基于电位滴定与普鲁士蓝分光光度法的头孢噻肟快速检测新策略及其在药学和生物样本中的应用

《Scientific Reports》：Rapid potentiometric and spectrophotometric determination of cefotaxime in pharmaceutical and biological samples

本研究针对头孢噻肟(CTX)现有检测方法操作繁琐、成本高的问题，开发了快速、简便的电位滴定法和分光光度法。电位法基于CTX在0.5 M NaCl溶液中用NaOH直接滴定，检测限(LLOD)达2.89 μg/mL；分光光度法则基于CTX酸性水解产物与FeCl3/HCF(III)形成普鲁士蓝(PB)复合物，在700 nm处检测，LLOD为0.41 μg/mL。两种方法在纯品、制剂和生物样本(尿液、血清)中回收率达95.0%-101.6%，且通过ESA、AGREE和GAPI评估证实其绿色环保特性，为CTX质量控制提供了可靠、经济的解决方案。

　　

在抗生素滥用与耐药性日益严峻的全球公共卫生背景下，头孢噻肟(Cefotaxime, CTX)作为第三代头孢菌素的核心药物，其快速精准检测对临床治疗、食品安全及环境监测至关重要。然而，传统色谱法等技术依赖昂贵设备、操作复杂且耗时，难以满足基层实验室的常规检测需求。这一问题在资源有限场景中尤为突出，促使研究者探索更高效、经济的替代方案。

近日发表于《Scientific Reports》的研究论文提出了一种创新双轨检测策略：通过电位滴定法和分光光度法实现了CTX的快速、低成本定量分析。该研究首次将直接NaOH滴定法应用于CTX电位检测，并利用普鲁士蓝(Prussian Blue, PB)显色反应开发了高灵敏度分光光度检测法，在保证准确性的同时显著提升了检测效率。

研究团队采用电位滴定与紫外-可见分光光度法作为核心技术手段。电位法通过Jenway pH计记录CTX与氢氧化钠滴定过程中的电位变化，利用Gran图确定终点；分光光度法则基于CTX酸性水解产物与铁氰化钾、三氯化铁形成PB复合物的显色反应，在700 nm波长下检测。实验涵盖纯品、制药制剂（Cefotax、Cefotim注射液）及健康志愿者提供的生物样本（尿液、血清），并通过标准添加法验证准确性。

3.1. 电位法测定CTX

研究通过滴定曲线分析发现，CTX在0.5 M NaCl溶液、25±1.0°C条件下与NaOH反应呈现清晰滴定终点（图2）。离子强度优化实验表明，0.5 M NaCl时回收率最佳（99.1±0.21%），而过高或过低离子强度均导致偏差（表1）。在纯品检测中，该方法线性范围为4.0-65.0 μg/mL，检测限(LLOD)和定量限(LLOQ)分别为2.89 μg/mL和4.0 μg/mL（R²=0.9973），且常见辅料（如乳糖、醋酸钠）无干扰。在制剂分析中，Cefotax（500 mg/1000 mg）和Cefotim（1000 mg）的回收率达98.2%-99.4%（表3）；生物样本中，尿液和血清的回收率分别为95.0%-101.6%和97.8%-99.2%，标准偏差均低于0.1（表4），证明方法具有良好的基质适应性。

3.2. 分光光度法测定CTX

该法通过优化反应条件（0.1 M HCl、70°C水解25分钟、pH≈2.0）使CTX水解产物与FeCl₃/HCF(III)形成稳定蓝色复合物，最大吸收峰位于700 nm（图6）。校准曲线在1.0-6.0 μg/mL范围内线性良好（R²=0.9957），LLOD和LLOQ低至0.41 μg/mL和1.35 μg/mL，摩尔吸光系数达2.50×10⁴L·mol^-1·cm^-1（表5）。制剂检测回收率为99.6%-101.5%，生物样本中尿液和血清的线性范围分别为0.5-4.0 μg/mL和0.6-4.0 μg/mL（表7），与电位法结果高度一致。

3.3. 绿色性评估

研究采用分析生态尺度(ESA)、AGREE指标和GAPI指数三种工具评估方法的环境友好性。电位法和分光光度法的ESA得分分别为82和76（高于75的“优秀”阈值），AGREE得分分别为0.65和0.59（图11），GAPI分析显示多数环节为绿色或黄色评级（图12），证实两种方法符合绿色分析化学原则，尤其在减少有害试剂使用和能耗方面表现突出。

本研究开发的两种方法在灵敏度、准确性和实用性上均优于文献报道的多数传统方法（表8）。电位法无需复杂前处理，分光光度法通过PB反应实现低成本可视化检测，二者互补为不同场景下的CTX分析提供了灵活选择。其绿色属性进一步强化了技术在可持续发展中的价值，为抗生素耐药性监测、药品质量控制及临床快速诊断提供了可靠工具。未来有望推广至其他β-内酰胺类药物的检测体系，推动分析化学向高效、环保方向演进。