黃 菲 周 慧 毛云飛 沈 明 金黨琴 錢 琛
(1.揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇 揚(yáng)州:225127;2.揚(yáng)州大學(xué) 江蘇 揚(yáng)州:225002)
精神疾病是指在各種生物學(xué)、心理學(xué)及社會(huì)環(huán)境因素影響下,大腦功能失調(diào),導(dǎo)致認(rèn)知、情感、意志和行為等精神活動(dòng)出現(xiàn)不同程度障礙的病癥統(tǒng)稱,例如失眠、焦慮、抑郁、精神分裂癥等[1]。根據(jù)搜狐網(wǎng)的數(shù)據(jù),我國(guó)目前約有1.7億人患有各種精神疾病(https://www.sohu.com/a/428089078_120912652),已成為醫(yī)療體系的最大負(fù)擔(dān),加強(qiáng)精神衛(wèi)生建設(shè)已刻不容緩。在面對(duì)重大自然災(zāi)害、爆發(fā)性傳染病、突發(fā)公共安全事件時(shí),尤其需要民眾保持平和心態(tài)。從當(dāng)前實(shí)際情況來(lái)看,藥物治療是應(yīng)對(duì)精神疾病的首選方式,其效費(fèi)比最高。與療效低、副作用大的傳統(tǒng)藥物相比,很多高效、安全、低成癮性的新型精神類藥物已逐漸取代并成為臨床一線用藥。
由于精神類藥物直接作用于人體敏感、脆弱、復(fù)雜的中樞神經(jīng)系統(tǒng),使用時(shí)其劑量和純度必須嚴(yán)格控制。諸多藥物分析手段中,電化學(xué)方法簡(jiǎn)便、快速,廣泛用于該類藥物的檢測(cè),成果斐然。有鑒于此,本文以國(guó)家衛(wèi)健委頒布的《國(guó)家基本藥物目錄(2018年版)》為基礎(chǔ),結(jié)合新近施行的《精神障礙診療規(guī)范(2020年版)》,選擇一些常用的新型精神類藥物,對(duì)最近十年這類藥物電化學(xué)檢測(cè)研究所取得的進(jìn)展進(jìn)行簡(jiǎn)要評(píng)述,展示該領(lǐng)域的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì),以期能為我國(guó)的醫(yī)療及制藥行業(yè)提供些許有益的借鑒。
一般來(lái)說(shuō),工作電極是實(shí)施電化學(xué)分析的平臺(tái),決定了檢測(cè)效能的高低。普通的汞電極、離子選擇電極、裸固體電極由于分別存在電極毒性、靈敏度低、選擇性差等缺點(diǎn),實(shí)用價(jià)值不高,推廣難度大,這里不予討論。而化學(xué)修飾電極因表面具有特定的功能基團(tuán)或空間構(gòu)型,常展現(xiàn)出優(yōu)良的檢測(cè)性能,且發(fā)展日新月異,在藥物分析領(lǐng)域大放異彩,其正是本文關(guān)注的重點(diǎn)[2]。
根據(jù)各自的適應(yīng)證,精神類藥物大致可分為四類:抗精神病藥、抗抑郁藥、抗焦慮藥及鎮(zhèn)靜催眠藥[1]。
新型抗精神病藥不僅阻斷多巴胺(DA)受體,也阻斷5-羥色胺(5-HT)受體,從而顯著改善精神分裂癥的陽(yáng)性和陰性癥狀,大幅減少傳統(tǒng)抗精神病藥所引起的錐體外系副作用。常用藥有奧氮平(Olanzapine,OLZ)、喹硫平(Quetiapine,QTP)、阿立哌唑(Aripiprazole,APZ)、利培酮(Risperidone,RPD)和齊拉西酮(Ziprasidone,ZPD)[1]。
(1)奧氮平
Shukla等制備了一種鉑黑膜修飾微電極,其對(duì)OLZ的氧化有顯著的電催化作用,提高了檢測(cè)靈敏度和選擇性。用于人體血清樣分析,OLZ檢測(cè)限為28.6±1.3nM,優(yōu)于臨床檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)(65nM~130nM)。如其能進(jìn)一步微型化和集成化,則有望用于血液中OLZ的原位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[3]。Desoky等首先合成了一種平均粒徑為16 nm的磁性Fe3O4粒子,然后將其固載于石墨烯納米片中,非原位地合成了“Fe3O4納米顆粒-石墨烯”復(fù)合物,通過(guò)透射電鏡和掃描電鏡對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。填充至碳糊中,得到修飾電極。測(cè)定OLZ時(shí),檢測(cè)限達(dá)到驚人的7.29×10-11M,接近pM級(jí)。分析人體血漿樣時(shí),電極選擇性良好[4]。Mashhadizadeh等制備了一種新型ZnS納米顆粒修飾碳糊電極,通過(guò)示差脈沖伏安法,利用425 mV的電位差,實(shí)現(xiàn)了硫利達(dá)嗪和OLZ的同時(shí)測(cè)定[5]。Arvand等合成了一種“氨基功能化TiO2納米顆粒-多壁碳納米管(MWCNTs)”復(fù)合物,通過(guò)紅外反射光譜、透射電鏡和掃描電鏡進(jìn)行表征。將其固載到玻碳電極表面,得到修飾電極。采用循環(huán)伏安法、方波伏安法、計(jì)時(shí)電流法,研究了OLZ的電催化氧化機(jī)理,求得電子轉(zhuǎn)移系數(shù)α為0.42,表觀電子轉(zhuǎn)移速率常數(shù)ks為0.173 s-1。測(cè)定時(shí),檢測(cè)限為0.09 μM,電極成功用于藥樣和人體血清樣分析[6]。此外,該小組在前述納米復(fù)合物中引入陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉SDS,所得修飾電極靈敏度更高,檢測(cè)限為8 nM,分析藥樣和血清樣時(shí)無(wú)需任何前處理[7]。Behzad等在金電極表面依次固載MWCNTs、CdS量子點(diǎn)和雙磷酰胺衍生物BMBPBP,得到修飾電極。通過(guò)循環(huán)伏安法、電化學(xué)阻抗、計(jì)時(shí)電流法研究了OLZ的電化學(xué)行為,求得擴(kuò)散系數(shù)和其它動(dòng)力學(xué)參數(shù),電極對(duì)OLZ的氧化有良好的電催化活性。在恒電位下,以旋轉(zhuǎn)圓盤電極的形式,通過(guò)流體動(dòng)力安培法進(jìn)行測(cè)定,OLZ濃度線性范圍為20 nM~100 μM,跨越3個(gè)數(shù)量級(jí),檢測(cè)限為6 nM[8]。Muthusankar等通過(guò)水熱法合成了一種“摻S碳量子點(diǎn)+Fe2O3納米顆粒”復(fù)合物,將其固載到玻碳電極表面,所得修飾電極能夠催化OLZ的電化學(xué)氧化。測(cè)定時(shí),檢測(cè)限為0.006 μM,成功用于人體尿樣分析[9]。Mahmoud等合成了一種N、S同摻的石墨烯量子點(diǎn),將其和納米纖維素結(jié)合起來(lái)形成納米復(fù)合物。通過(guò)X-射線衍射法、能量色散X射線譜、X射線光電子能譜、拉曼光譜等手段進(jìn)行表征。該復(fù)合物具有良好的導(dǎo)電性能、機(jī)械性能及巨大的表面積。將其懸浮液滴加至玻碳電極表面,干燥后得到修飾電極。測(cè)定OLZ時(shí),檢測(cè)限為0.5×10-8M。電極顯示出很高的靈敏度、選擇性及可靠性,可用于藥樣、人體血漿樣和尿樣分析[10]。
(2)喹硫平、阿哌利唑
Nigovic等制備了一種聚(2-羥基-5-[(4-磺苯基)偶氮基]苯甲酸膜修飾玻碳電極,聚合膜中帶負(fù)電荷的羧基和磺化基團(tuán)通過(guò)靜電作用引導(dǎo)帶正電荷的QTP分子富集到電極表面,從而增加微區(qū)藥物濃度,提高響應(yīng)電流?;谶@種強(qiáng)吸附作用,采用伏安法直接測(cè)定藥樣和生物體液中的QTP,檢測(cè)限為1.9×10-8M。電極靈敏度高,選擇性、穩(wěn)定性、再現(xiàn)性好[11]。此外,該小組將石墨烯納米片分散在陽(yáng)離子交換劑Nafion中,取分散液滴涂在玻碳電極表面,干燥后得到修飾電極?;谑┑莫?dú)特性質(zhì)和富集作用,能夠大幅提高靈敏度,檢測(cè)限降至22 nM。與高效液相色譜法相比,檢測(cè)腸溶片中的QTP僅耗時(shí)40 s,更為簡(jiǎn)便[12]。Motaharian等通過(guò)沉淀聚合的辦法合成了一種高選擇性的QTP分子印跡膜納米顆粒,填充至碳糊中得到修飾電極。測(cè)定時(shí),檢測(cè)限為5.04×10-9M,成功用于藥樣和人體尿樣分析[13]。Shrivastava等制備了一種石墨烯/TiO2納米顆粒/聚苯胺復(fù)合物修飾玻碳電極,通過(guò)掃描電鏡動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)了納米復(fù)合物在電極表面的組裝過(guò)程。研究了APZ的電化學(xué)行為,指出其電極過(guò)程受吸附控制且不可逆。計(jì)算出電子轉(zhuǎn)移系數(shù)及參與反應(yīng)的電子及質(zhì)子數(shù)量。采用方波伏安法進(jìn)行測(cè)定,檢測(cè)限為0.99 ng/mL[14]。
(3)利培酮、齊拉西酮
Molaakbari等在Ni納米顆粒存在下,合成了具有導(dǎo)電性的離子液體聚(MImEO8BS),最終形成“聚(MImEO8BS)-Ni納米顆?!睆?fù)合物。將其和Nafion一同固載到玻碳電極表面,得到修飾電極。通過(guò)循環(huán)伏安法、方波伏安法、計(jì)時(shí)電流等方法研究了RPD的電化學(xué)行為,發(fā)現(xiàn)與裸玻碳電極相比,RPD的氧化峰電位明顯負(fù)移。測(cè)定時(shí),檢測(cè)限為7.3×10-8M,可同時(shí)測(cè)定RPD和哌甲酯[15]。Shahrokhian等在玻碳電極表面分別固載了功能化MWCNTs、C納米顆粒、納米金剛石-石墨和還原態(tài)氧化石墨烯,結(jié)果表明,功能化MWCNTs修飾玻碳電極的檢測(cè)效能最高,RPD的檢測(cè)限可低至12 nM[16]。Merli等在Au電極上修飾了一層氧化態(tài)的單壁碳納米管(SWCNTs),借助質(zhì)譜和密度泛函理論計(jì)算,研究了RPD和OLZ的電化學(xué)行為,建立了兩者的伏安測(cè)定方法[17]。Kul等通過(guò)循環(huán)伏安法、示差脈沖伏安法和方波伏安法研究了ZPD在摻硼金剛石電極和玻碳電極上的電化學(xué)行為,發(fā)現(xiàn)其電極過(guò)程分別受擴(kuò)散和吸附控制,探討了相關(guān)反應(yīng)機(jī)理。ZPD在摻硼金剛石電極上出現(xiàn)兩個(gè)氧化峰,均可用于定量檢測(cè)。修飾電極用于藥樣和人體血清樣分析時(shí),除了用乙腈將蛋白質(zhì)進(jìn)行沉淀外,無(wú)需任何耗時(shí)的前處理。與傳統(tǒng)的液相色譜-紫外光譜法相比,兩種方法所得檢測(cè)結(jié)果并無(wú)顯著差異[18]。
新型抗抑郁藥選擇性地抑制腦內(nèi)突觸前膜對(duì)5-HT的再攝取,提高突觸間隙5-HT的濃度,而對(duì)去甲腎上腺素(NA)的再攝取沒(méi)有影響。常用藥有帕羅西汀(Paroxetine,PXT)、西酞普蘭(Citalopram,CTP)、文拉法辛(Venlafaxine,VFX)、舍曲林(Sertraline、STL)和氟伏沙明(Fluvoxamine,F(xiàn)VX)。前三者的電化學(xué)檢測(cè)研究已有專文進(jìn)行評(píng)述,為避免重復(fù),這里主要討論后兩種藥物[2,19]。
(1)舍曲林
Khater等以STL的四苯硼酸鹽作為電活性物質(zhì),填充至碳糊中得到修飾電極。溶液中STL的電極電位呈現(xiàn)良好的能斯特響應(yīng),濃度線性范圍為0.01 mM~10.00 mM,跨越3個(gè)數(shù)量級(jí),檢測(cè)限為9.55 μM。該電極可用于流動(dòng)注射分析系統(tǒng),面對(duì)大量不同的陽(yáng)離子、糖、氨基酸時(shí),具有良好的選擇性[20]。Izadyar等在鉛筆芯電極上先電化學(xué)沉積一層導(dǎo)電性的聚乙烯二氧噻吩(PEDOT-C14),再浸涂一層塑化的聚氯乙烯膜,得到修飾電極。采用離子轉(zhuǎn)移溶出伏安法,實(shí)現(xiàn)了STL的靈敏測(cè)定,檢測(cè)限為45 nM,可用于河水樣分析。此外,該電極提供了有關(guān)藥物親脂性的信息,有助于更好理解其毒理作用[21]。Tajik等在絲網(wǎng)印刷電極表面固載了一層羽毛狀的La3+/ZnO納米花,所得修飾電極對(duì)STL有良好的電催化活性,氧化峰電位顯著降低。通過(guò)示差脈沖伏安法進(jìn)行測(cè)定,檢測(cè)限為0.15±0.01 μM[22]。Khosrokhavar等以STL為模板分子,通過(guò)沉淀聚合的方法合成了一種高選擇性的STL分子印跡膜納米顆粒。在絲網(wǎng)印刷碳電極表面固載一薄層印跡膜/石墨烯復(fù)合物得到修飾電極,以K3[Fe(CN)6]/K4[Fe(CN)6]為探針對(duì)其進(jìn)行表征。結(jié)合實(shí)驗(yàn)表明,修飾電極對(duì)STL有很強(qiáng)的吸附作用。測(cè)定時(shí),檢測(cè)限為1.99×10-9M,成功用于藥樣和人體血清樣分析[23]。Shoja等在玻碳電極表面先固載一層MWCNTs,然后通過(guò)恒電位雙脈沖技術(shù)繼續(xù)電沉積一層Au納米顆粒,最后通過(guò)循環(huán)伏安法,繼續(xù)電聚合一層具有納米結(jié)構(gòu)的Ni(II)-左旋多巴配合物薄膜,得到最終的修飾電極。借助掃描電鏡、X-射線衍射法、能量色散X射線譜進(jìn)行表征,研究了修飾電極及STL在堿性溶液中的電化學(xué)行為。結(jié)果表明,修飾電極能夠催化STL的電化學(xué)氧化。采用示差脈沖伏安法進(jìn)行測(cè)定,檢測(cè)限為95 nM[24]。Atty等在SDS膠束介質(zhì)中,將MWCNTs和金屬Cs填充至碳糊中得到修飾電極。測(cè)定STL時(shí),檢測(cè)限為9.2×10-9M。電極選擇性良好,大量尿酸和抗壞血酸不干擾檢測(cè),且能同時(shí)測(cè)定生物樣品中的STL和對(duì)乙酰氨基酚[25]。
(2)氟伏沙明
Soleymanpour等在玻碳電極表面先固載一層導(dǎo)電性的聚苯胺,再繼續(xù)涂覆含有FVX-雷氏鹽離子締合物的聚氯乙烯膜,得到修飾電極。其電位呈現(xiàn)良好的能斯特響應(yīng),F(xiàn)VX濃度線性范圍為1.8×10-7~1.3×10-3M,跨越4個(gè)數(shù)量級(jí),檢測(cè)限為7.8×10-8M。電極具有很高的靈敏度和選擇性,響應(yīng)快速,再現(xiàn)性及熱穩(wěn)定性好,使用壽命長(zhǎng),能夠用于藥樣、人體血清樣和尿樣分析[26]。Bishnoi等首次使用棱面熱解石墨電極,采用方波伏安法研究了FVX的電化學(xué)行為,發(fā)現(xiàn)其在-670 mV產(chǎn)生一形狀良好的還原峰,電極過(guò)程不可逆,且受吸附控制,參與還原反應(yīng)的電子和質(zhì)子數(shù)量相等。測(cè)定時(shí),檢測(cè)限為3.5×10-9M,成功用于強(qiáng)迫癥患者的尿樣分析[27]。Diva等在膠束溶液中,于碳糊電極表面電沉積一層Ni納米顆粒,得到修飾電極。采用掃描電鏡和能量色散X射線譜進(jìn)行表征,研究了FVX的電化學(xué)氧化行為并進(jìn)行測(cè)定,電極成功用于藥樣和人體血漿樣分析[28]。Madrakian等在玻碳電極表面依次固載MWCNTs和Hg納米顆粒,得到修飾電極?;趦烧叩膮f(xié)同作用,F(xiàn)VX在電極上發(fā)生電化學(xué)還原,整個(gè)過(guò)程不可逆且受吸附控制。采用示差脈沖伏安法測(cè)定時(shí),檢測(cè)限為0.01 μM[29]。
丁螺環(huán)酮(Buspirone,BPR)是一種氮雜螺環(huán)癸烷二酮類抗焦慮藥,能激動(dòng)5-HT1a受體,使5-HT功能受到抑制,從而具有一定的抗焦慮作用[1]。
Devadas等制備了一種氧化石墨烯/聚精氨酸修飾玻碳電極,借助掃描電鏡進(jìn)行表征。通過(guò)循環(huán)伏安法和示差脈沖伏安法同時(shí)測(cè)定BPR、異煙肼、吡嗪酰胺三種藥物,檢測(cè)限分別為3.54 μM、2.59 μM和3.28 μM,可用于藥樣和人體血清樣分析[30]。此外,該小組利用MWCNTs修飾電極,實(shí)現(xiàn)了BPR的電催化氧化,相比裸電極氧化峰電位負(fù)移約30 mV,氧化峰電流則顯著增加。測(cè)定時(shí),檢測(cè)限為0.22 μM[31]。
唑吡坦(Zolpidem,ZPD)是一種咪唑吡啶類鎮(zhèn)靜催眠藥,其選擇性地與中樞神經(jīng)系統(tǒng)的ω1亞型受體結(jié)合,促進(jìn)γ-氨基丁酸(GABA)與GABAA受體的結(jié)合,導(dǎo)致Cl-通道開放,Cl-進(jìn)入神經(jīng)元,使之超極化,從而產(chǎn)生抑制效應(yīng)[1]。
Reyhan等制備了一種石墨烯量子點(diǎn)修飾的有缺陷的介孔碳陶瓷電極,通過(guò)循環(huán)伏安法、示差脈沖伏安法、電化學(xué)阻抗、計(jì)時(shí)電流等方法研究了ZPD的電化學(xué)行為,求得其擴(kuò)散系數(shù)D為4.2×10-5cm2·s-1,異相速率常數(shù)ks為7.53×102cm·s-1。測(cè)定時(shí),檢測(cè)限為0.061 μM,成功用于藥樣分析[32]。
最近十年,新型精神類藥物電化學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域取得了較大進(jìn)展,無(wú)論是理論研究,還是實(shí)際應(yīng)用,成果豐碩。具體而言,整個(gè)領(lǐng)域呈現(xiàn)“五多”的顯著特點(diǎn):
(1)研究對(duì)象:已公開的文獻(xiàn)中,作為分析物的新型精神類藥物數(shù)量眾多,涉及當(dāng)前絕大部分常用藥,非常全面??紤]到還有某些新藥還未上市或進(jìn)入臨床時(shí)間較晚,電化學(xué)檢測(cè)研究尚未開展或完成,隨著一系列成果日后陸續(xù)公開,整個(gè)領(lǐng)域?qū)?huì)覆蓋更多的品種,研究基礎(chǔ)也將更為完善扎實(shí)。
(2)研究工具:作為實(shí)施檢測(cè)的載體,所采用的化學(xué)修飾電極類型多樣。主要體現(xiàn)在:一是修飾材料種類多樣。既有導(dǎo)電聚合物、金屬納米顆粒、碳納米管等單功能修飾電極,更多的則是諸如“碳納米管+導(dǎo)電聚合物”、“離子液體+金屬納米顆?!?、“石墨烯+無(wú)機(jī)納米顆粒+導(dǎo)電聚合物”、“碳納米管+金屬納米顆粒+配合物薄膜”等復(fù)合型修飾電極。修飾材料的變化拓展了電極功能。如文獻(xiàn)[9]中提到的“摻S碳量子點(diǎn)+ Fe2O3納米顆粒”復(fù)合物,作為半導(dǎo)體的量子點(diǎn)就有良好的光電轉(zhuǎn)化功能,而無(wú)機(jī)納米顆粒則具有很強(qiáng)的吸附作用。精神類藥物分子普遍結(jié)構(gòu)龐大,光譜學(xué)性能較好,量子點(diǎn)能有效地將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號(hào)。無(wú)機(jī)納米粒子則可顯著增加藥物分子在電極界面的微區(qū)濃度。兩者協(xié)同作用,極大提高了檢測(cè)靈敏度。又如文獻(xiàn)[26]中提到的“聚苯胺+聚氯乙烯膜”復(fù)合物,將前者優(yōu)良的導(dǎo)電性和后者高度的選擇性有機(jī)結(jié)合,修飾電極的實(shí)用性大幅增強(qiáng)。二是修飾材料微觀結(jié)構(gòu)多樣。既有零維的納米顆粒,也有一維的碳納米管,更有二維的納米片、納米花、納米薄膜等。一般來(lái)說(shuō),維度越高,電極的選擇性也越好。三是修飾材料獲得途徑多樣。既有原位合成,也有非原位制備。僅就聚合物而言,就有電聚合、沉淀聚合等方式。四是電極修飾方式多樣。既有單純的滴涂、電鍍、電聚合,也有多方式聯(lián)用而實(shí)現(xiàn)的逐層組裝,導(dǎo)致簡(jiǎn)單的單層膜或復(fù)雜有序的多層膜均可存在于電極表面。五是電極外在形式多樣。既有靜態(tài)的常規(guī)圓盤電極,也有動(dòng)態(tài)的旋轉(zhuǎn)圓盤電極,還有超細(xì)尺寸的微電極。
(3)研究方法:所用分析手段多元,夯實(shí)了研究深度。掃描電鏡、透射電鏡、X-射線衍射法、能量色散X射線譜、紅外反射光譜、拉曼光譜、X射線光電子能譜等眾多光譜學(xué)、能譜學(xué)分析方法用于表征修飾材料結(jié)構(gòu)及電極表面形貌,完善和發(fā)展了材料制備技術(shù)理論。廣泛使用循環(huán)伏安法、示差脈沖伏安法、方波伏安法、電化學(xué)阻抗、電化學(xué)階躍技術(shù),甚至量子力學(xué)方法,考察藥物的電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理,進(jìn)一步明晰了藥物的藥理及毒理。所建立的電化學(xué)檢測(cè)方法,結(jié)果準(zhǔn)確度堪比藥典推薦的經(jīng)典方法,實(shí)用性強(qiáng)。
(4)研究?jī)?nèi)容:研究思路多角度,各有側(cè)重點(diǎn)。例如文獻(xiàn)[4]就強(qiáng)調(diào)低檢測(cè)限,故首要考慮靈敏度。文獻(xiàn)[5]突出不同藥物的同時(shí)檢測(cè),則優(yōu)先顧及選擇性。不同文獻(xiàn)在構(gòu)建電化學(xué)傳感器時(shí),篩選合適的修飾材料,優(yōu)化電極制備方法,通過(guò)調(diào)節(jié)電極性能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)目標(biāo)。
(5)研究成果:修飾電極所體現(xiàn)的實(shí)用價(jià)值具有多層次。如文獻(xiàn)[32]就僅用于簡(jiǎn)單的藥樣分析,絕大部分文獻(xiàn)是用于正常人的尿樣和血樣(模擬試樣)分析,但文獻(xiàn)[27]則真正用于強(qiáng)迫癥患者的尿樣分析,實(shí)際意義差別巨大。
隨著我國(guó)精神疾病患者數(shù)量的持續(xù)增加,為確保民眾健康及維持社會(huì)和諧穩(wěn)定,今后必定會(huì)有更多的新型精神類藥物不斷問(wèn)世。由于自身特殊屬性,此類藥物的品控將會(huì)日趨嚴(yán)格。預(yù)計(jì)本領(lǐng)域未來(lái)有三個(gè)研究方向值得關(guān)注:
一是開發(fā)新型納米復(fù)合材料。雖然納米材料修飾電極目前已是主流,但仍有一些藥物(如帕利哌酮、氨磺必利、米氮平、坦度螺酮、佐匹克隆、扎來(lái)普隆)由于電化學(xué)活性低下而難以檢測(cè),一個(gè)重要原因就是納米材料功能的單一化。今后開發(fā)的新藥,其分子結(jié)構(gòu)勢(shì)必更加龐大復(fù)雜,電子傳遞愈發(fā)困難,如何激活分子中的惰性基團(tuán),加速電子轉(zhuǎn)移極其關(guān)鍵。納米復(fù)合材料集中整合各組分的優(yōu)點(diǎn),發(fā)揮協(xié)同效應(yīng),最大限度提升電極的使用性能。比如“石墨烯+無(wú)機(jī)氧化物納米顆粒+貴金屬納米顆粒+熒光量子點(diǎn)”可能就是一個(gè)合適的體系。這四者分別具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能、吸附性能、催化性能和光電轉(zhuǎn)化性能,如以恰當(dāng)方式整合在一起,就可能激發(fā)藥物分子的電化學(xué)活性而實(shí)施檢測(cè)。當(dāng)然,復(fù)合材料自身也需優(yōu)化完善。例如,同屬貴金屬,Pd納米顆粒的催化活性一般要強(qiáng)于Au納米顆粒;而三角形納米顆粒由于自身能量較高,其催化活性往往強(qiáng)于球形納米顆粒。
二是構(gòu)建納米材料修飾超微電極。常規(guī)尺寸的圓盤電極噪聲大,背景電流高,檢測(cè)靈敏度基本都不超過(guò)nM級(jí),甚至還有μM級(jí),很難達(dá)到pM級(jí)。而超微電極由于存在邊緣效應(yīng),物質(zhì)傳遞快,充電電流小,增大了信噪比,作為基體電極可顯著提高靈敏度。同時(shí),納米材料具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能、吸附性能和催化性能。兩者有機(jī)結(jié)合,可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)信號(hào)的倍增,分析復(fù)雜樣品也更有優(yōu)勢(shì)。此外,納米材料修飾超微電極尺寸極小,完全可以插入生物活體內(nèi),直接在細(xì)胞水平研究藥物的代謝途徑及產(chǎn)物,有助于更加深刻闡釋藥物的治療機(jī)制。
三是發(fā)展便攜式微型電化學(xué)分析系統(tǒng)。目前絕大部分文獻(xiàn)中所實(shí)施的檢測(cè)基本上都基于傳統(tǒng)的三電極體系,結(jié)構(gòu)龐大,不適合高通量快速分析,難以滿足臨床高效檢測(cè)的要求。如果能以一次性的、輕便的紙基微流控芯片為平臺(tái),將電化學(xué)檢測(cè)體系集成到微小的局部區(qū)域內(nèi),使工作電極陣列化,就可以大幅提高檢測(cè)效率,節(jié)省成本。
最近十年,新型精神類藥物電化學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足進(jìn)展,形成一系列高質(zhì)量的研究成果。整個(gè)領(lǐng)域呈現(xiàn)出相當(dāng)?shù)膹V度和深度,頗具理論和實(shí)用價(jià)值。未來(lái)需重點(diǎn)關(guān)注新型納米復(fù)合材料的開發(fā)、納米材料修飾超微電極的制備及便攜式微型電化學(xué)分析系統(tǒng)的構(gòu)建。
武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)2021年1期