Doğrudan ya da Mordan tabanlı Saç Boyama için Bitki Fenol türevli Polimerik Boyaların Sentezi

Özet

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.

Özet

Bitki fenollerin mantar lakkazı katalize polimerizasyon ürünleri ile keratin saç in situ inkübasyon yoluyla etkili bir saç boyama daha önce ortaya konmuştur. Ancak, boyama işlemi ticari saç boyama ürünlerle karşılaştırıldığında tamamlanması uzun sürüyor. Bu darboğaz aşmak için, ya da mordan ajanların (örneğin, FeSO ₄₎ burada, çeşitli renk ve tonlarında kalıcı keratin saç boyama işlemi gerçekleştirmek için kullanıldı olmayan ya kateçin ve katekol ilgili lakkaz versikolor Trametes oksidatif reaksiyon polimerik ürünler, ön sentezlenmiş . asidik sodyum asetat tampon maddesi içinde lakkaz işlemi bitki fenoller arasındaki birleştirme reaksiyonlarıdır sonra koyu siyah renklenmeye yol açtı. renkli boya ürünleri daha sonra tuzu giderilir ve ultra-süzme ile konsantre edilmiştir. Ya da mordan ajanlar olmadan boyalar, gri insan saçı wi AE değerleri (yani, renk farkı değeri) önemli bir artışa nedenince 2,5 saat. Buna ek olarak, farklı keratin renk ve tonları mordanlama ve pH değişiklikleri bağlı olarak uyarılmıştır. Boyalı saçlar de bizim yöntemler kalıcı saç boyama ortaya çıkmasına neden olabilir belirten deterjan tedavilere güçlü bir direnç sergiledi. Genel olarak, bizim iş ticari toksik diamin bazlı boyalara alternatif olarak çevre dostu saç boyama yöntemleri geliştirmek içine yeni fikir sağlamıştır .

Giriş

Lakkazlar fenolik ve polifenolik bileşikler karşı aktif olan oksidazlar bulunmaktadır. Bu bitkiler, mantar, böcek, ve bakteriler dahil olmak üzere çeşitli canlı organizmalar, tespit edilmiştir. Onların enzimatik eylemler çeşitli morfogenetik fenomenlerin ¹ katkıda bulunur. Enzimler, bundan başka, küçük organik ve katı yüzeylere bağlanmış olan köklerin oluşumu ile sonuçlanır, alt-tabakaların tek elektronla oksidasyon katalize eder. Bu gibi birleştirme işlemleri, oligomerler ve polimerlerin sentezine yol açar ve lakkaz alt-tabakalar, bitki fenolik gibi doğal kaynaklardan olduğunda ^3., Enzimatik reaksiyonlar, yeşil kimya ile ilgili olarak büyük bir ilgi functionalizations ^2, yüzey. Burada, her iki reaksiyona giren maddeler ve katalizörler, doğal kaynaklardan olan. Buna ek olarak, sonuçta elde edilen ürünlerin genel reaksiyonlar doğal fenolik in vivo sentezini taklit bitkiye lignin, poli (flavono polimerler dahil olmak üzere, doğal ürünler benzerID) ve humus olup, burada küçük bir bitki fenolik bileşikleri, çapraz bağlı oksidaz kaynaklı kökü bağlantı ⁴ cinsindendir.

Bitkisel kaynaklı fenollerin lakkaz ile katalize bağlanma tepkimeleri elde edilen ürünler in situ inkübasyon gri saç ile boyamak için kullanılabilir ve alternatif ticari olarak temin edilebilen boya ¹ ile geliştirilebilir. Ticari saç boyama maddeleri s -fenilendiamin (PPD) dayanır, bu gibi alternatiflerin, önemli PPD ile ilgili diamin bileşikleri ve hidrojen, toksik, kanserojen olduğu gösterilmiştir peroksit, ve insanlarda ^{5, 6} alerjik. Gelen lakkaz katalizli birleştirme reaksiyonları, lakkazlar ve bitki fenoller işlevsel ise, hidrojen peroksit ve p -fenilendiamin, ⁷ değiştirin. Ancak, lakkaz-tabanlı sistemlerin boyama hızı ticari birinin çok daha yavaştır. Genel olarak, PPD-bazlı boya maddeleri elde etmek için daha az bir saat sürerkeratin saç etkili renk değişikliği, lakkaz tabanlı reaksiyonlar bir gecede inkübasyon ⁷ gerektirmektedir. Yavaş boyama kinetiği iki olası olayların açıklanabilir. İlk olarak, düşük bir pH tamponu kullanımı (örneğin, pH 5) lakkaz aktivitesi en üst düzeye çıkarmak ve böylece matrislere boyaların derin nüfuz inhibe keratin matrisler şişme derecesini azaltmak için gözlenmiştir. Gerçekten de, yüksek pH koşullarında ilerlemesine boyama reaksiyonları sağlayan maddeler, ticari saç boyama ürünlerinin ⁸ entegre olduğu gösterilmiştir. İkinci olarak, polimerizasyon tepkimesi sırasında keratin yüzeylere güçlü adsorpsiyon gösteren mümkün olan kromofor moleküllerinin sayısıdır inkübasyon süresi (polimerizasyon, yani genişliği) ile orantılı olduğu gösterilmiştir. Örneğin, polydopamine dopamin transformasyonu siyah bir renk ⁹ oluşumu meydana geliyordu birçok yüzeye güçlü bir şekilde yapışır indüklediği gösterildi.

Mevcut çalışmada, T. elde edilen polimer ürün, önceden sentezlenmiş kateçin ve katekol lakkaz ile katalize edilen oksidasyon versikolor boyama için keratin saç tedavi etmek için kullanılmıştır. Biz polimerlerin adsorpsiyon yeteneği monomerik bitki fenoller çok daha güçlü olacağını ve başlangıçta düşük molekül ağırlıklı oligomerler oluşturacak olacağı varsayımında. Sonuçlar önceden sentezlenmiş polimerler kullanarak, enzimatik oksidasyon gücü artık gerekli olduğunu ortaya koymuştur. Bu pH kontrol edilebilir ve bu, metal iyonları bağımsız olarak enzim aktivitesinin, saç boyama tedavilerde kullanılabilir olduğunu gösterir. Bu protokol çevre dostu ve yenilenebilir bitkisel kaynaklı fenolikler (Şekil 1) kullanırken rengin çeşitli tonlarında keratin saç boyası için basit ve hızlı bir yöntem sağlar.

Protokol

Bitki Fenol türevli Polimerik Boyaların hazırlanması 1.

1. 100 mM sodyum asetat tampon maddesi (pH 5.0) ve mutlak etanol içinde 8 ml, 32 ml, kateçin hidrat (0.1 g) - katekol (0.1 g) ve (±) içinde çözülür.
2. T. 10 mg ekleme catechol- ve kateşin içeren tampon versicolor lakkaz. kuvvetlice karıştırın ve bir kare Petri kabı içine çözüm dökün. 24 saat süre ile bir çalkalama inkübatöründe (25 rpm) içinde oda sıcaklığında bir çanak inkübe edin. koyu siyah şeffaf çözelti dramatik bir renk değişimi lakkaz kaynaklı birleştirme reaksiyonları sonra çıplak gözle görülebilir.
3. çözünmeyen polimer parçacıkları aşağı spin için 20,000 x g'de 10 dakika süre ile çözelti santrifüjleyin. Daha fazla tuzsuzlaştırma için koyu siyah süpernatant kullanın.
4. 5 kDa ultrafiltrasyon diski ile, reaksiyon çözeltisi desalt. ultrafiltrasyon yoluyla 20 ml reaksiyon hacmini konsantre edilmesinden sonra, damıtılmış su, 300 ml ekleyerek reaksiyon tamponu değiştirmek. Son olarak, filtrasyon kullanılarak, 25 ml çözeltinin hacmi konsantre edilir.

Gri Keratin Saç için 2. Boya Çözümleri

1. Aşağıdaki altı polimer çözümler hazırlayın: Polimer boyalar, polimer boya / FeSO ₄ polimerik boya / FeSO ₄ pH 3 su içinde, bir polimerik boya / FeSO ₄ pH 11 su içinde, bir polimerik boya / FeSO, asetik asit ile _4'e ve polimerik boya / FeSO amonyak ile _4.
   1. polimerik boya için, tuzu alınmış polimerik boya (1.4) 1 ml distile su 5 ml karıştırın.
   2. Sabitleştirici çözeltiler, adım 2.1.1 karışıma FeSO ₄ 0.33 g ekleyin. Şiddetle girdap tamamen FeSO ₄ çözmek için.
   3. pH değeri 3 ya da 11 su çözeltisi için, 1 N HCI veya 1 N NaOH kullanılarak 5 mi damıtık su pH ayarlanır. Daha sonra tuzu alınmış polimerik boya (1.4) ve FeSO ₄ 0.33 g 1 ml.
   4. asetik asit ya amonyak ile muamele edilmiş bir çözüm için, gl 1.0 ml karıştırmakacial asetik asit veya damıtılmış su içinde 5 ml amonyak su 1.0 mi. Daha sonra tuzu alınmış polimerik boya (1.4) ve FeSO ₄ 0.33 g 1 ml.
2. Saç emmek için, ya da FeSO ₄ 0.33 g olmayan damıtılmış su 6 ml, kateçin hidrat (0.1 g) - Bitki monomerler için, katekol (0.1 g) ve (±) karıştırılır.
3. En kısa sürede adım 2.1 ve 2.2 den boyama çözümleri hazırlanır gibi, tamamen çözümler 5 cm uzunluğunda gri insan saçı örgülerini (0.2 gr) ıslatmak. 2.5 saat için bir sallanan kuluçka makinesi (160 rpm) 32 ° C 'de saçlar inkübe edin.
4. Daha sonra, saç örgülerini çıkarıp akan su ile durulayın. nemi çıkarmak için bir elektronik saç kurutucusunu kullanın. Polimerik boya neden olduğu renk değişikliği, çıplak gözle görülebilir.
   1. Renk parametrelerini elde etmek için (yani, L *, a *, b *), üreticinin protokolüne uygun olarak, geleneksel bir renk ölçer kullanır. saç t çökmekböylece onları kolorimetrede lens ile ölçülebilir sağlayan bir top haline resses. kolorimetre lens ile saç farklı bir bölgeye bu işlemi tekrarlayın.
   2. Her boyalı ağaçları yedi kez renk parametrelerini ölçün. ortalamalar ve parametrelerin standart sapma hesaplayın. Aşağıdaki formül kullanılarak AE hesaplayın: [(100 + - L *) ²⁺ (a *) ² + (b *) ^{2] 1/2.}

3. Renk Dayanıklılık Testleri

1. damıtılmış su, 40 ml sodyum dodesil sülfat (SDS), 200 mg eritin. Oda sıcaklığında 5 dakika için SDS-ihtiva eden su içinde tamamen boyanmış saç bekletin. saç örgülerini dışarı atın ve sonra deterjan kaldırmak için yeterli akan su ile durulayın. nemi çıkarmak için bir elektronik saç kurutucusunu kullanın.
2. Renk parametrelerini elde etmek için (yani, L *, a *, b *), üretici uygun bir geleneksel renkölçer istihdamer adlı protokolü. Aynı saçları boyalı bir kez daha adım 3.1 tarif nemlendirici tekrarlayın ve sonra tekrar parametreleri ölçmek.
3. damıtılmış su, 40 ml SDS 800 mg eritin. Adım 3.1'de tarif edildiği gibi, daha fazla aynı boyalı saç ile iki kez nemlendirici tekrarlayın. Genel olarak, SDS çözeltisi ile dört kez toplam her boyalı saç tress davranın.

Sonuçlar

İlk olarak, bir polimerik boya boyama kabiliyeti bitkisel kaynaklı monomer (örneğin, kateçin ve katekol) ye karşılaştırılmıştır. Saç doğal gri renk (veriler gösterilmemiştir) bitki monomerler ile çok kararlı kalırken polimerik boyalar, gri keratin saç (Şekil 2A ve Şekil 3) renginde önemli bir değişiklik kaynaklı. polimerik ürünleri boyama yeteneklerine ajanları mordanlama etkileri değerlendirilmiş...

Tartışmalar

İlginç bir şekilde, bizim yöntem doğal fenolik oksidan kaynaklı polimerizasyonlar ile keratin saç boyası aldı süreyi azalttı. Aynı zamanda pH değerini değiştirerek ve mordan uygulamak gibi polimerik boyaların basit manipülasyonlar yoluyla saç çeşitli renkleri kaynaklı.

Bitki fenoller lakkaz katalizli oksidasyon ile keratin saç yerinde inkübasyon etkili boyama ⁷ ulaşmak için aşırı uzun inkübasyon süreleri gerektirmektedir. Bu gibi yav...

Malzemeler

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)