直接または媒染剤ベースの髪の染色用植物フェノール由来のポリマー染料の合成

要約

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.

要約

植物フェノール類の真菌ラッカーゼ触媒重合の製品とケラチン髪のその場でのインキュベーションの貫通効果的な毛髪染色は、以前に実証されています。しかし、染色工程は、市販の毛染めの製品に比べて完了するまでに長い時間がかかります。このボトルネック、カテキンおよびカテコール上のラッカーゼカワラタケトラメテスの酸化反応の前に合成高分子製品、いずれかの媒染剤剤を伴うまたは伴わない（ 例えば、のFeSO _4）を克服するために、ここでは様々な色や色合いに永久ケラチン染毛を達成するために採用されました。酸性酢酸ナトリウム緩衝液中のラッカーゼのアクションは、植物フェノール類との反応をカップリングした後、深い黒色の着色につながりました。着色された染料生成物は、その後、限外濾過で脱塩し、濃縮しました。媒染剤剤を含むまたは含まない染料は、灰色の人毛のWiにおけるΔE値の有意な増加（ すなわち、色差値）を起し薄い2.5時間。さらに、異なるケラチン色や色合いが媒染およびpH変化に応じて誘導されました。染めた髪はまた、私たちの方法は、永久染毛を生じさせることができることを示す、界面活性剤治療に対する強い抵抗性を示した。全体的に、私たちの仕事は、商用毒性ジアミン系染料の代替として環境に配慮した染毛方法の開発に新たな洞察を提供しています。

概要

ラッカーゼは、フェノール及びポリフェノール化合物に対して活性であるオキシダーゼです。それらは、植物、真菌、昆虫、および細菌を含む様々な生物において同定されています。その酵素のアクションは、いくつかの形態形成現象¹に貢献しています。酵素はさらに小さな有機物を、固体表面に結合されているラジカルの形成をもたらす、基板の一電子酸化を触媒します。このようなカップリングプロセスは、オリゴマーおよびポリマーの合成につながり、官能基化^2、3を表面化。ラッカーゼの基質は、植物フェノール成分として天然源、からのものである場合には、酵素反応は、グリーンケミストリーに関して非常に興味深いです。ここでは、両方の反応物及び触媒は、天然源からのものです。全体的な反応は、植物のリグニン、ポリ（flavono天然フェノール-含むポリマーのインビボ合成を模倣するために加えて、得られた生成物は、天然物に類似していますID）、および腐植、前記小植物フェノール化合物は、高度に架橋されたオキシダーゼによって誘導されるラジカルカップリング⁴です。

植物由来のフェノールのラッカーゼ触媒カップリング反応に由来する生成物は、 その場でのインキュベーションで白髪を介して染色するために使用することができ、市販の染料¹の代替として開発することができます。商業的毛髪染色剤は、毒性発癌性、およびヒト^5,6にアレルギー性であることが示されているのpフェニレンジアミン（PPD）、PPD関連のジアミン化合物、過酸化水素、に基づいているので、そのような代替案は、重要である。でラッカーゼ触媒カップリング反応、ラッカーゼ及び植物フェノール類は、機能的には、それぞれ^7、過酸化水素およびpフェニレンジアミンを交換してください。しかしながら、ラッカーゼベースのシステムの染色速度が商用のものよりはるかに遅いです。一般に、PPDベースの染色剤は、達成する未満の時間を必要としますケラチン髪に効果的な色の変化、ラッカーゼベースの反応は、一晩のインキュベーション^7を必要とします。遅い染色動態は、2つの可能な現象によって説明することができました。まず、低pH緩衝液を使用する（ 例えば、pH 5）ラッカーゼ活性を最大にするためには、このように行列への染料の深い浸透を阻害する、ケラチンマトリックス中での膨潤の程度を低下させることが観察されています。実際、染色反応は、高pH条件で進行させる作用物質は、商業的毛髪染色製品⁸に不可欠であることが示されています。第二に、重合反応中に角質表面への強い吸着性を示す可能性発色団分子の数は、インキュベーション時間（ すなわち、重合の程度）に比例することが示されています。例えば、ポリドーパミンのドーパミンの変換は、黒色⁹の形成と同時にた多くの表面に強固な接着を誘導することが示されました。

現在の仕事、Tから得た予備合成高分子製品のカテキン及びカテコールのラッカーゼ触媒酸化versicolorの染色のためケラチン髪を治療するために使用しました。我々は、ポリマーの吸着能力は、単量体の植物フェノール類のものよりもはるかに強力であることを、彼らが最初に低分子量のオリゴマーを形成するであろうという仮説を立てました。結果は、事前に合成されたポリマーを使用する場合、酵素的酸化力がもはや必要であったことを実証していません。これは関係なく、酵素活性、pHを制御することができ、その金属イオンは、毛髪染色の治療において使用することができることを示しています。このプロトコルは、環境に優しい再生可能植物由来のフェノール類（ 図1）を使用しながら、色の様々な色合いでケラチン髪を染めるためのシンプルかつ高速な方法を提供します。

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プロトコル

植物フェノール由来のポリマー染料の調製

1. 100 mM酢酸ナトリウム緩衝液（pH 5.0）および無水エタノール8mlの32 ml中カテキン水和物（0.1g）を - カテコール（0.1 g）およびを（+）に溶解します。
2. T. 10mgを追加します。 catechol-とカテキン含有緩衝液にversicolorのラッカーゼ 。激しく混合し、正方形のペトリ皿にソリューションを注ぎます。 24時間振盪インキュベーター（25回転）で、室温で皿をインキュベートします。濃い黒色の透明な溶液からの劇的な色の変化は、ラッカーゼによって誘導されるカップリング反応の後に肉眼で観察することができます。
3. 不溶性ポリマー粒子をスピンダウンするために20,000×gで10分間この溶液を遠心分離します。さらに脱塩のための深い黒の上清を使用してください。
4. 5 kDaの限外濾過ディスクとの反応液を脱塩。限外20〜mlまで反応容量を濃縮した後、蒸留水300mlを加えて反応緩衝液を交換し。最後に、濾過を用いて25 mlに溶液の体積を濃縮。

グレーケラチン髪2.染色ソリューション

1. ポリマー染料、ポリマー染料/のFeSO _4、pHが3水中でのポリマー染料/のFeSO _4、pHが11水、酢酸によるポリマー染料/のFeSO _4、及びポリマー染料/のFeSO中のポリマー染料/のFeSO _4：以下の6つのポリマー溶液を準備しますアンモニアと_4。
   1. ポリマー色素については、脱塩ポリマー染料（1.4）1mlと5mlの蒸留水を混ぜます。
   2. 媒染剤のソリューションについては、ステップ2.1.1から混合物へのFeSO ₄の0.33グラムを追加します。激しくボルテックス完全のFeSO _4を溶解しました。
   3. pHが3または11水溶液のために、1 N HCl又は1NのNaOHを用いて水を5mlの蒸留液のpHを調整します。その後、脱塩ポリマー染料（1.4）の1ミリリットルとのFeSO ₄の0.33グラムを追加します。
   4. 酢酸酸やアンモニア処理液については、GLの1.0ミリリットルを混ぜますacial酢酸または蒸留水5mlとアンモニア水1.0 mlです。その後、脱塩ポリマー染料（1.4）の1ミリリットルとのFeSO ₄の0.33グラムを追加します。
2. に髪を浸して、のFeSO ₄の0.33グラムの有無にかかわらず、蒸留水6mlにカテキン水和物（0.1グラム） -植物モノマーについては、カテコールを（0.1グラム）および（+）混ぜます。
3. すぐにステップ2.1および2.2からの染色溶液を調製しているように、完全に溶液中で5センチ長い灰色の人間の髪の毛の房（0.2グラム）を浸します。 2.5時間振盪インキュベーターで32°C（160 rpm）で髪の房をインキュベートします。
4. その後、毛髪束を取り出し、流水でそれらを洗い流してください。水分を除去するために、電子ヘアドライヤーを使用してください。ポリマー色素による色変化は、肉眼で可視化することができます。
   1. 色パラメータ（ すなわち、L *、a *及びb *）を得るために、製造業者のプロトコルに従って、従来の比色計を使用します。髪トンをくしゃくしゃこうして彼らは測色計のレンズを用いて測定することができるように、ボールにresses。測色計レンズで髪の異なる地域にこのプロセスを繰り返します。
   2. 各染色したトレス7倍の色パラメータを測定します。平均値とパラメータの標準偏差を計算します。式を用いてΔEを計算する：[（100 - のL ^{*）2 +（*）2} +（B ^{*）2] 1/2。}

3.色耐久試験

1. 蒸留水40mlにドデシル硫酸ナトリウム（SDS）を200mg溶解させます。室温で5分間SDSを含む水の中に完全に染めた髪を浸します。髪の房を取り出し、その後、洗剤を除去するのに十分な流水でそれらを洗い流してください。水分を除去するために、電子ヘアドライヤーを使用してください。
2. 色パラメータ（ すなわち、L *、a *及びb *）を得るために、機械製造に記載の従来の比色計を使用えーのプロトコル。同じ染めた髪でもう一度ステップ3.1で説明した浸漬を繰り返してから、再度パラメータを測定します。
3. 蒸留水40mlにSDSの800ミリグラムを溶解します。ステップ3.1で説明したように、同じ染めた髪で二回以上浸漬を繰り返します。全体的に、SDS溶液で4回の合計を各染め毛束を扱います。

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結果

まず、ポリマー染料の染着性は、植物由来のモノマー（ すなわち、カテキンおよびカテコール）と比較しました。毛髪の生来のグレー色（ データは示されていない ）植物モノマーと非常に安定したままのポリマー染料は、灰色のケラチン毛髪（ 図2Aおよび図3）の色の有意な変化を誘導しました。ポリマー生成物の染色能...

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ディスカッション

興味深いことに、我々の方法は、それが自然なフェノールの酸化剤によって誘発される重合でケラチン髪を染めるためにかかった時間を減少させました。それはまた、pHを変えると媒染剤を適用するなどの高分子染料の簡単な操作を通じて、髪に多様な色を誘導しました。

植物フェノールのラッカーゼ触媒酸化とケラチン髪のその場でのインキュベーションで?...

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資料

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)