異煙肼在多壁碳納米管修飾碳糊電極上的電化學(xué)行為及其應(yīng)用*

尚永輝，楊會(huì)議，周琴，商娟，毛茹，馮克逸

(咸陽(yáng)師范學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院，陜西咸陽(yáng) 712000)

異煙肼在多壁碳納米管修飾碳糊電極上的電化學(xué)行為及其應(yīng)用*

尚永輝，楊會(huì)議，周琴，商娟，毛茹，馮克逸

(咸陽(yáng)師范學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院，陜西咸陽(yáng) 712000)

通過(guò)研究異煙肼在多壁碳納米管修飾碳糊電極上的電化學(xué)行為建立了測(cè)定異煙肼的電化學(xué)方法。在pH 6.8的磷酸氫二鈉–檸檬酸緩沖溶液中，異煙肼在–1.114 V處能產(chǎn)生一明顯還原峰，異煙肼在修飾電極上的反應(yīng)是受吸附控制的2質(zhì)子、2電子電極反應(yīng)過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn)還原峰峰電流大小與異煙肼濃度在5.00×10–3～5.00 mmol／L內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)r=0.997 0，方法檢出限為1.70×10–3mmol／L，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.11%(n=5)，回收率為97.6%～103.6%。該方法簡(jiǎn)單、靈敏，精密度高，可應(yīng)用于樣品中異煙肼的測(cè)定。

異煙肼；多壁碳納米管修飾電極；電化學(xué)行為

異煙肼對(duì)結(jié)核分枝桿菌具有高度的選擇性，且抗菌作用強(qiáng)，臨床上廣泛用于治療和預(yù)防各種類型的肺結(jié)核［1］，但是近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)結(jié)核病患者在治療過(guò)程中使用異煙肼治療后發(fā)生了藥物性肝損傷等不良反應(yīng)［2］，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)異煙肼的代謝產(chǎn)物會(huì)引起肝臟損害［3–4］，因此準(zhǔn)確控制異煙肼藥物在臨床中用量就顯得尤為重要。文獻(xiàn)報(bào)道測(cè)定異煙肼的主要方法有電化學(xué)分析方法［5］、高效液相色譜法［6］、熒光光譜法［7］及共振光散射法［8］等。這些方法盡管在檢出限、準(zhǔn)確性等方面令人滿意，但是由于需要用到特殊試劑及儀器而限制了其廣泛的應(yīng)用。

碳納米管是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的新型的一維量子材料，由于碳納米管具有不同于其它材料的獨(dú)特物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，近年來(lái)已成為國(guó)際科學(xué)界的研究熱點(diǎn)之一［9–10］。碳納米管具有獨(dú)特的電子特性，如碳納米管修飾電極能有效促進(jìn)電子的傳遞，對(duì)待測(cè)物具有一定的催化能力［11］，因此已成功研究了多種藥物的電化學(xué)行為［12–13］。

筆者通過(guò)探討異煙肼在多壁碳納米管修飾碳糊電極上電化學(xué)行為，建立了準(zhǔn)確快捷的測(cè)定藥物中異煙肼含量的電化學(xué)方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

電化學(xué)工作站：CHI660C型，上海辰華儀器公司；

電子天平：CH2250型，北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；

三電極系統(tǒng)：多壁碳納米管修飾碳糊電極為工作電極，Hg／Hg2Cl2為參比電極，鉑電極為輔助電極；

二甲基甲酰胺：分析純，天津市永大化學(xué)試劑有限公司；

異煙肼標(biāo)準(zhǔn)品：純度為99%，中國(guó)藥品生物制品檢定所；

石墨粉：光譜純，上海國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑廠；

多壁碳納米管粉末：純度大于98%，成都中國(guó)科學(xué)院有機(jī)化學(xué)有限公司；

異煙肼儲(chǔ)備溶液：1.00×10–2mol／L，稱取0.068 6 g異煙肼標(biāo)準(zhǔn)品，用蒸餾水溶解，定量轉(zhuǎn)移并定容至100 mL容量瓶，搖勻、備用；

實(shí)驗(yàn)用水為去離子水。

1.2 電極的制備

稱取適量石墨粉于研缽中，滴加液體石蠟并充分研磨至具有一定韌性的小片狀，夯實(shí)填入0.5 mL注射器，從另一端插入打磨過(guò)的銅絲作為電極導(dǎo)線，用稱量紙打磨，使電極表面呈鏡面，制得碳糊裸電極；

取5 mg多壁碳納米管粉末于試管中，加入1 mL二甲基甲酰胺，用超聲波分散2 h，使其均勻分散。取10 μL分散液，滴至碳糊裸電極表面，用紅外燈烘干，制得多壁碳納米管修飾碳糊電極，備用。

1.3 電化學(xué)測(cè)定

移取pH 6.8的磷酸氫二鈉–檸檬酸緩沖溶液3.00 mL于比色管中，加入一定量異煙肼儲(chǔ)備溶液，用去離子水定容至10 mL，搖勻，轉(zhuǎn)移至10 mL電解池中以三電極系統(tǒng)測(cè)定，記錄循環(huán)伏安曲線。

2 結(jié)果與討論

2.1 異煙肼在多壁碳納米管修飾碳糊電極上的現(xiàn)象

取一定量的異煙肼儲(chǔ)備溶液，分別以裸電極和多壁碳納米管修飾碳糊電極作為工作電極，按照實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行循環(huán)伏安掃描，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，異煙肼在裸電極以及多壁碳納米管修飾碳糊電極上均能產(chǎn)生一明顯的還原峰，而異煙肼在多壁碳納米管修飾碳糊電極上的電化學(xué)信號(hào)明顯強(qiáng)于裸電極信號(hào)：0.1 mmol／L異煙肼在裸電極上的峰電流值為6.33 μA，在修飾電極上的峰電流值為18.48 μA，是裸電極上的2.919倍。峰電位明顯正移(裸電極上的峰電位在–1.292 V，修飾電極上的峰電位–1.114 V，正移0.178 V)，表明多壁碳納米管對(duì)異煙肼具有明顯的催化作用。

圖1 異煙肼的循環(huán)伏安圖(v=0.35 V／s)

2.2 條件試驗(yàn)

2.2.1 pH的選擇

試驗(yàn)考察了濃度為1.00×10–4mol／L的異煙肼在不同pH值B–R緩沖溶液中的電化學(xué)行為，結(jié)果見圖2。

圖2 不同pH值下異煙肼的循環(huán)伏安圖(v=0.35 V／s)

由圖2可知，異煙肼在多壁碳納米管修飾碳糊電極上的還原峰電位隨著pH增加線性負(fù)移，線性方程為E=–0.073 3pH –0.936 3(r=0.993 3)，表明有質(zhì)子參與了該電極反應(yīng)過(guò)程，曲線斜率為0.073 3，依據(jù)Ep=E0–0.059(m／n)pH，得到m／n=1，可知該電極反應(yīng)過(guò)程為等質(zhì)子等電子反應(yīng)過(guò)程。在pH 6.8的B–R緩沖溶液中異煙肼峰電流最大，峰形最佳，因此實(shí)驗(yàn)選擇pH 6.8下進(jìn)行測(cè)定。

2.2.2 底液的選擇

試驗(yàn)考察了異煙肼分別在pH 6.8的不同底液中的電化學(xué)行為，結(jié)果見圖3。

圖3 不同底液下異煙肼的循環(huán)伏安圖

由圖3可知，異煙肼在pH 6.8的磷酸氫二鈉–檸檬酸緩沖體系中峰電流最大，峰形最好。實(shí)驗(yàn)選擇pH 6.8磷酸氫二鈉–檸檬酸作為底液。

2.2.3 掃描速率對(duì)電化學(xué)信號(hào)的影響

以pH 6.8磷酸氫二鈉–檸檬酸作為底液，逐漸改變掃描速率測(cè)定2.00×10–4mol／L異煙肼的循環(huán)伏安圖譜，結(jié)果見圖4。

圖4 不同掃描速率下異煙肼的循環(huán)伏安圖

由圖4可知，隨掃描速率增大，還原峰電流逐漸增大，峰電位逐漸負(fù)移；還原峰電流(μA)隨掃描速率增加線性增大，線性方程為i=256.52v+58.765(r=0.996 2)。表明異煙肼在多壁碳納米管修飾碳糊電極上電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程受吸附控制；還原峰電位Epc(V)與掃描速率v（V／s）的對(duì)數(shù)呈良好的線性關(guān)系，線性方程為Epc=–0.025 0 lnv– 1.427 2 (r=0.994 2)。根據(jù)文獻(xiàn)［14］，，α取 0.5［15］，得到n=2.054≈2，即異煙肼在多壁碳納米管修飾碳糊電極上電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程為2質(zhì)子轉(zhuǎn)移過(guò)程。根據(jù)2.2.1異煙肼在修飾電極上的反應(yīng)過(guò)程為等質(zhì)子等電子反應(yīng)過(guò)程(m／n=1)，可以推測(cè)異煙肼在多壁碳納米管修飾碳糊電極上的電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程為2質(zhì)子、2電子轉(zhuǎn)移過(guò)程。

2.3 線性關(guān)系

移取一定量的異煙肼標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照實(shí)驗(yàn)方法以還原峰電流對(duì)異煙肼濃度作圖，發(fā)現(xiàn)異煙肼濃度c(mmol／L)在5.00×10–3～5.00 mmol／L范圍內(nèi)與還原峰電流i(μA)呈良好的線性關(guān)系，線性方程為i=11.182c+5.421 4(r=0.997 0)。按照實(shí)驗(yàn)方法連續(xù)測(cè)定異煙肼空白溶液7次，以測(cè)定結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍除以標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率計(jì)算檢出限，得檢出限為1.70×10–3mmol／L。

2.4 精密度試驗(yàn)

對(duì)2.00×10–2mmol／L的異煙肼連續(xù)掃描循環(huán)伏安圖譜5次，按照實(shí)驗(yàn)方法記錄–1.114 V處的還原峰電流，得到測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.11%，表明該方法的精密度良好。

2.5 準(zhǔn)確度試驗(yàn)

準(zhǔn)確稱量3片異煙肼片劑(西安利君制藥有限責(zé)任公司，標(biāo)示量100 mg／片)磨碎，取相當(dāng)于1片的質(zhì)量，用蒸餾水超聲2 h溶解，定量轉(zhuǎn)移并定容至100 mL容量瓶中，靜置。準(zhǔn)確移取上層清液0.02 mL于10 mL比色管中，按照實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定還原電流，代入線性方程計(jì)算得異煙肼濃度為1.44×10–5mol／L，計(jì)算得到異煙肼片劑中異煙肼含量為98.75 mg／片。運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定回收率，結(jié)果見表1。

表1 回收試驗(yàn)結(jié)果

由表1可知，方法的回收率為97.6%～103.6%，說(shuō)明該方法具有較高的準(zhǔn)確度。

3 結(jié)論

通過(guò)研究異煙肼在多壁碳納米管修飾碳糊電極上的電化學(xué)行為，發(fā)現(xiàn)異煙肼在多壁碳納米管修飾碳糊電極上的電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程是受吸附控制的2質(zhì)子、2電子轉(zhuǎn)移過(guò)程，在此基礎(chǔ)上建立了測(cè)定異煙肼的電化學(xué)方法。該方法簡(jiǎn)單，靈敏，具有較好的精密度，能為準(zhǔn)確測(cè)定異煙肼藥物含量以及有效控制和減少異煙肼代謝產(chǎn)物對(duì)肺結(jié)核患者所引起的藥物性肝損傷等不良反應(yīng)提供可靠的依據(jù)。

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Electrochemical Behavior of Isoniazid at Multi-Wall Carbon Nanotubes Modified Carbon Paste Electrode and Its Application

Shang Yonghui, Yang Huiyi, Zhou Qin, Shang Juan, Mao Ru, Feng Keyi
(School of Chemistry & Chemical Engineering，Xianyang Normal University，Xianyang 712000， China)

The method of determinating isoniazid was established by studying the electrochemical behavior of isoniazid at multi-wall carbon nanotubes modified carbon paste electrode. It was found that in pH 6.8 Na2HPO4–C6H8O7buffer solution，isoniazid can produce an obvious redox peak at –1.114 V (vs.SCE)，and the electrode process was two protons and two electrons electrode reaction controlled by absorption. Further work showed that the redox peak currents were linear with the concentration of isoniazid in the range of 5.00×10–3–5.00 mmol／L，r=0.997 0，and the detection limit was 1.70×10–3mmol／L. The relative standard deviation of determination results was 3.11%(n=5)，the standard addition recoveries were 97.6%–103.6%. The method is simple and sensitive with high precision，it can be applied to the determination of isoniazid concentrations in the samples.

isoniazid; multi-walled carbon nanotubes modified electode; electrochemical behavior

O657.1

A

1008–6145(2016)06–0009–04

10.3969／j.issn.1008–6145.2016.06.002

*國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(21475113)；陜西省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2012JQ2013)；咸陽(yáng)師范學(xué)院“青藍(lán)人才”資助項(xiàng)目(XSYQL201507)；咸陽(yáng)師范學(xué)院專項(xiàng)科研基金項(xiàng)目(11XSYK104)；陜西省電分析化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目(201502)；陜西省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（2435）；咸陽(yáng)師范學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（2016017）

聯(lián)系人：尚永輝；E-mail: shangyonghui@163.com

2016–08–02