フェノール類物質は染料、化粧品、食品の抗酸化剤などの分野で広く利用されていますが、高い毒性、潜在的な発がん性、および難分解性を持っています。これらの物質の迅速かつ手軽な検出は、環境モニタリング、食品安全、および化粧品品質管理において重要な意味を持ちます。しかし、従来の検出技術は、装置が高価で前処理が複雑であり、検出周期が長いという課題があります。これらの課題に対処するため、本研究では銅コバルト二重層水酸化物（CuCo-LDH）ナノシートの多重酵素様活性（ペルオキシダーゼ（POD）様、オキシダーゼ（OXD）様、およびラッカーゼ（LAC）様）に基づき、3種類のフェノール異性体を迅速に識別および検出するための三チャネル比色センサーアレイを構築しました。このアレイの検出原理は、PODおよびOXDチャンネルにおいて、CuCo-LDHがそれぞれ2,2'-アジノビス(3-エチルベンズチアゾリン-6-スルホン酸)（ABTS）および3,3',5,5'-テトラメチルベンジジン（TMB）を酸化し、緑色のoxABTSおよび青色のoxTMBを生成することです。フェノールを加えると、それらの還元能力により酸化生成物が異なる程度に脱色します。LACチャンネルでは、CuCo-LDHがフェノールをキノン類化合物に酸化し、さらに4-アミノアンチピリン（4-AP）と結合してオレンジ色のキノンイミン系色素を生成します。異なるフェノール異性体間の還元能力や結合反応活性に顕著な違いがあるため、各チャネルでの比色信号応答が異なり、それぞれ対象に特異的な応答“フィンガープリント”を生成します。機械学習の線形判別分析アルゴリズムを組み合わせることで、このセンサーアレイは3～100 μmol/Lの濃度範囲でオルト、メタ、パラフェノールを正確に識別できるだけでなく、単一異性体の異なる濃度勾配および複雑な割合の三元混合物を正確に認識します。さらに、377美白美容液、ヘアダイ、アルブチンクリームなどの実際のサンプルで検証し、本アレイは優れた実用性を示しました。本研究はフェノール異性体の即時検出の新たな戦略を提供するだけでなく、化粧品の品質監視および関連する安全性検査に有用な参考となります。

ナノ酵素;比色センサーアレイ;フェノール異性体;機械学習;即時検出