Sažetak

U ovom radu razvijen je mikrofluidni analitički uređaj temeljen na papiru (µPAD) za analizu hidrokinona u kremama za izbjeljivanje lica pomoću floroglucinola. µPAD ima hidrofobnu barijeru za detekciju i proizveden je korištenjem voštanog pisača s Whatman kromatografskim papirom. Detekcija je postignuta kolorimetrijom na temelju stvaranja narančastog kompleksa hidrokinon-floroglucinol. Obojeni produkt reakcije nastao na zoni detekcije µPAD-a je skeniran, a dobivene slike su obrađene softverom Image-J kako bi se odredio njihov intenzitet boje (RGB vrijednost). Provedena je optimizacija uvjeta procesa kako bi se postigla osjetljiva mjerenja. Optimalni uvjeti koji su dali maksimalnu osjetljivost uključivali su redoslijed dodavanja reagensa floroglucinol → NaOH → uzorak (hidrokinon), 1 µL 0.5 posto floroglucinola, 1 M NaOH i 10-minutnu reakciju. Pod optimalnim uvjetima, µPAD je proizveo dvije linearne kalibracijske krivulje za hidrokinon u koncentracijama od 10-100 mg/L (R2=0.9979) i 250-1000 mg/L (R2 = 0.9991). Metoda je pokazala vrlo dobru selektivnost za ciljni analit u prisutnosti propilen glikola i resorcinola sa zadovoljavajućom valjanošću i prosječnim iskorištenjem blizu 100 posto. Predloženi µPAD je vrlo jednostavna i jeftina tehnika za analizu hidrokinona i može se primijeniti na uzorke kozmetike sa zadovoljavajućim rezultatima.

Prema relevantnim studijama, cistanča je uobičajena biljka koja je poznata kao "čudotvorna biljka koja produžuje život". Njegova glavna komponenta je cistanozid, koji ima različite učinke poput antioksidansa, protuupalnih i poticanja imunoloških funkcija. Mehanizam između cistanche i izbjeljivanja kože leži u antioksidativnom učinku cistanche glikozida. Melanin u ljudskoj koži nastaje oksidacijom tirozina koju katalizira tirozinaza, a reakcija oksidacije zahtijeva sudjelovanje kisika, pa radikali bez kisika u tijelu postaju važan čimbenik koji utječe na proizvodnju melanina. Cistanche sadrži cistanozid, koji je antioksidans i može smanjiti stvaranje slobodnih radikala u tijelu, čime inhibira proizvodnju melanina.

Kliknite Gdje mogu kupiti Cistanche

Za više informacija:

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

Uvod

Određivanje hidrokinona u kozmetici može se postići putem nekoliko metoda, uključujući redoks titraciju, tankoslojnu kromatografiju [1], spektrofotometriju [4, 5], spektrofotometriju protočnog ubrizgavanja [6-8] i tekućinsku kromatografiju visoke učinkovitosti (HPLC). ) [9,10]. Ove metode, posebno potonje, dobro su poznate po tome što nude točna mjerenja te visoku preciznost i učinkovitost. Međutim, ove metode također zahtijevaju vještog operatera i nisu prenosive; stoga se ne mogu koristiti za mjerenja na licu mjesta.

Materijali i metode

Materijali i oprema.Oprema korištena u ovom radu uključivala je voštani pisač (Xerox ColorCube 8580 DN-2 tip T2B047382) za ispis hidrofobne barijere na Whatman br. 1 kromatografskom papiru (CHR, Whatman, GE Healthcare Life Sciences, UK) za µPAD . Upotrijebljena je grijaća ploča za zagrijavanje barijere od voštane tinte i omogućavanja joj da prodre kroz papir kako bi se proizvela besprijekorna barijera za reakcijsku zonu. Canon PIXMA MP237 skener i softver Image-J korišteni su za tumačenje intenziteta boja snimljenih slika u crvene, zelene i plave (RGB) vrijednosti, koje su zatim pretvorene u vrijednost apsorbancije pomoću modificiranog Lambert-Beerovog zakona.

Optimizacija metode.Procesni uvjeti predložene µPAD metode optimizirani su kako bi se omogućila osjetljiva mjerenja.

Određivanje hidrokinona.Detekcija hidrokinona pod optimalnim uvjetima određenim u odjeljku 2.3 izvedena je prema slici 2. U ovoj shemi, 1 µL 0.5 posto floroglucinola je ispušteno na zonu detekcije µPAD. Uređaj je ostavljen stajati 5 minuta, a zatim je u zonu detekcije dodan 1 µL 1 M otopine NaOH. Uređaj je ostavljen da stoji još 10 minuta da se osuši, nakon čega se smatrao da je spreman za upotrebu. Detekcija hidrokinona mogla se postići jednostavnim ispuštanjem 1 µL uzorka na reakcijsku zonu µPAD uređaja, ostavljanjem papira da stoji 10 minuta, a zatim skeniranjem narančastog produkta reakcije skenerom Canon PIXMA MP273. Intenzitet boje dobivenih slika obrađen je u RGB vrijednosti pomoću softvera Image-J i zatim pretvoren u vrijednosti apsorbancije. Koncentracija hidrokinona određena je usklađivanjem dobivene apsorbancije sa standardnom kalibracijskom krivuljom.

Selektivnost metode.Selektivnost µPAD metode prema hidrokinonu u kremama za izbjeljivanje lica određena je mjerenjem hidrokinona sa i bez rezorcinola i propilen glikola kao interferirajućih spojeva. Različite koncentracije resorcinola (0, 25, 50, 125 i 250 mg/L) dodane su u pet odmjernih tikvica od 10 mL koje sadrže 25 mg/L hidrokinona i razrijeđene do oznake. Intenzitet boje ovih otopina izmjeren je istim postupkom za određivanje hidrokinona (Slika 2), odgovarajuće RGB vrijednosti pretvorene su u apsorbanciju i izračunat je povrat hidrokinona. Isti postupak je ponovljen za propilen glikol s istim različitim koncentracijama kao i resorcinol. Razlika u koncentraciji hidrokinona dobivena između otopina sa i bez interferirajućih spojeva korištena je za izračunavanje postotka pogreške.

Validacija metode.Validacija metode postignuta je korištenjem µPAD za određivanje hidrokinona u dva kozmetička uzorka putem standardne tehnike dodavanja. Točno 0.10 g krema za izbjeljivanje A i B izvagano je i postupno otopljeno destiliranom vodom u staklenoj čaši od 50 mL. Otopina je propuštena kroz fini filtar papir, a filtrat je još jednom filtriran filtrom na štrcaljku. Filtrirana otopina je prebačena u odmjernu tikvicu od 100 mL i dodana je destilirana voda do oznake. Nakon toga, uzorak je razrijeđen kako bi se dobila koncentracija koja je unutar raspona kalibracijske krivulje.

Rezultati i rasprava

Određivanje optimalnih uvjeta

Optimizacija redoslijeda dodavanja reagensa.Redoslijed kojim se reagensi ubacuju na µPAD može utjecati na stvaranje kompleksa floroglucinol–hidrokinon i osjetljivost mjerenja hidrokinona. Slika 5 pokazuje da sekvenca A2 daje intenzivniju boju u zoni detekcije µPAD nego sekvenca A1. Ovo otkriće može se objasniti opsežnom transformacijom floroglucinola u ione floroglucinola, koji djeluju kao nukleofilne skupine olakšavajući stvaranje željenog kompleksa, promoviranog sekvencom A2. Kao što je prikazano na slici 5, intenzitet plavih očitanja bio je puno veći u usporedbi s crvenim i zelenim očitanjima. Osim toga, očitanja plave boje bila su u linearnoj korelaciji s intenzitetom boje (ili apsorbancijom) i koncentracijom hidrokinona. Ovo otkriće slaže se s rezultatima Kohla [30], koji je otkrio da se linearni odnos između intenziteta i koncentracije može postići korištenjem komplementarnih očitanja boja. Stoga su plava očitanja odabrana za mjerenje intenziteta boje µPAD slika u narednim eksperimentima.

Optimizacija volumena floroglucinola.Optimalni volumen floroglucinola mogao bi proizvesti najveći intenzitet boje kompleksa floroglucinol-hidrokinon upravo u području zone detekcije. Što je veći volumen floroglucinola, to je veći intenzitet boje (apsorbancija) kompleksa, kao što je prikazano na slici 6. Apsorpcija određena korištenjem plavih očitanja povećavala se s povećanjem volumena floroglucinola do 1 µL; međutim, volumeni floroglucinola veći od 1,2 µL uzrokovali su da kompleks prijeđe hidrofobnu barijeru, što može dovesti do pogrešnih rezultata. Stoga je za daljnju optimizaciju korišten volumen floroglucinola od 1 µL.

Optimizacija koncentracije floroglucinola.Apsorpcija narančastog kompleksa floroglucinol-hidrokinon u početku se povećala s koncentracijom floroglucinola do {{0}}.5 posto, a zatim se ujednačila jer je sav hidrokinon u potpunosti formirao kompleks floroglucinol-hidrokinon (Slika 7) . Stoga se 0,5 posto smatralo optimalnom koncentracijom floroglucinola.

Optimizacija koncentracije NaOH.Optimalna koncentracija NaOH osigurava prikladnu alkalnu atmosferu za stvaranje negativno nabijenih iona floroglucinola. Hidroksilna (OH–) skupina NaOH može napasti vodik u OH– skupini floroglucinola da bi se formirao floroglucinol ion, koji bi zauzvrat mogao napasti hidrokinon da bi se formirao heterokompleksni kompleks floroglucinol–hidrokinon. Slika 8 otkriva da veće koncentracije NaOH povećavaju intenzitet boje µPAD slika. Najveća apsorbancija dobivena je pri koncentraciji NaOH od 1 M. Stoga je 1 M NaOH korišten za daljnje pokuse.

Optimizacija vremena reakcije.Vrijeme reakcije je optimizirano kako bi se odredilo najkraće vrijeme skeniranja i izbjegla degradacija boje kompleksnih spojeva. Kratko vrijeme reakcije može dovesti do nepotpunog stvaranja kompleksa floroglucinol-hidrokinon. Međutim, dugo vrijeme reakcije može pogoršati složenu boju izlaganjem svjetlu i neprikladnoj temperaturi i pH. Vrijeme reakcije od 10 minuta dalo je optimalne rezultate s maksimalnom apsorpcijom (Slika 9). Ovo vrijeme reakcije korišteno je za sljedeće pokuse.

Standardna krivulja i mjerenja linearnosti.Pod gore dobivenim optimalnim uvjetima (tj. slijed imobilizacije reagensa A2, 1 µL 0.5 posto floroglucinola, 1 M NaOH i 10-minutna reakcija), µPAD metoda korištenjem 1 µL uzorak je pokazao jasne razlike u intenzitetu boje jer je koncentracija hidrokinona varirala od 10 mgL-1 do 1000 mg/L (Slika 10). Kada su RGB vrijednosti intenziteta boje dobivenih slika pretvorene u vrijednosti apsorbancije, a potonje prikazane kao funkcija koncentracije hidrokinona, dobivene su vrlo dobre korelacije (tj. R 2 blizu 1) u rasponima koncentracija od 10– 100 mg/L (Slika 11-a) i 250–1000 mg/L hidrokinona (Slika 11-b). Slike µPAD prikazale su boje većeg intenziteta pri visokim koncentracijama hidrokinona i nižeg intenziteta pri niskim koncentracijama hidrokinona. Drugim riječima, što je veća koncentracija hidrokinona, to je veći intenzitet boje narančastog kompleksa floroglucinol-hidrokinon.

Prema slici 11, koncentracija hidrokinona proporcionalna je intenzitetu boje µPAD slike; konkretno, što je veća koncentracija hidrokinona, to je veća vrijednost apsorbancije dobivena iz intenziteta očitanja plave boje. Standardna krivulja za hidrokinon pri koncentracijama u rasponu od 10 mgL−1 do 100 mgL−1 dala je jednadžbu linearne regresije od y =  0.0004x plus 0.0563 (R{{9 }}.9979). Slično tome, odnos između koncentracije hidrokinona i apsorbancije dao je jednadžbu linearne regresije od y=0.0001x plus 0.0923 (R2=0.9991) pri koncentracijama hidrokinona od 250-1000 mgL-1. U ovom radu, R2 vrijednosti blizu 1 ukazuju na vrlo dobre linearne korelacije između koncentracije i apsorbancije.

Selektivnost metode.Selektivnost µPAD metode ispitana je zasebnim dodavanjem rezorcinola i propilen glikola, dviju tvari koje su uobičajeno prisutne u kozmetici za izbjeljivanje, u standardnu ​​otopinu hidrokinona. Kao što je prikazano u tablici 1, dodavanje resorcinola u koncentracijama od 25, 50 i 125 mg/L nije značajno utjecalo na mjerenja hidrokinona dobivena metodom µPAD. Ovaj nalaz je podržan generiranim malim postotkom pogreške (<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.Valjanost µPAD metode procijenjena je detekcijom hidrokinona u dvije vrste kozmetičkih krema za izbjeljivanje. Rezultati validacijskog testa prikazani su u tablici 2. Metoda µPAD pokazala je vrlo dobru točnost i valjanost, što je potkrijepljeno vrijednostima oporavka u rasponu od 95 posto –105 posto, kao i visokom preciznošću (postotak RSD < 10 posto).

Ukratko, µPAD metoda predložena u ovom radu pruža zadovoljavajuću točnost i preciznost. Stoga se proizvedeni uređaj može koristiti kao alternativna metoda za otkrivanje hidrokinona u kozmetičkim proizvodima za izbjeljivanje.

Zaključak

Hidrokinon u kremama za izbjeljivanje može se odrediti pomoću predloženog μPAD, koji se temelji na jednostavnoj reakciji hidrokinona s floroglucinolom u alkalnim uvjetima kako bi se formirao narančasti hidrokinon-floroglucinol kompleks. Ovom se metodom mogu odrediti koncentracije hidrokinona u rasponima od 10-100 i 250-1000 mg/L. Iako je µPAD razvijen u ovom radu manje osjetljiv u usporedbi s drugim naprednim metodama, uključuje jednostavan postupak i jeftin je. Predloženi uređaj μPAD može se koristiti kao testni kit za praćenje hidrokinona u kremama za izbjeljivanje lica s prilično visokom točnošću i preciznošću.

Priznanja

Autori su zahvalni Odjelu za kemiju, Sveučilište Brawijaya, na omogućavanju ovog istraživanja i Prirodoslovno-matematičkom fakultetu, Sveučilište Brawijaya, na pružanju financijske potpore putem Doctoral Grant 2020, DIPA-023.17.2.677512/2020, Ugovor br. 32/UN10.F09/PN/2020.

Reference

[1] Ortonne, JP., Bissett, DL 2008. Najnoviji uvidi u hiperpigmentaciju kože. J. Istraživanje. Dermatol. Symp. Proc. 13: 10–14,

[2] Westerhof, W., Kooyers, T. 2005. Hidrokinon i njegovi analozi u dermatologiji – potencijalni zdravstveni rizik. J. Cosmet. Dermatol. 4 (2): 55–9

[3] Couteau, C., Coiffard, L. 2016. Pregled sredstava za izbjeljivanje kože: lijekovi i kozmetički proizvodi Kozmetika. 3(27): 1–16,

[4] Elferjani, HS, Ahmida, NHS, Ahmida, A. 2017. Određivanje hidrokinona u nekim farmaceutskim i kozmetičkim pripravcima spektrofotometrijskom metodom. IJSR. 6(7): 2219–2324,

[5] Sulistyarti, H., Sari, PM, Syamaidzar, Retnowati, R., Tolle, H., Wiryawan, A. 2020. Metoda neizravne spektrofotometrije za određivanje hidrokinona u kozmetici na temelju smanjenja kroma (VI)-difenilkarbazida Apsorpcija. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. inž. 833(012047): 1–10,

[6] Fahmi, MI, Sulistyarti, H., Mulyasuryani, A., Wiryawan, A. 2019. Optimizacija ubrizgavanja protoka (FI) – Spektrofotometrija za analizu hidrokinona. J. Pure App. Chem. Res. 8(1): 53–61

[7] Trenggamayunelgi, FS, Sulistyarti, H., Retnowati, R. 2019. Razvoj metode protočne injekcije-spektrofotometrije za određivanje hidrokinona na temelju stvaranja kompleksa plavi škrob-jod. 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. Protočna injekcija – neizravna spektrofotometrija za analizu hidrokinona na temelju stvaranja kompleksa željezo (II)-fenantrolin. J. Pure App. Chem. Res. 8(3): 208–216

[9] García, PL, Santoro, MIRM, Kedor-Hackman, ERM, Singh, AK 2005. Razvoj i validacija spektrofotometrijskih metoda HPLC i UV derivata za određivanje hidrokinona u pripravcima gela i kreme. 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. HPLC–UV metoda za identifikaciju i skrining hidrokinona, Eteri hidrokinona i kortikosteroidi koji se mogu koristiti kao sredstva za izbjeljivanje kože u nedopuštenim kozmetičkim proizvodima. J Chromatogr. Sci. 54(3): 343–352,

[11] Martinez, AW, Phillips, ST, Whitesides, GM, Carrilho, E. 2010. Dijagnostika za svijet u razvoju: mikrofluidni analitički uređaji temeljeni na papiru. analno Chem. 82(1): 3–10

[12] Adkins, J., Boehle, K., Henry, C. 2015. Elektrokemijski papirnati mikrofluidni uređaji. Elektroforeza, 36(16): 1811–1824,

[13] Oh, JM, Chow, KF 2015. Nedavni razvoj elektrokemijskih analitičkih uređaja temeljenih na papiru. 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 fleksibilne uređaje za pohranu 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. Rad mikrofluidički analitički uređaji za kolorimetrijsku detekciju toksičnih iona: pregled. Trendovi Analni. Chem. 93: 212–227

[17] Morbioli, GG, Mazzu-Nascimento, T., Stockton, AM, Carrilho, E. 2017. Tehnički aspekti i izazovi kolorimetrijske detekcije s mikrofluidnim papirnatim analitičkim uređajima (µPADs–A pregled. Anal. Chim. Acta. 970: 1–22

[18] Yu, JH, Ge, SG, Yan, M. 2014. Laboratorijski uređaji temeljeni na papiru koji koriste kemiluminiscenciju i elektrogeneriranu kemiluminiscencijsku detekciju. analno Bioanal. Chem. 406 (23): 5613-5630

[19] Gross, EM, Durant, HE, Hipp, KN, Lai, RY 2017. Detekcija elektrokemiluminiscencije u papirnatim i drugim jeftinim mikrofluidnim uređajima. Chem. Elektro. Chem. 4 (7): 1594–1603

[20] Busa, LSA, Mohammadi, S., Maeki, M., Ishida, A., Tani, H., Tokeshi, M. 2016. Napredak u mikrofluidnim papirnatim analitičkim uređajima za analizu hrane i vode. Mikrostrojevi. 7: 8

[21] Wisang, YF, Sulistyarti, H., Andayani, U., Sabarudin, A. 2019. Mikrofluidni papirnati analitički uređaji (µPAD) za analizu pomoću golog oka i kolorimetrijske detekcije. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. inž. 546: 0320331–7

[22] Meredith, NA, Quinn, C., Cate, DM, Reilly, TH, Volckens, J., Henry, CS 2016. Papirnati analitički uređaji za analizu okoliša. Analitičar. 141 (6): 1874–1887

[23] Yetisen, AK, Akram, MS, Lowe, CR 2013. Papirnati mikrofluidni dijagnostički uređaji na mjestu skrbi. Laboratorija. Čip. 13(12): 2210–2251

[24]Jeong, S.-G., Kim, J., Nam, J.-O., Song YS, Lee C.-S. 2013. Papirnati analitički uređaj za kvantitativnu analizu urina. Int. Neurourol. J. 17(4): 155–161

[25] Santhiago, M., Nery, EW, Santos, GP, Kubota, LT 2014. Mikrofluidni papirnati uređaji za bioanalitičke primjene. Bioanaliza. 6 (1): 89–106

[26] Rozand, C. 2014. Papirnati analitički uređaji za testiranje zaraznih bolesti na mjestu skrbi. Eur. J. Clin. Microbiol. Zaraziti. Dis. 33(2): 147–156

[27] Xia, Y., Si, J., Li, Z. 2016. Tehnike izrade za mikrofluidne papirnate analitičke uređaje i njihove primjene za biološka ispitivanja: pregled. Biosens. Bioelektron. 77: 774–789.

[28] Mahdiasanti, IW, Sabarudin, A., Sulistyarti, H. 2019. Simultano određivanje BUN-kreatinina kao biomarkera bubrežne funkcije u krvi pomoću mikrofluidnih analitičkih uređaja temeljenih na papiru, 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. Demonstracija apsorpcije pomoću digitalne analize slike u boji i obojenih otopina. J. Chem. Educ. 83(4): 644–646

Za više informacija: david.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501