩沖溶液控制體系酸度，用量為2.0 mL。

實驗表明，反應20 min后，橙皮苷釔納米粒子體系熒光強度值基本保持不變， 圖3 橙皮苷與釔納米粒子作用熒光光譜

Fig．3 Fluorescence spectra of hesperidin and YNPs

1，2，3分別為釔納米粒子、橙皮苷、釔納米粒子橙皮苷混合體系熒光光譜2，3中橙皮苷濃度均為4.4 mg/L。

1， 2， 3: the fluorescence spectra of YNPs，hesperidin， the mixture of YNPs and hesperidin. The concentrations of hesperidin in curve 2 and curve 3 are both 4.4 mg/L.本實驗選擇在20～90 min 內進行測定。

考察了不同溫度下（10～45 ℃）橙皮苷釔納米粒子體系熒光強度變化。體系熒光強度隨溫度升高而下降，在15～25 ℃范圍內出現了一個平臺。本實驗將溫度定為（20±1）℃。