Sintesi di Plant fenolo-derivati ​​polimerici Colorante per tintura diretto o Mordente a base di capelli

Riepilogo

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

Tinture per capelli efficace attraverso in situ incubazione di capelli della cheratina con i prodotti di polimerizzazione fungina laccasi-catalizzata di fenoli vegetali è stato precedentemente dimostrato. Tuttavia, il processo di tintura richiede molto tempo per completare rispetto ai prodotti capelli tintura commerciali. Per superare questo ostacolo, pre-sintetizzati prodotti polimerici della reazione ossidativa di Trametes versicolor laccasi su catechina e catecolo, con o senza agenti mordenti (ad esempio, FeSO _4), sono stati qui impiegati per realizzare tintura permanente dei capelli della cheratina in vari colori e tonalità . L'azione laccasi in tampone acetato di sodio acido ha portato ad una colorazione nera profonda dopo l'accoppiamento reazioni tra i fenoli vegetali. Le tinture colorate sono stati poi dissalate e concentrate con ultrafiltrazione. I coloranti, con o senza agenti mordente, ha causato un aumento significativo dei valori di AE (vale a dire, di valore differenza di colore) in grigio Wi capelli umanisottili 2,5 ore. Inoltre, diversi colori e tonalità di cheratina sono stati indotti a seconda dei mordenzatura e pH modifiche. I capelli tinti anche mostrato una forte resistenza ai trattamenti detergenti, indicando che i nostri metodi possono dare origine a tinture per capelli permanente. Nel complesso, il nostro lavoro ha fornito romanzo spaccato in via di sviluppo eco-friendly metodi di tinture per i capelli come alternative alle tinture diammina a base tossici commerciali .

Introduzione

Laccasi sono ossidasi che sono attive nei confronti di composti fenolici e polifenolici. Sono state individuate in diversi organismi viventi, tra cui piante, funghi, insetti e batteri. Le loro azioni enzimatiche contribuiscono a vari fenomeni morfogenetici ^1. Gli enzimi catalizzano l'ossidazione singolo elettrone dei substrati, causando la formazione di radicali che vengono ulteriormente accoppiati alle piccole organiche e superfici solide. Tali processi di accoppiamento portano a sintesi di oligomeri e polimeri e superficie funzionalizzazioni ^{2, 3.} Quando substrati laccasi sono da fonti naturali, quali fenoli vegetali, le reazioni enzimatiche sono di grande interesse rispetto alla chimica verde. Qui, sia reagenti e catalizzatori sono da fonti naturali. Inoltre, i prodotti risultanti sono simili ai prodotti naturali, poiché le reazioni generali imitano le sintesi in vivo di fenolici naturali polimeri compreso lignina pianta, poli (flavonoid), e composti fenolici piante humus-in cui piccoli sono altamente reticolato per ossidasi indotta radicale di accoppiamento ^4.

I prodotti derivati da reazioni di accoppiamento laccasi-catalizzata di fenoli origine vegetale possono essere usati per tingere i capelli grigi attraverso incubazione situ e possono essere sviluppati come alternative commerciale di coloranti disponibili ^1. Tali alternative sono importanti, poiché commerciali agenti tinture per i capelli sono basati su p-fenilendiamina (PPD), composti diamminici PPD connessi, e perossido di idrogeno, che hanno dimostrato di essere tossici, cancerogeni e allergenici all'uomo ^{5, 6.} In le reazioni di accoppiamento laccasi-catalizzata, le laccasi e fenoli vegetali funzionalmente sostituiscono perossido di idrogeno e p-fenilendiamina rispettivamente ^7. Tuttavia, la velocità di tintura dei sistemi laccasi-based è molto più lento di quello di quello commerciale. In generale, gli agenti coloranti PPD basati richiedono meno di un'ora per ottenerecambiamento di colore efficace nei capelli cheratina, mentre le reazioni laccasi-based richiedono una notte di incubazione ^7. La cinetica di tintura lenti potrebbero essere spiegati da due fenomeni possibili. In primo luogo, l'uso di un tampone a basso pH (ad esempio, pH 5) per massimizzare laccasi è stata osservata per diminuire il grado di rigonfiamento nelle matrici cheratiniche, inibendo così profonda penetrazione dei coloranti nelle matrici. Infatti, è stato dimostrato agenti permettendo le reazioni di tintura di procedere in condizioni di alta pH di essere parte integrante di prodotti per capelli tintura commerciale ^8. In secondo luogo, è stato dimostrato il numero di possibili molecole cromofori espongono forte assorbimento di superfici cheratiniche durante la reazione di polimerizzazione di essere proporzionale al tempo di incubazione (cioè, il grado di polimerizzazione). Per esempio, la trasformazione di dopamina a polydopamine ha mostrato di indurre una forte adesione a molte superfici che era concomitante con la formazione di un colore nero ^9.

Nel lavoro attuale, pre-sintetizzati prodotti polimerici ottenuti da T. versicolor ossidazione laccasi-catalizzata di catechina e catecolo sono stati utilizzati per il trattamento dei capelli della cheratina per la tintura. Abbiamo ipotizzato che la capacità di adsorbimento dei polimeri sarebbe molto più forte di quella dei fenoli vegetali monomerici e che avrebbero inizialmente formare oligomeri a basso peso molecolare. I risultati hanno dimostrato che, quando si utilizzano i polimeri pre-sintetizzato, il potere di ossidazione enzimatica non era più necessario. Ciò indica che il pH può essere controllato e che gli ioni metallici possono essere utilizzati nei trattamenti capelli tintura, indipendentemente dall'attività enzimatica. Questo protocollo fornisce un metodo semplice e veloce per tingere i capelli di cheratina in varie tonalità di colore durante l'utilizzo di eco-compatibili e rinnovabili composti fenolici di origine vegetale (Figura 1).

Protocollo

1. Preparazione di Plant fenolo-derivati ​​polimerici Coloranti

1. Sciogliere catecolo (0,1 g) e (+) - catechina idrato (0,1 g) in 32 ml di 100 mM tampone di acetato di sodio (pH 5,0) e 8 ml di etanolo assoluto.
2. Aggiungere 10 mg di T. versicolor laccasi al catechol- e buffer di catechina contenenti. Mescolare vigorosamente e versare la soluzione in un piatto quadrato Petri. Incubare il piatto a temperatura ambiente in un incubatore scuotimento (25 rpm) per 24 ore. cambiamento di colore drammatico della soluzione da trasparente a nero scuro può essere osservata ad occhio nudo, dopo le reazioni di accoppiamento laccasi-indotta.
3. Centrifugare la soluzione per 10 minuti a 20.000 xg per centrifugare particelle polimeriche insolubili. Utilizzare il surnatante nero profondo per ulteriori dissalazione.
4. Dissalare soluzione di reazione con un disco ultrafiltrazione 5 kDa. Dopo concentrazione il volume di reazione di 20 ml mediante ultrafiltrazione, sostituire il tampone di reazione aggiungendo 300 ml di acqua distillata. Infine, utilizzando filtrazione, concentrare il volume della soluzione a 25 ml.

2. Soluzioni di tintura per capelli grigi cheratina

1. Preparare i seguenti sei soluzioni polimeriche: coloranti polimerici, coloranti polimerici / FeSO _4, coloranti polimerici / FeSO ₄ a pH 3 acqua, coloranti polimerici / FeSO ₄ a pH 11 acqua, coloranti polimerici / FeSO ₄ con acido acetico, e coloranti polimerici / FeSO ₄ con ammoniaca.
   1. Per il colorante polimerico, miscelare 5 ml di acqua distillata con 1 ml dei coloranti polimerici dissalate (1,4).
   2. Per le soluzioni mordenti, aggiungere 0,33 g di FeSO ₄ alla miscela dal punto 2.1.1. Vigorosamente vortice di sciogliere il FeSO ₄ completamente.
   3. Per la soluzione pH 3 o 11 dell'acqua, regolare il pH di 5 ml di acqua distillata con 1 N HCl o 1 N NaOH. Quindi aggiungere 1 ml di coloranti dissalati polimerici (1.4) e 0,33 g di FeSO _4.
   4. Per acido acetico o soluzione di ammoniaca-trattati, mescolare 1,0 ml di GLacido acetico Acial o 1,0 ml di ammoniaca con 5 ml di acqua distillata. Quindi aggiungere 1 ml di coloranti dissalati polimerici (1.4) e 0,33 g di FeSO _4.
2. Per i monomeri vegetali, mescolare catecolo (0,1 g) e (+) - catechina idrato (0,1 g) in 6 ml di acqua distillata, con o senza 0,33 g di FeSO _4, a bagno i capelli in.
3. Non appena le soluzioni coloranti dal punto 2.1 e 2.2 sono preparati, immergere completamente 5 cm trecce lunghe grigi capelli umani (0,2 g) nelle soluzioni. Incubare le trecce di capelli a 32 ° C in un incubatore agitazione (160 rpm) per 2,5 ore.
4. In seguito, togliere le trecce di capelli e risciacquare con acqua corrente. Utilizzare un essiccatore capelli elettronico per rimuovere l'umidità. Il cambiamento di colore causato dai coloranti polimerici possono essere visualizzate ad occhio nudo.
   1. Per ottenere i parametri di colore (cioè, L *, a *, b * e), impiegano un colorimetro convenzionale secondo il protocollo del produttore. Crumple la t capelliResses in una palla, permettendo loro di essere misurate con la lente di un colorimetro. Ripetere questo processo su una regione diversa del capello con la lente colorimetro.
   2. Misurare i parametri di colore di ogni alberi tinti sette volte. Calcolare le medie e le deviazioni standard dei parametri. Calcolare AE utilizzando la formula: [(100 - L *) ² + (a *) ² + (b *) ^{2] 1/2.}

3. Prove colore durevolezza

1. Sciogliere 200 mg di sodio dodecil solfato (SDS) in 40 ml di acqua distillata. Mettere a bagno i capelli tinti completamente in acqua SDS contenente per 5 min a temperatura ambiente. Estrarre le trecce di capelli e poi sciacquare con acqua corrente sufficiente per rimuovere i detergenti. Utilizzare un essiccatore capelli elettronico per rimuovere l'umidità.
2. Per ottenere i parametri di colore (cioè, L *, a *, b * e), impiegano un colorimetro convenzionale secondo il manufacturil protocollo di ER. Ripetere l'ammollo descritto al punto 3.1 ancora una volta con gli stessi capelli tinti e quindi misurare nuovamente i parametri.
3. Sciogliere 800 mg di SDS in 40 ml di acqua distillata. Come descritto al punto 3.1, ripetere l'ammollo per due volte di più con gli stessi capelli tinti. Nel complesso, trattare ogni treccia capelli tinti con la soluzione di SDS per un totale di quattro volte.

Risultati

Innanzitutto, la capacità di tintura dei coloranti polimerici stato confrontato con quello di monomeri di origine vegetale (ad esempio, catechina e catecolo). I coloranti polimerici indotto un significativo cambiamento nel colore grigio capelli cheratina (Figura 2A e la Figura 3), mentre il colore grigio innata dei capelli è rimasto molto stabile con monomeri vegetali (dati non mostrati). Gli effetti di agenti sulle capacità ...

Discussione

È interessante notare che il nostro metodo ha ridotto il tempo impiegato per tingere i capelli di cheratina con polimerizzazione ossidante-indotta di composti fenolici naturali. È anche indotto diversi colori nei capelli mediante semplici manipolazioni dei coloranti polimerici, quali la modifica del pH e applicando mordente.

In incubazione in situ di capelli della cheratina con ossidazione laccasi-catalizzata di fenoli pianta richiede eccessivamente lunghi tempi di incuba...

Materiali

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)