盐酸阿霉素中玻碳电极上的电化学行为检测方案(电化学工作站)

第27卷第6期2008年6月分析试验室Chinese Journal of Analysis LaboratoryVol.27.No.62008-6 盐酸阿霉素在玻碳电极上的电化学行为研究及分析应用 刘 杰，刘艳梅，张 勇 (山西大学化学化工学院，太原030006) 摘 要：采用线性扫描伏安法和循环伏安法研究了盐酸阿霉素在玻碳电极上的电化学行为及电极反应机理，优化了测定盐酸阿霉素的各实验参数。结果表明，在0.01 mol/L 的 HCl溶液中，盐酸阿霉素在-0.40V处出现(w. SCE)一灵敏的还原峰，峰电流与其溶液浓度在5.0 ×10-8~1.0×10mol/L (r=0.999)和1.0×10一6~1.0×10mol/L(r=0.998)范围内呈良好的线性关系，检出限为1.0×10°mol/L。并用循环伏安法研究了盐酸阿霉素的峰电流性质，发现电极反应属于准可逆过程，出现一对灵敏的氧化还原峰，体系属准可逆吸附波。利用盐酸阿霉素在玻碳电极的电化学行为建立的分析方法可用于盐酸阿霉素的质量监控及药代动力学研究。 关键词：盐酸阿霉素；玻碳电极；电化学行为 中图分类号：O657.1 文献标识码：A 文章编号：1000-0720(2008)06-119-04 盐酸阿霉素(doxorubicin hydrochloride)作为新一代蒽醌类抗肿瘤抗生素，它具有抗瘤谱广、作用强的特点，在临床上广泛应用与治疗多种恶性肿瘤，不仅用于治疗急慢性白血病和恶性淋巴瘤，还可以治疗乳腺肿瘤、甲状腺肿瘤等实体瘤。目前用于盐酸阿霉素及其代谢物的研究与检测方法已有报道，其方法包括有拉曼光谱法、磁共振法、圆二色光谱、放射免疫法、色谱法、微量热法和电化学法。近年来，这方面的研究越来越多的引起了电化学工作者的兴趣。应用研究阿霉素的电化学性质的电极常用的有：汞电极、石墨电极、浸没石蜡电极与碳糊电极等，此类研究绝大多数都是根据药物分子在 DNA 存在和不存在两种情况下其电化学行为的差异进行的。目前关于盐酸阿霉素在玻碳电极上的电化学研究尚未见报道。 实验部分 1.1 仪器与试剂 LK2005型电化学工作站(天津兰力科化学电子高技术有限公司)；三电极体系：参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，辅助电极为铂丝电极，工作电极 为玻碳电极(中4mm，天津兰力科化学电子高技术有限公司)。 盐酸阿霉素标准贮备溶液(1.0×10mol/L)：准确称取0.0058g盐酸阿霉素(纯度>99.5%，海正药业)，用水溶解并定容于100 mL 容量瓶中，置于棕色试剂瓶中于冷暗处保存，使用时用水逐级稀释至所需浓度；0.1mol/L HC。 其它试剂均为分析纯，水为二次蒸馏水。标准溶液均用棕色瓶贮存并置于冷暗处保存。 1.2 实验方法 1.2.1 电极预处理 先用小号金相砂纸将玻碳电极磨平滑，再在绸布上用Al20粉末抛光成镜面，然后在超声波水浴中依次用乙醇和水彻底清洗。 1.2.2 循环伏安法 在20mL磨口刻度试管中，依次加入2mL 0. 1 mol/L HCI、相应的盐酸阿霉素标准溶液或样品溶液，用水稀释至刻度，摇匀。转移至电解池中，在电化学工作站上进行循环伏安扫描，起始电位为-0.1V，记录-0.40处的还原峰电流值。采用校准曲线法计算盐酸阿霉素的浓度。 ( * 收稿日期：2007-08-11；修订日期：2007-09-21 ) ( 作者简介：刘 杰( 1 968-) ， 女，硕士研究生； E-mail： zhangyong @sxu.edu. cn ) 2 结果与讨论 2.1 最佳条件的选择 2.1.1 支持电解质的选择 分别以0.1 ml/LHC1、HAc-NaAc、KHPO4-Naz HPO4、Britton-Robin-son 缓冲液、KC1、NaCl、NH-NHC 和 NaOH 等为支持电解质，考察其对峰电流的影响，结果表明盐酸阿霉素在这些介质中均有氧化还原峰，且以在 HCl中峰形最好峰高最大，故选择 HC 为支持电解质。 2.1.2 HCl浓度的选择 分别以不同浓度的 HCI作为支持电解质。实验表明，峰电流在0.01 mol/LHCl中最佳且峰形最好。当HCl浓度低于0.01mol/L时，峰形较差；当HCl浓度高于0.01 mol/L时，峰形较好，但峰电流呈下降趋势。故选择HCl浓度为0.01ml/L. 2.1.3 起始扫描电位的选择 在一定的范围内(0.2~-0.3V)，更新溶液，按起始扫描电位(V)为0.2、0.1、0.0、-0.1、-0.2、-0.3顺序进行循环伏安法扫描。发现随着扫描电位向负方向改变，峰电流随之增大。当扫描电位为-0.1V时，峰电流达最大值，随着扫描电位继续负移，峰电流减小。所以选择-0.1V为起始扫描电位。 2.1.4 富集时间的影响 实验表明，在盐酸阿霉素浓度固定的条件下，峰电流随扫描前富集时间的增加而增加，达到最大值后下降。不同浓度的盐酸阿霉素达到最大值的时间不同，浓度较大的，所需富集时间较短，浓度小的，则所需富集时间较长。实验富集时间的长短与盐酸阿霉素浓度有关。 2.1.5 扫描速度的影响 峰电流(I)与扫描速度(v)的关系，在选定的条件下，盐酸阿霉素的浓度分别为1.0×10mol/L和1.0×10 mol/L的溶液中，依次进行v为100、200、300、400、500、600、700、800 mV/s循环伏安扫描。如图1是盐酸阿霉素的浓度为1.0×10°mol/L 时在不同扫描速度下的循环伏安叠加图，由图可以看出随着扫描速度的增大，盐酸阿霉素还原峰电位负移，峰电流增大。在此范围内盐酸阿霉素的浓度为1.0×10mol/L 时峰电流与扫描速度的1/2次方呈线性关系(如图2曲线1)，表明电极过程主要受扩散速率控制；当盐酸阿霉素的浓度分别为1.0×10°ml/L时，峰电流与扫描速度的1/2次方不呈线性关系， 而是向上弯曲(如图2曲线2)，表现为吸附的特征，电极过程主要受吸附控制。 图1 扫描速度对峰电流的影响 Fig.1 Cyclic voltammogra ms at different scan ratesC盐酸阿霉素=1.0×10~’mol/L 图2 扫描速度与还原峰电流的关系 Fig.2 Effect of scan rate onI C盐酸阿霉素=1.0 ×10°mol/L；扫速： 100 mV/s 2.1.6 稳定性试验 溶液配制后，在最佳实验条件下，在24h内峰电流几乎不变。 2.2 盐酸阿霉素的电化学行为 如图3所示，在-0.1~-0.6V间进行循环伏安扫描，有一对灵敏的氧化还原峰。Ic≈Ipa，E， =40mV，可以认为盐酸阿霉素在玻碳电极上的电化学行为是准可逆过程。 从盐酸阿霉素分子结构和文献，可以认为，循环伏安图中-0.40V处的一对称的氧化还原峰是盐酸阿霉素分子中醌羰基的还原和还原产物氢醌的氧化结果。参与电极反应的电子数和H数均为2。 2.3 工作曲线及检出限 在上述最佳条件下，测定了盐酸阿霉素标准系列。结果表明，盐酸阿霉素在5.0×10~1.0×10°mol/L和1.0×10-5~1.0×10mol/L间，与峰电流有良好的线性关系。相关系数分别为0.999和0.998。检出限为1.0×10mol/L。 图3 5.0 ×10 mol/L的盐酸阿霉素在玻碳电极上的循环伏安行为 Fig.3 Cyclic volta mmogra ms of 5.0 ×10mol/L doxorubicin hydrochloride in 0. 01 mol/L HC solution at aglassy carbon electrode 2.4 注射用盐酸阿霉素的测定及回收率实验 取3支注射用盐酸阿霉素(浙江海正药业股份有限公司，产品批号：070307，标示量10mg/支)，分别编号为1、2、3并定容于100mL的容量瓶中，得一系列样品贮备液。 各移取一定体积的样品贮备液若干份，按实验方法测量注射用盐酸阿霉素还原峰电流值。由校准曲线求出样品中注射用盐酸阿霉素的平均值(n=3)，实验证明，共存物质基本不干扰测定，同时在样品液中作盐酸阿霉素的回收率实验，所得结果见下表1。 表1 注射用盐酸阿霉素及回收率的测定 Tab.1 Deter mination results and recovery of doxorubicin hydrochloride in injections 编号 样品量/(mg/支) 测定值 m/ug 平均值 m/ug 加入量m/ug 测得量 m/ug 回收率/% 19.37 11.6 11.88 102.4 9.79 19.83 19.57 11.6 12.30 106.0 19.51 11.6 11.35 97.8 20.32 23.2 23.06 99.4 2 9.96 20.09 19.91 23.2 23.61 101.8 19.93 23.2 22.81 98.3 20.01 34.8 34.26 98.4 3 10.06 19.74 20.11 34.8 34.61 99.4 19.97 34.8 34.68 99.7 ( 参考文献 ) ( [11 1] 孙延一，吴康兵，胡胜水.分析科学学报，2004，20： 26 ) ( 12 2 T ] 胡劲波，支 瑶，李启隆.分析化学研究简报，1999， 27： 1280 ) ( 3] 尤启东，药物化学.北京：化学工业出版社，2003. 527 ) ( [5] 廖子君一，南克俊，韩军主编.现代肿瘤治疗药物 学.西安：兴界图出版社，2002.205 ) ( 6 5] 谭学才，李启隆，尚 军. 分 析化学，1996，24(7)： 764 ) ( 谭学才，胡劲波，龚兰新等.分析试验室，1997， 16(1)：14 ) ( 8] 周际昌.抗癌药物的临床应用.北京：化学工业出版社，2001.3 ) Study on electrochemical behaviors and analytical application of doxorubicin hydrochloride at a glassy carbonelectrode LIU Jie， LIU Yan mei and ZHANG Yong(School of Chemistry and Chemical Engineer， Shanxi University， Taiyuan030006)， Fenxi Shiyanshi ， 2008 ， 27(6)：119~122 Abstract： In this paper， the electrochemical behavior and electrode reaction mechanism of doxorubicin hydrochlorideat a glassy carbon electrode were investigated by linear sweep voltammetry and cyclic voltammetry， and experimentalparameters for the determination of doxorubicin hydrochloride were optimized. The results showed that a sensitive re- duction peak of doxorubicin hydrochloride was obtained in 0.01 mol/L HCl solution. The peak potential was -0.40 V(w. SCE). The peak current was directly proportional to the doxorubicin hydrochloride concentration in the ranges of5.0 ×10-8~1.0 ×10ml/L (r=0.999) and 1.0 ×10-5~1.0 ×10ml/L (r=0.998). The detection limitwas 1.0 ×10 ’ mol/L. The electrochemical behavior of doxorubicin hydrochloride on the glassy carbon electrode wasinvestigated by cyclic voltammetry， indicating a quasi-reversible adsorptive wave. This method can be used for the de-termination and pharmacokinetics study of doxorubicin hydrochloride. Key words ： Doxorubicin hydrochloride； Glassy carbon electrode； Electrochemical behavior —China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved. http：//www.cnki.net