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电化学传感器在药物及食品分析中的应用

李东辉  
【摘要】:人体内神经递质的变化与多种神经系统的疾病密切相关,并其相互关系处于研究探索阶段,如果能够在动态无刺激或较小刺激条件下,分析、研究诸如血液、脑脊液中神经递质的含量变化情况,对人体健康领域的研究具有积极意义。 在药物分析、食品添加剂检测等领域同样存在如何获得具有无毒、简便、易于微型化、集成化、自动化,稳定性好、选择性高的分析方法,尽可能少用或不用大型昂贵仪器而达到目的问题。在这一领域存在许多需要解决的难题,同时也存在较大的发展空间。 电化学分析法,特别是电化学传感器分析法具有所需设备简单、操作方便;分析速度快;易于实现自动、连续测量及控制;测量的范围广;灵敏度较高、选择性较好;直接、非破坏性等特点,从而在上述领域具有广阔的发展及应用前景。 本文重点研究了制备电极的基础工作之一—电活性物的制备方法,并有所突破。发现了制备电活性物的新方法;研制了对神经递质——谷氨酸敏感的谷氨酸传感器,治疗十二指肠溃疡的铋制剂,治疗心血管等疾病的β1受体阻断剂,抗血栓的双嘧达莫片剂以及食品添加剂山梨酸等包括各种诸如PVC膜电极以及石蜡碳糊修饰电极等多种传感器。 本文所做的主要工作如下: 一、研制了谷氨酸化学传感器,并将其初步应用于临床检验研究。 首次利用以谷氨酸与邻二氮菲合铁配离子形成的缔合物为电活性物,制备了全固态碳糊谷氨酸修饰电极,电极的线性响应范围为1.6×10-5mol/L~1.0×10-1 mol/L,级差电位为30mV/pC,检测下限为8.9×10-6mol/L。该电极响应迅速,重现性好,是易于微型化的在体动态检测方法。谷氨酸化学传感器克服了高效液相色谱法、毛细管电泳法、分光光度法、旋光法及酸碱滴定法等方法难以实现在体检测的弱点;与谷氨酸的酶电极方法相比,克服了以谷氨酸脱羧酶或谷氨酸氧化酶复合CO2和H2O2电极间接测定其分解产物的不利因素,是真正意义上的电位型谷氨酸化学传感器。谷氨酸化学传感器已经初步应用于脑梗塞患者血浆中谷氨酸含量的测定。 二、报道了三种电活性物,并制备了三种不同类型的铋电极。 (1)首次报道了一种以BiCl4-与奎宁形成的缔合物为电活性物的全固态糊铋电极,电极的线性响应范围为3.2×10-6mol/L~1.0×10-2 mol/L,级差电位为30mV/pC,检测下限为2.0×10-6mol/L。该电极响应迅速,重复性好,用该电极测定了胃药及易熔合金中铋的含量,结果与标准值相符。 全固态糊铋电极克服了PVC膜电极检出限偏高的问题,避免了常见的伏安型的碳糊铋电极使用时重现性不是十分理想,且石墨粉易于干燥脱落,机械强度差等缺陷。电极以固体石蜡作粘合剂,制备出的新型电位型碳糊铋电极重现性好,使用和保存方便,具备固体膜电极的优点,并且膜表面可以再生。采用溶解度比奎宁与碘化铋离子缔合物大的奎宁与氯化铋离子缔合物作为电活性物来测定铋离子的含量。由于测定BiI63-时,BiCl4-的选择性系数较小,从电极界面溶解出来的BiCl4-对低浓度的BiI63-的测定影响较小,因而此电极的检测下限及线性范围为2.0×10-6 mol/L及3.2×10-6mol/L~1.0×10-2 mol/L,明显优于文献的检出下限及线性范围。 (2)首次报道了以曲马多与六碘合铋配离子缔合物为电活性物的涂碳式聚氯乙烯膜铋离子选择电极,电极的线性响应范围为5.0×10-3mol/L~4.0×10-5 mol/L,级差电位为20mV/pC。电极的检测下限为2.5×10-5mol/L。电极的响应时间在1min左右。并用此电极以标准曲线法对枸椽酸铋钾胶囊进行了测定,此法简便,结果与药典法相符。 (3)报道了一种以诺氟沙星与碘化铋形成的缔合物为电活性物的碳糊电极,测定了枸橼酸铋钟胶囊中铋的含量。电极的线性响应范围为1.0×10-2mol/L~4.0×10-6 mol/L,级差电位为20mV/pC,检测下限为2.5×10-6mol/L。该电极响应迅速,重现性好,结果与药典法相符。 三、制备了以美托洛尔与单质碘形成的缔合物为电活性物的PVC膜美托洛尔选择电极,用该电极对美托洛尔片剂的含量进行了测定,结果与药典法相符。 电极法测定美托洛尔含量的线性范围宽,可达3个数量级,可省去分析样品的分离过滤等前处理步骤,片剂辅料不干扰测定;所用仪器价廉,操作简便,易于推广。 单质碘法是作者发现的一种制备电活性物的新方法。 四、制备了两种基体的PVC膜双嘧达莫选择电极。 以双嘧达莫与碘化铋形成的缔合物为电活性物,制备了涂碳式PVC膜双嘧达莫选择电极。新电极的斜率达到48mV,线性范围扩展为3个数量级,为1.0×10-2 mol/L~2.2×10-5 mol/L,检测下限为1.8×10-5 mol/L。用该电极对双嘧达莫片的含量进行了测定,结果与药典法相符。 改变基体,可以将电极的级差电位扩大为57 mV/pC,并用该电极测定了双嘧达莫片的含量,结果与药典法相符。 五、利用山梨酸根与乙基紫形成的缔合物为电活性物,制备了全固态碳糊山梨酸电极。电极的线性响应范围为2.2×10-5 mol/L~1.0×10-1 mol/L,级差电位为30mV/pC,检测下限为1.6×10-5 mol/L。该电极响应迅速,重现性好。用该电极对果汁、酱油和汽水等样品中的山梨酸进行了测定,结果与分光光度法相符。与其它方法相比,本法样品前处理简便易行。


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