Síntese de Corantes poliméricos fábrica de fenol-derivados para coloração capilar direta ou Mordant-base

Resumo

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.

Resumo

Coloração capilar efectiva através de incubação in situ de queratina do cabelo, com os produtos de polimerização catalisada por lacase fúngica de fenóis vegetais tem sido anteriormente demonstrada. No entanto, o processo de tingimento leva muito tempo para completar a comparação com os produtos de tingimento de cabelo comercial. Para superar esse gargalo, pré-sintetizado produtos poliméricos da reacção oxidativa de Trametes versicolor lacase em catequina e catecol, com ou sem agentes mordentes (por exemplo, FeSO _4), foram aqui empregues para alcançar a coloração dos cabelos queratina permanente em várias cores e matizes . A acção de lacase em tampão de acetato de sódio ácido levou a uma coloração preto profundo após reacções de acoplamento entre os fenóis vegetais. Os produtos de corantes coloridas foram então dessalinizado e concentrado com ultrafiltração. Os corantes, com ou sem agentes mordentes, causou um aumento significativo nos valores de AE (isto é, valor de diferença de cor cinzento) em Wi cabelo humanofinas de 2,5 horas. Além disso, diferentes cores e tonalidades de queratina foram induzidos dependendo das mudanças de pH e mordanting. O cabelo tingido também exibiu uma forte resistência aos tratamentos de detergente, indicando que nossos métodos podem dar origem a coloração capilar permanente. No geral, nosso trabalho tem proporcionado novos insights sobre o desenvolvimento de métodos de cabelo tingimento eco-friendly como alternativas aos corantes diamina baseada tóxicos comerciais .

Introdução

Lacases são oxidases que estão ativos no sentido de compostos fenólicos e polifenólicos. Elas foram identificadas em vários organismos vivos, incluindo plantas, insectos, fungos e bactérias. Suas ações enzimáticas contribuir para vários fenômenos morfogenética ^1. As enzimas catalisam a oxidação de electrões único dos substratos, resultando na formação de radicais que são mais pequenas acopladas a materiais orgânicos e de superfícies sólidas. Tais processos de acoplamento levar a sínteses de oligômeros e polímeros e à superfície funcionalizações ^{2, 3.} Quando os substratos lacase são provenientes de fontes naturais, tais como compostos fenólicos de plantas, as reacções enzimáticas são de grande interesse no que diz respeito à química verde. Aqui, ambos os reagentes e catalisadores são a partir de fontes naturais. Além disso, os produtos resultantes são semelhantes aos dos produtos naturais, uma vez que as reacções globais imitar as sínteses in vivo de compostos fenólicos naturais polímeros incluindo lenhina planta, poli (flavonoID), e compostos fenólicos de plantas húmus em que pequenas são altamente reticulado por meio de acoplamento de radicais induzida por ^4-oxidase.

Os produtos derivados de reacções de acoplamento catalisada por lacase de fenóis derivados de plantas pode ser utilizada para tingir cabelos grisalhos através de incubação in situ e pode ser desenvolvido como alternativas aos corantes comercialmente disponíveis ^1. Tais alternativas são importantes, dado que os agentes de tingimento de cabelo comerciais baseiam-se na p-fenilenodiamina (PPD), compostos de diamina relacionados com PPD, e peróxido de hidrogénio, que têm mostrado ser tóxicas, carcinogénicas, e alergénicos para o ser humano ^{5, 6.} No as reacções de acoplamento catalisada por lacase, as lacases e fenóis vegetais funcionalmente substituir o peróxido de hidrogénio e p-fenilenodiamina, respectivamente ^7. No entanto, a velocidade de tingimento dos sistemas à base de lacase é muito mais lenta do que a de um comercial. Em geral, os agentes de tingimento à base de PPD exigem menos do que uma hora para atingirmudança de cor eficaz na queratina do cabelo, enquanto que as reacções à base de lacase necessária uma incubação durante a noite ^7. A cinética lenta de tingimento pode ser explicada por dois fenómenos possíveis. Em primeiro lugar, o uso de um tampão de pH baixo (por exemplo, pH 5) para maximizar a actividade de lacase foi observada para diminuir o grau de inchaço das matrizes de queratina, inibindo assim a profundidade de penetração dos corantes nos matrizes. Com efeito, os agentes que permitem as reacções de tingimento para proceder em condições de alto pH ter sido mostrado para ser parte integrante de produtos de tingimento de cabelo comerciais ^8. Em segundo lugar, o número de possíveis moléculas cromóforas exibem forte adsorção a superfícies queratinosas durante a reacção de polimerização tem sido mostrado para ser proporcional ao tempo de incubação (isto é, o grau de polimerização). Por exemplo, foi mostrado a transformação de dopamina para polydopamine para induzir uma forte aderência a várias superfícies que foi concomitante com a formação de uma cor preta ^9.

No presente trabalho, pré-sintetizado produtos poliméricos obtidos a partir de T. versicolor oxidação catalisada por lacase de catequina e catecol foram usadas para tratar a queratina do cabelo para o tingimento. Colocámos a hipótese de que a capacidade de adsorção dos polímeros seria muito mais forte do que a dos fenóis vegetais monoméricos e que eles inicialmente formar oligómeros de peso molecular baixo. Os resultados demonstraram que, ao utilizar os polímeros pré-sintetizado, o poder de oxidação enzimática já não era necessária. Isto indica que o pH pode ser controlado e que os iões de metal podem ser usadas em tratamentos de cabelo tingimento, independentemente da actividade da enzima. Este protocolo fornece um método simples e rápido para tingir o cabelo de queratina em vários tons de cor ao usar eco-amigáveis e renováveis fenólicos derivados de plantas (Figura 1).

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Protocolo

1. Preparação de corantes poliméricos fábrica de fenol-derivados

1. Dissolve-se catecol (0,1 g) e (+) - catequina hidratada (0,1 g) em 32 ml de tampão de acetato de sódio 100 mM (pH 5,0) e 8 ml de etanol absoluto.
2. Adicionam-se 10 mg de T. versicolor lacase ao catecol e tampão contendo catequina. Misture vigorosamente e despeje a solução em uma placa de Petri quadrado. Incubar a placa à temperatura ambiente numa incubadora com agitação (25 rpm) durante 24 h. mudança de cor dramático da solução de transparente para negra escura pode ser observada a olho nu, após as reacções de acoplamento induzido por lacase.
3. Centrifugar a solução durante 10 min a 20000 xg, a fim de girar as partículas poliméricas insolúveis. Use o sobrenadante preto profundo para mais de dessalinização.
4. Dessalinizar a solução de reacção com um disco de ultrafiltração de 5 kDa. Depois de se concentrar o volume da reacção para 20 ml por meio de ultrafiltração, trocar o tampão de reacção por adição de 300 ml de água destilada. Finalmente, por meio da filtração, concentra-se o volume da solução até 25 ml.

2. As soluções de tingimento de cinza cabelo da queratina

1. Preparar os seguintes seis soluções poliméricas: corantes poliméricos, corantes poliméricos / FeSO _4, corantes poliméricos / _FeSO4 em pH 3 água, corantes poliméricos / _FeSO4 em pH 11, a água, os corantes poliméricos / FeSO ₄ com ácido acético, e corantes poliméricos / FeSO ₄ com amônia.
   1. Para o corante polimérico, mistura 5 ml de água destilada com 1 ml de os corantes poliméricos dessalgado (1.4).
   2. Para as soluções mordentes, adicionar 0,33 g de _FeSO4 à mistura a partir do passo 2.1.1. Vigorosamente vortex para dissolver o _FeSO4 completamente.
   3. Para a solução de pH 3 ou 11 água, ajustar o pH de 5 ml de água destilada, utilizando HCl 1 N ou NaOH 1 N. Em seguida, adicionar 1 ml de corantes poliméricos dessalgado (1.4) e 0,33 g de _FeSO4.
   4. Para a ácido acético ou solução tratada com amoníaco, misturar 1,0 ml de glácido acético Acial ou 1,0 ml de água de amónia com 5 ml de água destilada. Em seguida, adicionar 1 ml de corantes poliméricos dessalgado (1.4) e 0,33 g de _FeSO4.
2. Para os monómeros de plantas, misturar catecol (0,1 g) e (+) - catequina hidrato (0,1 g) em 6 ml de água destilada, com ou sem 0,33 g de FeSO _4, para absorver o cabelo em.
3. Assim que as soluções de tingimento a partir do passo 2.1 e 2.2 são preparados, embeber completamente 5 cm de comprimento tranças de cabelo cinzento humanos (0,2 g) nas soluções. Incubam-se as madeixas de cabelo a 32 ° C numa incubadora com agitação (160 rpm) durante 2,5 horas.
4. Depois, retire as madeixas de cabelo e lavá-los com água corrente. Use um secador de cabelo eletrônico para remover a umidade. A mudança de cor causada por os corantes poliméricos podem ser visualizados a olho nu.
   1. Para obter os parâmetros de cor (isto é, L *, a *, e b *), empregar um colorímetro convencional de acordo com o protocolo do fabricante. Amassar o cabelo tResses como uma bola, permitindo-lhes assim a ser medido com a lente de um colorímetro. Repetir este processo sobre uma região diferente do cabelo com a lente colorímetro.
   2. Medir os parâmetros de cor de cada madeixa tingido sete vezes. Calcular as médias e desvios-padrão dos parâmetros. Calcular AE utilizando a fórmula: [(100 - L *) ² + (a *) ² + (b *) ^{2] 1/2.}

3. testes de durabilidade Cor

1. Dissolve-se 200 mg de sulfato de dodecilo de sódio (SDS) em 40 ml de água destilada. Embeber o cabelo tingido completamente na água contendo SDS durante 5 min à temperatura ambiente. Retire as madeixas de cabelo e, em seguida, lave-os com água corrente suficiente para remover os detergentes. Use um secador de cabelo eletrônico para remover a umidade.
2. Para obter os parâmetros de cor (isto é, L *, a *, e b *), empregar um colorímetro convencional de acordo com a FABRICAÇÃOprotocolo de er. Repita a imersão descrito no passo 3.1, mais uma vez com o mesmo cabelo tingido e, em seguida, medir os parâmetros novamente.
3. Dissolve-se 800 mg de SDS em 40 ml de água destilada. Tal como descrito no passo 3.1, repetir a imersão duas vezes mais com os mesmos cabelos tingidos. No geral, o tratamento de cada madeixa de cabelo tingidas com solução de SDS a um total de quatro vezes.

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Resultados

Em primeiro lugar, a capacidade de tingimento de corantes poliméricos foi comparada com a de monómeros derivados de plantas (isto é, catequina e catecol). Os corantes poliméricos induziu uma alteração significativa da cor do cabelo cinzento queratina (Figura 2A e Figura 3), enquanto que a cor cinzenta inata do cabelo permaneceu bastante estável com monómeros de plantas (dados não mostrados). Os efeitos de agentes sobre ...

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Discussão

Curiosamente, o nosso método reduziu o tempo que levou para tingir o cabelo com queratina polimerizações induzida por oxidantes de fenóis naturais. É também induziu diversas cores no cabelo por meio de manipulações simples de corantes poliméricos, tais como alterar o pH e aplicando mordente.

Incubação in situ de queratina do cabelo com a oxidação catalisada por lacase de fenóis vegetais requer tempos de incubação excessivamente longos para atingir o tingimento efecti...

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Materiais

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)