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为解决现有色谱技术检测盐酸多奈哌齐(DPH)耗时、成本高的问题,研究人员开展 β- 环糊精交联金属有机框架(β-CD/MOF)- 多壁碳纳米管(MWCNTs)纳米复合材料集成电位传感器的研究,制得传感器性能优越,对药物分析等有重要意义。
在医药分析领域,准确检测药物残留及生物样本中的有效成分至关重要。目前,盐酸多奈哌齐(DPH)作为治疗阿尔茨海默病的常用药物,其检测主要依赖色谱技术如 HPLC-MS、HPLC-UV 等。然而,这些方法存在耗时久、分析流程繁琐、仪器成本高昂等问题,难以满足高频次样本检测和现场监测的需求。因此,开发一种简便、快速、低成本的检测方法成为亟待解决的问题。
为应对这一挑战,埃及国家研究中心(National Research Centre)的研究人员开展了相关研究,旨在构建新型电位传感器以实现 DPH 的高效检测。该研究成果发表在《BMC Chemistry》上,为药物分析领域提供了新的思路和技术支持。
研究人员主要采用了以下关键技术方法:一是合成 β- 环糊精(β-CD)交联金属有机框架(MOF)- 多壁碳纳米管(MWCNTs)纳米复合材料,通过 SEM、TEM、FTIR、XRD 等手段对其结构和形貌进行表征;二是利用屏幕印刷技术制备 disposable 电位传感器,将纳米复合材料作为 sensing element 集成到传感器中;三是通过电位测量、流动注射分析(FIA)、电位滴定等方法对传感器性能进行评估,同时将其应用于 pharmaceutical tablets 和 biological samples 中 DPH 的检测。
传感器性能优化与表征
通过对 sensing element 的筛选,发现 β-CD 与 MOF 交联后,结合 MWCNTs 可显著提升传感器性能。SEM 和 TEM 分析显示,β-CD/MOF/MWCNTs 复合材料呈立方长条结构,平均直径 84 nm。FTIR 和 XRD 结果证实了复合材料的成功合成,且 MOF 的结晶结构在 β-CD 修饰后未发生改变,但结晶度有所下降。
在优化 sensing matrix 时,研究发现 β-CD 的 cavity size 与 DPH 分子匹配度最佳,其构建的传感器展现出理想的能斯特响应(60.7±1.5 mV decade-1),线性动态浓度范围为 10-7至 10-2 mol/L,检测限低至 3×10-7 mol/L,响应时间仅 3 秒,且具有长达 24 周的 shelf-life。
选择性与实际应用研究
选择性实验表明,该传感器对 DPH 具有高选择性,常见干扰物如 Li+、Ca2+、葡萄糖等的选择性系数(-log KA,B)均较高,说明其能有效排除干扰。在药物分析中,传感器对市售药片(Aricept)和加标血浆、尿液样本的检测结果与官方方法吻合良好,平均回收率在 90% - 101% 之间。
此外,传感器还可用于 DPH 的 dissolution studies 和 forced degradation studies。溶解曲线显示,DPH 在 30 分钟内可完全释放,与紫外分光光度法结果一致;降解研究表明,传感器对酸性、碱性、氧化等条件下的 DPH 降解产物无明显干扰,适用于药物稳定性监测。
研究结论与意义
本研究成功构建了基于 β-CD/MOF/MWCNTs 纳米复合材料的屏幕印刷电位传感器,该传感器具有灵敏度高、响应快、寿命长、成本低等优势,克服了传统色谱方法的不足。其不仅能实现 DPH 在 pharmaceutical 和 biological matrices 中的快速检测,还可用于药物溶解和降解过程的实时监测,为阿尔茨海默病治疗药物的质量控制和药代动力学研究提供了新工具。该研究成果推动了电位传感器在药物分析领域的应用,为便携式检测设备的开发奠定了基础,具有重要的科学意义和临床应用价值。