通过修饰电极上的电化学传感器(MWCNT / polyEosin-Y)检测抗癌药物

文件类型:原始研究文章

s

1 伊拉克摩苏尔大学理学院生物物理系

2 伊拉克巴格达,穆斯坦西里亚大学理学院生物系

抽象

在这项研究中,开发了一种生物传感器来评估VP-16,该传感器可用于治疗包括小肺癌,睾丸癌在内的多种肿瘤。通过使用循环伏安法在50伏特·秒的扫描速度下在pH 6.0下进行MWCNT电聚合(PEOY-MWCNT / GCE)−最佳循环次数为1,有14个循环。分析了许多变量,这些变量又控制了传感器的效率和功能,并在开发传感器时安装在实验中。这些变量之一是选择GCE表面材料的最佳pH值。可以计算电极以选择最佳pH 7作为最佳测量变量。为了通过扫描电子显微镜(SEM)观察电极表面特性来确保电极表面的电化学聚合反应完成,该电子显微镜描述了PEOY / GCE和MWCNTs / PEOY / GCE的形态,对与EOY聚合过程相关的变量进行了更多测试分析的准确性,并选择最佳值以产生最佳结果。然后,通过分析发现分别对用于分析的电极进行测试,并注意到PEOY / VP-16 / GCE电极可更好地测量裸电极,实际上,多壁碳纳米管的存在可提供更高的电测量所有电极。

关键词


介绍

VP-16是鬼臼毒素的半合成糖苷衍生物,最初是曼陀罗植物的提取物[1]。 VP-16对多种肿瘤具有活性,包括小肺癌,睾丸癌[2],淋巴瘤,白血病和卡波西’与艾滋病相关的肉瘤。它是晚期血液恶性肿瘤患者的一种骨髓预备疗法[3,4]。 VP-16通过数字酶促过程易于代谢, 体外 and 体内 制造反应性产品。我们的研究小组是第一个发现辣根过氧化物酶,细胞色素P450和酪氨酸酶将VP-16进行去甲基化,生成邻二羟基VP-16(图1)和高反应性的邻醌VP-16 [5, 6]。

在VP16上形成中间体4-羟基以产生苯氧基需要一个电子氧化作用,该自由基可被EPR检测到(图2)[7]。

用于评估VP-16的方法是HPLC [8-15],荧光光谱法 [16],液相色谱–质谱[17,18],荧光光谱[19,20],以及电动胶束色谱[21]。 电化学技术在药物开发的选择性开发方法中很敏感。伏安法足以研究药物活性成分的氧化还原特性[22]。电子性质表明,MWCNTs促进了电子的转移,并且在电化学中灵敏度得到了改善,因此被用作药物分析的工作电极。 IUPAC名称为2的Eosin-Yellowish(EOY)′,4′,5′,7′-四溴荧光素二钠盐 ,由于具有光吸收,高稳定性和多功能性[23-25]。

实验细节

仪器仪表

使用电化学分析仪Computrace ٧٩٧ VA(AG,Metrohm,CH-٩١٠١ Herisav,Switzerland)记录伏安测量值,该电极具有٣型电极,包括参比电极,饱和AgCl / AgCl和KCl铂丝对电极和Glassy C工作电极。 pH计(数字HANNA,葡萄牙)用于测量pH [٢٦]。

用料

VP-١٦的药物剂量由Ko提供çak Farma Inc(土耳其伊斯坦布尔)。 EOY购自Fluka(BDH),处于分析级。 Britton Robinson和Tris-HCl缓冲液通过支持电解质来施加。本研究中使用的分析级(Fluka,BDH)化学药品和试剂无需进一步纯化即可使用。在整个实验工作中,均使用了双蒸馏水(DDW)。

EOY-MWCNTs / GCE的制备

GCE用0.3和0.05抛光μm氧化铝浆液在硝酸:丙酮(1:1)中连续超声处理五分钟,试剂水类型为IV(ASTM D1193)[27-28]。在预处理的GCE上,5 μ然后施加1μl的MWCNT悬浮液并干燥。在含有1的溶液中,使用循环伏安法在裸露的GCE表面上进行EOY的电聚合。×10-3 在pH 6.0的0.2 M PBS中的M EOY。电聚合是通过使用(−50 mV时1.5V至+2.0 V)电位×s−1 扫描速率连续14个周期(图3)。

结果与讨论

VP-16的电化学

VP-16的氧化还原机理,通过将生物检测进一步应用于pH值为7.0的0.2 M PBS,已通过(+2.0至−直到获得稳定的伏安图(1.5 V)(图4)。

VP-16条件的优化

为了优化通过CV技术进行测量的条件,先前研究过的pH值为7.0的PBS中3.0 nM VP-16的伏安图[29]被用作支持电解质。下表显示了VP-16测量所涉及参数的最佳条件(表1)。

pH效应

pH对3.0的影响×10-9 在4.0的pH范围内评估了M VP-16–9.0在PBS中通过100 mV的CV×s−1 扫描速率(图5-a)。 pH升高会使氧化电位降低至较小的正值,直至pH 9.0,直至无法测量为止。氧化电位与pH之间的线性关系如下:

 (1)

其中Epa以mV表示,r = 0.997。

PEOY / GCE的形态表征&SEM的MWCNTs / EOY / GCE

图-6(a-c)和图-6(d-f)分别显示了使用扫描电子显微镜(SEM)通过SEM观察到的PEOY / GCE和MWCNTs / PEOY / GCE的形态。

EOY在GCE上的电聚合

经过14个循环(pH 6.0 PBS)(图7),保持恒定的峰值电流。因此,第14号选择循环数进行修改。在GCE表面上形成均匀的薄膜,表明EOY已通过电聚合技术放置在GCE表面上。

pH的影响

在4.0到8.0的pH范围内,检查了pH对EOY电流响应的影响。随着pH从4升高到6,氧化电流缓慢升高。但是,当pH达到8时,峰值电流减小。因此,选择EOY在pH 6下的聚合敏感性作为GC电极表面上EOY聚合的最佳pH。峰值电流与pH值之间的关系也显示在图8-a中,表明随着pH值的升高,直到pH值6.0时,氧化电流都会增加,然后pH值大于6时,氧化电流会减小。对于更精确的校准曲线, EOY浓度与氧化电流之间的相关关系如图1所示。 8-b).

循环次数和层厚的影响

可以通过将GCE上的循环次数从5个改变为15个来监视厚度,这对应于3.0氧化的电催化活性×10-8 M to 3×10-7 pH 7.0的0.2 M PBS中的M VP-16。

选择14个循环作为裸GCE转化的代表性典型实例。 (图9-b)显示了 周期数和电位峰值范围内的峰值电流−1.5 V至2.0 V)。当正电势低于2.0 V时,由于缺少单体自由基EOY,因此无法获得聚合物薄膜。随着循环次数的增加并达到15,EOY膜的电化学活性降低(图9)。

扫描速率的影响

在含有5种PBS的PBS溶液中检查PEOY-MWCNTs / GC修饰电极的响应的CV×在各种扫描速率下,pH = 7时VP-16的10-8 M(图10),电势范围为(-0.5V至1.2 V)。结果在图11-a中示出。如图所示,峰值电流与扫描速率在100至400 mV之间呈线性关系×s−1.

聚(曙红黄)/ 碳纳米管s / GCE检测VP-16

图11显示了与参考电极相比,PEOY-MWCNTs / GC电极在0.7 V的工作电势下注入了不同浓度的VP-16。这些数据表明,修饰后的电极稳定且有效。响应电流与VP-16浓度在3.0之间的线性关系×10-8 M to 3×10-7 已经找到M(图12)。该线性范围的线性方程为

(2)

R = 0.996的相关系数和0.434μA/μM sensitivity.

PEOY-MWCNTs / VP-16 / GCE的电化学行为表征

将PEOY-MWCNTs / VP-16添加到GC电极,发现分析物VP-16 / GCE的氧化峰(图13);其氧化电流升高,氧化电位切换为负值(曲线c),这可能是PEOY / VP-16 / GCE的电催化活性的结果。然而,相对于PEOY-MWCNTs / VP-16 / GCE,VP-16的阳极峰出现在更大的负电位上。与PEOY-MWCNTs / GCE相比,PEOY-MWCNTs / GCE的修饰降低了氧化电势,峰值电流增加,这可能是由于PEOY-MWCNTs / VP-16 /中使用的两种介体的协同作用GCE。

分析性质

通过使用生物传感器在五个EOY-MWCNTs / GCE传感器中使用五个不同的生物传感器来检查生物传感器的生存力,在五个实验中进行VP-16估计,结果得出的值为8.36E-08(M) LOD并给出了2.53E-07(M)的LOQ估计值(表5) 2).

结论

在这项研究中,开发了一种新的修饰电极,使用EOY电聚合法评估VP-16(抗癌药)。 PEOY-MWCNT / VP-16 / GCE传感器对EOY对VP-16具有良好的灵敏度和选择性。在电极进行聚合物处理后,估计低浓度为(0.836 nM)。与单独使用聚合物相比,通过使用MWCNT,该电极显示出较高的灵敏度,因为它提高了电极测量药物的灵敏度,因此对于在患者样品中测量药物模型进行实际应用非常重要

利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

 

 
4. R. Weiss,蒽环类抗生素:我们会找到更好的阿霉素吗? Semin Oncol。 19(6):第670-86。 (1992)。 DOI:10.5555 / uri:pii:009377549290036Z
8.S.Lakshmana,S.Shahnawaz,C.Kumar,G.Vasantharaju,N.Sivagurunathan,分光荧光法测定散装和药物剂型依托泊苷。印度毒品。 46(12):第58-60。 (2009)。 DOI:10.4103 / 0250-474X.45407
10.Y.Cao,X.Du.,Z.Zhu,Q.Fu,HPLC测定法测定人血浆中的依托泊苷。中国药学杂志 46(11):第857-859。 (2011)。 DOI:10.1002 / jps.2600750820
13.H.Ashraf,M.Muhammad,H.Nasim,I.Ahmad,M.Saleem,J.Rahman,同时测定依托泊苷和顺铂的RP-HPLC方法的开发和验证及其在注射剂质量控制中的应用剂型。巴基斯坦化学学会杂志。 43(32):第321--325。 (2012)。 DOI:10.1016 / S0731-7085(03)00655-1
16. S.Sweetman, 市场indale: the complete drug reference. 35th ed. London. (2007). DOI: 10.1345/aph.1K127
20. S.Ozkan,《药物分析中的电分析方法及其验证》,纽约:HNB出版。 (2011)。 DOI:10.1007 / s10337-012-2268-7
27. ASTM D1193-06,《试剂水标准规范》,ASTM International,宾夕法尼亚州西康绍肯,2018年。DOI:10.1520 / D1193-06R18。 (2018)。 DOI:10.1080 / 1064119X.2020.1748774
28. E. Al-jawadi,M。Majeed。基于MWCNT上的聚(L-苯基苯丙氨酸)膜的电化学传感器,用于测定TPS。佩里ódico Tchê Quí云母17(35):579-590。 (2020年)