用于帕金森病药物中左旋多巴、卡比多巴和苄丝肼同时测定的绿色分析方法：毛细管电泳相较于标准高效液相色谱法的优势更为明显

《Journal of Chromatography A》：Green analytical methods for simultaneous determination of levodopa, carbidopa, and benserazide in Parkinson’s drugs: The preferable superiority of the capillary electrophoresis comparing to the standard high performance liquid chromatography

基于毛细管电泳-电容接触式电导检测（CE-C?D）和高性能液相色谱-二极管阵列检测（HPLC-DAD）的绿色分析方法同步测定帕金森药物中左旋多巴、卡比多巴和苯扎氮丁酯，通过中心复合设计优化条件，CE-C?D方法检出限更低且环境友好度评分更高。

　　本研究致力于开发基于毛细管电泳（Capillary Electrophoresis, CE）与电容耦合无接触电导检测（Capacitively Coupled Contactless Conductivity Detection, C?D）以及高效液相色谱（High-Performance Liquid Chromatography, HPLC）与二极管阵列检测（Diode-Array Detection, DAD）的绿色分析方法，用于同时测定帕金森药物中的三种主要活性成分——左旋多巴（Levodopa, LVDP）、卡比多巴（Carbidopa, CBDP）和苯丝肼（Benserazide, BSRZ）。这些药物因具有改善帕金森病患者神经传导功能的特性，而被广泛应用于临床治疗。随着帕金森病患者数量的增加，对药物质量控制的需求也随之上升。因此，建立高效、准确且环境友好的分析方法对于药物的检测和评估至关重要。

帕金森病是一种常见的神经退行性疾病，主要影响老年人群体，其发病机制与大脑中产生多巴胺的神经细胞逐渐退化和死亡密切相关。多巴胺作为神经递质，在调节运动功能方面发挥关键作用。当其水平下降时，患者会表现出运动障碍、肢体僵硬、行走困难等症状。据2016年的数据，全球范围内约有610万名帕金森病患者，其中21.1万名已经去世，而越南的患者数量约为6.5万名，死亡人数接近2400名。这种疾病的高发病率使得对相关药物进行准确分析的需求日益增长。

在帕金森药物中，左旋多巴是最常见的活性成分之一，其作用机制是通过穿过血脑屏障后转化为多巴胺，从而补充脑内多巴胺的不足。为了提高左旋多巴的疗效并减少其在体内的代谢，常常会添加其他辅助成分，如卡比多巴或苯丝肼。卡比多巴是一种芳香族氨基酸衍生物，具有较强的碱性，而苯丝肼则是一种含有氨基和羟基的化合物，其结构中含有多个官能团，如羟基、氨基和苯环，这使得其在化学性质上具有一定的复杂性。这些化合物的化学结构在图1中有所展示，它们的分离和定量分析对于药物的质量控制和临床疗效评估具有重要意义。

在药物分析领域，传统的液相色谱（Liquid Chromatography, LC）技术，尤其是高效液相色谱（HPLC）和超高效液相色谱（UPLC），已被广泛用于分离和检测这些活性成分。HPLC通常与紫外检测器（UV）或二极管阵列检测器（DAD）结合使用，以提高检测的灵敏度和选择性。然而，这些方法在某些情况下可能需要较高的试剂消耗和较长的分析时间，这对环境可持续性提出了挑战。此外，一些研究还采用了荧光检测或质谱检测（MS）等更为灵敏的检测技术，但这些方法通常需要复杂的样品前处理步骤，增加了实验的操作难度和成本。

毛细管电泳（CE）作为一种高效的分离技术，近年来在药物分析中也得到了越来越多的关注。CE具有分离效率高、分析速度快、样品用量少等优点，特别是在分析具有离子性质的化合物时表现尤为突出。CE与电容耦合无接触电导检测（C?D）的结合，为非衍生化化合物的检测提供了新的可能性。C?D技术能够检测离子性物质，无需对样品进行额外的衍生化处理，这不仅简化了分析流程，还降低了试剂的使用量和实验的复杂性。此外，C?D技术在生物医学、食品和环境分析中已有广泛应用，这表明其在药物分析中的潜力。

然而，尽管CE在药物分析中表现出诸多优势，但目前仍缺乏针对左旋多巴、卡比多巴和苯丝肼三种化合物的绿色CE分析方法。本研究旨在填补这一空白，通过优化实验条件，开发出一种更加环保且高效的分析方法。研究过程中，采用了响应面法（Response Surface Methodology, RSM）结合中心组合设计（Central Composite Design, CCD）的方法，对CE和HPLC的分析条件进行了系统优化。CE-C?D方法中，最佳条件为使用2.5 M的甲酸作为背景电解质（Background Electrolyte, BGE），并在18 kV的电压下进行检测。HPLC-DAD方法则通过调整流动相的浓度、pH值、表面活性剂浓度和流速，实现了对三种活性成分的同时测定。

为了评估所开发方法的绿色程度，研究采用了AGREE指标，该指标能够综合衡量分析方法在试剂消耗、能源使用和分析时间等方面的环境影响。结果显示，CE-C?D方法在绿色度上优于HPLC-DAD方法，其得分达到了0.74，而HPLC-DAD方法的得分为0.58。这一差异主要源于CE-C?D方法在试剂使用量、分析时间和能源消耗方面的优势。例如，CE-C?D方法所需的试剂用量较少，分析时间更短，且其运行过程中所需的能源消耗也相对较低。这些特性使得CE-C?D方法在实际应用中更具环境友好性。

在实验条件的优化过程中，研究者对BGE的组成进行了详细调查。BGE的选择对于CE方法的分离效果具有重要影响，因为不同pH值的BGE会影响分析物的电荷状态，从而影响其迁移率和分离效率。左旋多巴、卡比多巴和苯丝肼均属于含有多个官能团的化合物，它们的酸碱性质决定了在不同pH条件下的行为。通过调整BGE的pH值和浓度，研究者能够实现对这些化合物的有效分离。此外，流动相的优化也是HPLC方法中的关键步骤，流动相的组成、pH值和流速都会影响分析物的保留时间和分离效果。

在实际应用中，这两种方法均被成功应用于市售药物样品的分析。通过对比两种方法的检测限（Limit of Detection, LOD），研究者发现CE-C?D方法的LOD范围为0.29 – 0.47 mg/L，而HPLC-DAD方法的LOD范围为0.18 – 0.35 mg/L。虽然HPLC-DAD方法的LOD略低，但其检测灵敏度的提升主要依赖于更复杂的检测设备和更高的试剂消耗。相比之下，CE-C?D方法在保证检测精度的同时，减少了试剂的使用量和实验的时间，使其在环境友好性方面更具优势。

本研究不仅在方法学上取得了进展，还为帕金森药物的质量控制提供了新的解决方案。通过开发绿色分析方法，研究者希望能够减少对环境的负担，同时提高药物检测的效率和准确性。此外，研究结果还表明，CE-C?D方法在实际应用中表现出良好的稳定性和重复性，这对于日常的药物分析具有重要意义。未来，随着绿色分析技术的不断发展，CE-C?D方法有望在更多领域得到应用，例如生物医学样品的检测、环境污染物的分析以及食品成分的鉴定等。

研究的创新点在于结合了绿色分析理念与先进的分离技术，为帕金森药物的分析提供了一种更加可持续的解决方案。同时，研究者还通过实验验证了所开发方法的有效性，确保其在实际应用中的可靠性。此外，本研究在方法优化过程中，采用了系统化的实验设计，不仅提高了分析效率，还降低了实验成本。这些成果对于推动绿色分析技术的发展具有重要的意义。

在研究过程中，作者们还特别强调了绿色分析方法的重要性。传统的分析方法往往伴随着高试剂消耗、长分析时间和高能耗，这不仅增加了实验成本，还对环境造成了较大的负担。相比之下，绿色分析方法通过优化实验条件，减少试剂使用量、缩短分析时间、降低能耗，从而实现对环境的友好影响。这符合当前全球范围内对可持续发展和环保技术的重视趋势。因此，开发绿色分析方法不仅有助于提高分析效率，还能够为环境保护做出贡献。

为了确保实验的准确性和可靠性，研究者在实验设计和数据分析过程中采用了多种方法。例如，在优化实验条件时，研究者使用了响应面法（RSM）结合中心组合设计（CCD），这是一种能够有效评估多个变量之间相互作用的统计方法。通过这种方法，研究者能够系统地探索不同参数对分析结果的影响，从而找到最佳的实验条件。此外，研究者还对实验结果进行了交叉验证，确保所开发方法在不同样本中的稳定性和一致性。

在实验材料的选择上，研究者也注重了绿色化学的原则。所使用的试剂和溶剂均符合环保要求，尽量减少了对环境的潜在影响。例如，甲酸和磷酸等试剂在实验中被广泛使用，但它们的用量均被严格控制，以确保实验的绿色度。此外，实验过程中产生的废弃物也被妥善处理，避免了对环境的污染。这些措施不仅提高了实验的环保性，还确保了实验结果的准确性和可重复性。

在实际应用中，所开发的CE-C?D和HPLC-DAD方法均表现出良好的性能。通过对比实验，研究者发现这两种方法在检测帕金森药物中的三种活性成分时，均能够提供可靠的数据。然而，CE-C?D方法在绿色度方面的优势更加明显，其较低的试剂消耗和较短的分析时间使其在实际操作中更具可行性。此外，CE-C?D方法的稳定性也得到了验证，表明其适用于不同类型的药物样品分析。

本研究的成果对于帕金森药物的质量控制和临床应用具有重要的意义。通过建立一种高效、准确且环保的分析方法，研究者为药物检测提供了新的工具，有助于提高药物分析的效率和准确性。此外，该方法的推广和应用也能够减少对环境的负担，推动绿色分析技术的发展。因此，本研究不仅在方法学上取得了突破，还为药物分析领域提供了新的思路和方向。

总的来说，本研究通过开发基于CE-C?D和HPLC-DAD的绿色分析方法，成功实现了对帕金森药物中三种主要活性成分的同时测定。研究过程中，作者们不仅优化了实验条件，还对方法的绿色度进行了系统评估，确保其在环境友好性方面的优势。这些成果为药物分析领域提供了新的解决方案，同时也为绿色分析技术的发展做出了贡献。未来，随着更多研究的开展，绿色分析方法有望在更多领域得到应用，为环境保护和可持续发展提供支持。