基于石墨烯納米材料對異槲皮苷的電化學檢測

薛 瓊， 杜學勤， 孫慧敏， 張國娟

(1.山西藥科職業學院藥學系，山西 太原 030031；2.山西農業大學化學系，山西 太原 030801)

引 言

異槲皮苷別名槲皮素-3-O-β-D-葡萄糖苷，屬于天然黃酮類化合物，大量存在于水果、蔬菜和中草藥中。根據現代研究表明[1]，異槲皮苷有許多重要的生理活性和藥理活性，如，抗氧化抗炎[2]、抗腫瘤及抗突變[3]、抗菌抗病毒[4]、降血壓降血脂、降血糖[5]、抗動脈粥樣硬化[6-7]、促進骨折后愈合[8]等。基于以上異槲皮苷的藥理作用，目前已有異槲皮苷復方制劑應用于臨床。異槲皮苷的定量檢測方法有高效液相色譜法[9]、高效液相色譜-質譜聯用[10]等，與上述兩種方法相比，電化學靈敏、簡便、儀器易攜帶，可用于現場測定。但是，由于異槲皮苷在裸玻碳電極上的氧化還原反應比較困難，所以本文合成了PVP功能化的還原氧化石墨烯納米材料，并用DPV對異槲皮苷進行定量檢測。

1 實驗部分

1.1 實驗試劑

氧化石墨粉(Alfa Aesar)；氨水(質量分數，25%～28%)、水合肼(質量分數，50%)、PVP，北京化學試劑廠；異槲皮苷，中國生物制藥研究所；PBS緩沖(KH2PO4，Na2HPO4)，為工作緩沖。實驗中所有的試劑均為分析純，水為高純水。

1.2 儀器設備

CHI660C電化學工作站，辰華儀器公司，上海；輔助電極鉑絲，工作電極為玻碳電極(GCE，直徑為3 mm)，參比電極為飽和甘汞電極(SCE)。

1.3 納米材料PVP-Gr的合成

首先，按照Hummers[11]的方法合成氧化石墨烯(GO)，并將GO超聲分散得到1.0 mol/L的GO水溶液。其次，按照Liu[12]的方法合成PVP-Gr：1) 在具塞三角瓶中分別加入2.5 mL 1.0 mg/mLGO溶液、2.5 mL 1.0 mg/mL PVP和4.89 mL高純水，混勻，邊攪拌邊緩慢加入氨水100 μL，80%水合肼10.0 μL，持續攪拌5 min；2) 將具塞三角瓶置于水浴鍋(60 ℃)中加熱3.5 h，即得到黑色懸浮液。3) 將得到的黑色懸浮液離心(8 000 r/min)10 min，用高純水洗滌沉淀，重復2次，并將沉淀用高純水超聲稀釋到0.5 mg/mL，即得到成PVP-Gr。

1.4 構建電化學傳感界面

1) 用粒徑為1.0、0.3、0.05 μm的氧化鋁粉依次對玻碳電極表面進行拋光打磨，并在每次打磨之后依次用體積比為1:1的硝酸丙酮溶液、高純水超聲清洗，用氮氣吹干備用。2) 將4.5 μL 0.5 mg/mL PVP-Gr修飾在玻碳電極表面，用紅外燈烤干，得到PVP-Gr/GCE。

1.5 電化學檢測異槲皮苷

將修飾好的PVP-Gr/GCE電極浸在含有不同濃度異槲皮苷的PBS緩沖溶液中，富集一定的時間，用DPV在室溫下掃描異槲皮苷的峰電流信號，進而檢測異槲皮苷的含量與峰強度之間的關系。

2 結果與討論

2.1 納米材料PVP-Gr的表征

圖1為異槲皮苷在不同電極上的循環伏安表征。異槲皮苷在PBS緩沖中有一對很好的氧化還原峰，PVP-Gr/GCE上的峰明顯比裸電極強，說明納米材料PVP-Gr有很好的導電性。

圖1 異槲皮苷在pH為3.0 PBS緩沖中的循環伏安圖

2.2 實驗條件的優化

緩沖溶液的pH、材料的修飾量和富集時間對PVP-Gr/GCE傳感器的靈敏度有很大的影響。在本實驗中用DPV對實驗條件進行優化。

2.2.1 pH的考察

根據文獻報道[13]，異槲皮苷在PBS緩沖中能呈現出良好的峰型和峰電流。圖2考察了不同pH的PBS緩沖中異槲皮苷的峰電流強弱，當pH從2到4變化，pH=3.0時異槲皮苷的峰電流達到最大值。因此，在本實驗中選擇用pH=3.0的PBS作為緩沖溶液。

圖2 不同pH的PBS緩沖中異槲皮苷在PVP-Gr/GCE上的峰電流

2.2.2 納米材料PVP-Gr修飾量的考察

圖3為在電極上修飾不同體積的納米材料PVP-Gr。當PVP-Gr的體積從3.0 μL增大至4.5 μL，峰電流隨著PVP-Gr體積的增加而增加，之后峰電流幾乎保持不變。所以，選擇修飾量為

圖3 PVP-Gr的不同修飾量對異槲皮苷峰電流的影響

4.5 μL。

2.2.3 富集時間的考察

圖4為對材料富集時間的考察。隨著富集時間的增加，異槲皮苷的峰電流也在隨著增加，在15 min之后不再增加。因此，選擇15 min為最佳富集時間。

圖4 PVP-Gr的不同富集時間對異槲皮苷峰電流的影響

2.3 DPV對異槲皮苷的定量檢測

在優化條件的基礎上，在PBS緩沖溶液中，在PVP-Gr/GCE的表面對異槲皮苷進行定量檢測，如第61頁圖5。在1.0×10-10mol·L-1～5.0×10-7mol·L-1范圍內異槲皮苷的峰電流隨著濃度的增加而增加，電信號與濃度的對數呈線性相關(第61頁圖6)，線性回歸方程為Ip(μA)=66.69+5.09C(μM)(R2=0.996 1)，檢出限為8.0 mol·L-1×10-11mol·L-1，信噪比S/N=3，靈敏性較好。

2.4 傳感器穩定性及重現性實驗

將制備好的PVP-Gr/GCE電極在室溫下儲存30 d，再對異槲皮苷進行電化學檢測，其DPV信號只減少了3.8%。再將該傳感器分別對1.0×10-7mol·L-1異槲皮苷進行電化學檢測，其相對標準偏差為2.0%。說明該傳感器在室溫下穩定性和重新性均良好。

圖5 PVP-Gr修飾電極在PBS緩沖中對不同濃度異槲皮苷的DPV信號響應

圖6 峰電流與異槲皮苷濃度對數的線性關系，數據為重復測量3次的平均值

3 結語

本文用合成的納米雜化材料對黃酮類藥物中的異槲皮苷進行了電化學定量檢測，該方法檢出限低、穩定性及重現性好，對藥物制劑中異槲皮苷的含量檢測一定的參考價值，有望未來在藥物質量檢測領域有廣闊的應用前景。