基于石墨烯纳米材料对异槲皮苷的电化学检测

薛 琼， 杜学勤， 孙慧敏， 张国娟

(1.山西药科职业学院药学系，山西 太原 030031；2.山西农业大学化学系，山西 太原 030801)

引 言

异槲皮苷别名槲皮素-3-O-β-D-葡萄糖苷，属于天然黄酮类化合物，大量存在于水果、蔬菜和中草药中。根据现代研究表明[1]，异槲皮苷有许多重要的生理活性和药理活性，如，抗氧化抗炎[2]、抗肿瘤及抗突变[3]、抗菌抗病毒[4]、降血压降血脂、降血糖[5]、抗动脉粥样硬化[6-7]、促进骨折后愈合[8]等。基于以上异槲皮苷的药理作用，目前已有异槲皮苷复方制剂应用于临床。异槲皮苷的定量检测方法有高效液相色谱法[9]、高效液相色谱-质谱联用[10]等，与上述两种方法相比，电化学灵敏、简便、仪器易携带，可用于现场测定。但是，由于异槲皮苷在裸玻碳电极上的氧化还原反应比较困难，所以本文合成了PVP功能化的还原氧化石墨烯纳米材料，并用DPV对异槲皮苷进行定量检测。

1 实验部分

1.1 实验试剂

氧化石墨粉(Alfa Aesar)；氨水(质量分数，25%～28%)、水合肼(质量分数，50%)、PVP，北京化学试剂厂；异槲皮苷，中国生物制药研究所；PBS缓冲(KH2PO4，Na2HPO4)，为工作缓冲。实验中所有的试剂均为分析纯，水为高纯水。

1.2 仪器设备

CHI660C电化学工作站，辰华仪器公司，上海；辅助电极铂丝，工作电极为玻碳电极(GCE，直径为3 mm)，参比电极为饱和甘汞电极(SCE)。

1.3 纳米材料PVP-Gr的合成

首先，按照Hummers[11]的方法合成氧化石墨烯(GO)，并将GO超声分散得到1.0 mol/L的GO水溶液。其次，按照Liu[12]的方法合成PVP-Gr：1) 在具塞三角瓶中分别加入2.5 mL 1.0 mg/mLGO溶液、2.5 mL 1.0 mg/mL PVP和4.89 mL高纯水，混匀，边搅拌边缓慢加入氨水100 μL，80%水合肼10.0 μL，持续搅拌5 min；2) 将具塞三角瓶置于水浴锅(60 ℃)中加热3.5 h，即得到黑色悬浮液。3) 将得到的黑色悬浮液离心(8 000 r/min)10 min，用高纯水洗涤沉淀，重复2次，并将沉淀用高纯水超声稀释到0.5 mg/mL，即得到成PVP-Gr。

1.4 构建电化学传感界面

1) 用粒径为1.0、0.3、0.05 μm的氧化铝粉依次对玻碳电极表面进行抛光打磨，并在每次打磨之后依次用体积比为1:1的硝酸丙酮溶液、高纯水超声清洗，用氮气吹干备用。2) 将4.5 μL 0.5 mg/mL PVP-Gr修饰在玻碳电极表面，用红外灯烤干，得到PVP-Gr/GCE。

1.5 电化学检测异槲皮苷

将修饰好的PVP-Gr/GCE电极浸在含有不同浓度异槲皮苷的PBS缓冲溶液中，富集一定的时间，用DPV在室温下扫描异槲皮苷的峰电流信号，进而检测异槲皮苷的含量与峰强度之间的关系。

2 结果与讨论

2.1 纳米材料PVP-Gr的表征

图1为异槲皮苷在不同电极上的循环伏安表征。异槲皮苷在PBS缓冲中有一对很好的氧化还原峰，PVP-Gr/GCE上的峰明显比裸电极强，说明纳米材料PVP-Gr有很好的导电性。

图1 异槲皮苷在pH为3.0 PBS缓冲中的循环伏安图

2.2 实验条件的优化

缓冲溶液的pH、材料的修饰量和富集时间对PVP-Gr/GCE传感器的灵敏度有很大的影响。在本实验中用DPV对实验条件进行优化。

2.2.1 pH的考察

根据文献报道[13]，异槲皮苷在PBS缓冲中能呈现出良好的峰型和峰电流。图2考察了不同pH的PBS缓冲中异槲皮苷的峰电流强弱，当pH从2到4变化，pH=3.0时异槲皮苷的峰电流达到最大值。因此，在本实验中选择用pH=3.0的PBS作为缓冲溶液。

图2 不同pH的PBS缓冲中异槲皮苷在PVP-Gr/GCE上的峰电流

2.2.2 纳米材料PVP-Gr修饰量的考察

图3为在电极上修饰不同体积的纳米材料PVP-Gr。当PVP-Gr的体积从3.0 μL增大至4.5 μL，峰电流随着PVP-Gr体积的增加而增加，之后峰电流几乎保持不变。所以，选择修饰量为

图3 PVP-Gr的不同修饰量对异槲皮苷峰电流的影响

4.5 μL。

2.2.3 富集时间的考察

图4为对材料富集时间的考察。随着富集时间的增加，异槲皮苷的峰电流也在随着增加，在15 min之后不再增加。因此，选择15 min为最佳富集时间。

图4 PVP-Gr的不同富集时间对异槲皮苷峰电流的影响

2.3 DPV对异槲皮苷的定量检测

在优化条件的基础上，在PBS缓冲溶液中，在PVP-Gr/GCE的表面对异槲皮苷进行定量检测，如第61页图5。在1.0×10-10mol·L-1～5.0×10-7mol·L-1范围内异槲皮苷的峰电流随着浓度的增加而增加，电信号与浓度的对数呈线性相关(第61页图6)，线性回归方程为Ip(μA)=66.69+5.09C(μM)(R2=0.996 1)，检出限为8.0 mol·L-1×10-11mol·L-1，信噪比S/N=3，灵敏性较好。

2.4 传感器稳定性及重现性实验

将制备好的PVP-Gr/GCE电极在室温下储存30 d，再对异槲皮苷进行电化学检测，其DPV信号只减少了3.8%。再将该传感器分别对1.0×10-7mol·L-1异槲皮苷进行电化学检测，其相对标准偏差为2.0%。说明该传感器在室温下稳定性和重新性均良好。

图5 PVP-Gr修饰电极在PBS缓冲中对不同浓度异槲皮苷的DPV信号响应

图6 峰电流与异槲皮苷浓度对数的线性关系，数据为重复测量3次的平均值

3 结语

本文用合成的纳米杂化材料对黄酮类药物中的异槲皮苷进行了电化学定量检测，该方法检出限低、稳定性及重现性好，对药物制剂中异槲皮苷的含量检测一定的参考价值，有望未来在药物质量检测领域有广阔的应用前景。