基于多壁碳纳米管修饰的固相接触离子选择性电极用于透明质酸钠制剂中磺胺嘧啶银释放银离子的检测:白度与绿色度评价研究

【字体: 时间:2025年06月21日 来源:BMC Chemistry 4.3

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  本研究针对磺胺嘧啶银(SSD)与透明质酸钠(SH)复方制剂中银离子(Ag+)的快速环保检测需求,开发了一种基于杯[4]芳烃(CX4)离子载体和多壁碳纳米管(MWCNT)修饰的固相接触离子选择性电极(SC-ISE)。该传感器在1.0×10-5-1.0×10-2 M范围内呈现近能斯特响应(61.029 mV/decade),检测限达4.1×10-6 M,准确度99.94%±0.413。通过Eco-scale、GAPI等工具验证其绿色分析特性,为药物质量控制提供了新型环保检测方案。

  

烧伤创面感染防治中,磺胺嘧啶银(SSD)作为经典抗菌剂常与透明质酸钠(SH)联用以促进伤口愈合。然而,现有SSD检测方法如高效液相色谱(HPLC)存在有机溶剂消耗大、设备昂贵等问题,而传统离子选择性电极(ISE)又面临水层干扰和稳定性差的挑战。如何实现SSD中银离子的快速、精准、环保检测,成为药物质量控制领域亟待解决的关键问题。

埃及药品管理局等机构的研究团队在《BMC Chemistry》发表研究,通过两步优化策略开发了新型固相接触离子选择性电极(SC-ISE)。首先筛选出杯[4]芳烃(CX4)作为最优离子载体,随后在丝网印刷电极(SPE)上构建多壁碳纳米管(MWCNT)介导的传感界面。该设计通过MWCNT的疏水性抑制界面水层形成,使传感器在保持高选择性(对SH的选择性系数达1.7×10-3)的同时,实现每小时仅1 mV的电位漂移,显著优于未修饰电极(10 mV/h)。

关键技术包括:(1)通过6种离子载体筛选确定CX4为最优识别元件;(2)采用MWCNT层作为离子-电子转导介质;(3)基于Britton-Robinson缓冲体系(pH 5)建立检测条件;(4)应用水层测试和信号漂移监测评估界面稳定性;(5)通过Eco-scale、RGB12等多元指标系统评价方法绿色度。

离子载体筛选与验证
比较6种离子载体(包括杯[n]芳烃、葫芦[6]脲等)的性能,CX4膜电极展现最佳响应特性:斜率60.37 mV/decade,检测限3.1×10-5 M。其刚性空腔结构通过阳离子-π作用选择性捕获Ag+,而β-环糊精因柔性结构导致结合稳定性较差(p<0.05)。

固相电极性能优化
MWCNT-SPE传感器(传感器8)较传统SPE(传感器7)显著改善性能:

  • 响应时间从15秒缩短至11秒
  • 斜率从59.257提升至61.029 mV/decade
  • 检测限优化至4.1×10-6 M

pH影响研究
在pH 4-6区间保持稳定响应,超出此范围时,酸性条件引发膜界面质子干扰,碱性环境导致Ag+沉淀(pKa=6.36)。

水层测试验证
MWCNT修饰使电位漂移降低90%(图5),归因于其疏水特性(接触角>120°)阻断水分子渗透。

药物制剂分析
应用于Medihyalo乳膏检测,回收率100.1%±0.49(n=6),与HPLC法(99.72%±0.61)无统计学差异(t=1.25<>0.05=2.228)。

绿色度评估

  • Eco-scale得分84分(传统HPLC法53分)
  • RGB12白度指数91%(HPLC法52.2%)
  • AGREE评估显示试剂用量减少83%,能耗降低75%

该研究创新性地将MWCNT介导的界面工程与绿色分析化学理念结合,解决了传统SSD检测方法有机溶剂依赖性强的问题。传感器8的模块化设计为便携式药物分析设备开发奠定基础,其"白色分析化学"特性(RGB12经济指标97.1分)更契合可持续发展需求。未来可通过集成微流控技术进一步拓展其在创面治疗实时监测中的应用价值。

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