综述:点击分析化学指数(CACI)在化妆品和个人护理产品中内分泌干扰物评估中的应用

《Journal of Chromatography A》:Application of the Click Analytical Chemistry Index for the Assessment of Endocrine-Disrupting Chemicals in Cosmetics and Personal Care Products

【字体: 时间:2026年04月14日 来源:Journal of Chromatography A 4

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  本综述系统评述了点击分析化学指数(CACI)这一新型多维评价工具,用于客观评估化妆品及个人护理产品(PCPs)中典型内分泌干扰物(EDCs)(如对羟基苯甲酸酯类、邻苯二甲酸酯类和双酚类化合物)检测方法的综合性能,涵盖灵敏度、成本、环境友好性与实际可行性等维度,旨在推动更可持续、实用且用户导向的分析策略发展。

  

引言:化妆品中的“隐形”风险与分析方法挑战

每天,全球数百万消费者使用的化妆品和个人护理产品(PCPs),从面霜到防晒霜,已成为人体长期接触多种化学物质的直接途径。其中,内分泌干扰物(EDCs)因能模拟或阻断激素信号、干扰生殖发育与代谢功能而备受关注。在化妆品基质中,常见的EDCs包括作为防腐剂的对羟基苯甲酸酯类(Parabens)、改善质感的邻苯二甲酸酯类(Phthalates),以及可能从包装迁移的双酚类(Bisphenols)。由于这些物质在极低浓度下也可能产生生物效应,各国监管日益严格,这对痕量检测技术的灵敏度与可靠性提出了更高要求。
然而,化妆品基质高度复杂——含水相、脂质、色素与稳定剂的混合物会严重干扰目标物提取与定量。传统的固相萃取等方法虽有效但溶剂消耗大、步骤繁琐,不符合绿色分析化学提倡的减少溶剂、缩短时间与微型化原则。因此,微萃取技术与高效色谱联用逐渐成为主流,但如何系统评价一个方法是否兼具高分析性能、环境友好与实际可行性,仍是分析化学面临的难题。

CACI:连接“点击化学”理念的多维评价工具

针对现有评价工具多局限于单一维度(如仅关注环保或仅看性能)的问题,本文引入了点击分析化学指数(CACI)。该工具受“点击化学”启发,强调方法的快速性、可靠性与用户友好性,通过8大类12个问题构建结构化评分体系:
  • 核心参数:涵盖样品量、前处理复杂度、试剂仪器可及性、单样本成本、应用类型(定量/定性)、多组分多基质覆盖力、便携性、自动化程度、灵敏度(以检出限占目标浓度的百分比衡量)与分析总时长。
  • 评分逻辑:每项按表现分1-3档(分析时间为0-6分),总分对应实用性等级:<50%为实用性不足,50%-75%为可接受,≥75%为高度实用,并通过雷达图直观展示优劣。
CACI的优势在于首次将分析性能(红色维度)、绿色属性(绿色维度)与实操可行性(蓝色维度)整合在同一框架,填补了传统工具忽略成本、自动化等现实因素的空白。

案例研究:CACI如何评估化妆品中EDCs检测方法?

本研究筛选了2018-2025年间针对化妆品/PCPs中EDCs的典型分析方法,应用CACI逐步评估:
  1. 1.
    方法选择:聚焦含详细实验参数的色谱联用技术(如LC-MS/MS、GC-MS);
  2. 2.
    参数赋值:提取各方法的样品用量、前处理步骤、仪器配置等数据;
  3. 3.
    评分与可视化:通过开源软件生成彩色轮盘,直观对比不同方法的优势与短板。
结果显示,19项研究的CACI得分在57-80分之间,均属“可接受”至“高度实用”范畴,反映出当前EDCs检测方法整体已具备良好的综合可行性。例如:
  • 采用微萃取结合色谱的方法(如分散液-液微萃取/UPLC-UV)因样品量少(<1 g/mL)、溶剂消耗低、多组分同时测定,得分普遍较高(如78分);
  • 全自动微萃取-高效液相色谱法(HPLC-UV)因自动化程度高、速度快,获最高分80分;
  • 而需过夜平衡的传统前处理方法因耗时长(>300 min)、步骤多,得分最低(57分)。

CACI维度深度解读:哪些因素决定方法的实用性?

样品量与制备:微型化是趋势,简化前处理仍待突破

  • 样品量:多数方法用量<1 mL/g,获满分3分,体现了微萃取技术的普及;
  • 前处理:无方法获“无需前处理”的最高分,仅少数稀释或简单微萃取步骤得2分,大部分仍依赖多步萃取(得1分)。这提示尽管绿色原则倡导零前处理,但化妆品基质复杂性使完全省略前处理目前难以实现。

可行性与应用:设备普及度高,多组分多基质是方向

  • 试剂与仪器:绝大多数试剂市售可得、仪器为常规实验室标配(GC-MS/LC等),显示方法易复现;
  • 成本:所有方法单样成本<10美元,获满分,符合经济性需求;
  • 应用范围:全部为定量方法(满分),且多数可同时测定>3种分析物,但基质适用性差异显著——部分方法覆盖洗发水、乳霜等多类产品,而有些仅针对特定基质(如尿布),限制了推广潜力。

便携与自动化:固定实验室仍是主流,自动化潜力未完全释放

  • 便携性:仅一项基于3D打印便携装置的SPME方法获3分,其余均为非便携式小型仪器(2分),说明高灵敏检测仍需实验室环境;
  • 自动化:半自动化为主(2分),仅一项全自动微萃取获3分,显示前处理环节的手动操作仍是效率瓶颈。

灵敏度与速度:灵敏度达标,超快速检测尚未实现

  • 灵敏度:多数方法检出限≤1%目标浓度(3分),满足痕量EDCs的监管需求;
  • 分析时间:集中在10-30分钟(3-4.5分),无方法达到<5分钟的满分标准。尤其色谱分离所需梯度洗脱与平衡时间,限制了整体速度提升。

横向对比:CACI与其他评价工具有何不同?

相比仅关注绿色的AGREEAnalytical Eco-Scale,或侧重实用的BAGI,CACI的独特价值在于整合性
  • 广度:纳入成本、矩阵适用性、便携性等被其他工具忽略的关键指标;
  • 灵活性:通过模块化评分适应不同场景,避免“一刀切”。
但CACI也有局限:成本估算受地区价格波动影响;灵敏度评价需统一报告LOQ与目标浓度;且目前主要适用于色谱法,对薄层色谱-生物检定等非靶向策略的兼容性有待扩展。

未来展望:更快、更绿、更智能的分析方法

当前限制主要体现在:复杂前处理耗时、色谱运行时间长、便携设备灵敏度不足、跨基质适应性弱。未来改进方向包括:
  1. 1.
    技术优化:开发一体化微萃取-快速色谱联用平台,压缩前处理与分离时间;
  2. 2.
    智能化:引入AI辅助方法开发与条件优化,提升效率;
  3. 3.
    标准化:建立统一的成本与灵敏度报告规范,增强CACI评估的可比性;
  4. 4.
    教育推广:将CACI纳入教学,培养研究者对方法全面评估的意识。

结语

CACI作为首个融合性能、环保、成本与实操性的多维评价体系,成功揭示了化妆品中EDCs检测方法的现状:微型化、高通量、绿色化已成共识,但在超快速、全自动与跨基质普适性上仍有提升空间。其推广应用将引导分析化学走向更可持续、用户友好的未来。
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