توليف الأصباغ البوليمرية المستمدة الفينول النباتية للصباغة الشعر المباشرة أو استنادا لاذع،

Summary

Here, we present a protocol to use pre-synthesized polymeric products derived from fungal laccase-catalyzed polymerization of plant phenols, either with or without mordant agents (e.g., FeSO₄), to induce detergent-resistant keratin hair dyeing within 2.5 hours.

Abstract

وقد تجلى فعالة صباغة الشعر من خلال في حضانة الموقع من الشعر بالكيراتين مع منتجات الفطرية البلمرة المحفزة لكاز الفينولات النباتية سابقا. ومع ذلك، تأخذ عملية الصباغة وقتا طويلا لإكمال مقارنة مع منتجات الشعر صباغة التجارية. للتغلب على هذه العقبة، قبل تصنيعه المنتجات البوليمرية من رد فعل الأكسدة من فطر مقوس متعدد كاز على كاتشين والكاتيكول، إما مع أو من دون وكلاء لاذع (على سبيل المثال، FeSO _4)، وهنا توظيفها لتحقيق دائمة الكيراتين صبغ الشعر بألوان مختلفة وظلال . أدى العمل كاز العازلة في خلات الصوديوم الحمضية لتلوين أسود عميق بعد اقتران ردود الفعل بين الفينولات النباتية. ثم تم المحلاة منتجات صبغ اللون وكثافة من حيث الترشيح الفائق. الأصباغ، مع أو من دون وكلاء لاذع، وتسبب زيادة كبيرة في قيمة ΔE (أي لون الفرق قيمة) في الرمادي واي شعرة الإنسانرقيقة 2.5 ساعة. وبالإضافة إلى ذلك، استميلت الألوان والظلال الكيراتين مختلفة تبعا للتغيرات mordanting ودرجة الحموضة. كما عرضت الشعر مصبوغ مقاومة قوية للعلاجات المنظفات، مشيرا إلى أن طرقنا يمكن أن تؤدي إلى صبغ الشعر الدائم. وعموما، عملنا قدمت رؤية جديدة في تطوير أساليب الشعر صباغة صديقة للبيئة كبدائل للالأصباغ القائمة على ديامين سامة التجارية .

Introduction

Laccases هم oxidases التي تنشط نحو الفينول ومركبات polyphenolic. تم تحديدها في الكائنات الحية المختلفة، بما في ذلك النباتات والفطريات والحشرات والبكتيريا. تساهم أعمالهم الأنزيمية للعديد من الظواهر تخلقية ^1. الإنزيمات تحفيز أكسدة إلكترون واحد من ركائز، مما أدى إلى تكوين الجذور التي تقترن أيضا على العضوية الصغيرة وعلى الأسطح الصلبة. هذه العمليات اقتران تؤدي إلى خلاصات الأوليغومرات والبوليمرات وسطح functionalizations ^{2 و 3.} وعندما تكون ركائز كاز من مصادر طبيعية، مثل الفينولات النباتية، والتفاعلات الأنزيمية ذات أهمية كبيرة فيما يتعلق الكيمياء الخضراء. هنا، كل من الكواشف والمواد الحفازة هي من مصادر طبيعية. وبالإضافة إلى ذلك، والمنتجات الناتجة مماثلة للمنتجات الطبيعية، لأن ردود الفعل العامة تحاكي توليفات في الجسم الحي من الفينولية الطبيعية البوليمرات بما في ذلك اللجنين النبات، بولي (flavonoمعرف)، والمركبات النباتية الفينولية الدبال فيها صغير وعبر ربط كبير من قبل الناجم عن أوكسيديز اقتران جذري ^4.

المنتجات المشتقة من ردود الفعل اقتران المحفز لكاز الفينولات المشتقة من النباتات يمكن أن تستخدم لصبغ الشعر الرمادي من خلال في حضانة الموقع ويمكن تطويرها كبدائل للالمتاحة تجاريا الأصباغ ^1. هذه البدائل هي مهمة، منذ تستند كلاء الشعر صباغة التجاري في ص -phenylenediamine (PPD)، المتعلقة PPD المركبات ديامين، وبيروكسيد الهيدروجين، والتي ثبت لتكون سامة أو مسرطنة، والحساسية للإنسان ^{5 و 6.} وفي ردود الفعل اقتران المحفز لكاز، وlaccases والفينولات النباتية محل ظيفيا بيروكسيد الهيدروجين وص -phenylenediamine، على التوالي ^7. ومع ذلك، فإن سرعة الصباغة من النظم القائمة على كاز أبطأ بكثير من واحد تجاري. بشكل عام، تتطلب وكلاء الصباغة أساس PPD-أقل من ساعة واحدة لتحقيقتغيير لون فعال في الشعر بالكيراتين، في حين تتطلب ردود الفعل القائم على كاز على حضانة بين عشية وضحاها ^7. ويمكن تفسير حركية الصباغة بطيئة من قبل اثنين من الظواهر الممكنة. أولا، استخدام منطقة عازلة درجة الحموضة منخفضة (على سبيل المثال، ودرجة الحموضة 5) وقد لوحظ أن زيادة النشاط كاز لتقليل درجة من تورم في المصفوفات الكيراتين، مما يحول دون تغلغل عميق من الأصباغ في المصفوفات. في الواقع، وقد ثبت كلاء السماح ردود الفعل صبغ للشروع في ظروف ارتفاع درجة الحموضة لتكون جزءا لا يتجزأ من التجارية منتجات الشعر صباغة ^8. ثانيا، وقد تبين عدد الجزيئات حامل اللون الممكنة العارضة امتزاز قوي على الأسطح كيراتينية خلال رد فعل البلمرة أن تكون متناسبة مع فترة حضانة (أي مدى البلمرة). على سبيل المثال، تم عرض تحويل الدوبامين إلى polydopamine للحث على التصاق قوي للعديد من الأسطح التي كان يصاحب ذلك مع تشكيل اللون الأسود ^9.

في العمل الحالي، قبل تصنيعه المنتجات البوليمرية تم الحصول عليها من T. المبرقشة الأكسدة المحفزة لكاز من كاتشين والكاتيكول كانت تستخدم لعلاج الشعر بالكيراتين للصباغة. ونحن افترضنا أن قدرة الامتصاص من البوليمرات سيكون أقوى بكثير من الفينولات النباتية أحادى، وأنها ستشكل في البداية الأوليغومرات منخفضة الوزن الجزيئي. وأظهرت النتائج أنه عند استخدام البوليمرات توليفها من قبل، وكانت قوة الأكسدة الأنزيمية لم تعد ضرورية. هذا يدل على أن درجة الحموضة يمكن السيطرة عليها والتي ايونات المعادن يمكن استخدامها في علاجات الشعر صباغة، بغض النظر عن نشاط الانزيم. يوفر هذا البروتوكول طريقة بسيطة وسريعة لصبغ الشعر بالكيراتين في ظلال مختلفة من اللون أثناء استخدام صديقة للبيئة والمتجددة الفينول المشتقة من النباتات (الشكل 1).

Protocol

1. إعداد الأصباغ البوليمرية المستمدة الفينول النبات

1. حل الكاتيكول (0.1 غ) و (+) - هيدرات كاتشين (0.1 غرام) في 32 مل من 100 ملي العازلة خلات الصوديوم (الرقم الهيدروجيني 5.0) و 8 مل من الايثانول المطلق.
2. إضافة 10 ملغ من T. المبرقشة كاز إلى catechol- والعازلة التي تحتوي على كاتشين. مزيج بقوة وتصب الحل في طبق بتري مربع. احتضان طبق في درجة حرارة الغرفة في حاضنة تهتز (25 دورة في الدقيقة) لمدة 24 ساعة. مثيرة تغيير لون المحلول من الشفافية إلى اللون الأسود الداكن يمكن ملاحظتها بالعين المجردة بعد ردود الفعل اقتران الناجم عن كاز.
3. أجهزة الطرد المركزي الحل لمدة 10 دقيقة في 20000 x ج من أجل تدور باستمرار جزيئات البوليمر غير قابلة للذوبان. استخدام طاف الأسود العميق لمزيد من تحلية.
4. تحلية محلول التفاعل مع قرص الترشيح الفائق 5 كيلو دالتون. بعد تركيز حجم رد الفعل إلى 20 مل من خلال الترشيح الفائق، تبادل المخزن المؤقت رد فعل وذلك بإضافة 300 مل من الماء المقطر. وأخيرا، وذلك باستخدام الترشيح، والتركيز على حجم من الحل إلى 25 مل.

2. حلول الصباغة للرمادي الشعر بالكيراتين

1. إعداد ستة حلول البوليمر التالية: الأصباغ البوليمرية، والأصباغ البوليمرية / FeSO _4، والأصباغ البوليمرية / FeSO ₄ في درجة الحموضة 3 المياه، والأصباغ البوليمرية / FeSO ₄ في درجة الحموضة 11 الماء، والأصباغ البوليمرية / FeSO ₄ مع حمض الخليك، والأصباغ البوليمرية / FeSO ₄ مع الأمونيا.
   1. لصبغ البوليمر، مزيج 5 مل من الماء المقطر مع 1 مل من الأصباغ البوليمرية المحلاة (1.4).
   2. وبالنسبة للحلول اذع، إضافة 0،33 غرام من FeSO ₄ إلى خليط من الخطوة 2.1.1. بقوة دوامة بحل FeSO ₄ تماما.
   3. من أجل حل الحموضة 3 أو 11 الماء، وضبط درجة الحموضة من 5 مل من الماء المقطر باستخدام 1 N حمض الهيدروكلوريك أو 1 N هيدروكسيد الصوديوم. ثم يضاف 1 مل من الأصباغ المحلاة البوليمرية (1.4) و 0.33 غرام من FeSO _4.
   4. لالحمضية الخليك أو محلول المعالجة الأمونيا، وخلط 1.0 مل من جيحمض الخليك acial أو 1.0 مل من الماء والأمونيا مع 5 مل من الماء المقطر. ثم يضاف 1 مل من الأصباغ المحلاة البوليمرية (1.4) و 0.33 غرام من FeSO _4.
2. لمونومرات النباتية، مزيج الكاتيكول (0.1 غ) و (+) - كاتشين هيدرات (0.1 غرام) في 6 مل من الماء المقطر، مع أو من دون 0.33 غرام من FeSO _4، لنقع الشعر في.
3. حالما يتم إعداد الحلول الصباغة من الخطوة 2.1 و 2.2، نقع تماما 5 سم الرمادية تريس طويلة الإنسان الشعر (0.2 غرام) في الحلول. احتضان تريس الشعر على 32 درجة مئوية في حاضنة تهتز (160 دورة في الدقيقة) لمدة 2.5 ساعة.
4. بعد ذلك، واخراج تريس الشعر وشطف لهم مع المياه الجارية. استخدام مجفف الشعر الالكتروني لإزالة الرطوبة. تغير لون الناجمة عن الأصباغ البوليمرية يمكن تصور بالعين المجردة.
   1. للحصول على المعلمات اللون (أي، L *، و*، وب *)، وتوظيف مقياس الألوان التقليدية وفقا لبروتوكول الشركة المصنعة. جعدة ر الشعرresses في الكرة، مما يتيح لهم أن يقاس مع عدسة مقياس الألوان. كرر هذه العملية في منطقة مختلفة من الشعر مع عدسة مقياس الألوان.
   2. قياس المعلمات لون كل خصلة شعر مصبوغ سبع مرات. حساب المتوسطات والانحرافات المعيارية من المعلمات. حساب ΔE باستخدام المعادلة التالية: [(100 - L *) ² + (أ *) ² + (ب *) ^{2] 1/2.}

3. اختبارات المتانة اللون

1. حل 200 ملغ من الصوديوم دوديسيل كبريتات (SDS) في 40 مل من الماء المقطر. نقع الشعر مصبوغ تماما في الماء SDS التي تحتوي على لمدة 5 دقائق في درجة حرارة الغرفة. اخراج تريس الشعر ثم شطف لهم مع المياه الجارية بما فيه الكفاية لإزالة المنظفات. استخدام مجفف الشعر الالكتروني لإزالة الرطوبة.
2. للحصول على المعلمات اللون (أي، L *، و*، وب *)، وتوظيف مقياس الألوان التقليدية وفقا لإنتاج موادبروتوكول إيه في. كرر تمرغ هو موضح في الخطوة 3.1 مرة أخرى مع نفس الشعر مصبوغ ومن ثم قياس المعلمات مرة أخرى.
3. حل 800 ملغ من SDS في 40 مل من الماء المقطر. كما هو موضح في الخطوة 3.1، كرر نقع مرتين أكثر مع نفس الشعر مصبوغ. وبشكل عام، تتعامل مع كل خصلة شعر مصبوغ مع حل SDS ما مجموعه أربع مرات.

النتائج

أولا، تمت مقارنة القدرة صباغة الأصباغ البوليمرية إلى أن من أحادية المشتقة من النباتات (أي كاتشين والكاتيكول). الأصباغ البوليمرية التي يسببها تغير كبير في لون رمادي الشعر بالكيراتين (الشكل 2A) والشكل (3)، في حين بقي الل?...

Discussion

ومن المثير للاهتمام، خفضت أسلوبنا الوقت الذي استغرقه لصبغ الشعر بالكيراتين مع polymerizations الناجم عن التأكسد من الفينولات الطبيعية. ذلك أيضا بفعل الألوان المتنوعة في الشعر من خلال التلاعب بسيطة من الأصباغ البوليمرية، مثل تغيير درجة الحموضة وتطبيق اذع.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Sodium dodecyl Sulfate	Promega	H5114
Laccase from Trametes versicolor	Sigma	38429-1G	Enzyme activity is denoted as 0.53 U/mg
(+)-catechin hydrate	Sigma	C1251-5G
1,2-dihydroxybenzene (catechol)	Sigma	135011-5G
Ammonia water	Duksan	701	Ammonia contents is denoted as 25 ~ 30%
Acetic acid, glacial	Duksan	448
Iron(II) sulfate heptahydrate	JUNSEI	83380-1250
Ultracell 5 kDa	Amicon	PLCC06210
Stirred ultrafiltration cells	Millipore	Model 8200
Human gray hair	PheonixKorea	Not available
Colorimeter	SPEC	JCS-10
Square dish	SPL	10125	125 * 125 * 20 (mm)