概要

この研究では、フロログルシノールを使用して顔の美白クリームに含まれるハイドロキノンを分析するためのマイクロ流体紙ベース分析デバイス (μPAD) が開発されました。 μPAD は検出用の疎水性バリアを備えており、Whatman クロマトグラフ用紙を使用したワックス プリンターを使用して製造されました。 検出は、オレンジ色のヒドロキノン - フロログルシノール複合体の形成に基づく比色分析によって行われました。 μPAD の検出ゾーン上に形成された着色反応生成物をスキャンし、得られた画像を Image-J ソフトウェアで処理して色の強度 (RGB 値) を測定しました。 高感度の測定を実現するために、プロセス条件の最適化が行われました。 最大の感度をもたらす最適条件には、フロログルシノール → NaOH → サンプル (ハイドロキノン) の試薬添加シーケンス、0.5 パーセントのフロログルシノール 1 μL、1 M NaOH、および 10- 分の反応が含まれます。 最適な条件下で、µPAD は、10 ～ 100 mg/L (R2=0.9979) および 250 ～ 1000 mg/L (R2 = 0.9991) の濃度でハイドロキノンの 2 つの直線検量線を作成しました。 この方法は、プロピレングリコールとレゾルシノールの存在下で、標的分析物に対する非常に優れた選択性を示し、満足のいく妥当性と 100% に近い平均回収率を示しました。 提案された µPAD は、ハイドロキノン分析のための非常にシンプルで安価な技術であり、化粧品サンプルに適用すると満足のいく結果が得られます。

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序章

化粧品中のハイドロキノンの測定は、酸化還元滴定、薄層クロマトグラフィー [1]、分光測光法 [4、5]、フローインジェクション分光測光法 [6-8]、高速液体クロマトグラフィー (HPLC) などのいくつかの方法で行うことができます。 ) [9,10]。 これらの方法、特に後者は、正確な測定、高い精度と効率を提供することがよく知られています。 ただし、これらの方法も熟練したオペレーターを必要とし、移植性がありません。 したがって、現場での測定には使用できません。

材料および方法

材料と設備。この研究で使用された装置には、µPAD 用の Whatman No. 1 クロマトグラフィー紙 (CHR、Whatman、GE Healthcare Life Sciences、英国) に疎水性バリアを印刷するためのワックス プリンター (Xerox ColorCube 8580 DN-2 タイプ T2B047382) が含まれていました。 。 ホットプレートを使用してワックスインクバリアを加熱し、紙に浸透させて反応ゾーンに完璧なバリアを作成しました。 Canon PIXUS MP237 スキャナーと Image-J ソフトウェアを使用して、取り込んだ画像の色の強度を赤、緑、青 (RGB) 値に解釈し、修正ランバート ベールの法則を使用して吸光度値に変換しました。

メソッドの最適化。提案された µPAD 法のプロセス条件は、高感度な測定を可能にするために最適化されました。

ハイドロキノンの測定。セクション 2.3 で決定された最適条件下でのハイドロキノン検出は、図 2 に従って実行されました。このスキームでは、1 µL の 0.5 パーセントのフロログルシノールが µPAD 検出ゾーンに滴下されました。 デバイスを 5 分間放置した後、1 M NaOH 溶液 1 μL を検出ゾーンに加えました。 デバイスをさらに 10 分間放置して乾燥させた後、使用できる状態になったと判断しました。 ハイドロキノンの検出は、サンプル 1 µL を µPAD デバイスの反応ゾーンに滴下し、紙を 10 分間放置し、オレンジ色の反応生成物を Canon PIXUS MP273 スキャナーでスキャンするだけで実行できます。 得られた画像の色の強度を、Image-J ソフトウェアを使用して RGB 値に処理し、次に吸光度値に変換しました。 得られた吸光度を標準検量線と照合することにより、ハイドロキノンの濃度を決定した。

メソッドの選択性。顔用美白クリーム中のハイドロキノンに対する µPAD 法の選択性は、干渉化合物としてレゾルシノールとプロピレングリコールを使用した場合と使用しない場合のハイドロキノン測定値を取得することによって決定されました。 さまざまな濃度のレゾルシノール (0、25、50、125、および 250 mg/L) を、25 mg/L ヒドロキノンを含む 5 つの 10 mL メスフラスコに加え、標線まで希釈しました。 これらの溶液の色の強度は、ハイドロキノン測定と同じ手順を使用して測定され (図 2)、対応する RGB 値が吸光度に変換され、ハイドロキノンの回収率が計算されました。 同じ手順を、レゾルシノールと同じさまざまな濃度のプロピレングリコールに対して繰り返しました。 干渉化合物を含む溶液と含まない溶液の間で得られたヒドロキノン濃度の差を使用して、パーセント誤差を計算しました。

メソッドの検証。メソッドの検証は、µPAD を使用して、標準的な添加技術により 2 つの化粧品サンプル中のハイドロキノンを測定することで達成されました。 正確に 0.10 g の美白クリーム A および B を秤量し、50 mL ビーカー ガラス中で蒸留水で徐々に溶解しました。 溶液を目の細かい濾紙に通し、濾液をシリンジフィルターを使用してもう一度濾過した。 濾過した溶液を１００ｍＬメスフラスコに移し、標線まで蒸留水を加えた。 その後、検量線の範囲内の濃度になるようにサンプルを希釈しました。

結果と考察

最適条件の決定

試薬添加シーケンスの最適化。試薬を µPAD に滴下する順序は、フロログルシノール - ハイドロキノン複合体の形成とハイドロキノン測定の感度に影響を与える可能性があります。 図 5 は、シーケンス A2 がシーケンス A1 よりも µPAD 検出ゾーンでより強い色を生成することを示しています。 この発見は、配列 A2 によって促進され、目的の複合体の形成を促進する求核基として機能するフロログルシノールのフロログルシノール イオンへの広範な変換によって説明される可能性があります。 図 5 に示すように、青色の測定値の強度は、赤色および緑色の測定値と比較してはるかに高かった。 さらに、青色の測定値は、色の強度 (または吸光度) およびヒドロキノン濃度と直線的に相関していました。 この発見は、強度と濃度の間の線形関係が補色の読み取りを使用することで達成できることを発見した Kohl [30] の結果と一致しています。 したがって、その後の実験で µPAD 画像の色の強度を測定するために青色の読み取り値が選択されました。

フロログルシノール量の最適化。最適なフロログルシノール量により、検出ゾーンの領域で正確にフロログルシノール - ハイドロキノン複合体の最高の色強度を生成できます。 図 6 に示すように、フロログルシノールの量が多いほど、複合体の色の強度 (吸光度) は高くなります。青色の読み取り値を使用して測定された吸光度は、フロログルシノールの量が 1 μL まで増加するにつれて増加しました。 ただし、フロログルシノールの量が 1.2 µL を超えると、複合体が疎水性バリアを通過してしまい、誤った結果が生じる可能性があります。 したがって、さらなる最適化のために 1 μL のフロログルシノール量が使用されました。

フロログルシノール濃度の最適化。フロログルシノール - ハイドロキノンのオレンジ色の複合体の吸光度は、最初はフロログルシノール濃度が {{0}}.5 パーセントまで増加しましたが、すべてのハイドロキノンが完全にフロログルシノール - ハイドロキノン複合体を形成したため、その後横ばいになりました (図 7)。 。 したがって、0.5 パーセントが最適なフロログルシノール濃度と考えられました。

NaOH 濃度の最適化。最適な NaOH 濃度は、負に帯電したフロログルシノール イオンの形成に適したアルカリ性雰囲気を提供します。 NaOH のヒドロキシル (OH-) 基は、フロログルシノールの OH- 基の水素を攻撃してフロログルシノール イオンを形成し、そのイオンがハイドロキノンを攻撃してヘテロ複合体のフロログルシノール - ハイドロキノン複合体を形成する可能性があります。 図 8 は、NaOH 濃度が高くなると、μPAD 画像の色の強度が増加することを示しています。 最高の吸光度は、NaOH 濃度 1 M で得られました。したがって、その後の実験では 1 M NaOH を使用しました。

反応時間の最適化。反応時間は、最短のスキャン時間を決定し、複雑な化合物の色の劣化を避けるために最適化されました。 反応時間が短いと、フロログルシノール - ハイドロキノン複合体の形成が不完全になる可能性があります。 ただし、反応時間が長いと、光や不適切な温度や pH への曝露により複雑な色が劣化する可能性があります。 10 分間の反応時間により、最大の吸光度で最適な結果が得られました (図 9)。 この反応時間はその後の実験に使用されました。

標準曲線と直線性の測定。上記で得られた最適条件（つまり、A2 試薬固定化シーケンス、1 μL の 0.5 パーセント フロログルシノール、1 M NaOH、および 10- 分の反応）の下で、1 μL のサンプルでは、​​ハイドロキノン濃度が 10 mgL-1 から 1000 mg/L まで変化するにつれて、色の強度に明らかな違いが示されました (図 10)。 得られた画像の色の強度の RGB 値を吸光度の値に変換し、後者をハイドロキノン濃度の関数としてプロットしたところ、10 ～ 100 mg/L (図 11-a) および 250 ～ 1000 mg/L ヒドロキノン (図 11-b)。 μPAD 画像は、ハイドロキノン濃度が高い場合にはより強い色を示し、ハイドロキノン濃度が低い場合にはより低い色を示しました。 言い換えれば、ハイドロキノン濃度が高いほど、オレンジ色のフロログルシノール - ハイドロキノン複合体の色の強度が大きくなります。

図 11 によると、ハイドロキノン濃度は µPAD 画像の色の強度に比例します。 具体的には、ハイドロキノン濃度が高くなるほど、青色の測定値の強度から得られる吸光度の値も高くなります。 10 mgL-1 から 100 mgL-1 の範囲の濃度でのヒドロキノンの標準曲線は、y =  0.0004x プラス 0.0563 (R{{9 }}.9979)。 同様に、ヒドロキノン濃度と吸光度の関係は、ヒドロキノン濃度 250 ～ 1000 mgL-1 で y=0.0001x プラス 0.0923 (R2=0.9991) の線形回帰式を与えました。 この研究では、1 に近い R2 値は、濃度と吸光度の間の非常に良好な線形相関を示しています。

メソッドの選択性。μPAD 法の選択性は、美白化粧品に一般的に含まれる 2 つの物質であるレゾルシノールとプロピレングリコールを標準ハイドロキノン溶液に別々に添加することによって調査されました。 表 1 に示すように、25、50、および 125 mg/L の濃度でレゾルシノールを添加しても、μPAD 法を使用して得られたヒドロキノン測定値には大きな影響はありませんでした。 この発見は、生成されるわずかなパーセントの誤差によって裏付けられています (<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.

メソッドの検証。2種類の美白クリーム化粧品中のハイドロキノンを検出することでμPAD法の妥当性を評価しました。 検証テストの結果を表 2 に示します。µPAD メソッドは、95 パーセント ～ 105 パーセントの範囲の回収値と高い精度 (パーセント RSD < 10 パーセント) によって裏付けられるように、非常に優れた精度と妥当性を示しました。

要約すると、この研究で提案された µPAD 手法は満足のいく精度と精度を提供します。 したがって、作製した装置は、美白クリーム化粧品中のハイドロキノンを検出するための代替方法として使用することができる。

結論

ホワイトニングクリーム中のハイドロキノンは、提案されたμPADを使用して測定できます。このμPADは、アルカリ条件下でハイドロキノンとフロログルシノールがオレンジ色のハイドロキノン-フロログルシノール複合体を形成する単純な反応に基づいています。 この方法は、10 ～ 100 および 250 ～ 1000 mg/L の範囲のハイドロキノン濃度を決定するために使用できます。 今回開発したμPADは他の高度な手法に比べて感度は低いものの、プロセスが簡単で安価です。 提案されたμPAD デバイスは、顔の美白クリームに含まれるハイドロキノンをかなり高い精度でモニタリングするためのテストキットとして使用できる可能性があります。

謝辞

著者らは、この研究を促進してくれたブラウィジャヤ大学化学科と、DIPA-023の博士助成金2020を通じて財政的支援を提供してくれたブラウィジャヤ大学理学部に感謝します。17.2.677512/2020、契約番号. 32/UN10.F09/PN/2020。

参考文献

[1] Ortonne, JP.、Bissett, DL 2008. 皮膚の色素沈着過剰に関する最新の洞察。 Ｊ．Ｉｎｖｅｓｔｉｇ． ダーマトール。 症状 手順 13:10-14、

[2] Westerhof, W.、Kooyers, T. 2005。皮膚科学におけるハイドロキノンとその類似体 - 潜在的な健康リスク。 J.コスメット。 ダーマトール。 4(2): 55-9

[3] Couteau, C.、Coiffard, L. 2016 年。美白剤の概要: 医薬品および化粧品化粧品。 3(27): 1-16、

[4] Elferjani、HS、Ahmida、NHS、Ahmida、A. 2017年。分光光度法による一部の医薬品および化粧品調製物中のヒドロキノンの測定。 IJSR。 6(7): 2219–2324、

[5] Sulistyarti, H.、Sari, PM、Syamaidzar、Retnowati, R.、Tolle, H.、Wiryawan, A. 2020. クロム (VI)-ジフェニルカルバジドの減少に基づく化粧品中のハイドロキノンの定量のための間接分光光度法吸収。 IOP 会議 サー。 メーター。 科学。 工学 833(012047): 1 ～ 10、

[6] Fahmi, MI、Sulistyarti, H.、Mulyasryani, A.、Wiryawan, A. 2019. フローインジェクション (FI) の最適化 – ハイドロキノン分析のための分光測光法。 J.ピュアアプリ。 化学。 解像度 8(1): 53–61

[7] Trenggamayunelgi, FS、Sulistyarti, H.、Retnowati, R. 2019. ブルーデンプン - ヨウ素複合体の形成に基づくヒドロキノン測定のためのフローインジェクション分光測光法の開発。 IOP 会議 サー。 メーター。 科学。 工学 546(032031): 1–10、https://doi.org/10.1088/1 757- 899X/546/3/032031。

[8] Albhibani, MMO、Sulistyarti, H.、Sabarudin, A. 2019. 鉄 (II)-フェナントロリン錯体の形成に基づくハイドロキノン分析のためのフローインジェクション - 間接分光光度法。 J.ピュアアプリ。 化学。 解像度 8(3): 208–216

[9] García, PL、Santoro, MIRM、Kedor-Hackman, ERM、Singh, AK、2005 年。ゲルおよびクリーム調製物中のヒドロキノンを測定するための HPLC および UV 派生分光測光法の開発と検証。 Ｊ．Ｐｈａｒｍ． バイオメッド。 アナル。 39(3–4): 764–768。

[10] Gimeno, P.、Maggio, AF、Bancilhon, M.、Lassu, N.、Gornes, H.、Brenier, C.、Lempereur, L. 2016. ハイドロキノンの同定およびスクリーニングのための HPLC-UV 法、ハイドロキノンのエーテルとコルチコステロイドは、違法な化粧品の美白剤として使用されている可能性があります。 Jクロマトガー。 科学。 54(3): 343–352、

[11] Martinez, AW、Phillips, ST、Whitesides, GM、Carrilho, E. 2010. 発展途上世界のための診断: マイクロ流体紙ベース分析装置。 アナル。 化学。 82(1): 3-10

[12] Adkins, J.、Boehle, K.、Henry, C. 2015. 電気化学紙ベースのマイクロ流体デバイス。 電気泳動、36(16): 1811–1824、

[13] Oh、JM、Chow、KF、2015 年。電気化学的な紙ベースの分析装置の最近の開発。 アナル。 方法。 7(19): 7951–7960

[14] Mettakoonpitak, J.、Boehle, K.、Nantaphol, S.、Teenam, P.、Adkins, JA、Srisa-Art, M.、Henry, CS 2016. 紙ベースの分析装置の電気化学: レビュー。 電気分析。 28(7): 1420–1436

[15] Yao, B.、Zhang, J.、Kou, TY、Song, Y.、Liu, TY、Li, Y. 2017. フレキシブルエネルギー貯蔵デバイス用の紙ベースの電極。 上級 科学。 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. 論文有毒イオンの比色検出のためのベースのマイクロ流体分析デバイス: レビュー。 トレンドアナル。 化学。 93: 212–227

[17] Morbioli, GG、Mazzu-Nascimento, T.、Stockton, AM、Carrilho, E. 2017. マイクロ流体紙ベースの分析デバイスによる比色検出の技術的側面と課題 (µPADs–A レビュー。Anal. Chim. Acta. 970: 1-22

[18] Yu、JH、Ge、SG、Yan、M。2014 年。化学発光および電気生成化学発光検出を使用した、紙の上の実験室ベースのデバイス。 アナル。 バイオアナル。 化学。 406(23): 5613–5630

[19] Gross、EM、Durant、HE、Hipp、KN、Lai、RY 2017。紙ベースおよびその他の安価なマイクロ流体デバイスにおける電気化学発光検出。 化学。 エレクトロ。 化学。 4(7): 1594–1603

[20] Busa, LSA、Mohammadi, S.、Maeki, M.、石田 A.、Tani, H.、Tokeshi, M. 2016. 食品および水の分析のためのマイクロ流体紙ベースの分析デバイスの進歩。 マイクロマシン。 7:8

[21] Wisang, YF、Sulistyarti, H.、Andayani, U.、Sabarudin, A. 2019. 肉眼および比色検出を使用した分析をリードするマイクロ流体紙ベース分析デバイス (µPAD)。 IOP 会議 サー。 メーター。 科学。 工学 546: 0320331–7

[22] Meredith, NA、Quinn, C.、Cate, DM、Reilly, TH、Volckens, J.、Henry, CS 2016。環境分析用の紙ベースの分析装置。 アナリスト。 141(6): 1874 ～ 1887 年

[23] Yetisen, AK、Akram, MS、Lowe, CR、2013 年。紙ベースのマイクロ流体ポイントオブケア診断装置。 研究室 チップ。 13(12): 2210–2251

[24] Jeong, S.-G.、Kim, J.、Nam, J.-O.、Song YS、Lee C.- S. 2013. 定量的尿分析のための紙ベースの分析装置。 内部。 ニューロロール。 ヨハネ 17(4): 155–161

[25] Santhiago, M.、Nery, EW、Santos, GP、Kubota, LT 2014. 生物分析用途のためのマイクロ流体紙ベースのデバイス。 生体分析。 6(1): 89–106

[26] Rozand, C. 2014. ポイントオブケア感染症検査用の紙ベースの分析装置。 ユーロ。 Ｊ．クリン． 微生物。 感染する。 ディス。 33(2): 147-156

[27] Xia, Y.、Si, J.、Li, Z. 2016. 紙ベースのマイクロ流体分析デバイスの製造技術と生物学的検査への応用: レビュー。 バイオセンス。 バイオ電子。 77: 774–789。

[28] Mahdiasanti, IW、Sabarudin, A.、Sulistyarti, H. 2019. マイクロ流体紙ベース分析装置を使用した血液中の腎機能バイオマーカーとしての BUN-クレアチニンの同時測定、IOP Conf。 サー。 メーター。 科学。 工学 546(032019): 1–9

[29] Fauziyah、N.、Andini、Anneke、Oktavia、I.、Sari、MI、Sulistyarti、H.、Sabarudin、A. 2019。IOP Conf。 サー。 メーター。 科学。 工学 546(032007): 1–8

[30] Kohl, SK、Landmark, JD、Stickle, DF、2006 年。デジタル カラー画像解析と着色溶液を使用した吸光度のデモンストレーション。 Ｊ．Ｃｈｅｍ． 教育する。 83(4): 644–646

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