劉計(jì)敏， 鄭崇濤， 李 玲， 王 娟， 郭滿(mǎn)棟*

(山西師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院,山西臨汾 041004)

圖1 長(zhǎng)春地辛的結(jié)構(gòu)式Fig.1 The structure of vindesine

惡性腫瘤對(duì)人們生命健康有嚴(yán)重的危害，但通過(guò)化學(xué)合成的抗癌藥多半也會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生毒副作用，因此，從天然動(dòng)植物中尋找抗癌活性成分受到了科學(xué)工作者的廣泛關(guān)注。長(zhǎng)春地辛(Vindesine,VDS)又稱(chēng)長(zhǎng)春堿酰胺[1]、癌的散、聞得星等，其結(jié)構(gòu)式如圖1。VDS為半合成長(zhǎng)春花堿衍生物，療效高、毒性低[2]，其主要用于肺癌、惡性淋巴瘤、乳腺癌、食管癌、慢性骨髓性白血病、肉瘤[3]等的治療。另外，VDS對(duì)移植性動(dòng)物腫瘤的抗瘤譜較廣，并對(duì)小鼠白血病P388、P1534和乳腺癌CA735的療效與長(zhǎng)春新堿相近，還可以延長(zhǎng)帶黑色素瘤B15小鼠中數(shù)生存期，且與長(zhǎng)春堿和長(zhǎng)春新堿無(wú)交叉耐藥性。并且其較低劑量的作用強(qiáng)度為長(zhǎng)春新堿的3倍，為長(zhǎng)春堿的10倍；在高劑量下的作用強(qiáng)度與長(zhǎng)春新堿相等，為長(zhǎng)春堿的3倍，應(yīng)用前景極為廣泛。但是由于VDS的治病率與致病率[4]基本相等，其劑量的控制尤為重要，因此對(duì)于VDS的檢測(cè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前，檢測(cè)VDS的方法有液相色譜法[5]、色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法[6]及毛細(xì)管電泳等，這些方法在實(shí)際應(yīng)用中還有一定的困難。

電化學(xué)方法具有速度快、分析成本低等優(yōu)點(diǎn)，而化學(xué)修飾電極是當(dāng)前電分析化學(xué)領(lǐng)域中十分活躍的研究領(lǐng)域[7]。本文用電沉積、靜電吸附等手段將聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、納米金(AuNPs)沉積在電極表面，制備了一種新型修飾電極(AuNPs/PVP/Au/CME)。研究了測(cè)定VDS的最佳條件，發(fā)現(xiàn)AuNPs/PVP/Au/CME修飾電極對(duì)VDS有明顯的吸附作用。據(jù)此建立了一種操作簡(jiǎn)單、重現(xiàn)性好、線性范圍寬、靈敏度高、干擾較小的測(cè)定VDS的分析方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

LK2005A型電化學(xué)工作站(天津市蘭力科化學(xué)電子高技術(shù)有限公司)，采用三電極系統(tǒng)：工作電極為AuNPs/PVP/Au/CME(d=1 mm)，參比電極為甘汞電極(飽和KCl)，對(duì)電極為鉑電極;電子天平(北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司)；KQ-250B型超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)；pHS-3C型酸度計(jì)(上海偉業(yè)儀器廠)。

Na2B4O7(天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司)；KH2PO4(天津市申泰化學(xué)試劑有限公司)；聚乙烯吡咯烷酮(PVP,天津市興復(fù)精細(xì)化工研究所)；HAuCl4·4H2O(武漢鑫思銳科技有限公司)；檸檬酸鈉(天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司)。所用試劑均為分析純。實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水。實(shí)驗(yàn)均在室溫下進(jìn)行。

長(zhǎng)春地辛(揚(yáng)子江藥業(yè)有限公司)。

1.2 修飾電極的制備過(guò)程

1.2.1Au電極的預(yù)處理將Au電極在鹿皮上打磨拋光，放入3∶1的濃H2SO4與H2O2的混合溶液中，浸泡0.5 h。取出后，用二次蒸餾水沖洗，再依次于二次蒸餾水、無(wú)水乙醇、HNO3、二次蒸餾水中各超聲清洗5 min。然后將處理好的電極于-0.4 ～+1.4 V(vs.SCE)的電位范圍,在0.1 mol/L的H2SO4中循環(huán)掃描6圈，掃描速度為100 mV/s。最后將電極取出，沖洗干凈,再用N2吹干，備用。

1.2.2儲(chǔ)備液的制備稱(chēng)取2.5 mg PVP，用二次水稀釋?zhuān)⒍ㄈ葜?00 mL容量瓶中，攪拌3 h，靜止除去氣泡后，4 ℃下避光保存。納米金制備[8 - 10]：稱(chēng)取0.2 g HAuCl4·4H2O，溶于10 mL二次蒸餾水中。取0.35 mL上述溶液加入50 mL二次蒸餾水中，加熱至沸騰，在劇烈攪拌下快速加入3 mL檸檬酸鈉溶液，在沸騰情況下攪拌30 min，移去熱源后再攪拌10 min，即可得到AuNPs溶液(檸檬酸鈉還原法[11])。

1.2.3PVP/AuNPs修飾電極的制備將處理后的電極放入PVP溶液中,以100 mV/s掃描速度循環(huán)掃描60 圈。洗凈晾干后，將制得的PVP修飾電極放入AuNPs溶液中浸泡12 h，在室溫下晾干，置于4 ℃冰箱中保存，待用。

2 結(jié)果與討論

2.1 VDS的循環(huán)伏安行為

圖2 VDS在裸Au電極(a)和AuNPs/PVP/Au/CME(b)上的循環(huán)伏安圖Fig.2 Cyclic voltammograms of VDS at bare Au electrode (a)and AuNPs/PVP/Au/CME(b)in the Na2B4O7-KH2PO4 buffer solution pH=7.19;scan rate:0.1 V/s.

圖2為1.0×10-6mol/L VDS在不同電極上的循環(huán)伏安圖。從圖中可以看出，兩條曲線中，P2峰變化不大。但是在裸Au電極上，還原峰出現(xiàn)在0.43 V，峰電流較小。電極經(jīng)過(guò)修飾后，還原峰移至0.39 V，峰電流明顯增加，說(shuō)明AuNPs/PVP/Au/CME對(duì)VDS具有較強(qiáng)的催化作用。

2.2 表面活性劑存在下掃描速率的影響

表面活性劑可以改變電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，本文考察了不同表面活性劑對(duì)電極的修飾及對(duì)長(zhǎng)春地辛的測(cè)定。用陽(yáng)離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)、陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)和非離子表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮(PVP)分別作為修飾劑，按實(shí)驗(yàn)方法制備修飾電極。在pH=7.19的Na2B4O7-KH2PO4緩沖溶液中，研究VDS的電化學(xué)行為。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)三種表面活性劑用量較小時(shí)，對(duì)VDS的響應(yīng)電流與無(wú)表面活性劑時(shí)相比影響不大。當(dāng)三種表面活性劑用量較大，超過(guò)VDS的含量時(shí)，CTMAB、SDS會(huì)形成帶正、負(fù)電荷的膠團(tuán)，導(dǎo)致溶液粘度增加，使VDS在電極表面的吸附量減少。PVP在電極表面定向排列，使VDS在電極表面濃度更均一，由于VDS含量一定，所以隨著PVP濃度的增大，VDS的吸附量幾乎不變。

圖3 AuNPs/PVP/Au/CME在不同掃描速率下的循環(huán)伏安圖Fig.3 Cyclic voltammogram of 1.0×10-6 mol/L VDS at AuNPs/PVP/Au/CME in pH=7.19 Na2B4O7-KH2PO4 buffer solution with different scan rate

在0.1～0.22 V/s范圍改變掃描速率，用AuNPs/PVP/Au/CME和AuNPs/CME對(duì)VDS進(jìn)行電化學(xué)研究，結(jié)果如圖3。結(jié)果表明，加入PVP后，VDS響應(yīng)電流隨掃描速率的增加，還原峰電位負(fù)移，原因是由于掃描速率的增加，VDS在電極上的可逆性變差。VDS的響應(yīng)電位E與掃描速率(v)的對(duì)數(shù)呈線性關(guān)系，線性方程為：Ε(V)=-0.07997lgv+0.55691,R2=0.99095。直線斜率為-0.07997，截距為0.55691。由其直線斜率為[0.5×2.303RT×(anF)-1]，可得an=-0.37，取a=0.5，可計(jì)算求得n≈1；由此可知，VDS在AuNPs/PVP/Au/CME電極上發(fā)生了一個(gè)電子交換的不可逆還原反應(yīng)。

相同掃速下，VDS的響應(yīng)電流隨表面活性劑用量的增加而下降，說(shuō)明表面活性劑的存在下，VDS在電極上的電化學(xué)過(guò)程以吸附控制為主。

2.3 底液酸度的選擇

控制掃描速率為0.1 V/s，測(cè)量底液的為pH=5.5～7.59，于不同濃度PVP存在下，對(duì)1.0×10-5mol/L VDS溶液進(jìn)行測(cè)定，隨pH增大，VDS還原峰負(fù)移，響應(yīng)電位Ε(V)=-0.0809pH+1.03906,R2=0.975。斜率為-0.08909。將其代入公式dEP/dpH=0.0592x/n(式中x為質(zhì)子數(shù),n為電子數(shù))中,可求得x(P1)=1.366，即轉(zhuǎn)移的質(zhì)子數(shù)為1個(gè)。說(shuō)明反應(yīng)過(guò)程中有1個(gè)質(zhì)子參與，在pH=7.19時(shí)，Ipc的數(shù)值最大，且隨PVP濃度的增加，VDS響應(yīng)電流明顯降低，但是還原峰電位變化不大。故測(cè)定時(shí)選擇pH=7.19的底液進(jìn)行電化學(xué)實(shí)驗(yàn)。

2.4 線性范圍與檢出限

圖4 不同濃度VDS的差分脈沖伏安圖Fig.4 DPV of VDS with different concentration a-e：1.0×10-8，1.0×10-7，1.0×10-6，1.0×10-5，1.0×10-4mol/L.

用差分脈沖伏安(DPV)法研究了修飾電極對(duì)VDS的電化學(xué)響應(yīng)，見(jiàn)圖4。實(shí)驗(yàn)表明，VDS響應(yīng)電流與其濃度在1.0×10-8～1.0×10-4mol/L范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系。其線性方程為：Ip1(μA)=-3.12596c+44.3937,相關(guān)系數(shù)R2=0.997215，檢出限(S/N=3)為3.2×10-9mol/L。

2.5 穩(wěn)定性與重現(xiàn)性

將所制備的修飾電極儲(chǔ)存在4 ℃下一星期后，再對(duì)VDS進(jìn)行測(cè)定，電流響應(yīng)基本保持不變，說(shuō)明該修飾電極很穩(wěn)定。用PVP/GNP/Au/CME對(duì)1.0×10-6mol/L的VDS平行測(cè)定5次，其結(jié)果相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為4.13%,表明該修飾電極有良好的重現(xiàn)性。

2.6 干擾實(shí)驗(yàn)及回收率的測(cè)定

本實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)際應(yīng)用中有可能共存的物質(zhì)進(jìn)行了測(cè)定。在VDS濃度為1.0×10-6mol/L的樣品溶液中，考察了一些物質(zhì)對(duì)VDS測(cè)定的影響。結(jié)果表明，鄰二苯酚、對(duì)二苯酚均產(chǎn)生正干擾；而鳥(niǎo)嘌呤、甘氨酸、L-(+)-谷氨酸、抗壞血酸對(duì)本實(shí)驗(yàn)不產(chǎn)生干擾。稱(chēng)取一定量注射用硫酸長(zhǎng)春地辛，用二次蒸餾水溶解并定容到100 mL容量瓶中。用DPV法進(jìn)行電化學(xué)測(cè)定，并進(jìn)行回收率實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，回收率在 90%～100.05%范圍內(nèi)，RSD為0.8%～2.1%，表明此方法準(zhǔn)確度高。

表1 長(zhǎng)春地辛的回收測(cè)定

2.7 電極反應(yīng)機(jī)理的探討

長(zhǎng)春地辛為半合成長(zhǎng)春花堿衍生物[12]。長(zhǎng)春地辛電極表面發(fā)生轉(zhuǎn)移一個(gè)電子的還原反應(yīng)，長(zhǎng)春地辛首先電離失去一個(gè)氫離子，再失去一個(gè)電子生成游離基。然后會(huì)吸附在金電極表面，但其在金電極表面吸附較少，阻礙其電子傳遞的作用較弱。而PVP分子中的O或N原子可以與金屬納米粒子形成配位鍵而吸附納米粒子，是一種表面活性劑，納米金具有高比表面積，及生物相容性好[13]等優(yōu)點(diǎn)。它們?cè)鰪?qiáng)了VDS在電極表面的吸附，故阻礙電子傳遞的作用增強(qiáng)，使峰電流降低的較多。反應(yīng)機(jī)理可能是:

3 結(jié)論

本文采用一種簡(jiǎn)便的電化學(xué)方法制得了AuNPs/PVP/Au/CME。將該修飾電極用于VDS的測(cè)定，檢出限為3.2×10-9mol/L。該修飾電極穩(wěn)定性和重現(xiàn)性好，可望由此建立一種新的測(cè)定VDS的方法。