劉 陽,李錦州，張慧慧

（哈爾濱師范大學 化學化工學院,黑龍江 哈爾濱 150025）

?；吝蜻c聚吡咯修飾玻碳電極電化學氧化氧氟沙星的行為*

劉 陽,李錦州**，張慧慧

（哈爾濱師范大學 化學化工學院,黑龍江 哈爾濱 150025）

制得一種復合膜修飾玻碳電極HPMαFP/Ppy/GCE（HPMαFP：1-苯基-3-甲基-4-（α-呋喃甲酰基）-5-吡唑啉酮，/Ppy:聚吡咯,GCE:玻碳電極）。通過循環(huán)伏安法（CV）和脈沖伏安法（DPV）研究了氧氟沙星（OFL）在電極上的電化學行為。該修飾電極顯現特定的測定氧化峰電流和高檢測靈敏度。在pH=7,掃速為100mV·s-1的條件下，測試OFL的CV曲線于Ep=0.88 V出現一不可逆的氧化峰。氧化峰電流與OFL濃度在2.0×10-6～1.0×10-4mol·L-1范圍內呈良好的線性關系。檢出限為6.5×10-8mol·L-1。

?；吝蜻?；聚吡咯；氧氟沙星；修飾電極

前言

氧氟沙星（Ofloxacin，簡稱OFL）是一種高效抗菌藥物。廣泛用于泌尿生殖系統、呼吸系統，消化系統等的感染治療，也用于骨關節(jié)病、皮膚軟組織感染、五官科感染和敗血癥等的治療[1]。已報道的氧氟沙星測定方法包括高效液相色譜法[2]、熒光光度法[3]、毛細管電泳法[4]、電位滴定法[5]等。這些方法檢測靈敏度較高，但存在儀器設備要求高、樣品長時間處理繁瑣、分析誤差大等缺點。電分析方法因具有操作簡單、響應速度快、成本低、靈敏度高等特點而受到關注，逐漸成為測定氧氟沙星的有效方法，如碳糊電極陽極吸附伏安法和碳納米管修飾復合電極[6,7]等。聚吡咯是一種含離域π鍵的共軛大環(huán)聚合物，其胺基功能團有助于增大電化學響應信號，增強電化學穩(wěn)定性和抗干擾性，已用于電化學檢測[8,9]。1-苯基-3-甲基-4-（α-呋喃甲酰基）-5-吡唑啉酮是β雙酮化合物。中性的酰基吡唑啉酮會產生互變異構體，其烯醇式結構呈弱酸性可改善表面活性作用，增強電子傳遞。該化合物已作為電極成分，檢測了多種生物小分子，效果較好[10]。本文制備了HPMαFP/Ppy/GCE復合膜修飾電極，研究了電極對氧氟沙星的電化學行為和電子轉移機理，并應用于滴眼液中氧氟沙星含量的測定。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

電化學測試實驗均在CHI 650A電化學工作站（上海辰華儀器公司，上海）完成。采用三電極系統：飽和甘汞電極（SCE）為參比電極、鉑電極為對電極、HPMαFP/Ppy/GCE（d=4mm）為工作電極。所測電位均相對于飽和甘汞電極。PHSJ-3F型酸度計（上海雷磁儀器廠）。

HPMαFP按文獻[11]方法合成，以無水乙醇為溶劑,配成濃度為1.0×10-2mol·L-1的溶液備用；吡咯（pyrrole簡寫py，分析純，國藥集團化學試劑有限公司）；氧氟沙星（分析純，上海試劑廠）溶于水,配成濃度為1.0×10-4mol·L-1備用，用時稀釋至所需濃度；磷酸鹽緩沖溶液（PBS）為1.0×10-4mol·L-1NaH2PO4和Na2HPO4兩種溶液混合而成。其它試劑均為分析純，實驗用水為二次蒸餾水。實驗溫度為25±0.2℃。

1.2 修飾玻碳電極的制備

電極預處理：玻碳電極使用前先用Al2O3拋光成鏡面，然后依次用蒸餾水、HNO3（1∶1）、乙醇沖洗、干燥。

修飾電極的制備：于三電極體系中，加入py溶液。調節(jié)pH=7.0（PBS），掃速100mV·s-1，在0.2～1.4V之間循環(huán)掃描20圈，即得Ppy/GCE修飾電極。構建HPMαFP/Ppy/GCE修飾電極，將Ppy/GCE修飾電極浸入1.0×10-2mol·L-1的HPMαFP溶液中（pH=7. 0），靜止條件下采用三電極體系，在0.2～1.4V范圍內，以100mV·s-1循環(huán)掃描20圈后取出、晾干，得到HPMαFP/Ppy/GCE修飾電極。

1.3 實驗方法

將三電極體系浸入含一定濃度OFL的磷酸鹽緩沖溶液中，在0.2～1.4V電位之間進行循環(huán)伏安或脈沖循環(huán)伏安掃描，掃描速度為100mV·s-1。伏安掃描前需通入高純度N2約5min。

2 結果與討論

2.1 氧氟沙星在HPMαFP/Ppy/GCE上的電化學行為

以pH=7的PBS為支持電解質，加入1.0× 10-5mol·L-1的 OFL標準溶液，分別以裸 GCE、Ppy/GCE及HPMαFP/Ppy/GCE 3種電極為工作電極，掃描電勢范圍為0.2～1.4V，以掃描速率100 mV· s-1進行循環(huán)伏安掃描，結果如圖1所示。OFL在裸GCE上（圖1曲線a），于Ep=0.95V附近出現很小的氧化峰電流，難以定量測定。在Ppy/GCE（圖1曲線b）上峰電流顯著增加。HPMαFP/Ppy/GCE（圖1曲線c）測定的氧化峰電位為Ep=0.88V，與裸玻碳電極相比峰電位負移了70mV，OFL的氧化峰電流與曲線b相比增加了近2倍。表明在氧氟沙星氧化還原反應過程中HPMαFP/Ppy/GCE能夠加快檢測分子氧化的電子轉移速率，降低過電位，對其有明顯的電化學催化作用。電極反應過程中修飾成分HPMαFP與Ppy產生了協同增效作用。

圖1 1×10-5mol·L-1OFL在pH=7.0磷酸緩沖溶液中的循環(huán)伏安圖Fig.1 The cyclic voltammograms of 1.0×10-5mol·L-1OFL in phosphoric acid buffer solution（pH=7.0）工作電極分別為（a）裸GCE,（b）Ppy/GCE,（c）HPMαFP/Ppy/ GCE.掃描速度100mV·s-1

2.2 溶液pH值的影響

研究了HPMαFP/Ppy/GCE測定體系，pH值在4.0～8.0范圍內，酸度與1.0×10-5mol·L-1OFL的催化氧化峰電流Ip和氧化峰電位Ep的關系，結果見圖2a和圖2b。隨著溶液pH值增大，峰電位逐漸負移，氧化峰電位與電流值呈現良好的線性關系，其線性擬合方程為:Ep=1.1287-0.0353pH,r=0.9986，直線斜率為35mV/pH，反應轉移的電子數和質子數均為2[12],氧氟沙星反應機理如示意圖所示。檢測峰電流依pH值增大而增大，pH=7達到最大值，而后隨pH值的增大而降低。實驗選擇pH=7的磷酸鹽電解質溶液作為測試底液。

圖2 （a）OFL在不同pH緩沖溶液中的循環(huán)伏安曲線Fig.2（a）The cyclic voltammograms of 1.0×10-5mol·L-1OFL in buffer solutions with various pH values（a-I）:4.0,4.5,5.0,5.5,6.0,6.5,7.0, 7.5,8.0.Scan rate:100mV·s-1

圖2 （b）pH對OFL的氧化峰電流和電位的影響Fig.2 （b）Influence of pH value on the peak current（Ip）and peak potential（Ep）of OFL

2.3 掃描速度對峰電流的影響

圖3 （a）不同掃速下OFL在HPMαFP/Ppy/GCE上的CV圖（按峰高從下到上：（20～200mV·s－1）Fig.3（a）The cyclic voltammograms of OFL on HPMαFP/Ppy/GCE at various scan rates（based on peak height from the bottom up）:20 to 200 mV·s－1

圖3 （b）Ip與υ的線性關系Fig.3 （b）Linear relation between the Ip and υ

在已選最優(yōu)實驗條件下，20～200mV·s-1范圍內進行循環(huán)伏安掃描，實驗結果（圖3a和圖3b）表明，隨著掃描速度的增加，氧氟沙星的氧化峰電位向正方向移動，同時氧化峰電流和還原峰電流與掃描速度平方根呈良好的線性關系，線性方程式為：Ip（μA）=0.979+7.979υ（r=0.9927）。實驗表明氧氟沙星電極過程為擴散控制的不可逆反應。掃描速率低，峰電流較小，掃速為100mV·s-1時，信噪比最好,本實驗選擇的最佳掃速為100mV·s-1。

2.4 峰電流與底液中氧氟沙星濃度的關系

用脈沖伏安法研究了OFL濃度對峰電流的影響 （如圖4a和圖4b）。實驗結果表明：OFL的氧化峰電流隨其濃度在1×10-6～1×10-4mol·L-1的范圍內增大，氧氟沙星的氧化峰電流（I）與其濃度（C）呈良好的線性關系，線性回歸方程為：Ip（μA）=1.681+0.076C，相關系數r=0.99725，本實驗方法檢出限為6.5×10-8mol·L-1。對1.0×10-5mol·L-1氧氟沙星平行測定10次的相對標準偏差為3.2%。

圖4 （a）以HPMαFP/Ppy/GC電極檢測不同濃度的氧氟沙星的脈沖伏安圖Fig.4（a）DPV of OFL with different concentrations detected with HPMαFP/Ppy/GCE electrode

圖4 （b）不同濃度的氧氟沙星與氧化峰電流的線性關系Fig.4（b）Linear relation between of the peak current and concentration of OFL

2.5 HPMαFP/Ppy/GCE修飾電極的穩(wěn)定性

HPMαFP/Ppy/GCE修飾電極的穩(wěn)定性涉及Ppy修飾GCE的穩(wěn)定性和HPMαFP修飾GCE電極的穩(wěn)定性。為了制備穩(wěn)定、靈敏的修飾電極，實驗考察了影響HPMαFP/Ppy/GCE修飾電極穩(wěn)定性因素從高到低依次為：①干燥溫度；②干燥時間；③Ppy和HPMαFP修飾量；④底液pH值。確定制備及測試修飾電極的最佳條件組合為：pH=7.0的磷酸鹽緩沖溶液、py修飾量為電沉積20圈、HPMαFP（0.01mol·L-1）電沉積20圈、干燥溫度20±2℃、干燥時間 1h。掃速 100mV·s-1,OFL測定濃度 1× 10-5mol·L-1。本實驗按此條件制備電極及測試樣品。

2.6 干擾實驗

干擾實驗選擇pH=7的PBS電解質溶液，OFL濃度1.0×10-5mol·L-1的條件，考察了一些常見陽離子及生物小分子對修飾電極的干擾情況。實驗表明，1000倍的Na+、K+、Cl-、NO3-、SO42-、100倍的氨基乙酸、50倍胞嘧啶、葡萄糖、賴氨酸，20倍檸檬酸，10倍苯丙氨酸等均不干擾對OFL的測定（峰電流改變＜5%），氧化峰電位基本不變，說明HPMαFP/ Ppy/GCE電極有較強的抗干擾能力。

2.7 樣品分析

表1 樣品分析結果Table 1 The analytic results of samples

取氧氟沙星滴眼液（規(guī)格3mg·L-1,鄭州卓峰制藥有限公司）準確稱取1mL，用二次水定容至所需濃度，轉移到10mL容量瓶中，并稀釋至刻度，用標準加入法測定回收率和相對標準偏差（如表1所示）。數據表明該實驗方法能很有效地測定藥物制劑中氧氟沙星的含量。

3 結論

本文研究了氧氟沙星在HPMαFP/Ppy/GCE復合膜修飾電極上的電化學行為。結果表明電極反應為擴散控制的不可逆過程，轉移電子數和質子數均為2。該電極對OFL氧化具有較強的電催化活性，明顯提高氧氟沙星的氧化峰電流，降低過電位，表明電極修飾成分HPMαFP與Ppy產生了協同增效作用。這種電化學傳感器具有較高的選擇性、靈敏性和抗干擾能力，可以作為實際樣品測定的分析方法。

［1］SATO K,MATSURA U,INONE M,et al.In vitro and in vivo activity of DL－8280,a new oxazine derivative［J］.Antimicrob A－gents Chemother,1982,22:548～553.

［2］METZ P,KOHLHEPP S J,GILBERT D N.Study of different offline sample processing procedures and the measurement of antibiotic and antiviral levels in human serum by highper－formance liquid chromatography［J］.J Chromatogr B,2002,773,（2）:159～166.

［3］弓巧娟,晉衛(wèi)軍,董川.氧氟沙星對映體的同步—導數熒光光譜法識別與測定［J］.分析化學，2000,28（6）:672～677.

［4］林偉豐,抗信煌,陳光，等.毛細管電泳法測定氧氟沙星及左氧氟沙星的含量［J］.中國抗生素雜志，2005,30（12）:756～769.

［5］ZHANG S S,LIU H,WU Y J,et al.On－column amperometric detection of ofloxacin and pasiniazid in urine by capillary electrophoresis with an improved fractured joint and small detection cell［J］.Analyst,2001,126:441～449..

［6］柳閩生,何鳳云,曹小華,等.氧氟沙星光譜性質及其在碳糊電極上的電化學行為研究［J］.江西師范大學學報:自然科學版, 2011,35（2）:186～190.

［7］SHAHROKHIAN S,KAMALZADEH Z,SABERI R S.Glassy carbon electrode modified with a bilayer of multi－walled carbon nanotube and polypyrrole doped with new coccine:application to the sensitive electrochemical determination of sumatriptan［J］. Electrochim Acta,2011,56（27）:10032～10038.

［8］BRAHMAN P K,DAR R A,TIWARI S,et al.Voltammetric determination of anticancer drug flutamide in surfactant media at polymer film modified carbon paste electrode［J］.Colloid Surface A,2012,396（20）:8～15.

［9］SAUMYA V,PRATHISH K P,RAO T P.In situ copper oxide modified molecularly imprinted polypyrrole film based voltammetric sensor for selective recognition of tyrosine［J］.Talanta. 2011,85（2）:1056～1062.

［10］SONG Y,LI J Z.Direct electrochemical detection of adenine using HPMαFP－modified glassy carbon electrode in commercial pharmaceutical［J］.Instrum Sci Technol,2011,39（3）:261～272.

［11］董學暢，劉復初，趙雁來.幾種新的4－?；吝蛄胀愹蟿┑暮铣桑跩］.化學學報,1983,41（9）:848～852.

［12］LI F H,CHAI J,YANG H F,et al.Synthesis of Pt/ionic liquid/ graphene nanocomposite and its simultaneous determination of ascorbic acid and dopamine［J］.Talanta.2010,81（3）:1063～1068.

Electrochemical Oxidation Behavior of Of loxacin Based on Acylpyrazolone/Polypyrrole Glassy Carbon Modified Electrode

LIU Yang,LI Jin－zhou and ZHANG Hui－h(huán)ui
（College of Chemistry&Chemical Engineering,Harbin Normal University,Harbin150025,China）

A new composite film modified electrode HPMαFP/Ppy/GC （HPMαFP:1－phenyl－3－methyl－4－（α－furoyl）－5－pyrazolone,Ppy: polypyrrole,GCE:glassy carbon electrode）was developed for determination of ofloxacin（OFL）.The electrochemical behavior of OFL on the electrode was investigated by cyclic voltammetry（CV）and differential pulse voltammetry（DPV）.The HPMαFP/Ppy/GCE showed a specific oxidation peak current and a good detection sensitivity.Under the condition of pH=7,an irreversible oxidation peak of OFL with Ep=0.88V was obtained on the modified electrode with a scan rate of 100 mV·s－1.There was a good linear relation between oxidation peak current and concentration of OFL in the range of 2×10－6～1×10－4mol·L－1.And the detection limit was 6.5×10－8mol·L－1.

Acylpyrazolone;polypyrrole;ofloxacin;modified electrode

TQ927.2

A

1001-0017（2014）03-0173-04

2014-01-02 *基金項目：黑龍江省自然科學基金項目（編號:201004）

劉陽（1987-）,女,黑龍江哈爾濱人,碩士研究生,從事配合物電化學性質研究。

**通訊聯系人：李錦州（1954-）,男,哈爾濱師范大學化學化工學院教授。