石墨烯修饰玻碳电极测定氧氟沙星

卜晓阳，钱 丽，何宝佳

（皖南医学院 药学院，安徽 芜湖 241002）

石墨烯修饰玻碳电极测定氧氟沙星

卜晓阳，钱 丽，何宝佳

（皖南医学院 药学院，安徽 芜湖 241002）

通过超声混合得到稳定、均一的石墨烯-Nafion分散液，用滴涂法制备得到石墨烯-Nafion复合薄膜修饰玻碳电极。比较了氧氟沙星在未修饰玻碳电极和石墨烯-Nafion复合膜修饰玻碳电极上的电化学行为。结果表明石墨烯-Nafion复合膜修饰电极对氧氟沙星有电化学增强效应，并确定了最佳的实验条件。建立了一种快速、简便、灵敏度高的测定氧氟沙星的电化学方法。将该修饰电极用于氧氟沙星片剂中氧氟沙星含量的测定，回收率为99.1%～102.4%。

石墨烯；Nafion复合膜；修饰电极；氧氟沙星

氧氟沙星（Ofloxacin，简称OFLO），是喹诺酮类抗菌药物之一，其在临床抗感染治疗上具有抗菌谱广、抗菌作用强、毒副作用小等优点，已被广泛应用于呼吸道、尿道、肠道等多种系统感染的治疗，然而这类药物的滥用会导致如过敏或耐药性等一些不良反应[1]。近年来用于测定OFLO的分析方法有分光光度法、荧光光度法、极谱分析法等，但这些方法大多操作复杂，灵敏度不高且仪器设备昂贵，因此发现一种快速、有效和灵敏的方法检测氧氟沙星具有十分重要的意义。

石墨烯作为一种新型的纳米材料，具有导热性好、机械性能强等优点，它独特的窝蜂晶格状二维平面稳定结构使其具有较大的比表面积[2]。它是目前已知电子传导速率最快的材料。因此成为各领域研究的热点。

本文通过超声混合法得到稳定、均一的石墨烯-Nafion分散液，然后通过滴涂法涂在玻碳电极表面，得到石墨烯-Nafion复合薄膜修饰玻碳电极，并比较了氧氟沙星在未修饰玻碳电极和修饰玻碳电极上的电化学行为。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

CHI660B电化学工作站（上海辰华仪器公司）；pH 213型酸度计（上海精密科学仪器有限公司）；KQ-50DE型数控超声波清洗器（昆山市超声仪器有限公司）；GY601电子天平（上海良品仪器仪表有限公司）。

实验采用三电极系统：石墨烯-Nafion膜修饰玻碳电极为工作电极，铂丝电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极。

石墨烯（GR，苏州恒球科技有限公司）；氧氟沙星（Sigma试剂公司），用0.1 mol·L-1的 HCl溶液配制5. 0×10－3mol·L－1的氧氟沙星标准溶液放置于4℃冰箱中冷藏。5% Nafion膜溶液（DuPont公司），其他试剂均为分析纯，实验用水为二次蒸馏水。

1.2 石墨烯-Nafion膜修饰玻碳电极的制备

将5 mg石墨烯先溶于0.1%的Nafion-乙醇溶液中，超声30分钟，得到稳定、均一的黑色石墨烯-Nafion溶液，浓度为1.0 mg·mL-1。将玻碳电极分别在0.3 μm和0.05 μm的氧化铝中抛光至镜面，用二次蒸馏水洗涤，然后将电极分别在无水乙醇和二次蒸馏水中超声洗涤，用二次蒸馏水彻底冲洗干净，在室温下晾干。吸取8 μL石墨烯-Nafion溶液，均匀地涂布在处理过的玻碳电极表面，室温下自然晾干，得到石墨烯-Nafion膜修饰玻碳电极。

2 结果与讨论

2.1 OFLO在修饰电极上的电化学响应

图1为在5 mL含有1.0×10-6mol·L-1OFLO的pH 7.0 Tris-HCl缓冲溶液中，OFLO在裸玻碳电极和石墨烯-Nafion膜修饰电极上的循环伏安曲线。从图中可以看出，OFLO在裸电极上伏安响应非常不明显（曲线a），只在0.68 V处出现微弱的氧化峰；而在修饰电极上，OFLO在0.27 V左右出现氧化峰，且氧化峰电流明显增强。峰电位负移约40 mV，说明石墨烯-Nafion膜修饰电极上对氧氟沙星有良好的电催化作用。这可能是由于石墨烯大的比表面积和独特的电化学性能为电极表面的电化学过程提供了更多的反应位点，从而使得修饰电极的灵敏度显著增强[3]。氧氟沙星的峰电流增大，峰电位的明显负移则是由于在酸性条件下OFLO带正电，Nafion的存在对OFLO进行了选择性富集，从而增加了OFLO在膜内的吸附量，使得OFLO的电子传递变快，提高了氧化峰的电流。

图1 1.0×10-6mol·L-1OFLO 在 pH 7.0 Tris-HCl缓冲溶液中的循环伏安图（a）在裸电极；（b）在修饰电极上，扫描速度：100 mV·s-1

通过OFLO氧化电流的安培响应测定了修饰电极的分析性能。将电位固定在0.27 V，在相同的时间间隔内加入固定量的OFLO后测定其氧化电流，图2为测得的修饰电极的分析性能。

从图2可以看出，每次加入OFLO后，氧化电流逐渐稳定增加。该测定曲线的线性范围为0.3-750 mol/L，线性相关系数为0.998，斜率为7.7 nA/μmol/L。结果表明，修饰电极的电催化行为具有较高的重现性，说明该修饰电极具有较好的分析性能，可用于OFLO的含量测定。

图2 修饰电极对OFLO的安培响应，在pH 7.0 Tris-HCl缓冲溶液中，电位0.27 V

2.2 缓冲液及pH值的影响

图3为不同酸度的PBS缓冲液对OFLO的氧化峰电流的影响。由图可见，OFLO在中性条件下电流响应最为明显，因此选择pH=7.0作为实验的酸度条件。同时实验还分别比较了OFLO在pH=7.0 PBS缓冲液、ABS缓冲液以及Tris-HCl缓冲液中电化学反应，结果显示在Tris-HCl缓冲液中峰电流最大，峰形较好，故此实验选择pH=7.0的Tris-HCl缓冲液作为实验缓冲电解质溶液。

图3 不同pH值PBS缓冲液对OFLO峰电流的影响

2.3 修饰剂用量的影响

复合膜的厚度对OFLO氧化峰电流有一定的影响。修饰剂用量越多复合膜越厚。图4为修饰剂用量对OFLO峰电流的影响。由图可见，随着修饰剂用量增大，OFLO在电极表面富集增加，氧化峰电流随之增大。但当修饰剂用量大于8 μL时，氧化峰电流出现降低。这说明修饰膜过厚会导致修饰电极电阻变大，阻碍了氧氟沙星的传质过程以及与电极之间的电子交换反应。因此本实验最终选择石墨烯-Nafion分散液用量为8 μL。

图4 修饰剂用量对OFLO峰电流的影响

2.4 扫描速率的影响

图5为OFLO在石墨烯-Nafion膜修饰电极的循环伏安行为。OFLO的氧化峰电流与扫描速度（20～300 mV·s-1）的平方根呈良好的线性关系（R=0.994 0）：

说明OFLO在石墨烯-Nafion膜修饰电极的反应过程受扩散控制。

图5 峰电流和扫速平方根的关系

2.5 样品分析及回收率测定

取样品氧氟沙星片（华润双鹤药业）3片于超纯水中超声崩解，再定容于100 mL容量瓶。取不同量上层清液用pH 7.0 Tris-HCl缓冲溶液稀释。然后用标准加入法测定，每份样品平均测定3次，结果见表1。药片分析结果的RSD为1.4%，加标回收率为99.1%～102.4%，其结果令人满意。

表1 氧氟沙星片剂中含量的测定结果及回收率（n=3）

3 结论

利用Nafion的成膜性和阳离子交换作用，将石墨烯分散在Nafion乙醇溶液中，并通过滴涂法制备了石墨烯-Nafion复合膜修饰玻碳电极。该修饰电极能显著提高氧氟沙星电化学检测时的氧化峰电流。通过对检测条件的优化，建立了基于石墨烯-Nafion复合膜修饰玻碳电极的氧氟沙星电化学检测方法。此方法简便快速，在用于氧氟沙星片剂的含量测定时，该方法精密度高、准确度好，RSD值和回收率也令人满意，说明该方法具有较好的实用前景。

[1] Pakpinyo S, Sasipreeyajan J. Molecular characterization and determination of anti-microbial resistance of Mycoplasma gallisepticum isolated from chickens[J]. Vet Microbiol, 2007, 125(1-2):59-65.

[2] Chae H K, Siberio pérez D Y, Kim J. A route to high surface area, porosity and inclusion of large molecules in crystals[J]. Nature, 2004, 427: 523-527.

[3] 吴芳辉,陈乐,程立春,等.石墨烯修饰电极伏安法测定药物中的氧氟沙星[J].化学研究与应用,2014,26(5):636-640.

（责任编辑、校对：琚行松）

Application of Graphene Modified Glassy Carbon Electrode for the Detection of Ofloxacin

BU Xiao-yang, QIAN Li, HE Bao-jia
(School of Pharmacy, Wannan Medical College, Wuhu 241002, China)

The stable and uniform graphene-nafion dispersion was obtained by ultrasonic mixing. A glassy carbon electrode was modified with graphene-nafion composite membrane by casting. After having compared the electrochemical behavior of ofloxacin in non-modified glassy carbon electrode and graphene -nafion composite membrane modified electrode, it was found that the modified electrode exhibits an excellent electro-catalytic activity toward the oxidation of ofloxacin, and the best experimental conditions have been determined by the result. The electrode with the fast, simple, sensive was developed for the detection of ofloxacin. The proposed method was applied successfully for determination of ofloxacin in drug samples. The recovery can reach 99.1%～102.4%.

graphene; nafion composite membrane; modified electrode; ofloxacin

R969.2

A

1009-9115(2016)02-0035-03

10.3969/j.issn.1009-9115.2016.02.010

安徽省大学生创新创业训练项目（AH201410368120），皖南医学院校中青年科研基金（WK201411）

2016-01-04

卜晓阳（1987-），女，安徽马鞍山人，硕士，实验师，研究方向为药物分析。