基于葫芦脲的环保型电位传感器：实现异丙托溴铵在药品和人血浆中的高选择性定量分析

《ANALYTICAL AND BIOANALYTICAL CHEMISTRY》：Eco-friendly cucurbituril-based potentiometric sensors for selective quantification of ipratropium bromide in pharmaceuticals and human plasma

本研究针对异丙托溴铵(IPBr)在药物制剂和生物基质中精准定量分析的挑战，开发了基于葫芦脲(CB[6])的新型电位传感器。研究人员通过构建液态接触和固态接触两种电极平台，成功实现了IPBr在1×10-6-1×10-2M范围内的快速检测（响应时间5秒），回收率达98.10%-100.08%。该传感器兼具高选择性、便携性和环境友好性，为治疗药物监测提供了创新解决方案。

　　

在哮喘和慢性阻塞性肺疾病(COPD)的临床治疗中，异丙托溴铵(IPBr)作为一种长效毒蕈碱拮抗剂(LAMA)，通过吸入给药发挥局部治疗作用。然而，大部分吸入剂量会经吞咽进入胃肠道并被系统吸收，特别是在意外摄入情况下，准确监测血浆药物浓度对于评估安全性至关重要。传统分析方法如高效液相色谱法(HPLC)虽灵敏度高，但存在操作复杂、成本高、环境负担大等局限，难以满足现场快速检测的需求。

发表于《ANALYTICAL AND BIOANALYTICAL CHEMISTRY》的最新研究提出了一种创新解决方案：利用葫芦脲(CB[6])作为选择性分子受体型离子载体，开发环保型电位传感器，实现IPBr的高效定量分析。该研究通过宿主-客体化学原理，利用CB[6]独特的疏水空腔和极性端口实现对IPBr分子的特异性识别，显著提升了检测选择性和灵敏度。

研究团队采用关键技术方法包括：1）基于石墨烯纳米复合材料修饰玻碳电极的固态接触传感器构建技术；2）以CB[6]为离子载体的离子选择性膜制备工艺；3）遵循国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)指南的传感器性能验证体系。实验使用市售Atrovent?吸入器和VACSERA提供的人血浆样本进行方法验证。

传感器性能特征研究表明，液态接触和固态接触两种传感器均表现出优异的线性响应（1×10^-6-1×10^-2M），斜率分别为57.3 mV/decade和57.2 mV/decade。固态接触传感器展现出更优的性能：检测限(LOD)达6.0×10^-7M，响应时间仅5秒，稳定性持续60天，显著优于液态接触传感器（稳定性21天）。

水层测试通过对比石墨烯修饰电极与裸玻碳电极的性能，证实石墨烯的疏水性有效防止了界面水层形成，确保了电位信号的稳定性。测试显示，石墨烯修饰电极在IPBr和曲唑酮溶液中均表现出快速、可逆的响应，而裸电极则出现明显电位漂移。

pH和选择性研究传感器在pH 4.0-10.0范围内保持稳定响应，得益于IPBr作为季铵盐化合物在整个pH范围内的永久正电荷特性。选择性测试显示，固态接触传感器对钠离子、钾离子、柠檬酸、尿素、蔗糖及IPBr杂质C均表现出极低的选择性系数（最低达1.07×10^-5），证实其优异的抗干扰能力。

实际样本分析在Atrovent?吸入器分析中，固态接触传感器的平均回收率为100.08%±0.63，液态接触传感器为98.10%±2.03。统计检验（t检验和F检验）证实与已报道HPLC方法无显著差异。在人血浆加标实验中，三个质量浓度水平（LQC：5.0×10^-6M，MQC：5.0×10^-5M，HQC：5.0×10^-4M）的回收率在97.60%-102.30%之间，日内日间精密度RSD均低于2%，证明方法在复杂生物基质中的可靠性。

绿色性评估通过分析生态尺度(Analytical Eco-Scale)、AGREE和RGB12模型综合评价显示，该方法的生态尺度总分为87分（优秀绿色等级），AGREE得分0.79，显著优于传统HPLC方法（得分60）。该方法符合联合国可持续发展目标(UN-SDGs)，特别是在良好健康与福祉、清洁饮水和卫生设施、可持续城市和社区等多个目标方面做出贡献。

该研究成功开发了基于葫芦脲的电位传感器平台，实现了IPBr在药品和生物样本中的快速、准确检测。固态接触设计克服了传统液态接触传感器的局限性，结合石墨烯的优异传导性能，为治疗药物监测(TDM)提供了便携、经济的解决方案。该方法不仅满足了现代分析技术对灵敏度、选择性和操作便捷性的要求，还体现了绿色分析化学(GAC)和白色分析化学(WAC)的理念，为可持续分析方法开发树立了新标杆。