三聚氰胺修飾電極測定鹽酸多柔比星的含量*

孫章華，霍曉舟，陳美鳳

(1 山東省菏澤生態環境監測中心，山東 菏澤 274000；2 菏澤學院化學化工學院，山東 菏澤 274015)

鹽酸多柔比星(Doxorubicin hydrochloride，DOX)，其化學結構式如圖(1)所示。它是蒽醌類抗生素，由于其具有良好的抗氧化作用，有很好的抗腫瘤作用[1-2]。DOX藥物常被用于誘導多種惡性腫瘤的緩解，包括急性白血病，骨肉瘤，手-足綜合征，尤其用于乳腺癌和肺癌[3-5]。但是過多劑量，會使不可逆性充血性心力衰竭的危險性大大增加[6-7]。因此，對DOX的高靈敏分析對藥物控制有十分重要的意義。

目前，檢測DOX的分析方法主要有電泳分析法[8-10]、液相色譜法[11-13]與熒光法[14-15。但是這些方法有的步驟繁瑣，有的耗費大量有機溶劑或者檢測成本高，需要專門的技術人才。由于DOX具有電化學活性，近幾年來，電化學方法中的化學修飾電極應用到了的DOX的檢測中[16-19]。化學修飾電極對電化學活性物質的檢測方法具有快速、靈敏、簡便、選擇性好、預處理程序簡單、樣品分析所需時間短、成本低和便于在線檢測的優點。電化學方法可以模擬DOX在體內通過電子轉移來清除氧自由基的過程，即類似于在電極上發生了氧化還原反應，以此實現對其進行檢測。

三聚氰胺具有良好的電催化特性和較大的比表面積，是一種良好的電極修飾材料，在電化學領域的應用前景非常廣泛，已有文獻報道將其用于玻碳電極的電化學修飾[20-21]，但通過電聚合的方法將其修飾在GCE的表面，制備成具有導電性能好的PMel/GCE電極，并應用于研究DOX的電化學行為，還未見報道。這種方法操作簡便、靈敏度高、線性范圍寬和選擇性好等優點，可用于DOX注射劑的檢測。

1 實 驗

1.1 儀器與試劑

CHI660D電化學工作站，上海辰華儀器有限公司；三電極體系：飽和 Ag/AgCl電極(SCE)作為參比電極，鉑絲電極作為對電極，GCE或PMel/GCE為工作電極；KQ-100型超聲波清洗器，昆山市超聲儀器有限公司；78HW-1數顯恒溫磁力攪拌器，金壇市江南儀器廠；SYZ-550二次水來自于石英亞沸高純水蒸餾器,金壇市江南儀器廠。

DOX，阿拉丁試劑有限公司；注射用DOX藥劑購買于當地醫院；不同pH的磷酸鹽緩沖溶液(PBS)由Na2HPO4(西隴化工股份有限公司)和檸檬酸(天津市科密歐化學試劑有限公司)配制。所用試劑均為分析純，實驗中的用水均為二次蒸餾水。

1.2 PMel/GCE的制備

將GCE在麂皮上用濕潤的氧化鋁粉末拋光，依次在硝酸、乙醇和水中超聲清洗30 s/次，然后用二次蒸餾水沖洗干凈，晾干。將電極置于含有0.1 mol·L-1KCl的5.0 mmol·L-1K3[Fe(CN)]6溶液中進行循環掃描，當峰電流達到基本穩定，電流差小于80 mV時，即完成了電極的清洗和活化，取出電極清洗吹干。然后將電極置于含2.0 mol·L-1的Mel溶液(pH=8.0)PBS中，用循環伏安法(CV)以20 mV·s-1的掃速在-1.2～2.0 V電位范圍內循環掃描14段，取出電極清洗待用。

1.3 實驗方法

測試中，加入一定量pH=4.0 PBS中 、DOX標準溶液，攪拌180 s，在-1.0～0.6 V電位范圍內，以100 mV·s-1掃描速率進行循環掃描，然后記錄峰電位和峰電流。在每次掃描結束后，首先將電極置于pH=4.0的PBS循環掃描至峰電流消失，然后用二次蒸餾水沖洗，濾紙吸干后，即可進行下一次測定。

2 結果與討論

2.1 DOX的電化學行為和電極反應過程

圖1為PMel/GCE測定空白溶液(a)、裸電極(b)和PMel/GCE(c)在相同實驗條件下，測定DOX溶液的循環伏安曲線。實驗結果表明：DOX在裸電極上的氧化峰、還原峰電流較小，ipa=-13.92 μA，Epa=- 0.37 V，ipc=16.44 μA，Epc=-0.53 V，而在三聚氰胺修飾電極上的氧化峰、還原峰電流增大較為明顯，分別為：ipa=-46.51 μA，Epa=-0.29 V，ip=44.15 μA，Epc=-0.46 V。在優化條件下，DOX在PMel/GCE上氧化峰電流、還原峰電流分別是在裸電極上的3.34倍、2.69倍，由此可見，電極上修飾了Mel膜，一定程度上提高了測定DOX的靈敏度。說明Mel膜對DOX電化學氧化還原具有一定的催化作用，使DOX在PMel/GCE的電子傳遞速率加快。因為ipa/ipc=1.05≈1，ΔE=0.17 V，所以DOX在PMel/GCE的該反應為可逆反應。

圖1 PMel/GCE測定空白溶液(a)、裸電極測定DOX溶液(b)、PMel/GCE測定DOX溶液(c)的循環伏安曲線(c=2.00×10-5 mol·L-1，pH=5.0，v=100 mV·s-1)Fig.1 Cyclic voltammograms (CVs) of PMel/GCE in PBS (a)， DOX at bare GCE (b) and PMel/GCE (c)

2.2 最佳電化學聚合條件的討論

2.2.1 修飾底液pH的影響

為了探究該實驗條件下修飾底液pH對電極反應催化性能的影響，在-1.2～2.0 V范圍內，以60 mV·s-1掃描速率聚合14段，DOX在pH=8.0的修飾液中得到的電極上的氧化峰電流達到最大值。故本實驗選pH=8.0的PBS為修飾底液。

2.2.2 聚合段數的選擇

掃描段數影響聚合物膜修飾電極的厚度。固定高電位為2.0 V，低電位為-1.2 V，掃描速率為100 mV·s-1，聚合底液濃度為2.0 mol·L-1的三Mel溶液中，只改變掃描段數進行修飾電極，然后分別測定濃度為2.00×10-5mol·L-1的DOX，比較氧化峰的電流值。實驗結果表明：當聚合段數為14段時，DOX在修飾電極上的響應最大，故本實驗選擇聚合段數為14段。

2.2.3 聚合掃速的選擇

掃描速率對電極的性能也有影響。固定高電位為2.0 V，低電位為-1.2 V，聚合底液為2.0 mol·L-1的Mel溶液，聚合掃描段數為14段，只改變掃描速率進行實驗。實驗結果表明：掃描速率為20 mV·s-1時，DOX在修飾電極上的響應電流達到最大值，故本實驗選用的掃描速率為20 mV·s-1。

聚合高、低電位的選擇 Mel修飾聚合的電位對電極的性能產生一定影響。其它聚合條件不變，改變聚合高、低電位分別進行實驗。從實驗結果中發現：高電位為2.0 V，低電位為-1.2 V，此時DOX在修飾電極上的響應電流達到最大。

綜上所述，2.0 mol·L-1的Mel溶液在pH=8.0的聚合底液，電位為-1.2～2.0 V，聚合段數為14段，掃描速率為20 mV·s-1條件下聚合，得到的修飾電極對DOX催化性能最好。

2.3 聚合循環伏安曲線

圖2為Mel在最佳聚合條件下的循環伏安圖。由圖2可知，隨掃描段數的增加，峰電流增加，但增加幅度逐漸減小，最后趨于穩定，表明Mel在電極表面發生了聚合反應。

圖2 Mel聚合過程中的循環伏安圖Fig.2 Cyclic voltammogram (CV) of the Mel polymerization

2.4 測定DOX的最佳實驗條件

2.4.1 測定底液pH的影響

測定底液pH對電極性能有較大的影響，固定測定高電位為1.0 V，低電位為-1.0 V，掃描速率為100 mV·s-1，DOX的濃度為2.00×10-5mol·L-1，只改變測定底液的pH進行實驗(圖3)。結果表明：在pH 2.2～8.0的范圍內，當pH=4.0時，DOX在PMel/GCE電極上的氧化峰電流達到最大值。故本實驗選pH=4.0的PBS為測定底液。除此之外，實驗還表明，DOX氧化峰電位與pH值有良好的線性關系，隨著pH值的升高，氧化峰向著負方向移動，在pH 2.2～8.0之間，當pH值增加時，氧化峰電位(Epa)呈線性下降，其線性回歸方程為Epa=0.0014-0.068pH，相關系數R=0.9983(見圖3插圖)，其線性方程的斜率的絕對值為0.068 V，接近能斯特的理論電勢值0.059 V。所以DOX在氧化過程中涉及質子的參與，并且質子轉移數等于電子轉移數。

2.4.2 掃描速率的影響

固定電位為-1.0～1.0 V，DOX的濃度為2.00×10-5mol·L-1，緩沖液pH=4.0，只改變掃描速率進行實驗。實驗結果表明：隨著掃描速率的不斷增加，氧化峰電流也隨之增大。如果掃描速率太低，氧化峰電流較小，不利于檢測，在掃描速率為100 mV·s-1時，峰形較好，另外如果掃描速率太大，使得檢出限降低，影響實驗結果，故本實驗選用的掃描速率為100 mV·s-1。氧化峰值與掃描速率ν1/2呈線性關系:ipa=9.72×10-7ν1/2+3.11×10-8(mV·s-1)1/2，R=0.9973，說明DOX在PMel/GCE上的反應過程為擴散過程。

2.5 工作曲線和檢出限

稱取0.05799 g的DOX固體粉末，然后再用二次蒸餾水溶解并定容在50 mL容量瓶中，最后配制成2.00×10-3mol·L-1的標準溶液。在優化的實驗條件下，用循環伏安法對DOX進行測定(圖3)。在濃度范圍為8.00×10-8～4.00×10-5mol·L-1內與其氧化峰電流分別呈現良好的線性關系(如圖3插圖所示)，其線性方程為：ipa= 3.64+2.75c (μmol·L-1)，相關系數分別為R=0.9944。在空白溶液中逐漸加入DOX，使DOX的濃度緩慢增加，進行測定，當加入的DOX含量為8.00×10-9mol·L-1時，檢測到了氧化峰，因此DOX的檢出限為8.00×10-9mol·L-1。

圖3 同濃度的DOX在PMel/GCE上的循環伏安曲線 (插圖為DOX的濃度與氧化峰電流的關系曲線)Fig.3 CVs of difierent concentrations of DOX at PMel/GCE

2.6 電極的重現性

用循環伏安法對DOX進行平行測定六次，氧化峰電流值相對標準偏差RSD=1.9% (n=6)。所以PMel/GCE對DOX的測定具有良好的重現性。

對濃度為2.00×10-5mol·L-1的DOX進行干擾測試。實驗結果表明：在允許相對誤差(±5.0%)的范圍內，200倍的葡萄糖、KCl和NaCl；100倍的Ca2+、Mg2+，樣品中可能存在得乳糖和對羥基苯甲酸甲酯等物質不干擾實驗的測定。

2.7 樣品的測定

10 mg注射DOX樣品，加入一定量pH=4.0的PBS溶解，定容于10 mL的容量瓶中配成樣品溶液。按照上述實驗條件，用循環伏安法對實際樣品溶液進行回收率的測定(表1)(n=6)。回收率為95.0%～105%，因此，PMel/GCE可以對實際樣品中的DOX含量進行靈敏測定。

表1 實際樣品中鹽酸多柔比星的測定結果(n=6)Table 1 Determination results of DOX in real samples (n=6)

3 結 論

本實驗中制備了PMel/GCE，用于測定DOX，其線性范圍寬，檢出限低。可用于實際樣品中DOX的檢測，回收率為95.0%～105.0%，重現性強，抗干擾性好，在分析領域將會有廣闊得的應用前景。