Abstrakt

En mikrofluidisk papirbaseret analytisk enhed (µPAD) er udviklet i dette arbejde til at analysere hydroquinon i ansigtsblegningscremer ved hjælp af phloroglucinol. µPAD'en har en hydrofob barriere til detektion og blev fremstillet ved hjælp af en voksprinter med Whatman-kromatografisk papir. Detektion blev opnået ved kolorimetri baseret på dannelsen af ​​et orange hydroquinon-phloroglucinol kompleks. Det farvede reaktionsprodukt dannet på detektionszonen af ​​µPAD'en blev scannet, og de opnåede billeder blev behandlet med Image-J-software for at bestemme deres farveintensitet (RGB-værdi). Optimering af procesbetingelserne blev udført for at opnå følsomme målinger. De optimale betingelser, der giver maksimal følsomhed, inkluderede en reagenstilsætningssekvens af phloroglucinol → NaOH → prøve (hydroquinon), 1 µL 0,5 procent phloroglucinol, 1 M NaOH og en 10-minuts reaktion. Under optimale forhold producerede µPAD'en to lineære kalibreringskurver for hydroquinon ved koncentrationer på 10-100 mg/L (R2=0.9979) og 250-1000 mg/L (R2 = 0.9991). Metoden viste meget god selektivitet for målanalytten i nærværelse af propylenglycol og resorcinol med tilfredsstillende validitet og gennemsnitlig genfinding tæt på 100 procent. Den foreslåede µPAD er en meget enkel og billig teknik til hydroquinonanalyse og kan anvendes på kosmetikprøver med tilfredsstillende resultater.

Ifølge relevante undersøgelser er cistanche en almindelig urt, der er kendt som "mirakelurten, der forlænger livet". Dens hovedkomponent er cistanosid, som har forskellige virkninger såsom antioxidant, anti-inflammatorisk og immunfunktionsfremme. Mekanismen mellem cistanche og hudblegning ligger i cistanche-glykosidernes antioxidante virkning. Melanin i menneskelig hud produceres ved oxidation af tyrosin katalyseret af tyrosinase, og oxidationsreaktionen kræver deltagelse af ilt, så de iltfrie radikaler i kroppen bliver en vigtig faktor, der påvirker melaninproduktionen. Cistanche indeholder cistanosid, som er en antioxidant og kan reducere dannelsen af ​​frie radikaler i kroppen og dermed hæmme melaninproduktionen.

Klik på Hvor kan jeg købe Cistanche

For mere info:

david.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501

Introduktion

Hydroquinonbestemmelse i kosmetik kan opnås via flere metoder, herunder redoxtitrering, tyndtlagskromatografi [1], spektrofotometri [4, 5], flow-injection spektrofotometri [6-8] og højtydende væskekromatografi (HPLC) ) [9,10]. Disse metoder, især sidstnævnte, er velkendte for at tilbyde nøjagtige målinger og høj præcision og effektivitet. Disse metoder kræver dog også en dygtig operatør og er ikke bærbare; de kan derfor ikke bruges til målinger på stedet.

Materialer og metoder

Materialer og udstyr.Udstyret, der blev brugt i dette arbejde, omfattede en voksprinter (Xerox ColorCube 8580 DN-2 type T2B047382) til at printe den hydrofobe barriere på Whatman No. 1 kromatografipapir (CHR, Whatman, GE Healthcare Life Sciences, UK) til µPAD . En kogeplade blev brugt til at opvarme voksblækbarrieren og lade den trænge gennem papiret for at frembringe en fejlfri barriere for reaktionszonen. En Canon PIXMA MP237-scanner og Image-J-software blev brugt til at fortolke farveintensiteten af ​​optagne billeder til røde, grønne og blå (RGB) værdier, som derefter blev konverteret til en absorbansværdi ved at bruge den modificerede Lambert-Beer Law.

Metode optimering.Procesbetingelserne for den foreslåede µPAD-metode blev optimeret for at muliggøre følsomme målinger.

Hydroquinon Bestemmelse.Hydroquinonpåvisning under de optimale betingelser bestemt i afsnit 2.3 blev udført i overensstemmelse med figur 2. I dette skema blev 1 µL 0,5 procent phloroglucinol faldet ned på µPAD-detektionszonen. Indretningen fik lov til at stå i 5 minutter, og derefter blev 1 µL 1 M NaOH-opløsning tilsat til detektionszonen. Apparatet fik lov at stå i yderligere 10 minutter for at tørre, hvorefter det blev betragtet som klar til brug. Hydroquinon-detektion kunne opnås ved ganske enkelt at droppe 1 µL af prøven på reaktionszonen på µPAD-enheden, lade papiret stå i 10 minutter og derefter scanne det orange reaktionsprodukt med en Canon PIXMA MP273-scanner. Farveintensiteten af ​​de opnåede billeder blev behandlet til RGB-værdier ved at bruge Image-J-software og derefter konverteret til absorbansværdier. Koncentrationen af ​​hydroquinon blev bestemt ved at matche den opnåede absorbans til en standardkalibreringskurve.

Metode selektivitet.Selektiviteten af ​​µPAD-metoden over for hydroquinon i ansigtsblegecremer blev bestemt ved at opnå hydroquinonmålinger med og uden resorcinol og propylenglycol som interfererende forbindelser. Forskellige koncentrationer af resorcinol (0, 25, 50, 125 og 250 mg/L) blev tilsat til fem 10 ml målekolber indeholdende 25 mg/L hydroquinon og fortyndet til mærket. Farveintensiteten af ​​disse opløsninger blev målt under anvendelse af den samme procedure til hydroquinonbestemmelse (figur 2), de tilsvarende RGB-værdier blev omdannet til absorbans, og hydroquinonudvindingen blev beregnet. Den samme procedure blev gentaget for propylenglycol med de samme forskellige koncentrationer som resorcinol. Forskellen i hydroquinonkoncentration opnået mellem opløsninger med og uden de interfererende forbindelser blev brugt til at beregne den procentvise fejl.

Metode validering.Metodevalidering blev opnået ved at bruge µPAD til at bestemme hydroquinon i to kosmetikprøver via standardtilsætningsteknikken. Præcis 0.10 g blegecreme A og B blev vejet ud og gradvist opløst med destilleret vand i et 50 ml bægerglas. Opløsningen blev ført gennem fint filterpapir, og filtratet blev filtreret endnu en gang under anvendelse af et sprøjtefilter. Den filtrerede opløsning blev overført til en 100 ml målekolbe og tilsat destilleret vand op til mærket. Derefter blev prøven fortyndet for at opnå en koncentration, der er inden for kalibreringskurvens område.

Resultater og diskussion

Bestemmelse af optimale forhold

Optimering af reagenstilsætningssekvensen.Den rækkefølge, hvori reagenser falder ned på µPAD'en, kan påvirke dannelsen af ​​phloroglucinol-hydroquinon-komplekset og følsomheden af ​​hydroquinonmåling. Figur 5 viser, at sekvens A2 giver en mere intens farve i µPAD-detektionszonen end sekvens A1. Dette fund kan forklares ved den omfattende transformation af phloroglucinol til phloroglucinolioner, der fungerer som nukleofile grupper, der letter dannelsen af ​​det ønskede kompleks, fremmet af sekvens A2. Som vist i figur 5 var intensiteten af ​​blå aflæsninger meget højere sammenlignet med røde og grønne aflæsninger. Desuden var de blå aflæsninger lineært korreleret med farveintensiteten (eller absorbansen) og hydroquinonkoncentrationen. Dette fund stemmer overens med resultaterne af Kohl [30], som fandt, at et lineært forhold mellem intensitet og koncentration kan opnås ved at bruge komplementære farveaflæsninger. Således blev blå aflæsninger udvalgt til at måle farveintensiteten af ​​µPAD-billederne i efterfølgende eksperimenter.

Optimering af Phloroglucinolvolumenet.Det optimale phloroglucinolvolumen kunne producere den højeste farveintensitet af phloroglucinol-hydroquinonkomplekset præcist i detektionsområdet. Jo større phloroglucinolvolumen, desto højere farveintensitet (absorbans) af komplekset, som vist i figur 6. Absorbansen bestemt ved brug af blå aflæsninger steg med stigende phloroglucinolvolumen op til 1 µL; Phloroglucinolvolumener, der oversteg 1,2 µL, fik imidlertid komplekset til at krydse den hydrofobe barriere, hvilket kunne føre til fejlagtige resultater. Derfor blev et phloroglucinolvolumen på 1 µL brugt til yderligere optimering.

Optimering af Phloroglucinol-koncentrationen.Absorbansen af ​​det orange kompleks af phloroglucinol-hydroquinon steg til at begynde med med phloroglucinolkoncentrationen op til {{0}},5 procent og udjævnede sig derefter, fordi al hydroquinonen fuldstændigt har dannet et phloroglucinol-hydroquinon-kompleks (figur 7) . Derfor blev 0,5 procent betragtet som den optimale phloroglucinolkoncentration.

Optimering af NaOH-koncentrationen.Den optimale NaOH-koncentration giver en passende alkalisk atmosfære til dannelse af negativt ladede phloroglucinolioner. Hydroxylgruppen (OH-) af NaOH kan angribe hydrogenet i OH-gruppen af ​​phloroglucinol for at danne en phloroglucinolion, som igen kan angribe hydroquinon og danne et heterokomplekst phloroglucinol-hydroquinonkompleks. Figur 8 afslører, at højere NaOH-koncentrationer øger farveintensiteten af ​​µPAD-billederne. Den højeste absorbans blev opnået ved en NaOH-koncentration på 1 M. Således blev 1 M NaOH anvendt til efterfølgende eksperimenter.

Optimering af reaktionstiden.Reaktionstiden blev optimeret til at bestemme den korteste scanningstid og undgå farvenedbrydning af de komplekse forbindelser. En kort reaktionstid kan resultere i ufuldstændig dannelse af phloroglucinol-hydroquinon-komplekset. Lange reaktionstider kan dog forringe den komplekse farve ved udsættelse for lys og uegnet temperatur og pH. En reaktionstid på 10 minutter gav optimale resultater med maksimal absorbans (figur 9). Denne reaktionstid blev brugt til efterfølgende eksperimenter.

Standardkurve og linearitetsmålinger.Under de optimale betingelser opnået ovenfor (dvs. A2-reagensimmobiliseringssekvens, 1 µL 0,5 procent phloroglucinol, 1 M NaOH og 10-minutters reaktion), µPAD-metoden ved at bruge 1 µL af prøven viste klare forskelle i farveintensitet, da hydroquinonkoncentrationen blev varieret fra 10 mgL−1 til 1000 mg/L (figur 10). Når RGB-værdierne for farveintensiteten af ​​de opnåede billeder blev konverteret til absorbansværdier, og sidstnævnte blev plottet som en funktion af hydroquinonkoncentrationen, blev der opnået meget gode korrelationer (dvs. R 2 tæt på 1) over koncentrationsområderne på 10– 100 mg/L (Figur 11-a) og 250-1000 mg/L hydroquinon (Figur 11-b). µPAD-billederne præsenterede farver med større intensitet under høje hydroquinonkoncentrationer og lavere intensitet under lave hydroquinonkoncentrationer. Med andre ord, jo højere hydroquinonkoncentrationen er, jo større er farveintensiteten af ​​det orange phloroglucinol-hydroquinonkompleks.

Ifølge figur 11 er hydroquinonkoncentrationen proportional med farveintensiteten af ​​µPAD-billedet; specifikt, jo større hydroquinonkoncentrationen er, desto højere absorbansværdi opnås fra intensiteten af ​​de blå aflæsninger. Standardkurven for hydroquinon ved koncentrationer fra 10 mgL−1 til 100 mgL−1 gav en lineær regressionsligning på y =  0.0004x plus 0,0563 (R{{9) }}.9979). På samme måde gav forholdet mellem hydroquinonkoncentration og absorbans en lineær regressionsligning på y=0.0001x plus 0,0923 (R2=0.9991) ved hydroquinonkoncentrationer på 250-1000 mgL−1. I dette arbejde indikerer R2-værdier tæt på 1 meget gode lineære korrelationer mellem koncentration og absorbans.

Metode selektivitet.Selektiviteten af ​​µPAD-metoden blev undersøgt ved at tilsætte separat resorcinol og propylenglycol, to stoffer, der almindeligvis er til stede i blegende kosmetik, til en standard hydroquinonopløsning. Som vist i tabel 1 påvirkede tilsætningen af ​​resorcinol i koncentrationer på 25, 50 og 125 mg/L ikke signifikant hydroquinonmålinger opnået ved anvendelse af µPAD-metoden. Dette fund understøttes af den lille procentvise fejl genereret (<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.

Metode validering.Validiteten af ​​µPAD-metoden blev vurderet ved at påvise hydroquinon i to typer blegecreme-kosmetik. Resultaterne af valideringstesten er præsenteret i tabel 2. µPAD-metoden viste meget god nøjagtighed og validitet, som understøttet af gendannelsesværdier i området 95 procent –105 procent, samt høj præcision (procent RSD < 10 procent).

Sammenfattende giver µPAD-metoden foreslået i dette arbejde tilfredsstillende nøjagtighed og præcision. Derfor kan den fremstillede enhed bruges som en alternativ metode til påvisning af hydroquinon i blegecreme-kosmetik.

Konklusion

Hydroquinon i blegecremer kan bestemmes ved hjælp af den foreslåede μPAD, som er baseret på den simple reaktion af hydroquinon med phloroglucinol under alkaliske forhold til dannelse af et orange hydroquinon-phloroglucinol kompleks. Denne metode kan bruges til at bestemme hydroquinonkoncentrationer i intervallet 10-100 og 250-1000 mg/L. Selvom den µPAD, der er udviklet i dette arbejde, er mindre følsom sammenlignet med andre avancerede metoder, involverer den en enkel proces og er billig. Den foreslåede μPAD-enhed kan bruges som et testkit til overvågning af hydroquinon i ansigtsblegecremer med ret høj nøjagtighed og præcision.

Anerkendelser

Forfatterne er taknemmelige over for Kemiafdelingen, Brawijaya University, for at facilitere denne forskning og Det Naturvidenskabelige Fakultet, Brawijaya University, for at yde økonomisk støtte gennem Doctoral Grant 2020, DIPA-023.17.2.677512/2020, kontrakt nr. 32/UN10.F09/PN/2020.

Referencer

[1] Ortonne, JP., Bissett, DL 2008. Seneste indsigt i hudhyperpigmentering. J. Investig. Dermatol. Symp. Proc. 13:10-14,

[2] Westerhof, W., Kooyers, T. 2005. Hydroquinon og dets analoger i dermatologi - En potentiel sundhedsrisiko. J. Cosmet. Dermatol. 4(2): 55-9

[3] Couteau, C., Coiffard, L. 2016. Oversigt over Hudblegemidler: Lægemidler og kosmetiske produkter Kosmetik. 3(27): 1-16,

[4] Elferjani, HS, Ahmida, NHS, Ahmida, A. 2017. Bestemmelse af hydroquinon i nogle farmaceutiske og kosmetiske præparater ved spektrofotometrisk metode. IJSR. 6(7): 2219-2324,

[5] Sulistyarti, H., Sari, PM, Syamaidzar, Retnowati, R., Tolle, H., Wiryawan, A. 2020. Indirekte spektrofotometrimetode til bestemmelse af hydroquinon i kosmetik baseret på faldet af chrom (VI)-diphenylcarbazid Absorbans. IOP konf. Ser. Mater. Sci. Eng. 833(012047): 1-10,

[6] Fahmi, MI, Sulistyarti, H., Mulyasuryani, A., Wiryawan, A. 2019. Optimering af flowinjektion (FI) – Spektrofotometri til hydroquinonanalyse. J. Pure App. Chem. Res. 8(1): 53-61

[7] Trenggamayunelgi, FS, Sulistyarti, H., Retnowati, R. 2019. Udvikling af flowinjektion-spektrofotometrimetode til hydroquinonbestemmelse baseret på dannelsen af ​​blåt stivelse-jodkompleks. IOP konf. 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. Flowinjektion – indirekte spektrofotometri til hydroquinonanalyse baseret på dannelsen af ​​jern(II)-phenanthrolinkompleks. J. Pure App. Chem. Res. 8(3): 208-216

[9] García, PL, Santoro, MIRM, Kedor-Hackman, ERM, Singh, AK 2005. Udvikling og validering af en HPLC og et UV-derivat spektrofotometriske metoder til bestemmelse af hydroquinon i gel- og cremepræparater. J. Pharm. Biomed. Anal. 39(3-4): 764-768.

[10] Gimeno, P., Maggio, AF, Bancilhon, M., Lassu, N., Gornes, H., Brenier, C., Lempereur, L. 2016. HPLC-UV-metode til identifikation og screening af hydroquinon, Ethere af hydroquinon og kortikosteroider, der muligvis bruges som hudblegende midler i ulovlige kosmetiske produkter. 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. Anal. Chem. 82(1): 3–10

[12] Adkins, J., Boehle, K., Henry, C. 2015. Elektrokemiske papirbaserede mikrofluidiske enheder. Electrophoresis, 36(16): 1811-1824,

[13] Oh, JM, Chow, KF 2015. Seneste udvikling inden for elektrokemisk papirbaserede analytiske anordninger. Anal. Metoder. 7(19): 7951-7960

[14] Mettakoonpitak, J., Boehle, K., Nantaphol, S., Teengam, P., Adkins, JA, Srisa-Art, M., Henry, CS 2016. Elektrokemi på papirbaserede analytiske enheder: En gennemgang. Elektroanalyse. 28(7): 1420-1436

[15] Yao, B., Zhang, J., Kou, TY, Song, Y., Liu, TY, Li, Y. 2017. Papirbaserede elektroder til fleksible energilagringsenheder. 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. Paper -baserede mikrofluidiske analytiske enheder til kolorimetrisk påvisning af toksiske ioner: En gennemgang. Trends Anal. Chem. 93: 212-227

[17] Morbioli, GG, Mazzu-Nascimento, T., Stockton, AM, Carrilho, E. 2017. Tekniske aspekter og udfordringer ved kolorimetrisk detektion med mikrofluidisk papirbaserede analytiske enheder (µPADs–A review. Anal. Chim. Acta. 970: 1-22

[18] Yu, JH, Ge, SG, Yan, M. 2014. Lab-på-papir-baserede enheder, der anvender kemiluminescens og elektrogenereret kemiluminescensdetektion. Anal. Bioanal. Chem. 406(23): 5613-5630

[19] Gross, EM, Durant, HE, Hipp, KN, Lai, RY 2017. Elektrokemiluminescensdetektion i papirbaserede og andre billige mikrofluidiske enheder. Chem. Elektro. Chem. 4(7): 1594-1603

[20] Busa, LSA, Mohammadi, S., Maeki, M., Ishida, A., Tani, H., Tokeshi, M. 2016. Fremskridt inden for mikrofluidisk papirbaserede analytiske enheder til mad- og vandanalyse. Mikromaskiner. 7:8

[21] Wisang, YF, Sulistyarti, H., Andayani, U., Sabarudin, A. 2019. Microfluidic Paper-based Analytical Devices (µPAD'er) til analyseledning ved brug af blotte øjne og kolorimetriske detektioner. IOP konf. Ser. Mater. Sci. Eng. 546: 0320331-7

[22] Meredith, NA, Quinn, C., Cate, DM, Reilly, TH, Volckens, J., Henry, CS 2016. Papirbaserede analytiske apparater til miljøanalyse. analytiker. 141(6): 1874–1887

[23] Yetisen, AK, Akram, MS, Lowe, CR 2013. Papirbaserede mikrofluidiske point-of-care diagnostiske enheder. Lab. Chip. 13(12): 2210-2251

[24]Jeong, S.-G., Kim, J., Nam, J.-O., Song YS, Lee C.- S. 2013. Papirbaseret analytisk apparat til kvantitativ urinanalyse. Int. Neurourol. J. 17(4): 155-161

[25] Santhiago, M., Nery, EW, Santos, GP, Kubota, LT 2014. Mikrofluidisk papirbaserede enheder til bioanalytiske applikationer. Bioanalyse. 6(1): 89-106

[26] Rozand, C. 2014. Papirbaserede analytiske apparater til point-of-care test af infektionssygdomme. Eur. J. Clin. Microbiol. Inficere. Dis. 33(2): 147-156

[27] Xia, Y., Si, J., Li, Z. 2016. Fremstillingsteknikker til mikrofluid papirbaserede analytiske enheder og deres anvendelser til biologisk testning: En gennemgang. Biosens. Bioelektron. 77: 774-789.

[28] Mahdiasanti, IW, Sabarudin, A., Sulistyarti, H. 2019. Samtidig bestemmelse af BUN-kreatinin som nyrefunktionsbiomarkører i blod ved hjælp af et mikrofluidisk papirbaseret analyseudstyr, 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. Demonstration af absorption ved hjælp af digital farvebilledanalyse og farvede løsninger. J. Chem. Educ. 83(4): 644-646

For flere oplysninger: david.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501