基于石墨烯納米材料對(duì)異槲皮苷的電化學(xué)檢測(cè)

薛 瓊， 杜學(xué)勤， 孫慧敏， 張國(guó)娟

(1.山西藥科職業(yè)學(xué)院藥學(xué)系，山西 太原 030031；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)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(jù)現(xiàn)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(dòng)脈粥樣硬化[6-7]、促進(jìn)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(fù)方制劑應(yīng)用于臨床。異槲皮苷的定量檢測(cè)方法有高效液相色譜法[9]、高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用[10]等，與上述兩種方法相比，電化學(xué)靈敏、簡(jiǎn)便、儀器易攜帶，可用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定。但是，由于異槲皮苷在裸玻碳電極上的氧化還原反應(yīng)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(duì)異槲皮苷進(jìn)行定量檢測(cè)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑

氧化石墨粉(Alfa Aesar)；氨水(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，25%～28%)、水合肼(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，50%)、PVP，北京化學(xué)試劑廠；異槲皮苷，中國(guó)生物制藥研究所；PBS緩沖(KH2PO4，Na2HPO4)，為工作緩沖。實(shí)驗(yàn)中所有的試劑均為分析純，水為高純水。

1.2 儀器設(shè)備

CHI660C電化學(xué)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(xù)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(fù)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(gòu)建電化學(xué)傳感界面

1) 用粒徑為1.0、0.3、0.05 μm的氧化鋁粉依次對(duì)玻碳電極表面進(jìn)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?dú)獯蹈蓚溆谩?) 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(xué)檢測(cè)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(shí)間，用DPV在室溫下掃描異槲皮苷的峰電流信號(hào)，進(jìn)而檢測(cè)異槲皮苷的含量與峰強(qiáng)度之間的關(guān)系。

2 結(jié)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(huán)伏安表征。異槲皮苷在PBS緩沖中有一對(duì)很好的氧化還原峰，PVP-Gr/GCE上的峰明顯比裸電極強(qiáng)，說(shuō)明納米材料PVP-Gr有很好的導(dǎo)電性。

圖1 異槲皮苷在pH為3.0 PBS緩沖中的循環(huán)伏安圖

2.2 實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化

緩沖溶液的pH、材料的修飾量和富集時(shí)間對(duì)PVP-Gr/GCE傳感器的靈敏度有很大的影響。在本實(shí)驗(yàn)中用DPV對(duì)實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行優(yōu)化。

2.2.1 pH的考察

根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道[13]，異槲皮苷在PBS緩沖中能呈現(xiàn)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(qiáng)弱，當(dāng)pH從2到4變化，pH=3.0時(shí)異槲皮苷的峰電流達(dá)到最大值。因此，在本實(shí)驗(yàn)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(dāng)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(duì)異槲皮苷峰電流的影響

4.5 μL。

2.2.3 富集時(shí)間的考察

圖4為對(duì)材料富集時(shí)間的考察。隨著富集時(shí)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(shí)間。

圖4 PVP-Gr的不同富集時(shí)間對(duì)異槲皮苷峰電流的影響

2.3 DPV對(duì)異槲皮苷的定量檢測(cè)

在優(yōu)化條件的基礎(chǔ)上，在PBS緩沖溶液中，在PVP-Gr/GCE的表面對(duì)異槲皮苷進(jìn)行定量檢測(cè)，如第61頁(yè)圖5。在1.0×10-10mol·L-1～5.0×10-7mol·L-1范圍內(nèi)異槲皮苷的峰電流隨著濃度的增加而增加，電信號(hào)與濃度的對(duì)數(shù)呈線性相關(guān)(第61頁(yè)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(wěn)定性及重現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)

將制備好的PVP-Gr/GCE電極在室溫下儲(chǔ)存30 d，再對(duì)異槲皮苷進(jìn)行電化學(xué)檢測(cè)，其DPV信號(hào)只減少了3.8%。再將該傳感器分別對(duì)1.0×10-7mol·L-1異槲皮苷進(jìn)行電化學(xué)檢測(cè)，其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.0%。說(shuō)明該傳感器在室溫下穩(wěn)定性和重新性均良好。

圖5 PVP-Gr修飾電極在PBS緩沖中對(duì)不同濃度異槲皮苷的DPV信號(hào)響應(yīng)

圖6 峰電流與異槲皮苷濃度對(duì)數(shù)的線性關(guān)系，數(shù)據(jù)為重復(fù)測(cè)量3次的平均值

3 結(jié)語(yǔ)

本文用合成的納米雜化材料對(duì)黃酮類藥物中的異槲皮苷進(jìn)行了電化學(xué)定量檢測(cè)，該方法檢出限低、穩(wěn)定性及重現(xiàn)性好，對(duì)藥物制劑中異槲皮苷的含量檢測(cè)一定的參考價(jià)值，有望未來(lái)在藥物質(zhì)量檢測(cè)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。