异烟肼在多壁碳纳米管修饰碳糊电极上的电化学行为及其应用*

尚永辉，杨会议，周琴，商娟，毛茹，冯克逸

(咸阳师范学院化学与化工学院，陕西咸阳 712000)

异烟肼在多壁碳纳米管修饰碳糊电极上的电化学行为及其应用*

尚永辉，杨会议，周琴，商娟，毛茹，冯克逸

(咸阳师范学院化学与化工学院，陕西咸阳 712000)

通过研究异烟肼在多壁碳纳米管修饰碳糊电极上的电化学行为建立了测定异烟肼的电化学方法。在pH 6.8的磷酸氢二钠–柠檬酸缓冲溶液中，异烟肼在–1.114 V处能产生一明显还原峰，异烟肼在修饰电极上的反应是受吸附控制的2质子、2电子电极反应过程。研究发现还原峰峰电流大小与异烟肼浓度在5.00×10–3～5.00 mmol／L内呈良好的线性关系，相关系数r=0.997 0，方法检出限为1.70×10–3mmol／L，测定结果的相对标准偏差为3.11%(n=5)，回收率为97.6%～103.6%。该方法简单、灵敏，精密度高，可应用于样品中异烟肼的测定。

异烟肼；多壁碳纳米管修饰电极；电化学行为

异烟肼对结核分枝杆菌具有高度的选择性，且抗菌作用强，临床上广泛用于治疗和预防各种类型的肺结核［1］，但是近年来的研究发现结核病患者在治疗过程中使用异烟肼治疗后发生了药物性肝损伤等不良反应［2］，进一步研究发现异烟肼的代谢产物会引起肝脏损害［3–4］，因此准确控制异烟肼药物在临床中用量就显得尤为重要。文献报道测定异烟肼的主要方法有电化学分析方法［5］、高效液相色谱法［6］、荧光光谱法［7］及共振光散射法［8］等。这些方法尽管在检出限、准确性等方面令人满意，但是由于需要用到特殊试剂及仪器而限制了其广泛的应用。

碳纳米管是一种具有特殊结构的新型的一维量子材料，由于碳纳米管具有不同于其它材料的独特物理性质和化学性质，近年来已成为国际科学界的研究热点之一［9–10］。碳纳米管具有独特的电子特性，如碳纳米管修饰电极能有效促进电子的传递，对待测物具有一定的催化能力［11］，因此已成功研究了多种药物的电化学行为［12–13］。

笔者通过探讨异烟肼在多壁碳纳米管修饰碳糊电极上电化学行为，建立了准确快捷的测定药物中异烟肼含量的电化学方法。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

电化学工作站：CHI660C型，上海辰华仪器公司；

电子天平：CH2250型，北京赛多利斯仪器系统有限公司；

三电极系统：多壁碳纳米管修饰碳糊电极为工作电极，Hg／Hg2Cl2为参比电极，铂电极为辅助电极；

二甲基甲酰胺：分析纯，天津市永大化学试剂有限公司；

异烟肼标准品：纯度为99%，中国药品生物制品检定所；

石墨粉：光谱纯，上海国药集团化学试剂厂；

多壁碳纳米管粉末：纯度大于98%，成都中国科学院有机化学有限公司；

异烟肼储备溶液：1.00×10–2mol／L，称取0.068 6 g异烟肼标准品，用蒸馏水溶解，定量转移并定容至100 mL容量瓶，摇匀、备用；

实验用水为去离子水。

1.2 电极的制备

称取适量石墨粉于研钵中，滴加液体石蜡并充分研磨至具有一定韧性的小片状，夯实填入0.5 mL注射器，从另一端插入打磨过的铜丝作为电极导线，用称量纸打磨，使电极表面呈镜面，制得碳糊裸电极；

取5 mg多壁碳纳米管粉末于试管中，加入1 mL二甲基甲酰胺，用超声波分散2 h，使其均匀分散。取10 μL分散液，滴至碳糊裸电极表面，用红外灯烘干，制得多壁碳纳米管修饰碳糊电极，备用。

1.3 电化学测定

移取pH 6.8的磷酸氢二钠–柠檬酸缓冲溶液3.00 mL于比色管中，加入一定量异烟肼储备溶液，用去离子水定容至10 mL，摇匀，转移至10 mL电解池中以三电极系统测定，记录循环伏安曲线。

2 结果与讨论

2.1 异烟肼在多壁碳纳米管修饰碳糊电极上的现象

取一定量的异烟肼储备溶液，分别以裸电极和多壁碳纳米管修饰碳糊电极作为工作电极，按照实验方法进行循环伏安扫描，结果如图1所示。由图1可知，异烟肼在裸电极以及多壁碳纳米管修饰碳糊电极上均能产生一明显的还原峰，而异烟肼在多壁碳纳米管修饰碳糊电极上的电化学信号明显强于裸电极信号：0.1 mmol／L异烟肼在裸电极上的峰电流值为6.33 μA，在修饰电极上的峰电流值为18.48 μA，是裸电极上的2.919倍。峰电位明显正移(裸电极上的峰电位在–1.292 V，修饰电极上的峰电位–1.114 V，正移0.178 V)，表明多壁碳纳米管对异烟肼具有明显的催化作用。

图1 异烟肼的循环伏安图(v=0.35 V／s)

2.2 条件试验

2.2.1 pH的选择

试验考察了浓度为1.00×10–4mol／L的异烟肼在不同pH值B–R缓冲溶液中的电化学行为，结果见图2。

图2 不同pH值下异烟肼的循环伏安图(v=0.35 V／s)

由图2可知，异烟肼在多壁碳纳米管修饰碳糊电极上的还原峰电位随着pH增加线性负移，线性方程为E=–0.073 3pH –0.936 3(r=0.993 3)，表明有质子参与了该电极反应过程，曲线斜率为0.073 3，依据Ep=E0–0.059(m／n)pH，得到m／n=1，可知该电极反应过程为等质子等电子反应过程。在pH 6.8的B–R缓冲溶液中异烟肼峰电流最大，峰形最佳，因此实验选择pH 6.8下进行测定。

2.2.2 底液的选择

试验考察了异烟肼分别在pH 6.8的不同底液中的电化学行为，结果见图3。

图3 不同底液下异烟肼的循环伏安图

由图3可知，异烟肼在pH 6.8的磷酸氢二钠–柠檬酸缓冲体系中峰电流最大，峰形最好。实验选择pH 6.8磷酸氢二钠–柠檬酸作为底液。

2.2.3 扫描速率对电化学信号的影响

以pH 6.8磷酸氢二钠–柠檬酸作为底液，逐渐改变扫描速率测定2.00×10–4mol／L异烟肼的循环伏安图谱，结果见图4。

图4 不同扫描速率下异烟肼的循环伏安图

由图4可知，随扫描速率增大，还原峰电流逐渐增大，峰电位逐渐负移；还原峰电流(μA)随扫描速率增加线性增大，线性方程为i=256.52v+58.765(r=0.996 2)。表明异烟肼在多壁碳纳米管修饰碳糊电极上电化学反应过程受吸附控制；还原峰电位Epc(V)与扫描速率v（V／s）的对数呈良好的线性关系，线性方程为Epc=–0.025 0 lnv– 1.427 2 (r=0.994 2)。根据文献［14］，，α取 0.5［15］，得到n=2.054≈2，即异烟肼在多壁碳纳米管修饰碳糊电极上电化学反应过程为2质子转移过程。根据2.2.1异烟肼在修饰电极上的反应过程为等质子等电子反应过程(m／n=1)，可以推测异烟肼在多壁碳纳米管修饰碳糊电极上的电化学反应过程为2质子、2电子转移过程。

2.3 线性关系

移取一定量的异烟肼标准溶液，按照实验方法以还原峰电流对异烟肼浓度作图，发现异烟肼浓度c(mmol／L)在5.00×10–3～5.00 mmol／L范围内与还原峰电流i(μA)呈良好的线性关系，线性方程为i=11.182c+5.421 4(r=0.997 0)。按照实验方法连续测定异烟肼空白溶液7次，以测定结果标准偏差的3倍除以标准曲线的斜率计算检出限，得检出限为1.70×10–3mmol／L。

2.4 精密度试验

对2.00×10–2mmol／L的异烟肼连续扫描循环伏安图谱5次，按照实验方法记录–1.114 V处的还原峰电流，得到测定结果的相对标准偏差为3.11%，表明该方法的精密度良好。

2.5 准确度试验

准确称量3片异烟肼片剂(西安利君制药有限责任公司，标示量100 mg／片)磨碎，取相当于1片的质量，用蒸馏水超声2 h溶解，定量转移并定容至100 mL容量瓶中，静置。准确移取上层清液0.02 mL于10 mL比色管中，按照实验方法测定还原电流，代入线性方程计算得异烟肼浓度为1.44×10–5mol／L，计算得到异烟肼片剂中异烟肼含量为98.75 mg／片。运用标准加入法测定回收率，结果见表1。

表1 回收试验结果

由表1可知，方法的回收率为97.6%～103.6%，说明该方法具有较高的准确度。

3 结论

通过研究异烟肼在多壁碳纳米管修饰碳糊电极上的电化学行为，发现异烟肼在多壁碳纳米管修饰碳糊电极上的电化学反应过程是受吸附控制的2质子、2电子转移过程，在此基础上建立了测定异烟肼的电化学方法。该方法简单，灵敏，具有较好的精密度，能为准确测定异烟肼药物含量以及有效控制和减少异烟肼代谢产物对肺结核患者所引起的药物性肝损伤等不良反应提供可靠的依据。

［1］ 南劲松，孟庆繁，郭伟良，等.近红外光谱–径向基神经网络在异烟肼片无损定量分析中的应用［J］.分析测试学报，2007，26(5): 617–620.

［2］ 杨君，刘志敏，展海军，等.石墨烯–纳米金复合物修饰电极用于异烟肼及抗坏血酸的同时测定［J］.分析测试学报，2014，33(4): 403–408.

［3］ 龙芳芳，王以美，于锋，等.异烟肼抗结核治疗致肝损伤的国内文献综合分析［J］.药物流行病学杂志，2016，25(6): 385–390.

［4］ 郭瑶雪，邓晔，李春，等.异烟肼致线粒体损伤引起药物性肝损伤研究进展［J］.中国临床药理学与治疗学，2015(3): 356–360.

［5］ 杨君，刘志敏，展海军，等.石墨烯–纳米金复合物修饰电极用于异烟肼及抗坏血酸的同时测定［J］.分析测试学报，2014，33(4): 403–408.

［6］ 王雪明，申健.改进高效液相色谱法测定抗结核凝胶中异烟肼和左氧氟沙星的含量［J］.中南药学，2014，12(11): 1 142–1 144.

［7］ 孙绪兵，何柏陈，翟好英.荧光猝灭法测定药物中异烟肼含量［J］.分析试验室，2014，33(5): 586–588.

［8］ 覃明丽，谭克俊，李华春，等.基于与铁氰化钾和Zn2+作用共振光散射法测定异烟肼［J］.中国科学：化学，2011，41(5): 863–868.

［9］ 黄一鸣.碳纳米管／聚合物复合材料的研究与应用进展［J］.胶体与聚合物，2015，33(4): 178–181.

［10］ 邱家乐，徐豆豆，赵真凤，等.碳纳米管的功能化修饰及应用研究进展［J］.材料导报A：综述篇，2015，29(3): 20–24.

［11］ 裘宇.基于功能化碳纳米管修饰电极对生物分子的电催化研究［D］.兰州：西北师范大学硕士论文，2013.

［12］ 于浩，徐娜，高小玲，等.金纳米粒子–过氧化聚吡咯–碳纳米管复合膜修饰电极同时测定对苯二酚和邻苯二酚［J］.分析化学，2016，44(7): 1 077–1 084.

［13］ 邓飞，唐柏彬，张进忠，等.碳纳米管修饰电极电催化还原去除废水中的氯霉素［J］.环境科学，2016，37(7): 2 610–2 617.

［14］ 张卉，汪振辉.单壁碳纳米管／聚合物修饰玻碳电极的电化学行为及酪氨酸的伏安测定［J］.分析试验室，2005，24(3): 27–30.

［15］ 周艳丽，申菲菲，杨志冲，等.阿昔洛韦在硼掺杂金刚石电极上的电化学行为及其与DNA相互作用的研究［J］.分析测试学报，2011，30(10): 1 148–1 150.

Electrochemical Behavior of Isoniazid at Multi-Wall Carbon Nanotubes Modified Carbon Paste Electrode and Its Application

Shang Yonghui, Yang Huiyi, Zhou Qin, Shang Juan, Mao Ru, Feng Keyi
(School of Chemistry & Chemical Engineering，Xianyang Normal University，Xianyang 712000， China)

The method of determinating isoniazid was established by studying the electrochemical behavior of isoniazid at multi-wall carbon nanotubes modified carbon paste electrode. It was found that in pH 6.8 Na2HPO4–C6H8O7buffer solution，isoniazid can produce an obvious redox peak at –1.114 V (vs.SCE)，and the electrode process was two protons and two electrons electrode reaction controlled by absorption. Further work showed that the redox peak currents were linear with the concentration of isoniazid in the range of 5.00×10–3–5.00 mmol／L，r=0.997 0，and the detection limit was 1.70×10–3mmol／L. The relative standard deviation of determination results was 3.11%(n=5)，the standard addition recoveries were 97.6%–103.6%. The method is simple and sensitive with high precision，it can be applied to the determination of isoniazid concentrations in the samples.

isoniazid; multi-walled carbon nanotubes modified electode; electrochemical behavior

O657.1

A

1008–6145(2016)06–0009–04

10.3969／j.issn.1008–6145.2016.06.002

*国家自然科学基金项目(21475113)；陕西省科技计划项目(2012JQ2013)；咸阳师范学院“青蓝人才”资助项目(XSYQL201507)；咸阳师范学院专项科研基金项目(11XSYK104)；陕西省电分析化学重点实验室开放基金项目(201502)；陕西省大学生创新创业训练计划项目（2435）；咸阳师范学院大学生创新创业训练计划项目（2016017）

联系人：尚永辉；E-mail: shangyonghui@163.com

2016–08–02