《International Journal of Electrochemical Science》：Interfacially Assembled PdAuCo/rGO Nanocomposite for Amperometric Determination of Roxadustat in Spiked Human Serum
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摘要专业翻译
罗沙司他（Roxadustat，ROX）已被用作治疗慢性肾脏病相关贫血的一种开创性口服替代药物。在本工作中，研究人员开发了一种PdAuCo/rGO修饰玻碳电极（GCE），通过在磷酸盐缓冲液（pH 8）中于+0.7 V（相对于Ag/AgCl）电位下
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罗沙司他（Roxadustat，ROX）已被用作治疗慢性肾脏病相关贫血的一种开创性口服替代药物。在本工作中，研究人员开发了一种PdAuCo/rGO修饰玻碳电极（GCE），通过在磷酸盐缓冲液（pH 8）中于+0.7 V（相对于Ag/AgCl）电位下对ROX进行电催化氧化，实现其安培检测。PdAuCo/rGO通过液-液界面化学还原法制备，以甲苯/水界面作为组装区域，界面限域效应被认为有助于形成具有碗状特征的孔隙形貌。研究人员通过循环伏安法（CV）、电化学阻抗谱（EIS）和安培法等电化学技术研究了所合成催化剂对ROX检测的电催化性能。与裸GCE相比，所制备的修饰电极对ROX表现出增强的阳极响应。PdAuCo/rGO修饰GCE（PdAuCo-rGO/GCE）对ROX的测定呈现两个线性校准范围，分别为0.05–20和20–1600 nM，检测限（LOD）为0.016 nM。此外，该修饰GCE表现出可接受的选选择性、重现性、稳定性和重复性。最后，该传感器被应用于加标人血清样品中ROX的测定，回收率为98.9–100.5%。
论文解读
一、研究背景与研究意义
罗沙司他（Roxadustat，ROX）是一种脯氨酰羟化酶抑制剂，通过特异性调控缺氧诱导因子（HIF）来稳定HIF水平，已被确认为治疗肾性贫血的有效药物。HIF可调节促红细胞生成素和铁调素的表达，从而在多个层面促进红细胞生成。由于具有安全性和临床疗效等优势，ROX已进入临床实践。一项针对长期透析合并明显感染患者的回顾性队列研究发现，ROX治疗相比重组人促红细胞生成素治疗可带来更大的血红蛋白增幅。此外，由于HIF调控的适应性反应具有多样性，ROX在贫血纠正之外还可能具有其他效应，如用于高血压、高脂血症和肾损伤等疾病的治疗。
慢性肾脏病患者的贫血个体化治疗需要监测ROX的应答并调整剂量，目前主要依据血红蛋白水平进行指导。已报道的ROX药代动力学个体间差异以及合并用药（尤其是磷结合剂）的影响，为开发可及的检测方法以支持药物暴露和治疗应答研究提供了依据。快速定量ROX可促进此类研究，并支持未来治疗药物监测（TDM）的评估。这一前景推动了具有便携化实施潜力的电化学传感方法的开发。
目前检测ROX的可用分析方法包括荧光技术、LC-MS和UPLC-MS/MS等。这些技术涉及昂贵的仪器和冗长的前处理方法，难以进行原位和实时分析。相比之下，电化学方法具有简便、仪器便携且成本低、无需样品前处理以及可实时分析等优势。因此，设计一种能够提高ROX测定电化学性能的电极至关重要。已有研究报道了Ag/ZnO纳米棒修饰碳糊电极用于ROX检测，线性范围为0.10–10.0 μM，LOD为0.025 μM。另有研究报道了Nb?CT? MXene支撑的分子印迹聚合物传感器，在1.0×10?13–1.0×10?12 M范围内呈线性响应。
修饰剂的选择是提高电化学检测选择性和灵敏度的关键参数。引入具有高导电性、吸附能力和表面积的氧化还原材料十分重要。不同金属的组合可以改变局域配位和金属d态，从而改变吸附物种的结合方式。将二元组分扩展至Pd–Au–Co三元体系为调节异金属配位和表面位点分布提供了更多可能性。ROX的羟基化异喹啉部分，特别是其含4-羟基的区域，是可能的氧化活性区域。其芳香骨架可能通过π–π相互作用与rGO的sp2域结合。rGO载体可提供电子连通性，而具有碗状特征的多孔形貌可促进ROX接近电化学可及位点。
基于上述背景，研究人员通过液/液界面化学还原方法合成了PdAuCo-rGO催化剂。其多孔碗状形貌可能有利于电解质渗透和ROX分子接近表面反应位点。Pd、Au和Co之间的协同效应，结合rGO提供的优异导电网络和独特的纳米碗结构，预期可显著提高对ROX的电化学传感性能。该传感器被用于血清样品中ROX的测定，其实际样品适用性得到了验证。
二、关键技术与方法
研究人员采用液-液界面化学还原策略制备PdAuCo/r-GO纳米复合薄膜。将等摩尔的[PdCl?(cod)]、[Au(PPh?)Cl]和[Co(acac)?]溶解于甲苯中形成有机相，与含有氧化石墨烯（GO）水分散液的水相构成稳定的两相体系，随后向水相中加入新鲜配制的NaBH?溶液引发金属前驱体的同步还原，反应24小时后在液-液界面自发组装形成连续的PdAuCo/r-GO纳米合金薄膜。电极制备方面，将催化剂分散于DMF中滴涂于抛光后的GCE表面，并在0.1 M NaOH中进行15圈CV循环电化学 conditioning 处理。人血清样品取自当地临床实验室，采用10 kDa截留分子量的离心超滤膜在5000 rpm下超滤20分钟，所得滤液用于电化学测量。表征手段包括傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜-能量色散X射线光谱（SEM-EDAX）和原子力显微镜（AFM）。电化学测试采用循环伏安法（CV）、电化学阻抗谱（EIS）和安培法。
三、研究结果
形貌表征结果。 FT-IR光谱证实GO含有丰富的含氧官能团，还原后含氧吸收带显著减弱，表明GO有效脱氧并恢复了共轭碳网络。XRD图谱显示位于39.9°、44.0°、67.0°、81.0°和85.8°的系列衍射峰，对应面心立方（fcc）金属晶格的(111)、(200)、(220)、(311)和(222)晶面，衍射峰相对于单金属标准位置的偏移可能与合金形成相关的晶格改变一致，但尚不能确证均匀的三元PdAuCo合金。AFM表征显示薄膜厚度为42.1 nm，平均表面粗糙度（Ra）为4.768 nm。SEM图像揭示了具有大量空心碗状特征的多孔纳米结构，EDAX光谱证实了C、O、P、Cl、Co、Pd和Au元素的存在。EDAX分析估算Pd、Au和Co含量分别为14.56、47.19和9.06 wt%，换算为原子分数约为25.8% Pd、45.2% Au和29.0% Co，对应Pd:Au:Co原子比约为1:1.75:1.12。
pH优化结果。 通过CV技术评估了pH 7至9范围内PBS缓冲液对ROX电化学行为的影响。峰响应随pH从7升至8而增大，在pH 8时达到最高值，pH 9时响应显著下降。电位与pH的关系为E (V) = -0.0573 pH + 1.1456（R2 = 0.9642），该斜率接近等量质子和电子转移的Nernst理论值（0.059 V/pH），表明电氧化反应中参与反应的电子和质子数目相等。pH = 8被选为最佳pH。
ROX电化学响应结果。 裸GCE在ROX存在时无电化学氧化活性，仅产生微小背景信号。PdAuCo-rGO/GCE在PBS（pH 8）中因Pd、Au、Co物种的氧化还原反应而表现出明显优于裸电极的电化学活性。加入ROX后阳极响应增强，且响应随ROX浓度（0–5 nM）增加而增大，表明PdAuCo-rGO可作为ROX测定的合适修饰剂和电催化剂。研究人员提出了ROX的4-羟基异喹啉部分的初步氧化途径：Ar–OH → Ar–O• + H? + e?，其中Ar–O•为提议的共振离域自由基中间体，该方案描述的是假设的初始步骤而非已确立的总反应。
不同GCE的电化学表征结果。 EIS测试显示修饰电极对铁氰化钾探针表现出更明显的界面弧，表明其表观界面电阻较大。该结果与修饰电极对ROX增强的电化学响应并不矛盾，因为EIS和ROX伏安测量探测的是不同的电化学反应和实验条件。通过Randles-Sevcik方程计算，裸GCE的标称面积约为0.036 cm2，PdAuCo-rGO/GCE约为0.047 cm2。
扫速影响结果。 在含5 nM ROX的PBS（pH 8）中，ROX氧化响应随扫速（10–100 mV/s）增加而线性增强，logI?对logν的斜率为0.446（R2 = 0.978），与扩散贡献一致。阳极峰电位从约0.657 V移至0.729 V，E?对log??ν的斜率为69.8 mV/decade（R2 = 0.976），假设单电子步和理想不可逆扩散控制模型，表观阳极传递系数约为0.42。
扩散系数测定结果。 通过计时电流法和Cottrell方程计算，ROX的扩散系数为4.3×10?? cm2/s。
安培分析结果。 在固定电位0.7 V、每次添加间隔50 s的条件下，电流强度随ROX浓度增加而增强。校准图呈现两个经验线性范围：0.05–20 nM（y (μA) = 0.1343[ROX] nM + 2.1162）和20–1600 nM（y (μA) = 0.0018[ROX] nM + 5.0758），LOD为0.016 nM（S/N = 3）。根据第一段方程斜率计算灵敏度为2.86 μA nM?1 cm?2。两个线性范围对应约0.0176–7.05和7.05–563.7 ng mL?1，LOD为0.00564 ng mL?1。与文献方法对比，该传感器在检测限和线性范围方面具有优势。
选择性、稳定性、重复性和重现性结果。 干扰实验中，在0.5 nM ROX存在下，100倍的奥希替尼（OSIM）、恩格列净（EMP）、醋酸阿比特龙（ABI）、厄洛替尼（ERL）、富马酸地罗昔美（DIX）以及尿酸（UA）和抗坏血酸（AsA）均未产生明显的附加电流响应，表明修饰电极具有良好的抗干扰能力。在含0.5 nM ROX的PBS中于+0.7 V持续记录2000 s，约98%的安培电流得以保持，表明信号稳定性良好。重复性实验（6次测定0.05 nM ROX）的相对标准偏差（RSD）为1.9%，重现性实验（4支独立修饰GCE）的RSD为2.1%。
实际样品分析结果。 采用标准加入法在人血清中通过安培法测定ROX，回收率为98.9–100.5%，RSD为0.95–1.24%（n = 3），表明该传感器可用于生理样品中ROX的检测。
四、讨论与结论
本研究通过液/液界面化学还原策略合成了PdAuCo-rGO，形成了厚度约42 nm、平均表面粗糙度4.77 nm的多孔纳米碗结构薄膜。PdAuCo-rGO/GCE对ROX表现出优于裸GCE的增强阳极响应。然而，各组成金属的单独贡献以及残留配体对其电子态的可能影响尚未被独立证实。该传感器呈现0.05–20和20–1600 nM两个线性校准范围，LOD为0.016 nM。在所研究的安培条件下，OSIM、EMP、ABI、ERL、DIX以及UA和AsA等电活性血浆/血清成分在0.5 nM ROX存在下均未产生明显附加电流步。加标人血清中的标准加入法测定获得98.9–100.5%的回收率，RSD为0.95–1.24%（n = 3）。这些结果共同支持该平台在所测条件下用于ROX测定的分析可行性。已证明的选择性仅限于所研究的化合物和浓度，临床适用性需要在接受治疗的患者样品中进一步验证，并与已建立的标准分析方法进行比较。鉴于实时和现场监测的需求，向便携式、小型化或智能手机集成电化学平台的潜在转化可进一步凸显该纳米碗结构传感器的更广泛技术影响。
