郭霞飛 孟聰穎 趙發(fā)瓊 曾百肇

摘?要?采用電化學(xué)共聚法制備了氧化石墨烯摻雜的聚2，2-雙噻吩和5-甲氧基吲哚復(fù)合涂層，并將其用于3種抗抑郁藥西酞普蘭、氟西汀、去甲替林的頂空固相微萃取-氣相色譜檢測(cè)。此涂層均勻，呈花椰菜微觀結(jié)構(gòu)，可耐400℃的高溫，經(jīng)連續(xù)使用180次，萃取效率基本保持不變。由于涂層與目標(biāo)分析物之間強(qiáng)的π-π和氫鍵作用，涂層對(duì)目標(biāo)分析物表現(xiàn)出高的萃取能力和好的萃取選擇性。在優(yōu)化的條件下，方法的線性檢測(cè)范圍為0.01～50.00 μg/L，檢出限為4.25～6.25 ng/L。對(duì)于不同分析物，單根萃取頭多次檢測(cè)的RSD為4.3%～5.3%（n=5），不同涂層的RSD為4.8%～6.5%（n=5）。將本方法用于湖水樣的分析，加標(biāo)回收率在93.6%～109.0%之間。

關(guān)鍵詞?固相微萃取; 2，2-雙噻吩; 5-甲氧基吲哚; 氧化石墨烯; 電聚合; 抗抑郁藥

1?引 言

隨著生活節(jié)奏的加快和壓力的增大，抑郁癥發(fā)病率呈上升趨勢(shì)，抗抑郁藥用量也在逐年增長(zhǎng)[1，2]，也帶來(lái)了一些環(huán)境問(wèn)題。在以城市污水為主的河流中已檢測(cè)到此類(lèi)藥物， 如氟西汀和舍曲林，雖然含量不高，但對(duì)人類(lèi)的健康有潛在的威脅[3，4]。另外，水生生物具有較高的生物蓄積能力，使得藥物在水生生物中濃度較高，并長(zhǎng)期存在[5，6]。而水生生物和人類(lèi)的關(guān)系密切，這無(wú)疑增加了對(duì)人類(lèi)健康的影響。因此，對(duì)水體等環(huán)境中的抗抑郁藥殘留的檢測(cè)有重要意義。

目前，抗抑郁藥的檢測(cè)方法已有較多報(bào)道。如Hanapi等[7]將負(fù)載型離子液體膜萃取與高效液相色譜聯(lián)用檢測(cè)丙咪嗪、阿米替林和氯丙嗪。Vaghar-Lahijani等[8]采用超聲輔助離子液體分散液-液微萃?。║A-IL-DLLME）與高效液相色譜-光電二極管陣列檢測(cè)器（HPLC-PDA）結(jié)合對(duì)西酞普蘭和去甲替林進(jìn)行萃取和檢測(cè)。Alves等[9]采用填充吸附劑和HPLC-PDA方法測(cè)定尿液中氟西汀、氯米帕明及其代謝物。近年來(lái)，固相微萃取（Solid-phase microextraction， SPME）也被用于抗抑郁藥的檢測(cè)。Jafari等[10]將ε-己內(nèi)酯和吡咯共聚在鉑絲上，用于尿液和血漿中抗抑郁藥丙咪嗪的SPME，然后用色譜法檢測(cè)，取得了良好結(jié)果。但這些方法分別只適于某些抗抑郁藥和試樣的檢測(cè)。

SPME具有諸多優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。它的效果主要與涂層有關(guān)，因此，新型涂層是SPME技術(shù)重要的研究?jī)?nèi)容和方向。聚2，2-雙噻吩（P（BT））和聚5-甲氧基吲哚（P（5-MIn））是富含p-π共軛體系的有機(jī)導(dǎo)電聚合物，常用于超級(jí)電容器、太陽(yáng)能電池和傳感器等領(lǐng)域[11～15]，但基于P（BT） 和P（5-MIn）的SPME涂層未見(jiàn)報(bào)道。P（BT）的熱穩(wěn)定性好，但單一的P（BT）涂層結(jié)構(gòu)疏松、易破碎[16]。P（5-MIn）的機(jī)械性能高，但其導(dǎo)電性差，在不銹鋼絲上電聚合難以得到足夠厚的P（5-MIn）涂層，不宜用于SPME [17]。 電化學(xué)共聚和摻雜可結(jié)合不同組分的優(yōu)點(diǎn)，克服單聚物存在的不足[18～20]。如Kazemipour等[20]制備了碳納米管摻雜的鄰苯二胺和鄰甲苯胺共聚納米結(jié)構(gòu)用于檢測(cè)多環(huán)芳烴，該復(fù)合涂層表現(xiàn)出高的萃取性能和長(zhǎng)的使用壽命。因此，通過(guò)電化學(xué)共聚，有望實(shí)現(xiàn)BT和5-MIn的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，從而得到性能良好的涂層材料P（BT-5-MIn）。

氧化石墨烯（GO）具有大的表面積、高的化學(xué)穩(wěn)定性和強(qiáng)的吸附能力，被認(rèn)為是良好的吸附劑[21]。GO 帶有許多含氧基團(tuán)，與石墨烯相比，它與極性分析物有更強(qiáng)的相互作用。此外，GO 在水溶液中有良好的分散性。用于SPME時(shí)， GO常與聚合物或粘合劑結(jié)合使用。

本研究通過(guò)電化學(xué)方法制備了GO摻雜的P（BT-5-MIn）復(fù)合SPME涂層，采用多種方法對(duì)其進(jìn)行了表征。在此基礎(chǔ)上，采用頂空固相微萃?。℉S-SPME）和GC-FID分析檢測(cè)了3種抗抑郁藥。

2?實(shí)驗(yàn)方法

2.1?儀器與試劑

CHI 617A電化學(xué)工作站（上海辰華儀器公司），采用三電極系統(tǒng)，包括不銹鋼絲工作電極、鉑絲對(duì)電極、Ag/AgCl參比電極; Quanta-200掃描電子顯微鏡（SEM，荷蘭FEI公司）; ?SP-6890型氣相色譜儀（山東魯南瑞虹化工儀器有限公司），配氫火焰離子化檢測(cè)器（FID）; N2000色譜工作站（浙江大學(xué)智達(dá)信息工程有限公司）; 毛細(xì)管柱SE-54（5%芐基-95%甲基聚硅氧烷，30 m × 0.25 mm × 0.25 μm，蘭州中科安泰分析科技有限責(zé)任公司）。

5-甲氧基吲哚、2，2-雙噻吩和高氯酸四丁基銨（TBAP，>98%）購(gòu)于阿拉丁化學(xué)有限公司（上海）; 氧化石墨烯（99.95%）購(gòu)于南京XF NANO公司; N，N-二甲基甲酰胺、西酞普蘭（CIT）、氟西?。‵LU）、去甲替林（NOR）、NaCl等試劑購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑公司。用甲醇配制0.010 mg/mL抗抑郁藥標(biāo)準(zhǔn)溶液，置4℃保存。水樣取自武漢市東湖。商用萃取頭為表面有聚二甲基硅氧烷（PDMS）的熔融石英纖維（膜厚100 μm，美國(guó)Supelco公司）。

2.2?P（BT-5-MIn）/GO涂層的制備

將不銹鋼絲切成2 cm長(zhǎng)，分別用1 mol/L NaOH、1 mol/L HNO3和蒸餾水超聲處理10 min。然后將三電極系統(tǒng)置于含0.10 mol/L TBAP、0.10 mol/L BT、0.010 mol/L 5-MIn和 0.10 mg/mL GO的乙腈溶液中，在0.2～1.6 V電位范圍內(nèi)循環(huán)掃描20圈，掃速為50 mV/s。電沉積之后的涂層用蒸餾水、甲醇依次清洗去除殘留在涂層上的多余單體和支持電解質(zhì)，然后置于干燥箱， 室溫放置24 h。 將涂層置于管式電爐內(nèi)老化，升溫程序設(shè)定為： 100℃老化30 min，250℃老化2 h，同時(shí)通N2保護(hù)。將老化好的萃取頭用環(huán)氧樹(shù)脂粘在自制的SPME手柄上。通過(guò)測(cè)量可知，涂層的厚度約為40 μm。在同樣的實(shí)驗(yàn)條件下制備P（BT）、P（5-MIn）、P（BT-5-MIn）和P（BT-5-MIn）/GO涂層。

2.3?頂空固相微萃取過(guò)程

取10 mL 0.35 g/mL NaCl溶液置于15 mL樣品萃取瓶中，用NaOH調(diào)節(jié)溶液至pH 11，然后加入適量抗抑郁藥和攪拌磁子，用PTFE材質(zhì)的硅橡膠塞和鋁蓋將萃取瓶密封好，置于恒溫水浴磁力攪拌器上。當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，將萃取頭插入萃取瓶并使其暴露在溶液的上方。萃取一定時(shí)間后，將萃取頭插入氣相色譜氣化室解吸4 min。色譜峰面積用于評(píng)價(jià)SPME涂層材料的萃取性能和效率。

色譜檢測(cè)條件： 進(jìn)樣口采用不分流模式，溫度設(shè)為250℃，檢測(cè)器溫度為250℃。色譜柱室的升溫程序設(shè)定為： 50℃保持3 min，以20℃/min的速率升至170℃，不停留; 再以10℃/min的速率升至260℃，保留2 min; 總運(yùn)行時(shí)間為20 min。

3?結(jié)果與討論

3.1?制備條件的優(yōu)化

3.1.1?BT和5-MIn的濃度比?制備的P（BT-5-MIn）/GO復(fù)合涂層的性質(zhì)和萃取性能與BT和5-MIn的濃度比有關(guān)。當(dāng)GO的濃度保持在0.10 mg/mL時(shí)，改變BT和5-MIn的濃度比為2∶1、1∶1、1∶5、1∶10 和1∶20，得到的涂層有所不同。在兩者濃度接近時(shí)（如2∶1和1∶1），涂層不均勻，肉眼可見(jiàn)裸露的不銹鋼絲。在二者濃度比為1∶5、1∶10 和1∶20時(shí)，通過(guò)掃描電鏡觀察，涂層較均勻。進(jìn)一步比較發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩者的濃度比為1∶10時(shí)，得到的涂層對(duì)3種抗抑郁藥的萃取效率最高。

3.1.2?GO濃度的影響?改變GO濃度（0＼， 0.05＼，0.10＼， 0.15和0.20 mg/mL）， 考察了GO對(duì)所得涂層萃取能力的影響。結(jié)果表明，隨著GO濃度增加，萃取效率明顯增加，這是因?yàn)镚O的引入使涂層表面積增大，也增大了涂層材料與目標(biāo)分析物的π-π和氫鍵作用。但是，當(dāng)GO濃度超過(guò)0.10 mg/mL時(shí)，萃取效率反而下降，這是因?yàn)檫^(guò)量GO阻礙了BT和5-MIn的電化學(xué)共聚。因此，后續(xù)實(shí)驗(yàn)選用0.10 mg/mL GO。

3.2?P（BT-5-MIn）/GO涂層的表征

3.2.1?FTIR表征 P（BT）、P（5-MIn）、P（BT-5-MIn）和 P（BT-5-MIn）/GO的FTIR圖。對(duì)比P（BT）和P（5-MIn）圖可知， P（BT-5-MIn）圖中強(qiáng)而尖的728 cm1峰屬于P（BT）中CSC振動(dòng)峰[22]; 而3407 cm1 峰為5-MIn中的NH的特征吸收峰，1560 cm1為NH的伸縮和變形振動(dòng)峰[23]。與GO的譜圖比較可知，在P（BT-5-MIn）/GO 的譜圖中3401和1070 cm1峰為GO特征峰[24]。這說(shuō)明得到的是P（BT-5-MIn）/GO涂層。

3.2.2?熱重分析 P（BT）、P（5-MIn）、P（BT-5-MIn）和 P（BT-5-MIn）/GO的熱重曲線。P（BT）和P（5-MIn）在達(dá)到200℃有明顯重量損失。但是，對(duì)于P（BT-5-MIn）和 P（BT-5-MIn）/GO，溫度超過(guò)250℃才開(kāi)始有重量損失; 特別是P（BT-5-MIn）/GO，當(dāng)溫度達(dá)到400℃時(shí)，涂層損失量?jī)H9%，說(shuō)明此復(fù)合涂層的熱穩(wěn)定性得到提高。

3.2.3?涂層形貌結(jié)構(gòu)?由P（BT-5-MIn）/GO的掃描電鏡圖可見(jiàn)，此復(fù)合涂層較均勻，呈花椰菜的微觀結(jié)構(gòu)。高倍電鏡圖中則看到明顯的褶皺狀結(jié)構(gòu)，表明有GO。單聚BT不均勻，涂層機(jī)械性能差，有部分涂層材料散落在不銹鋼絲的周?chē)? 單聚5-MIn涂層不完整，涂層很薄，裸露的不銹鋼絲明顯。可見(jiàn)，摻雜共聚使涂層結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能得到了改善。

3.3?萃取選擇性

為探究P（BT-5-MIn）/GO復(fù)合涂層的萃取選擇性，用其萃取醛類(lèi)、酯類(lèi)、胺類(lèi)和抗抑郁類(lèi)藥。P（BT-5-MIn）/GO復(fù)合涂層對(duì)抗抑郁藥有較強(qiáng)的萃取作用，這可能是因?yàn)榭挂钟羲幒蚉（BT-5-MIn）/GO之間強(qiáng)的π-π相互作用和氫鍵作用，因?yàn)橥繉雍涂挂钟羲幎己笑须娮?，以及OH、COOH和NH2基團(tuán)。

3.4?不同圖層萃取能力比較

P（BT）、P（5-MIn）、P（BT-5-MIn）、P（BT-5-MIn）/GO和商用的PDMS（厚度： 100 μm）的萃取能力比較。在涂層厚度、萃取解析條件相同的條件下，它們的萃取能力為： P（BT-5-MIn）/GO>PDMS>

P（BT-5-MIn）>P（BT）>P（5-MIn），說(shuō)明P（BT-5-MIn）/GO復(fù)合涂層對(duì)目標(biāo)分析物具有較高的萃取能力。

3.5?萃取和解析條件的優(yōu)化

溫度是影響萃取效果的一個(gè)重要因素。溫度升高，有利于被分析物質(zhì)的揮發(fā)及在涂層材料里的傳質(zhì)，使萃取效率提高; 但升溫也會(huì)減弱分配和吸附作用，導(dǎo)致萃取量減少。當(dāng)萃取溫度達(dá)到40℃時(shí)，萃取效率達(dá)到最大值。因而選擇在40℃萃取。

SPME是一個(gè)平衡吸附過(guò)程，萃取總量和萃取時(shí)間有著密切關(guān)系。萃取時(shí)間還會(huì)影響分析方法的靈敏度和重現(xiàn)性。萃取40 min基本達(dá)到萃取平衡，這時(shí)萃取量也最大。

利用鹽析效應(yīng)可降低分析物在溶液中的溶解度，增加分析物在頂空相中的濃度，從而增加萃取量。本研究中， NaCl的濃度從0.15 g/mL增加到0.35 g/mL時(shí)，萃取量隨之增加。因此，選用0.35 g/mL NaCl（近飽和NaCl溶液）作為基質(zhì)。

對(duì)于弱酸和弱堿性物質(zhì)，溶液的pH值會(huì)對(duì)其在溶液中的存在形式產(chǎn)生影響。以中性分子的形式存在且較易揮發(fā)的物質(zhì)，有利于HS-SPME。對(duì)于這3種抗抑郁藥，隨pH值增大，萃取效率增加; 在pH=11時(shí)， 效果最好。

將攪拌速率從200 r/min增加到 600 r/min，發(fā)現(xiàn)萃取效率先增加，后降低，在500 r/min時(shí)最大。繼續(xù)增加攪拌速度， 攪拌穩(wěn)定性差，萃取效率反而下降。

將解析時(shí)間由1 min延長(zhǎng)到5 min，色譜峰面積隨之變大; ?但4 min后，峰面積基本保持不變。所以，解析4 min足以使目標(biāo)分析物從萃取涂層上完全解析出來(lái)。

3.6?方法性能評(píng)價(jià)

P（BT-5-MIn）/GO復(fù)合涂層在優(yōu)化條件下測(cè)得的分析性能參數(shù)見(jiàn)表1。以最低濃度下色譜峰面積標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍除以標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率，得到的檢出限（LOD）為4.25～6.25 ng/L; 色譜峰面積與抗抑郁藥濃度在0.01～50.00 μg/L范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，線性相關(guān)系數(shù)大于0.9958。對(duì)5 μg/L抗抑郁藥進(jìn)行檢測(cè)，單根萃取頭的RSD為4.3%～5.3%（n=5），不同涂層的RSD為4.8%～6.5%（n=5）。與文獻(xiàn)報(bào)道的測(cè)定這些抗抑郁藥的方法比較（表2）[8，9，25，26]可知， 本方法具有低檢出限、寬線性范圍和良好的重復(fù)性。此外，P（BT-5-MIn）/GO的使用壽命也較長(zhǎng)，經(jīng)吸附/解析循環(huán)使用180次后，萃取效率變化在10%以?xún)?nèi)（包括其它因素波動(dòng)的影響），這歸因于P（BT-5-MIn）/GO良好的熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能。

3.7?實(shí)際樣品分析

將3.5 g NaCl加入到10 mL湖水水樣中，攪拌均勻，用NaOH溶液調(diào)節(jié)至pH 11，分別加入0、5.0和10.0 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在上述優(yōu)化的條件下萃取后，峰1～3分別對(duì)應(yīng)西酞普蘭、氟西汀和去甲替林。

進(jìn)行GC測(cè)定。P（BT-5-MIn）/GO用于萃取實(shí)際樣品中的抗抑郁藥和加標(biāo)后的色譜圖。水樣中未檢出目標(biāo)分析物，加標(biāo)回收率為93.6%～109.0%。

4?結(jié) 論

采用電化學(xué)聚合的方法制備了摻雜GO的共聚BT和5-Min復(fù)合涂層。復(fù)合涂層呈花椰菜微觀結(jié)構(gòu)，與單聚體涂層相比，其機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)都有較大改進(jìn)。由于P（BT-5-MIn）/GO和抗抑郁藥之間的氫鍵和π-π相互作用，涂層對(duì)其表現(xiàn)出高的萃取效率和萃取選擇性。與GC聯(lián)用進(jìn)行檢測(cè)，3種抗抑郁藥的線性范圍寬、檢出限低。將本方法用于實(shí)際水樣檢測(cè)，加標(biāo)回收率為93.6%～109.0%。

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