（分析化学专业论文）阴、阳离子药物体声法传感器的研制及应用.pdf

湖南大学分析化学专业9 7 级硕士研究生论文：阴、阳离子药物体声波传感器的研制及应用 龙玉梅 摘要 压电体声波传感器具有响应广谱、灵敏度高、结构简单、成本低廉的特 点，其应用已涉及到分析化学、药物科学、生物化学、环境监测、分子生物学 等诸多领域。 药物检测历来是人们关注的热点。通过对体内药物的测定可以了解药物在 体内的吸收、分布、排泄、代谢转化，充分把握药物在体内的药效成分、药效 的持续性、药物的代谢机理和用药副作用的临界点等问题。特别是近十年来新 药的开发及合成速度大大加快，种类不断增多，许多新药具有较高的生理活性 且用药剂量较小，这为发展一种更快、更灵敏的分析测试方法提供了动力。 本文在本实验室已有的压电传感前期工作的基础上，基于压电石英晶体 灵敏的响应性能，研制出了一系列阳离子药物体声波传感器，并开创性地研 制出苯妥英阴离子药物体声波传感器。我们应用药物体声波传感器快速测定 了液相介质中的烟酰胺、硫酸阿托品、地巴唑和苯妥英钠四种药物的含量， 得出了药物体声波传感器的响应模型。通过运用理论分析和实验相结合，详 细探讨了影响该方法的各种因素；通过优化实验条件，将该体系成功运用在 体液介质中多种药物的定量检测，与传统的常规药物检测方法相比较，证明 了我们所提这一药物检测技术的可行性，得到了令人满意的结果。 湖南大学分析化学专业9 7 级硕士研究生论文：阴、阳离子药物体声波传感器的研制及应用驾玉崦 a b s t r a c t o w i n gt o i t s a d v a n t a g e s ，s u c ha s b r o a ds e n s i n g s p e c t r u m ，h i g hs e n s i t i v i t y ， s i m p l e c o n s t r u c t i o na n dl o wc o s t ，b u l ka c o u s t i cw a v e ( b a w ) s e n s o rh a sb e e n a p p l i e dt o n u m e r o u sf i e l d s c o v e r i n ga n a l y t i c a lc h e m i s t r y ，p h a r m a c e u t i c a ls c i e n c e ， b i o c h e m i s t r y ，e n v i r o n m e n t a lm o n i t o r i n g ，m o l e c u l a rb i o l o g y a n de t c t h ed e t e c t i o no f p h a r m a c e u t i c a l i sa l w a y si nt h ef o c u st ow h i c hp e o p l ep a y a t t e n t i o ne f f e c t i v e p h a r m a c e u t i c a l d e t e c t i o ni su s e f u lf o r u n d e r s t a n d i n g t h e a d s o r p t i o n ，d i s t r i b u t i o n ，e x c r e t i o n ，a n dm e t a b o l i s mo f t h ep h a r m a c e u t i c a li nh t i m a n b o d y a tt h es a m e t i m e ，i t c a nm a k eu s f u l l ya c q u i r e s u c h a s ，t h e e f f e c t i v e c o m p o n e n t s o f p h a r m a c e u t i c a l i nh u m a n b o d i e s ，t h e d u r a t i o no fe f f e c t i v e c o m p o n e n t s ，t h em e t a b o l i s mm e c h a n i s mo f t h ep h a r m a c e u t i c a la n dt h ec r i t i c a lp o i n t t ot h ed o s eo fs i d ee f f e c t e s p e c i a l l y i nr e c e n tt e n y e a r s t h ee x p l o i t a t i o n a n d s y n t h e s i so f n e wp h a r m a c e u t i c a l si sa ta g o o dp a c ea n dm a n yn e wp h a r m a c e u t i c a l s o c c u p yh i g hb i o l o g i c a la c t i v i t yw i t hm i n u t ed o s e a l lt h o s eo f f e ri m m e n s ev i g o rt o d e v e l o p a q u i c k e r ，m o r es e n s i t i v ea n a l y t i c a lt e s tm e t h o d o nt h eb a s i so ft h ef o r m e rw o r kw i t hp i e z o e l e c t r i cs e n s o ro fo u r l a b ，w eh a v e p r o p o s e da s e r i e so fc a t i o np h a r m a c e u t i c a lb a ws e n s o r sa n df o rt h ef i r s tt i m e ，ak i n d o f a n i o n p h a r m a c e u t i c a lb a w s e n s o rt h e s es e n s o r sr e l yo ns e n s i t i v er e s p o n s eo f t h e p i e z o e l e c t r i cq u a r t zc r y s t a lu s i n g t h e s es e n s o r s ，w eh a v ed e t e r m i n e dt h ec o n t e n to f n i a c i n a m i d e ，a t r o p i n e ，d i b a z o l ，a n dp h e n y t o i nr a p i d l ya n dd e d u c e dt h er e s p o n s e m o d e l b yc o m b i n i n gt h e o r yw i t he x p e r i m e n t s ，t h ei n f l u e n c i n gf a c t o r sh a v eb e e n d i s c u s s e di n d e t a i l ；t h r o u g ho p t i m i z i n ge x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n s ，t h e s en e ws e n s o r s h a v eb e e ne m p l o y e dt oa n a l y z e m u l t i p l ep h a r m a c e u t i c a l si nb o d yl i q u i d s a n dt h e r e s u l t sf o rr e a ls a m p l e s a g r e e w e l lw i t ht h o s eo b t a i nb yc o n v e n t i o n a lm e t h o d s 2 塑堕查兰坌堑些兰皇、业! ! 堡堡主堑窒兰堕奎：堕：堕塞王垫塑堡主堕堡壁墨塑竺型丛鏖旦垄塑一 第一章绪论 压电体声波传感理论及应用的飞速发展体现了当代科技中不同学科之间的相互渗 透与交叉发展。体声波( b a w ) 传感器以其结构简单、成本低廉、响应广谱、灵敏度高、检 测精度商、易数字化等诸多优点而广泛应用于化学、材料科学、表面科学、生物学、环境 科学、临床医学、食品科学等领域的定性定量传感检测。这为传统的实验室技术提供了 经济有效、灵敏快速的分析手段日益引起广大分析工作者的重视。本章主要就b a w 传感 器的基本理论及应用进展概况作一简单回顾。 一体声波传感器的发展简史 晶体受外界机械压力的作用，在其表面产生电荷的现象，称为压电效应 ( p i e z o e l e c t r i ce f f e c t ) 。1 8 8 0 年，c u r i e 兄弟首先发现了石英等一些晶体的压电现 象，他们指出，晶体表面所形成的电荷和外加压力成正比【2 】。次年末，他们证实了逆压电 效应的存在，即在此类晶体上施加电压晶体会产生形变。从声波理论的角度来看，体声 波传感器的原理可解释为：剪切声波在压电晶体内以固定的速度传播，遇到晶体表面反射 而形成驻波。当晶体厚度发生变化时，驻波波长也相应改变，当外加交变电磁场频率与驻 波频率一致时，压电石英晶体( p q c ) 发生机电谐振。利用压电晶体这种特性制成的噩电 晶体振动器能广泛用于通讯、计时、数字电路中。 随着压电理论的深入，人们展开了一场利用压电材料的压电效应在传感领域的探 索。初始阶段，压电效应的传感技术主要应用在物理上。直到1 9 5 9 年，压电石英晶体传 感技术才真正意义上被引入到化学领域。s a u e r b r e y 于该年晟先导出a t 切g 厚度剪切模 式( t s m ) 压电石英晶体频率变化与晶体表面沉积物质量的关系【3 。真正将b a w 作为化学 传感器用于分析实践始于k i n g 六十年代所做的一系列工作 4 】，他主要将b a w 用于水汽、烃 和卤代烃等气相组分的检测。之后以g u i b a u l t 为首的研究小组大力发展和推动了b a w 传 感器的气相应用 5r 。他们对影响传感性能的各种因素以及最佳工件条件进行了深入的研 究并用于实际样品的测定，这为压电气相传感器研究积累了大量宝贵的经验。八十年代 初，k o n a s h 和n o m u r a 1 同时分别独立地使压电晶体单面触液振荡成功，开始了b a w 在液 相中的应用。1 9 8 1 1 9 8 2 年，n o m u r a 等【89 3 将压电晶体双面浸入l 种有机溶剂中振荡成 功，1 9 8 3 年又在水中获振“ 。但他们未能找出起振关键因而在丁醇、二氯乙烷等液 体中均不能起振”川。姚守拙实验室于1 9 8 5 年报道了保证起振的关键，即压电晶体在液 相中存在停振温度点 1 “，并实现了在水溶液和包括酮、醇、卤代烃、酯、醚、芳烃、烷 烃等在内的四十余种有机溶剂中的稳定振荡修正了t n o m u r a 等的经验方程，指出在有 机溶剂中还应考虑溶液介电常数的影响，而在电解质溶液中更应该考虑溶液电导率的影响 湖南大学分析化学专业9 7 级硕士研究生论文：阴、阳离子药物体声波传感器的研制及应用 龙玉梅 m 1 3 ，并且基于机电耦合模型建立了国际上称之为“姚周方程”的压电晶体振荡频率 与溶液粘度、密度、电导率和介电常数的完整关系式。1 9 9 5 年s c h n e i d e r 和m a r t i n 【l “基 于扰动理论建立了压缩声波传感模型，导出频移与电感的关系式。基于牛顿液体的 n a v i e r s t o k e s 方程和阻尼波传播波动方程t h o m p s o n 等研究了界面边界条件、液体粘度 和密度对频率响应的影晌f l5 l “，建立了四层结构界面理论“，讨论了可测量液体性质 ( 粘度、密度、表面张力、接触角) 与频率响应的关系“7 - “ ，以及使用阻抗分析法研究 晶体在溶液中的振荡行为【l 。这些研究成果打开了洞悉压电传感领域新天地的窗口，拓 宽了限制该技术更宽范围发展的瓶颈，自此压电晶体其它一些非质量传感特性亦被相继揭 示与应用。1 9 9 1 年前后， l o m u r a t 2 ”和本研究室o ”分别独立地开发出一种新型压电传感器 一电极脱开式压电传感器( e s p s ) 。t 9 9 3 年本室又进一步开发出串联式压电传感器 ( s p q c ) ”】，并导出了s p o ：的频移公式o “，对等效电路模型及参数进行了详细的讨论 矧。经过几十年来许多科技工作者的不懈努力，压电传感器的理论曰臻完善，应用领域 不断拓宽，成为传感器研究的热门一族。 二压电传感器的传感理论 1 9 5 9 年s a u e r b r e y 首先提出厚度剪切模式晶体频率与晶体表面沉积物质量的关系 a f ：一1 2 f 0 2 一a m ( 1 - 1 ) 、3 ；“q p q a j 式中r o 为晶体的谐振基频，为晶体的弹性模量( 29 4 7 x 1 0 1 1 9 c m 一1 s 一2 ) ，p a 为晶体的密度 ( 2 6 4 8 9 e m l ) ，a 为石英晶体的有效面积，m 为薄屡外来物的质量。代入常数并令 d m = a m a 得： = - 22 6 】0 6 膏埘( 1 - 2 ) 由上式可以得知f 与之间有线性关系。从方程中可估算电极直径6 m m 的9 mh z 晶体的 质量灵敏度可达06 5 h z n g ，所以这是种非常灵敏的质量响应器，其检测下限很容易达 纳克级，故也称为纳克天平。但是上式的导出是先假定均匀沉积的涂层薄膜等效于增加 同样质量的一层石英，即忽略了涂层相对于石英的弹性和密度的差异，而且上面方程的成 立仅适用于固态膜和刚性材料，且涂层对晶体的相对质量比m m ( m 为晶片质量) 小于 2 当刚性沉积膜较厚时，必须采用l u - l e w i s 公式1 。 4 湖南大学分析化学专业9 7 级硕士研究生论文：阴、阳离子药物体声波传感器的研制及应用 龙玉梅 t a n c 篑，一t a n c 凳， c 卜， 式中f 。为有负载时晶体的频率，f ，为膜的振荡频率，z ，和z ，分别为膜和晶体的声阻抗。 其后，g l a s s f o r d t ”- 2 ，m e c e a 和b u c u r ，c r a n e 和f i s c h e r ：3 03 分别提出了一些有价值的 关系式。 早期，石英晶体的压电传感应用只局限在气相，因此绝大多数相关的质量响应 关系式都是在气相环境中导出的。直到八十年代压电晶体才开始在液相中的应用。最早的 是n o m u r a 和m i n e m u r a 基于经验公式导出的关系式”“ y = a l k ，一b i ( d ，一1 ) ( 1 - 4 ) 其中，a 。、8 1 为常数，k 。为液体的比导电率，d 为液体的比重。 其后n o m u r a 和o k u h a r a 恤1 在对溶液粘度、密度与石英晶体振动频移关系作了深入 研究，导出它们之间的关系式： r = a ：彬5 + b ：p ? 5 一c( 1 5 ) a 1 、b 2 、c 为常数，q l 、p 。分别为溶液的动态粘度和密度。 1 9 8 5 年k a n a z a w a 和g o r d a n 报导了一个理论模型m 】。他们通过考虑压电晶体剪切 波与流体阻尼剪切波耦合，获得了单面触液压电晶体谐振频率与溶液粘度、密度模型： 鲈= 一矗5 ( 卫殳) 。s 砟l q 岛 ( 卜6 ) 此模型把流动层看作连续的，p q c 表面与流体之间不存在边界。 同年，b r u c h e n a t e i n 和s h a y 描述了类似k a n a z a w a 和g o r d a n 的模型1 。他们假设 与p q c 接触的液体在p 。c 表面形成了一个粘性边界层，此层质量被看作p q c 上的附加质量 负载，决定于溶液的密度和粘度。因此，频率改变再次与密度和粘度的乘积有关。 v = 一2 2 6 x 1 0 “，孵5 ( 讯n ) ” ( 1 7 ) n 为触液面数( n = l 或n = 2 ) 。 s c h u m a c h e r 等- “考虑到表面粗糙度提出： 班一器 ”8 ) 。 ( 心见) ” ” m - 为相同液层上单位面积的质量。 塑堕查兰坌堑些兰主些! ! 堡堕主堕塞生堡塞! 堕：翌堕王垫望堡生茎堡壁墅塑堕! ! 墨壁生 垄至堡 考虑到溶液的压电效应s h a n a 等m 1 经解n a v i e rs t o k e s 方程得到晶体的频移与溶 液粘度、密度及溶液高度的关系 一4f(姆)。s岫h(kh)f o、j r , 0 4 g 。 ( 1 9 ) 式中h 为液层高度，c 为由于石英晶体本身粘度的硬性弹性常数。 本室基于机电耦合模型，系统完整地探讨了压电晶体频移与溶液粘度、密度、介电 常数、电导率之间的关系【l “，结果如下： 4 厂= c o4 - c 1p j 。5 + c 2 r l i 。5 一c 3 i 一( j 膏 ( 1 一l o ) 式中e 。与k 为液体的介电常数与电导率，c 。均为常数。 以上的系列方程式虽然能获得实验支持，但其吻合性却不甚理想，新问题的不断出 现，让研究人员逐步认识到包括界面应力3 9 1 、表面粗糙度 3 1 、表面结构、表面自由 能、表面粘度及接触角1 5 m 1 、扩散双电层中离子的质量和溶液的粘度等均对压电石英 晶体的谐振频移有不同程度的影响。 九十年代以来，一些新型压电传感器被相继开发出来。其中以电极脱开式压电传感 器( e s p s ) 2 0 , 2 1 和串联式压电传感器( s p q c ) b ：1 最为成功。前者是在p q c 的一侧平行放 置一块电极作为激励电极，样品待测液置于该电极和压电晶体之间。较之于经典的压电传 感器，e s p s 具有更灵敏的阻抗响应特性。基于e s p s 的等效电路模型，其振荡频率，可表 示为： m 叶著焉蕞， m 式中c 。、i l - 和c 。分别为压电晶体的动态电容、动态电阻和静态电容，g 为溶液电导tc 。为 溶液电容。 s p 。c 由p q c 串联一个电导电极组成，p q c 于真空中振荡，仅电导电极与溶液接触。 与经典的触液式p q c 相比，s n c 仅对溶液电导率和介电常数的变化有响应而对溶液粘密 度的变化几乎无响应。本室在详细地讨论其等效电路模型基础上得出其振荡频率为： = f o 1 + 石焉e u 面f o c 再( e 2 a f f o c 荔5 - 再y g i ) 丽一砜c 玳也y 】( 1 - 1 2 ) 式中y 为振荡器的相移参数。 湖南大学分析化学专业9 7 级硕士研究生论文：阴、阳离子药物体声波传感器的研制厦应用龙玉梅 三压电传感器的应用 1 气相传感应用 压电质量传感应用于分析化学领域始于1 9 6 4 年k i n g 【4 1 开创性地将p q c 用于气相 色谱系统中烃的检测。此后近二十年，p 。c 作为灵敏的石英晶体微天平广泛应用于气相测 定：如真空中镀膜厚度的在线监测口“：。大气与环境污染物s q 、n o y 、c o 、h c l 、h c n 、 l ：s 、n h 3 、0 3 、h g c l ：、b r ：、i 。等无机气体和有机磷化合物、有机氯化合物、氟烷、甲苯、 甲苯二异氰酸酯、硝基苯、芳烃、氯乙烯、苯乙烯、甲烷、胺类、肼和甲醛等有机挥发性 物质的监测等 5 ”。1 9 8 3 年g u i l b a u i t f 首次将生物修饰p ( ) c 用于气相测定，他将酶修 饰于p q c 表面测定了甲醛。n g e h n g w a i n b i 等h 7 1 提出了基于抗对硫磷抗体修饰的气相免疫 传感，建立了更深层次的p q c 酶传感及免疫传感等生物传感概念。w u 和w a n g e 4 刚将嗅觉受 体蛋自修饰于阳c 表面，通过测定液上气体对高粱酒进行质量检测。r a j a k o v i c m l 表明有 机物和农药的气相吸附于涂覆了抗体的p q c 是完全可逆的。最近几年气相传感的应用有： j a r r e t t 和f i n k l e a 等用修饰测定非极性蒸气、氯代烃、芳香烃【5 “，b r o u s s e a u 等m 1 用 修饰测定氨等。这些发展集中在用有机化合物或生物物质修饰晶体表面，并与特定的气体 底物键合。当然，p q c 应用的真正重心还是在液相体系。 2 压电传感器在液相中的应用 利用b a w 传感器灵敏的响应性能，广大科研工作者发展了一系列行之有效的分析 技术。化学方面的应用主要有： 1 吸附分析：将待测物直接吸附于电极表面或与电极涂层材料作用，产生晶体表面质量变 化，由频移来获得待测物含量信息。如利用电极表面对金属螯合物和沉淀物的吸附测定了 f e 3 + 【1 ”、p b 2 + 【”】、s 0 4 2 、c 0 3 4 - 一【5 5 j 离子；银电极对碘有特性附加因此被用在 c u 2 + 啪】、水中亚硫酸盐5 “、硫脲、甲苯酚、安乃近j 、维生素 6 l6 2 1 和磺胺类6 3 3 药物 等化合物的检测。 2 根据反应过程中反应物或产物的物理、化学变化，由b a w 作出的信号响应实现待测物的 检测。本实验室用该法测定了安乃近、抗坏血酸】、甲酚】、磺胺类药物旧、亚硫酸 盐【6 钔和硫脲 5 8 等。 3 电解沉积分析【6 7 ：将b a w 传感器结合应用电解沉积法可测溶液中金属离子含量，该法 又分为控制电位电解和恒电流电解。 4 萃取频移法：将有机药物用中和萃取法处理后，使用涂圈电极进行检测，用该法测定了 扑尔敏删、麻黄碱6 ”、奎宁”1 等。 b a w 在生命科学中的应用主要有： 湖南大学分析化学专业9 7 级硕士研究生论文；阴、阳离子药物体声波传感器的研制及应用龙玉梅 1 免疫测定：一般基于固定在晶体上的抗体抗原对溶液中抗体抗原或带有抗原的细菌和 细胞等的特异性吸附引起的频移响应，如：d a v i s 用p r o t e i na 作涂层测定了免疫球蛋白 g ( i g g ) m 】；g e d d e s 、m u r a a t s u 等用类似方法对牛血清蛋白和免疫反应物进行了测定m “l ：用相应抗体抗原修饰p q c 测定了人血清白蛋白”、蓖麻素”“、大肠杆菌 “、h i v 抗 体h m7 、沙眼衣原体 酬等。 2 酶的测定：g r a n d e ( 8 “利用葡萄糖胺作涂层，定性分析了半乳糖转移酶：e b e r s o l e ，采 用类似于夹心酶联免疫吸附法，测定了低至5 n g m la s p 还原酶：t a m i y a 8 ”对s i 2 n 4 层上 固定化酶膜进行了表征：鲍丽丽等【8 ”基于单面触液型传感器对粘度、密度的响应及酶催 化反应中体系粘度、密度的改变对酶进行测定。通过溶菌酶对溶壁微球菌的溶菌作用及n 一淀粉酶对淀粉的水解作用，成功地测定了人体唾液中的溶菌酶及n 一淀粉酶。 3 核酸的测定：f a w c e t t 等人1 首先利用电化学石英晶体微天平( e m ) 研究核酸的相互 作用，检测了s s d n a 在杂交前后质量的变化：随后y a m a g u c h i 等人 鼹1 也研究了固体表面 d n a 的吸附及固定化d n a 的杂交过程。o k a h a t a 等用寡核苷酸修饰p q c 对d n a 杂交动力学 进行了测定 8 ”，他们还研究了蛋白质和d n a 的相互作用，将连有生物素基的d n a 双链修 饰于结合有抗生物素蛋白的p q c 表面，测定了b z i p5 6 一m e r 肽与d n a 结合过程的结合量及 动力学参数 嬲】。n i c o l i n i 等旧1 将含单链叫a 的薄膜通过l b 技术固定于p q c 表面，可传感 互补d n a 序列的存在；c a r u s o 等 9 ”研究了d n a 的固定及杂交；n i i k u r a 【。“等对d n a 聚合酶 反应进行了直接检测。 4 微生物的测定：m u r a j a t s u 等”“在1 9 8 6 年用压电晶体涂覆以乳头假丝酵母抗体，测定 了乳头假丝酵母：接着又用y 一氨基丙基三乙氨基硅烷作交联剂o “在晶体上涂覆抗大肠 杆菌抗体用于大肠杆菌的研究，其他学者用类似方法分别测定了鼠伤寒杆菌o “、沙门氏 菌【9 ”、金葡球菌 9 63 等。 压电传感器在液相中振荡成功后与电化学技术相结合形成了一个十分重要的分支 一电化学石英晶体微天平( e q c m ) 技术【9 ”，与光谱电化学相结合形成了压电光谱电化 学。e q c m 以p q c 的金属激励电极( 如a u 、a 卧p b 、p t ) 为工作电极，和对电极、参比电 极构成三电极系统。有关的研究主要包括以下方面：金属欠电位沉积喃。0 0 、电沉积“m 。 “l 、电溶出【1 4 ”、腐蚀“”“。3 和金属氧化膜形成过程、1 的研究：电极表面单分子层气 体吸附2 1 ”】、阴离子吸附”、表面活性剂的吸附和解吸1 1 8 - 1 2 0 、生物大分子吸附动力学 研究”，如b r u c k e n s t e i n 【l ”用e o c i 研究了金电极上单分子层氧的吸附机理：监测成膜 过程，测定电沉积膜的表观摩尔质量，研究膜的质量传输，如氧化还原过程中离子和镕剂 分子在聚合膜中的传输 1 2 “、电化学过程中离子在膜内的流动 1 2 3 1 、导电聚合膜电化学掺 杂过程的原位测定 1 2 ”6 1 等；g a b r i e l l i 1 2 7 1 等用e q c m 对电极表面氢气泡的形成作了探 讨；y a m a m o t o 研究小组6 1 和g r a s j o 研究小组f 1 2 8 j 用e q c m 研究了水及重水的电解；电极 湖南大学分析化学专业9 7 级硕士研究生论文：阴、阳离子药物体声波传感器的研制及应用龙玉梅 表面粗糙程度及形态变化研究”5 。”! 、电化学中电极溶液界面电荷零点电位测定- 1 的成 功也都显示了e q c m 的潜在魅力。本室对压电光谱电化学进行了开拓性的深入研究【“。 压电传感器在液相中的非质量效应也得到了广泛应用。以下是这方面的工作： 基于p q c 的振荡频率或动态电阻对介质粘弹性的响应用于生物凝胶反应和其它 粘弹流变过程的监测和相关分析。m u y a m a t s u 等对内毒索与鲎试剂的凝胶反应进行了监 测获得了凝胶形成时间信息，测定了低至l p g m l 的内毒素1 3 1 ；通过监测凝血酶原与纤 维蛋白原间的凝胶反应所获得的时间信息测定了5 0 5 0 0m g l 的纤维蛋白原 1 3 2 和血小板 吸附 1 3 “；利用压电传感测定了风湿病因子n 3 ；葡萄糖发酵过程t a a l 的在线监测，在线监 测血凝过程“3 6 1 ”7 1 和肌动球的解聚作用 1 3 8 。基于明胶培养基的液化和凝固测定表皮葡萄 球菌【1 3 9o 和奇异变形杆菌 1 训等等。s h a u a 1 “1 从理论上阐述了压电传感器进行粘度监测的原 理。 基于对材料刚性、粘弹性的灵敏响应，对物质性能变化过程的监测。如：l b 膜的 形成、干燥、溶胀和相转变等过程的研究d “l ；液晶、自组装膜和高分子膜的相似研究i 一 1 1 嗣：l b 膜相转变过程中的流变行为的研究 14 7 1 等。基于对溶液阻抗的传感分析：如频移滴 定法测血清中总盐量 1 4 8 ；阿斯匹林和水杨酸的同时测定”4 9 1 等。 四药物检测的发展及本文思路来源 1 药物分析进展概述 药物分析是分析化学技术在药学领域中的具体应用其任务是在药学各个领域中， 对出于不同的目的和要求、不同来源和组成的样品中的某些成分进行检出、鉴别和测定。 分析化学的进步尤其是近年仪器分析和计算机技术的进展，为药物分析的发展提供了坚 实的基础。下面我们从以下三个方面进行讨论。 1 1 药物分析技术的发展 复杂样品中微量成分的检测是在药物分析工作中比较困难的问题。色谱法c 1 5 0 对复杂 样品具有较高的分离能力，是药物分析常用的分析技术。薄层色谱法 j5 ”的优点是操作简 单、薄层板一次使用，不怕污染，同时可点多个样品，节省分析时间。但用作定量时，由 于影响因素多，准确性不如其它色谱法。气相色谱法“l 对挥发性成分的检测尤其是毛 细管气相色谱n s “，仍是常用手段。气相色谱质谱联用技术f t 5 4 对分析物的确认非常有 用。傅立叶红外( 1 蚓的发展使灵敏度大大提高，导致g cf t i r 的发展与g c m s 可以互相补 充。高效液相色谱法 1 蚓仍是药物分析中最常用分析手段。近年来较重要的进展是检测部 分的发展。蒸发光散射检测器对无紫外吸收的化合物，如甾体化合物、人参皂苷等，具有 较好的检出灵敏度。超临界流体色谱 1 ”1 是用超临界流体( 常用c 0 2 ) 作为流动相的一种 新型色谱，对手性化台物的分离效果良好。毛细管电泳“圳是8 0 年代崛起的一种新的离效 9 湖南大学分析化学专业9 7 级硕士研究生论文：阴、阳离子药物体声波传感器的研制及应用龙玉梅 分离技术。它分离效率高、样品量少，而且不像高效液相色谱怕样品中杂质的污染，对复 杂样品分析，如体内药物分析，样品量受到一定限制时，有一定的优点。 1 2 中药分析 中药是我国的宝贵遗产，历史悠久，资源丰富，品种繁多。经多年的工作，目前中 药的质量分析已有一定水平。1 9 9 5 年版中国药典共收载药材5 0 9 种，成药2 7 5 种。药典 中对中药的检验方法，已初步形成我国对中药质量分析上的一些特色。薄层色谱法已被广 泛采用。对含有挥发性成分的中药，气相色谱或气相色谱联用技术，是其主要分析工具。 对非挥发性成分。高效液相色谱仍是主要手段。近年，用超临界流体萃取注从中药中将有 效部分提出，然后用色谱法分析，是一种新的有效方法，但需一定设备，成本较高。液相 色谱一质谱联用技术，为中药分析提供了新的手段。毛细管电泳在中药分析中的应用，己 成为一个新的热点【j5 。 1 3 体内药物分析 研究药物进入体内的变化，如了解药物在体内的吸收、分布、排泄、代谢转化，以 便更好地指导临床应用，减少药物的毒副作用。研究药物分子与受体间关系，可为进步 改造药物分子结构，合成疗效更好、毒性更低的药物提供信息。体内药物分析的主要工作 领域有：( 1 ) 新药性能研究：药动学、生物利用度、体内分布、药物在体内的代谢转化及 代谢物的分离鉴定等。( 2 ) 临床监测及疾病诊断：毒副作用较大的药物，为保障用药安 全，治疗中对患者血中药物浓度进行监测。有的疾病，生化指标有所变化的，可监测生化 指标用作疾病诊断。( 3 ) 滥用药物的分析：体育竞赛中的兴奋剂检测、成瘾药物检查、临 床毒物分析等。 2 本文思路来源 早期的化学传感器主要是一些离子敏感或氧化还原敏感电极以及后来发展的玻璃电 极和各类离子选择性电极，它们都是利用响应电位参数。随着膜响应机理的不断完善和各 种性能优良的功能膜不断被合成出来，电位法化学传感性能得到了很大的提高。但是这类 传感器灵敏度不够高，有时选择性不够理想，特别是测量受到背景溶液性能的影响较大， 这使得它的应用受到限制。这样，发展非电位响应的传感技术成为一种必要。 本文在本实验室已有的压电传感前期工作的基础上，基于压电石英晶体灵敏的响应 性能，继续研制出了一系列阳离子药物体声波传感器；并开创性地研制出苯妥英阴离子 药物体声波传感器。所研制的传感器在真实样品溶液中进行了定量测定，得到了令人满 意的结果。 0 湖南大学分析化学专业9 7 级硕士研究生论文：阴、阳离子药物体声波传感器的研制及应用龙玉梅 参考文献 1姚守拙压电化学与生物传感，湖南师犬出版社长沙，1 9 9 7 2pc u r i e jc u r i e ，c ra c a d s c i ，9 1 f 1 8 8 0 ) 2 9 4 3gs a u e r b r e y ，zp h y s ，1 5 5 ( 1 9 5 9 ) 2 0 6 4w hj r k i n g ，a n a l c h e m ，3 6 ( 1 9 6 4 ) 1 7 3 5 5j h l a v a y ，g gg u i l b a u l t ，a n a lc h e m ，4 9 ( 1 9 7 7 ) 1 9 8 0 6g gg u i l b a u l t ，a n a lp r o c ，1 9 ( 1 9 8 2 ) 1 6 8 7plk o n a s h ，gj b a s t i a n s ，a n a lc h e m ，5 2 ( 1 9 8 0 ) 1 9 9 2 8tn o m u r a ，m l i j i m a ，a n a lc h i ma c t a ，1 3l ( 1 9 8 1 ) 9 7 9tn o m u l - a ，mo k u h a r a ，a n a lc h i ma c t a ，1 4 2 ( 1 9 8 2 ) 2 8 1 l otn o m u r a ，m m a r u y a m a ，a n a l c h i ma c t a ，1 4 7 ( 1 9 8 3 ) 3 6 5 1 1tn o m u r a ，t n a g a m u n e ，a n a lc l a i ma c t a ，1 5 5 ( 1 9 8 3 ) 2 3l 1 2s z y a o ，t az h o u ，k e x u et o n g b a o ，3 0 ( 1 9 8 5 ) l 1 5 3 1 3s zy a o ，t az h o h ，a n a lc h i ma e t a ，2 1 2 ( 1 9 8 8 ) 5 l 1 4t w s c h n e i d e r ，sj m a r t i n ，a n a l c h e m ，6 7 ( 1 9 9 5 ) 3 3 2 4 l5mt h o m p s o n ，cla r t h u r ，g kd h a l i w a l ，a n a lc h e m ，5 8 ( 19 8 6 ) l2 0 6 l6mt h o m p s o n ，gkd h a l i w a l ，cl a r t h u r ，g s c a l a b r e s e ，i e e e t r a n su l t r a s o n f c r r o e l e cf r e qc o n t ru f f c3 4 ( 1 9 8 7 ) 1 2 8 l7wcd u n c a n h e w i t t ，mn o m p s o n ，a n a lc h e m ，6 5 ( 1 9 9 3 ) 5 0 5 l8ask r a u s z ，he y i n g ，d e t b r m a t i o nk i n e t i c s ，w i l e y ，n e wy o r k 19 7 4 1 9my a n g ，mt h o m p s o n ，a n a l c h i ma c t a ，2 6 9 ( 1 9 9 2 ) 1 6 7 2 0tn o m u r a ，ft a i l a k a ，b u n s e k ik a g a k u ，3 9 ( 1 9 9 0 ) 7 7 3 2 lz hm o ，lhn i e ，szy a o ，je l e c t r o a n a lc h e m ，3 1 6 ( 1 9 9 1 ) 7 9 2 2dzs h e n ，w hz h u ，lh n i e ，s z y a o ，a n a lc l a i ma c t a ，2 7 6 ( 1 9 9 3 ) 8 7 2 3d zs h e n ，z yl i ，l h n i e ，s zy a o ，a n a lc h i ma c t a ，2 8 0 ( 1 9 9 3 ) 2 0 9 2 4d z s h e n ，yjx u ，l hn i e ，s zy a o ，t a l a n t a , 4 1 ( 1 9 9 4 ) 1 9 9 3 2 5 c s l i u ，awc z a n d e m a ( e d s ) ，a p p l i c a t i o n s o fp i e z o e l e c t r i c q u a r t z b 7 s t a l m i c r o b a l a n c e s ，e l s e v i e r a m s t e r d a m ，1 9 8 4 2 6csl u ，ol e w i s ，ja p p lp h y s ，4 3 ( 1 9 7 2 ) 4 3 8 5 2 7apmg l a s s f o r d ，p r o g r e s si na s t r o n a u t i c sa n da e r o n a u t i c s ，e dams m i t h ，a m e r i c a n i n s t i t u t eo f a e r o n a u t i c sa n da s t r o n a u t i c s ，v o l5 6 ，p1 7 5 ，n e wy o r k ，1 9 7 7 2 8a pmg l a s s f o r d jv a es e i t e c t m o l ，1 5f 1 9 7 8 ) 1 8 3 6 2 9vm e c c a ，r vb u e u r ，1 1 1 i i is o l i df i l m s ，6 0 ( 1 9 7 9 ) 7 3 3 0r a c r a n e ，gf i s c h e r ，jp h y s ，1 2 ( 1 9 7 9 ) 2 0 1 9 1 1 湖南大学分析化学专业9 7 级硕士研究生论文：阴、阳离子药物体声波传感器的研制及应用龙玉梅 rn o m u r a ，a m i n e m u r a ，n i p p o n k a g a k uk a i s h i ，1 9 8 0 ( 1 9 8 0 ) 1 6 2 1 rn o m u r a ，m o k x l h a r a ，a n a lc h i ma c t a 1 4 2 ( 1 9 8 2 ) 2 8 1 k k k a n a z a w a ，jgg o r d a n ，a n a lc h i ma c t a ，1 7 5 ( 1 9 8 5 ) 9 9 sb r u c h e n s t e i m ，ms h a y ，e l e c t r o c h i ma c t a ，3 0 ( 1 9 8 5 ) 12 9 5 rs c h u m a c h e r ，gb o r g e s ，kkk a n a z a w a ，s u r fs c i ，1 6 3 ( 1 9 8 5 ) 1 6 2 1 rs c h u m a c h e r ，a n g e wc h e m i n te d ，e n g l ，2 9 ( 1 9 9 0 ) 3 2 9 zas h a n a ，dek a d t k e ，urk e l k e r ，f j o s s e ，dth a w o r t h ，a n a l c h i m a c t a ，2 3 l ( 1 9 9 0 ) 3 1 7 w s t o c k e l ，rs c h u m a c h e r ，jb e rb u n s e n - g e sp h y sc h e m ，9 1 ( 1 9 8 7 ) 3 4 5 h ，f h e u s l e r ，a g r z e g o r z e w s k i ，lj a c k e l ，j p e t r c h a ，j b c rb u n s e n - g e sp h y sc h e m ，9 2 ( 1 9 8 8 ) 1 3 9 5 v t s i o n s k y ，ld a i k h i n ，eg i l e a d i ，je l e c t r o c h e ms o c ，1 4 2 ( 1 9 9 5 ) 1 2 3 3 p o b e r g ，j l i g e n s i c ，r e vs c i e n c ei n s t r u m ，3 0 ( 1 9 5 9 ) 10 5 3 g gg u i l b a u l t ，i o n - s e le l e c t r o d er e v ，2 ( 1 9 8 0 ) 3 jfa l d e r ，j jm c c a l l u m ，a n a l y s t ，1 0 8 ( 1 9 8 3 ) 11 6 9 gg g u i l b a u l t ，j mj o r d a n ，c r cc f i tr e va n a lc h e m ，1 9 ( 1 9 8 9 ) 1 j j m c c a l l u m ，a n a l y s t ，11 4 ( 1 9 8 9 ) 1 1 7 3 ggg u i l b a u l t ，a n a lc h e m ，5 5 ( 1 9 8 3 ) 1 6 8