从甜椒籽制备功能化新型碳点用于可持续绿色定量检测依度沙班

《BMC Chemistry》：Functionalized novel carbon dots from bell pepper seeds for sustainable green Edoxaban quantification

为解决依度沙班（EDO）现有分析方法繁琐、试剂消耗大及不够绿色等问题，研究人员开展以甜椒籽为原料制备新型碳点（CDs），并用于 EDO 定量检测的研究。结果显示该方法灵敏度高、绿色环保，适用于 EDO 药物制剂的常规质量控制分析。

　　在全球变暖的大背景下，“绿色” 化学程序逐渐成为科学研究的重要方向。在化学分析领域，对于药物的检测方法也在不断追求绿色、高效、灵敏。依度沙班（Edoxaban tosylate hydrate，EDO）作为一种新型选择性因子 Xa 抑制剂，用于预防心房颤动或治疗肺栓塞、静脉血栓栓塞等，但目前其检测方法存在一些问题，比如已有的分光光度法、电位法、色谱法等，有的操作繁琐，有的需要消耗大量试剂，已有的荧光分光光度法还需使用两种有机溶剂及衍生化试剂和硼酸盐缓冲液，对环境不够友好。

为了解决这些问题，来自 Helwan University 的研究人员开展了相关研究。他们利用甜椒籽制备新型碳点（Carbon dots，CDs），并将其作为荧光探针用于 EDO 的定量检测。该研究成果发表在《BMC Chemistry》上。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先通过微波辅助法和热分解法制备 CDs，然后利用多种表征技术，如紫外可见光谱（UV-vis）、荧光光谱、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、能量色散 X 射线光谱（EDX）、高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）、X 射线衍射（XRD）、X 射线光电子能谱（XPS）和 zeta 电位等对合成的 CDs 进行表征；采用荧光光谱法构建 EDO 的校准曲线，研究其荧光猝灭机制，并对分析方法进行验证；使用三种积分矩阵，即 Blue 适用性等级指数（BAGI）、互补绿色分析程序指数（Complex-GAPI）和分析生态尺度（Analytical Eco-Scale）评估方法的绿色性。

研究结果如下：

• CDs 的制备与表征：甜椒籽主要成分包括碳水化合物（80.9%）、水（17.27%）、脂肪（11%）、蛋白质（6.3%）、灰分（1.81%）及一些元素（K、P、Na、Zn） 。通过微波辅助法和热分解法制备的 CDs 粒径均小于 3nm，具有窄的粒径分布。UV-vis 光谱显示，合成的 CDs 在 217 和 218nm 处有吸收峰，归因于C=C的π?π?跃迁，280 - 320nm 的宽峰与 C - O、C=O键及其他氧表面官能团的n?π?电子跃迁有关。FTIR 分析表明，CDs 表面含有 O - H、CH2?、C=O、C=C、C - O 等官能团。HRTEM 和 XRD 结果显示，CDs 为无定形结构。EDX 和 XPS 分析表明，CDs 主要由 C 和 O 元素组成，且纯度较高。微波 CDs 和板 CDs 的量子产率分别为 0.37 和 0.32，zeta 电位分别为 - 32 和 - 28，表明体系稳定性良好123。
• 实验条件优化：研究发现，激发波长为 310nm 时，两种 CDs 在 409nm 处均有最大发射光谱。pH 对 CDs 的发射光谱和猝灭机制有影响，在 pH 4 - 6.5 范围内，荧光强度较高且稳定，最终确定无需添加缓冲溶液，既能保证检测效果，又提高了方法的绿色性。孵育时间研究表明，加入 EDO 后，CDs 荧光迅速猝灭，说明猝灭机制主要归因于内滤效应（Inner filter effect，IFE）456。
• 荧光猝灭机制：EDO 的吸收光谱与 CDs 的发射光谱重叠，验证了 CDs 荧光衰减是由于 IFE。通过 Stern Volmer 方程研究发现，不同温度下Ksv?值基本不变，证明 EDO 与 CDs 之间不存在相互作用78。
• 方法验证：该分析方法在 0.80 - 20.00μg/mL 浓度范围内具有良好的线性关系，微波 CDs 和板 CDs 的相关系数R2分别为 0.9996 和 0.9994。准确度和精密度良好，平均回收率分别为 100.11 ± 1.35% 和 100.05 ± 1.61%。研究还考察了多种可能的干扰物，结果表明该方法选择性良好，不受常见辅料和金属离子的干扰910。
• 实际应用：该方法成功应用于市售片剂中 EDO 含量的测定，与参考电位法相比，具有良好的准确性和精密度。标准加入法结果也表明该方法可靠，可用于 EDO 片剂的常规分析1112。
• 方法绿色性评估：BAGI 评估得分为 72，表明该方法具有实用性；Complex-GAPI 评估中，虽然合成 CDs 存在一些不足，但废物为天然来源，且仪器能耗较低，整体绿色性优于之前的荧光分光光度法；Analytical Eco-Scale 评估得分为 94，反映出该方法具有优秀的绿色分析特性1314。

研究结论和讨论部分指出，该研究成功制备了新型碳点，并将其用于 EDO 的定量检测。两种制备 CDs 的方法性能相近，合成的 CDs 具有良好的水溶性、环境稳定性和荧光活性，且制备过程简单、成本低。该方法灵敏度高，可成功用于药物样品分析，无需复杂的预处理步骤。通过三种互补的指标评估证明了该方法的绿色环保特性。这一研究为 EDO 的定量检测提供了一种新的、绿色的分析方法，在药物质量控制领域具有重要的应用价值，同时也为其他药物的分析检测提供了新的思路和方法参考。