碳納米管修飾電極在藥物分析中的應用

韓璐，黃大波

（1. 營口理工學院 化學與材料工程系，遼寧 營口115014； 2. 營口市公安局刑警支隊，遼寧 營口 115000）

碳納米管作為納米材料家族成員，在表面效應、體積效應、量子尺寸效應、宏觀隧道效應等諸多方面都表現出了特殊的物理化學性能[1]，其結合位點多，能夠加速電極表面的電子轉移速率，并且吸附能力強、生物兼容性好、導電性好，一出現便很快成為了一種良好的電極修飾材料被廣泛的應用于環境分析[2-3]、食品分析[4-5]、醫藥分析[6-16]等多領域。本文總結了近年來國內外的研究成果，重點介紹了碳納米管及其復合材料修飾電極在藥物分析中的應用。

1 抗菌消炎類藥物

Afkhami A等[6]報道了一種基于金納米粒子/多壁碳納米管復合材料修飾玻碳電極測定雙氯芬酸鈉的新方法，并通過掃描電子顯微鏡、能量色散X射線譜、電化學阻抗譜、循環伏安法以及方波伏安法對該修飾電極的結構和性能進行了表征。由于雙重納米粒子的協同效應，使得該修飾電極表現出了極強的電催化作用。在優化的實驗條件下，測得雙氯芬酸鈉的檢出線性范圍為 0.03～200 μmol/L，檢出限為0.02 μmol/L，方法用于尿液和藥物樣品中雙氯芬酸鈉的濃度的測定，取得了令人滿意的結果。

Lida Fotouhi等[7]采用滴涂法制備了多壁碳納米管修飾的玻碳電極用于廣譜抗菌藥物磺胺嘧啶的測定。通過循環伏安法測定，發現多壁碳納米管對磺胺嘧啶有明顯的電催化作用，在修飾電極上磺胺嘧啶的陽極氧化峰電流相較于裸玻碳電極高出6倍，峰電位負移約100 mV。分別考察了掃速、pH值以及多壁碳納米管用量對測定結果的影響，在最佳實驗條件下，測得磺胺嘧啶的線性檢出范圍為 10～2000 μmol/L，檢出限為7.1 μmol/L。該方法用于血漿和尿液樣本中磺胺嘧啶的測定，回收率大于94%，相對標準偏差小于1%。

Wenjing Lian等[8]利用殼聚糖-多壁碳納米管/金納米粒子復合材料修飾的金電極，以鄰苯二胺為功能單體，土霉素為模板，通過電聚合的方式制備了一種分子印跡電化學傳感器，用于選擇性測定四環素類抗生素-土霉素。通過循環伏安法和掃描電子顯微鏡對傳感器進行了表征，結果表明該傳感器具有高選擇性、高靈敏度，檢測線性范圍為3.0 × 10-8～8.0 × 10-5mol/L，檢出限為 2.7 × 10-8mol/L，已經成功地用于加標樣品中土霉素的分析測定。

2 抗腫瘤類藥物

Gowda J I等[9]制備了多壁碳納米管和陽離子表面活性劑溴烷銨共同修飾的玻碳電極，用于6-巰基嘌呤的測定。實驗發現6-巰基嘌呤在裸玻碳電極上幾乎無響應，而在修飾電極上0.485 V附近出現了明顯的氧化峰，6-巰基嘌呤在修飾電極上的氧化過程是受擴散控制的不可逆反應。所開發的方法線性檢測范圍為 5.0×10-7～3.0×10-6mol/L，用于血漿和尿液樣本中 6-巰基嘌呤的測定，平均回收率分別為99.15%和100.81%。

Zhu Z等[10]利用功能化多壁碳納米管修飾的玻碳電極實現了氨甲喋呤的電化學檢測。通過循環伏安法研究了氨甲喋呤在修飾電極上的的電化學行為。結果表明，該修飾電極對氨甲喋呤具有明顯的電催化氧化作用，方法的檢測靈敏度高，穩定性好，電極使用壽命長。在最佳實驗條件下，該方法的線性檢測范圍為0.01～20 mg/L，檢出限為0.2 μg/L，目前已成功應用于血漿和尿液中氨甲喋呤的測定。

3 解熱鎮痛類藥物

Mashadizadeh M H等[11]通過電化學方法制備了多壁碳納米管復合材料修飾的玻碳電極，分別利用掃描電子顯微鏡、循環伏安法和差示脈沖伏安法對修飾電極進行了表征，并研究了可待因在該修飾電極上的電化學行為。結果表明，與裸電極相比該修飾電極在選擇性、穩定性和重現性方面都具有很大優勢，兩段線性檢測范圍分別為 2×10-7～1×10-6mol/L 和 1×10-6～2 ×10-5mol/L。該方法用于人血清樣品中的可待因實際測定，取得了令人滿意的結果。

徐茂田等[12]采用滴涂的方式制備了單壁碳納米管修飾的玻碳電極，用于麻醉類藥物鹽酸利多卡因的高靈敏度檢測。實驗發現，鹽酸利多卡因在修飾電極上的氧化過程為兩個質子和兩個電子參與的受吸附控制的不可逆反應，由于碳納米管的電催化和吸附作用的雙重影響，鹽酸利多卡因在修飾電極上的峰電流明顯增強，約為裸玻碳電極的5倍。采用該方法對購買的鹽酸利多卡因藥品進行測定，其測定結果與藥品標注含量基本吻合。

4 維生素類藥物

Xi L等[13]建立了一種基于碳納米管復合膜修飾電極測定維生素C的電化學分析新方法。首先通過電聚合的方式在裸玻碳電極上修飾一層氨基苯磺酸薄膜，然后利用靜電作用以自組裝的方式吸附上一層功能化的碳納米管，最后再電聚合一層氨基苯磺酸薄膜，以完成修飾電極的制備過程。分別利用掃描電子顯微鏡、循環伏安法和電化學阻抗譜技術對修飾電極進行了表征，研究了維生素C在該修飾電極上的電化學行為。結果表明，修飾電極可以顯著的提升維生素C的氧化電流強度，降低檢測限到0.5μmol/L，本方法已經成功的用于維生素C藥片和尿液樣本的測定。

彭花萍等[14]將金納米粒子、聚多巴胺和碳納米管共同修飾于裸玻碳電極上，研制了一種碳納米管復合材料修飾電極，用于維生素B2的直接測定。結果表明，與裸電極相比，該修飾電極比表面積增大，可以顯著的提升維生素B2的吸附量，提高檢測靈敏度。在富集時間為180 s的條件下，該方法對維生素B2的檢出限低至1.7×10-9mol/L，線性范圍寬至4個數量級，用于維生素B2片的實際測定，結果與標注含量基本相符。

5 生命相關物質

Shrestha S等[15]研究了 L-酪氨酸在多壁碳納米管復合物修飾碳糊電極上的電化學行為。與裸碳糊電極相比，修飾電極的催化作用十分明顯，可以將L-酪氨酸的峰電流提高5.5倍。在生理pH值條件下，采用循環伏安法對L-酪氨酸進行測定，得其線性檢出范圍為 2.0～100.0 μmol/L，檢出限為（1.91 ±0.27) × 10-7mol/L。該修飾電極具有良好的選擇性，可以排除多種共存生物分子的干擾，用于血清樣本中L-酪氨酸的回收率測定，取得了滿意的結果。

Ensafi A A等[16]提出了一種基于多壁碳納米管復合材料修飾碳糊電極同時測定谷胱甘肽和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸的新方法。該修飾電極對兩種化合物的電化學檢測均表現出了極強的增敏作用，在pH=7.0的條件下，谷胱甘肽和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸的檢出限分別下降至0.05 μmol/L和1.0 μmol/L，線性范圍寬至幾個數量級，并且谷胱甘肽的氧化峰電位降低了330 mV。目前，該方法已經成功地應用于尿液、藥劑以及紅細胞中樣品的實際測定。

6 結 語

大量研究結果表明，碳納米管作為一種理想的電極修飾材料，在生物兼容性、導電性以及電催化活性等方面均展現出了優異的性能，很大程度上提高了電分析化學的檢測靈敏度，在藥物分析中具有廣闊的應用前景，為臨床合理用藥提供了科學指導，對藥物質量進行全面的檢驗和控制，確保用藥安全具有重要意義。

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