摘要 芬太尼是一種強(qiáng)效麻醉性阿片類鎮(zhèn)痛藥物,在臨床手術(shù)中可作為靜脈麻醉劑,但同時(shí)也被吸毒人員作為毒品濫用,由此導(dǎo)致的死亡人數(shù)逐年增多,因此,亟需開發(fā)芬太尼的快速篩查方法。本研究以二元金屬有機(jī)框架MIL-88B(Fe/Ni)作為電催化劑,結(jié)合多壁碳納米管(MWCNTs)修飾玻碳電極(GCE)構(gòu)建了電化學(xué)傳感器用于芬太尼的快速檢測。通過掃描電鏡(SEM)、能量色散X 射線光譜(EDS)、X 射線衍射(XRD)以及X 射線光電子能譜(XPS)等多種方法表征了所合成的MIL-88B(Fe/Ni)及MIL-88B(Fe/Ni)/MWCNTs 復(fù)合材料的形貌、晶體結(jié)構(gòu)和元素特征。電化學(xué)測試結(jié)果表明, MIL-88B(Fe/Ni)/MWCNTs 復(fù)合材料修飾GCE具有較低的電化學(xué)阻抗和較大的電化學(xué)表面積,對芬太尼具有超高的靈敏度。在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下,對芬太尼的線性檢測范圍為0.04~10 μmol/L, 檢出限(LOD, 3Sb/M)為0.015 μmol/L, 重現(xiàn)性、選擇性和穩(wěn)定性均良好。進(jìn)一步利用此修飾電極檢測實(shí)際尿液和血液樣品中的芬太尼含量,在0.2~1.0 μmol/L 濃度范圍內(nèi),回收率分別為58.6%~81.5%和82.7%~97.5%。MIL-88B(Fe/Ni)/MWCNTs 復(fù)合材料可作為一種新型電極修飾材料,用于芬太尼的電化學(xué)快速檢測,在公安禁毒和醫(yī)療急救領(lǐng)域中具有巨大的應(yīng)用潛力。
關(guān)鍵詞 芬太尼;MIL-88B(Fe/Ni);多壁碳納米管;電化學(xué)檢測;差分脈沖伏安法
近年來,因?yàn)E用毒品死亡的人數(shù)逐年上升,僅2021 年,全球因?yàn)E用毒品而死亡的人數(shù)就超過10 萬人,其中很大一部分是由于濫用芬太尼及其類似物等合成類阿片所致[1-2]。為了打擊芬太尼類藥物的濫用和犯罪,開發(fā)一種靈敏、準(zhǔn)確和便攜式快速檢測芬太尼的方法具有重要意義。目前,檢測芬太尼的方法主要包括分光光度法[3-4]、氣相色譜法[5-6]、氣相色譜-質(zhì)譜法[7-9]、液相色譜法[10-11]和液相色譜-質(zhì)譜法[12-15]等,這些方法需要復(fù)雜和昂貴的儀器以及具有豐富背景知識的專業(yè)操作人員,耗時(shí)長、檢測成本高。電化學(xué)檢測技術(shù)具有響應(yīng)速度快、靈敏度高和便攜性良好等優(yōu)勢,已廣泛應(yīng)用于各種目標(biāo)物的現(xiàn)場篩查。
Hu 等[16]首次使用汞電極,采用溶出伏安法(ASV)實(shí)現(xiàn)了對芬太尼的檢測。在優(yōu)化的電極材料和電解質(zhì)系統(tǒng)條件下,該方法的檢出限為5 nmol/L, 但由于汞的毒性,難以實(shí)際應(yīng)用。Peng 等[17]開發(fā)了一種基于四[3,5-雙(三氟甲基)苯基]硼酸陰離子的離子對復(fù)合電極用于聚氯乙烯基質(zhì)中芬太尼的檢測,檢出限為6.29 μmol/L。近年來,研究人員采用碳電極改性的方法增強(qiáng)芬太尼氧化的信號響應(yīng),進(jìn)而提高靈敏度。Goodchild 等[18]使用離子液體(1-丁基-1-甲基吡咯烷鎓雙(三氟甲基磺?;﹣啺符})修飾的絲網(wǎng)印刷電極(SPCE)對芬太尼進(jìn)行分析,檢出限為5 μmol/L。Naghian 等[19]在此基礎(chǔ)上使用多壁碳納米管(MWCNTs)和室溫離子液體4-(3-丁基-1-咪唑)-1-丁烷磺酸鹽的混合物對手套上的柔性SPCE 進(jìn)行修飾,用于液體和粉末狀態(tài)的芬太尼的檢測,檢出限為10 μmol/L。Naghian 等[20]使用鋅基金屬有機(jī)框架(Zn(Ⅱ)-MOF)修飾的SPCE 對芬太尼進(jìn)行檢測, Sohouli 等[21]使用碳納米洋蔥修飾的玻碳電極(GCE)對芬太尼進(jìn)行檢測,檢出限均為0.3 μmol/L。Ding 等[22]使用氧化鎳和碳納米管的納米復(fù)合材料(NiO@CNTs)修飾GCE 檢測芬太尼,檢出限為0.1 μmol/L。Mishra 等[23]利用激光直接在市售聚酰亞胺片上誘導(dǎo)納米多孔碳結(jié)構(gòu)并用于芬太尼的檢測,檢出限為1 μmol/L。Wester 等[24]采用單壁碳納米管(SWCNTs)修飾的GCE 對芬太尼進(jìn)行檢測,檢出限為0.011 μmol/L。綜上,除SWCNTs/GCE 外,其它檢測方法得到的檢出限均較高(0.1 μmol/L 以上),無法達(dá)到芬太尼濫用者血液中低濃度水平藥物的檢測要求(5~80 μmol/L)。同時(shí), SWCNTs 存在材料制備難度大的問題,并且未見對血液和尿液中的目標(biāo)物進(jìn)行檢測的研究報(bào)道。