Синтез завод Фенол-производных полимерных красителей для прямого или протравы на основе окрашивания волос

Резюме

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.

Аннотация

Эффективные для окрашивания волос с помощью месте инкубации кератина волос с продуктами грибкового лакказы катализируемой полимеризации растительных фенолов в ранее было показано. Тем не менее, процесс окрашивания занимает много времени, чтобы закончить по сравнению с коммерческими продуктами волос крашения. Чтобы преодолеть это узкое место , предварительно синтезирован полимерные продукты окислительной реакции траметес разноцветный лакказой на катехина и катехина, с или без протравы агентов (например, FeSO _4), были здесь использованы для достижения постоянного кератина для окрашивания волос в различных цветов и оттенков , Действие лакказы в кислотном буфере ацетата натрия привело к глубоким черным окрашиванием после сочетания реакций между растительными фенолами. Цветные продукты красителя затем обессоливают и концентрируют с ультрафильтрацией. Красители, с добавлением или без протравы агентов, вызвало значительное увеличение значений & Delta ; Е (то есть, цвет разностное значение) в сером Wi человеческих волостонкие 2,5 часа. Кроме того, различные кератиновые цветов и оттенков индуцировали в зависимости от mordanting и рН изменений. Крашеные волосы также демонстрируют сильное сопротивление воздействию моющих средств лечения, что свидетельствует о том , что наши методы могут привести к постоянной окрашивания волос. В целом, наша работа обеспечила новое понимание разработки экологически чистых методов волос крашения в качестве альтернативы коммерческим токсическим диаминов на основе красителей ,

Введение

Лакказы являются оксидазы, которые активны по отношению к фенольных и полифенольных соединений. Они были идентифицированы в различных живых организмов, в том числе растений, грибов, насекомых и бактерий. Их ферментативные действия способствуют несколько морфогенетических явлений ^1. Эти ферменты катализируют одноэлектронную окисление субстратов, что приводит к образованию радикалов, которые дополнительно связаны с очень малыми органики и твердых поверхностей. Такие процессы связывания приводят к синтезу олигомеров и полимеров и к поверхности функционализации ^{2, 3.} Когда лакказы подложки из природных источников, таких как растительные фенольные соединения , ферментативные реакции представляют большой интерес в отношении зеленой химии. При этом оба реагенты и катализаторы из природных источников. Кроме того, полученные в результате продукты аналогичны натуральных продуктов, так как общие реакции имитируют синтезы в естественных условиях природного фенольных полимеров, в том числе растительный лигнин, поли (flavonoID), и гумусом , где небольшие соединения растений фенольные являются высоко сшитых оксидазы-индуцированной радикальной муфте ^4.

Продукты , полученные из лакказы-катализируемых реакций сочетания растительного происхождения , фенолов могут быть использованы для окрашивания седины через месте инкубации в и могут быть разработаны в качестве альтернативы , имеющиеся в продаже красители ^1. Такие альтернативы имеют важное значение, так как коммерческие волосы окрашивания агенты основаны на р -phenylenediamine (PPD), PPD связанных с диамина, и перекись водорода, которая , как было показано , чтобы быть токсичным, канцерогенным и аллергенным для человека ^{5, 6.} В лакказы катализируемой реакции сочетания, лакказ и растительных фенолов функционально заменить перекись водорода и р -phenylenediamine соответственно ^7. Тем не менее, скорость крашения систем на основе лакказы гораздо медленнее, чем коммерческий продукт. В общем случае, ППД на основе красящие агенты требуют менее одного часа, чтобы достигнутьэффективное изменение цвета в кератина волос, в то время как реакции на основе лакказы требуют инкубации в течение ночи ^7. Кинетика медленно крашение можно объяснить двумя возможными явлениями. Во- первых, использование буфера с низким рН (например, рН 5) , чтобы максимизировать лакказой активность наблюдалась , чтобы уменьшить степень набухания в кератиновые матриц, тем самым препятствуя глубокому проникновению красителей в матрицах. Действительно, агенты , позволяющие реакции красящие действовать в условиях высокого рН было показано , что быть неотъемлемой частью коммерческих продуктов волос крашения ^8. Во- вторых, число возможных молекул хромофоров , обладающих сильной адсорбции на кератиновые поверхности в ходе реакции полимеризации было показано, пропорциональна времени инкубации (т.е., степень полимеризации). Например, превращение дофамина в polydopamine было показано , чтобы вызвать сильную адгезию ко многим поверхностям , что было сопутствующее с образованием черного цвета ^9.

В текущей работе, предварительно синтезированный полимерные продукты , полученные из T. лишай лакказы катализируемого окисления катехинов и пирокатехина были использованы для лечения волос кератина для окрашивания. Мы предположили, что адсорбционная способность полимеров была бы гораздо сильнее, чем у мономерных фенолов растений и что они первоначально образуют с низким молекулярным весом олигомеров. Результаты показали, что, при использовании предварительно синтезированным полимерам, ферментативное окисление мощность была больше нет необходимости. Это указывает на то, что рН можно контролировать и что ионы металла могут быть использованы в волосы окрашивания лечения, независимо от активности ферментов. Этот протокол обеспечивает простой и быстрый способ для окрашивания волос кератина в различных оттенков цвета при использовании экологически чистых и возобновляемых источников растительного происхождения фенолы (рисунок 1).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

протокол

1. Подготовка растений Фенол-производных полимерных красителей

1. Растворите катехин (0,1 г) и (+) - катехин гидрат (0,1 г) в 32 мл 100 мМ натрий-ацетатного буфера (рН 5,0) и 8 мл абсолютного этанола.
2. Добавляют 10 мг Т. лишай лакказы к катехол- и катехин содержащего буфер. Смешайте энергично и вылить раствор в квадратную чашку Петри. Инкубируйте блюдо при комнатной температуре в качалке инкубаторе (25 оборотов в минуту) в течение 24 часов. Резкое изменение цвета раствора от прозрачного до темно-черного цвета можно наблюдать невооруженным глазом после того, как лакказы индуцированных реакций сочетания.
3. Центрифуга раствор в течение 10 мин при 20000 х г, чтобы спин вниз нерастворимые полимерные частицы. Используйте глубокий черный супернатанта для дальнейшего обессоливания.
4. Обессоливания реакционного раствора с ультрафильтрационной диском 5 кДа. После концентрирования реакционного объема до 20 мл с помощью ультрафильтрации, замены буфера реакции добавлением 300 мл дистиллированной воды,, И, наконец, с помощью фильтрации, концентрируют объем раствора до 25 мл.

2. Окрашивание Решения для Gray волос кератина

1. Готовят следующие шесть полимерных растворов: полимерные красители, полимерные красители / FeSO _4, полимерные красители / FeSO ₄ в рН 3 воды, полимерные красители / FeSO ₄ в рН 11 воды, полимерные красители / FeSO ₄ с помощью уксусной кислоты, и полимерные красители / FeSO ₄ с аммиаком.
   1. Для получения полимерного красителя, смешать 5 мл дистиллированной воды с 1 мл обессоленной полимерных красителей (1.4).
   2. Для протравы растворов, добавляют 0,33 г FeSO ₄ к смеси , полученной на стадии 2.1.1. Энергично вихрь , чтобы растворить FeSO ₄ полностью.
   3. Для рН 3 или 11 водного раствора, регулировать рН 5 мл дистиллированной воды с помощью 1 N HCl или 1 N NaOH. Затем добавьте 1 мл обессоленной полимерных красителей (1.4) и 0,33 г FeSO _4.
   4. Для получения уксусной кислоты- или аммиака обрабатывают раствором, смешивают 1,0 мл Г.Л.acial уксусной кислоты или 1,0 мл аммиачной воды с 5 мл дистиллированной воды. Затем добавьте 1 мл обессоленной полимерных красителей (1.4) и 0,33 г FeSO _4.
2. Для получения растительных мономеров, смешайте катехин (0,1 г) и (+) - катехин гидрат (0,1 г) в 6 мл дистиллированной воды, с или без 0,33 г FeSO _4, чтобы пропитать волосы в.
3. Как только крашение решения от шага 2.1 и 2.2, получают, полностью впитаться 5-сантиметровые серые человеческие локоны волос (0,2 г) в растворах. Инкубируйте локоны волос при 32 ° C в инкубаторном шейкере (160 оборотов в минуту) в течение 2,5 ч.
4. Затем вынуть локоны волосы и промыть их проточной водой. Используйте электронный фен для волос, чтобы удалить влагу. Изменение цвета, вызванное полимерных красителей могут быть визуализированы с невооруженным глазом.
   1. Для получения цветовых параметров (то есть, L *, а * и б *), использовать обычный колориметр в соответствии с протоколом производителя. Сомните волосам тresses в клубок, что позволяет им быть измерена с объективом колориметр. Повторите этот процесс на другом участке волос с колориметр объективом.
   2. Измерение цветовых параметров каждого окрашенного локона семь раз. Вычислить средние значения и стандартные отклонения параметров. Вычислить & Delta ; E по формуле: [(100 - L *) ² + (а *) ² + (B *) ^{2] 1/2.}

3. Испытания Цвет Прочность

1. Растворить 200 мг додецилсульфата натрия (SDS) в 40 мл дистиллированной воды. Замачивание окрашенные волосы полностью в ДСН-содержащей воды в течение 5 мин при комнатной температуре. Выньте локоны волос, а затем ополосните их с достаточным количеством проточной водой, чтобы удалить моющие средства. Используйте электронный фен для волос, чтобы удалить влагу.
2. Для получения цветовых параметров (то есть, L *, а * и б *), использовать обычный колориметр в соответствии с производстПротокол Эра. Повторите замачивания, описанный в шаге 3.1 еще раз с тем же окрашенных волос, а затем измерить параметры снова.
3. Растворить 800 мг SDS в 40 мл дистиллированной воды. Как описано на шаге 3.1, повторите замачивания в два раза больше, с тем же самым окрашенными волосами. В целом, относиться к каждому окрашенную прядь волос с раствором SDS в общей сложности четыре раза.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Результаты

Во- первых, крашение способность полимерных красителей сравнивали с растительного происхождения , мономеров (то есть, катехин и катехина). Полимерные красители вызывали значительное изменение в цвете серого кератина волос (фиг.2А и на фиг.3), в то ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Обсуждение

Интересно, что наш метод уменьшил время, которое потребовалось, чтобы окрасить кератина волос с окислителем индуцированное полимеризациях природных фенольных соединений. Он также индуцированный различные цвета в волосах с помощью простых манипуляций полимерных красителей, таких ка?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Материалы

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)