Matriz sensor colorimétrica de nanoenzima CuCo-LDH assistida por aprendizado de máquina para rápida diferenciação e detecção de isômeros fenólicos em cosméticos

WU Jia-kuan ,  

LIAO Su-xuan ,  

YA Nan ,  

ZHANG Hai-lin ,  

LI Mei ,  

摘要

Substâncias fenólicas são amplamente utilizadas em corantes, cosméticos e antioxidantes alimentares, mas possuem alta toxicidade, potencial cancerígeno e dificuldade de degradação. A detecção rápida e conveniente dessas substâncias é de grande importância para o monitoramento ambiental, segurança alimentar e controle de qualidade de cosméticos. No entanto, as técnicas tradicionais de detecção geralmente apresentam desvantagens, como equipamentos caros, pré-tratamento complexo e ciclos longos de detecção. Para resolver esses problemas, este estudo baseia-se na atividade enzimática múltipla (tipo peroxidase (POD), oxidase (OXD) e lacase (LAC)) de nanosheets de hidróxido duplo laminar de cobre e cobalto (CuCo-LDH) para construir uma matriz sensorial colorimétrica de três canais para a rápida diferenciação e detecção de três isômeros fenólicos. O princípio de detecção da matriz é: nos canais POD e OXD, o CuCo-LDH pode catalisar a oxidação do 2,2'-azino-bis(3-etilbenzotiazolina-6-sulfonato) (ABTS) e do 3,3',5,5'-tetrametilbenzidina (TMB), gerando oxABTS verde e oxTMB azul; após a adição do fenol, estes produtos oxidados sofrem diferentes graus de descoloração devido à sua capacidade redutora. No canal LAC, o CuCo-LDH pode catalisar a oxidação do fenol em compostos quinônicos, que posteriormente se acoplam com 4-aminoantipirina (4-AP) para gerar corantes quino-imínicos laranja. Devido às diferenças significativas na capacidade redutora e na atividade de acoplamento dos isômeros fenólicos, cada canal apresenta respostas colorimétricas distintas, gerando impressões digitais específicas para diferentes alvos. Combinada com o algoritmo de análise discriminante linear do aprendizado de máquina, esta matriz sensorial não apenas consegue distinguir com precisão o orto-fenol, meta-fenol e para-fenol na faixa de concentração de 3 a 100 μmol/L, mas também reconhecer com precisão diferentes gradientes de concentração de um único isômero e misturas ternárias em proporções complexas. A validação foi realizada com amostras reais, como o soro clareador 377, tintura para cabelo e creme com arbutina, mostrando bom potencial de aplicação prática. Este estudo oferece não apenas uma nova estratégia para a detecção instantânea de isômeros fenólicos, mas também uma referência útil para o monitoramento da qualidade de cosméticos e detecção de segurança relacionada.

关键词

nanoenzima;matriz sensor colorimétrica;isômeros fenólicos;aprendizado de máquina;detecção instantânea

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