鹽酸雷尼替丁分子印跡膜電極的制備與應(yīng)用研究

申志國(guó)，黃碧霞，陳鵬瑀，修　榮*(.河北醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院物理化學(xué)教研室，河北 石家莊 05007； 2.河北省邯鄲市峰峰牛兒莊礦社區(qū)管理處醫(yī)院藥劑科，河北 邯鄲 05620)

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·論著·

鹽酸雷尼替丁分子印跡膜電極的制備與應(yīng)用研究

申志國(guó)1,2，黃碧霞1，陳鵬瑀1，修榮1*(1.河北醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院物理化學(xué)教研室，河北 石家莊 050017； 2.河北省邯鄲市峰峰牛兒莊礦社區(qū)管理處醫(yī)院藥劑科，河北 邯鄲 056201)

[摘要]目的建立一種測(cè)定鹽酸雷尼替丁藥物含量的新方法。方法以鹽酸雷尼替丁為模板分子，鄰苯二胺和甲基丙烯酸為功能單體，采用循環(huán)伏安電聚合法，制備鹽酸雷尼替丁分子印跡膜電極，采用差分脈沖伏安法考察峰電流與鹽酸雷尼替丁溶液濃度的關(guān)系。結(jié)果鹽酸雷尼替丁在3.010×10(-7)～6.172×10(-6) mol/L濃度范圍內(nèi)，峰電流與其濃度呈良好的線性關(guān)系，線性方程為Ip(μA)=-2.423c+0.000 02(r=0.995 1)。結(jié)論該電極具有良好的選擇性、重現(xiàn)性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性，可用于鹽酸雷尼替丁藥物含量的實(shí)際測(cè)定。

[關(guān)鍵詞]雷尼替??；分子印跡；循環(huán)伏安；電極

doi:10.3969/j.issn.1007-3205.2016.03.015

鹽酸雷尼替丁是臨床常用的H2受體拮抗劑，可抑制基礎(chǔ)胃酸分泌以及由組胺、五肽胃泌素、咖啡、胰島素、乙酰膽堿和進(jìn)食引起的胃酸分泌，主要用于治療消化性潰瘍。目前，鹽酸雷尼替丁原料及制劑的測(cè)定方法主要有高效液相色譜法(high performance liquid chromatography,HPLC)[1-3]、紫外分光光度法(Ultravioletand visiblespectra,UV)[1，4]、液相色譜-電噴霧質(zhì)譜法(Liquid chromatography-electrospray ionizaiton mass spectrometry ，LC-ESI-MS)[5]等。HPLC、LC-ESI-MS法雖然測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確，但存在檢測(cè)成本高、操作繁瑣、檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。UV法雖然操作簡(jiǎn)單，但難以排除其他物質(zhì)及雜質(zhì)的干擾，選擇性較差，結(jié)果準(zhǔn)確度不高[6]。分子印跡技術(shù)(molecularly imprinted technique，MIT)[7-9]是一種制備對(duì)目標(biāo)分子具有高度識(shí)別性的聚合物技術(shù)。由MIT制備的分子印跡聚合膜，作為電化學(xué)傳感器的識(shí)別元件，由于選擇性高、抗干擾能力強(qiáng)，已成為電化學(xué)傳感器制備領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。分子印跡膜傳統(tǒng)的制備方法存在著許多缺點(diǎn)，如膜的厚度不易控制，目標(biāo)分子不易洗脫等。電化學(xué)聚合法可在電極上直接成膜，膜的厚度均勻、可控，膜在電極表面附著牢固，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。常采用的電化學(xué)聚合法是循環(huán)伏安掃描、恒電流和恒電位法等。本研究采用循環(huán)伏安法(cyclic voltammetry，CV)研制鹽酸雷尼替丁分子印跡膜電極。該電極制備簡(jiǎn)單，成本低廉，測(cè)定快速、準(zhǔn)確，為測(cè)定鹽酸雷尼替丁藥物的含量建立了一種新方法。

1材料與方法

1.1儀器CHI660C型電化學(xué)工作站(上海辰華儀器有限公司)；超聲清洗儀(昆山市超聲儀器有限公司)；恒溫磁力攪拌器(鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司)；玻碳電極(GCE,Φ=4 mm)；飽和甘汞電極；鉑絲電極。

1.2原料及試劑鹽酸雷尼替丁原料藥(99%，石家莊制藥集團(tuán))；鄰苯二胺、甲基丙烯酸(阿拉丁試劑)；其余試劑均為分析純。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1緩沖溶液配制磷酸鹽緩沖液(phosphate buffered saline,PBS，pH=6.98)和 5 mmol/L K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6(含0.2 mol/L KCl)溶液。

1.3.2玻碳電極的預(yù)處理在鹿皮上將玻碳電極分別用1.0、0.3、0.05 μm的氧化鋁粉末拋光，再依次用蒸餾水、丙酮、硝酸/水(體積比為1∶1)、蒸餾水超聲清洗5 min，然后將電極放入5 mmol/L K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6(含0.2 mol/L KCl )溶液中，在電位范圍為-0.3～0.7 V內(nèi)，進(jìn)行CV掃描至曲線穩(wěn)定，將電極取出，用蒸餾水洗凈備用。

1.3.3鹽酸雷尼替丁印跡與非印跡修飾電極的制備以鹽酸雷尼替丁為模板分子，鄰苯二胺、甲基丙烯酸為功能單體，進(jìn)行CV電聚合反應(yīng)。以玻碳電極為工作電極，飽和甘汞電極為參比電極，鉑絲電極為對(duì)電極，將三電極工作體系置于含有鹽酸雷尼替丁(0.01 mol/L)、鄰苯二胺(0.01 mol/L)、甲基丙烯酸(0.01 mol/L)的PBS(pH=6.98)中，在-0.3～0.7 V電勢(shì)范圍內(nèi)進(jìn)行CV掃描，掃描速率為50 mV/s，掃描15圈后，將電極取出置于正十二硫醇溶液中浸泡8 h后，用甲醇洗脫10 min，即得鹽酸雷尼替丁分子印跡膜電極。非印跡修飾電極的制備除不加模板分子外，其余步驟同上。

1.3.4檢測(cè)方法印跡膜電極在使用前，必須在鹽酸雷尼替丁待測(cè)液中進(jìn)行孵化。本研究孵化液的濃度為1.0×10-6mol/L。以孵化后的印跡膜電極為工作電極，飽和甘汞電極為參比電極，鉑絲電極為對(duì)電極，以5 mmol/L K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6(含0.2 mol/L KCl )溶液為檢測(cè)底液，加入適量濃度的鹽酸雷尼替丁，進(jìn)行微分脈沖伏安法(differential pulse voltammetries ，DPV)測(cè)定。每次測(cè)定后，將電極置于甲醇中磁力攪拌浴洗脫20 min，除去鹽酸雷尼替丁分子以備下次使用。

2結(jié)果

2.1不同電極的循環(huán)伏安表征在5 mmol/L K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6(含0.2 mol/L KCl )溶液中分別對(duì)裸玻電極a、洗脫模板分子后的印跡膜電極b、未洗脫的印跡膜電極c進(jìn)行循環(huán)伏安表征。裸玻電極a有較大的氧化還原峰電流；b電極峰電流小于a電極，而c電極峰電流基本呈一條直線(圖1)。這說(shuō)明c電極表面由于被印跡分子膜完全覆蓋,鐵離子很難進(jìn)入到電極表面，氧化還原反應(yīng)很難進(jìn)行，因而無(wú)峰電流。洗脫模板分子后的電極b，由于電極表面存在“空穴”，鐵離子可通過(guò)空穴在電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)，因此有明顯的峰電流。但由于模板分子不可能完全除去，故峰電流比裸玻電極a低。

圖1不同電極循環(huán)伏安圖

a.裸玻電極；b.去除模板分子后的電極；c.未洗脫的印跡膜電極

Figure 1Cyclic voltammograms of different electrodes

2.2不同修飾電極的交流阻抗交流阻抗法是研究電極表面特性時(shí)一種很有效的方法[10]。不同電極在5 mmol/L K4Fe(CN)4/K3Fe(CN)6 溶液中的交流阻抗圖(electrochemical impedance spectroscopy,EIS)(圖2)。其半圓的直徑相應(yīng)于印跡膜的電阻，半圓的直徑越小，說(shuō)明氧化還原反應(yīng)進(jìn)行時(shí)膜的阻抗越小，裸玻電極a的阻抗最小，未洗脫的印跡膜電極e由于表面被致密的印跡膜覆蓋，阻抗最大，這與CV法表征結(jié)果一致 。加入不同濃度的鹽酸雷尼替丁溶液，印跡膜的“空穴”被模板分子不同程度的封閉，隨著濃度的增加，半圓直徑增大，阻抗增加，見(jiàn)曲線c和d。上述變化表明了分子印跡膜表面狀態(tài)的變化。

圖2不同修飾電極在5 mmol/L K4Fe(CN)4/K3Fe(CN)6溶液中的電化學(xué)阻抗圖

a.裸玻電極;b.去除模板分子后的電極；c.2.315×10-6mol/L；d.2.600×10-6mol/L；e.未洗脫的印跡膜電極

Figure 2Electrochemical important spectroscopy of different modified electrodes in 5 mmol/L K4Fe(CN)4/K3Fe(CN)6 (pH=8.0) solution

2.3洗脫時(shí)間的選擇用最優(yōu)洗脫液甲醇洗脫電極20 min，CV掃描曲線基本保持不變，說(shuō)明模板分子基本去除。因此洗脫時(shí)間為20 min。

2.4緩沖液最佳pH的選擇將洗脫后的電極置于一系列pH分別為5.0、6.0、7.0、8.0、9.0和10.0，鹽酸雷尼替丁濃度為0.01 mol/L的PBS中，在5 mmol/L K3Fe( CN)/K4Fe(CN)6溶液中，進(jìn)行CV掃描，考察酸堿度對(duì)電極印跡膜性能的影響。結(jié)果顯示，當(dāng)pH為7.0時(shí)，氧化還原峰峰形較好，且響應(yīng)電流最大，因此選擇pH為7.0的PBS溶液為檢測(cè)溶液。

2.5電極孵化時(shí)間的確定將洗脫后的印跡膜電極置于1.0×10-6mol/L 鹽酸雷尼替丁溶液中，采用DPV法，考察峰電流與孵化時(shí)間的關(guān)系。掃描顯示，孵化時(shí)間由5 min增加到到12 min時(shí)，峰電流不斷上升，但12 min后峰電流基本不變。表明電極表面空穴在12 min時(shí)基本被模板分子覆蓋，因此電極的孵化時(shí)間選擇為12 min。

2.6線性方程與標(biāo)準(zhǔn)曲線隨著鹽酸雷尼替丁濃度的增加，模板分子占據(jù)空穴的數(shù)目增加，峰電流逐漸減小。在3.010×10-7～6.172×10-6mol/L濃度范圍內(nèi)，峰電流與鹽酸雷尼替丁濃度呈良好的線性關(guān)系(圖3)，線性回歸方程為Ip(μA)=-2.423c+ 0.000 02(r=0.995 1)。檢測(cè)限為6.5×10-8mol/L。鹽酸雷尼替丁濃度 (μmol/L) a～j:0.301、0.486、0.634、0.835、2.374、3.384、4.158、5.030、5.675、6.172

圖3不同濃度鹽酸雷尼替丁微分脈沖伏安掃描圖

Figure 3Differential pulse voltammetries of different ranitidine hydrochloride concentrations

2.7干擾實(shí)驗(yàn)在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，向濃度為1.0×10-6mol/L的6份鹽酸雷尼替丁溶液中，依次加入濃度為3.0×10-3mol/L的NH4Cl、KNO3、Na2CO3、MgCl2、CaCl2、Na2SO4物質(zhì)。采用DPV掃描，以峰電流的變化值小于±5%作為判定是否干擾電極性能的標(biāo)準(zhǔn)[11]。結(jié)果表明，大于鹽酸雷尼替丁濃度1 000倍的上述物質(zhì)對(duì)電極干擾很小，說(shuō)明電極抗干擾能力較強(qiáng)。

2.8重現(xiàn)性與穩(wěn)定性電極在鹽酸雷尼替丁濃度為1.0×10-6mol/L 的溶液中平行測(cè)定5次，其DPV掃描曲線峰電流的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(relative standartion,RSD)為3.78%。表明電極具有良好的重現(xiàn)性。電極放置2周后，峰電流下降了12%。表明該印跡電極有良好的穩(wěn)定性。

2.9回收率測(cè)定在最佳測(cè)定條件下，配制一定濃度鹽酸雷尼替丁標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行回收率實(shí)驗(yàn)，每份溶液平行測(cè)定5次，取其平均值，回收率在96.00%～102.0%之間，見(jiàn)表1。

表1　回收率測(cè)定結(jié)果

3討論

采用CV法制備的印跡膜厚度,可通過(guò)聚合時(shí)間進(jìn)行控制。聚合時(shí)間長(zhǎng)，印跡膜太厚，模板分子不易洗脫。聚合時(shí)間短，印跡膜太薄，印跡空穴結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，洗脫時(shí)極易損壞。因此，聚合時(shí)間對(duì)印跡膜的性能至關(guān)重要，要反復(fù)實(shí)驗(yàn)才能確定。

對(duì)不同濃度的溶液進(jìn)行DPV掃描時(shí)，每次掃描完畢，電極需洗脫至模板分子基本除去(CV曲線基本不變)。

本研究采用CV法研制的鹽酸雷尼替丁分子印跡膜電極，具有制作簡(jiǎn)便、成本低廉、選擇性高、測(cè)定快速準(zhǔn)確的特點(diǎn)，可用于鹽酸雷尼替丁藥物含量的檢測(cè)，在臨床、制藥和環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

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(本文編輯：許卓文)

Preparation and application of Ranitidine hydrochloride electrode based on films of molecularly imprinted polymers

SHEN Zhi-guo1,2, HUANG Bi-xia1, CHEN Peng-yu1, XIU Rong1*

(1.Department of Physisical Chemistry,the School of Pharmaceutical, Hebei Medical University,Shijiazhuang 050017, China； 2.Department of Pharmacy, Hospital of Community Management Office, Niuerzhuang Coalmine, Fengfeng Group, Handan 056201， China)

[Abstract]ObjectiveTo establish a new method for determination of ranitidine hydrochloride drug content. MethodsBy using ranitidine hydrochloride as template, and using o-pheny-lenediamine as well as methacrylic acid as functional monomer, we prepared the molecular imprinted polymer membrane sensor of ranitidine hydrochloride on the surface of a glassy carbon electrode by using cyclic voltammetry(CV) electropolymerization method. Electrochemical behavior of the sensor was characterized by CV and differential pulse voltammetries(DPV). ResultsThe peak currents of DPV and concentration have a good linear relationship in the range of 3.010×10(-7)-6.172×10(-6) mol/L, and the linear equation was Ip(μA)=-2.423c+0.000 02(r=0. 995 1). ConclusionThe sensor displayed good selectivity, excellent reproducibility, stability, accuracy, and it could be used to measure ranitidine hydrochloride drug actual content.

[Key words]ranitidine； molecular imprinting; cyclic voltammograms； electrode

[中圖分類號(hào)]R975.6

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]1007-3205(2016)03-0306-04

[作者簡(jiǎn)介]申志國(guó)(1977-)，男， 河北魏縣人，河北省邯鄲市峰峰牛兒莊礦社區(qū)管理處醫(yī)院主管藥師，從事時(shí)辰藥理學(xué)研究。*通訊作者。E-mail:xiurong1956@sina.com

[基金項(xiàng)目]河北省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃(201410089045)

[收稿日期]2015-08-07；[修回日期]2015-09-11