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药物在碳糊电极上的伏安法研究与应用 摘要 目前在世界各国，电化学是一个很活跃的领域电分析化学中伏安法在 国内外已是研究的主流。伏安分析中的吸附伏安法( a d s v ) 有较高的灵敏 度和良好的选择性。吸附溶出伏安法是一种利用吸附富集以提高检测灵敏度 的伏安分析技术，可用于痕量金属离子、有机化合物及药物的测定。大多数 吸附溶出伏安法过程利用的是悬汞电极和汞膜电极，由于汞电极有毒，并且 不能在正电位区使用，这就限制了它们的应用范围。相比而言，碳糊电极具 有无毒、制备方便、电位范围宽等优点。用碳糊电极代替汞电极研究吸附溶 出伏安法，进一步拓宽了伏安法的应用范围。再与催化技术相结合，更有效 地提高了分析的灵敏度。本文在综述了吸附伏安法、碳糊电极的进展、药物 的伏安分析的进展、以及维生素e 、叶酸和胃友中铝的电化学分析的基础上， 简单介绍了本论文的创新之处和研究成果。在碳糊电极( c p e ) i e 电位区用吸 附伏安法研究了维生素e 和叶酸，对其伏安特性和电极反应机理进行了探 讨，成功地应用于实际样品分析，结果良好。 本文共分四章： 第一章，利用碳糊电极吸附伏安行为，研究了维生素e 直接皂化为生 育酚在电极上的阳极反应机理。通过氢氧化钾乙醇溶液在通氮条件下，将非 电活性的维生素e 皂化为具有电活性的生育酚，在p h 为2 2 0 ，浓度为0 1 0 m o l l b r - 乙醇( 5 0 ) 缓冲溶液中，生育酚在电极上的开路富集，进行线 性扫描伏安测定，生育酚含量在6 0 0 x 1 0 气1 5 2 x 1 0 t o o l l - 1 范围内峰电流与 浓度成线性关系，检出限在9 7 0 x 1 0 9m o l l d 数量级以上。简化了繁琐的样 品前处理过程，缩短了分析时间，同时提高维生素e 测定的灵敏度和再现 性。实验表明生育酚的氧化峰电流i 。在固体电极上具有很好的稳定性，结 果满意。 第二章，通过f e ( 1 l i ) 的催化氧化，确定了维生素e 的催化伏安测定方 法。将维生素e 的皂化产物通过f e ( i i i ) 氧化为醌型化合物，研究了醌型化 合物在自制碳糊电极上的富集，催化伏安行为和电极反应机理。在0 1 m o l l 1 b - r ，p h 为3 8 介质中的维生素e 在电极上的开路富集还原，进行阴 极溶出伏安测定，溶液中v e 含量在3 8 x 1 0 - 9 , , , 4 5 x 1 0 v m o l l j 范围内呈良好 的线性关系，检出限为8 0 1 0 1 1m o l - l 。数量级以上。通过铁离子催化富集， 提高了检测灵敏度和再现性，为维生素e 检测找到了更有效、更便捷的方 法。 第三章，本文研究了不同硅油修饰电极对叶酸的电极效应，确定了以 氨基硅油修饰碳糊电极叶酸的峰电流最大，且最灵敏，重现性较好。并研究 了该修饰电极的性能和叶酸的阳极反应机理，提出一种碳糊电极定叶酸的新 方法。在p h = 6 8 ，0 1 0m o l l 一的b r 缓冲介质中，叶酸在电极上经开路吸 附、萃取预富集后，进行线性扫描伏安测定，叶酸在1 6 1 0 4 6 5 x 1 0 6 m o l l _ 范围内峰电流与浓度呈现良好的线性关系，检出限为3 2 1 0 一m 0 1 l 一。 第四章，本文首次提出以碳糊电极为工作电极，铬黑t ( e b t ) 作为配 位剂用伏安法测定铝。由电极扫描波可知a i e b t 配合物氧化峰在+ o 7 8 v ( v s s c e ) ，讨论了e b t 和a i e b t 配合物在电极上的电化学行为。研究表明， 峰电流是由吸附在碳糊电极表面的配合物氧化产生的：铝铬黑t 配合物在 碳糊电极具有吸附性和不可逆性。峰高与舢”浓度在2 0 1 0 6 0 1 0 。1 m o l l 一，1 2 x1 0 击2 0 x 1 0 一m o l l d 呈良好的线性关系，出限为8 0 1 0 g m o l l ”。利用e b t - a i 配合物在碳糊电极表面的吸附和氧化特征，建立 了a l 的吸附溶出测定的新方法。此法用于片剂的测定，方法简便，结果可 靠。 由以上可知，药物在碳糊电极上的吸附伏安法和吸附催化伏安法测定 灵敏度很高，对反应机理的探讨有助于研究药物在体内的分布i 电荷转移规 律、药代动力学和药物构效关系，为寻找更有效的新药，开辟我国药物发展 的新路提供必要的数据和重要信息。 关键词：碳糊电极，维生素e ，叶酸，催化伏安法，阳极伏安法，铬黑t ， 铝 i i i n v e s t i g a t i o na n da p p l i c a t i o n o fv o l l u m e t r yo fd r u g sa t c a r b o np a s t ee l e c t r o d e s a b s t r a c t a d s o r p t i v es t r o p p i n gv o l t a m m e t r yb a s e do na d s o r p t i o na n da c c u m u l a t i o ni s as e n s i t i v ea n a l y t i c a lt e c h n i q u e i ti sa p p l i e dt od e t e r m i n et r a c eo f m e t a l s ，o r g a n i c m a t t e r sa n d p h a r m a c e u t i c a l m o s tp r o c e d u r e s o f a d s o r p t i v es t r o p p i n g v o l t a m m e t r yu t i l i z et h eh a n g i n gm e r c u r yd r o pe l e c t r o d ea n dm e r c u r yf i l m e l e c t r o d e ，w h i c hr e s t r i c tt h e i ra p p l i c a t i o ns c o p ed u et ot h e i rm a j o rl i m i t so f t o x i c i t ya n do f n ou s ei np o s i t i v ep o t e n t i a l i nc o m p a r i s o n , c a r b o np a s t ee l e c t r o d e h a sa d v a n t a g e o u so fn o n p o i s o n o u s ，e a s yi np r e p a r a t i o na n dw i d e rp o t e n t i a l w i n d o w s t u d yo na d s o r p t i v ev o l t a m m e t r yu s i n gc a r b o np a s t ee l e c t r o d ei n s t e a d o fm e r c u r ye l e c t r o d ee x t e n d st h ea p p l i c a t i o ns c o p eo fv o l t a m m e t r y t h e n , c o m b i n i n ga d s o r p t i v es t r o p p i n gv o l t a m m e t r yw i t l lc a m l ”i ct e c h n i q u ee f f i c i e n t l y i m p r o v e st h ea n a l y t i c a ls e n s i t i v i t y a n o d i ca d s o r p t i v es t r o p p i n gv o l t a m m e t r y d e t e r m i n a t i o n so fv i t a m i nea n df o l i ca c i da tc a r b o np a s t ee l e c t r o d ew e r e d e s c r i b e d t h e i re l e c t r o d er e a c t i o nm e c h a n i s m sw c r ei n v e s t i g a t e d t h ep r o p o s e d m e t h o d sw e r ea p p l i e dt od e t e r m i n ep r a c t i c es a m p l e sw i t hs a t i s f i e dr e s u l t s t h e p a p e rc o n s i s t so f f o u rc h a p t e r s 。i n t h ef i r s tc h a p t e r , i tw a sf o u n dt h a tb yt r e a t i n gw i t hk o h c 2 h 5 0 h ， v i t a m i nei st r a n s f o r m e di n t ot h ee l e e t r o a e t i v es p e c i e st o e o p h e r o l ，b yw h i c ha n e x t r a c t i v es t r i p p m gv o l t a m m e t r i cb e h a v i o ri so b s e r v e da tt h ec a r b o np a s t e e l e c t r o d e r e s u l t so fat h o r o u g hs t u d yo nt h i sp h e n o m e n o n , s h o w e dt h a ti n e t h a n o ls o l m i o nc o n t a i n i n gb r0 i t o o l l - 1 ( p h = 2 2 ) ，l i n e a rr e s p o n s ei so b t a i n e d i nt h er a n g ef r o m6 0 0 l o 6 m o l l 。1t o1 5 1 0 一t o o l l o fv i t a m i ne d e t e c t i o n l i m i to ft h i sm e t h o di sf o u n dt ob e9 7 xl 旷m o l l t h ee l e c t r o d er e a c t i o n m e c h a n i s mo f v i t a m i ne w 勰i n v e s t i g a t e d i nt h es e c o n dc h a p t e r , an e wa d s o r p t i v ec a t a l y t i cv o l t a m m e t r yw a s d e v e l o p e df o r m t h ed e t e r m i n a t i o no f v , i t a 晒npa ta c p e a n $ i t h e , o x i d a n to f t h e - r e a c t i o n i sf e ( 1 1 1 ) b yt r e a t i n gw i t hf e ( i l i ) ，v i t a m i nei st r a n s f o r m e di n t ot o c o p h e r 0 1 e x t r a c t i v e s t r i p p i n gv o l t a m m e t r i ci b e h , a v i 吖i $ o b s 畔d a t 1 ec p e 了n l ev i t a m i nei s a d s o r b e do nt h ec p ei n0 1m o l l b - rb u f i e rs o l u t i o n ( p h 3 8 ) ，l i n e a rr e s p o n s e i no b t a i n e di nt h er a n g ef r o m3 g b 毋m o l 七jt o4 笃x 1 0 h 0 1 l o fv i t a m i ne d e t e c t i o nl i m i to ft h i sm e t h o di sf o u n dt ob e8 0 x10 “m o l l “t h em e t h o dh a s b e e na p p l i e dt ot h ed e t e r m i n a t i o no fv i mm i nei nt h es a m p l e sa n dt h er e s u l t s p r o v e ds a t i s f a c t o r y n em e c h a n i s mo f t h 6e l e c t r o d er e a c t i o nw a sd i s c u s s e di n d e t a i l ，i nt h et h i r dc h a p t e r , t h ec a r b o np a s t ee l e c t r o d em o d i f i e db ya m i n o s i l i c ao i l ， o fw h i c ht h ee l e c t r o c a t a l y t i cb e h a v i o r sw a s ；i n v e s t i g a t e d i tw ，a sf o u n d ，an e ww a y f o rt h ed e t e r m i n a t i o no ff a u s i n gac a r b o np a s t ee l e c t r o d e ，b yw h i c he x t r a c t i v e s t r i p p i n gv o l t a m m e t r i cb e h a v i o ri s0 b s e r v e d a tt h ep a r t i c u l a r c a r b o n ，p a s t e e l e c t r o d e r e s u l t so fat h o r o u g hs t u d yo nt h ep h e n o m e n o n ，s h o w e dt h a t i nt h e s o l u t i o nc o n t a i n i n go 1 孟o l l 1b i lp h = 6 8 1 i n 。e a rr e s p o n s ei no b t a i n e di nt h e r a n g e f r o m1 6 x 1 0 。t o6 5 x 1 0 缶m o l - l 。! o f f a 托d e t e c t i o n l i m i t o f t h i s m e t h o d i s 南u n dt ob e3 2 1 0 一t 0 0 1 l 1 ， i nt h ef o r t h c h a p t e b ajs e n s i t i v e a d s o r p t i v e w a v eo fa l u m i n u m ( ! i i ) - e r i o c h r o m e b l a c k t ，c o m p l e x 。w a s ，o b t a i n e db y 。u s r a g s i n g l e = s w e e p p o l a r o g r a p h y ；b yw h i c han e wm e t h o dw a sd e v e l o p e df o rm ed e t e r m i n a t i o no f a l u m i n u ma tac p e t h ep e a l ( h e i g h ti sp r o p o r t i o n a lt ot h ec o n c e n t r a t i o no f a l u m i n u m ( 1 1 1 ) o v e r t h er a n g e9 f 互o x1 0 o 1 0 o l 1 01 军l o ，：，2 0 x 1 0 巧 m o l l 。t h el i m i to fd e t e c t i o nf o ra l u m i n u m ( i i i ) i s8 0 l o - g m o l f 1 ，t h e a l u m i n u m ( 1 l i ) - e r i o c h r o m e b l a c ktc o m p l e x 。s h o w e das e n s i t i v 号；d e r i v a t i v e d e d u c t i o np e a i 【a l + 0 7 8 v ( v s s c e ) t h em e c h a n i s mo f t h ee l e c t r o d er e a c t i o nw a s f o u n dt ob et h ec o m p l e xa d s o r b e do nt h es u r f a c eo f c a r b o np a s t ee l e c t 舯d e ，t h e e l e c t r o c h e m i c a lb e h a v i o ro ft h e 。s y s t e mw a ss t u d i e db y i n e a ra n dc y c l i c v o l t a m m e t r y t h ee l e c t r o d e r e d u c t i o np r o c e s so fa l u m i n u m ( i i i ) - - e r i o c h r o m e ! b l a c ktc o m p l e xa tt h ec a r ，b o np a s t ee l e c t r o d ew e r e ，v e r s i b l ew i t ha d s o r p t i v e c h a r a c t e f i s t i c s t h i sm e t h o dj s s i m p l ee a s ya n da p p l i e dt o d e t e r m i n et h e a l u m i n u mi nt a b l e t sw i t hs a t i s f a c t o r yr e s u l t s f r o mt h ea b o v e ，a d s o r p t i o nv o l t a m m e t r ya n da d s o r p t i v ec a t a l y t i cv o l t a m m e t r y a r ee f f e c t i v em e t h o d st ot h ed e t e r m i n a t i o no fd r u g sa ta c p e i tss e n s i t i v i t yi s l l i g h d i s c u s s i o no f t h ee l e c t r o d ep r o c e s s e sm a y h e l pt os t u d yt h ed i s t r i b u t i o no f d r u g s i nv i v o ，t h er e g u l a ro ft h ec h a r g et r a n s f e r , t h ep h a r m a c o k i n e t i e sa n d s t r u c t u r e - a c t i v i t yr e l a t i o n s h i p so fd r u g sa n do b t a i nt h ei m p o r t a n td a t af o rt h e d e v e l o p m e n to fp h a r m a c o l o g y k e y w o r d s ：c a r b o np a s t ee l e c t r o d e ，v i t a m i ne ，f o l i oa c i d , a d s o r p t i v e v o l t a m m e t r y , a d s o r p t i v ec a t a l y t i cv o l t a m m e l l t , e r i o c h r o m eb l a c kt a l u m i n u m v 陕两科技人学硕士学位论文 原创性声明及使用授权声明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：三妞日期： 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解陕西科技大学有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；本人授权陕西科技大学可以将本学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，- q - 以采用影印、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名趸虽邕导师签名：艘日期：2 q q 2 圭旦 药物在碳糊电极上伏安法的研究与戍用 绪论 目前在世界各国，电化学是一个很活跃的领域电分析化学中伏安法在国内外已是研 究的主流。伏安分析中的吸附伏安法( a d s v ) 有较高的灵敏度和良好的选择性。由于许 多化合物都能吸附在电极上，选择最佳的富集条件能使之大量富集，因此a d s v 用于化 合物的检测备受人们重视，近年来a d s v 已大量用于药物分析检测。药品是用于预防、 治疗和诊断疾病，有目的地调节人体生理功能并规定有适应症或者功能主治、用法和用 量的物质。药品质量的好坏关系到用药的安全和有效、关系到人民的身体健康和生命安 全。因此，药品的质量控制具有特别重要的意义。药物分析的目的是检验药品质量，保 证人民用药的安全、合理、有效。在药品的生产、供应、贮藏、调配以及临床使用过程 中都需经过严格的分析检验，也就是运用各种有效的分析方法和手段，如化学分析法、 仪器分析法、生物化学和生物学等方法全面控制药品的质量。在现代分析方法中，电分 析方法被广泛应用于药物分析中川，由于其具有灵敏度高，仪器简单，测定快速的特点， 具有很大的发展潜力。本章在综述了吸附伏安法、碳糊电极的进展、药物的伏安分析的 进展、以及维生素e 、叶酸和胃友中铝的电化学分析的基础上，简单介绍了本论文的创 新之处和研究成果。 l 吸附伏安法1 2 j 电化学分析法具有灵敏度高、仪器简单、测定快速、用量少、易于自动控制等优点。 基于上述特点，电化学分析方法在微量分析中获得同益广泛的应用，尤其是在有机药物 分析中的应用。其中极谱法和伏安法一直是国内外研究最多、也是最成功的电化学分析 领域。今后随着生物传感器，以及酶电极，微型电极和修饰电极的研制，将对吸附伏安 法提供更加广阔的前景。 吸附伏安法也叫吸附溶出伏安法，同一般的溶出伏安法一样，包括被测物质在电极 上的富集和电化学溶出两个过程，所不同的是一般的溶出伏安法中富集是通过沉积达到 的。正因为其主要过程是两个因此也叫吸附溶出伏安法，但吸附伏安法与溶出伏安法 的电极过程实际上有显著的差别，而且反映产物往往仍吸附在电极上而不溶出。 根掘电极反应不同，a d s v 可分为阳极吸附伏安法和阴极吸附伏安法。i ；i 者被测物 质在电极上发生氧化后者则发生还原。也可根据扫描电压不同，分为线性扫描、示差 脉冲、方波和交流吸附伏安法，其中线性扫描吸附伏安法和示差脉冲吸附伏安法最为常 用。 根据测定对象的不同可分三类： 陕陌科技大学硕士学位论文 ( i ) 某些可变形的阴离子同一些金属离子形成螫合物后在电极上有吸附作用，使预电 解的绝对量增多。 ( 2 ) 被测元素和溶液中某些有机螫合剂( 配位剂) 在电极上形成有吸附作用的螯合物。 包括化学反应( 形成螫合物) 而后被吸附，或有机试剂先在电极上表面吸附，然后和被 测物质形成蟹合物。形成的螯合物仅仅是吸附在电极表面，其元素价念并没有改变，甚 至有时在开路的情况下也可吸附富集，然后电机电位向正向或向负向变化进行溶出，得 到氧化或还原电流。 ( 3 ) 被测物质本身为在电极表面上具有吸附性的非电活性物质，这是一般常规溶出伏 安法无法相比的。首先把这些物质在适当的电压下或开路的情况下吸附在电极表面，然 后进行溶出测定。在电压扫描时，由于表面张力发生改变导致电极表面双层变化，从 而获得这些物质的溶出电流峰，因此，这种溶出方法也称为张力安培法。在测定一些用 常规方法单一测定的有机药物、生物物质和高分子化合物时，这种方法是十分有用的。 在一定条件下被测物吸附在电极上，然后按照物质是否具有电活性，采用伏安法或 张力安培法将被测物从电极“溶出”，根据溶出电流峰和张力峰测定被测物质的浓度。 伏安法中使用的各种类型电极在a d s v 法中都适用，如悬汞电极( ( h m d e ) ，静汞电 极( s m d e ) ，铂电极，碳糊电极( c p e ) ，蜡浸石墨电极和化学修饰电极。表1 给出了利用 伏安法应用测定有机物和金属离子的研究成果。 表1 有机物和金属离子的测定 t a b l efd e t e r m i n a t i o no f o r g a n i cd r u g s & m e t a li o n 2 药物在碳糊电极上伏安法的研究与麻用 m g c p e k o h h n 0 3 8 o x l 0 4 m o l - l 。12 6 c o c p eb r5 0 x 1 0 9 m 0 1 l - 2 7 2 碳糊电极 1 9 5 8 年a d a m s 报道了一种由碳粉和非电活性材料所组成的“碳糊”，通过挤压进 入玻璃管，外接铜线而制成的新型电极。a d a m s 希望将碳糊电极( c a r b o np a s t ee l e c l r o d e c p e ) 做成“d r o p p i n g c a r b o ne l e c t r o d e ”1 3 2 1 c p e 的优点在于残余电流低、制备简单、 电极表更易于更新、电位使用范围宽等特殊优点，避免了汞电极的汞毒性和在高于0 4 v 的正电位不能使用的缺点，所以在其发明后就得到了广泛应用。特别是七十年代“化学 修饰”概念的出现，以及八十年代“直接混合”技术的引入，使得c p e 同益受到广大 电化学工作者的青睐。 c p e 对药物分析有独特的优势，尤其是有机药物。它不仅可用于易氧化性药物( 药 物分子及其代谢物) 、多糖类化合物、醇和酚类化合物、氨基酸及其衍生物、杀虫剂及其 它一些简单化合物的电化学分析，还可制作蛋白质、核酸等生物大分子的电化学传感器。 是一种具有优良性能的伏安传感器。与其它种类的电极相比，c p e 具有很多优点，突出 表现在：电位窗宽、残余电流小，制作简单，表而易更新、重现性好、应用范围广、无 陕两科技大学硕士学位论文 毒、使用寿命长、易于微型化和集成化等方面。因此，在伏安法中得到广泛的应用，k a l c h a r 对此已作综述i j i j c p e 的性能取决于制作方法、所用材料、电极表面状态及使用时自j 等。一般c p e 所用石墨粉为多晶粉末，其吸附性能很大程度上取决于它表面的构造，因此碳粉颗粒度 对c p e 的影响很大，平均直径0 0 1 - - + 0 0 2l t u n ，粉未越细的碳粉越容易混匀，重现性越 好，残余电流越小。粘合剂的作用足使炭粉粘合成糊状，起着选择性萃取以提高分析选 择性的作用。制各碳糊电极的粘合剂有三类： ( 1 ) 电解质溶液粘合剂：如n a o h ，h c i o , 。这类粘合剂制成的碳糊电极上，电化学 反应可在电极本体内进行，不但提高了测定的灵敏度，而且还扩大了c p e 的应用范围( 不 良导体的多晶核粉末物质) 。在宽广正电位范围区碳糊电极的残余电流很低，表面更新也 很容易，其缺点是与有机溶剂的可混合性有限，坚固性低、负电位范围区残余电流较高。 ( 2 ) 有机非导体粘合剂：常用的该种憎水性粘合剂，如液体石蜡、硅橡胶、凡士林、 环氧树脂、磷酸二甲苯酯、蓖麻油、溴仿、硅油等。这类粘合剂制成的碳糊电极上，电 化学反应在电极与试液界而上进行。 c p e 不但可用于无机离子【3 3 j 及有机物1 3 4 1 的测定，还可用于电化学反应机理1 3 5 】金属 催化剂及超导材料研究。s v a n c a r ai 1 3 6 】、张正奇卅等作了综述。b r a i a i n a l 3 8 1 曾对c p e 的 动力学与反应机理作了探讨。 在电分析化学中，一般所用的电极，如汞电极，贵金属和碳等，只有电子授受的单 一作用，溶液中大多数离子在电极上电子转移的速度较慢，如何使电机性能成为预定的、 有选择性的进行反应，并提供更快的电子转移速度，于是提出了化学修饰电极( c h e m i c a l m o d i f i e de l e c t r o d e ，c m e ) 。2 0 世纪7 0 年代中期出现的化学修饰碳糊电极( c h e m i c a l l y m o d i f i e dc a r b o np a s t ee l e c t r o d e ，c m c p e ) 作为化学修饰电极的一种，是在c p e 的基础上 发展起来的。它结合了化学修饰电极的优点，可借富集、分离、催化和选择等反应对众 多的物质进行分析测定。再者碳糊电极本身制作简单，具有固体碳电极的优点，因而在 电分析中得到了很快的发展，是倍受当今电分析工件者关注的。种新电极。由于其表面 有了某些特定性质的功能团，使电极能够有选择地进行电极反应。同时也使电极反应的 电子转移速度更快，从而打破了传统电极如汞电极、贵金属电极等只具有单一电子授受 作用的局限性。在电极表面可按人们的意志和需要接上不同的功能团，所以可制得一系 列不同类型的修饰电极，不同类型的电极对溶液中存在的各种物质的作用不同，因而它 具有良好的选择性；同时，修饰电极的灵敏度比一般电极高，这为痕量分析和超痕量分 析的进一步发展提供了有利的手段；另外，由于修饰电极改善了电极反应的可逆性也 为电极过程动力学研究开辟了新途径。 修饰剂在碳糊中所占质量比从0 5 * 一3 0 不等，具体比例由条件试验来确定。常用 4 药物在碳糊电极上伏安法的研究与麻用 的修饰剂有离子交换树脂、吸附剂、。络合剂、金属配合物和生物材料。一般说来，满足 以下条件的试剂便可作为c m c p e 的修饰剂：不溶于水或待测溶液，并能强烈吸附在 碳糊中，以防止从碳糊上脱落；在所涉及的电位范围内，尽量不表现出电活性，以避 免产生高背景电流：易于活化再生。以保证良好的重现性；易于对待测物进行有效 地富集或电催化响应。 c p e 中加入修饰剂的方法主要有以下四种：直接混合法：也称掺杂法，即将修饰 剂与碳粉及疏水粘合剂按一定比例直接混合而成。这种方法的关键问题是如何获得均匀 的碳糊，使电极表面的活性组分有相同的浓度，以获取好的重现性。溶解法：即将修 饰剂直接溶解在粘合剂中，然后加入一定量的碳粉，便成为修饰过的碳糊。显然，这种 方法要求修饰剂在粘合剂中要有很好的溶解性，液体修饰剂如各种液体离子交换剂均采 用这种方法修饰。吸附法：即利用电极中碳粉的吸附作用将添加剂固定在电极上。通 常只有吸附作用较强的物质，如含苯环、蔡环等共轭结构的化合物，才能用该法修饰， 这种方法十分简单，缺点是不易控制表面微结构。共价键合法：将碳粉预先经过氧化、 硅烷化或酸化处理，使之接上化学基团。然后与一定比例的粘合剂混合，即成为修饰过 的碳糊，该法手续复杂、耗时长，而且条件要求苛刻，现在已使用不多。 在c m c p e 中混合粘合剂即修饰剂是重要的组成部分，它和被测组分或离子之问的 反应是电极检测性能的关键。碳糊电极对分析物的富集是依靠吸附和萃取作用，增加了 碳微粒的吸附作用或增强粘合剂的萃取作用，从而提高电极的测定灵敏度和选择性。这 种反应主要有三种类型。 r 1 ) i e 位反应 电极表面修饰的络合剂或螯合剂与待测离子发生配位而使其富集，多数化学分析应 用的螯合剂都可成功的用做电极表面修饰剂。用络合剂( 包括螯合树脂) 做修饰剂制备的 碳糊电极己广泛应用于无机分析和有机物及药物分析各个方面。 ( 2 ) 离子交换 离子交换型修饰碳糊电极是通过修饰表面的静电作用，吸引相反电荷的离子使其富 集3 9 l 。常见的阴离子交换有聚4 - 乙烯吡啶、季碱化聚乙烯吡啶等。它们在酸性溶液中发 生质子化而吸引溶液中的阴离子，对f f ： i r c l 6 】川2 。、( f c ( c n ) 6 】“。、( m o ( c n ) 】“。等高价阴 离子富集效果好，但仅靠静电吸引进入膜中的对离子容易流失，尤其是在溶液中电解质 浓度高时比较严重。 ( 3 ) 弱相互作用 被测物与电极表面的修饰剂可通过形成氢键及静电作用而被富集分离。基于聚酞胺 对含有羟基化合物形成氢键的吸附效果很好，邹永德等( 1 4 j 用聚酞胺修饰碳糊电极检测色 氨酸和酪氨酸，并且通阶梯伏安法与微分伏安法相结合以提高检测的灵敏度，使得色氨 5 陕两科技大学硕士学位论文 酸和酪氨酸的检出限分别为o 0 2 4 1 x m o l l 。1 和o 0 3 4 t u n o l l 1 ，他们按相同的实验方法对另 外1 1 种氨基酸进行富集，电位从+ o 5v 扫描至+ 1 5v ，未发现这些氨基酸有氧化电流峰， 即色氨酸和酪氨酸的氧化测定不受其它氨基酸的干扰。 随着修饰电极的不断发展，酶、动植物组织或细胞生物材料加入在碳糊电极中，制 成各种生物传感器，广泛用于活体分析、有机分析、及药物分析。继a m a m s 等的第一 张活体伏安图后，近年来相继发展了载体1 4 0 4 1 1 或离体测定多巴胺等单胺类生物伏安传感 器，其中利用植物组织- c p e 测定多巴胺的报道较多。k l l l a l 4 2 1 等利用 c u c 0 3 c u ( o h ) 2 a g s 0 4 1 c p e 对腐殖酸进行了测定：p e t i d 4 3 j 等用硬脂酸- c p e 对表面活性 剂和脑组织的伏安行为作了研究：w a n g i 删等用蒙脱石c p e 对亚磺酸类药物的测定和伏 安行为作了研究；p e r d i c a k i a s 4 5 1 等研究了硫属银化物碳糊超微电极的伏安行为，并与 常规修饰碳糊电极作了比较，取得了令人满意的结果；d i g u a 舶l 和张j 下奇制备了表面活 性剂的c p e ，并用于药物测定，拓宽了伏安传感器的研究范围。这些研究使得伏安传感 器得到了飞速发展。c p e 对电活性物质的富集主要依靠吸附和萃取作用，在c p e 中加入 修饰剂，增强碳微粒的吸附作用或增强粘合剂的萃取作用，从而提高电极的测定灵敏度 和选择性。c p e 在使用前必须进行极化和活化处理。通过化学及电化学处理后，一般认 为电极表而存在一些羰基或羟基等活性基团，进而对待测物质进行富集和分析。 c p e a d s v 具有灵敏度高、仪器简单、操作方便等特点。为环境、生物、农业和工 业等中的痕量金属离子和有机化合物的测定提供了一种行之有效的方法。尽管各种分析 方法层出不穷，但在电分析化学中将一种高灵敏度的分析方法和一种制备简单的电极结 合起来应用，是一个重要的发展方向。特别是在络合物吸附波的理论基础上，将碳糊电 极吸附伏安法应用于络合物吸附体系来测定一些难还原的金属离子和一些易还原并且能 够产生催化的金属离子是一个很有发展前景的方向 3 药物分析研究进展 药物分析常用的分析方法一般分为化学分析法和仪器分析法，二者均称为理化分析 法。凡是采用理化分析法测定药物的含量，按有效物质的质量计算的称“含量测定”， 凡以生物学在方法或生化方法测定生理活性物质，并按效价单位计算的称“效价测定”。 3 1 化学分析法i 化学分析法是根据被测组分的某种特殊化学反应而建立的一类测定方法。历史悠 久，是分析化学的基础，常称之为经典化学分析法。由于测定形式不同，又可分为重量 分析法和滴定分析法。 ( 1 ) 重量分析法 6 药物在碳蝴电极上伏安法的研究与应i i 重量分析法系指根据被测物质在化学反应前后的重量差异来测定含量的一种方法。 即将一定量的被测样品溶于适当的溶剂中，在一定的条件下，加入适宜的沉淀剂，使其 生成难溶的化合物，经过滤、洗涤、干燥或炽灼，称其重量，根据所称得的重量即可计 算被测物质的含量。 ( 2 ) 滴定分析法 滴定分析法也称容量分析法，系指根据己知浓度的试剂溶液( 滴定溶液) 和被测物 质完全反应时所消耗的体积及其浓度来计算被测物质含量的一种方法。化学分析法应用 范围广泛操作简便，结果准确，是药物分析的基础。由于化学分析法在测定样品时需 要的样品量较大( o 1 9 左右或以上) ，所以一般用于常量分析和半微量分析。 3 2 仪器分析法 根据被测物质物理性质( 例如相对密度、沸点、熔点、旋光度、折光率、颜色、光 谱和色谱特征等) 与被测物质的量的关系，进行检测的方法，称为物理分析法。根据被 测物质经化学反应后，其产物的物理性质和被测物质的量的关系，进行检测的方法，称 为物理化学分析法。由于本类方法需要使用精密的仪器，故称之为仪器分析法。测定时 根据被测物质的性质不同，仪器分析法又可分为电化学分析法、光学分析法及色谱法。 ( 1 ) 电化学分析法 电化学分析法( e l e c t r o c h e m i c a la n a l y s i s ) 是应用电化学原理和技术，利用化学电池 内被分析溶液的组成及含量与其电化学性质的关系而建立起来的一类分析方法。其特点 是灵敏度高，选择性好，设备简单，操作方便，应用范围广。许多电化学分析法既可定 性，又可定量：既能分析有机物，又能分析无机物，并且许多方法便于自动化，可用于 连续、自动及遥控测定，在生产、科研和医药卫生等各个领域有着广泛的应用。 电化学分析法一般有电解法如库仑滴定法) 、电导法( 如电导滴定法) 、电位法( 如 电位滴定法) 和伏安法( 如永停法) 等。所用仪器设各简单，因此在药物分析中的应用 仍十分广泛，尤其在药物的鉴别和中成药中有效成分的分离分析方面1 4 ”。电化学分析法 有专属、灵敏的特点，可用于电活性组分的分析。例如：乙酞胆碱1 4 引、谷氨酸和大门冬 氨酸【4 9 l 、氯氮平l 删的含量测定。抗坏血酸片剂【5 l 】、头抱氨节胶囊剂1 5 2 j 、v b l 片剂【5 3 l 、氧 氟沙星注射液【划中各相应药物的测定，还有离子选择电极法 5 5 1 、酶电极分析法【5 6 l 和化学 修饰电极伏安法忙均用于药物分析。这主要是由于电分析方法具有简便、灵敏度高、响 应速度快，易于实现原位、在线、实时、微区、活体和现场测定，可直接展现自由基变 化过程等优点。除此之外，电化学研究手段不可避免地涉及到氧化还原过程，而在研究 生命科学及药物的药理机制过程中往往也有电荷的转移。因此，怎样有效地通过多种电 化学手段，从而获取有关电化学反应机理、药理作用机制和生命的化学机理等多种信息 7 陕两科技大学硕十学位论文 引起了分析化学工作者的极大关注并己经发展为分析化学的前沿领域。 ( 2 ) 光学分析法 系指根据被测物质的光学性质来确定其含量的一种方法。一般有吸收光谱分析法 ( 可见和紫外分光光度法、红外分光光度法、核磁共振光谱法、原子吸收光谱法) ，发 射光谱法( 如荧光分光光度法、火焰分光光度法等) 、质谱法、折光分析法和旋光分析 法等。 ( 3 ) 色谱法 j 本方法是一类分离分析的方法，是利用被测物质中各组分的极性差异( 或称色谱行 为差异) 来达到分离的目的。根据色谱形式的不同，一般分为：柱色谱法、纸层色谱法、 薄层色谱法、离子交换色谱法、气相色谱法、高效液相色谱法和毛细管电泳法等。 其它的药物分析方法还有荧光分析法【5 8 】、超l 临界流体萃取法i 跏、流动进样分析法 删、质谱及其联用技术帕啦i 。 3 3 药物的伏安分析 伏安法以a d s v 在有机药物分析中的应用最为广泛。a d s v 是在极谱络合吸附波的 基础上发展起来的一种融富集与电化学溶出于一体的电分析方法，这种经过浓集而后测 定的方法，灵敏度与极谱吸附波相比可以提高一、二个数量级，尤其适用于有机药物的 痕量分析。伏安法使用悬汞电极、汞膜电极，固体电极如玻碳电极、贵金属电极、热解 石墨电极、碳糊电极等工作电极，由于减少了充电电流的影响而具有更高的灵敏度和更 低的检出限。固体电极用于有机药物的a d s v 测定己有许多报道。由于a d s v 具有灵敏 度高、选择性好、简单快捷和经济等特点，在药物