聚甲基蓝/乙炔黑修饰玻碳电极用于测定对乙酰氨基酚

卢先春，王沙沙，李智玲，陈劲草，许春萱

(信阳师范学院 化学化工学院，河南 信阳 464000)

0 引言

对乙酰氨基酚(acetaminophen，ACOP)是乙酰苯胺类解热镇痛药，又名扑热息痛(Paracetamol)，为芳环对位取代的酰胺类药物，用于解热，也可用于缓解轻中度疼痛，但药物过量会出现肝功能损害或肾功能损害[1]，因此构建准确、快速、灵敏的ACOP含量分析方法具有重要意义.ACOP的测定方法目前主要有分光光度法[2,3]、高效液相色谱法[4,5]、毛细管电泳法[6]、荧光法[7]、流动注射化学发光法[8，9]及电化学分析方法[10,11]等.其中电化学分析法具有仪器简单、检测迅速、灵敏度高、分析成本低等优点，已成为用于生物物质及金属离子的灵敏测定的研究热点[12,13].本文采用生物有机染料甲基蓝(Methyl Blue，MB)和纳米材料乙炔黑(Acetylene black，AB)利用聚合和点涂的方法在玻碳电极表面构建了聚甲基蓝/乙炔黑修饰玻碳电极的电化学传感器(MB/AB/GCE)，研究了ACOP 在该电极上的电化学行为， 建立了测定痕量ACOP的新方法.该传感器用于ACOP的测定，检出限可达0.6mol/L，线性范围有2个数量级.

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

CHI660D电化学工作站，上海辰华仪器有限公司；KQ2200E型超声波清洗器，昆山市超声仪器有限公司；XK96-B快速混匀器，姜堰市新康医疗器械有限公司；MS-2000 磁力搅拌器，河南中良科学仪器有限公司；三电极体系：MB/AB/GCE为工作电极，饱和甘汞电极( SCE)为参比电极，铂丝电极为辅助电极.

对乙酰氨基酚，分析纯，Sigma公司；甲基蓝，分析纯，中国科学院成都有机化学有限公司；乙炔黑纳米材料，本实验室自制；铁氰化钾，分析纯，天津市永大化学试剂开发中心；亚铁氰化钾，分析纯，天津市致远化学试剂有限公司；氯化钾，分析纯，天津科密欧化学试剂开发中心；乙酸-乙酸钠缓冲溶液(ABS)：用 0.1 mol/L 的醋酸钠和0.1 mol/L醋酸混合配制而成，用精密 pH 计调节溶液至所需的 pH 值；对乙酰氨基酚片，广东台城制药股份有限公司，规格 0.3 g/片；实验所用试剂均为分析纯；实验用水均为实验室自制二次蒸馏水.

1.2 传感器的制备

1.2.1 裸玻碳电极传感器

1.2.2 乙炔黑修饰玻碳电极传感器

以水作溶剂配制0.2 g/L的乙炔黑溶液，超声分散120 min，直至得到浅黑色的乙炔黑悬浮液.用微量进样器取6L 乙炔黑的悬浮液，均匀的滴加在GCE表面，在红外灯下烘干，即制得乙炔黑修饰玻碳电极传感器(AB/GCE).

1.2.3 聚甲基蓝修饰玻碳电极传感器

将GCE电极放置在含5.0×10-3mol/L甲基蓝的pH=9.0的PBS溶液中，在1.6 V的恒电位下聚合20 min，制得聚甲基蓝修饰玻碳电极传感器(MB/GCE).

1.2.4 聚甲基蓝/乙炔黑修饰玻碳电极传感器

将AB/GCE代替GCE如1.2.3方法即制得聚甲基蓝/乙炔黑修饰玻碳电极传感器(MB/AB/GCE).

1.3 实验方法

以构建的MB/AB/GCE为工作电极，将三电极体系分别插入以0.1 mol/LABS缓冲溶液(pH=5.0)为支持电解质的不同浓度的ACOP或样品溶液中，在 0.2～0.8 V电位范围，进行差分脉冲伏安(DPV)扫描.所用电化学测试均在室温下进行.

2 结果与讨论

2.1 ACOP在不同传感器上的电化学行为

图1 ACOP在不同传感器上的循环伏安图Fig. 1 ACOP Cyclicvoltammograms on different sensors

(a) GCE,(b) MB/ GCE,(c)AB/GCE,

(d) MB/AB/GCE

2.2 传感器的电化学表征

在含有 0.1 mol/L ABS ( pH=5.0)溶液中，利用线性扫描伏安法(LSV)研究了不同传感器的电位窗口.结果显示，4种传感器的电位窗口无明显差异，电位窗口范围：-1.5～1.5 V.

在电解质为0.1 mmol/L K3[Fe(CN)6] 和 1 mol/L KCl溶液中，用计时电量 (I-t)法研究了GCE与MB/AB/GCE的界面面积.根据Anson公式，计算出GCE表面积为0.0146 cm2.MB/AB/GCE表面积为0.0353 cm2，MB/AB/GCE表面积是GCE表面积的2.4倍.MB/AB/GCE传感器表面积大，反应位点多，能很好地促进电活性物质的电子传递，加速电子交换，吸附电活性物质多，相应的响应信号强.

在含有1 mmol/L Fe(CN)63-/4-和 0.1 mol/L KCl溶液中，用交流阻抗法(EIS)研究了不同传感器的电化学阻抗.结果表明，MB/AB/GCE、AB/GCE和MB/GCE均比GCE阻抗值明显减小，说明在裸玻碳电极上修饰乙炔黑或聚甲基蓝纳米材料构建的传感器具有良好的电子传递能力.

2.3 优化条件研究

pH(a～f)：3.5，4.0，4.5，5.0，6.0，6.5

考察了在MB/AB/GCE上电位扫描速度对ACOP循环伏安行为的影响，结果如图3.结果显示，随着扫速的增大，氧化还原峰电流随之增大，ACOP的氧化峰电流(Ipa)与电位扫描速度(v)在20～200 mV/s范围内成良好的线性关系，线性回归方程及其相关系数为：Ipa=-0.082v- 9.640，R=0.997.说明ACOP在MB/AB/GCE上的氧化还原过程是受吸附控制的过程.

图3 (A)不同扫速的循环伏安图(B)氧化峰电流与扫速的关系曲线图Fig. 3 (A) Cyclicvoltammograms with different sweep rates(B) Graph of oxidation peak current versus sweep rate

v(a～g):20、50、80、100、150、180、200 mV/s

2.4 ACOP的分析测试

用DPV法对不同浓度ACOP进行测试，结果如图4.结果显示，ACOP浓度在 2.0～400mol/L范围内与氧化峰电流呈良好的线性关系，回归方程为I(A) =-1.506-0.0396c(mol/L) ，线性相关系数R=0. 991.该传感器对ACOP 的检出限为0.6mol/L(RSN=3).

图4 (A)不同浓度ACOP的差分脉冲伏安图(B)不同浓度ACOP氧化峰电流与浓度的关系曲线图Fig. 4 (A) Differential PulseVoltammograms with Different Concentrations of ACOP(B) Graph of the relationship between the peak current and concentration of ACOP at different concentrations

c(a～h):2、15、30、60、100、200、300、400mol/L

2.5 传感器性能及干扰实验

以MB/AB/GCE为工作电极，按实验方法, 对100mol/L的ACOP 溶液平行测定6次, 峰电流的相对标准偏差为1.8%, 取不同批次的该传感器4支检测100mol/L ACOP溶液 , 峰电流的相对标准偏差为2.9%, 说明该修饰电极有良好的重现性.在允许相对误差±5%范围内, 用实验方法对于100mol/L ACOP溶液，1000 倍的蔗糖、葡萄糖、NaCl、KCl, 100 倍的抗坏血酸(AA)、Ca2 +、Zn2 +、Mg2 +、Fe3 +、Fe2 +、Pb2 +不干扰测定.

2.6 样品分析

准确称取一定量研细的对乙酰氨基酚药片，用无水乙醇溶解并定容于50 mL容量瓶中，静置后，取一定量上层清液于10 mL容量瓶中，用pH5.0的ABS稀释至刻度，摇匀并转移至电解池中，按实验方法平行测定6次，并用标准加入法进行回收率测定实验.结果见表1.

表1 样品测定结果(n=6)Tab. 1 Sample determination results(n=6)

3 结论

用聚甲基蓝和乙炔黑纳米材料在玻碳电极上构建了用于ACOP的灵敏测定传感器.由于聚甲基蓝优良的导电性和成膜性能以及纳米材料乙炔黑优良的催化性能，在两者协同作用下，对ACOP的电化学氧化还原过程产生了良好的催化性能，表现为其氧化峰电流显著提高和氧化峰电位负移.实验结果表明，该电化学传感器具有稳定性好、易制备和成本低等优点.所建立的分析方法具有高的灵敏度和宽的线性范围，可用于药剂中对乙酰氨基酚含量的测定.