黃 菲 周 慧 毛云飛 沈 明 金黨琴 錢 琛
(1.揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇 揚(yáng)州:225127;2.揚(yáng)州大學(xué) 江蘇 揚(yáng)州:225002)
隨著時(shí)代的迅猛發(fā)展和生活節(jié)奏的日益加快,很多人在家庭、工作、學(xué)業(yè)、社交、經(jīng)濟(jì)等方面承受著巨大的精神壓力。有的人不堪長(zhǎng)期重負(fù),逐漸出現(xiàn)了不同程度的精神異常,比如失眠、焦慮、抑郁、躁狂、精神分裂乃至自殺輕生等。這類患者數(shù)量的持續(xù)增加,帶來了一系列嚴(yán)重問題,引起了全社會(huì)的廣泛關(guān)注。對(duì)于精神疾病的診治,除了必要的心理撫慰之外,費(fèi)用低、療效好、易操作的方式首推藥物治療。隨著臨床需求的不斷擴(kuò)大,抗精神病藥物的重要性日益凸顯。
由于人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)十分復(fù)雜、敏感和脆弱,諸多精神疾病的發(fā)病機(jī)制尚未完全明晰,加上“是藥三分毒”的普遍規(guī)律及容易成癮的獨(dú)有特性,使用抗精神病藥物時(shí)必須十分謹(jǐn)慎,要嚴(yán)格控制其劑量(或含量)。數(shù)十年來,研究者在該類藥物的品質(zhì)控制方面做了大量工作,建立了諸多分析方法,主要檢測(cè)手段包括:光譜、色譜、質(zhì)譜、固相/液相微萃取、毛細(xì)管電泳、流動(dòng)注射分析、酶聯(lián)免疫分析、分子印跡、化學(xué)計(jì)量學(xué)、電化學(xué)、以及各種聯(lián)用技術(shù)等[1-2]。與其它方式相比,電化學(xué)方法具有成本低廉、響應(yīng)迅速、靈敏度高、選擇性好、操作簡(jiǎn)便、樣品處理量大等優(yōu)勢(shì)。自本世紀(jì)初開始,有關(guān)電化學(xué)檢測(cè)抗精神病藥物的研究報(bào)道就層出不窮,已成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。有鑒于此,本文對(duì)最近二十年來抗精神病藥物電化學(xué)傳感器的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)進(jìn)行簡(jiǎn)要梳理和評(píng)述,展示該領(lǐng)域最主要的研究成果,提出未來可能的發(fā)展趨勢(shì),以期能為化學(xué)、醫(yī)藥、生物、材料等相關(guān)學(xué)科提供一定的參考。
從分子結(jié)構(gòu)來看,絕大多數(shù)抗精神病藥物都是多環(huán)或雜環(huán)的大分子有機(jī)化合物,分子量高。這造成其溶解性較差,難以在普通的裸固體電極表面形成有效富集。同時(shí)其結(jié)構(gòu)龐大,電子不易傳遞,電化學(xué)活性較低。這兩點(diǎn)易導(dǎo)致檢測(cè)信號(hào)弱,痕量分析困難。不過,隨著當(dāng)前材料制備技術(shù)的飛速發(fā)展,大量新型抗精神病藥物電化學(xué)傳感器不斷涌現(xiàn)。其主要思想是:一方面,通過物理或化學(xué)手段對(duì)電極表面進(jìn)行特定的修飾和裁剪,改善界面的親/疏水環(huán)境,提高藥物分子在界面區(qū)域的濃度,增強(qiáng)富集效果。另一方面,借助自組裝、涂覆、沉積、聚合等方式,在電極表面構(gòu)建單層或多層具有納米結(jié)構(gòu)的功能材料,通過其特有的表面效應(yīng)、尺寸效應(yīng)、量子隧道效應(yīng)和催化活性,增強(qiáng)電極的導(dǎo)電性,加快電子在界面的傳遞,降低藥物的氧化還原過電位,促進(jìn)電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。如能將這兩點(diǎn)有效結(jié)合,發(fā)揮協(xié)同效應(yīng),就會(huì)顯著增強(qiáng)藥物分子的電化學(xué)響應(yīng),從而極大提高檢測(cè)靈敏度。
一般來說,工作電極是電化學(xué)傳感器的核心部件,其性能決定了整個(gè)傳感器的水平。從這個(gè)角度來說,抗精神病藥物電化學(xué)傳感器的發(fā)展大致經(jīng)歷了“汞電極→裸固體電極→化學(xué)修飾電極”三個(gè)階段。
(1)汞電極
由于表面清潔、容易更新、重現(xiàn)性好,早期絕大多數(shù)抗精神病藥物的電化學(xué)研究基本都在汞電極(包括懸汞電極、滴汞電極、汞膜電極)上完成,主要聚焦于檢測(cè)方法的建立以及在實(shí)際樣品中的應(yīng)用[3-4]。由于汞是一種易揮發(fā)的劇毒物質(zhì),極大限制了電極的應(yīng)用。目前除極少數(shù)特例外,汞電極已基本退出歷史舞臺(tái)。
(2)裸固體電極
為了避免電極毒性,自20世紀(jì)80年代以來,研究者使用大量不同類型、表面未經(jīng)任何修飾的裸固體電極構(gòu)建抗精神病藥物電化學(xué)傳感器。包括:玻碳電極、碳糊電極、金電極、鉑電極、旋轉(zhuǎn)圓盤電極、離子選擇電極、絲網(wǎng)印刷電極、導(dǎo)電玻璃等[5-10]。與汞電極相比,除了無毒環(huán)保外,裸固體電極的優(yōu)勢(shì)在于:一是制備過程較為容易,表面只需簡(jiǎn)單的預(yù)處理即可使用,適用于長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)試驗(yàn)。二是對(duì)于碳基電極,電位范圍寬,適應(yīng)多種溶液體系,拓展了研究對(duì)象。三是不同材質(zhì)的電極,其表面性能的差異會(huì)導(dǎo)致藥物的電化學(xué)行為存在差別,有助于豐富電極過程動(dòng)力學(xué)等相關(guān)理論。四是作為檢測(cè)探頭,可以兼容到其它分析體系中,如光譜、色譜、毛細(xì)管電泳、流動(dòng)注射等。裸固體電極除了用于定量分析外,也關(guān)注藥物的電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理研究。不過,裸固體電極同樣也存在明顯的缺點(diǎn):其表面缺乏特殊的功能基團(tuán),導(dǎo)致其富集效果不好,催化作用差。長(zhǎng)時(shí)間使用后,表面鈍化效應(yīng)顯著,容易失活。與汞電極相比,其重復(fù)性不好,穩(wěn)定性差,尤其不適用于多組分分析。
(3)化學(xué)修飾電極
受制于較低的表面性能,裸固體電極在痕量分析和多組分分析等方面存在明顯不足,難以構(gòu)建高靈敏度抗精神病藥物電化學(xué)傳感器。因此,自21世紀(jì)初開始,研究者把目光更多地投向化學(xué)修飾電極。其可以簡(jiǎn)單表述為:表面經(jīng)過人工裁剪、修飾或功能化,呈現(xiàn)特定微觀結(jié)構(gòu),與基體存在顯著性能差異的固體電極[11]。在人工干預(yù)下,根據(jù)需要,通過各種物理或化學(xué)的方法,在固體電極表面引入不同類型的納米或分子層級(jí)的功能材料,有序構(gòu)筑單層或多層修飾膜?;诩{米結(jié)構(gòu)固有的微觀特性,會(huì)在電極表面將修飾膜的某些功能聚焦放大,如導(dǎo)電性能、催化性能、分子識(shí)別性能、吸附性能等,從而大幅提高檢測(cè)的靈敏度、穩(wěn)定性和重復(fù)性。目前來看,這方面的報(bào)道不僅僅只關(guān)注檢測(cè)方法的建立和藥物電極過程的探討,同樣注重修飾電極的制備和表征。這更能完整體現(xiàn)抗精神病藥物電化學(xué)傳感器的構(gòu)建過程,頗具研究?jī)r(jià)值。
目前臨床上使用的抗精神病藥物大約有一百多種,常用的主要有如下幾類:吩噻嗪類、三環(huán)類、二苯氧氮平類、苯二氮類和5-羥色胺再攝取抑制劑類[12]。最近20年來,化學(xué)修飾電極已廣泛應(yīng)用于抗精神病藥物的電化學(xué)檢測(cè),取得了一系列研究成果,這里選擇代表性藥物進(jìn)行描述。
(1)氯丙嗪、異丙嗪、硫利達(dá)嗪
Purushothama等采用L-半胱氨酸修飾碳糊電極,通過差示脈沖伏安法和方波伏安法對(duì)氯丙嗪(Chlorpromazine,CPZ)進(jìn)行測(cè)定,檢測(cè)限分別為11.9nM和2.436nM。并通過循環(huán)伏安法考察了CPZ的電化學(xué)行為,指出其電極過程是不可逆的,且為吸附控制。有2個(gè)電子參與了電化學(xué)反應(yīng),并求得標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)速率常數(shù)k為1.868ms-1[13]。Parvin等采用Co納米顆粒修飾碳糊電極,在生物樣品中實(shí)現(xiàn)了對(duì)低濃度CPZ的檢測(cè),檢測(cè)限為0.6nM,顯示出很高的靈敏度和選擇性[14]。Sliwinska等采用DNA修飾金電極構(gòu)建安培型生物傳感器,室溫下在含有不同濃度CPZ的溶液中孵化2min后,通過線性掃描伏安法,可對(duì)低至0.6μM的CPZ進(jìn)行測(cè)定[15]。
Xia等采用多壁碳納米管修飾玻碳電極(MWCNTs/GC)對(duì)異丙嗪(Promethazine,PMZ)進(jìn)行了伏安測(cè)定,結(jié)果表明,PMZ在0.61V和0.78V分別產(chǎn)生一個(gè)陽極峰,前者可以作為定量分析的基礎(chǔ),檢測(cè)限為1.0×10-8M[16]。Ribeiro等采用摻雜高純B的金剛石電極,研究了PMZ的電極反應(yīng)機(jī)理,指出氧化過程中,形成了一種吸附產(chǎn)物[17]。Yang等先將DNA溶液滴涂于活化玻碳電極表面,待溶劑揮發(fā)干后得到DNA/GC修飾電極。研究發(fā)現(xiàn),PMZ在修飾電極上產(chǎn)生了一對(duì)較好的氧化還原峰,且峰電流明顯增加,表明電極對(duì)PMZ有很好的親和性。其關(guān)鍵原因在于,玻碳電極經(jīng)過活化后,表面生成了很多含氧基團(tuán),通過H鍵能夠使藥物分子更緊密地靠近電極表面,加速電子轉(zhuǎn)移[18]。Wei等采用DNA自組裝膜修飾金電極,研究了DNA與PMZ之間的相互作用。結(jié)果表明,單鏈DNA與PMZ之間的結(jié)合是靜電作用,而雙鏈DNA則除了靜電作用外,還有嵌插作用[19]。
Feng等通過簡(jiǎn)單的自組裝方法,合成了一種摻雜N的碳納米管/Au納米顆粒(CNTs/Au NPs)的復(fù)合物,并對(duì)其進(jìn)行了形貌、組成及光學(xué)性質(zhì)的表征。該復(fù)合物兼具兩者的優(yōu)點(diǎn),具有良好的分散性、生物兼容性及導(dǎo)電性。將該復(fù)合物修飾到電極上,能夠用于硫利達(dá)嗪(Thioridazine,TRZ)的伏安測(cè)定[20]。Ensafi等通過金屬輔助化學(xué)刻蝕技術(shù),先將普通Si粉末轉(zhuǎn)化為多孔Si,然后將Bi納米顆粒沉積在多孔Si表面,合成了一種Bi/PSi納米材料。再將其沉積在CNTs上,得到最終的修飾電極,可以對(duì)痕量的TRZ進(jìn)行靈敏測(cè)定,檢測(cè)限為0.03μM[21]。Amiri等通過水熱法合成了磷鋁酸鎳,作為修飾劑,與碳糊按一定比例混合后,得到修飾電極,成功用于測(cè)定TRZ。研究指出,修飾劑具有很高的比表面積,其中的Ni(II)有著很高的電催化活性,能夠加速TRZ的電子轉(zhuǎn)移[22]。Shahrokhian等合成了一種Ag納米顆粒(Ag nanoparticles)修飾的納米金剛石(nanodiamond)材料AgNPs-NDG,將其沉積在熱解石墨電極表面,得到修飾電極。TRZ在該修飾電極上于很寬的濃度范圍(0.08~100μM)內(nèi)呈現(xiàn) 良 好 的 電 化 學(xué) 響 應(yīng),檢 測(cè) 限 為0.01μM[23]。Mashhadizadeh等制備了一種ZnS納米顆粒修飾碳糊電極,對(duì)TRZ可實(shí)現(xiàn)靈敏測(cè)定,檢測(cè)限為65nM。并且其具有良好的分子識(shí)別能力,能夠?qū)RZ和奧氮平同時(shí)檢測(cè),互不干擾[24]。
(2)三氟拉嗪、丙氯拉嗪、奮乃靜、氟奮乃靜
長(zhǎng)鏈烷基硫醇自組裝膜修飾金電極曾用于研究這些藥物的電化學(xué)行為,并建立了測(cè)定方法。其核心思想是:在堿性溶液中,上述藥物均為疏水性的中性分子,而長(zhǎng)鏈烷基硫醇亦是疏水性的,可以利用自組裝膜和藥物分子之間強(qiáng)烈的疏水作用進(jìn)行有效富集,實(shí)現(xiàn)靈敏檢測(cè)。電子在電極和藥物分子之間可能是通過隧道效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)傳遞的。不過,每種藥物的電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理有所不同[25-28]。例如,在陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)存在下,三氟拉嗪(Trifluoperazine,TFP)和丙氯拉嗪(Prochlorperazine,PCP)的氧化峰電流都明顯提高,且均存在“一峰變雙峰”的分裂現(xiàn)象,顯然是電極過程發(fā)生了變化,2個(gè)電子由一步失去變?yōu)榉植绞?。然而,奮乃靜(Perphenazine,PPZ)和氟奮乃靜(Fluphenazine,F(xiàn)PZ)則沒有這種現(xiàn)象,這可能和它們的分子結(jié)構(gòu)不同有關(guān)。此外,檢測(cè)PPZ時(shí),電極表面存在針孔效應(yīng),其可以通過在空白溶液中循環(huán)掃描洗脫膜內(nèi)的藥物氧化產(chǎn)物以獲得更新。但面對(duì)其它幾種藥物時(shí)就無法做到,每次測(cè)定后電極必須重新拋光及修飾后才能使用。
為了解決電極再生的問題,Zeng等先在金電極上自組裝一層3-巰基丙基-三甲氧基硅烷((3-mercaptopropyl)trimethoxysilane),然 后 再 涂 覆 一 層MWCNTs分散液,溶劑自然晾干后得到MWCNTs/MPS/Au雙層修飾電極。利用MPS水解時(shí)形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),首次實(shí)現(xiàn)了MWCNTs在金電極表面的固定。該電極用于FPZ的測(cè)定,檢測(cè)限為1×10-8M。由于MWCNTs具有特殊的吸附性能,電極能夠在空白溶液中循環(huán)掃描數(shù)圈后得到更新,穩(wěn)定性和重復(fù)性良好[29]。Zhao等將MWCNTs分散液滴涂在十二烷基硫醇(dodecanethiol)自組裝膜修飾金電極上,形成MWCNTs/DDT/Au雙層修飾電極,檢測(cè)PCP時(shí)也得到類似結(jié)果[30]。Jin等先在玻碳電極表面涂覆一層單壁碳納米管(SWNTs),然后繼續(xù)電聚合一層4-氨基苯磺酸(4-aminobenzene sulonic acid),得 到poly-ABSA/SWNTs/GC修 飾電極,通過掃描電鏡和交流阻抗對(duì)其進(jìn)行表征?;趯?dǎo)電聚合物和碳納米管之間的協(xié)同效應(yīng),電極對(duì)TFP的有著很強(qiáng)的電催化作用,測(cè)定時(shí),檢測(cè)限為1.0×10-9M[31]。Atta等制備了一種Fe納米顆粒/離子液晶/石墨烯復(fù)合物,將其修飾在玻碳電極表面,由于三者之間的協(xié)同效應(yīng),該修飾電極對(duì)TFP有著極高的靈敏度,檢測(cè)限達(dá)到驚人的2.29×10-12M[32]。
(1)丙咪嗪
Khodari等采用脂肪酸修飾碳糊電極,通過疏水相互作用,使丙咪嗪(Imipramine,IMP)在電極表面富集,據(jù)此對(duì)藥物進(jìn)行靈敏測(cè)定,檢測(cè)限為1nM[33]。Neto等制備了一種復(fù)合物,其由二茂鐵甲酸、β-環(huán)糊精、氧化多壁碳納米管組成。將此復(fù)合物修飾到玻碳電極表面,所得修飾電極可以在低電位下測(cè)定IMP[34]。Eslami等將蒙脫石納米粘土加入到離子液體電極中,通過粘土、離子液體和IMP之間的協(xié)同作用,使藥物富集在電極表面實(shí)現(xiàn)測(cè)定,檢測(cè)限為19nM[35]。Toledo等采用石墨-聚氨酯復(fù)合物電極,通過電化學(xué)和量子化學(xué)的方法研究了IMP的氧化機(jī)理,并實(shí)施了測(cè)定,檢測(cè)限為4.60×10-9M[36]。Mofidi等發(fā)展了一種新的分析方法,通過電膜萃取對(duì)IMP進(jìn)行富集后,在摻雜Sr(VO3)2納米顆粒的植酸修飾碳糊電極上,采用快速傅里葉變換方波伏安法,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)IMP的超痕量分析[37]。Sliwinska等制備了DNA修飾金電極用于IMP的測(cè)定。結(jié)果表明,混合序列及單GC序列的DNA修飾修飾金電極擁有較高的靈敏度[38]。Xu等制備了一種新型IMP分子印跡傳感器,通過自組裝方式將Au納米顆粒及溶膠-凝膠法將薄層分子印跡膜逐步引入到ITO電極表面。結(jié)果顯示,印跡膜有良好的選擇性,而Au納米顆粒則有良好的催化活性,導(dǎo)致檢測(cè)限可達(dá)1.0×10-9M[39]。
(2)氯米帕明、多塞平
Ivandini等用高度摻雜B的金剛石電極作為探頭,應(yīng)用于高效液相色譜系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)了對(duì)氯米帕明(Clomipramine,CMP)的靈敏測(cè)定,檢測(cè)限可達(dá)0.5nM[40]。Huang等 制 備 了 一 種 十 六 巰 酸(16-mercaptohexadecanoic acid)自組裝膜修飾金電極(MHA/Au),通過紅外反射光譜、拉曼光譜、X光電子能譜、循環(huán)伏安和交流阻抗對(duì)其進(jìn)行表征。利用修飾膜和藥物分子之間強(qiáng)烈的疏水作用,提高藥物在電極表面的富集濃度,從而實(shí)現(xiàn)靈敏測(cè)定,檢測(cè)限為6×10-9M。并通過對(duì)一系列對(duì)照試驗(yàn)來驗(yàn)證疏水作用,并且研究了CMP的電極過程。指出CMP的電化學(xué)氧化是一個(gè)受吸附控制的不可逆過程,母環(huán)上的N原子失去了一個(gè)電子,形成了一個(gè)陽離子自由基,并求得電子轉(zhuǎn)移速率常數(shù)ks為2.14cm·s-1[41]。Jin等在玻碳電極上先電沉積了一層納米Pt簇,然后再電聚合一層對(duì)氨基苯磺酸,得到poly-ABSA/Pt/GC修飾電極,可對(duì)CMP實(shí)現(xiàn)靈敏測(cè)定,檢測(cè)限為1.0×10-9M[42]。Xu等則在玻碳電極表面先涂覆一層MWNTs,然后再電聚合一層4-氨基苯甲酸(4-amino-benzoic acid),得 到poly(4-ABA)/MWNTs/GC修 飾 電 極,其 對(duì) 多 塞 平(Doxepin,DXP)顯示出良好的預(yù)富集功能及電催化活性,測(cè)定時(shí),檢測(cè)限為1.0×10-10M[43]。
Huang等采用MHA/Au修飾電極,利用修飾膜與藥物之間的疏水相互作用,建立了氯氮平(Clozapine,CLZ)的測(cè)定方法,檢測(cè)限為7×10-9M??疾炝薈LZ在電極上的電化學(xué)行為,指出其電極過程受擴(kuò)散控制,且部分可逆,并通過計(jì)時(shí)電量法求得了CLZ在膜內(nèi)的擴(kuò)散系數(shù)[44]。Shukla等在Ti/Au微電極上電沉積了微米厚度的殼聚糖-CNT復(fù)合物,將此修飾電極用于指尖微升全血試樣中CLZ的測(cè)定,在其它電活性物質(zhì)共存的情況下,仍具有較高的靈敏度,檢測(cè)限為0.5±0.03μM[45]。Tammari等制備了一種磁性納米復(fù)合物,其由Fe3O4、β-丙氨酸和Pd組成。將此復(fù)合物通過滴涂方式固定在玻碳電極表面,得到修飾電極。其對(duì)CLZ呈現(xiàn)靈敏響應(yīng),生理?xiàng)l件下可實(shí)現(xiàn)nM級(jí)別的檢測(cè)[46]。Shahrokhian等通過逐層組裝的方式,先在玻碳電極表面滴涂一薄層MWCNTs,然后再繼續(xù)電聚合摻雜新胭脂紅的吡咯,得到修飾電極,建立了CLZ的 測(cè) 定 方 法,檢 測(cè) 限 為3nM[47]。Mashhadizadeh等制備了一種TiO2納米顆粒修飾碳糊電極,研究了CLZ在此電極上的電化學(xué)行為機(jī)理,計(jì)算出電子轉(zhuǎn)移系數(shù)α為0.57。并建立了測(cè)定方法,檢測(cè)限為61.0nM。借助吸附差示脈沖伏安法,可實(shí)現(xiàn)CLZ和TRZ的同時(shí)測(cè)定[48]。
Nasrabadi等制備了一種包含富勒烯功能化CNTs及離子液體的納米復(fù)合物,將其修飾到電極表面,得到修飾電極。測(cè)定地西泮(Diazepam,DZP)時(shí),濃度范圍非常寬(0.3~700μM),檢測(cè)限為87±2 nM,成功用于實(shí)際樣品分析[49]。Zare等以室溫離子液體為黏合劑及MWCNTs為修飾劑制備修飾電極,采用方波伏安法可對(duì)藥片、血清及尿樣中的DZP進(jìn)行靈敏測(cè)定[50]。Naggar等采用皂土修飾的凝膠碳電極,通過方波吸附陰極溶出伏安法,成功測(cè)定了實(shí)際樣品中的DZP。與已有報(bào)道相比,所提出的方法具有更高的準(zhǔn)確度、非常低的檢測(cè)限以及更加快捷[51]。
(1)帕羅西汀、氟西汀、沃替西汀
Brycht等采用摻雜B的金剛石電極研究了帕羅西?。≒aroxetine,PXT)的電化學(xué)行為,發(fā)現(xiàn)其電極過程不可逆,受擴(kuò)散-吸附混合控制,且與溶液pH有關(guān)。測(cè)定時(shí),檢測(cè)限為6.95×10-9M[52]。Alizadeh等通過沉淀聚合法制備了氟西?。‵luoxetine,F(xiàn)XT)印跡膜,將納米尺寸的分子印跡膜顆粒添加到碳糊中,再加入少量石墨烯,借助超聲波將上述物質(zhì)混合,得到修飾碳糊電極。其對(duì)FXT呈現(xiàn)良好的選擇性響應(yīng),檢測(cè)限為2.8×10-9M[53]。Ates等制備了一種核殼結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合物AuNPs@GRP,Au納米顆粒(Au nanoparticles)為核,石墨烯(graphene)為殼,將此復(fù)合物修飾到玻碳電極表面,得到修飾電極。其對(duì)沃替西?。╒ortioxetine,VXT)有著優(yōu)良的電催化活性,測(cè)定時(shí),檢測(cè)限為50nM[54]。
(2)西酞普蘭
Izadyar等在鉛筆芯電極上先電沉積一層聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)膜,然后再繼續(xù)滴涂塑化的聚氯乙烯膜,得到修飾電極。在溶出伏安模式下,該電極可以在100~1000nM范圍內(nèi)測(cè)定西酞普蘭(Citalopram,CTL)[55]。Daneshvar等制備了雙金屬納米顆粒Au-PdNPs,然后將其電沉積在石墨烯修飾金電極上,得到復(fù)合修飾電極,并通過多種手段對(duì)其進(jìn)行表征。該電極對(duì)CTL有著良好的電催化活性,在0.5~50μM范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)定量分析,檢測(cè)限為0.049μM[56]。Ghaedi等將ZnO納米顆粒和MWCNTs加入到碳糊中,得到化學(xué)修飾碳糊電極,其對(duì)CTL具有高度的選擇性,成功用于血清、尿樣及藥樣中藥物的測(cè)定[57]。Keypour等將具有核殼結(jié)構(gòu)的新席夫堿功能化的磁性Fe3O4納米顆粒(Fe3O4為核,新席夫堿為殼)固定在MWCNTs上,然后將復(fù)合物固定在玻碳電極上,得到修飾電極,形成了CTL的電位傳感器。檢測(cè)濃度范圍很寬(3.00×10-7~1.00×10-1M),檢測(cè)限為5.32×10-8M。傳感器響應(yīng)迅速、穩(wěn)定性高,可至少使用4個(gè)月,而電流不發(fā)生明顯變化[58]。
最近二十年來,基于納米材料的廣泛應(yīng)用,抗精神病藥物電化學(xué)傳感器獲得了飛速發(fā)展,靈敏度、選擇性、穩(wěn)定性、實(shí)用性不斷提高。隨著材料制備及表征技術(shù)的發(fā)展,預(yù)計(jì)未來該領(lǐng)域?qū)?huì)向如下幾個(gè)方向延伸:
一是制備新型生物材料修飾電極來研究抗精神病藥物的藥理作用。使用抗精神病藥物的目的簡(jiǎn)單說就是修復(fù)人體受損的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。如果能在基體電極上構(gòu)筑一層(或多層)具有類似神經(jīng)功能的生物材料膜,讓修飾電極與藥物分子在特定條件下接觸一段時(shí)間,模擬藥物治療。通過觀測(cè)電化學(xué)信號(hào)的變化,來進(jìn)一步理解神經(jīng)與藥物之間的相互作用。同時(shí),通過尋找藥物的結(jié)合靶點(diǎn),來探討抗精神病藥物容易成癮的原因。
二是開發(fā)新型電極材料以提高傳感器的檢測(cè)性能。從目前已公開的文獻(xiàn)來看,絕大多數(shù)修飾電極只能在μM級(jí)或以上級(jí)別濃度進(jìn)行準(zhǔn)確的定量分析,檢測(cè)限最多只能低至nM級(jí),極少數(shù)能達(dá)到pM級(jí)。一旦面對(duì)藥物濃度極低的人體血漿、血清、腦脊髓液、尿液、糞便等真實(shí)樣品時(shí),由于成分復(fù)雜,如不進(jìn)行前處理,實(shí)際上很難獲得準(zhǔn)確、穩(wěn)定的檢測(cè)結(jié)果。因此,有必要開發(fā)新的電極材料,通過改變其組成或結(jié)構(gòu),增強(qiáng)表面綜合性能,從而實(shí)現(xiàn)多組分環(huán)境下(特別是免預(yù)處理)藥物的超痕量分析,大幅提高實(shí)用性。
三是聯(lián)合其它技術(shù)構(gòu)建微流控芯片。將工作電極微型化,并有機(jī)結(jié)合色譜、光譜、微萃取、電泳、流動(dòng)注射等分析手段,將分離、富集、識(shí)別、檢測(cè)等功能集成到芯片上,發(fā)揮協(xié)同效應(yīng),實(shí)現(xiàn)復(fù)雜組分的快速分析。