Povzetek

V tem delu je bila razvita mikrofluidna analitična naprava na osnovi papirja (µPAD) za analizo hidrokinona v kremah za beljenje obraza z uporabo floroglucinola. µPAD ima hidrofobno pregrado za zaznavanje in je bil izdelan z uporabo voščenega tiskalnika s kromatografskim papirjem Whatman. Detekcija je bila dosežena s kolorimetrijo na podlagi tvorbe oranžnega kompleksa hidrokinon-floroglucinol. Barvni reakcijski produkt, ki je nastal na območju zaznavanja µPAD, je bil skeniran, dobljene slike pa obdelane s programsko opremo Image-J, da se določi njihova barvna intenzivnost (RGB vrednost). Za doseganje občutljivih meritev je bila izvedena optimizacija procesnih pogojev. Optimalni pogoji, ki so prinesli največjo občutljivost, so vključevali zaporedje dodajanja reagenta floroglucinol → NaOH → vzorec (hidrokinon), 1 µL 0.5 odstotkov floroglucinola, 1 M NaOH in 10-minutno reakcijo. Pod optimalnimi pogoji je µPAD ustvaril dve linearni umeritveni krivulji za hidrokinon pri koncentracijah 10–100 mg/L (R2=0.9979) in 250–1000 mg/L (R2 = 0.9991). Metoda je pokazala zelo dobro selektivnost za ciljni analit v prisotnosti propilen glikola in resorcinola z zadovoljivo veljavnostjo in povprečnim izkoristkom blizu 100 odstotkov. Predlagana µPAD je zelo preprosta in poceni tehnika za analizo hidrokinona in bi jo lahko uporabili za vzorce kozmetike z zadovoljivimi rezultati.

Glede na ustrezne študije je cistanča pogosta rastlina, ki je znana kot "čudežna rastlina, ki podaljšuje življenje". Njegova glavna sestavina je cistanozid, ki ima različne učinke, kot so antioksidativni, protivnetni in spodbujanje imunske funkcije. Mehanizem med cistanho in beljenjem kože je v antioksidativnem učinku cistanche glikozidov. Melanin v človeški koži nastane z oksidacijo tirozina, ki jo katalizira tirozinaza, oksidacijska reakcija pa zahteva sodelovanje kisika, zato radikali brez kisika v telesu postanejo pomemben dejavnik, ki vpliva na proizvodnjo melanina. Cistanche vsebuje cistanozid, ki je antioksidant in lahko zmanjša nastajanje prostih radikalov v telesu ter tako zavira nastajanje melanina.

Kliknite na Kje lahko kupim Cistanche

Za več informacij:

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

Uvod

Določanje hidrokinona v kozmetiki je mogoče doseči z več metodami, vključno z redoks titracijo, tankoplastno kromatografijo [1], spektrofotometrijo [4, 5], pretočno injekcijsko spektrofotometrijo [6-8] in tekočinsko kromatografijo visoke ločljivosti (HPLC). ) [9,10]. Te metode, zlasti slednja, so dobro znane po tem, da ponujajo natančne meritve ter visoko natančnost in učinkovitost. Vendar tudi te metode zahtevajo usposobljenega operaterja in niso prenosljive; zato jih ni mogoče uporabiti za meritve na kraju samem.

Materiali in metode

Materiali in oprema.Oprema, uporabljena pri tem delu, je vključevala voščeni tiskalnik (Xerox ColorCube 8580 DN-2 tip T2B047382) za tiskanje hidrofobne pregrade na kromatografski papir Whatman št. 1 (CHR, Whatman, GE Healthcare Life Sciences, UK) za µPAD . Grelna plošča je bila uporabljena za segrevanje pregrade za voščeno črnilo in omogočanje, da prodre skozi papir, da se ustvari brezhibna pregrada za reakcijsko cono. Optični bralnik Canon PIXMA MP237 in programska oprema Image-J sta bila uporabljena za interpretacijo barvne intenzivnosti zajetih slik v rdeče, zelene in modre (RGB) vrednosti, ki so bile nato pretvorjene v vrednost absorbance z uporabo spremenjenega Lambert–Beerovega zakona.

Optimizacija metode.Procesni pogoji predlagane metode µPAD so bili optimizirani, da omogočajo občutljive meritve.

Določanje hidrokinona.Detekcija hidrokinona pod optimalnimi pogoji, določenimi v razdelku 2.3, je bila izvedena v skladu s sliko 2. V tej shemi je bil 1 µL 0.5-odstotnega floroglucinola spuščen na območje zaznavanja µPAD. Napravo smo pustili stati 5 minut, nato pa smo v območje detekcije dodali 1 µL 1 M raztopine NaOH. Napravo smo pustili stati še 10 minut, da se je posušila, nato pa je veljala za pripravljeno za uporabo. Zaznavanje hidrokinona je bilo mogoče doseči preprosto tako, da se 1 µL vzorca spusti na reakcijsko območje naprave µPAD, pusti papir stati 10 minut in nato skenira oranžni reakcijski produkt s skenerjem Canon PIXMA MP273. Intenzivnost barv pridobljenih slik je bila obdelana v vrednosti RGB s programsko opremo Image-J in nato pretvorjena v vrednosti absorbance. Koncentracijo hidrokinona smo določili tako, da smo dobljeno absorbanco primerjali s standardno umeritveno krivuljo.

Selektivnost metode.Selektivnost metode µPAD za hidrokinon v kremah za beljenje obraza je bila določena z meritvami hidrokinona z in brez resorcinola in propilen glikola kot motečih spojin. Različne koncentracije resorcinola (0, 25, 50, 125 in 250 mg/L) smo dodali v pet 10 ml merilnih bučk, ki so vsebovale 25 mg/L hidrokinona in razredčili do oznake. Intenzivnost barve teh raztopin je bila izmerjena z enakim postopkom za določanje hidrokinona (slika 2), ustrezne vrednosti RGB so bile pretvorjene v absorbanco in izračunan je bil izkoristek hidrokinona. Isti postopek smo ponovili za propilen glikol z enakimi različnimi koncentracijami kot resorcinol. Razlika v koncentraciji hidrokinona, dobljena med raztopinami z in brez motečih spojin, je bila uporabljena za izračun odstotne napake.

Validacija metode.Validacija metode je bila dosežena z uporabo µPAD za določanje hidrokinona v dveh kozmetičnih vzorcih s standardno tehniko dodajanja. Natančno 0,10 g belilnih krem ​​A in B smo odtehtali in postopoma raztopili z destilirano vodo v 50 ml stekleni čaši. Raztopino precedimo skozi fin filtrirni papir in filtrat še enkrat filtriramo s brizgalnim filtrom. Filtrirano raztopino smo prenesli v 100 ml merilno bučko in ji dodali destilirano vodo do oznake. Nato smo vzorec razredčili, da smo dobili koncentracijo, ki je znotraj območja umeritvene krivulje.

Rezultati in razprava

Določitev optimalnih pogojev

Optimizacija zaporedja dodajanja reagenta.Vrstni red, v katerem se reagenti spustijo na µPAD, lahko vpliva na tvorbo kompleksa floroglucinol–hidrokinon in občutljivost merjenja hidrokinona. Slika 5 prikazuje, da zaporedje A2 daje bolj intenzivno barvo v območju zaznavanja µPAD kot zaporedje A1. To ugotovitev je mogoče razložiti z obsežno transformacijo floroglucinola v ione floroglucinola, ki delujejo kot nukleofilne skupine, ki olajšajo tvorbo želenega kompleksa, ki ga spodbuja zaporedje A2. Kot je prikazano na sliki 5, je bila intenzivnost modrih odčitkov veliko višja v primerjavi z rdečimi in zelenimi odčitki. Poleg tega so bili modri odčitki linearno povezani z intenzivnostjo barve (ali absorbanco) in koncentracijo hidrokinona. Ta ugotovitev se ujema z rezultati Kohla [30], ki je ugotovil, da je mogoče linearno razmerje med intenzivnostjo in koncentracijo doseči z uporabo komplementarnih barvnih odčitkov. Tako so bili modri odčitki izbrani za merjenje intenzivnosti barve slik µPAD v naslednjih poskusih.

Optimizacija volumna floroglucinola.Optimalni volumen floroglucinola bi lahko proizvedel največjo barvno intenzivnost kompleksa floroglucinol-hidrokinon ravno v območju detekcijskega območja. Večji kot je volumen floroglucinola, večja je barvna intenzivnost (absorbanca) kompleksa, kot je prikazano na sliki 6. Absorpcija, določena z modrimi odčitki, se je povečala s povečanjem volumna floroglucinola do 1 µL; vendar so količine floroglucinola, ki presegajo 1,2 µL, povzročile, da je kompleks prestopil hidrofobno pregrado, kar bi lahko vodilo do napačnih rezultatov. Zato je bil za nadaljnjo optimizacijo uporabljen volumen floroglucinola 1 µL.

Optimizacija koncentracije floroglucinola.Absorpcija oranžnega kompleksa floroglucinol–hidrokinon se je sprva povečala s koncentracijo floroglucinola do {{0}},5 odstotka, nato pa se je izravnala, ker je ves hidrokinon popolnoma oblikoval kompleks floroglucinol–hidrokinon (slika 7). . Zato je 0,5 odstotka veljalo za optimalno koncentracijo floroglucinola.

Optimizacija koncentracije NaOH.Optimalna koncentracija NaOH zagotavlja primerno alkalno atmosfero za tvorbo negativno nabitih ionov floroglucinola. Hidroksilna (OH–) skupina NaOH lahko napade vodik v OH– skupini floroglucinola, da nastane floroglucinolski ion, ta pa lahko napade hidrokinon in tvori heterokompleksni kompleks floroglucinol–hidrokinon. Slika 8 razkriva, da višje koncentracije NaOH povečajo barvno intenzivnost slik µPAD. Največja absorbanca je bila dosežena pri koncentraciji NaOH 1 M. Tako je bil za nadaljnje poskuse uporabljen 1 M NaOH.

Optimizacija reakcijskega časa.Reakcijski čas je bil optimiziran, da se določi najkrajši čas skeniranja in prepreči degradacija barve kompleksnih spojin. Kratek reakcijski čas lahko povzroči nepopolno tvorbo kompleksa floroglucinol–hidrokinon. Vendar lahko dolgi reakcijski časi poslabšajo kompleksno barvo zaradi izpostavljenosti svetlobi ter neprimerni temperaturi in pH. Reakcijski čas 10 minut je dal optimalne rezultate z največjo absorbanco (slika 9). Ta reakcijski čas je bil uporabljen za nadaljnje poskuse.

Standardne krivulje in meritve linearnosti.Pod optimalnimi pogoji, dobljenimi zgoraj (tj. imobilizacijsko zaporedje reagenta A2, 1 µL 0.5 odstotkov floroglucinola, 1 M NaOH in 10-minutna reakcija), je metoda µPAD z uporabo 1 µL vzorec je pokazal jasne razlike v intenzivnosti barve, saj se je koncentracija hidrokinona spreminjala od 10 mgL-1 do 1000 mg/L (slika 10). Ko so bile vrednosti RGB barvne intenzivnosti dobljenih slik pretvorjene v vrednosti absorbance in je bila slednja prikazana kot funkcija koncentracije hidrokinona, so bile pridobljene zelo dobre korelacije (tj. R 2 blizu 1) v koncentracijskih območjih 10– 100 mg/l (slika 11-a) in 250–1000 mg/l hidrokinona (slika 11-b). Slike µPAD so predstavljale barve z večjo intenzivnostjo pri visokih koncentracijah hidrokinona in nižjo intenzivnostjo pri nizkih koncentracijah hidrokinona. Z drugimi besedami, višja kot je koncentracija hidrokinona, večja je intenzivnost barve oranžnega kompleksa floroglucinol-hidrokinon.

Glede na sliko 11 je koncentracija hidrokinona sorazmerna z barvno intenzivnostjo slike µPAD; natančneje, večja kot je koncentracija hidrokinona, višja je vrednost absorbance, dobljena iz intenzivnosti modrih odčitkov. Standardna krivulja za hidrokinon pri koncentracijah v razponu od 10 mgL−1 do 100 mgL−1 je zagotovila linearno regresijsko enačbo y =  0.0004x plus 0,0563 (R{{9 }}.9979). Podobno je razmerje med koncentracijo hidrokinona in absorbanco dalo linearno regresijsko enačbo y=0.0001x plus 0,0923 (R2=0.9991) pri koncentracijah hidrokinona 250–1000 mgL-1. V tem delu vrednosti R2 blizu 1 kažejo na zelo dobre linearne korelacije med koncentracijo in absorbanco.

Selektivnost metode.Selektivnost metode µPAD je bila raziskana z ločenim dodajanjem resorcinola in propilen glikola, dveh snovi, ki sta običajno prisotni v belilni kozmetiki, standardni raztopini hidrokinona. Kot je prikazano v tabeli 1, dodatek resorcinola v koncentracijah 25, 50 in 125 mg/L ni pomembno vplival na meritve hidrokinona, pridobljene z metodo µPAD. To ugotovitev podpira majhen odstotek ustvarjene napake (<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.

Validacija metode.Veljavnost metode µPAD je bila ocenjena z detekcijo hidrokinona v dveh vrstah kozmetičnih izdelkov z belilno kremo. Rezultati validacijskega testa so predstavljeni v tabeli 2. Metoda µPAD je pokazala zelo dobro natančnost in veljavnost, kar potrjujejo vrednosti izkoristka v območju od 95 odstotkov do 105 odstotkov, kot tudi visoko natančnost (odstotek RSD < 10 odstotkov).

Če povzamemo, metoda µPAD, predlagana v tem delu, zagotavlja zadovoljivo točnost in natančnost. Zato lahko izdelano napravo uporabimo kot alternativno metodo za odkrivanje hidrokinona v kozmetičnih izdelkih z belilno kremo.

Zaključek

Hidrokinon v belilnih kremah je mogoče določiti s predlaganim μPAD, ki temelji na preprosti reakciji hidrokinona s floroglucinolom v alkalnih pogojih, da nastane oranžni kompleks hidrokinon-floroglucinol. To metodo bi lahko uporabili za določanje koncentracij hidrokinona v območjih 10–100 in 250–1000 mg/L. Čeprav je µPAD, razvit v tem delu, manj občutljiv v primerjavi z drugimi naprednimi metodami, vključuje preprost postopek in je poceni. Predlagana naprava μPAD se lahko uporablja kot testni komplet za spremljanje hidrokinona v kremah za beljenje obraza z dokaj visoko natančnostjo in natančnostjo.

Zahvala

Avtorji so hvaležni Oddelku za kemijo Univerze Brawijaya za omogočanje te raziskave in Fakulteti za znanost Univerze Brawijaya za zagotavljanje finančne podpore prek doktorske štipendije 2020, DIPA-023.17.2.677512/2020, pogodba št. 32/UN10.F09/PN/2020.

Reference

[1] Ortonne, JP., Bissett, DL 2008. Najnovejši vpogled v hiperpigmentacijo kože. J. Raziskovanje. Dermatol. Symp. Proc. 13: 10–14,

[2] Westerhof, W., Kooyers, T. 2005. Hidrokinon in njegovi analogi v dermatologiji – potencialno tveganje za zdravje. J. Cosmet. Dermatol. 4 (2): 55–9

[3] Couteau, C., Coiffard, L. 2016. Pregled sredstev za beljenje kože: zdravila in kozmetični izdelki Kozmetika. 3(27): 1–16,

[4] Elferjani, HS, Ahmida, NHS, Ahmida, A. 2017. Določanje hidrokinona v nekaterih farmacevtskih in kozmetičnih pripravkih s spektrofotometrično metodo. IJSR. 6 (7): 2219–2324,

[5] Sulistyarti, H., Sari, PM, Syamaidzar, Retnowati, R., Tolle, H., Wiryawan, A. 2020. Metoda indirektne spektrofotometrije za določanje hidrokinona v kozmetiki na podlagi zmanjšanja kroma (VI)-difenilkarbazida absorpcija. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. inž. 833(012047): 1–10,

[6] Fahmi, MI, Sulistyarti, H., Mulyasuryani, A., Wiryawan, A. 2019. Optimizacija vbrizgavanja toka (FI) – spektrofotometrija za analizo hidrokinona. J. Pure App. Chem. Res. 8 (1): 53–61

[7] Trenggamayunelgi, FS, Sulistyarti, H., Retnowati, R. 2019. Razvoj metode pretočne injekcije-spektrofotometrije za določanje hidrokinona na podlagi tvorbe kompleksa modrega škroba in joda. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. inž. 546(032031): 1–10, https://doi.org/10.1088/1 757- 899X/546/3/032031.

[8] Albhibani, MMO, Sulistyarti, H., Sabarudin, A. 2019. Pretočna injekcija – indirektna spektrofotometrija za analizo hidrokinona na podlagi tvorbe kompleksa železo (II)-fenantrolin. J. Pure App. Chem. Res. 8 (3): 208–216

[9] García, PL, Santoro, MIRM, Kedor-Hackman, ERM, Singh, AK 2005. Razvoj in validacija spektrofotometričnih metod HPLC in UV derivatov za določanje hidrokinona v gelih in kremnih pripravkih. J. Pharm. Biomed. Analno 39 (3–4): 764–768.

[10] Gimeno, P., Maggio, AF, Bancilhon, M., Lassu, N., Gornes, H., Brenier, C., Lempereur, L. 2016. Metoda HPLC–UV za identifikacijo in presejanje hidrokinona, Etri hidrokinona in kortikosteroidi, ki se morda uporabljajo kot sredstva za beljenje kože v nedovoljenih kozmetičnih izdelkih. J Chromatogr. Sci. 54 (3): 343–352,

[11] Martinez, AW, Phillips, ST, Whitesides, GM, Carrilho, E. 2010. Diagnostika za svet v razvoju: mikrofluidne analitične naprave na papirju. Analno Chem. 82 (1): 3–10

[12] Adkins, J., Boehle, K., Henry, C. 2015. Elektrokemične papirnate mikrofluidne naprave. Elektroforeza, 36 (16): 1811–1824,

[13] Oh, JM, Chow, KF 2015. Nedavni razvoj elektrokemijskih papirnatih analitičnih naprav. Analno Metode. 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. Elektroanaliza. 28 (7): 1420–1436

[15] Yao, B., Zhang, J., Kou, TY, Song, Y., Liu, TY, Li, Y. 2017. Papirnate elektrode za prilagodljive naprave za shranjevanje energije. 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. Dokument mikrofluidne analitične naprave za kolorimetrično detekcijo strupenih ionov: pregled. Trendi Analni. Chem. 93: 212–227

[17] Morbioli, GG, Mazzu-Nascimento, T., Stockton, AM, Carrilho, E. 2017. Tehnični vidiki in izzivi kolorimetrične detekcije z mikrofluidnimi papirnatimi analitičnimi napravami (µPADs–A review. Anal. Chim. Acta. 970: 1–22

[18] Yu, JH, Ge, SG, Yan, M. 2014. Laboratorijske naprave na papirju, ki uporabljajo kemiluminiscenco in elektrogenerirano kemiluminiscenčno detekcijo. Analno Bioanal. Chem. 406 (23): 5613–5630

[19] Gross, EM, Durant, HE, Hipp, KN, Lai, RY 2017. Odkrivanje elektrokemiluminiscence v papirnatih in drugih poceni mikrofluidnih napravah. Chem. elektro. Chem. 4 (7): 1594–1603

[20] Busa, LSA, Mohammadi, S., Maeki, M., Ishida, A., Tani, H., Tokeshi, M. 2016. Napredek mikrofluidnih papirnatih analitičnih naprav za analizo hrane in vode. Mikrostroji. 7:8

[21] Wisang, YF, Sulistyarti, H., Andayani, U., Sabarudin, A. 2019. Mikrofluidne papirnate analitične naprave (µPAD) za analizo z uporabo golega očesa in kolorimetrične detekcije. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. inž. 546: 0320331–7

[22] Meredith, NA, Quinn, C., Cate, DM, Reilly, TH, Volckens, J., Henry, CS 2016. Papirnate analitične naprave za analizo okolja. analitik. 141 (6): 1874–1887

[23] Yetisen, AK, Akram, MS, Lowe, CR 2013. Papirnate mikrofluidne diagnostične naprave na kraju samem. Lab. čip. 13 (12): 2210–2251

[24]Jeong, S.-G., Kim, J., Nam, J.-O., Song YS, Lee C.-S. 2013. Papirnata analitična naprava za kvantitativno analizo urina. Int. nevrourol. J. 17(4): 155–161

[25] Santhiago, M., Nery, EW, Santos, GP, Kubota, LT 2014. Mikrofluidne papirnate naprave za bioanalitične aplikacije. Bioanaliza. 6 (1): 89–106

[26] Rozand, C. 2014. Papirnate analitične naprave za testiranje nalezljivih bolezni na mestu oskrbe. EUR. J. Clin. Microbiol. Okužiti. Dis. 33 (2): 147–156

[27] Xia, Y., Si, J., Li, Z. 2016. Tehnike izdelave za mikrofluidne papirnate analitične naprave in njihove aplikacije za biološko testiranje: pregled. Biosens. Bioelektron. 77: 774–789.

[28] Mahdiasanti, IW, Sabarudin, A., Sulistyarti, H. 2019. Hkratno določanje BUN-kreatinina kot biomarkerjev ledvične funkcije v krvi z uporabo mikrofluidnih papirnatih analitičnih naprav, IOP Conf. Ser. Mater. Sci. inž. 546(032019): 1–9

[29] Fauziyah, N., Andini, Anneke, Oktavia, I., Sari, MI, Sulistyarti, H., Sabarudin, A. 2019. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. inž. 546(032007): 1–8

[30] Kohl, SK, Landmark, JD, Stickle, DF 2006. Dokaz absorpcije z uporabo analize digitalne barvne slike in barvnih raztopin. J. Chem. Izobraževanje 83 (4): 644–646

Za več informacij: david.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501