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Sensor para determinar el Mercurio en Productos Cosméticos

Debido a las sustancias prohibidas o limitadas según las leyes cosméticas existentes, el seguimiento del nivel de iones mercurio en productos cosméticos y el medio ambiente es de fundamental importancia.

Usos de mercurio en productos cosméticos

El mercurio puede actuar como un agente blanqueador y tiene algunas propiedades conservantes. En cosmética se utiliza principalmente en productos que prometen la desaparición de manchas oscuras, imperfecciones y líneas de expresión.

El efecto aclarante se produce por un aumento de la producción de melanina (mecanismo desconocido) o por el depósito directo de gránulos metálicos de mercurio en la dermis. La absorción percutánea de mercurio se produce exclusivamente por apéndices cutáneos.

Los iones de mercurio reemplazan a los aniones de la enzima tirosinasa, que inhiben la formación de melanina y crean los efectos blanqueadores y anti-pecas. Para hacer que el efecto de iluminación sea excepcional, se agregan ciertos elementos con el material de mercurio. La intoxicación crónica por mercurio podría deberse al uso prolongado de estos productos no calificados.

Aunque la fabricación de algunas cremas que contienen mercurio en Estados Unidos y algunas naciones europeas es ilegal, el uso de cosméticos para aclarar la piel a base de mercurio ha aumentado en todo el mundo.

¿Qué pasa si te pones mercurio en la piel? Efectos en la salud

Los productos que contienen mercurio pueden provocar erupciones cutáneas como dermatitis, eccema, acné, decoloración; así como una reducción de la resistencia de la piel a las infecciones bacterianas y fúngicas e incluso al cáncer de piel. El mercurio es un componente muy volátil con una vida media atmosférica prolongada. Esto conduce a un problema más importante a través de la acumulación, y su ubicuidad en los cosméticos puede representar un problema de salud significativo.

Este componente puede acumularse en el cuerpo humano y luego afectar los sistemas nervioso, inmunológico y digestivo y causar daños graves a los riñones, el hígado y el cerebro.

Si bien los conservantes mercuriales se reconocen como altamente efectivos, existen alternativas menos tóxicas y adecuadas disponibles; excepto para ciertos cosméticos en el área de los ojos.
La Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos (FDA) estableció un valor de menos de 1 ppm para el mercurio en los cosméticos y sus derivados, debido a la toxicidad del mercurio. Se llevaron a cabo muchos estudios para identificar y cuantificar el mercurio en las preparaciones cosméticas y se detectaron niveles de mercurio demasiado elevados. En Europa y China, el límite de los productos cosméticos para ojos y labios es de 0,07 ppm. Asimismo, Japón prohíbe estrictamente el uso de mercurio en cosméticos imposibles de rastrear.

Métodos de detección de mercurio

¿Cómo saber si una crema contiene mercurio?

Los métodos analíticos convencionales para la detección de Hg 2+ en productos cosméticos generalmente se basan en el uso de instrumentos avanzados basados en técnicas espectrométricas y cromatográficas.

Se ha demostrado que tales enfoques son altamente precisos y sensibles, pero los procedimientos son complicados, costosos y requieren mucho tiempo. Por esas desventajas importantes para el análisis diario y la detección en el sitio de muchas muestras en el campo, alternativamente se desarrollaron varias técnicas para la detección de iones Hg 2+; como la colorimétrica, electroquímica y dispersión Raman mejorada en la superficie.

Uso de sensores

Los sensores son una de las alternativas con tres características principales:

  • El elemento de reconocimiento (enzima, anticuerpo, ADN, etc.)
  • La estructura de transducción de señales (eléctrica, óptica o térmica)
  • El elemento de amplificación.

Las técnicas analíticas actuales eran laboriosas, consumían mucho tiempo y no podían detectarse in situ. El sensor electroquímico ha sido una herramienta ideal para detectar iones de metales pesados, incluido Hg 2+, atribuido a su simplicidad, respuesta rápida, bajo costo y portabilidad. En la detección electroquímica, el tipo de electrodo de trabajo se encuentra entre los factores clave que influyeron en el rendimiento analítico. Las nanopartículas metálicas y los nanotubos de carbono se han utilizado habitualmente como electrodos de trabajo debido a su gran superficie y sus excelentes propiedades estructurales, electrónicas y ópticas.

La principal limitación de un electrodo hecho de metales preciosos es el alto costo y la complicada fabricación. El electrodo a base de carbono es barato y fácil de preparar, pero carece de estabilidad y poca reproducibilidad. Sin embargo, la simple sensibilidad de ITO para tal aplicación no era costosa en comparación con otras.

Método electroquímico para determinar metales

Se desarrolló un método electroquímico rápido y sensible para determinar el mercurio en productos cosméticos con la composición de polianilina / nanotubos de carbono de paredes múltiples / nanopartículas de oro / lámina de óxido de indio y estaño utilizando azul de metileno como indicador redox.
La película ITO es de gran interés como electrodo transparente barato en la producción de sensores electroquímicos debido a su alta visibilidad óptica, fuerte conductividad eléctrica y propiedades de superficie estable.

Los materiales a base de carbono, como los nanotubos de carbono de paredes múltiples (MWCNT), el óxido de grafeno y los metales preciosos como el oro y la plata, se han utilizado ampliamente para desarrollar electrodos para el sensor electroquímico. Los MWCNT se utilizan a menudo en el desarrollo de biosensores debido a sus propiedades excepcionales; que incluyen una relación de aspecto alta, una conductividad eléctrica excelente y una resistencia y rigidez mecánicas excepcionalmente altas.

Propiedades de los polímeros y nanotubos

La mezcla de MWCNT y polímeros no solo posee las propiedades de cada parte con efectos sinérgicos. También es importante debido a su facilidad de diseño y capacidad para integrar los elementos de biorreconocimiento en sus estructuras porosas. La dispersión de MWCNT en la matriz PANI para la fabricación de compuestos MWCNT / PANI mostró una conductividad eléctrica significativa. La polianilina (PANI) se prefiere entre los materiales conductores para preparar electrodos transparentes flexibles debido a su facilidad de síntesis, alta conductividad y estabilidad ambiental.

Sirve como un andamio nanoestructurado interconectado para la distribución homogénea de AuNP y una respuesta mejorada sinérgicamente por el nanocompuesto PANI / AuNP resultante. Muchos investigadores informaron que las películas compuestas conductoras mezclan PANI con otros polímeros o rellenos, produciendo así materiales con conductividad mejorada y capacidades de procesamiento. Las nanopartículas de oro (AuNP) se utilizan cada vez más en muchas aplicaciones electroquímicas porque podrían mejorar la conductividad del electrodo y facilitar la transferencia de electrones, mejorando así la selectividad analítica y la sensibilidad.

Basándose en sus propiedades nanodimensionales y su comportamiento electrocatalítico favorable, se desarrolló un sensor electroquímico basado en nanotubos de carbono de paredes múltiples (MWCNT) y nanopartículas de oro (AuNP) que podrían incrementar la sensibilidad y las señales electroanalíticas.

Estudios de interferencia con otros productos

Se llevaron a cabo una serie de experimentos para evaluar la interferencia del método electroquímico para verificar las aplicaciones del sensor desarrollado. En presencia de ciertos compuestos que se encuentran comúnmente en productos cosméticos como pirofosfato, oligosacáridos, vitamina C, manitol, colágeno, aminoácido, ácido esteárico, benceno, tolueno, palmitato de cetilo; metilenglicol, cloruro de sodio, cetilsulfato de potasio y aceite de árbol de té, las respuestas se analizaron para verificar la selectividad del sensor creado. El estudio de las interferencias puede diferenciar los analitos de otras moléculas de la muestra por selectividad (o especificidad).

Los resultados mostraron que las respuestas actuales al mercurio eran significativamente más altas que las de otras sustancias. Esto sugiere que el sensor exhibió una alta selectividad hacia el mercurio que otros compuestos. La combinación de las ventajas de nanocompuestos y nanomateriales mejora de manera efectiva la tasa de transferencia de electrones. Además promueve el aumento de la respuesta actual para la detección de mercurio.

El sensor electroquímico desarrollado se realizó en condiciones óptimas que encontraron alta precisión, repetibilidad, alta reproducibilidad y selectividad, y alta sensibilidad para medir mercurio en productos cosméticos.

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