（分析化学专业论文）化学修饰电极研究药物和生物物质.pdf

! 堕查! 墅主兰垒丝壅 一 摘要 本论文的研究工作共分为四部分，其主要内容如下： 第一部分首先对喹诺酮类药物的研现状加以综述；其次，介绍了神经递 质的测定方法，综述了化学修饰电极( c m e ) 特别是聚合物薄膜修饰电极在 神经递质研究领域中的广泛应用。 第二部分用电化学预处理法制备了修饰的玻碳电极( p g c e ) ，并在此电 极上用循环伏安法和线性扫描伏安法研究了加替沙星( g f l x ) 的电化学特性。 和裸玻碳电极( g c e ) 相比，p g c e 对g f l x 的响应更为灵敏。在0 0 3 m o l l 、 p h = 5 0 的n a a c - h a c 缓冲溶液中，+ 0 2 0 v 下富集1 2 0 s 后，g f l x 在+ 1 0 5 v ( v s s c e ) 处产生一个灵敏的不可逆氧化吸附峰。氧化峰电流i 。与g f l x 浓 度在6 o 1 0 1 o 1 0 4m o l l 范围内呈良好的线性关系，检测下限可达为 1 o 1 0 一m o l t l 。同一支电极连续测定1 0 次5 o x l 0 4m o l l 的g f l x 溶液，相 对标准偏差( r s d ) 为1 6 。该电极可用于直接测定尿样和血清中加替沙星 的含量，结果令人满意。同时还研究了其他喹诺酮类药物环丙沙星、洛美沙星、 氧氟沙星在此电极上的反应，测定了它们的电化学反应常数。 第三部分制备了d n a 修饰的玻碳电极，采用循环伏安法、线性扫描伏 安法研究了氧氟沙星( o f l x ) 在d n a 修饰电极上的电化学反应，在0 0 1 m o l l 、 p h = 5 0 的n a a e h a c 缓冲溶液中，+ o 2 5 v 处富集2 m i n 后，o f l x 在+ o 9 6 v ( v s s c e ) 处产生一个灵敏的不可逆氧化吸附峰。氧化峰电流i 。与o f l x 浓 度分别在2 0 1 0 1 0 x 1 0 一m o l l 、1 o l o 一1 o x l o m o l l 范围内呈良好的 线性关系，检测下限可达可达1 o 1 0 一m o l l 。同一支电极连续测定1 0 次 1 o 1 0 6 m o l l 的o f l x 溶液，相对标准偏差为2 2 。该法用于尿样中o f l x 含量的测定，结果令人满意。同时，在p g c e 上研究了水溶液中o f l x 与小 牛胸腺d n a 的相互作用，实验结果表明，在0 0 2 m o l l 、p h = 4 8 的n a a c - h a c 缓冲溶液中，d n a 的加入使o f l x 的不可逆氧化峰降低，o f l x 与d n a 生成 了2 ：1 的非电活性的超分子化合物。 第四部分采用循环伏安法在铂微盘电极上制备了掺杂k 3 f e ( c n ) 6 的过 i i i 一 些奎查兰堡主竺垫兰塞 氧化聚吡咯膜然后将此电极在p b 、r u 混合液中进行了近一步修饰，制得具 有更好电化学活性的修饰过氧化聚吡咯膜电极( m o p p y ) 。利用m o p p y 电极 研究了5 一羟色胺( 5 - h t ) 的电化学特性，和裸铂电极、过氧化聚吡咯( o p p y ) 膜电极相比，此电极对5 h t 的响应灵敏度显著提高，同时有效的抑制了抗坏 血酸( a a ) 的干扰。以循环伏安法、线性扫描伏安法测定了5 - h t 在此修饰 电极上的电化学反应常数，探讨了它的反应机理。实验表明，5 - h t 在电极上 的反应过程受扩散过程控制，在k h 2 p 0 4 _ 州a 2 h p o i ( o 0 5m o l l 、p h = 6 0 ) 缓冲 溶液中，5 - h t 在+ o 3 7 v ( v s s c e ) 处产生一个灵敏的不可逆氧化峰。峰电流 i 口与5 一h t 浓度在1 ，0 x 1 0 1 0 x 1 0 4 m o l l 范围内呈良好的线性关系，检测下 限可达5 0 x1 0 - s m o l l 。同一支电极连续测定l o 次1 0 x 1 0 4m o l l5 - h t 溶液， 相对标准偏差为2 0 。其电极过程为2 e 。、2 1 - i + 的氧化过程。将此电极用于合 成样品中5 t 的检测，结果满意。 关键词：化学修饰电极；喹诺酮类抗生素；d n a ：5 一羟色胺；伏安法 当查查兰曼主兰譬丝苎 a b s t r a c t t h ew o r ko ft h i sp a p e rw a s d i v i d e di n t of o u r p a r t s i nt h ef i r s tp a r t ，f i r s to f a l l ，t h ed e t a i lr e v i e wo fi n v e s t i g a t i o no f q u i n o l o n e s a n t i b i o t i c sw a s d e s c d b e d s e c o n d l y , w ei n t r o d u c e dt h e d e t e c t i o nm e t h o d so f n e u r o t r a n s m i t t e r s ，t h e nw er e v i e w e dt h ea p p l i c a t i o no ft h ec h e m i c a l l ym o d i f i e d e l e c t r o d e s ，e s p e c i a l l yt h ep o l ym o d i f e de l e c t r o d et h a tw a s u s e df o rt h ed e t e c t i o n o f n e u r o t r a n s m i t t e r s i nt h es e c o n d p a r t ，a n e w e l e c t r o c h e m i c a l l yp r e t r e a t e dg l a s s y c a r b o n e l e c t r o d e ( p g c e ) w a sf a b r i c a t e da n du s e df o rt h ed e t e r m i n a t i o no fg a t i f l o x a e i nb y c y c l i ca n dl i n e a rs w e e pv o l t a m m e t r y c o m p a r e d t oab a r eg l a s s yc a r b o ne l e c t r o d e ( g c e ) ，t h ep g c e e x h i b i t e dam a r k e de n h a n c e m e n to ft h ec u r r e n tr e s p o n s e c y c l i c v o l t a m m e t r i es t u d i e si n d i c a t e dt h a tt h ep r o c e s sw a si r r e v e r s i b l ea n df u n d a m e n t a l l y c o n t r o l l e db ya d s o r p t i o n w i t h12 0 sa c c u m u l a t i o na t + o 2 0 v ( v s s c e ) as e n s i t i v e o x i d a t i o np e a kw a so b s e r v e da t + 1 0 5 v ( v s s c e li n0 0 3m o l lp h5 0 a c e t a t e b u f f e r t h el i l l e a rr a n g ew a s6 o 1 0 一1 o x l 0 m o l l t h ed e t e c t i o nl i m i tw a s 1 0 1 0 一m o u l t h er e l a t i v es t a n d a r dd e v i a t i o n ( r s d ) d e t e r m i n e df r o mt e n d e t e r m i n a t i o na tt h e5 0 x 1 0 m o l ll e v e lw a s1 6 t h ep g c ew a sa p p l i e df o r t h ed i r e c td e t e r m i n a t i o no fg a t i f l o x a c i ni nh u m a nu r i n es a m p l e sw i t h o u ta n y p r e t r e a t m e n ta n di nb l o o ds e r u n ls a m p l e si nw h i c ht h ea l b u m e nw a sr e m o v e d o t h e r w i s e ，t h e e l e c t r o c h e m i c a l r e a c t i o no f e i p r o f l o x a e i n ，l o m e f l o x a c i n a n d o f l o x a c i nw a sd i s c u s s e d i nt h et h i r dp a r t ，t h ep r e p a r a t i o no fan e wd s d n am o d i f i e dg l a s s yc a r b o n e l e c t r o d ea n dt h ee l e c t r o c h e m i c a lb e h a v i o ro fo f l o x a e i n ( o f l x ) w e r es t u d i e d u s i n gc y c l i c a n dl i n e a r s w e e pv o l t a r n m e t r y w i t h 2 r a i na c c u m u l a t i o n a t + 0 2 5 v ( v s s c e ) as e n s i t i v eo x i d a t i o np e a kw a s o b s e r v e da t + 0 9 6 v ( v s s c e ) i n 0 0 1m o l lp n5 0a c e t a t eb u f f e r c y c l i cv o l t a m m e t r i es t u d i e si n d i c a t e dt h a tt h e o r o c e s sw a si r r e v e r s i b l ea n dc o n t r o l l e db ya d s o r p t i o n t w ol i n e a rr a n g e s w e r e o b t a i n e d t h ef i r s to n ef r o m2 o x l o t o1 o x l 0 6 m o l la n dt h es e c o n do n ef r o m v 些奎查堂堡圭兰竺堡塞 1 0 x 1 0 t o1 0 x 1 0 一m o l l t h ed e t e c t i o nl i m i tw a s1 0 1 0 一m 0 1 l t h er e l a t i v e s t a n d a r d d e v i a t i o n ( r s d ) d e t e r m i n e df r o mt e nd e t e r m i n a t i o na tt h e1 0 10 6 m o l ll e v e lw a s2 2 t h i sm e t h o dc 跚b eu s e dt od e t e r m i n eo f l xi nh u m a n u r i n es a m p l e sd i r e c t l yw i t h o u ta n yp r e t r e a t m e n t o t h e r w i s e ，t h ei n t e r a c t i o no f o f l xw i t hc a l f t h y m u sd n a i na q u e o u ss o l u t i o nw a sd i s c u s s e do nt h ep g c e i n t h e p r e s e n c e o fd n a ，t h ef o r m a t i o no ft h e e l e c t r o c h e m i c a l l y n o n - a c t i v e c o m p l e x e sr e s u l t si nd e c r e a s eo ft h ee q u i l i b r i u mc o n c e n t r a t i o no fo f l xa n di t s i r r e v e r s i b l eo x i d a t i o np e a kc u r r e n ti na c e t a t eb u f f e r ( o 0 2 m o l l ，p h4 8 ) o u r s t u d ys h o w e dd n a ：o f l x = 2 ：1 i nt h ef o r t h p a r t ，k 3 f e ( c n ) 6d o p e d o v e r o x i d i z e d f i l m ( o p p y ) w a s p o l y m e r i z e d o n p l a t i n u m d i s km i c r o e l e c t r o d eu s i n gc y c l i cv o l t a m m e t r y , t h e n m o d i f i e di np b ( n 0 3 ) 2a n dr u c l 3m i x e da q u e o u ss o l u t i o n ，am o d i f i e do p p yf i l m e l e c t r o d e ( m o p p y ) w h i c he x h i b i t sg o o dr e c o v e r y a n d h i g hs e n s i t i v i t y w a s o b t a i n e d t h ee l e c t r o c h e m i c a lb e h a v i o r o f5 - h y d r o x y t r y p t a m i n e ( 5 一h t ) w a s s t u d i e du s i n gc y c l i ca n dl i n e a rs w e e pv o l t a m m e t r yo nm o p p y c o m p a r e dt o a b a r e p l a t i n u ma n do p p ye l e c t r o d e ，t h e m o p p ye l e c t r o d ee x h i b i t e dam a r k e d e n h a n c e m e n to ft h e5 _ h to x i d a t i o nc u r r e n tr e s p o n s ea n de x i l e dt h ea s c o r b a t e c y c l i c v o l t a m m e t r i cs t u d i e si n d i c a t e dt h a t t h e p r o c e s s w a si r r e v e r s i b l ea n d c o n t r o l l e d b y d i f f u s i o n i no 0 5m o l lp h6 0 p h o s p h a t eb u f f e r ，a s e n s i t i v e o x i d a t i o np e a kw a so b s e r v e da t + 0 3 7 v ( v s s c e ) t h el i n e a rr a n g ew a s1 o 1 0 一 1 0 x 1 0 一m o l l t h ed e t e c t i o nl i m i tw a s5 0 x 1 0 一m o l l t h er e l a t i v e s t a n d a r d d e v i a t i o n ( r s d ) d e t e r m i n e df r o mt e nd e t e r m i n a t i o na tt h e1 o 1 0 。m o l ll e v e l w a s2 o t h em o p p ye l e c t r o d ew a sa p p l i e df o rt h ed e t e r m i n a t i o no f5 h ti n s v n t h e s i z e ds a m p l e s t h em e c h a n i s mo ft h ee l e c t r o d er e a c t i o nw a sf o u n dt o b e o x i d a t i o ni n c l u d i n g2e l e c t r o n sa n d2p r o t o n s k e y w o r d s ：c h e m i c a l l ym o d i f i e de l e c t r o d e s ，q u i n o l o n e sa n t i b i o t i c s ，n u c l e i c a c i d ， 5 - h y d r o x y t r y p t a m i n e ，v o l t a m m e t r y v f 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责 任由本人承担。 论文作者签名：叁 7 i - 蕴 e t 论文作者签名：刁堡 蕴一 期：竺堡垒丝 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校 保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被 查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文 和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：姆导师签名：圣鱼显日 期： 枷么夸功 山东大学硕士学位论文 化学修饰电极： 加替沙星： 环丙沙星： 洛美沙星： 玻碳电极： 电化学预处理的玻碳电极 氧氟沙星： 高效液相色谱法： 小牛胸腺脱氧核糖核酸： 吡咯： 聚毗咯： 过氧化聚吡咯膜： 修饰的过氧化聚吡咯膜： 5 一羟色胺： 抗坏血酸： 多巴胺： 肾上腺素： 去甲肾上腺素： 饱和甘汞电极： 相对标准偏差： 符号与缩写 c m e g f l x c p f x u m f g c e p g c e o f l x h p l c c t d n a p y p p y 0 p p y m o p p y 5 一h t a a d a e p n e s c e r s d 生查查堂塑圭兰堡堡兰 第一章绪论 一、诺酮类药物的研究现状 喹诺酮类药物是一类以l ，4 二氢4 氧3 喹啉羧酸为基本结构的全合成抗 生素。自6 0 年代初喹诺酮类药物第一个产品萘啶酸( n a l i d i x i ca c i d ) 问世以来， 通过近4 0 年的发展，喹诺酮类药物已成为临床最广泛应用的抗感染治疗药物 之一j 。喹诺酮类药物和其它抗菌药的作用点不同，它以细菌的d n a 为作用 靶，通过阻碍d n a 拓扑异构酶发挥作用使细菌无法形成超螺旋，进一步造成 染色体的不可逆损害，导致细菌细胞无法分裂繁殖【2 】。由于此类药物具有抗菌 谱广、抗菌活性强、给药方便、有良好的药代动力学特性、生物利用率高、半 衰期长、组织分布广，与常用抗菌药物无交叉耐药性等特点，并且具有价格低 等方面的优势，使得其得到迅速发展【3 】。到目前为止，喹诺酮类药物已从第一 代发展到了第四代【4 】。具体情况如下表l 一1 所示。 表1 - i 喹诺酮类药物的发展 主要代表药物抗菌性 第一代 第二代 萘啶酸、吡咯酸 吡哌酸、西诺沙星 革兰阴性菌 革兰阴性菌、部分革兰阳性 苗 第三代诺氟沙星、环丙沙星、氧氟沙星、左氟沙 革兰阴性和阳性菌、分枝杆 星、依诺沙星、氟罗沙星、司帕沙星、培氟菌、军团菌、支原体和衣原 沙星、洛美沙星、妥舒沙星 体 第四代格帕沙星、莫西沙星、加替沙星、吉米沙星、革兰阴性和阳性菌、厌氧菌、 曲伐沙星、克林沙星 分枝杆菌、军团菌、支原体 和衣原体 随着囔诺酮类药物的不断发展，其测定方法也越来越多。以下我们简单介 绍了近年来该药物的分析方法。 t 高妓液相色谱法( h p l c ) 虫查查兰堡圭兰竺堡兰： h p l c 法具有快速、分离效果好、用量少、专属性强、可以配不同的检测 器等优点r 既可用于片剂的含量测定，也可用于血液、尿液、组织液等体液中 药物浓度的测定，适用范围最为广泛。美国药典和中国药典对喹诺酮药物制剂 的测定大多采用此法。由于喹诺酮类药物受激发能产生荧光和具有紫外可见吸 收，故h p l c 法中样品的检测方法多采用荧光法和紫外法。h p l c 法不仅可用 于单一组分测定，也可用于同时测定多组分【叭，同时还被用于喹诺酮类药物 药代动力学的研究【2 1 , 2 2 。如文献5 1 采用高效反相高效液相色谱一紫外检测法同 时测定了生物体液中环丙沙星、氧氟沙星、司帕沙星的含量。杜黎明等利用反 相高效液相色谱一荧光检测法法同时测定人血浆样品中6 种氟喹诺酮类药物 】。表l 2 列出了一些喹诺酮类药物的h p l c 测试方法。 表l - 2 赢效渡糟色谱法舞定喹诺酮类药物 测定药物色谱柱检测方法应用 文献 左旋氧氟沙星、环丙沙星 加替沙星 克林沙星 环丙沙星、恩诺沙星等九 种沙星 环丙沙星、诺氟沙星等五 种沙星 恩诺沙星、环丙沙星等五 种沙星 环丙沙星 恩诺沙星、环丙沙星 左旋氧氟沙星 氟罗沙星 洛美沙星 c 1 8h y p e r s i lo d s h i m p a c kc l c - - o d s l i c h r o s o r bc 1 8 p l r p s c 1 8 h y p e r s i b d s c 1 8 c 1 8 p l r p s c 1 8 2 2 荧光分析法 c 1 8 c18 荧光 紫外 紫外 荧光 光电 荧光 荧光 荧光 荧光 荧光 二极管 血浆 片剂 血浆 组织液 组织液、 类 肉类 7 8 9 1 0 血浆j 3 牛奶、血浆 1 4 软组织、骨、1 5 胆汁、血清 血清 1 6 胆汁 1 7 挖 蛋 一 虫奎查兰堡主兰垡丝苎 由于喹诺酮类药物具有喹啉衍生物的结构，有较强的荧光特性，所以可以 用荧光分析法进行含量测定。文献【2 3 _ 2 5 】报道了诺氟沙星、环丙沙星、氟罗沙 星与铽，以及芦氟沙星与铕的荧光体系的研究。文献【2 们采用固相荧光光谱法 测定了尿样和血清样中环丙沙星的含量，检测限可达0 1 n g m l 。李建晴2 7 】等 研究了培氟沙星、诺氟沙星以及吡赈酸三种药物的滤纸基质延迟荧光测定法， 用于测定屎液中药物的含量，干扰小，操作简便，灵敏度高。杜黎明 2 s l 等发 现司帕沙星在弱碱性介质中能与z n 2 + 形成稳定的络合物，z n 2 + 、司帕沙星、s d s 形成的三元体系荧光发射较司帕沙星强2 8 倍，据此测定了尿液中司帕沙星的 含量。张文伟1 2 9 】等研究了乳酸环丙沙星的荧光特性，用荧光法测定注射液中 乳酸环丙沙星的含量。王静萍等【3 0 i 研究了环丙沙星在胶束体系中的荧光性质， 发现十二烷基硫酸钠对环丙沙星有较强的增敏作用，据此建立了胶束增敏荧光 光谱法测定痕量环丙沙星的新方法。郑红莲等【3 1 1 建立了同步荧光测定氟罗沙 星和司帕沙星的薄层分析法，用于血浆和尿液中药物的测定，得到了较满意的 结果。 3 分光光度法 3 1 紫外分光光度法 紫外分光光度法操作简便、灵敏度高，广泛应用于药物的制剂分析和片剂、 胶囊剂的溶出度测定。由于喹诺酮类药物分子结构中都具有共轭双键，在紫外 区具有特征吸收，所以可利用本方法进行分析。文献 3 2 - 3 4 利用此方法分别测 定了洛美沙星和司帕沙星的含量。 3 2 比色法 由于喹诺酮类药物7 一位哌嗪基上的仲胺基使比较强的电子给与体，可与 能够显色的电子受体化合物或者过渡金属离子反应形成络合物，在可见区有良 好的吸收。常见的显色剂有f e ( i ) 、染料、对苯醌、四氯对苯醌等【3 5 - 3 9 1 。 3 3 计算分光光度法 计算分光光度法，是计算机技术、应用数学和分光光度法结合的产物，多 用于药物复方制剂的分析测定。近年来随着计算机的普及，此方法得到了发展。 文献【删采用二阶导数分光光度法测定了培氟沙星片剂的含量，可消除辅料对 测定的干扰；文献h 1 1 利用卡尔曼滤波分光光度法测定复方氧氟沙星滴耳液中 坐查查兰堕主兰堡兰苎 氧氟沙星和甲硝唑的两种药物的含量时，可以直接进行测定，不用经过预先分 离：文献【4 2 】采用双波长分光光度法测定了乳酸环丙沙星滴眼液的含量；文献【t 3 1 利用偏最小二乘法直接测定了尿液中氧氟沙星的含量。 4 伏安法和极谱法 喹诺酮类药物结构中含有羰基、苯环和含氮的杂环，具有共轭双键结构， 由于大n 富电子共轭体系与汞表面电子云可以互相叠加共用，所以有利于药 物在汞电极表面吸附，同时羰基电活性基团容易得到电子发生电化学还原反 应。文献【4 4 】在滴汞电极表面研究了恩诺沙星、司帕沙星和氟罗沙星的电化学 性质，在最佳实验条件下，检测限达到了1 0 。m o l l 数量级。文献【4 5 1 在静汞电 极表谣采用微分脉冲吸附溶出伏安法检测了犬尿样品中恩诺沙星的含量。文献 f 4 6 】用极谱法研究了氟罗沙星在不同p h 值时的电化学行为，在p h 8 5 0 时，其 线性范围为1 8 4 5 1 6 9 2 6m e , m l 。文献 4 7 - 5 0 谰单扫描极谱法、伏安法、差示 脉冲极谱法等多种电化学手段研究了喹诺酮类药物的电化学行为，测定了药物 在电极上的电化学常数，研究了药物的反应机理，即喹诺酮类药物容易吸附在 汞电极表面，发生不可逆的还原反应。由于喹诺酮类药物3 一位羧基和4 一位羰 基相邻，这使得药物可以和一些金属离子形成稳定的六元环配合物。v k a p e t a n o v i c 5 1 等研究了氧氟沙星和c u ( i i ) 离子的络合物，发现在不同p h 值 时生成不同络合比的络合物，在p h 为4 0 时，o f l x ：c u ( i i ) = l ：l ；在p h 为 7 0 2 时，o f l x ：c u ( i i ) = 2 ：1 ：在p h 为8 。3 0 时，o f l x ：c u ( i i ) - 3 ：1 ，同时还分 别测定了络合物自嘴定常数。张加玲等 s 2 , s 3 1 分别研究了环丙沙星与锰络合物 以及氧氟沙星与镁络合物的电化学性质，指出了络合物的还原机理，并确定了 络合物的结构。文献5 州用电化学方法研究了环丙沙星及其与镁、锰络合物与 d n a 的相互作用及其极谱伏安行为，结果发现环丙沙星可与d n a 作用在 1 7 2 v 处产生新的极谱峰；在有m 9 2 + 或m n 2 + 存在时则生成三元络合物，在 1 7 8 v 处产生电位更负的新峰，c p f x _ m 矿+ 嵌入到d n a 的双螺旋结构中。 实验认为参与电极还原的是三元络合物中的环丙沙星分子，对它们的还原峰性 质研究表明，电极还原反应是完全不可逆的，电流具有吸附性。 以上方法均是利用了喹诺酿类药物的还原性质进行分析的。近年来，在固 体电极上进行药物分析也得到了广泛的发展。 一生至查兰堕主兰垡堡兰 a ：r a d i 小组根据喹诺酮类药物的氧化住质进行了一系列研究f 5 5 ，5 6 1 。文献【5 5 】 在玻碳电极采用阳极溶出方波伏安法研究了左旋氧氟沙星的电化学特性，结果 表明左旋氧氟沙星在电极上的反应是受吸附控制的不可逆过程，哌嗪环发生氧 化在+ o 7 9 v 处产生一个氧化峰，在最佳实验条件下，药物的线性范围为 6 0 x 1 0 母5 o x l 0 m o l l ，检测限可达5 0 x 1 0 4m o l l ，而且尿样不必进行预处 理，即可直接测定。文献【5 7 1 利用d n a 修饰的碳糊电极和玻碳电极研究了左旋 氧氟沙星和d n a 的相互作用，结果表明二者之间以静电和嵌入作用互相结合： 同时利用d n a 修饰电极测定了尿样中左旋氧氟沙星的含量。 化学修饰电极也可以用来测定喹诺酮类药物药物5 8 “0 1 。钟爱国以依诺沙 星与硝酸铋( 配合比l ：1 ) 的缔合物作为电活性物质，研制了铋酸盐一依诺沙星 修饰碳糊电极，并用该电极测定了溶液中的依诺沙星，线性范国达4 个数量级。 此外，测定喹诺酮类药物的方法还有毛细管电泳法【6 h 引、原子吸收光谱 法【6 4 】、四苯硼钠法【6 5 1 、微生物分析法【6 6 1 等。 总之，随着喹诺酮类新药的不断开发和深入研究，将会有更多、更好的分 析检测方法被研究和应用。 二、化学修饰电极及神经递质的研究 神经递质一般是指由神经末梢释放，作用于效应细胞的电化学物质a 根据 神经递质的化学结构、在神经系统中的浓度及它们的作用方式，将其分为三类 【6 ，见表1 3 所示。 表l 弓神经递质的分类 分类名称 主要代表物 第一类各种氪基酸 第二类乙酰胆碱类和各种胺类 第三类各种多肽类 谷氨酸、天冬氨酸、卜氨基丁酸、甘氨酸等 乙酰胆碱、多巴胺、肾上腺素、去甲肾上腺 素、5 羟色胺 胆囊收缩素、p 物质、血管活性肠肽、生长 抑素 由于神经递质直接影响人体的行为和活动，因此，对其的准确测定是当今 一一些壅查兰璺主兰竺堡苎 生命科学前沿研究中最热门的课题之一。由于在单胺类神经递质的分子结构中 都含有一个或两个容易被氧化的酚羟基，因而具有电化学活性，是生物分子电 化学研究的重要对象，以下我们重点介绍对单胺类神经递质的研究。目前对单 胺类神经递质常用的检测方法有荧光法f 6 8 , 6 9 、色质联用法7 们、高效液相色谱 法7 1 川1 、毛细管电泳法【7 3 7 4 1 、化学发光分析法75 1 、光谱法和电化学分析法 等。 在对单胺类神经递质进行电化学测定时，会遇到以下两方面的问题：( i ) 反应物在固体电极上的电子传递速率非常缓慢，而且其本身或反应后的产物易 吸附在电极表面上，导致电极表面钝化。( 2 ) 由于生物体内同时存在高浓度的 抗坏血酸，严重干扰了神经递质含量的测定。为了解决这些难题，人们将化学 修饰电极应用到神经递质的测定中。 化学修饰电极是指有导体或半导体制作的电极，在电极的表面涂敷了单分 子的、多分子的、离子的或聚合物的化学物薄膜，借f a r a d a y ( 电荷消耗) 反 应而呈现出此修饰薄膜的化学的、电化学的以及或光学的性质。按化学修饰 电极表面上微结构的尺度分类，有单分子层和多分子层两大类型，此外还有组 合型等。电极的修饰方法有共价键和、强吸附和高聚物涂层法等；具体髓制各 和类型如下图1 1 所示【7 ”。 化学修饰电极 单分子层 r j 1 藿筘 r j l 1 碳系 会属 l 篓夜硅烷基化化 襄薯褒机台成 多分子层 r 图1 - 1 化学修饰电极的制备和类型示意图 禳一一一一黔黼 纂一体赛罄 ，柚杯学搏射手豢 一 些查查竺堡主兰丝兰塞 1 离子交换聚合物膜修饰电极 这类电极的特点是电极表面的聚合物薄膜具有离子交换性能而本身是非 电活性的，通常是借助静电结合把要研究的电活性物质吸引到膜上而固着在电 极表面。按离子交换的性质可分为阴离子交换膜和阳离子交换膜两种类型。在 单胺类神经递质的检测中，常用阳离子交换聚合物膜。 1 1n a t i o n 膜1 7 7 】 n a t i o n 膜是由美国杜邦公司出品的，它是一种具有磺酸根交换基团的全 氟化聚合物，其内部可分为憎水的畴( 类似于聚四氟乙烯的氟碳骨架) 和亲水 的畴( 即离子化的磺酸基) ，形成离子一偶极集团，是n a t i o n 膜中起阳离子交 换作用的基团。n a t i o n 膜的作用有两方面：一是利用它对阳离子的富集作用 提高待测物的灵敏度；二是利用它对阴离子的排斥作用提高测定的选择性。因 为在生理条件下，单胺类神经递质以大阳离子形式存在，而干扰对测定干扰最 大的抗坏血酸( a a ) 以阴离子形式存在，因而前者可通过阳离子交换作用进 入n a t i o n 膜内，后者却由于静电排斥作用而受到阻止，从而消除a a 对被测 物的干扰。下列文献简述了n a t i o n 膜的应用【7 晷- 8 2 1 。 文献7 8 】采用n a t i o n 修饰玻碳电极分别研究了肾上腺素( e p ) 和5 一羟色胺 的循环伏安特性。在生理p h 条件下，n a t i o n 消除了抗坏血酸的干扰。文献8 0 j 研究了儿茶酚胺类神经递质在锇配位聚合物和n a t i o n 双层膜修饰碳基电极上 的电催化氧化及其痕量测定，同时测定了多巴胺( d a ) 、e p 和去甲肾上腺素 ( n e ) ，并探讨了它t 1 1 在电极上的催化反应机理。文献喁1 l 采用自制的碳纤维电 极，经过适当的电化学预处理后，测定神经递质去甲肾上腺素时，表现出较高 的灵敏度；用n a t i o n 修饰后，能有效消除脑中去甲肾上腺索的主要干扰物抗 坏血酸的干扰，检出下限可达1 0 。8 数量级。文献【8 2 1 研究了聚茶碱n a t i o n 双层 膜修饰玻碳电极的制备和其电化学性质，并将此电极用于测定多巴胺，发现该 双层膜对d a 有增敏作用，对抗坏血酸有排斥作用，重现性良好，可用于d a 的测定。 1 2a q 聚合物膜 a q 聚合物是一种新的聚磺酸脂阳离子交换剂，它能牢固得粘着在许多基 底上，具有高的选择渗透性、良好的离子交换性和抗污染能力，并且涂层在电 化学表面呈现快速的电化学响应。董绍俊等 a 4 1 研究了神经递质多巴胺在a q 生奎查兰堡主兰垡堡塞 聚合物薄膜修饰组合微盘电极上的电化学行为，结果表明该修饰组合微盘电极 经电化学处理后，多巴胺的氧化还原峰电位差较小。氧化峰、还原峰的峰形比 较对称。厚的a q 膜修饰组合微电极可基本上消除抗坏血酸的干扰。 2 有机染料类聚合物膜 孙元喜等拈- 8 7 1 利用循环伏安法在玻碳和碳纤维电极表面制备了聚中性红 膜修饰电极。文献f 8 5 1 根据聚中性红膜对多巴胺和抗坏血酸催化电流的的不同， 同时测定了两种物质，d a 和a a 的线性范囝分别是：5 o x l 0 一2 o 1 0 。4 m o l l 和2 5 1 0 1 0 x 1 0 m o l l 。由于a a 在聚中性红膜修饰电极上的电催化氧化 是不可逆的，因而基本消除了a a 对d a 及e p 等儿茶酚胺类化合物测定的干 扰。 万其进等【黯1 研究了聚茜素红膜修饰电极( p a r e ) 的制备及其对d a 和a a 的电催化性能，结果表明，在p a r e 上d a 和从具有不同的循环伏安行为， 前者表现为一个准可逆过程，后者则为不可逆过程，并且二者的氧化蜂电位分 开近2 0 0 m v 。因此可通过控制不同的电位范围进行分步扫描，实现了对同一 体系中d a 和a a 的分别测定。d a 的还原峰电流和a a 的氧化峰电流分别在 8 o l o 4 0 1 0 3 m o l l 和4 o l o 一2 o x l o 。2 m o l l l 范围内与各自的浓度呈线 性关系。 文献8 9 1 在玻碳电极表面制备了酚藏花红膜修饰电极，该电极对d a 和5 一 羟色胺( 5 - h t ) 有很好的催化作用，d a 的过电位被降低了2 0 0 m v ，能有效 的排除a a 的干扰，同时还测定了电极的表观扩散系数。 汪振辉等9 0 1 研究了聚吖啶橙( p o a o ) 修饰电极及其电化学性能，并用于 肾上腺素( e p ) 的电化学测定。实验表明，e p 在p o a o 修饰电极上产生一灵 敏的氧化峰，与裸玻碳电极相比，其峰电位负移了2 3 0 m v ，明显降低了e p 的 氧化过电位。 俞爱民等 9 1 , 9 2 1 将亚甲绿混合在碳糊中制成的化学修饰电极对肾上腺素的 氧化具有良好的催化作用，肾上腺素的氧化过电位被降低了4 0 0 m v 。将该电 极作为流动注射分析肾上腺素的电化学检测器，不仅大大降低了肾上腺索在碳 电极上的检测电位，而且使催化电流明显增加。 用于单胺类神经递质检测的染料类修饰电极还有亮甲酚蓝9 3 1 、吡口罗红 坐变茎兰堡主兰堡堡壅 y 【9 ”、聚甲苯胺蓝【9 5 1 、聚酸性铬蓝k 9 6 1 、聚亚甲蓝【9 7 1 等。 3 导电聚合物膜 导电聚合物最明显的特征是具有电子导电性。其中，聚吡咯、聚苯胺和聚 噻吩是导电聚合物中研究最多的和应用最广的三大类【7 ”。 赵红等9 8 ，9 9 】采用循环伏安法分别制备了聚2 ，4 ，6 三甲基吡啶和聚2 一吡啶 甲酸修饰玻碳电极，研究了神经递质多巴胺在该聚合物薄膜修饰电极上的电化 学行为。实验结果表明该修饰电极对抗坏血酸无响应，从而可有效消除其对多 巴胺测定的干扰。 p i h e l 等【1 0 0 l 采用快速扫描伏安法研究了多巴胺在过氧化的聚毗咯( o p p y ) 修饰碳纤维微电极上的电化学行为。结果表明，多巴胺在该修饰电极上的灵敏 度是其在裸电极上灵敏度的3 倍。在近生理环境下，o p p y 膜吸引多巴胺阳离 子而排斥抗坏血酸和3 ，4 一二羟基苯乙酸阴离子，使其不干扰d a 的测定。 孙登明等1 0 1 1 制备了聚吲哚乙酸修饰电极，并用此电极分别测定了与大量 抗坏血酸共存的肾上腺素和多巴胺，在该修饰电极上的循环伏安特性及测定方 法。z h e n g 等1 0 2 3 4 1 利用电化学沉积法制得了过氧化的聚( n 一乙酰基苯胺) 修 饰玻碳电极。在大量抗坏血酸存在条件下，用示差脉冲伏安法来研究多巴胺在 该修饰电极上的电化学行为。m o 等3 3 j 采用过氧化的聚1 ，2 一苯二胺修饰碳 纤维电极来同时测定多巴胺和抗坏血酸。 4 其它类型的修饰电极 何品刚等制备了硫辛酸修饰碳纤维微电极f 1 0 4 ，1 05 1 ，并用其测定了多巴胺和 5 一羟色胺，实验发现硫辛酸修饰的可以显著提高电极对被测的单胺类神经递质 的响应，同时有效地抑制电极对抗坏血酸、5 羟吲哚乙酸以及尿酸的干扰。 陈洪渊等 1 0 6 , 1 0 7 1 研究了儿茶酚胺类神经递质在锇一聚乙烯吲哚配合物和 n a t i o n 双层膜修饰电极以及其它类型的锇配位聚合物和n a t i o n 双层膜修饰电 极上的电催化行为。该修饰电极可以抑制抗坏血酸、葡萄糖、尿酸的干扰，测 定肾上腺素，线性范围为：4 0 x 1 0 母5 4 x 1 0 6 m o l l 1 0 7 1 。 莫金垣等旧8 l 研究了大环镍膜修饰电极对d a 和肾上腺素的电化学响应特 性，结果表明该修饰电极对多巴胺和肾上腺素的电极反应具有良好的催化活 一些查奎兰堡主兰垒兰壅 性，多巴胺和肾上腺紊在修饰电极上的氧化电位比在裸铂电极上分别负移了 2 3 0 m v 和7 0 m v ，使二者的氧化峰得到很好的分离，且灵敏度大为提高，生物 体中的主要干扰物质抗坏血酸和n 0 2 。等均不干扰测定。 文献【1 0 9 】采用新方法制备了大环钴膜修饰的玻碳电极，用以测定多巴胺， 检测限降低，并用旋转圆盘电极对催化过程进行了研究，测定t d a 在此电极 上的电化学催化氧化常数。 文献o 】研究了多巴胺和抗坏血酸在大环镍膜自组装修饰的单分子层金电 极上的电化学行为，实验发现，在此修饰电极上，a a 的氧化过电位降低了 4 5 0 m v ，从而使d a 和a a 的氧化峰可以分开。该电极用于同时测定a a 和d a ， 结果令人满意。此外，文献还报道了其它的自组装修饰的单分子层修饰电极用 于测定单胺类神经递质的研究 1 1 1 1 , 1 1 2 1 。 近年来，纳米技术也被应用到修饰电极中1 1 3 - 1 ”】。张宏等利用电沉积的方 式制备了纳米金修饰玻碳电极，