추상적인

플로로글루시놀을 이용한 안면 미백 크림의 하이드로퀴논을 분석하기 위해 미세유체 종이 기반 분석 장치(µPAD)가 이 연구에서 개발되었습니다. µPAD는 검출을 위한 소수성 장벽을 특징으로 하며 Whatman 크로마토그래피 용지가 있는 왁스 프린터를 사용하여 제작되었습니다. 검출은 주황색 하이드로퀴논-플로로글루시놀 복합체의 형성에 기초한 비색계에 의해 달성되었습니다. μPAD의 검출 영역에 형성된 발색 반응 생성물을 스캔하고 얻은 이미지를 Image-J 소프트웨어로 처리하여 색상 강도(RGB 값)를 결정했습니다. 공정 조건의 최적화는 민감한 측정을 달성하기 위해 수행되었습니다. 최대 감도를 내는 최적 조건은 플로로글루시놀 → NaOH → 시료(하이드로퀴논)의 시약 첨가 순서, 0.5% 플로로글루시놀 1µL, 1M NaOH 및 10-분 반응을 포함했습니다. 최적의 조건에서 µPAD는 10–100 mg/L(R2=0.9979) 및 250–1000 mg/L(R2 = 0.9991) 농도에서 하이드로퀴논에 대한 두 개의 선형 보정 곡선을 생성했습니다. 이 방법은 프로필렌 글리콜과 레조르시놀의 존재 하에서 표적 분석물에 대한 매우 우수한 선택성을 입증했으며 만족스러운 타당성과 100%에 가까운 평균 회수율을 보였습니다. 제안된 μPAD는 하이드로퀴논 분석을 위한 매우 간단하고 저렴한 기술이며 만족스러운 결과로 화장품 샘플에 적용될 수 있습니다.

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소개

화장품의 하이드로퀴논 정량은 산화환원 적정, 박층 크로마토그래피[1], 분광광도법[4, 5], 유동 주입 분광광도법[6-8], 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)를 포함한 여러 방법을 통해 달성할 수 있습니다. ) [9,10]. 이러한 방법, 특히 후자는 정확한 측정과 높은 정밀도 및 효율성을 제공하는 것으로 잘 알려져 있습니다. 그러나 이러한 방법도 숙련된 작업자가 필요하며 휴대할 수 없습니다. 따라서 현장 측정에 사용할 수 없습니다.

재료 및 방법

재료 및 장비.이 작업에 사용된 장비는 μPAD용 Whatman No. 1 크로마토그래피 용지(CHR, Whatman, GE Healthcare Life Sciences, UK)에 소수성 장벽을 인쇄하기 위한 왁스 프린터(Xerox ColorCube 8580 DN-2 type T2B047382)를 포함했습니다. . 핫플레이트를 사용하여 왁스 잉크 장벽을 가열하고 종이를 통과하여 반응 영역에 대한 완벽한 장벽을 생성했습니다. Canon PIXMA MP237 스캐너와 Image-J 소프트웨어를 사용하여 캡처한 이미지의 색상 강도를 RGB(빨간색, 녹색 및 파란색) 값으로 해석한 다음 수정된 Lambert-Beer 법칙을 사용하여 흡광도 값으로 변환했습니다.

방법 최적화.제안된 μPAD 방법의 공정 조건은 민감한 측정이 가능하도록 최적화되었습니다.

하이드로퀴논 결정.섹션 2.3에서 결정된 최적 조건 하에서 하이드로퀴논 검출은 그림 2에 따라 수행되었습니다. 이 방식에서 0.5% 플로로글루시놀 1μL를 μPAD 검출 영역에 떨어뜨렸습니다. 장치를 5분 동안 방치한 다음 1μL의 1M NaOH 용액을 검출 영역에 추가했습니다. 장치를 건조하기 위해 10분 더 방치한 후 사용할 준비가 된 것으로 간주했습니다. 하이드로퀴논 검출은 µPAD 장치의 반응 영역에 샘플 1µL를 떨어뜨리고 종이를 10분 동안 방치한 다음 주황색 반응 생성물을 Canon PIXMA MP273 스캐너로 스캔하여 간단히 달성할 수 있습니다. 획득한 이미지의 색상 강도는 Image-J 소프트웨어를 사용하여 RGB 값으로 처리한 후 흡광도 값으로 변환했습니다. 하이드로퀴논의 농도는 얻은 흡광도를 표준 검량선과 일치시켜 결정했습니다.

방법 선택성.안면 미백 크림에서 하이드로퀴논에 대한 μPAD 방법의 선택성은 방해 화합물로서 레조르시놀 및 프로필렌 글리콜을 포함하거나 포함하지 않는 하이드로퀴논 측정을 통해 결정되었습니다. 다양한 농도의 레조르시놀(0, 25, 50, 125 및 250mg/L)을 25mg/L 하이드로퀴논이 들어 있는 5개의 10mL 부피 플라스크에 첨가하고 표시선까지 희석했습니다. 이 용액의 색상 강도는 하이드로퀴논 측정과 동일한 절차를 사용하여 측정되었으며(그림 2), 해당 RGB 값을 흡광도로 변환하고 하이드로퀴논 회수율을 계산했습니다. 레조르시놀과 동일한 다양한 농도를 갖는 프로필렌 글리콜에 대해 동일한 절차를 반복하였다. 간섭 화합물이 있는 용액과 없는 용액 사이에서 얻은 하이드로퀴논 농도의 차이를 사용하여 오차 백분율을 계산했습니다.

방법 검증.µPAD를 사용하여 표준 추가 기술을 통해 두 가지 화장품 샘플에서 하이드로퀴논을 측정하여 분석법 검증을 달성했습니다. 정확히 0.10g의 미백 크림 A와 B를 칭량하고 50mL 비이커 유리에 증류수로 서서히 용해했습니다. 용액을 미세여과지로 통과시키고 여액을 시린지 필터를 이용하여 한번 더 여과하였다. 여과된 용액을 100 mL 부피 플라스크로 옮기고 증류수를 표시선까지 첨가하였다. 그런 다음 샘플을 희석하여 검량선 범위 내의 농도를 얻었습니다.

결과 및 논의

최적 조건의 결정

시약 첨가 순서의 최적화.μPAD에 시약을 떨어뜨리는 순서는 플로로글루시놀-하이드로퀴논 복합체의 형성과 하이드로퀴논 측정 감도에 영향을 미칠 수 있습니다. 그림 5는 시퀀스 A2가 시퀀스 A1보다 μPAD 감지 영역에서 더 강렬한 색상을 생성한다는 것을 보여줍니다. 이 발견은 플로로글루시놀을 플로로글루시놀 이온으로의 광범위한 변형으로 설명할 수 있으며, 이는 서열 A2에 의해 촉진되는 원하는 복합체의 형성을 촉진하는 친핵성 그룹으로 작용합니다. 그림 5에서 볼 수 있듯이 파란색 판독값의 강도는 빨간색 및 녹색 판독값에 비해 훨씬 더 높았습니다. 게다가, 파란색 판독값은 색상 강도(또는 흡광도) 및 하이드로퀴논 농도와 선형적으로 상관관계가 있었습니다. 이 발견은 강도와 ​​농도 사이의 선형 관계가 보색 판독을 사용하여 달성될 수 있다는 것을 발견한 Kohl [30]의 결과와 일치합니다. 따라서 후속 실험에서 μPAD 이미지의 색상 강도를 측정하기 위해 파란색 판독값을 선택했습니다.

플로로글루시놀 부피의 최적화.최적의 플로로글루시놀 부피는 검출 영역 영역에서 정확하게 플로로글루시놀-하이드로퀴논 복합체의 가장 높은 색상 강도를 생성할 수 있습니다. 그림 6과 같이 플로로글루시놀 부피가 클수록 복합체의 색상 강도(흡광도)가 높아집니다. 파란색 판독값을 사용하여 결정된 흡광도는 플로로글루시놀 부피가 최대 1µL까지 증가함에 따라 증가했습니다. 그러나 플로로글루시놀 부피가 1.2 μL를 초과하면 복합체가 소수성 장벽을 통과하여 잘못된 결과를 초래할 수 있습니다. 따라서 추가 최적화를 위해 1 μL의 플로로글루시놀 부피를 사용했습니다.

플로로글루시놀 농도의 최적화.오렌지색 플로로글루시놀-하이드로퀴논 복합체의 흡광도는 처음에 플로로글루시놀 농도가 {{0}}.5%까지 증가한 다음 모든 하이드로퀴논이 완전히 플로로글루시놀-하이드로퀴논 복합체를 형성했기 때문에 평준화되었습니다(그림 7). . 따라서 0.5%가 최적의 플로로글루시놀 농도로 간주되었습니다.

NaOH 농도의 최적화.최적의 NaOH 농도는 음전하 플로로글루시놀 이온 형성에 적합한 알칼리성 분위기를 제공합니다. NaOH의 수산기(OH-) 그룹은 플로로글루시놀의 OH- 그룹에 있는 수소를 공격하여 플로로글루시놀 이온을 형성할 수 있으며, 이는 다시 하이드로퀴논을 공격하여 헤테로복합체 플로로글루시놀-하이드로퀴논 복합체를 형성할 수 있습니다. 그림 8은 NaOH 농도가 높을수록 μPAD 이미지의 색상 강도가 증가함을 보여줍니다. 가장 높은 흡광도는 1M의 NaOH 농도에서 얻어졌다. 따라서 후속 실험에는 1M NaOH를 사용하였다.

반응 시간의 최적화.반응 시간은 가장 짧은 스캐닝 시간을 결정하고 복합 화합물의 색상 저하를 피하기 위해 최적화되었습니다. 반응 시간이 짧으면 플로로글루시놀-하이드로퀴논 복합체가 불완전하게 형성될 수 있습니다. 그러나 긴 반응 시간은 빛과 부적절한 온도 및 pH에 노출되어 복잡한 색상을 저하시킬 수 있습니다. 10분의 반응 시간은 최대 흡광도로 최적의 결과를 산출했습니다(그림 9). 이 반응 시간은 후속 실험에 사용되었습니다.

표준 곡선 및 선형성 측정.위에서 얻은 최적 조건(즉, A2 시약 고정화 시퀀스, 0.5% 플로로글루시놀 1 μL, 1 M NaOH 및 10-분 반응)에서, 1 μL의 샘플은 하이드로퀴논 농도가 10mgL-1에서 1000mg/L까지 변화함에 따라 색상 강도의 명확한 차이를 보여주었습니다(그림 10). 얻은 이미지의 색상 강도의 RGB 값을 흡광도 값으로 변환하고 후자를 하이드로퀴논 농도의 함수로 표시하면 10~ 100mg/L(그림 11-a) 및 250–1000mg/L 하이드로퀴논(그림 11-b). μPAD 이미지는 높은 하이드로퀴논 농도에서 더 큰 강도를, 낮은 하이드로퀴논 농도에서 더 낮은 강도를 나타내는 색상을 나타냅니다. 즉, 하이드로퀴논 농도가 높을수록 주황색 플로로글루시놀-하이드로퀴논 복합체의 색상 강도가 커집니다.

그림 11에 따르면 하이드로퀴논 농도는 μPAD 이미지의 색상 강도에 비례합니다. 구체적으로, 하이드로퀴논 농도가 높을수록 청색 판독값의 강도로부터 얻은 흡광도 값이 높아집니다. 10 mgL−1에서 100 mgL−1 범위의 농도에서 하이드로퀴논에 대한 표준 곡선은 y =  0.0004x + 0.0563의 선형 회귀 방정식을 제공했습니다(R{{9 }}.9979). 유사하게, 하이드로퀴논 농도와 흡광도 사이의 관계는 하이드로퀴논 농도 250–1000 mgL−1에서 y=0.0001x + 0.0923(R2=0.9991)의 선형 회귀 방정식을 제공했습니다. 이 작업에서 1에 가까운 R2 값은 농도와 흡광도 사이에 매우 좋은 선형 상관 관계를 나타냅니다.

방법 선택성.μPAD법의 선택성은 미백화장품에 흔히 존재하는 두 가지 물질인 레조르시놀과 프로필렌글리콜을 하이드로퀴논 표준용액에 별도로 첨가하여 조사하였다. 표 1에 묘사된 바와 같이, 25, 50 및 125 mg/L 농도의 레조르시놀 첨가는 μPAD 방법을 사용하여 얻은 하이드로퀴논 측정에 큰 영향을 미치지 않았습니다. 이 발견은 생성된 작은 퍼센트 오류에 의해 뒷받침됩니다(<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.

방법 검증.μPAD법의 타당성은 미백크림 화장품 2종에서 하이드로퀴논을 검출하여 평가하였다. 검증 테스트의 결과는 표 2에 나와 있습니다. µPAD 방법은 95% –105% 범위의 회수율 값과 높은 정밀도(퍼센트 RSD < 10퍼센트)로 뒷받침되는 매우 우수한 정확도와 타당성을 보여주었습니다.

요약하면, 본 연구에서 제안한 μPAD 방법은 만족스러운 정확도와 정밀도를 제공합니다. 따라서 제작된 장치는 미백 크림 화장품에서 하이드로퀴논 검출을 위한 대체 방법으로 사용될 수 있다.

결론

미백 크림의 하이드로퀴논은 주황색 하이드로퀴논-플로로글루시놀 복합체를 형성하기 위해 알칼리성 조건에서 하이드로퀴논과 플로로글루시놀의 간단한 반응을 기반으로 하는 제안된 μPAD를 사용하여 결정할 수 있습니다. 이 방법은 10–100 및 250–1000 mg/L 범위의 하이드로퀴논 농도를 결정하는 데 사용할 수 있습니다. 본 연구에서 개발된 μPAD는 다른 고급 방법에 비해 감도가 떨어지지만 공정이 간단하고 저렴합니다. 제안된 μPAD 장치는 상당히 높은 정확도와 정밀도로 얼굴 미백 크림의 하이드로퀴논을 모니터링하기 위한 테스트 키트로 사용될 수 있습니다.

감사의 말

저자는 이 연구를 촉진한 Brawijaya University의 화학과와 Brawijaya University의 이학부에 감사를 표하며 Dr. Grant 2020, DIPA-023.17.2.677512/2020, Contract No. 32/UN10.F09/PN/2020.

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