分层结构的C-Fe?O?@MnO?纳米吸附剂；在分散型μ固相萃取抗真菌药物中的应用

《Journal of Chromatography B》：Hierarchical C-Fe 2O 3@MnO 2 nanostructured sorbent; application in dispersive-μ-solid phase extraction of antifungal drugs

抗真菌药物高效检测纳米材料研究|纳米复合材料|分散微固相萃取|酮康唑|克霉唑|检测限优化

　　

Hanieh Riazi Bonab|Amir Abbas Matin|Mustafa Soylak

伊朗大不里士阿扎尔巴伊詹沙希德马达尼大学基础科学学院化学系

摘要

在本研究中，介绍了一种基于MnO₂纳米片层与C-Fe₂O₃基底结合而成的分层纳米复合材料（C-Fe₂O₃@MnO₂），作为新型高效的分散-μ-固相萃取吸附剂。这种制备精良的纳米复合材料具有独特的形态，表现出较高的比表面积、高孔隙率和优异的吸附性能，可用于在高效液相色谱（HPLC-UV）分析前从血浆和废水样品中预浓缩抗真菌药物（酮康唑、克霉唑和咪康唑）。通过XRD、FTIR、FE-SEM、BET/BJH和EDX分析对合成的纳米吸附剂进行了表征。在最佳条件下，所有分析物的检出限（LODs）和定量限（LOQs）分别为：血浆样品中5–500?μg?L^?1范围内的1.5、5.0?μg?L^?1；废水样品中1–150?μg?L^?1范围内的0.3、1.0?μg?L^?1

引言

随着药品在促进个人健康和卫生方面的作用日益凸显，研究人员开始将药品视为一种新的水污染物类别。因此，由药品引起的水污染已成为人类健康和环境面临的最重要挑战之一[1]。近几十年来，已在地表水[2]、地下水[3]、废水[4]和饮用水[5]中检测到药品残留物。用于治疗真菌感染的抗真菌药物属于这类药品。抗真菌药物主要分为四类：多烯类、唑类、烯丙胺类和棘孢菌素类。唑类的一个子类——咪唑类包括克霉唑、酮康唑和咪康唑，这些药物可以通过口服、外用或静脉注射的方式给药[6]。有报道称水系统中存在微纳克级别的抗真菌药物。例如，在德国的梅因河和莱茵河中检测到了克霉唑，其浓度在ng L^?1范围内[7]；德里的亚穆纳河中记录到咪康唑、克霉唑和酮康唑的浓度超过0.1?μg?L^?1[8]。近年来，关于抗真菌药物控制影响患者血液和其他器官的初级真菌感染的效果存在争议[9]。此外，建议根据血清或血浆浓度来个性化抗真菌治疗，即抗真菌药物在血液中的浓度应与治疗效果之间存在明确关联[10]。因此，分析环境和生物样本中的抗真菌药物对于避免不良后果至关重要。高效液相色谱是测量各种样本中药物的最有效且应用最广泛的技术之一[11]。尽管色谱系统效率很高，但由于样品基质的复杂性以及HPLC系统的低检测限，直接测量药物是不可行的，因此需要在测量前对其进行预浓缩。分散-μ-固相萃取（D-μSPE）是一种有效的标准方法，可用于从实际样本中提取药物，具有高浓缩因子、低有机溶剂消耗、操作简便以及最终相纯度高等优点[12][13][14]。Manouchehri及其同事使用基于水凝胶的旋转柱微固相萃取结合LC-MS/MS分析方法检测了生物样本中的抗真菌药物[15]。虽然这种微萃取方法在抗真菌药物测量方面表现良好，但选择性不足且稳定性较低。因此，开发一种简单、快速、选择性高、经济且可重复使用的分析方法对于药代动力学评估至关重要。最近，通过MOFs的热解制备纳米多孔氧化物取得了显著进展。在MOFs的热解过程中，MOFs内的金属离子转化为金属纳米颗粒或金属氧化物，而有机配体则通过化学分解转化为碳结构。为了成功制备具有纳米晶结构的金属氧化物，需要严格控制实验参数，如反应温度和反应时间[16]。本文介绍了一种名为C-Fe₂O₃@MnO₂的分层纳米吸附剂。首先通过水热法合成MIL-88?A（Fe）纳米颗粒，然后将其作为牺牲模板煅烧以制备C-Fe₂O₃纳米颗粒。最后，将MnO₂纳米片层通过水热方法附着在C-Fe₂O₃纳米颗粒表面。所得到的C-Fe₂O₃@MnO₂纳米吸附剂具有优异的稳定性、灵活性、高孔隙结构、较大的比表面积和许多活性位点，可用于在液相色谱分析前从废水和血浆样品中提取抗真菌药物（包括酮康唑、克霉唑和咪康唑），表现出出色的吸附性能。

化学物质和试剂

三种抗真菌药物——酮康唑（KZ）、克霉唑（CZ）和咪康唑（MZ）由伊朗拉斯赫特的Behwazan制药公司提供。药品标准品的储备溶液（浓度为1000?mg?L^?1）制备在甲醇中，并保存在4?°C的冰箱中。工作溶液每天通过用去离子水稀释储备溶液来制备。使用的试剂包括富马酸（C₄H₄O₄）、六水合三氯化铁（FeCl₃.6H₂O）、高锰酸钾（KMnO₄）等。

制备材料的表征

MIL-88?A（Fe）、C-Fe₂O₃和C-Fe₂O₃@MnO₂的表征采用了XRD、FT-IR、BET/BJH、FE-SEM和EDS-Map分析方法。

纳米吸附剂的重复性和可重复性研究

重复性是精确度的衡量标准，用相对标准偏差（RSD）表示。为了检验吸附剂的再现性，在最佳条件下使用三种分别合成的产品作为吸附剂进行测试，结果显示酮康唑、克霉唑和咪康唑的相对标准偏差（RSD%）分别为0.92%、1.23%和1.32%，表明吸附剂合成方法的重复性非常好。

结论

本研究采用了一种简单且低成本的合成方法制备了C-Fe₂O₃@MnO₂纳米复合材料。该纳米复合材料作为高效吸附剂，可用于利用开发的D-μSPE-HPLC方法同时从废水和血浆样品中提取和定量三种抗真菌药物（酮康唑、克霉唑和咪康唑）。由于MnO₂纳米片层赋予了复合材料多孔结构和较大的比表面积，

作者利益声明

我们确认本出版物不存在已知的利益冲突，也没有任何重要的财务支持影响研究结果。我们确认所有署名作者均已审阅并批准了手稿，且没有其他符合作者资格但未列出的人员。我们还确认手稿中作者的排序已得到所有作者的认可。

CRediT作者贡献声明

Hanieh Riazi Bonab：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、方法学研究。Amir Abbas Matin：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、方法学研究、研究。Mustafa Soylak：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、方法学研究、研究。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。