差分脉冲伏安法测定化妆品中氧氟沙星

罗成桦，丘龙涛，郑静环，周清

(广东药科大学药学院，广州 510006)

氧氟沙星属于第三代喹诺酮类药物，是临床常用的广谱抗菌药物，其对葡萄球菌、链球菌等均具有较好的抗菌作用，可用于治疗呼吸道、泌尿道、眼耳、皮肤及软组织等部位的急、慢性感染[1-2]。对氧氟沙星的不法使用通常发生在畜禽、鱼虾养殖等领域，易造成人类食物、环境的抗菌素超标，进而影响人类身体健康。近年来发现化妆品领域也逐渐出现氧氟沙星等抗菌素的不法使用，比如在广西食品药品监督管理局关于2017 年广西化妆品监督抽检结果公告中，有13 批次的化妆品不合格，其中涉及的祛痘、抗粉刺类检测出禁用成分氧氟沙星[3]；国家食品药品监督管理总局2018 年2 月27 日发布的不合格化妆品的通告中，有21 批次的祛痘类化妆品被查出违规添加氧氟沙星[4]。人体长期接触含抗菌素的化妆品，易引起接触性皮炎、过敏等症状，所以我国《化妆品安全技术规范》中明令禁止在化妆品中添加氧氟沙星等抗菌素。

目前，对于化妆品等样品中氧氟沙星的检测主要采用高效液相色谱(HPLC)法[5-7]，该方法仪器昂贵，样品前处理要求较高，因此有必要建立一种简便、快速且经济的检测方法，而电化学检测方法就是其中一个重要的发展方向[8-10]。笔者采用差分脉冲伏安(DPV)法来研究氧氟沙星在羧基化多壁碳纳米管修饰玻碳电极(COOH-MWCNTs/GCE)上的电化学行为，并建立了利用该电极检测氧氟沙星的方法，用来测定化妆品中氧氟沙星的含量。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

电化学工作站：uEA100C 型，广州华南理工大学。

三电极系统：COOH-MWCNTs/GCE(Φ3 mm)为工作电极，Ag/AgCl(饱和KCl 溶液)为参比电极，Pt 电极为对电极，上海越磁仪器有限公司。

酸度计：pHs-25 型，上海雷磁新泾仪器有限公司。

混合磷酸盐(PBS)缓冲试剂：分析纯。

氧氟沙星对照品：质量分数大于99.8%，上海阿拉丁试剂有限公司。

羧基化多壁碳纳米管：COOH-MWCNTs 质量分数大于95%，上海阿拉丁试剂有限公司。

实验所用其它试剂均为分析纯。

化妆品样品：祛痘爽肤水，市售。

实验用水为去离子水。

1.2 溶液的配制

氧氟沙星标准溶液：1.0×10-3mol/L，准确称取0.036 1 g 氧氟沙星对照品，用少量的0.1 mol/L HCl溶解，转移、定容至100 mL 棕色容量瓶中，于冰箱中冷藏存放。使用时取适量，用缓冲溶液稀释至所需浓度。

混合磷酸盐(PBS)缓冲溶液：用蒸馏水溶解PBS 固体试剂，转移、定容至250 mL 容量瓶中，得到pH 6.86 的PBS 标准缓冲溶液，使用时用1 mol/L的HCl 溶液调节至所需pH。

化妆品样品溶液：用注射器吸取祛痘爽肤水3 mL，经孔径0.45 μm 滤头过滤，采用移液枪移取滤液2.0 mL，置于20 mL 容量瓶中，以PBS 缓冲液稀释定容。

1.3 COOH-MWCNTs/GCE 修饰电极的制作及预处理

在聚丙烯离心管(EP)中加入0.1 mg COOHMWCNTs 及1 mLN，N-二甲基甲酰胺，水浴超声1 h，使二者在溶剂中分散均匀。用移液枪移取10 μL 该修饰液，滴加在打磨好的裸玻碳电极(Bare-GCE)表面，将电极修饰面朝上放进红外干燥器中，烘干后，取出待用[11-15]。

1.4 测量方法

取少量待测溶液至小烧杯中，加入适量缓冲溶液，插入三电极系统，以200 mV/s 的扫描速率，在0.8～1.1 V 区间内进行差分脉冲伏安(DPV)扫描，记录图谱，以及峰电位、峰电流等信息。

2 结果与讨论

2.1 氧氟沙星的电化学行为

不同种类的修饰物对电极性能的影响较大，同时也会明显影响待测物质的电化学行为。选取纳米金属单质、纳米金属氧化物、碳纳米管3 种常见的纳米材料作为修饰物，统一配制成质量浓度均为0.1 mg/mL 的溶液，滴加在Bare-GCE 表面制成修饰电极。在PBS 缓冲液(pH=4.00) 中，1.0×10-4mol/L氧氟沙星标准溶液在Bare-GCE、纳米二氧化钛修饰玻碳电极(TiO2/GCE) 以及COOH-MWCNTs/GCE 上的DPV 扫描图谱见图1。

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图1 氧氟沙星在不同电极上的DPV 扫描图谱

由图1 可见，在纳米金属单质、纳米金属氧化物、碳纳米管3 种电极上氧氟沙星均有较明显的氧化峰，峰电位在1.02 V 左右。与Bare-GCE 相比较，氧氟沙星在TiO2/GCE 以及COOH-MWCNTs/GCE上的峰电流均增加，以在COOH-MWCNTs/GCE 上所得峰形较好、峰电流最大，说明羧基化多壁碳纳米管的微观特性可能降低了电极界面上电化学反应所需要的能量势垒，甚至在Bare-GCE 上难以进行的电化学反应也能较易在COOH-MWCNTs/GCE 上进行，从而提高电化学分析方法的灵敏度和选择性,因此后续实验选定COOH-MWCNTs 为修饰物。

2.2 分析条件的优化

2.2.1 修饰物用量的选择

为了考察修饰物用量对峰电流响应的影响，分别 配 制0.05、0.1、0.3 mg/mL 的COOH-MWCNTs修饰液，采用移液枪移取10 μL 该修饰液，滴加在Bare-GCE 表面制成修饰电极，在PBS 缓冲液(pH=4.00)中测量1.0×10-4mol/L 氧氟沙星标准溶液，DPV 扫描图谱如图2 所示。由图2 可知，当修饰液体质量浓度为0.1 mg/mL 时，图谱有较好的峰形及较高的峰电流，并且比较稳定，说明氧氟沙星在COOH-MWCNTs/GCE 的表面响应得到明显提高，因此后续实验采用修饰液质量浓度为0.1 mg/mL，修饰量为10 μL。

图2 氧氟沙星在不同质量浓度COOH-MWCNTs修饰电极上DPV 扫描图谱

2.2.2 缓冲溶液及pH 的选择

(1)缓冲溶液。分别在H3PO4-KH2PO4、NH3-NH4Cl、HAc-NaAc、PBS、BR、HCl、Na2B4O7、KHC4H4O6、C6H5Na3O7-HCl 等 缓 冲 溶 液 中 测 定5×10-5mol/L 氧氟沙星标准溶液，DPV 扫描图谱如 图3 所 示。由 图3 可 知，在HAc-NaAc、BR、C6H5Na3O7-HCl、PBS 等缓冲液中氧氟沙星均有较明显的氧化峰，在HAc-NaAc、BR 溶液中峰电流偏小、稳定性不佳，在PBS 缓冲溶液中峰形最好、峰电流最大、稳定性也较好，因此最终选择PBS 缓冲溶液作为测定底液。

图3 氧氟沙星在不同的缓冲溶液中的DPV 扫描图谱

(2)缓冲溶液的pH。缓冲溶液的pH 值会明显影响峰电流的大小，进而影响检测方法的灵敏度。采用0.2 mol/L NaOH 溶液调节缓冲液的pH，在不同pH(2.00～6.00)的PBS 的缓冲溶液中测定5×10-5mol/L 氧氟沙星标准溶液，氧氟沙星的DPV峰电流随pH 变化的规律如图4 所示。由图4 可知，随着缓冲溶液pH 值的增大，峰电流先增加，达到最大值之后又逐渐减少，在pH=4.00 时，氧氟沙星的峰电流最大，峰形最好，因此最终选择缓冲溶液的pH值为4.00。

图4 缓冲液不同pH 值时氧氟沙星峰电流

在0～1.5 V 电位范围内对5×10-4mol/L 氧氟沙星标准溶液进行循环伏安扫描，通过设置不同的扫描速率以观察峰电流和峰电位的变化情况。结果表明，扫描速率对峰电流、峰电位和峰形均有一定的影响，总体上峰电流随扫描速率的增加而增大，同时相应的峰电位也随之正移；扫描速率过快，峰形不稳定；扫描速率太慢，则峰电流较小，综合研判后，最终选择扫描速率为200 mV/s。

3 分析应用

3.1 线性方程与检出限

在上述优化的测量条件下，分别对不同浓度的氧氟沙星标准溶液做DPV 扫描，扫描图片如图5 所示。由图5 可知，当氧氟沙星的浓度增加时，氧化峰电流I(μA)亦不断增加，其浓度在4×10-5～5×10-4mol/L 范围内与峰电流线性具有良好的线性关系，线性回归方程为I=5.721+2.485 9×10-4c，线性相关系数r=0.995 4。通过测量和计算得到该方法的检出限为2.087×10-7mol/L[16]，可知该方法具有较高的灵敏度，能满足一般样品的测量要求。

图5 不同质量浓度时氧氟沙星标准溶液在COOH-MWCNTs/GCE 上的DPV 扫描图谱

3.2 样品测定及加标回收率

按照1.2 方法处理样品溶液，在最佳实验条件下，按照1.4 所述方法测定市售某品牌祛痘爽肤水中氧氟沙星的含量，结果表明样品中氧氟沙星未检出。分别移取2.0 mL 样品溶液于15(3 组×5)只20 mL 容量瓶中，每组加入不同量的氧氟沙星标准溶液，以PBS 缓冲溶液进行稀释并定容，然后进行DPV 扫描并计算加标回收率，试验结果见表1。由表1 可知，实际样品加标回收率为99.8%～100.4%，测定结果的相对标准偏差为1.53%～2.88%(n=5)，表明该方法精密度较好，准确度较高。

表1 加标回收试验及精密度试验结果

4 结语

研究了氧氟沙星在COOH-MWCNTs/GCE 上的电化学行为，建立了在该电极上利用DPV 法直接测定氧氟沙星的差分脉冲伏安(DPV)法。实验表明，COOH-MWCNTs 可以促进GCE 表面的电子转移，增加峰电流，进而增加电极的灵敏度和选择性，从而提高电极性能。应用该方法测定化妆品中氧氟沙星的含量，结果较为满意。该方法经济、便捷，有较好的应用前景。