荧光碳量子点测定替硝唑的应用研究

2019-11-19刘晓莉陈田田朱慧敏

山东化工 2019年20期

姬硕，刘晓莉，陈田田，张蒙，朱慧敏

(延安大学化学与化工学院，延安市分析技术与检测重点实验室，陕西延安 716000)

替硝唑(Tinidazole，TNZ)是第二代硝基咪唑类药物，与甲硝唑相比，具有抗炎效果更好，毒性低，生理活性强、耐受性更好等特点[1]。目前，替硝唑含量的测定主要有高效液相色谱法[2]、反相高效液相色谱法[3]、分光光度法[4]等，荧光分析法对其含量测定的报道较少。荧光碳量子点(CQDs)是一种具有低毒性，强荧光的球形结构的碳纳米颗粒，其尺寸一般小于10nm。近年来，已经有越来越多的学者致力于碳量子点的性质及其相关应用研究。

本文参考菜花碳量子点[5]的合成方法，利用该碳量子点作为荧光物质，提出了基于碳量子点荧光猝灭法检测替硝唑的新方法，并研究了其猝灭机理。该方法快速、便捷，可用于样品中替硝唑含量的测定。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

F-4500型荧光光度计(日本日立公司)；8453型紫外-可见分光光度计(美国安捷伦公司) ；FLSP920型瞬态稳态荧光光谱仪(英国爱丁堡公司)。

TNZ标准溶液：1.0×10-3mol/L，称取TNZ标准品0.0247g(中国药品生物制品检定所)，用UP水溶解并定容(100mL)，4℃冰箱保存待用，使用时逐级稀释。PBS缓冲液(pH值=7.10)；所用试剂均为AR纯，水为UP超纯水。

1.2 实验原理

替硝唑可以对菜花碳量子点荧光产生明显的猝灭作用，在pH值=7.10的PBS缓冲溶液中，碳量子点的荧光猝灭程度与替硝唑浓度相关。

1.3 实验方法

1.3.1 菜花碳量子点的制备

称取菜花粉末8g于水热反应釜(聚四氟乙烯内胆)中，并量取水30mL，将反应釜置于200 ℃干燥箱，保温22h。经文献方法[5]纯化并且干燥后，配制成0.25 g /L 的溶液，4℃保存待用。

1.3.2 TNZ测定

将2.00mLCQDs溶液、3.00mL PBS缓冲溶液、以及适量TNZ溶液依次加入到10mL玻璃比色管中，用UP水稀释至刻度，摇匀。反应30min后(室温)，测定其荧光强度(F)及试剂空白荧光强度(F0)，λex/λem=336nm/422nm，狭缝宽度均为5nm。

2 结果与讨论

2.1 荧光发射谱图

室温下，固定激发波长λex =336nm，扫描CQDs-TNZ体系的荧光光谱图，其发射谱图如图1所示。据图可知，加入TNZ后，CQDs的荧光强度明显降低，且随着TNZ的浓度增加，体系荧光强度的变化值同一定范围的TNZ浓度成正比。

图1 CQDs-TNZ体系的荧光光谱Fig.1 Fluorescence spectra of CQDs -TNZ system

2.2 反应条件的优化

按照实验方法试验了碳量子点用量、缓冲溶液种类及用量、反应时间、试剂加入顺序等对CQDs-TNZ体系荧光强度降低值的影响，试验表明，该试验体系的最佳试剂用量为2.00mL的CQDs溶液、3.00mL pH值=7.10的PBS缓冲溶液，当室温下放置30min后，体系的ΔF值最大，且在4h内保持稳定，试剂加入顺序对试验体系无影响。

2.3 表面活性剂和β-环糊精的影响

表面活性剂通常会对体系产生增敏作用，用SDBS、吐温-80、CPB、SDS、CTMAB等表面活性剂以及β-CD对体系猝灭程度的影响进行试验。研究结果表明，吐温-80对体系ΔF值产生增敏作用。对其用量进行了研究，最佳用量为0.5mL。

2.4 共存物质干扰

在优化好的试验条件下(相对误差不得大于±5%)，当TNZ浓度为1.0×10-5mol/L时， 1000倍的葡萄糖、果糖、蔗糖、淀粉，100倍的Al3+、Ca2+、Mn2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+，10倍的Pb2+,同倍的Fe3+、Ag+不干扰测定。

2.5 线性方程和检出限

在优化好的实验条件下，当TNZ浓度在8.0×10-7～2.0×10-7mol/L之间时，荧光强度的猝灭值与TNZ的浓度线性关系良好，线性回归方程为ΔF=1.846×107c(mol/L)+30.84，r=0.9992。平行测定浓度为1.0×10-5mol/L的TNZ溶液5次，其RSD为0.15%，该体系测定TNZ的方法检出限为2.3×10-7mol/L。

图2 CQDs-TNZ体系的标准曲线Fig.2 The graph of the linear eaquationof the system of CQDs-TNZ

2.5 回收率测定

随机抽取替硝唑片10片(同一厂家、同一批次)，分析天平称取其准确质量，研磨后称取适量粉末(约为0.0247gTNZ)用UP水溶解并定溶于100mL棕色容量瓶中，超声。冰箱冷藏静置10h后，过滤。准确移取适量过滤液，按照实验方法测定实际药品中TNZ含量，并且进行回收率测定(表1)。

表1 实际药品测定及回收率实验(n=5)Tab.1 Determination of TNZ in practical drugs and recovery of the method(n=5)

1-山东鲁抗医药集团赛特有限责任公司公司，产品批号：160101；2-山东鲁抗医药集团赛特有限责任公司公司，产品批号：160501。

2.3 猝灭机理探究

图3 紫外-可见吸收光谱Fig.3 The ultraviolet-visible absorption spectrum

CQDs、TNZ以及CQDs-TNZ体系的紫外-可见吸收光谱如图3所示，CQDs的紫外吸收峰在272nm处，TNZ的吸收峰在317nm处；将TNZ加入到CQDs溶液中后，发现CQDs-TNZ体系的吸光度值变大，但是其最大吸收长的位置并未改变，经对比发现，CQDs和TNZ二者吸收曲线叠加后与CQDs-TNZ体系的吸收曲线重合，由此可说明替硝TNZ和CQDs之间并没有新的物质生成，TNZ对CQDs的荧光猝灭机理为动态猝灭。

单一的动态猝灭或者静态猝灭均遵循Stern-Volmer方程：F0/F=1+Kqτ0[Q] = 1 + KSV[Q],其中[Q]为猝灭剂浓度。依据Stern-Volmer方程，对F0/F和[Q]进行线性回归，所得直线斜率为KSV，如果KSV随温度的升高而减小,则为静态猝灭，反之则为动态猝灭。所得如表2所示，随着温度由20℃升至40℃，KSV增大，所以替硝唑对碳量子点是以动态猝灭方式作用的。