TiO2-CdTe電化學發光法測定利巴韋林

吳可心，田 利，胡 玥，王 月，陸 娟

(長春師范大學 化學學院，吉林 長春 130032)

利巴韋林化學名為1-P-D-呋喃核糖基-1H-12,4,-三氮唑-3-羧酰胺，屬于廣譜抗病毒藥物[1]，常溫條件下較穩定，易溶于水，適用于呼吸道病毒引起的肺炎、皮膚皰疹性病毒感染和支氣管炎等炎癥。在1981年針鼻劑、原料藥、針劑等已獲得生產資格，現有10多種藥劑類型，臨床應用較為廣泛[2]。藥劑中利巴韋林的定量分析方法有方波吸附溶出伏安法[3]、免疫分析法[4]、電泳法[5]、流動注射發光法[6]、分光光度法[7]、高效液相色譜法[8-9]、高效液相色譜-串聯質譜法[10-13]。目前，尚未見基于量子點的電化學發光法測定利巴韋林含量的報道。

電化學發光(ECL)作為一種新型的電化學及發光分析方法，具有靈敏度高、背景低、快速簡單等優點[14]，廣泛應用于食品和環境監測、生物免疫分析、醫療診斷等方面，成為體外診斷的重要方法[15-16]。本文以聯吡啶釕和三正丙胺的ECL信號為檢測信號，利巴韋林為檢測物質，構建了二氧化鈦-碲化鎘 (TiO2-CdTe)的ECL傳感平臺，考察了在聯吡啶釕體系中，該修飾電極陽極的ECL行為。利巴韋林對陽極的ECL行為有一定的猝滅作用，據此，建立了一種測定利巴韋林含量的新方法。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

MPI-B型多參數化學分析測試系統(西安瑞邁分析儀器公司)；CHI600C電化學分析儀(上海辰華儀器公司)；采用三電極體系：玻碳電極 (GCE) 或TiO2-CdTe修飾電極為工作電極，鉑電極為輔助電極，Ag/AgCl電極為參比電極。

聯吡啶釕、二氧化鈦、利巴韋林、三正丙胺均購于阿拉丁試劑公司，碲化鎘(實驗室自制)，其他所用試劑均為分析純，實驗用水均為二次蒸餾水。

聯吡啶釕儲備液：稱取0.074 8 g聯吡啶釕于燒杯中，用水將其溶解后，轉移至10 mL容量瓶中定容，并置于4 ℃冰箱中保存。利巴韋林標準液：稱取0.004 9 g利巴韋林粉末，用少量水將其溶解后定容至10 mL容量瓶，置于4 ℃冰箱中保存備用。

1.2 TiO2-CdTe修飾電極的制備

將玻碳電極用不同粒度的Al2O3拋光粉打磨，用水徹底清洗電極表面殘留的拋光粉后，用水超聲清洗電極5 min，氮氣吹干備用。

取0.5 mg TiO2粉末分散于1 mL CdTe(經過表征，可作為后續研究使用)量子點溶液中，超聲30 min，得到均勻分散的0.5 mg·mL-1TiO2-CdTe混合懸浮液。用微量注射器移取5 μL上述懸浮液滴涂于經預處理的電極，在紅外燈下烤干，即制得TiO2-CdTe/GCE作為工作電極。用同樣方法制備TiO2/GCE、CdTe/GCE 用于比較實驗。

1.3 實驗方法與條件

電化學發光是采用三電極體系在MPI-B型多參數化學分析測試系統上進行。參數設置：掃描電位范圍：0～1.4 V，掃描速率為0.1 V/s，放大級數為3級，光電倍增管高壓為600 V。

2 結果與討論

2.1 不同修飾電極在聯吡啶釕溶液中的ECL響應

圖1 不同修飾電極的ECL響應Fig.1 ECL responses of different modified electrodesa.GCE，b.TiO2/GCE,c.CdTe/GCE,d.TiO2-CdTe/GCE;PBS:0.2 mol·L-1 ，scan rate:0.1 V·s-1

圖1為4種不同修飾電極(GCE、TiO2/GCE、CdTe/GCE和TiO2-CdTe/GCE)在聯吡啶釕體系中的ECL響應情況。從圖中可以看出，4種不同修飾電極均產生ECL信號，在1.3 V左右達到最大值。通過比較不同修飾電極的ECL響應強度，TiO2-CdTe/GCE(d)的ECL信號最強，其發光強度是裸GCE(a)的4.4倍，是TiO2/GCE (b) 的2倍，是CdTe/GCE (c) 的1.4倍。這說明CdTe量子點和TiO2對聯吡啶釕體系均有一定的增敏作用，并且形成復合物后由于它們的協同作用及納米TiO2大的比表面積，增大了對CdTe量子點的承載量，提高了電子傳輸能力，使ECL的響應信號進一步增強。因此，本實驗采用TiO2-CdTe/GCE作為工作電極。

2.2 利巴韋林在TiO2-CdTe/GCE上的電化學響應

采用循環伏安法和電化學發光法考察了利巴韋林在TiO2-CdTe/GCE上的電化學性質，結果如圖2所示。圖2A為不同濃度利巴韋林在TiO2-CdTe修飾電極上的循環伏安曲線，在0.85 V的氧化峰電流強度隨著利巴韋林濃度的增加而減小。圖2B為不同濃度利巴韋林的電化學發光曲線，隨著利巴韋林濃度的增大，TiO2-CdTe/GCE在聯吡啶釕溶液中的ECL強度也逐漸減小。這可能是因為利巴韋林和TiO2-CdTe復合物有一定的相互作用，使電極表面的電活性物質濃度減小，從而使電流或ECL信號減小，由此可見，利巴韋林可以猝滅TiO2-CdTe/GCE在聯吡啶釕溶液中的ECL響應。因此，本實驗利用電化學發光猝滅的特點對利巴韋林含量進行測定。

圖2 不同濃度利巴韋林在TiO2-CdTe/GCE上的電化學(A)和電化學發光(B)曲線Fig.2 CV(A) and ECL (B) curves of different concentrations of ribavirin on TiO2-CdTe/GCE concentration of ribavirin(a-f):0,3.9,7.8,11.7,15.6,19.5 μmol·L-1

2.3 實驗條件的選擇

2.3.1 溶液pH值的選擇考察了溶液pH值(5.0～13.0)對ECL強度的影響，實驗結果見圖3A。當pH值在5.0～11.0時，隨著堿性的不斷增強,ECL強度呈上升趨勢，當pH大于11.0時，ECL強度呈下降趨勢，而當pH 11.0時，ΔIECL達到最大值，因此實驗選擇pH 11.0為最佳pH值。

2.3.2 三正丙胺濃度的選擇三正丙胺(TprA)作為聯吡啶釕的共反應劑，其濃度直接影響ECL的強度和檢測物的靈敏度。如圖3B所示，TprA濃度為12.0 mmol·L-1時ΔIECL最大。濃度過低時，聯吡啶釕與三正丙胺不能充分反應，ECL強度較低，當三正丙胺濃度過大時，體系的ECL不穩定，導致檢測利巴韋林的靈敏度降低。因此，實驗選擇最佳共反應劑濃度為12.0 mmol·L-1。

圖3 溶液pH值(A)及 三正丙胺濃度(B)的影響Fig.3 Effects of pH value and TprA concentration

2.3.3 TiO2-CdTe復合物比例的選擇TiO2與CdTe的比例對體系的ECL有一定的影響，因此實驗分別考察了在1.0 mL CdTe溶液中含有0.1、0.3、0.5、0.7、0.9 mg TiO2含量的TiO2-CdTe對ECL的響應情況。數據顯示，隨著TiO2的量越大，ΔIECL越大；TiO2的濃度大于0.7 mg·mL-1時，其ΔIECL值降低?？梢?，1.0 mL CdTe溶液中所含TiO2用量對ΔIECL有較大影響。當TiO2與CdTe的用量比為0.7∶1.0(mg·mL-1)時，ΔIECL達到最大值。因此該復合物的最佳比例為0.7 ∶1.0(mg·mL-1)。

2.3.4 反應時間的選擇考察了體系中加入利巴韋林后的反應時間(0.5～10 min)對ΔIECL強度的影響。反應時間為0.5～1 min時，隨著反應時間的延長，ΔIECL增強；當反應時間為1～10 min，隨著反應時間的延長，ΔIECL值下降。上述數據表明，時間過短或過長均會導致體系ECL強度不同程度的降低。當反應時間為1 min時，ECL信號最穩定且ΔIECL最大。因此實驗選擇最佳反應時間為1 min。

2.4 干擾實驗

2.5 標準曲線與檢出限

在優化實驗條件下，考察了不同濃度利巴韋林標準溶液的化學發光信號，并繪制了標準曲線。結果顯示，利巴韋林溶液在3.9×10-4～3.9 μmol·L-1范圍內，其濃度的對數與ΔIECL呈現良好的線性關系，線性方程為ΔIECL=228.50 lgc+14 913，線性系數r=0.992 4，方法的檢出限(S/N=3)為1.3×10-10mol·L-1。將本方法與已報道的測定利巴韋林的方法，對其線性范圍和檢出限進行單位換算后比較(見表1)。結果顯示，該方法具有更寬的線性范圍和更低的檢出限,適用于利巴韋林的痕量分析。

表1 不同測定利巴韋林方法的比較Table 1 Comparison of different methods for determination of ribavirin

2.6 TiO2-CdTe修飾電極的穩定性與重現性

在最優實驗條件下，采用TiO2-CdTe/GCE在含有3.9 μmol·L-1利巴韋林標準液、2.0 mmol·L-1聯吡啶釕和12.0 mmol/L-1TprA的PBS(pH 11.0)緩沖溶液中平行掃描10圈，其電化學發光強度基本不變，相對誤差為4.3%。使用5支相同的TiO2-CdTe/GCE檢測3.9 μmol·L-1利巴韋林溶液，測得其相對誤差為3.5 %。說明該修飾電極具有較好的穩定性和重現性。

2.7 實際樣品的分析

取一定量3個不同廠家的利巴韋林注射液于1 000 mL容量瓶中稀釋定容，分別標記樣品為1、2、3，量取一定量的樣品，按照上述優化實驗條件，每份注射液平行測定3次。在上述溶液中加入一定量的利巴韋林標準液進行加標回收實驗，每份注射液加標后平行測定3次。樣品中利巴韋林含量的平均值及加標的回收含量如表2所示。結果顯示，利巴韋林的原含量為3.98～4.35 μmol/L，加標回收率為96.6%～101%，相對標準偏差(RSD)均小于5%，說明此方法可用于實際樣品中利巴韋林含量的測定。

表2 回收試驗結果(n=3)Table 2 Results of test for recovery(n=3)

3 結 論

本文采用CdTe和TiO2超聲混合得到TiO2-CdTe懸浮液，用直接滴涂法制備了TiO2-CdTe/GCE。該修飾電極在聯吡啶釕和三正丙胺發光體系中產生較強的ECL信號，利巴韋林對該體系在陽極的電化學發光信號具有明顯的猝滅作用，利用此原理建立了一種測定利巴韋林含量的新方法。采用該修飾電極測定利巴韋林具有較寬的線性范圍和較高的靈敏度等優點，為測定利巴韋林含量提供了一種簡便、快速、價廉的新方法，對檢測利巴韋林具有一定的參考意義。