聚溴甲酚绿/碳量子点修饰电极测定木犀草素

高 叶, 李晓彤, 张晓蕾, 丁 娅, 杨功俊

(中国药科大学药学院, 南京 211198)

木犀草素(3,4,5,7-四羟基黄酮, C15H10O6)是一种广泛存在于菊花、金银花、紫苏等中草药中的黄酮类物质,具有抗炎[1]、抗肿瘤[2]、抗病毒[3]等多种药效．目前测定木犀草素的方法主要包括高效液相色谱法[4], 紫外分光光度法[5],毛细管电泳法[6],气相色谱法[7]等, 而电化学方法具有操作简便,成本低,灵敏度较高等优点,因此也常用于木犀草素的定量分析[8-9]．碳量子点(carbon quantum dots, CQDs)是一种新型的零维碳纳米材料,可作为电极修饰材料,单独或与其他物质一起修饰于电极表面[10-11], 增强导电性和增大电极表面活性比表面积,提高电极表面的电化学响应．聚溴甲酚绿(PBG)可通过溴甲酚绿(BG)聚合而成．PBG分子中羟基的电子密度高,PBG膜带有较多的负电荷表面官能团[12],可显著增强电极表面电子转移的能力,具有良好的电催化活性,因此PBG常用作电极修饰材料．本文采用循环伏安法分步聚合碳量子点和溴甲酚绿,制备聚溴甲酚绿/碳量子点修饰电极(PBG/CQDs/GCE),利用碳量子点与聚溴甲酚绿的协同作用,增强对木犀草素的电催化性能,提高电化学响应,从而建立更为灵敏的木犀草素电化学测定方法,并成功用于测定中药胶囊中木犀草素的含量．

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

电化学实验在CHI 660E型电化学工作站(上海辰华仪器公司,中国)进行, 采用三电极体系: 玻碳电极(GCE, 直径3 mm)及其修饰电极为工作电极,铂丝电极为对电极,饱和甘汞电极(SCE)为参比电极．电极表面形貌和碳量子点形貌分别通过S-4800场发射扫描电子显微镜(日立高技术公司,日本)和Tecnai G2 F30 S-Twin透射电子显微镜(FEI公司,美国)进行表征．实验在(25±0.5) ℃条件下进行．

溴甲酚绿(国药集团化学试剂有限公司); 木犀草素(w=98.8%,成都曼思特生物科技有限公司,中国科学院成都生物研究所研制); 无水柠檬酸(w≥99.5%,上海阿拉丁有限公司)．其它试剂均为分析纯,溶液均由二次蒸馏水配制．

1.2 碳量子点的制备

碳量子点制备步骤[13]如下: 取1.0 g无水柠檬酸, 在180 ℃下加热回流至柠檬酸熔化, 继续加热30 min, 直至熔化的柠檬酸液体显黄色,然后向该液体中边搅拌边缓慢加入0.25 mol·L-1NaOH溶液至溶液pH值为7.0．最后将该溶液稀释至200 mL, 制得碳量子点溶液, 于4 ℃保存备用．

1.3 修饰电极的制备

1.4 木犀草素浓度的测定

将修饰电极浸入含有一定浓度木犀草素的0.1 mol·L-1HAc-NaAc(pH=4.5)溶液中, 在-0.2～0.8 V电位范围内以0.1 V·s-1的扫描速率进行循环伏安扫描, 研究木犀草素的电化学行为．然后在-0.4 V下富集750 s后, 采用示差脉冲伏安法(DPV)测定不同浓度木犀草素溶液对应的氧化峰电流, 建立测定木犀草素浓度的电化学分析方法．

2 结果与讨论

2.1 修饰电极的表征

图1为采用高倍透射电镜(HRTEM)与扫描电镜(SEM)观察的不同材料及修饰电极的微观形貌图．图1(A)显示CQDs一般为球形排列,单个CQDs直径约为5 nm(见图1A (a)), 且CQDs具有分辨度较好的晶格条纹, 晶格间距约为0.228 nm(见图1A(b)), 与文献报道的碳量子点晶格间距一致[14]．如图1(B)(C)所示, 相比于GCE裸电极, 在PBG/CQDs/GCE表面可见一层均匀的膜状物,表明采用电聚合方法将CQDs和PBG修饰于电极表面．

2.2 木犀草素在修饰电极上的电化学行为

2.3 木犀草素电化学测定方法的建立

2.3.1 支持电解质的选择

表1 不同支持电解质对木犀草素电流响应的影响

2.3.2 碳量子点和溴甲酚绿电聚合圈数的选择

2.3.3 富集电位和富集时间的选择

2.3.4 线性范围和检测限

表2 木犀草素不同分析方法的比较

2.3.5 电极的重复性、稳定性和选择性研究

2.4 实际样品测定

取5粒独一味胶囊(康县独一味生物制药有限公司)的内容物置于研钵中, 研磨成细粉后, 称量0.300 0 g样品4份, 分别加入30 mL无水乙醇, 搅拌至完全溶解, 超声振荡30 min, 以8 000 r·min-1离心10 min, 取上层清液作为样品溶液, 4 ℃保存备用[17]．在最佳实验条件下,对样品溶液重复测量5次, 计算可得独一味胶囊中含木犀草素0.035 8 mg/粒, RSD=3.7% (n=5)．采用高效液相法[17]测定样品溶液, 所得独一味胶囊中含木犀草素0.036 1 mg/粒, RSD=0.54%(n=5), 二者测定结果相近, 采用T检验法检验证明两种方法无显著差异．同时采用标准加入法进行了加样回收率试验, 结果如表3所示, 说明该传感器可用于测定实际样品中木犀草素的含量．

表3 实际样品中木犀草素的回收率

3 结论

通过简便的水热法合成了碳量子点,并将碳量子点和溴甲酚绿分步电聚合于玻碳电极表面,由于碳量子点与聚溴甲酚绿的协同作用, 有效增强了电极对木犀草素的电催化性能,提高了电化学响应, 实现了对木犀草素高灵敏的分析．该传感器制备简便,具有较高的灵敏度和良好的选择性与重现性,可用于实际样品中木犀草素含量测定．