TiO2-CdTe电化学发光法测定利巴韦林

吴可心，田 利，胡 玥，王 月，陆 娟

(长春师范大学 化学学院，吉林 长春 130032)

利巴韦林化学名为1-P-D-呋喃核糖基-1H-12,4,-三氮唑-3-羧酰胺，属于广谱抗病毒药物[1]，常温条件下较稳定，易溶于水，适用于呼吸道病毒引起的肺炎、皮肤疱疹性病毒感染和支气管炎等炎症。在1981年针鼻剂、原料药、针剂等已获得生产资格，现有10多种药剂类型，临床应用较为广泛[2]。药剂中利巴韦林的定量分析方法有方波吸附溶出伏安法[3]、免疫分析法[4]、电泳法[5]、流动注射发光法[6]、分光光度法[7]、高效液相色谱法[8-9]、高效液相色谱-串联质谱法[10-13]。目前，尚未见基于量子点的电化学发光法测定利巴韦林含量的报道。

电化学发光(ECL)作为一种新型的电化学及发光分析方法，具有灵敏度高、背景低、快速简单等优点[14]，广泛应用于食品和环境监测、生物免疫分析、医疗诊断等方面，成为体外诊断的重要方法[15-16]。本文以联吡啶钌和三正丙胺的ECL信号为检测信号，利巴韦林为检测物质，构建了二氧化钛-碲化镉 (TiO2-CdTe)的ECL传感平台，考察了在联吡啶钌体系中，该修饰电极阳极的ECL行为。利巴韦林对阳极的ECL行为有一定的猝灭作用，据此，建立了一种测定利巴韦林含量的新方法。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

MPI-B型多参数化学分析测试系统(西安瑞迈分析仪器公司)；CHI600C电化学分析仪(上海辰华仪器公司)；采用三电极体系：玻碳电极 (GCE) 或TiO2-CdTe修饰电极为工作电极，铂电极为辅助电极，Ag/AgCl电极为参比电极。

联吡啶钌、二氧化钛、利巴韦林、三正丙胺均购于阿拉丁试剂公司，碲化镉(实验室自制)，其他所用试剂均为分析纯，实验用水均为二次蒸馏水。

联吡啶钌储备液：称取0.074 8 g联吡啶钌于烧杯中，用水将其溶解后，转移至10 mL容量瓶中定容，并置于4 ℃冰箱中保存。利巴韦林标准液：称取0.004 9 g利巴韦林粉末，用少量水将其溶解后定容至10 mL容量瓶，置于4 ℃冰箱中保存备用。

1.2 TiO2-CdTe修饰电极的制备

将玻碳电极用不同粒度的Al2O3抛光粉打磨，用水彻底清洗电极表面残留的抛光粉后，用水超声清洗电极5 min，氮气吹干备用。

取0.5 mg TiO2粉末分散于1 mL CdTe(经过表征，可作为后续研究使用)量子点溶液中，超声30 min，得到均匀分散的0.5 mg·mL-1TiO2-CdTe混合悬浮液。用微量注射器移取5 μL上述悬浮液滴涂于经预处理的电极，在红外灯下烤干，即制得TiO2-CdTe/GCE作为工作电极。用同样方法制备TiO2/GCE、CdTe/GCE 用于比较实验。

1.3 实验方法与条件

电化学发光是采用三电极体系在MPI-B型多参数化学分析测试系统上进行。参数设置：扫描电位范围：0～1.4 V，扫描速率为0.1 V/s，放大级数为3级，光电倍增管高压为600 V。

2 结果与讨论

2.1 不同修饰电极在联吡啶钌溶液中的ECL响应

图1 不同修饰电极的ECL响应Fig.1 ECL responses of different modified electrodesa.GCE，b.TiO2/GCE,c.CdTe/GCE,d.TiO2-CdTe/GCE;PBS:0.2 mol·L-1 ，scan rate:0.1 V·s-1

图1为4种不同修饰电极(GCE、TiO2/GCE、CdTe/GCE和TiO2-CdTe/GCE)在联吡啶钌体系中的ECL响应情况。从图中可以看出，4种不同修饰电极均产生ECL信号，在1.3 V左右达到最大值。通过比较不同修饰电极的ECL响应强度，TiO2-CdTe/GCE(d)的ECL信号最强，其发光强度是裸GCE(a)的4.4倍，是TiO2/GCE (b) 的2倍，是CdTe/GCE (c) 的1.4倍。这说明CdTe量子点和TiO2对联吡啶钌体系均有一定的增敏作用，并且形成复合物后由于它们的协同作用及纳米TiO2大的比表面积，增大了对CdTe量子点的承载量，提高了电子传输能力，使ECL的响应信号进一步增强。因此，本实验采用TiO2-CdTe/GCE作为工作电极。

2.2 利巴韦林在TiO2-CdTe/GCE上的电化学响应

采用循环伏安法和电化学发光法考察了利巴韦林在TiO2-CdTe/GCE上的电化学性质，结果如图2所示。图2A为不同浓度利巴韦林在TiO2-CdTe修饰电极上的循环伏安曲线，在0.85 V的氧化峰电流强度随着利巴韦林浓度的增加而减小。图2B为不同浓度利巴韦林的电化学发光曲线，随着利巴韦林浓度的增大，TiO2-CdTe/GCE在联吡啶钌溶液中的ECL强度也逐渐减小。这可能是因为利巴韦林和TiO2-CdTe复合物有一定的相互作用，使电极表面的电活性物质浓度减小，从而使电流或ECL信号减小，由此可见，利巴韦林可以猝灭TiO2-CdTe/GCE在联吡啶钌溶液中的ECL响应。因此，本实验利用电化学发光猝灭的特点对利巴韦林含量进行测定。

图2 不同浓度利巴韦林在TiO2-CdTe/GCE上的电化学(A)和电化学发光(B)曲线Fig.2 CV(A) and ECL (B) curves of different concentrations of ribavirin on TiO2-CdTe/GCE concentration of ribavirin(a-f):0,3.9,7.8,11.7,15.6,19.5 μmol·L-1

2.3 实验条件的选择

2.3.1 溶液pH值的选择考察了溶液pH值(5.0～13.0)对ECL强度的影响，实验结果见图3A。当pH值在5.0～11.0时，随着碱性的不断增强,ECL强度呈上升趋势，当pH大于11.0时，ECL强度呈下降趋势，而当pH 11.0时，ΔIECL达到最大值，因此实验选择pH 11.0为最佳pH值。

2.3.2 三正丙胺浓度的选择三正丙胺(TprA)作为联吡啶钌的共反应剂，其浓度直接影响ECL的强度和检测物的灵敏度。如图3B所示，TprA浓度为12.0 mmol·L-1时ΔIECL最大。浓度过低时，联吡啶钌与三正丙胺不能充分反应，ECL强度较低，当三正丙胺浓度过大时，体系的ECL不稳定，导致检测利巴韦林的灵敏度降低。因此，实验选择最佳共反应剂浓度为12.0 mmol·L-1。

图3 溶液pH值(A)及 三正丙胺浓度(B)的影响Fig.3 Effects of pH value and TprA concentration

2.3.3 TiO2-CdTe复合物比例的选择TiO2与CdTe的比例对体系的ECL有一定的影响，因此实验分别考察了在1.0 mL CdTe溶液中含有0.1、0.3、0.5、0.7、0.9 mg TiO2含量的TiO2-CdTe对ECL的响应情况。数据显示，随着TiO2的量越大，ΔIECL越大；TiO2的浓度大于0.7 mg·mL-1时，其ΔIECL值降低。可见，1.0 mL CdTe溶液中所含TiO2用量对ΔIECL有较大影响。当TiO2与CdTe的用量比为0.7∶1.0(mg·mL-1)时，ΔIECL达到最大值。因此该复合物的最佳比例为0.7 ∶1.0(mg·mL-1)。

2.3.4 反应时间的选择考察了体系中加入利巴韦林后的反应时间(0.5～10 min)对ΔIECL强度的影响。反应时间为0.5～1 min时，随着反应时间的延长，ΔIECL增强；当反应时间为1～10 min，随着反应时间的延长，ΔIECL值下降。上述数据表明，时间过短或过长均会导致体系ECL强度不同程度的降低。当反应时间为1 min时，ECL信号最稳定且ΔIECL最大。因此实验选择最佳反应时间为1 min。

2.4 干扰实验

2.5 标准曲线与检出限

在优化实验条件下，考察了不同浓度利巴韦林标准溶液的化学发光信号，并绘制了标准曲线。结果显示，利巴韦林溶液在3.9×10-4～3.9 μmol·L-1范围内，其浓度的对数与ΔIECL呈现良好的线性关系，线性方程为ΔIECL=228.50 lgc+14 913，线性系数r=0.992 4，方法的检出限(S/N=3)为1.3×10-10mol·L-1。将本方法与已报道的测定利巴韦林的方法，对其线性范围和检出限进行单位换算后比较(见表1)。结果显示，该方法具有更宽的线性范围和更低的检出限,适用于利巴韦林的痕量分析。

表1 不同测定利巴韦林方法的比较Table 1 Comparison of different methods for determination of ribavirin

2.6 TiO2-CdTe修饰电极的稳定性与重现性

在最优实验条件下，采用TiO2-CdTe/GCE在含有3.9 μmol·L-1利巴韦林标准液、2.0 mmol·L-1联吡啶钌和12.0 mmol/L-1TprA的PBS(pH 11.0)缓冲溶液中平行扫描10圈，其电化学发光强度基本不变，相对误差为4.3%。使用5支相同的TiO2-CdTe/GCE检测3.9 μmol·L-1利巴韦林溶液，测得其相对误差为3.5 %。说明该修饰电极具有较好的稳定性和重现性。

2.7 实际样品的分析

取一定量3个不同厂家的利巴韦林注射液于1 000 mL容量瓶中稀释定容，分别标记样品为1、2、3，量取一定量的样品，按照上述优化实验条件，每份注射液平行测定3次。在上述溶液中加入一定量的利巴韦林标准液进行加标回收实验，每份注射液加标后平行测定3次。样品中利巴韦林含量的平均值及加标的回收含量如表2所示。结果显示，利巴韦林的原含量为3.98～4.35 μmol/L，加标回收率为96.6%～101%，相对标准偏差(RSD)均小于5%，说明此方法可用于实际样品中利巴韦林含量的测定。

表2 回收试验结果(n=3)Table 2 Results of test for recovery(n=3)

3 结 论

本文采用CdTe和TiO2超声混合得到TiO2-CdTe悬浮液，用直接滴涂法制备了TiO2-CdTe/GCE。该修饰电极在联吡啶钌和三正丙胺发光体系中产生较强的ECL信号，利巴韦林对该体系在阳极的电化学发光信号具有明显的猝灭作用，利用此原理建立了一种测定利巴韦林含量的新方法。采用该修饰电极测定利巴韦林具有较宽的线性范围和较高的灵敏度等优点，为测定利巴韦林含量提供了一种简便、快速、价廉的新方法，对检测利巴韦林具有一定的参考意义。