Abstrato

Um dispositivo analítico baseado em papel microfluídico (µPAD) é desenvolvido neste trabalho para analisar a hidroquinona em cremes clareadores faciais usando floroglucinol. O µPAD apresenta uma barreira hidrofóbica para detecção e foi fabricado usando uma impressora de cera com papel cromatográfico Whatman. A detecção foi realizada por colorimetria com base na formação de um complexo hidroquinona-floroglucinol laranja. O produto de reação colorido formado na zona de detecção do µPAD foi digitalizado e as imagens obtidas foram processadas com o software Image-J para determinar sua intensidade de cor (valor RGB). A otimização das condições do processo foi realizada para obter medições sensíveis. As condições ideais que produziram sensibilidade máxima incluíram uma sequência de adição de reagente de floroglucinol → NaOH → amostra (hidroquinona), 1 µL de 0,5 por cento de floroglucinol, 1 M de NaOH e uma reação de 10-minutos. Sob condições ideais, o µPAD produziu duas curvas de calibração linear para hidroquinona em concentrações de 10–100 mg/L (R2=0.9979) e 250–1000 mg/L (R2 = 0.9991). O método demonstrou seletividade muito boa para o analito alvo na presença de propilenoglicol e resorcinol com validade satisfatória e recuperação média próxima a 100%. A µPAD proposta é uma técnica muito simples e barata para análise de hidroquinona e pode ser aplicada a amostras de cosméticos com resultados satisfatórios.

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Introdução

A determinação de hidroquinona em cosméticos pode ser obtida através de vários métodos, incluindo titulação redox, cromatografia em camada fina [1], espectrofotometria [4, 5], espectrofotometria de injeção de fluxo [6-8] e cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC ) [9,10]. Esses métodos, especialmente os últimos, são bem conhecidos por oferecer medições precisas e alta precisão e eficácia. No entanto, esses métodos também requerem um operador qualificado e não são portáteis; assim, eles não podem ser usados ​​para medições no local.

Materiais e métodos

Materiais e equipamentos.O equipamento utilizado neste trabalho incluiu uma impressora de cera (Xerox ColorCube 8580 DN-2 tipo T2B047382) para imprimir a barreira hidrofóbica em papel de cromatografia Whatman No. 1 (CHR, Whatman, GE Healthcare Life Sciences, Reino Unido) para o µPAD . Uma placa de aquecimento foi usada para aquecer a barreira de tinta de cera e permitir que ela penetrasse no papel para produzir uma barreira perfeita para a zona de reação. Um scanner Canon PIXMA MP237 e o software Image-J foram usados ​​para interpretar a intensidade da cor das imagens capturadas em valores de vermelho, verde e azul (RGB), que foram então convertidos em um valor de absorbância usando a Lei de Lambert-Beer modificada.

Otimização de Métodos.As condições de processo do método µPAD proposto foram otimizadas para permitir medições sensíveis.

Determinação de hidroquinona.A detecção de hidroquinona nas condições ideais determinadas na Seção 2.3 foi realizada de acordo com a Figura 2. Nesse esquema, 1 µL de 0,5 por cento de floroglucinol foi colocado na zona de detecção de µPAD. O dispositivo foi deixado em repouso por 5 min e, em seguida, 1 µL de solução de NaOH 1 M foi adicionado à zona de detecção. O aparelho foi deixado em repouso por mais 10 minutos para secagem, após o que foi considerado pronto para uso. A detecção de hidroquinona pode ser obtida simplesmente deixando cair 1 µL da amostra na zona de reação do dispositivo µPAD, deixando o papel repousar por 10 minutos e, em seguida, escaneando o produto de reação laranja com um scanner Canon PIXMA MP273. A intensidade de cor das imagens obtidas foi processada em valores RGB usando o software Image-J e depois convertida em valores de absorbância. A concentração de hidroquinona foi determinada comparando a absorbância obtida com uma curva de calibração padrão.

Seletividade do método.A seletividade do método µPAD em relação à hidroquinona em cremes clareadores faciais foi determinada pela obtenção de medições de hidroquinona com e sem resorcinol e propilenoglicol como compostos interferentes. Várias concentrações de resorcinol (0, 25, 50, 125 e 250 mg/L) foram adicionadas a cinco frascos volumétricos de 10 mL contendo 25 mg/L de hidroquinona e diluídas até a marca. A intensidade da cor dessas soluções foi medida usando o mesmo procedimento para determinação de hidroquinona (Figura 2), os valores RGB correspondentes foram convertidos em absorbância e a recuperação de hidroquinona foi calculada. O mesmo procedimento foi repetido para o propilenoglicol com as mesmas várias concentrações do resorcinol. A diferença na concentração de hidroquinona obtida entre as soluções com e sem os compostos interferentes foi usada para calcular o erro percentual.

Método de validação.A validação do método foi obtida usando o µPAD para determinar a hidroquinona em duas amostras de cosméticos por meio da técnica de adição padrão. Exatamente 0,10 g dos cremes clareadores A e B foram pesados ​​e gradualmente dissolvidos com água destilada em um béquer de 50 mL. A solução foi passada em papel de filtro fino e o filtrado foi novamente filtrado com filtro de seringa. A solução filtrada foi transferida para balão volumétrico de 100 mL e adicionada de água destilada até a marca. Em seguida, a amostra foi diluída para obter uma concentração dentro da faixa da curva de calibração.

Resultados e discussão

Determinação das Condições Ótimas

Otimização da Sequência de Adição de Reagentes.A ordem em que os reagentes são colocados no µPAD pode influenciar a formação do complexo floroglucinol-hidroquinona e a sensibilidade da medição de hidroquinona. A Figura 5 mostra que a sequência A2 produz uma cor mais intensa na zona de detecção do µPAD do que a sequência A1. Esse achado pode ser explicado pela extensa transformação do floroglucinol em íons floroglucinol, que atuam como grupos nucleofílicos facilitando a formação do complexo desejado, promovido pela sequência A2. Conforme mostrado na Figura 5, a intensidade das leituras em azul foi muito maior em comparação com as leituras em vermelho e verde. Além disso, as leituras de azul foram linearmente correlacionadas com a intensidade da cor (ou absorbância) e concentração de hidroquinona. Esta descoberta concorda com os resultados de Kohl [30], que descobriu que uma relação linear entre intensidade e concentração pode ser alcançada usando leituras de cores complementares. Assim, as leituras azuis foram selecionadas para medir a intensidade da cor das imagens µPAD em experimentos subsequentes.

Otimização do Volume de Floroglucinol.O volume ideal de floroglucinol pode produzir a maior intensidade de cor do complexo floroglucinol-hidroquinona precisamente na área da zona de detecção. Quanto maior o volume do floroglucinol, maior a intensidade da cor (absorvância) do complexo, conforme mostrado na Figura 6. A absorbância determinada por leituras de azul aumentou com o aumento do volume do floroglucinol até 1 µL; no entanto, volumes de floroglucinol superiores a 1,2 µL fizeram com que o complexo atravessasse a barreira hidrofóbica, o que poderia levar a resultados errôneos. Portanto, um volume de floroglucinol de 1 µL foi usado para otimização adicional.

Otimização da Concentração de Floroglucinol.A absorção do complexo laranja de floroglucinol-hidroquinona aumentou inicialmente com a concentração de floroglucinol até {{0}},5 por cento e depois estabilizou porque toda a hidroquinona formou completamente um complexo floroglucinol-hidroquinona (Figura 7) . Portanto, 0,5% foi considerado a concentração ideal de floroglucinol.

Otimização da Concentração de NaOH.A concentração ótima de NaOH fornece uma atmosfera alcalina adequada para a formação de íons de floroglucinol carregados negativamente. O grupo hidroxila (OH-) do NaOH pode atacar o hidrogênio no grupo OH- do floroglucinol para formar um íon floroglucinol, que, por sua vez, pode atacar a hidroquinona para formar um complexo heterocomplexo floroglucinol-hidroquinona. A Figura 8 revela que concentrações mais altas de NaOH aumentam a intensidade da cor das imagens µPAD. A maior absorbância foi obtida em uma concentração de NaOH de 1 M. Assim, 1 M de NaOH foi usado para experimentos subseqüentes.

Otimização do Tempo de Reação.O tempo de reação foi otimizado para determinar o menor tempo de digitalização e evitar a degradação da cor dos compostos complexos. Um tempo de reação curto pode resultar na formação incompleta do complexo floroglucinol-hidroquinona. No entanto, longos tempos de reação podem degradar a cor do complexo através da exposição à luz e temperatura e pH inadequados. Um tempo de reação de 10 minutos rendeu ótimos resultados com absorção máxima (Figura 9). Este tempo de reação foi usado para experimentos subsequentes.

Medições de curva padrão e linearidade.Sob as condições ideais obtidas acima (isto é, sequência de imobilização do reagente A2, 1 µL de 0,5 por cento de floroglucinol, 1 M NaOH e 10-minuto de reação), o método µPAD usando 1 µL do A amostra demonstrou diferenças claras na intensidade da cor quando a concentração de hidroquinona variou de 10 mgL−1 a 1000 mg/L (Figura 10). Quando os valores RGB da intensidade de cor das imagens obtidas foram convertidos em valores de absorbância e este último foi plotado em função da concentração de hidroquinona, correlações muito boas (ou seja, R 2 próximo a 1) foram obtidas nas faixas de concentração de 10– 100 mg/L (Figura 11-a) e 250–1000 mg/L de hidroquinona (Figura 11-b). As imagens do µPAD apresentaram cores com maior intensidade em altas concentrações de hidroquinona e menor intensidade em baixas concentrações de hidroquinona. Em outras palavras, quanto maior a concentração de hidroquinona, maior a intensidade da cor do complexo floroglucinol-hidroquinona laranja.

Conforme a Figura 11, a concentração de hidroquinona é proporcional à intensidade da cor da imagem µPAD; especificamente, quanto maior a concentração de hidroquinona, maior o valor de absorbância obtido da intensidade das leituras de azul. A curva padrão para hidroquinona em concentrações variando de 10 mgL-1 a 100 mgL-1 forneceu uma equação de regressão linear de y =  0,0004x mais 0,0563 (R{{9 }}.9979). Da mesma forma, a relação entre concentração de hidroquinona e absorbância deu uma equação de regressão linear de y=0.0001x mais 0,0923 (R2=0.9991) em concentrações de hidroquinona de 250–1000 mgL-1. Neste trabalho, valores de R2 próximos a 1 indicam correlações lineares muito boas entre concentração e absorbância.

Seletividade do método.A seletividade do método µPAD foi investigada adicionando separadamente resorcinol e propilenoglicol, duas substâncias comumente presentes em cosméticos clareadores, a uma solução padrão de hidroquinona. Conforme ilustrado na Tabela 1, a adição de resorcinol nas concentrações de 25, 50 e 125 mg/L não afetou significativamente as medições de hidroquinona obtidas pelo método µPAD. Essa descoberta é suportada pelo pequeno erro percentual gerado (<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.

Método de validação.A validade do método µPAD foi avaliada pela detecção de hidroquinona em dois tipos de cremes cosméticos clareadores. Os resultados do teste de validação são apresentados na Tabela 2. O método µPAD mostrou precisão e validade muito boas, corroboradas por valores de recuperação na faixa de 95 por cento –105 por cento, bem como alta precisão (por cento RSD < 10 por cento).

Em resumo, o método µPAD proposto neste trabalho fornece exatidão e precisão satisfatórias. Portanto, o dispositivo fabricado pode ser usado como um método alternativo para detecção de hidroquinona em cremes cosméticos clareadores.

Conclusão

A hidroquinona em cremes clareadores pode ser determinada usando o μPAD proposto, que se baseia na reação simples de hidroquinona com floroglucinol sob condições alcalinas para formar um complexo hidroquinona-floroglucinol laranja. Este método pode ser usado para determinar as concentrações de hidroquinona nas faixas de 10–100 e 250–1000 mg/L. Embora o µPAD desenvolvido neste trabalho seja menos sensível em comparação com outros métodos avançados, envolve um processo simples e de baixo custo. O dispositivo μPAD proposto pode ser usado como um kit de teste para monitorar a hidroquinona em cremes de clareamento facial com exatidão e precisão razoavelmente altas.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao Departamento de Química da Universidade de Brawijaya, por facilitar esta pesquisa e à Faculdade de Ciências da Universidade de Brawijaya, por fornecer apoio financeiro por meio da Bolsa de Doutorado 2020, DIPA-023.17.2.677512/2020, Contrato No. 32/UN10.F09/PN/2020.

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