Mikrofluidikus papír alapú analitikai eszköz (μPAD) a hidrokinon meghatározására az arcfehérítő krémben floroglucinol reagens használatával
May 19, 2023
Absztrakt
Ebben a munkában egy mikrofluidikus papíralapú analitikai eszközt (µPAD) fejlesztettek ki az arcfehérítő krémekben található hidrokinon phloroglucinol segítségével történő elemzésére. A µPAD hidrofób gátat tartalmaz a detektáláshoz, és viasznyomtatóval, Whatman kromatográfiás papírral készült. A kimutatást kolorimetriás módszerrel végeztük, amely egy narancssárga hidrokinon-fluoroglucinol komplex képződése alapján történt. A µPAD detektálási zónáján kialakult színes reakcióterméket letapogattuk, és a kapott képeket Image-J szoftverrel feldolgoztuk színintenzitásuk (RGB érték) meghatározására. Az érzékeny mérések elérése érdekében optimalizáltuk a folyamat körülményeit. A maximális érzékenységet eredményező optimális körülmények közé tartozott a phloroglucinol → NaOH → minta (hidrokinon) reagens addíciós szekvenciája, 1 µL 0,5 százalékos floroglucinol, 1 M NaOH és egy 10-perces reakció. Optimális körülmények között a µPAD két lineáris kalibrációs görbét hozott létre a hidrokinonra 10–100 mg/l (R2=0.9979) és 250–1000 mg/L (R2 = 0.9991) koncentráció mellett. A módszer nagyon jó szelektivitást mutatott a célanalitra propilénglikol és rezorcin jelenlétében, kielégítő érvényességgel és közel 100 százalékos átlagos visszanyeréssel. A javasolt µPAD egy nagyon egyszerű és olcsó technika a hidrokinon-analízishez, és kielégítő eredménnyel alkalmazható kozmetikai mintákon.
A vonatkozó tanulmányok szerint a cisztán egy közönséges gyógynövény, amelyet "az életet meghosszabbító csodanövényként" ismernek. Fő összetevője a cistanozid, amely különféle hatásokkal rendelkezik, mint például antioxidáns, gyulladáscsökkentő és immunfunkciót serkentő. A cistanche és a bőrfehérítés közötti mechanizmus a cistanche glikozidok antioxidáns hatásában rejlik. Az emberi bőrben a melanin a tirozin tirozináz által katalizált oxidációjával keletkezik, az oxidációs reakcióhoz pedig oxigén részvétele szükséges, így a szervezetben lévő oxigénmentes gyökök a melanintermelést befolyásoló fontos tényezővé válnak. A Cistanche cisztanozidot tartalmaz, amely antioxidáns, és csökkentheti a szabad gyökök képződését a szervezetben, így gátolja a melanintermelést.

Kattintson a Hol vásárolhatok Cistanche-ra
További információért:
david.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501
Bevezetés
A hidrokinon meghatározását a kozmetikumokban számos módszerrel lehet elérni, beleértve a redox-titrálást, a vékonyréteg-kromatográfiát [1], a spektrofotometriát [4, 5], az áramlásos injektálásos spektrofotometriát [6-8] és a nagy teljesítményű folyadékkromatográfiát (HPLC) ) [9,10]. Ezek a módszerek, különösen az utóbbi, jól ismertek arról, hogy pontos méréseket, valamint nagy pontosságot és hatékonyságot kínálnak. Azonban ezek a módszerek is képzett kezelőt igényelnek, és nem hordozhatók; így nem használhatók helyszíni mérésekre.
Anyagok és metódusok
Anyagok és berendezések.Az ebben a munkában használt berendezés között szerepelt egy viasznyomtató (Xerox ColorCube 8580 DN-2, T2B047382 típusú) a hidrofób gát kinyomtatására Whatman No. 1 kromatográfiás papírra (CHR, Whatman, GE Healthcare Life Sciences, Egyesült Királyság) a µPAD számára. . Egy főzőlapot használtak a viasztinta gát felmelegítésére, és lehetővé tették, hogy áthatoljon a papíron, hogy hibátlan gátat képezzen a reakciózóna számára. A Canon PIXMA MP237 szkenner és az Image-J szoftver segítségével a rögzített képek színintenzitását vörös, zöld és kék (RGB) értékekké értelmezték, amelyeket aztán a módosított Lambert–Beer törvény segítségével abszorbancia értékké alakítottak át.

Módszer optimalizálása.A javasolt µPAD módszer folyamatkörülményeit optimalizálták, hogy lehetővé tegyék az érzékeny méréseket.


Hidrokinon meghatározása.A hidrokinon-detektálást a 2.3. szakaszban meghatározott optimális körülmények között a 2. ábra szerint végeztük. Ebben a sémában 1 µl 0,5 százalékos floroglucinolt csepegtettünk a µPAD kimutatási zónára. A készüléket 5 percig állni hagytuk, majd 1 µl 1 M NaOH-oldatot adtunk a kimutatási zónához. A készüléket további 10 percig állni hagytuk, hogy megszáradjon, ezután már használatra késznek tekintettük. A hidrokinon kimutatását egyszerűen úgy lehetett elérni, hogy 1 µl mintát a µPAD eszköz reakciózónájába csepegtetünk, hagyjuk a papírt 10 percig állni, majd a narancssárga reakcióterméket Canon PIXMA MP273 szkennerrel szkenneljük. A kapott képek színintenzitását Image-J szoftverrel RGB értékekké dolgoztuk fel, majd abszorbancia értékekké konvertáltuk. A hidrokinon koncentrációját úgy határoztuk meg, hogy a kapott abszorbanciát egy standard kalibrációs görbéhez illesztettük.
Módszer szelektivitás.A µPAD módszer hidrokinonnal szembeni szelektivitását arcfehérítő krémekben úgy határoztuk meg, hogy hidrokinon méréseket végeztünk rezorcinnal és propilénglikollal, mint zavaró vegyülettel, illetve anélkül. Különféle koncentrációjú rezorcint (0, 25, 50, 125 és 250 mg/L) adtunk öt 10 ml-es, 25 mg/l hidrokinont tartalmazó mérőlombikba, és a jelig hígítottuk. Ezen oldatok színintenzitását ugyanazzal a hidrokinon-meghatározási eljárással mértük (2. ábra), a megfelelő RGB értékeket abszorbanciává alakítottuk át, és kiszámítottuk a hidrokinon visszanyerését. Ugyanezt az eljárást megismételtük a propilénglikollal, ugyanolyan különböző koncentrációkkal, mint a rezorcinol. A zavaró vegyületeket tartalmazó és anélküli oldatok hidrokinonkoncentrációjának különbségét használtuk a százalékos hiba kiszámításához.

Módszer érvényesítése.A módszer validálása a µPAD használatával történt a hidrokinon meghatározására két kozmetikai mintában a standard addíciós technikával. Pontosan 0,10 g A és B fehérítő krémet mértünk ki, és fokozatosan feloldottuk desztillált vízzel egy 50 ml-es főzőpohárban. Az oldatot finom szűrőpapíron átengedjük, és a szűrletet fecskendőszűrővel még egyszer szűrjük. A leszűrt oldatot 100 ml-es mérőlombikba töltöttük, és jelig desztillált vízzel adtuk hozzá. Ezt követően a mintát hígítottuk, hogy olyan koncentrációt kapjunk, amely a kalibrációs görbe tartományán belül van.
Eredmények és megbeszélés

Optimális feltételek meghatározása
A reagens hozzáadása sorrendjének optimalizálása.A reagensek µPAD-re történő csepegtetési sorrendje befolyásolhatja a floroglucinol-hidrokinon komplex képződését és a hidrokinon mérés érzékenységét. Az 5. ábra azt mutatja, hogy az A2 szekvencia intenzívebb színt ad a µPAD detektálási zónában, mint az A1 szekvencia. Ez a megállapítás azzal magyarázható, hogy a phloroglucinol kiterjedt átalakul phloroglucinol ionokká, amelyek nukleofil csoportokként működnek, elősegítve a kívánt komplex kialakulását, amelyet az A2 szekvencia segít elő. Amint az 5. ábrán látható, a kék leolvasások intenzitása sokkal magasabb volt, mint a piros és zöld leolvasások intenzitása. Emellett a kék értékek lineárisan korreláltak a színintenzitással (vagy abszorbanciával) és a hidrokinon koncentrációval. Ez a megállapítás megegyezik Kohl [30] eredményeivel, aki azt találta, hogy az intenzitás és a koncentráció között lineáris kapcsolat érhető el kiegészítő színleolvasások alkalmazásával. Így kék leolvasást választottunk a µPAD képek színintenzitásának mérésére a következő kísérletekben.

A floroglucinol térfogatának optimalizálása.Az optimális phloroglucinol térfogat pontosan a detektálási zóna területén produkálhatja a floroglucinol-hidrokinon komplex legmagasabb színintenzitását. Minél nagyobb a phloroglucinol térfogata, annál nagyobb a komplex színintenzitása (abszorbanciája), amint az a 6. ábrán látható. A kék leolvasással meghatározott abszorbancia a floroglucinol térfogatának 1 µl-re történő növelésével nőtt; azonban az 1,2 µl-t meghaladó phloroglucinol térfogatok miatt a komplex átjutott a hidrofób gáton, ami hibás eredményekhez vezethet. Ezért 1 µl phloroglucinol térfogatot használtunk a további optimalizáláshoz.

A floroglucinol koncentráció optimalizálása.A narancssárga phloroglucinol-hidrokinon komplex abszorbanciája kezdetben a floroglucinol-koncentrációval {{0}},5 százalékig nőtt, majd kiegyenlített, mert az összes hidrokinon teljesen egy floroglucinol-hidrokinon komplexet alkotott (7. ábra). . Ezért a 0,5 százalékot tekintették az optimális phloroglucinol koncentrációnak.
A NaOH koncentráció optimalizálása.Az optimális NaOH koncentráció megfelelő lúgos atmoszférát biztosít a negatív töltésű floroglucinol ionok képződéséhez. A NaOH hidroxil (OH–) csoportja megtámadhatja a fluoroglucinol OH– csoportjában lévő hidrogént, és floroglucinol iont képezhet, amely viszont megtámadhatja a hidrokinont, és így heterokomplex fluoroglucinol-hidrokinon komplexet képezhet. A 8. ábra azt mutatja, hogy a magasabb NaOH koncentráció növeli a µPAD képek színintenzitását. A legnagyobb abszorbanciát 1 M NaOH koncentrációnál kaptuk. Így a további kísérletekhez 1 M NaOH-t használtunk.

A reakcióidő optimalizálása.A reakcióidőt úgy optimalizáltuk, hogy meghatározzuk a legrövidebb szkennelési időt és elkerüljük a komplex vegyületek színromlását. A rövid reakcióidő a floroglucinol-hidrokinon komplex tökéletlen képződését eredményezheti. A hosszú reakcióidő azonban ronthatja a komplex színt a fénynek való kitettség és a nem megfelelő hőmérséklet és pH miatt. A 10 perces reakcióidő optimális eredményeket adott maximális abszorbanciával (9. ábra). Ezt a reakcióidőt használtuk fel a további kísérletekhez.
Szabványos görbe és linearitás mérések.A fent kapott optimális körülmények között (azaz A2 reagens immobilizálási szekvencia, 1 µL 0,5 százalék phloroglucinol, 1 M NaOH és 10-perces reakció) a µPAD módszert 1 µL A minta színintenzitása egyértelmű különbségeket mutatott, mivel a hidrokinon koncentrációja 10 mgL−1 és 1000 mg/L között változott (10. ábra). Ha a kapott képek színintenzitásának RGB-értékeit abszorbanciaértékekké alakítottuk, és ez utóbbit a hidrokinon-koncentráció függvényében ábrázoltuk, nagyon jó korrelációkat (azaz R 2 közel 1-et) kaptunk a 10–10-es koncentráció-tartományokban. 100 mg/l (11-a ábra) és 250–1000 mg/L hidrokinon (11-b ábra). A µPAD képek nagyobb intenzitással mutattak színeket magas hidrokinonkoncentráció mellett, és alacsonyabb intenzitással alacsony hidrokinonkoncentráció esetén. Más szavakkal, minél magasabb a hidrokinon koncentrációja, annál nagyobb a narancssárga phloroglucinol-hidrokinon komplex színintenzitása.

A 11. ábra szerint a hidrokinon koncentrációja arányos a µPAD kép színintenzitásával; konkrétan minél nagyobb a hidrokinon koncentráció, annál nagyobb a kék leolvasások intenzitásából kapott abszorbancia érték. Az 10 mgL−1 és 100 mgL−1 közötti koncentrációjú hidrokinon standard görbéje y = 0,0004x plusz 0,0563 lineáris regressziós egyenletet adott (R{{9). }}.9979). Hasonlóképpen, a hidrokinon-koncentráció és az abszorbancia közötti összefüggés y=0.0001x plusz 0,0923 (R2=0.9991) lineáris regressziós egyenletet adott 250-1000 mgL-1 hidrokinonkoncentráció mellett. Ebben a munkában az 1-hez közeli R2 értékek nagyon jó lineáris korrelációt jeleznek a koncentráció és az abszorbancia között.
Módszer szelektivitás.A µPAD módszer szelektivitását úgy vizsgáltuk, hogy standard hidrokinon oldathoz külön-külön rezorcint és propilénglikolt, a fehérítő kozmetikumokban gyakran előforduló anyagot adtunk. Amint az 1. táblázatban látható, a rezorcin 25, 50 és 125 mg/l koncentrációban történő hozzáadása nem befolyásolta jelentősen a µPAD módszerrel kapott hidrokinon méréseket. Ezt a megállapítást alátámasztja a generált kis százalékos hiba (<10%). Hydroquinone measurements obtained following the addition of 250 mg/L resorcinol (1:10) showed a slight increase, with a % error of 10.82%. The results of a t-test at the 95% confidence level showed that count (3.65) is greater than the table (2.92). Thus, the addition of resorcinol to a sample at amounts 10 times greater than the hydroquinone concentration can increase the measured concentration of the latter. The addition of propylene glycol at concentrations of 25, 50, 125, and 250 mg/L did not interfere with the measurement of hydroquinone concentration, as indicated by the low % error determined from the experiments.


Módszer érvényesítése.A µPAD módszer érvényességét a hidrokinon kimutatásával értékelték kétféle fehérítő krém kozmetikumban. A validációs teszt eredményeit a 2. táblázat mutatja be. A µPAD módszer nagyon jó pontosságot és érvényességet mutatott, amit a 95–105 százalék közötti visszanyerési értékek, valamint a nagy pontosság (százalékos RSD < 10 százalék) támaszt alá.
Összefoglalva, az ebben a munkában javasolt µPAD módszer kielégítő pontosságot és precizitást biztosít. Ezért az előállított eszköz alternatív módszerként használható a hidrokinon kimutatására a fehérítő krém kozmetikumokban.

Következtetés
A fehérítő krémekben a hidrokinon mennyisége meghatározható a javasolt μPAD segítségével, amely a hidrokinon és a phloroglucinol egyszerű reakcióján alapul lúgos körülmények között, és így narancssárga hidrokinon-fluoroglucinol komplex képződik. Ezzel a módszerrel 10-100 és 250-1000 mg/l tartományban határozható meg a hidrokinon koncentrációja. Bár az ebben a munkában kifejlesztett µPAD kevésbé érzékeny más fejlett módszerekkel összehasonlítva, egyszerű eljárást igényel és olcsó. A javasolt μPAD készülék tesztkészletként használható az arcfehérítő krémekben található hidrokinon-szint elég nagy pontossággal és pontossággal történő monitorozására.

Köszönetnyilvánítás
A szerzők hálásak a Brawijaya Egyetem Kémiai Tanszékének, hogy elősegítették ezt a kutatást, és a Brawijaya Egyetem Természettudományi Karának, hogy pénzügyi támogatást nyújtottak a DIPA 2020 Doktori Ösztöndíjon keresztül-023.17.2.677512/2020, szerződésszám. 32/UN10.F09/PN/2020.
Hivatkozások
[1] Ortonne, JP., Bissett, DL 2008. Legújabb betekintés a bőr hiperpigmentációjába. J. Investig. Dermatol. Symp. Proc. 13:10-14,
[2] Westerhof, W., Kooyers, T. 2005. Hidrokinon és analógjai a bőrgyógyászatban – lehetséges egészségügyi kockázat. J. Cosmet. Dermatol. 4. (2): 55–9
[3] Couteau, C., Coiffard, L. 2016. Overview of Skin Whitening Agents: Drugs and Cosmetic Products Cosmetics. 3(27): 1–16,
[4] Elferjani, HS, Ahmida, NHS, Ahmida, A. 2017. Hidrokinon meghatározása egyes gyógyszerészeti és kozmetikai készítményekben spektrofotometriás módszerrel. IJSR. 6(7): 2219–2324,
[5] Sulistyarti, H., Sari, PM, Syamaidzar, Retnowati, R., Tolle, H., Wiryawan, A. 2020. Indirekt spektrofotometriás módszer a hidrokinon meghatározására kozmetikumokban, a króm(VI)-difenil-karbazid csökkenése alapján Abszorpció. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 833(012047): 1–10,
[6] Fahmi, MI, Sulistyarti, H., Mulyasuryani, A., Wiryawan, A. 2019. Optimization of flow injekció (FI) – Spectrophotometry for Hydroquinone Analysis. J. Pure App. Chem. Res. 8. (1): 53–61
[7] Trenggamayunelgi, FS, Sulistyarti, H., Retnowati, R. 2019. Flow Injection-Spectrophotometry Method for Hydroquinone Determination Based on the Formation of Blue Starch-Jodine Complex. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 546(032031): 1–10, https://doi.org/10.1088/1 757- 899X/546/3/032031.
[8] Albhibani, MMO, Sulistyarti, H., Sabarudin, A. 2019. Flow Injection – Indirect Spectrophotometry for Hydroquinone Analysis Based on Formation of Iron (II)-Fenanthroline Complex. J. Pure App. Chem. Res. 8(3): 208–216
[9] García, PL, Santoro, MIRM, Kedor-Hackman, ERM, Singh, AK 2005. HPLC és UV-származék spektrofotometriás módszer kifejlesztése és validálása a hidrokinon meghatározására gél- és krémkészítményekben. J. Pharm. Biomed. Anális. 39 (3–4): 764–768.
[10] Gimeno, P., Maggio, AF, Bancilhon, M., Lassu, N., Gornes, H., Brenier, C., Lempereur, L. 2016. HPLC-UV Method for the Identification and Screening of Hydroquinone, Hidrokinon éterei és kortikoszteroidok, amelyeket esetleg bőrfehérítő szerként használnak tiltott kozmetikai termékekben. J Chromatogr. Sci. 54 (3): 343–352,
[11] Martinez, AW, Phillips, ST, Whitesides, GM, Carrilho, E. 2010. Diagnostics for the Developing World: Microfluidic Paper-Based Analytical Devices. Anális. Chem. 82. (1): 3–10
[12] Adkins, J., Boehle, K., Henry, C. 2015. Elektrokémiai papíralapú mikrofluidikus eszközök. Electrophoresis, 36(16): 1811–1824,
[13] Oh, JM, Chow, KF 2015. Az elektrokémiai papíralapú analitikai eszközök legújabb fejlesztései. Anális. Mód. 7(19): 7951–7960
[14] Mettakoonpitak, J., Boehle, K., Nantaphol, S., Teengam, P., Adkins, JA, Srisa-Art, M., Henry, CS 2016. Electrochemistry on paper-based analytical devices: A Review. Elektroanalízis. 28(7): 1420–1436
[15] Yao, B., Zhang, J., Kou, TY, Song, Y., Liu, TY, Li, Y. 2017. Papíralapú elektródák rugalmas energiatároló eszközökhöz. Adv. Sci. 4(7): 1700107
[16] Sriram, G, Bhat, MP, Patil, P., Uthappa, UT, Jung, HY, Altalhi, T., Kumeria, T., Aminabhavi, TM, Pai, RK, Madhuprasad, Kurkuri, MD 2017. Papír -alapú mikrofluidikus analitikai eszközök toxikus ionok kolorimetriás kimutatására: áttekintés. Trends Anal. Chem. 93: 212–227
[17] Morbioli, GG, Mazzu-Nascimento, T., Stockton, AM, Carrilho, E. 2017. A kolorimetriás detektálás technikai vonatkozásai és kihívásai mikrofluidikus papíralapú analitikai eszközökkel (µPADs–A review. Anal. Chim. Acta. 970: 1–22
[18] Yu, JH, Ge, SG, Yan, M. 2014. Lab-on-papír alapú eszközök kemilumineszcenciával és elektrogenerált kemilumineszcenciás detektálással. Anális. Bioanal. Chem. 406(23): 5613–5630
[19] Gross, EM, Durant, HE, Hipp, KN, Lai, RY, 2017. Elektrokemilumineszcencia-detektálás papíralapú és más olcsó mikrofluidikus eszközökben. Chem. Elektro. Chem. 4(7): 1594–1603
[20] Busa, LSA, Mohammadi, S., Maeki, M., Ishida, A., Tani, H., Tokeshi, M. 2016. Advances in microfluidic paper-based analystical devices for food and water analysis. Mikrogépek. 7:8
[21] Wisang, YF, Sulistyarti, H., Andayani, U., Sabarudin, A. 2019. Mikrofluidikus papíralapú analitikai eszközök (µPAD-k) szabad szemmel és kolorimetriás detektálást használó vezetékelemzésre. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 546: 0320331–7
[22] Meredith, NA, Quinn, C., Cate, DM, Reilly, TH, Volckens, J., Henry, CS 2016. Papír alapú analitikai eszközök környezeti elemzéshez. Elemző. 141(6): 1874–1887
[23] Yetisen, AK, Akram, MS, Lowe, CR 2013. Papír alapú mikrofluidikus diagnosztikai eszközök. Labor. Forgács. 13(12): 2210–2251
[24]Jeong, S.-G., Kim, J., Nam, J.-O., Song YS, Lee C.- S. 2013. Papír alapú analitikai eszköz kvantitatív vizeletvizsgálathoz. Int. Neurorol. J. 17(4): 155–161
[25] Santhiago, M., Nery, EW, Santos, GP, Kubota, LT 2014. Mikrofluidikus papíralapú eszközök bioanalitikai alkalmazásokhoz. Bioanalízis. 6 (1): 89–106
[26] Rozand, C. 2014. Papír alapú analitikai eszközök fertőző betegségek helyszíni vizsgálatához. Eur. J. Clin. Microbiol. Megfertőzni. Dis. 33. (2): 147–156
[27] Xia, Y., Si, J., Li, Z. 2016. Gyártási technikák mikrofluidikus papíralapú analitikai eszközökhöz és biológiai vizsgálatokhoz való alkalmazásaik: Áttekintés. Biosens. Bioelektron. 77, 774–789.
[28] Mahdiasanti, IW, Sabarudin, A., Sulistyarti, H. 2019. BUN-Kreatinin szimultán meghatározása vesefunkció biomarkerként a vérben mikrofluidikus papír alapú analitikai eszközök segítségével, IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 546(032019): 1–9
[29] Fauziyah, N., Andini, Anneke, Oktavia, I., Sari, MI, Sulistyarti, H., Sabarudin, A. 2019. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 546(032007): 1–8
[30] Kohl, SK, Landmark, JD, Stickle, DF 2006. Az abszorbancia bemutatása digitális színes képelemzés és színes megoldások segítségével. J. Chem. Educ. 83. (4): 644–646
További információ: david.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501






