引用本文
许春华, 张惠煊, 孙毓, 唐楷臻, 徐银娟, 赵媛. 婴幼儿护肤品中违禁激素丙酸氯倍他索的荧光渐变型比色分析[J]. 光谱学与光谱分析, 2024,44(6): 1636-1639.
XU Chun-hua, ZHANG Hui-xuan, SUN Yu, TANG Kai-zhen, XU Yin-juan, ZHAO Yuan. Fluorescence Gradient Colorimetric Analysis of Clobetasol Propionate in Infant Skin Care Products[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2024,44(6): 1636-1639.
Doi:10.3964/j.issn.1000-0593(2024)06-1636-04  
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婴幼儿护肤品中违禁激素丙酸氯倍他索的荧光渐变型比色分析
许春华, 张惠煊, 孙毓, 唐楷臻, 徐银娟, 赵媛*
江南大学化学与材料工程学院, 合成与生物胶体教育部重点实验室, 江苏 无锡 214122
*通讯作者 e-mail: zhaoyuan@jiangnan.edu.cn

作者简介: 许春华, 1982年生, 江南大学化学与材料工程学院实验师 e-mail: xuchunhua@jiangnan.edu.cn

收稿日期: 2022-12-21 修回日期: 2023-10-23
基金: 国家自然科学基金项目(22278184)资助
摘要

丙酸氯倍他索(CP)是一种糖皮质激素, 可用于治疗湿疹、 银屑病等皮肤病。 婴幼儿长期频繁使用含CP的护肤品可能会导致严重的健康隐患。 CP属化妆品禁添加组分, 急需开发一种快速、 简单护肤品中违禁激素CP的检测方法。 通过橙色发光全无机钙钛矿量子点(CsPbBr1.5I1.5 QDs)和CP之间发生的卤素交换反应, 荧光信号发生蓝移, 偏移波长与CP浓度之间呈良好的线性关系, 实现婴幼儿护肤品中CP含量的快速检测, 检出限为0.2 mmol·L-1, 检测时间为10 min。 开发了用于婴幼儿护肤品中CP检测的荧光比色卡, 可快速、 准确、 简便地用于婴幼儿护肤品中CP含量的检测。

关键词: 荧光光谱; 婴幼儿护肤品; 丙酸氯倍他索; 全无机钙钛矿量子点; 荧光比色分析
中图分类号:O657.3 文献标志码:A
Fluorescence Gradient Colorimetric Analysis of Clobetasol Propionate in Infant Skin Care Products
XU Chun-hua, ZHANG Hui-xuan, SUN Yu, TANG Kai-zhen, XU Yin-juan, ZHAO Yuan*
Ministry of Education Key Laboratory of Synthetic and Biological Colloids, School of Chemistry and Material Engineering, Jiangnan University, Wuxi 214122, China
*Corresponding author
Abstract

Clobetasol propionate (CP) is a kind of glucocorticoid, which can be used to treat eczema, psoriasis and other skin diseases. Long-term and frequent use of CP-contained skin care products by infants and young children may lead to serious health hazards. CP is a prohibited ingredient in cosmetics, and it is necessary to develop a rapid and simple method to detect the banned hormone CP in skin care products. In this work, there is a halogen exchange reaction between orange luminescent all-inorganic perovskite quantum dots (CsPbBr1.5I1.5 QDs) and CP, and the fluorescence peaks occur blue shift. There is an excellent linear relationship between the shift wavelength of CsPbBr1.5I1.5 QDs emission peak and the concentration of CP, which realizes the rapid analysis of the content of CP in infant skin care products. The detection limit is 0.2 mmol·L-1, and the detection time is 10 min. A luminescent color card for CP detection in infant skin care products was made, which could be used to quickly, accurately, and simply evaluate CP content in infant skin care products.

Keyword: Fluorescence spectrum; Infant skin care products; Clobetasol propionate; All-inorganic perovskite; Fluorescence colorimetric analysis
引言

2021年新闻报道的“ 大头娃娃” 面霜事件引发婴幼儿护肤品的安全问题, 其“ 罪魁祸首” 正是丙酸氯倍他索(clobetasol propionate, CP)。 CP是一种人工合成的局部外用糖皮质激素类药物[1], 《化妆品安全技术规范》(2015年版)规定糖皮质激素为化妆品禁止添加组分。 将CP违法添加到婴幼儿护肤品中, 对婴幼儿的身体发育和健康都会造成巨大的伤害。 当前, 针对化妆品中糖皮质激素的分析检测是依据国家标准《GB/T 24800.2— 2009》[2], 此外也有高效液相色谱[3]、 超高液相色谱法[4], 薄层色谱密度法[5]等。 但这些方法通常复杂、 耗时, 需要昂贵设备和专业人员操作, 且限于实验室。 因此, 建立一种快速、 灵敏婴幼儿护肤品中CP检测方法非常必要。

全无机钙钛矿CsPbX3(X=I, Br, Cl)材料不仅具有稳定的有机相纳米结构, 而且具有高的量子发光产率、 可调的荧光光谱、 宽激发和窄发射, 应用于生物分析[6]、 疾病诊断[7]、 环境检测[8]、 食品安全检测[9]等领域。 由于其油相稳定性较好, 全无机钙钛矿量子点有望应用于油相婴幼儿护肤品中CP的检测。 通过CsPbX3与CP的氯(Cl)元素之间的卤素交换反应, 建立婴幼儿护肤品中CP检测的荧光渐变型比色传感器, 制作简易荧光比色卡, 为油相基质化妆品中违禁激素CP的快速检测提供了新分析方法。

1 实验部分
1.1 仪器与试剂

电子天平(EL204, 210 g/0.1 mg), 上海梅特勒-托利多仪器有限公司; 紫外灯(ZF-7N), 上海嘉鹏科技有限公司; 恒温磁力搅拌器(S10-2型), 上海司乐仪器有限公司; 注射器, 无锡恒康医疗科技有限公司; 台式高速离心机(TG-1650-WS), 上海卢湘仪离心机仪器有限公司; 超声波清洗器(SK3300H), 上海科导超声仪器有限公司; 透射电子显微镜(JEOL JEM-21000), 日本电子株式会社; 荧光光谱仪(F7000), 日本日立公司。

甲苯, 油酸(OA), 氯化镁(MgCl2), 氯化铝(AlCl3· 6H2O), 氯己定, 甲基氯异噻唑啉酮, 分析纯, 国药集团化学试剂有限公司; 碳酸铯(CsCO3, 99%), 油胺(OAM, 80%~90%), 正己烷(97%), 上海麦克林生化科技有限公司; 丙酸氯倍他索(CP, ≥ 98.0%), 阿拉丁试剂有限公司; 十八烯(ODE, 90%), Innochem; 溴化铅(PbBr2, 99%), 碘化铅(PbI2, 99%), adamas-beta; 4-氯-3, 5-二甲苯酚(98%), Alfa Aesar; 氯化钠(NaCl), General-reagent; 强生婴儿天然舒润滋养润肤霜, 购自本地超市。

1.2 CsPbBr1.5I1.5 QDs的合成

0.391 g CsCO3, 1.27 mL OA和18.73 mL ODE加到50 mL 三颈烧瓶中, N2保护下120 ℃搅拌60 min, 升温至160 ℃搅拌30 min, 得到澄清油酸铯前体溶液[10]。 将0.074 5 g PbBr2和0.092 2 g PbI2加入50 mL 三颈烧瓶中, 加入24 mL ODE, N2保护下搅拌 30 min, 升温至120 ℃搅拌30 min, 注入1 mL OA和3 mL OAM, 得到澄清溶液, 升温至 180 ℃, 快速注入2 mL 预热的油酸铯前体, 剧烈搅拌下反应175 s后, 将反应混合物放入冰水浴中冷却至室温。 将混合物以9 000 r· min-1的转速离心10 min, 加入8 mL甲苯, 9 000 r· min-1的转速离心10 min, 取出上清液即为CsPbBr1.5I1.5 QDs, 分散在15 mL己烷。

1.3 CP的荧光分析检测

配制不同浓度CP溶液(0, 0.5, 1, 2, 4, 6, 8, 10 mmol· L-1)的浓度, 在1 mL CP溶液中加入10 μ L CsPbBr1.5I1.5 QDs和10 μ L OAM, 振荡使其混合均匀。 在紫外灯下观察两组溶液的荧光颜色, 测试荧光光谱。 研究检测体系对其他物质的响应, 包括4-氯-3, 5-二甲苯酚、 氯己定、 甲基氯异噻唑啉酮、 MgCl2、 AlCl3、 NaCl。

1.4 样品加标实验

称取0.2 g面霜, 加入12 mL甲苯, 超声20 min, 9 000 r· min-1离心10 min, 移取上清液, 再重复提取一遍底部沉积物, 合并上清液, 经滤膜过滤, 滤液作为加标溶剂待用。 配制10、 15和20 mmol· L-1浓度的CP加标溶液, 用本方法检测CP浓度, 观察荧光变化。

1.5 CP检测比色卡的制作

将滤纸裁剪成尺寸为1 cm× 4 cm的等大矩形, 分别浸泡在含有0, 0.5, 1, 2, 4, 6, 8, 10 mmol· L-1浓度的 CP、 10 μ L CsPbBr1.5I1.5 QDs和10 μ L OAM的混合溶液中, 在时间为0, 1和2 h时, 取出滤纸, 在365 nm紫外灯下按浓度大小依次排列, 观察荧光颜色的变化。

2 结果与讨论
2.1 CsPbBr1.5I1.5 QDs的合成与表征

制备的CsPbBr1.5I1.5QDs呈长方体形态, 尺寸均一, 平均粒径大小为36.51 nm[图1(a)]。 在紫外灯照射下呈现出橙黄色荧光, 发射峰在586 nm, 半峰宽窄, 只有15 nm[图1(b)]。

图1 (a) CsPbBr1.5I1.5 QDs的TEM图; (b) CsPbBr1.5I1.5QDs的荧光发射光谱图, 插图为日光灯(上)和紫外灯下(下)CsPbBr1.5I1.5QDsFig.1 (a) TEM diagram of CsPbBr1.5I1.5QDs; (b) Fluorescence emission spectra of CsPbBr1.5I1.5QDs, Inset, the pictures of CsPbBr1.5I1.5QDs under visible light (up) and UV light (down)

2.2 CP的荧光比色分析检测

比较有无CP下CsPbBr1.5I1.5QDs的荧光变化, 结果显示8 mmol· L-1CP使CsPbBr1.5I1.5QDs荧光颜色由黄变绿, 荧光发射峰从586 nm蓝移到 566 nm, 发生了卤素交换反应。 探究OAM的添加量对反应的影响, 当OAM添加量为8 μ L时, 6 h时荧光颜色由黄变绿, 当OAM添加量为10 μ L时, 1 h时荧光颜色由黄变绿。 但当OAM量过多时, 引起CsPbBr1.5I1.5 QDs的荧光猝灭。 因此, 确定10 μ L为OAM最佳添加量。 监测0, 0.5, 1, 2, 4, 6, 8, 10 mmol· L-1系列浓度CP 与CsPbBr1.5I1.5QDs反应后2 h内的荧光颜色变化, 并在1 h时测试了荧光光谱, 如图2(a, b)所示。 根据发射峰相对于对照组的偏移量, 绘制了标准曲线, 拟合曲线为y=2.681x-1.183, R2=0.990 3, 在0.5~10 mmol· L-1线性良好[图2(c)], 检测限为0.2 mmol· L-1。 与高效液相色谱法和质谱法相比, 该分析方法简单, 可实现化妆品中CP的快速定量检测。

图2 系列浓度CP下(a)荧光比色图; (b)荧光光谱图; (c)标准曲线图
2.3 比色卡的制作Fig.2 (a) Fluorescence colorimetric diagram, (b) fluorescence spectrogram and (c) standard curve of system in the presence of different concentration of CP

在最优条件下, 使用滤纸制作了系列浓度CP与CsPbBr1.5I1.5QDs反应1和 2 h的比色卡, 如图3所示。 反应进行1 h后, 较高浓度的溶液已变为绿色, 中等浓度的溶液变为黄绿色, 在2 h的时候, 较高浓度溶液由绿色变为蓝色, 不同浓度溶液的荧光颜色区别明显, 在视觉上很容易区分CP的存在。

图3 比色卡图(a)和样品添加荧光比色图(b)Fig.3 Fluorescent colorimetric cards (a) and fluorescence colorimetry of additional sample (b)

2.4 特异性检测和样品添加

考察化妆品中其他含氯化合物对检测的干扰性, 其中4-氯-3, 5-二甲苯酚、 氯己定、 甲基氯异噻唑啉酮作为作防腐剂, MgCl2控制黏度, AlCl3作止汗剂, NaCl是pH调节剂和黏度控制剂。 结果显示只有含有CP的溶液反应后发出绿色荧光, 其他基团的溶液都是橙色荧光。 当Cl连接在苯环上时, 不容易游离出来, 因此不易发生该卤素交换反应。 对10、 15和20 mmol· L-1浓度的加标样品与CsPbBr1.5I1.5QDs反应进行监测, 如图3(b)所示, 15和20 mmol· L-1的加标样品在反应开始10 min后荧光颜色发生改变, 而10 mmol· L-1的加标样品在30 min内荧光颜色没有变化。 因此, 在此体系中可实现对浓度大于等于15 mmol· L-1的加标样品的快速检测。 所建立的婴幼儿护肤品中CP的检测方法具有良好的特异性和准确性。

3 结论

基于CP和CsPbBr1.5I1.5QDs间卤素交换反应, 对CP进行了荧光分析检测。 CP在0.5~10 mmol· L-1浓度范围内线性良好, R2=0.990 3, 检出限为0.2 mmol· L-1, 并研制了荧光检测比色卡, 颜色区别明显, 可用于定量分析。 该方法具有良好的特异性和准确性。 建立了油相基质婴幼儿护肤品中违禁激素荧光分析检测, 为化妆品的安全检测和品质监测提供了新的监测手段。

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