Abstrakt

En mikrofluidisk papirbasert analytisk enhet (µPAD) er utviklet i dette arbeidet for å analysere hydrokinon i ansiktsblekekremer ved bruk av floroglucinol. µPAD har en hydrofob barriere for deteksjon og ble produsert ved hjelp av en voksskriver med Whatman-kromatografisk papir. Deteksjon ble oppnådd ved kolorimetri basert på dannelsen av et oransje hydrokinon-floroglucinol-kompleks. Det fargede reaksjonsproduktet dannet på deteksjonssonen til µPAD ble skannet, og bildene som ble oppnådd ble behandlet med Image-J-programvare for å bestemme deres fargeintensitet (RGB-verdi). Optimalisering av prosessbetingelsene ble utført for å oppnå sensitive målinger. De optimale forholdene som ga maksimal følsomhet inkluderte en reagenstilsetningssekvens av floroglucinol → NaOH → prøve (hydrokinon), 1 µL 0,5 prosent floroglucinol, 1 M NaOH og en 10-minutts reaksjon. Under optimale forhold produserte µPAD to lineære kalibreringskurver for hydrokinon ved konsentrasjoner på 10–100 mg/L (R2=0.9979) og 250–1000 mg/L (R2 = 0.9991). Metoden viste meget god selektivitet for målanalytten i nærvær av propylenglykol og resorcinol med tilfredsstillende validitet og gjennomsnittlig utvinning nær 100 prosent. Den foreslåtte µPAD er en veldig enkel og rimelig teknikk for hydrokinonanalyse og kan brukes på kosmetikkprøver med tilfredsstillende resultater.

I følge relevante studier er cistanche en vanlig urt som er kjent som "mirakelurten som forlenger livet". Hovedkomponenten er cistanosid, som har forskjellige effekter som antioksidant, anti-inflammatorisk og immunfunksjon. Mekanismen mellom cistanche og hudbleking ligger i antioksidanteffekten av cistanche-glykosider. Melanin i menneskelig hud produseres ved oksidasjon av tyrosin katalysert av tyrosinase, og oksidasjonsreaksjonen krever deltakelse av oksygen, så oksygenfrie radikaler i kroppen blir en viktig faktor som påvirker melaninproduksjonen. Cistanche inneholder cistanosid, som er en antioksidant og kan redusere dannelsen av frie radikaler i kroppen, og dermed hemme melaninproduksjonen.

Klikk på Hvor kan jeg kjøpe Cistanche

For mer info:

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

Introduksjon

Hydrokinonbestemmelse i kosmetikk kan oppnås via flere metoder, inkludert redokstitrering, tynnsjiktskromatografi [1], spektrofotometri [4, 5], strømningsinjeksjonsspektrofotometri [6-8] og høyytelses væskekromatografi (HPLC) ) [9,10]. Disse metodene, spesielt sistnevnte, er velkjent for å tilby nøyaktige målinger og høy presisjon og effektivitet. Imidlertid krever disse metodene også en dyktig operatør og er ikke bærbare; dermed kan de ikke brukes til målinger på stedet.

Materialer og metoder

Materialer og utstyr.Utstyret som ble brukt i dette arbeidet inkluderte en voksskriver (Xerox ColorCube 8580 DN-2 type T2B047382) for å skrive ut den hydrofobe barrieren på Whatman No. 1 kromatografipapir (CHR, Whatman, GE Healthcare Life Sciences, UK) for µPAD . En kokeplate ble brukt for å varme opp voksblekkbarrieren og la den trenge gjennom papiret for å produsere en feilfri barriere for reaksjonssonen. En Canon PIXMA MP237-skanner og Image-J-programvare ble brukt til å tolke fargeintensiteten til tatt bilder til røde, grønne og blå (RGB) verdier, som deretter ble konvertert til en absorbansverdi ved å bruke den modifiserte Lambert–Beer Law.

Metodeoptimalisering.Prosessbetingelsene til den foreslåtte µPAD-metoden ble optimalisert for å muliggjøre sensitive målinger.

Hydrokinonbestemmelse.Hydrokinondeteksjon under de optimale forholdene bestemt i seksjon 2.3 ble utført i henhold til figur 2. I dette skjemaet ble 1 µL 0,5 prosent floroglucinol droppet på µPAD-deteksjonssonen. Anordningen fikk stå i 5 minutter, og deretter ble 1 µL 1 M NaOH-løsning tilsatt til deteksjonssonen. Enheten fikk stå i ytterligere 10 minutter for å tørke, hvoretter den ble ansett som klar til bruk. Hydrokinon-deteksjon kan oppnås ganske enkelt ved å slippe 1 µL av prøven på reaksjonssonen til µPAD-enheten, la papiret stå i 10 minutter, og deretter skanne det oransje reaksjonsproduktet med en Canon PIXMA MP273-skanner. Fargeintensiteten til bildene som ble oppnådd ble behandlet til RGB-verdier ved å bruke Image-J-programvare og deretter konvertert til absorbansverdier. Konsentrasjonen av hydrokinon ble bestemt ved å matche absorbansen oppnådd til en standard kalibreringskurve.

Metodeselektivitet.Selektiviteten til µPAD-metoden mot hydrokinon i ansiktsblekekremer ble bestemt ved å oppnå hydrokinonmålinger med og uten resorcinol og propylenglykol som forstyrrende forbindelser. Ulike konsentrasjoner av resorcinol (0, 25, 50, 125 og 250 mg/L) ble tilsatt fem 10 ml målekolber som inneholdt 25 mg/L hydrokinon og fortynnet til merket. Fargeintensiteten til disse løsningene ble målt ved bruk av samme prosedyre for hydrokinonbestemmelse (figur 2), de tilsvarende RGB-verdiene ble konvertert til absorbans, og hydrokinongjenvinningen ble beregnet. Den samme prosedyren ble gjentatt for propylenglykol med samme forskjellige konsentrasjoner som resorcinol. Forskjellen i hydrokinonkonsentrasjon oppnådd mellom løsninger med og uten de forstyrrende forbindelsene ble brukt for å beregne prosent feil.

Metodevalidering.Metodevalidering ble oppnådd ved å bruke µPAD for å bestemme hydrokinon i to kosmetikkprøver via standard tilsetningsteknikk. Nøyaktig 0,10 g blekekrem A og B ble veid opp og gradvis oppløst med destillert vann i et 50 ml begerglass. Løsningen ble ført gjennom fint filterpapir, og filtratet ble filtrert en gang til ved bruk av et sprøytefilter. Den filtrerte løsningen ble overført til en 100 ml målekolbe og tilsatt destillert vann opp til merket. Etterpå ble prøven fortynnet for å oppnå en konsentrasjon som er innenfor området til kalibreringskurven.

Resultater og diskusjon

Bestemmelse av optimale forhold

Optimalisering av reagenstilsetningssekvensen.Rekkefølgen som reagenser slippes ned på µPAD kan påvirke dannelsen av floroglucinol-hydrokinon-komplekset og følsomheten til hydrokinonmåling. Figur 5 viser at sekvens A2 gir en mer intens farge i µPAD-deteksjonssonen enn sekvens A1. Dette funnet kan forklares av den omfattende transformasjonen av floroglucinol til floroglucinolioner, som fungerer som nukleofile grupper som letter dannelsen av det ønskede komplekset, fremmet av sekvens A2. Som vist i figur 5 var intensiteten av blå målinger mye høyere sammenlignet med røde og grønne målinger. Dessuten var de blå avlesningene lineært korrelert med fargeintensiteten (eller absorbansen) og hydrokinonkonsentrasjonen. Dette funnet stemmer overens med resultatene til Kohl [30], som fant at et lineært forhold mellom intensitet og konsentrasjon kan oppnås ved å bruke komplementære fargeavlesninger. Dermed ble blå avlesninger valgt for å måle fargeintensiteten til µPAD-bildene i påfølgende eksperimenter.

Optimalisering av Phloroglucinolvolumet.Det optimale floroglucinolvolumet kan produsere den høyeste fargeintensiteten til floroglucinol-hydrokinonkomplekset nøyaktig i området av deteksjonssonen. Jo større floroglucinolvolumet, desto høyere er fargeintensiteten (absorbansen) av komplekset, som vist i figur 6. Absorbansen bestemt ved bruk av blå avlesninger økte med økende floroglucinolvolum opp til 1 µL; Imidlertid fikk floroglucinolvolumer over 1,2 µL komplekset til å krysse den hydrofobe barrieren, noe som kunne føre til feilaktige resultater. Derfor ble et floroglucinolvolum på 1 µL brukt for ytterligere optimalisering.

Optimalisering av Phloroglucinol-konsentrasjonen.Absorbansen av det oransje komplekset av floroglucinol-hydrokinon økte til å begynne med med floroglucinolkonsentrasjonen opp til {{0}},5 prosent og flatet deretter ut fordi alt hydrokinonet fullstendig har dannet et floroglucinol-hydrokinonkompleks (Figur 7) . Derfor ble 0,5 prosent ansett som den optimale konsentrasjonen av floroglucinol.

Optimalisering av NaOH-konsentrasjonen.Den optimale NaOH-konsentrasjonen gir en passende alkalisk atmosfære for dannelse av negativt ladede floroglucinolioner. Hydroksylgruppen (OH-) av NaOH kan angripe hydrogenet i OH-gruppen til floroglucinol for å danne et floroglucinolion, som igjen kan angripe hydrokinon for å danne et heterokomplekst floroglucinol-hydrokinonkompleks. Figur 8 viser at høyere NaOH-konsentrasjoner øker fargeintensiteten til µPAD-bildene. Den høyeste absorbansen ble oppnådd ved en NaOH-konsentrasjon på 1 M. Således ble 1 M NaOH brukt for etterfølgende eksperimenter.

Optimalisering av reaksjonstiden.Reaksjonstiden ble optimalisert for å bestemme den korteste skannetiden og unngå fargedegradering av de komplekse forbindelsene. En kort reaksjonstid kan resultere i ufullstendig dannelse av floroglucinol-hydrokinon-komplekset. Imidlertid kan lange reaksjonstider forringe den komplekse fargen ved eksponering for lys og uegnet temperatur og pH. En reaksjonstid på 10 minutter ga optimale resultater med maksimal absorbans (figur 9). Denne reaksjonstiden ble brukt til etterfølgende eksperimenter.

Standard kurve- og linearitetsmålinger.Under de optimale forholdene oppnådd ovenfor (dvs. A2-reagensimmobiliseringssekvens, 1 µL 0,5 prosent floroglucinol, 1 M NaOH og 10- minutters reaksjon), µPAD-metoden ved å bruke 1 µL av prøven viste klare forskjeller i fargeintensitet da hydrokinonkonsentrasjonen var variert fra 10 mgL−1 til 1000 mg/L (Figur 10). Når RGB-verdiene for fargeintensiteten til bildene som ble oppnådd ble konvertert til absorbansverdier og sistnevnte ble plottet som en funksjon av hydrokinonkonsentrasjonen, ble svært gode korrelasjoner (dvs. R 2 nær 1) oppnådd over konsentrasjonsområdene på 10– 100 mg/L (Figur 11-a) og 250–1000 mg/L hydrokinon (Figur 11-b). µPAD-bildene presenterte farger med større intensitet under høye hydrokinonkonsentrasjoner og lavere intensitet under lave hydrokinonkonsentrasjoner. Med andre ord, jo høyere hydrokinonkonsentrasjonen er, desto større er fargeintensiteten til det oransje floroglucinol-hydrokinonkomplekset.

I henhold til figur 11 er hydrokinonkonsentrasjonen proporsjonal med fargeintensiteten til µPAD-bildet; spesifikt, jo høyere hydrokinonkonsentrasjon, desto høyere absorbansverdi oppnådd fra intensiteten til de blå avlesningene. Standardkurven for hydrokinon ved konsentrasjoner fra 10 mgL−1 til 100 mgL−1 ga en lineær regresjonsligning på y =  0.0004x pluss 0,0563 (R{{9) }}.9979). På samme måte ga forholdet mellom hydrokinonkonsentrasjon og absorbans en lineær regresjonsligning på y=0.0001x pluss 0,0923 (R2=0.9991) ved hydrokinonkonsentrasjoner på 250–1000 mgL−1. I dette arbeidet indikerer R2-verdier nær 1 meget gode lineære korrelasjoner mellom konsentrasjon og absorbans.

Metodeselektivitet.Selektiviteten til µPAD-metoden ble undersøkt ved å tilsette separat resorcinol og propylenglykol, to stoffer som vanligvis finnes i blekekosmetikk, til en standard hydrokinonløsning. Som vist i tabell 1, påvirket ikke tilsetning av resorcinol i konsentrasjoner på 25, 50 og 125 mg/L hydrokinonmålinger oppnådd ved bruk av µPAD-metoden. Dette funnet støttes av den lille prosentvise feilen generert (<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.

Metodevalidering.Gyldigheten av µPAD-metoden ble vurdert ved å påvise hydrokinon i to typer blekekremkosmetikk. Resultatene av valideringstesten er presentert i tabell 2. µPAD-metoden viste svært god nøyaktighet og validitet, støttet av gjenopprettingsverdier i området 95 prosent –105 prosent, samt høy presisjon (prosent RSD < 10 prosent).

Oppsummert gir µPAD-metoden som er foreslått i dette arbeidet tilfredsstillende nøyaktighet og presisjon. Derfor kan den fremstilte enheten brukes som en alternativ metode for å påvise hydrokinon i blekekremkosmetikk.

Konklusjon

Hydrokinon i blekingskremer kan bestemmes ved å bruke den foreslåtte μPAD, som er basert på den enkle reaksjonen av hydrokinon med floroglucinol under alkaliske forhold for å danne et oransje hydrokinon-floroglucinol-kompleks. Denne metoden kan brukes til å bestemme hydrokinonkonsentrasjoner i området 10–100 og 250–1000 mg/L. Selv om µPAD utviklet i dette arbeidet er mindre følsom sammenlignet med andre avanserte metoder, innebærer det en enkel prosess og er billig. Den foreslåtte μPAD-enheten kan brukes som et testsett for å overvåke hydrokinon i ansiktsblekekremer med ganske høy nøyaktighet og presisjon.

Anerkjennelser

Forfatterne er takknemlige til kjemiavdelingen, Brawijaya University, for å legge til rette for denne forskningen og Fakultet for naturvitenskap, Brawijaya University, for å gi økonomisk støtte gjennom Doctoral Grant 2020, DIPA-023.17.2.677512/2020, kontrakt nr. 32/UN10.F09/PN/2020.

Referanser

[1] Ortonne, JP., Bissett, DL 2008. Siste innsikt i hudhyperpigmentering. J. Investig. Dermatol. Symp. Proc. 13:10–14,

[2] Westerhof, W., Kooyers, T. 2005. Hydrokinon og dets analoger i dermatologi-En potensiell helserisiko. J. Cosmet. Dermatol. 4(2): 55–9

[3] Couteau, C., Coiffard, L. 2016. Oversikt over hudblekingsmidler: legemidler og kosmetiske produkter Kosmetikk. 3(27): 1–16,

[4] Elferjani, HS, Ahmida, NHS, Ahmida, A. 2017. Bestemmelse av hydrokinon i enkelte farmasøytiske og kosmetiske preparater ved spektrofotometrisk metode. IJSR. 6(7): 2219–2324,

[5] Sulistyarti, H., Sari, PM, Syamaidzar, Retnowati, R., Tolle, H., Wiryawan, A. 2020. Indirekte spektrofotometrimetode for bestemmelse av hydrokinon i kosmetikk basert på reduksjonen av krom (VI)-difenylkarbazid Absorbans. IOP konf. Ser. Mater. Sci. Eng. 833(012047): 1–10,

[6] Fahmi, MI, Sulistyarti, H., Mulyasuryani, A., Wiryawan, A. 2019. Optimalisering av strømningsinjeksjon (FI) – Spectrophotometry for Hydroquinone Analysis. J. Pure App. Chem. Res. 8(1): 53–61

[7] Trenggamayunelgi, FS, Sulistyarti, H., Retnowati, R. 2019. Utvikling av strømningsinjeksjon-spektrofotometrimetode for hydrokinonbestemmelse basert på dannelsen av blått 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. Strømningsinjeksjon – indirekte spektrofotometri for hydrokinonanalyse basert på dannelse av jern (II)-fenantrolinkompleks. J. Pure App. Chem. Res. 8(3): 208–216

[9] García, PL, Santoro, MIRM, Kedor-Hackman, ERM, Singh, AK 2005. Utvikling og validering av en HPLC og et UV-derivat spektrofotometriske metoder for bestemmelse av hydrokinon i gel- og krempreparater. 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 for identifisering og screening av hydrokinon, Etere av hydrokinon og kortikosteroider som muligens brukes som hudblekende 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. Elektrokjemiske papirbaserte mikrofluidenheter. Electrophoresis, 36(16): 1811–1824,

[13] Oh, JM, Chow, KF 2015. Nylig utvikling innen elektrokjemisk papirbaserte analytiske enheter. Anal. Metoder. 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. Elektroanalyse. 28(7): 1420–1436

[15] Yao, B., Zhang, J., Kou, TY, Song, Y., Liu, TY, Li, Y. 2017. Papirbaserte elektroder for fleksible energilagringsenheter. 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 -baserte mikrofluidiske analytiske enheter for kolorimetrisk påvisning av giftige ioner: En gjennomgang. Trender Anal. Chem. 93: 212–227

[17] Morbioli, GG, Mazzu-Nascimento, T., Stockton, AM, Carrilho, E. 2017. Tekniske aspekter og utfordringer ved kolorimetrisk deteksjon med mikrofluid papirbaserte analytiske enheter (µPADs–A review. Anal. Chim. Acta. 970: 1–22

[18] Yu, JH, Ge, SG, Yan, M. 2014. Lab-på-papir-baserte enheter som bruker kjemiluminescens og elektrogenerert kjemiluminescensdeteksjon. Anal. Bioanal. Chem. 406(23): 5613–5630

[19] Gross, EM, Durant, HE, Hipp, KN, Lai, RY 2017. Elektrokjemiluminescensdeteksjon i papirbaserte og andre rimelige mikrofluidenheter. Chem. Elektro. Chem. 4(7): 1594–1603

[20] Busa, LSA, Mohammadi, S., Maeki, M., Ishida, A., Tani, H., Tokeshi, M. 2016. Fremskritt innen mikrofluid papirbaserte analytiske enheter for mat- og vannanalyse. Mikromaskiner. 7:8

[21] Wisang, YF, Sulistyarti, H., Andayani, U., Sabarudin, A. 2019. Microfluidic Paper-based Analytical Devices (µPADs) for Analysis Lead Using Naked Eye and Colorimetric Detections. IOP konf. Ser. Mater. Sci. Eng. 546: 0320331–7

[22] Meredith, NA, Quinn, C., Cate, DM, Reilly, TH, Volckens, J., Henry, CS 2016. Papirbaserte analytiske enheter for miljøanalyse. Analytiker. 141(6): 1874–1887

[23] Yetisen, AK, Akram, MS, Lowe, CR 2013. Papirbaserte mikrofluidiske diagnostiske enheter. Lab. Chip. 13(12): 2210–2251

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

[25] Santhiago, M., Nery, EW, Santos, GP, Kubota, LT 2014. Mikrofluidiske papirbaserte enheter for bioanalytiske applikasjoner. Bioanalyse. 6(1): 89–106

[26] Rozand, C. 2014. Papirbaserte analytiske enheter for testing av infeksjonssykdom. Eur. J. Clin. Microbiol. Infisere. Dis. 33(2): 147–156

[27] Xia, Y., Si, J., Li, Z. 2016. Fabrikasjonsteknikker for mikrofluid papirbaserte analytiske enheter og deres applikasjoner for biologisk testing: En gjennomgang. Biosens. Bioelektron. 77: 774–789.

[28] Mahdiasanti, IW, Sabarudin, A., Sulistyarti, H. 2019. Simultaneous Deermination of BUN-Creatinine as Kidney Function Biomarkers in Blood using a Microfluidic Paper-based Analytical Devices, 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. Demonstrasjon av absorpsjon ved bruk av digital fargebildeanalyse og fargede løsninger. J. Chem. Educ. 83(4): 644–646

For mer informasjon: david.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501