CN109632749A - 一种以纳米孔材料为增强基质的荧光光谱药物检测方法 - Google Patents

一种以纳米孔材料为增强基质的荧光光谱药物检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种以纳米孔材料为增强基质的荧光光谱药物检测方法，包括如下步骤：(1)荧光增强基质材料，即金属氧化物掺杂的介孔二氧化硅材料的合成；(2)对目标药物标准溶液进行浓度—荧光发射光谱强度标准曲线的测定；(3)对目标药物未知溶液进行荧光发射光谱强度的测定；(4)比对步骤(2)得到的标准曲线，确定步骤(3)中未知溶液的目标药物浓度。本发明的方法简化了分析过程中的前处理步骤，缩短了检测周期，提高了检测灵敏度与准确性。

Description

一种以纳米孔材料为增强基质的荧光光谱药物检测方法
技术领域
本发明涉及药物检测领域，特别是水体、食品、及其它环境体系中的微量至痕量药物的纳米孔材料增强荧光光谱定量检测方法。
背景技术
药物是一类用于预防、治疗、诊断疾病，并能够帮助机体恢复正常机能的物质。药品直接关系到人们的身体健康，甚至生命安全，其质量优劣至关重要，因此必须对药品质量进行全面控制，以确保人们的用药安全。药物分析是药学与分析化学的交叉学科，是整个药物学的重要组成部分。综合来说，它是研究药物的化学检验、药物稳定性、生物利用度、药物临床检测和中草药有效成分的定性和定量分析的一门学科，其目的是保证药物的质量和用药的安全有效。药物分析学在药物的生产、使用以及科学研究过程中都发挥着重要的作用。
随着医药业的进一步发展，原有的灵敏度低、操作烦琐，仪器昂贵，不便推广的化学分析法将被逐步淘汰。在快速、准确的基础上，实现多种分析技术的联用，以及分析方法的连续化、自动化、最优化和智能化，己成为药物分析学科发展的必然趋势。目前常用的药物分析方法主要有重量分析法、滴定分析法、色谱分析法、光化学分析法及电化学分析法等。在测定低含量试样或高纯药物中微量杂质的各种分析法如HPLC法、分光光度法和荧光分析法中，荧光分析法比分光光度法灵敏度高，比HPLC法简便，且仪器设备较简单。另外，荧光光谱法的选择性好，并且可以通过采用同步扫描、导数光谱、时间分辨等荧光测定的新技术进一步提高测定的灵敏度和选择性。正是这些特点使得该方法受到分析工作者的青睐，并被广泛应用于生化、制药、环境等领域。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种以纳米孔材料为增强基质的荧光光谱药物检测方法，其目的在于简化分析过程中的前处理步骤，缩短检测周期，提高检测灵敏度与准确性。该方法引入掺杂了金属氧化物的介孔二氧化硅材料作为吸附剂及荧光增强基底，实现溶液体系中痕量至微量西药成分的荧光光谱快速定量。
纳米多孔材料具有极高的比表面积、较大的孔径和孔容，可进行多种多样的有机基团或无机纳米颗粒的化学修饰，使其具有特殊的吸附性能。本发明的特点是将在孔道中负载了金属氧化物纳米颗粒的介孔二氧化硅材料做为增强基质，引入传统的直接荧光光谱分析法。一方面，利用增强基质的多孔性，对未知溶液中的微量及痕量药物组分进行吸附，取代传统前处理中的浓缩富集步骤；另一方面，利用特殊金属氧化物纳米颗粒对药物组分的荧光增强效应，提高检测的灵敏度、准确性和抗干扰能力。本发明的方法涉及分析化学及材料化学的交叉领域，有望在医药、食品、环境等领域得以推广。
一种以纳米孔材料为增强基质的荧光光谱药物检测方法，包括如下步骤：
(1)荧光增强基质材料，即金属氧化物掺杂的介孔二氧化硅材料的合成；
(2)对目标药物标准溶液进行浓度—荧光发射光谱强度标准曲线的测定；
(3)对目标药物未知溶液进行荧光发射光谱强度的测定；
(4)比对步骤(2)得到的标准曲线，确定步骤(3)中未知溶液的目标药物浓度。
本发明所述的以纳米孔材料为增强基质的荧光光谱药物检测方法，其中，步骤(2)和步骤(3)中所述荧光光谱强度的测定方法包括如下步骤：将所述荧光增强基质材料与待测溶液混合，机械搅拌形成悬浊液，再对获得的所述悬浊液进行荧光发射光谱强度的测定。
本发明所述的以纳米孔材料为增强基质的荧光光谱药物检测方法，其中，所述荧光增强基质材料的用量为10～50mg，所述待测溶液的用量20mL，混合后机械搅拌时间为10～30min。激发光波长及所监测的发射光波长，均采用目标药物的常规特征参数。
本发明所述的以纳米孔材料为增强基质的荧光光谱药物检测方法，其中，所述金属氧化物掺杂的介孔二氧化硅材料以溶剂挥发法一步合成(专利ZL201210093358.4)，孔径为3～6nm，比表面积为350～600m2/g，掺杂的金属氧化物以纳米颗粒(球或短棒)的形式存在于介孔二氧化硅的孔道中，粒径与二氧化硅材料的孔道直径相当。
该增强基质材料可对溶液体系中的目标药物进行吸附，以达到浓缩、富集的效果，因其特有的纳米孔结构，该过程具有速度快、容量大的特点。此外，孔道中所含的金属氧化物可与药物成分产生络合作用，对其荧光发射光谱有明显的增强作用。因此，通过机械搅拌所形成的的悬浊液可直接进行荧光光谱的测定，无需进一步的固-液分离过程。该材料可将待测物质的富集和荧光增强一次性完成。
本发明所述的以纳米孔材料为增强基质的荧光光谱药物检测方法，其中，所述金属氧化物掺杂的介孔二氧化硅材料中的掺杂物为某一种镧系、IIB族或IIIA族金属氧化物，掺杂量为0.5～20％，以金属与Si成份的质量比计算。
本发明所涉及的定量过程采用常规的标准曲线法。首先配制目标药物的系列标准溶液，以上述方法测量其增强荧光发射光谱，以常规的线性回归法获得其浓度—荧光发射光谱强度标准曲线。再以上述方法测量未知溶液中目标药物的荧光发射光谱，以标准曲线计算其浓度。
本发明以纳米孔材料为增强基质的荧光光谱药物检测方法与现有技术不同之处在于：
本发明以纳米孔材料为增强基质的荧光光谱药物检测方法针对溶液体系中的痕量至微量存在的药物成分，采用掺杂金属氧化物纳米颗粒的介孔二氧化硅材料作为吸附剂及荧光增强基质，与待测溶液混合行成悬浊液，再以荧光光谱仪测定其发射光谱，并通过荧光强度标准曲线法，对药物进行定量检测。本发明所述的检测方法，前处理方法简便，设备要求低，测试周期短，分析速度快，检出限低，定量分析结果准确，能够实现在医药、环境、食品安全等领域的现场快速监测。
下面结合附图对本发明的以纳米孔材料为增强基质的荧光光谱药物检测方法作进一步说明。
附图说明
图1为掺杂了Nd2O3的介孔二氧化硅材料的典型TEM照片；
图2为以纳米Nd2O3掺杂介孔二氧化硅为增强基质，所测定的阿司匹林水溶液标准曲线；
图3为以纳米Nd2O3掺杂介孔二氧化硅为增强基质，所测定的未知阿司匹林水溶液荧光发射光谱；
图4为以纳米Nd2O3掺杂介孔二氧化硅为增强基质，所测定的盐酸四环素水溶液标准曲线；
图5为以纳米Nd2O3掺杂介孔二氧化硅为增强基质，所测定的未知盐酸四环素水溶液荧光发射光谱；
图6为以纳米Nd2O3掺杂介孔二氧化硅为增强基质，所测定的盐酸阿霉素水溶液标准曲线；
图7为以纳米Nd2O3掺杂介孔二氧化硅为增强基质，所测定的未知盐酸阿霉素水溶液荧光发射光谱。
附图中出现的所有英文的中文对照如下：
Intensity:强度；Wavelength:波长。
具体实施方式
1、增强基质材料的合成方法
采用专利ZL201210093358.4所涉及的溶剂挥发一步法，合成过程为：将表面活性剂P12、待掺杂金属盐、乙醇及盐酸溶液混合搅拌至完全溶解后，加入TEOS，搅拌均匀后，装入敞口容器室温放置，直至凝结成坚硬的固体，覆盖石蜡，于60℃挥发1-2天，再于550℃焙烧保持6h，研磨至无颗粒感后待用。
掺杂了Nd2O3的介孔二氧化硅材料的典型TEM照片如图1所示，其掺杂量为10％，材料的比表面积为523m2/g，孔容为0.68m3/g，孔径为3.8nm。后续实施例均以该材料进行实验。
2、荧光光谱的测试条件
实施例中的所有荧光发射光谱均采用Horiba Fluorolog-3荧光光谱仪测量完成，以氙灯为光源，测量所用狭缝均为5nm。
本发明实施例中荧光光谱强度测定中待测悬浊液的制备方法包括如下步骤：将10～50mg荧光增强基质材料与20mL待测溶液混合，机械搅拌10～30min形成悬浊液，再对获得的所述悬浊液进行荧光发射光谱强度的测定。
具体实验参数见下表：
表1本发明实施例所使用的荧光光谱测量参数
3、实施例
(1)阿司匹林水溶液浓度的测定
配制浓度为100mg/L、80mg/L、60mg/L、40mg/L、20mg/L、10mg/L、5mg/L、2.5mg/L、1mg/L、0.5mg/L、0.1mg/L的系列阿司匹林水溶液，以表1中的实验参数，分别测定其荧光发射光谱，并绘浓度—荧光发射峰强度的标准曲线，如图2所示。
对于以浓度为0.8mg/L的标准溶液，进行添加回收实验。以表1中的实验参数测量其荧光发射光谱，如图3所示。以图2计算其浓度为0.79mg/L(三组平行实验平均值)，标准偏差为1.4％。
(2)盐酸四环素水溶液浓度的测定
配制浓度为100mg/L、80mg/L、60mg/L、40mg/L、20mg/L、10mg/L、5mg/L、2.5mg/L、1mg/L、0.5mg/L、0.1mg/L的系列盐酸四环素水溶液，以表1中的实验参数，分别测定其荧光发射光谱，并绘浓度—荧光发射峰强度的标准曲线，如图4所示。
对于以浓度为1.0mg/L的标准溶液，进行添加回收实验。以表1中的实验参数测量其荧光发射光谱，如图5所示。以图4计算其浓度为1.08mg/L(三组平行实验平均值)，标准偏差为0.9％。
(3)盐酸阿霉素水溶液浓度的测定
配制浓度为100mg/L、80mg/L、60mg/L、40mg/L、20mg/L、10mg/L、5mg/L、2.5mg/L、1mg/L、0.5mg/L、0.1mg/L的系列盐酸阿霉素水溶液，以表1中的实验参数，分别测定其荧光发射光谱，并绘浓度—荧光发射峰强度的标准曲线，如图6所示。
对于以浓度为1.0mg/L的标准溶液，进行添加回收实验。以表1中的实验参数测量其荧光发射光谱，如图7所示。以图6计算其浓度为0.99mg/L(三组平行实验平均值)，标准偏差为0.4％。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种以纳米孔材料为增强基质的荧光光谱药物检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)荧光增强基质材料，即金属氧化物掺杂的介孔二氧化硅材料的合成；
(2)对目标药物标准溶液进行浓度—荧光发射光谱强度标准曲线的测定；
(3)对目标药物未知溶液进行荧光发射光谱强度的测定；
(4)比对步骤(2)得到的标准曲线，确定步骤(3)中未知溶液的目标药物浓度。
2.根据权利要求1所述的以纳米孔材料为增强基质的荧光光谱药物检测方法，其特征在于：步骤(2)和步骤(3)中所述荧光光谱强度的测定方法包括如下步骤：将所述荧光增强基质材料与待测溶液混合，机械搅拌形成悬浊液，再对获得的所述悬浊液进行荧光发射光谱强度的测定。
3.根据权利要求2所述的以纳米孔材料为增强基质的荧光光谱药物检测方法，其特征在于：所述荧光增强基质材料的用量为10～50mg，所述待测溶液的用量20mL，混合后机械搅拌时间为10～30min。
4.根据权利要求1所述的以纳米孔材料为增强基质的荧光光谱药物检测方法，其特征在于：所述金属氧化物掺杂的介孔二氧化硅材料以溶剂挥发法一步合成，孔径为3～6nm，比表面积为350～600m2/g，掺杂的金属氧化物以纳米颗粒的形式存在于介孔二氧化硅的孔道中，粒径与二氧化硅材料的孔道直径相当。
5.根据权利要求4所述的以纳米孔材料为增强基质的荧光光谱药物检测方法，其特征在于：所述金属氧化物掺杂的介孔二氧化硅材料中的掺杂物为某一种镧系、IIB族或IIIA族金属氧化物，掺杂量为0.5～20％，以金属与Si成份的质量比计算。
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