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十二烷基磺酸钠-盐酸维拉帕米-联吡啶钌体系电化学发光

2018.11.10
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韩金龙

致力于为分析测试行业奉献终身

  1 引言 
  盐酸维拉帕米(Verapamil hydrochloride,Yswlpm),是临床常用的抗心律失常、抗心绞痛和治疗高血压病的钙通道阻滞剂药物。目前,测定盐酸维拉帕米主要有分光光度法〔1〕、高效液相色谱法〔2,3〕、高效毛细管电泳法〔4〕及流动注射化学发光法〔5〕,尚未见电化学发光法测定盐酸维拉帕米的报道。电化学发光由于其设备简单、可控性强及较高的灵敏度和选择性已经引起广泛关注〔6~8〕,其中研究和应用最多的是联吡啶钌电化学发光体系,因其适用范围广、灵敏度高、线性范围宽、抗干扰能力强、重现性好、试剂稳定及可以再生等优点而备受关注〔9,10〕。 
  有关表面活性剂用于电化学发光体系的研究甚少,文献〔11,12〕报道了非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂SDS、阳离子表面活性剂十六烷基三甲铵(CTA)-X(X为Cl-, Br-或HSO-4)对Ru(bpy)32+-TPrA体系的影响。本研究考察了两种阴离子表面活性剂SDS和SDBS对Ru(bpy)32+-Yswlpm体系影响,发现0.3125 mmol/L SDS对体系的ECL效果最佳,对盐酸维拉帕米进行了定性和定量分析,建立了测定维拉帕米的电化学发光新方法,与未加SDS的Yswlpm-Ru(bpy)32+体系相比,线性范围拓宽了一个数量级,检出限降低了一个数量级。 
  2 实验部分 
  2.1 仪器与试剂MPI-E型电致化学发光分析系统(西安瑞迈电子科技有限公司);DL-60D型超声波清洗器(上海之信仪器有限公司);电化学实验用三电极系统:金电极为工作电极,Pt丝为对电极,Ag/AgCl为(饱和KCl溶液)参比电极。 
  0.1 mmol/L盐酸维拉帕米标准储备液:准确称取0.0049 g盐酸维拉帕米(中国药品生物制品检定所),用水溶解并定容至100 mL棕色容量瓶中;1.0 mmol/L联吡啶钌(Aldrich公司):准确称取六水合三(2.2-联吡啶)氯化钌0.0374 g,用水溶解并定容至50 mL棕色容量瓶中;200 mmol/L十二烷基磺酸钠储备液(SDS,化学纯,国药集团化学试剂有限公司):准确称取11.5352 SDS,用水溶解并定容至200 mL棕色容量瓶中。以上溶液均超声脱气后,冷藏于冰箱中备用。实验用水均为二次蒸馏水。 
  2.2 实验方法 
  三电极系统,支持电解质:0.3125 mmol/L SDS + 0.2 mol/L H3BO3-0.05 mol/L Na2B4O710H2O,CV图及发光强度-时间实验曲线图均由MPI-E型电致化学发光工作站给出,绘制相对峰高强度与盐酸维拉帕米浓度的校准曲线,对样品进行分析测定。 
  3 结果与讨论 
  3.1 SDS对yswlpm -Ru(bpy)32+体系的电化学及其发光行为的影响 
  图1A-a为Yswlpm-Ru(bpy)32+体系的循环伏安图,当加入0.3125 mmol/L SDS(图1A-b),原有的氧化峰电流升高,还原峰电流下降。表明SDS促进了Yswlpm-Ru(bpy)32+体系的反应。图1B为Yswlpm -Ru(bpy)32+体系的化学发光行为图,当加入0.3125 mmol/L SDS,体系的ECL强度从1454 counts (图1B-a)增加到4184 counts(图1B-b),增大约3倍,这与图1A中b比a 的循环伏安曲线明显增强是一致的。 
  3.2 Ru(bpy)32+与Yswlpm -Ru(bpy)32+体系基于SDS存在下电化学行为和电化学发光行为 
  在电压为0.2~1.25 V的CV扫描曲线(图2A)中,SDS- Ru(bpy)23体系(曲线a)中加入0.1 mmol/L盐酸维拉帕米后(曲线b),原有的氧化峰电流升高,还原峰电流下降。此现象表明,盐酸维拉帕米对联吡啶钌电化学反应有明显的增敏作用。 
  图2B分别为SDS-Ru(bpy)23体系(曲线a)和SDS-yswlpm-Ru(bpy)23+体系(曲线b)的电化学发光行为。两个体系的发光电 
  位是一致的。当在SDS-Ru(bpy)23体系中加入盐酸维拉帕米后,体系的ECL强度从90 counts(图2B-a)增加到4184 counts(图2B-b),增大约46倍。可见,在相同的条件下,盐酸维拉帕米对联吡啶钌ECL具有显著增敏作用。Yswlpm-Ru(bpy)32+的反应机理与Ru(bpy)32+-TPrA相似〔13~16〕。盐酸维拉帕米的氨基氮于+1.00 V (vs.Ag/AgCl)被氧化为氮阳自由基离子,该自由基与Ru(bpy)33+反应生成激发态的Ru(bpy)2+*3发光体。此激发态发光体返回基态时发出与发光体性质一致的发射光。 
  3.3 阴离子表面活性剂及用量的选择 
  考察了不同浓度的SDS和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对Yswlpm-Ru(bpy)32+体系ECL强度的影响。由图3可见,两种阴离子表面活性剂对体系的ECL强度都有增强作用,但SDS的效果优于SDBS,因此选择SDS为体系的阴离子表面活性剂。实验表明,当SDS浓度小于0.3125 mmol/L时,体系的ECL强度随着SDS浓度的增加而增大;当SDS浓度为0.3125 mmol/L时,其ECL强度达到最大值;当SDS浓度为0.3125~2.5 mmol/L时,其ECL强度随SDS浓度的增加而降低;当SDS浓度大于2.5 mmol/L时,SDS对其ECL强度开始有抑制作用(与未加SDS相比),随着SDS浓度的增加,抑制效果严重;当SDS浓度高于8.0 mmol/L(临界胶束)时,体系的ECL强度出现一个平台。综合考虑,本实验选用0.3125 mmol/L SDS。在本实验中,当体系中加入了0.3125 mmol/L(远远低于临界胶束浓度)SDS时,该体系的ECL强度有很强的增敏效果,这是由于金电极是相对亲水性电极,SDS吸附到电极表面时,吸水性基团磺酸基伸向电极表面,电极/溶液界面为疏水性基团十二烷基。可能是由于电极/溶液界面按照一定规则排列的疏水基团对盐酸维拉帕米的亲和力,增强了其在电极上的直接氧化,从而增强ECL强度。当SDS浓度超过2.5 mmol/L时,体系的ECL强度开始受到抑制,说明此时游离的SDS或者超过临界胶束浓度生成的胶束团产生的抑制效应大于电极表面吸附的SDS产生的增敏效应,较高浓度的SDS对体系产生抑制效应是因为带负电荷游离的SDS或者超过临界胶束浓度生成的胶束团与Ru(bpy)32+之间存在强烈的静电吸引,阻止了Ru(bpy)32+向电极表面移动,且反应生成的Ru(bpy)33+与游离的SDS或者胶束团之间的静电吸引也会阻止Ru(bpy)33+进一步反应生成激发态的Ru(bpy)2+*3,从而使体系的ECL强度受到抑制。 
  3.4 pH值影响和Ru(bpy)32+浓度的选择 
  考察了硼酸盐缓冲液(图4-1)、PBS缓冲液(图4-2)对SDS-盐酸维拉帕米-Ru(bpy)32+体系的ECL强度及稳定性的影响。结果表明,在pH 8.0的硼酸盐缓冲体系中,发光信号最强,电极较稳定。本实验选择pH8.0硼酸盐缓冲溶液。考察了0.01~1.0 mmol/L Ru(bpy)32+对ECL强度的影响。结果表明,随着Ru(bpy)32+浓度的增加, 
  ECL强度增大,噪音增加。在保证最佳信噪比的前提下,本实验选择0.1 mmol/L Ru(bpy)32+。 
  3.5 共存物质的影响 
  在最佳实验条件下,对1.0 μmol/L盐酸维拉帕米进行了干扰实验。结果表明,以测量误差≤5%为标准,共存物的允许量:1000倍的K+, Na+, NH4+, Cl-, Zn2+, CO2-3, SO2-4;100倍的蔗糖、麦芽糖、D-果糖、L-丝氨酸、L-谷氨酸、乳糖;25倍的Ca2+, Cu2+, Fe2+;5倍的L-半胱氨酸,均不产生干扰。 
  3.6 方法的线性范围、线性方程及检出限 
  在最佳实验条件下,采用MPI-E型电致化学发光工作站记录0.3125 mmol/L SDS加入前后体系的ECL强度(I-I0)与盐酸维拉帕米浓度的响应曲线(表1)。加入SDS后,线性范围拓宽了一个数量级,检出限降低了一个数量级。 
  3.7 样品分析 
  取10片盐酸维拉帕米片研磨粉碎均匀后,称取相当于1片盐酸维拉帕米含量的样品量,加水溶解后过滤,滤液定容至100 mL棕色容量瓶中,稀释后在最佳实验条件下进行测定。在一系列样品中加入标准液进行回收实验。

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