Matriz de sensores nanoenzimáticos CuCo-LDH asistida por aprendizaje automático para la rápida diferenciación y detección de isómeros fenólicos en cosméticos

WU Jia-kuan ,  

LIAO Su-xuan ,  

YA Nan ,  

ZHANG Hai-lin ,  

LI Mei ,  

摘要

Los compuestos fenólicos se utilizan ampliamente en los campos de tintes, cosméticos y antioxidantes alimentarios, pero presentan alta toxicidad, potencial carcinogénico y dificultad de biodegradación. La detección rápida y conveniente de estos compuestos es de gran importancia para la vigilancia ambiental, la seguridad alimentaria y la supervisión de la calidad de los cosméticos. Sin embargo, las técnicas de detección tradicionales suelen tener desventajas como equipos costosos, pretratamientos complejos y largos ciclos de detección. Para abordar estos problemas, este estudio se basa en la actividad enzimática múltiple (tipo peroxidasa (POD), oxidasas (OXD) y lacasa (LAC)) de nanosheets de hidróxido doble laminar de cobre y cobalto (CuCo-LDH), y construye una matriz de sensores colorimétricos de tres canales para la rápida diferenciación y detección de tres isómeros fenólicos. El principio de detección de la matriz es: en los canales POD y OXD, CuCo-LDH puede catalizar la oxidación del 2,2'-azino-bis(3-etilbenzotiazolina-6-sulfonato) (ABTS) y del 3,3',5,5'-tetrametilbencidina (TMB), generando oxABTS verde y oxTMB azul; tras añadir fenol, debido a su capacidad reductora, estos productos oxidados experimentan diferentes grados de decoloración. En el canal LAC, CuCo-LDH puede catalizar la oxidación del fenol a compuestos quinónicos, que luego se acoplan con 4-aminoantipirina (4-AP) para formar tintes quinono-imínicos naranjas. Debido a las diferencias significativas en la capacidad reductora y la actividad del acoplamiento entre los isómeros fenólicos, cada canal responde de manera distinta en señal colorimétrica, generando “huellas digitales” específicas para cada objetivo. Combinado con el algoritmo de análisis discriminante lineal del aprendizaje automático, esta matriz no solo puede distinguir con precisión orto-fenol, meta-fenol y para-fenol en un rango de concentración de 3 a 100 μmol/L, sino también identificar con exactitud diferentes gradientes de concentración de un isómero único y mezclas ternarias con proporciones complejas. Se validó con muestras reales como suero blanqueador 377, tinte para cabello y crema con arbutina, mostrando buen potencial de aplicación práctica. Este estudio no solo ofrece una nueva estrategia para la detección instantánea de isómeros fenólicos, sino que también proporciona una referencia útil para la supervisión de calidad cosmética y detección de seguridad relacionada.

关键词

nanoenzima;matriz sensor colorimétrica;isómeros fenólicos;aprendizaje automático;detección instantánea

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