Syntese av Plant Fenol-avledet Polymer-stoffer til direkte eller Mordant basert Hår farging

Summary

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

Effektiv hår farging gjennom in situ inkubasjon av keratin hår med produkter av sopp laccase-katalysert polymerisasjon av plante fenoler har tidligere blitt påvist. Men tar farging prosessen lang tid å fullføre sammenlignet med kommersielle hårfargeprodukter. For å overvinne denne flaskehalsen, pre-syntetisert polymere produkter av oksidativ omsetning av Trametes versicolor laccase av catechin og katekol, enten med eller uten beismidler (f.eks, FeSO _4), ble her anvendt for å oppnå permanent keratin hår-farging i forskjellige farger og nyanser . Den laccase handling i surt natriumacetatbuffer førte til en dyp sort farging etter kobling reaksjoner mellom plante fenoler. De fargede fargestoff produkter ble deretter avsaltet og konsentrert med ultrafiltrering. De fargestoffer, med eller uten beis agenter, forårsaket en betydelig økning i AE verdier (dvs. farge forskjell verdi) i grå hårstrå witynne 2,5 timer. I tillegg ble forskjellige keratin farger og nyanser indusert avhengig av mordanting og pH-endringer. Det fargede håret oppviste også en sterk motstand mot vaskebehandlinger, noe som indikerer at våre fremgangsmåter kan gi opphav til permanente hår farging. Samlet vårt arbeid har gitt ny innsikt i utvikling av miljøvennlige hårfarge metoder som alternativer til kommersielle giftige diamin-basert fargestoffer .

Introduction

Laccases er oksidase som er aktive mot fenoliske og polyphenolic forbindelser. De har blitt identifisert i forskjellige levende organismer, inkludert planter, sopp, insekter og bakterier. Deres enzymatisk handlinger bidra til flere morfogenetiske fenomener ^en. Enzymene katalyserer enkelt-elektron oksidasjon av substrater, noe som resulterer i dannelsen av radikaler som er ytterligere koplet til små organiske stoffer og til faste overflater. Slike koblingsprosesser føre til syntese av oligomerer og polymerer og overflate functionalizations ^{2, 3.} Når laccase substrater er fra naturlige kilder, for eksempel plante fenolene, de enzymatiske reaksjoner er av stor interesse med hensyn til grønn kjemi. Her, begge reaktanter og katalysatorer er fra naturlige kilder. I tillegg har de resulterende produkter er lik de naturlige produkter, ettersom de samlede reaksjoner etterligne in vivo syntese av naturlig fenolpolymerer-anlegg inkludert lignin, poly (flavonoid), og humus hvori liten plante fenoliske forbindelser er svært kryssbundet med oksidase-indusert radikal kopling ^4.

Produkter avledet fra laccase-katalyserte koplingsreaksjoner av plante-avledet fenoler kan brukes til å farge grått hår ved in situ inkubering og kan utvikles som alternativer til kommersielt tilgjengelige fargestoffer ^1. Slike alternativer er viktig, siden kommersielle hårfargemidler er basert på p-fenylendiamin (PPD), PPD-relaterte diamin-forbindelser, og hydrogenperoksid, noe som har vist seg å være giftige, kreftfremkallende, og allergifremkallende for mennesker ^{5, 6.} I de laccase-katalysert koblingsreaksjoner, de laccases og plante fenoler funksjonelt erstatte hydrogen peroxide og p-fenylendiamin, henholdsvis ^7. Imidlertid farging hastigheten av laccase-baserte systemer er mye langsommere enn den for den kommersielle en. Generelt PPD-baserte farging agenter krever mindre enn en time for å oppnåeffektiv fargeendring i keratin hår, mens laccase-baserte reaksjoner krever en inkubasjon over natten ^7. De langsomme farging kinetikk kunne forklares av to mulige fenomener. Først, bruk av en lav-pH-buffer (for eksempel pH 5) for å maksimere laccase aktivitet har blitt observert å redusere graden av svelling i keratin matriser, og dermed hemme dyp penetrering av fargestoffer inn i matrisene. Faktisk midler slik at de farging reaksjoner for å fortsette i høy pH forhold har vist seg å være en integrert del kommersielle hårfargeprodukter ^8. For det andre har det antall mulige kromofor-molekyler som utviser sterk adsorpsjon til keratinholdige overflater under polymerisasjonsreaksjonen har vist seg å være proporsjonal med inkubasjonstiden (dvs. graden av polymerisering). For eksempel, ble transformasjonen av dopamin til polydopamine vist å indusere en sterk adhesjon til mange overflater som var samtidig med dannelsen av en svart farge ^9. </ P>

I dagens arbeid, pre-syntetisert polymer produkter fremstilt fra T. versicolor laccase-katalysert oksidasjon av catechin og katekol ble brukt til å behandle keratin hår for farging. Vi antok at adsorpsjonen evnen av polymerene vil være mye sterkere enn den til de monomere plante fenoler, og at de ville i utgangspunktet danner lav-molekylvekt-oligomerer. Resultatene viste at, ved bruk av de på forhånd syntetiserte polymerer, den enzymatiske oksydasjon strømmen var ikke lenger nødvendig. Dette indikerer at pH-verdien kan reguleres, og at metallioner kan anvendes i hårfarge behandlinger, uavhengig av enzymaktivitet. Denne protokollen gir en enkel og rask metode å farge keratin hår i ulike nyanser av fargen mens du bruker miljøvennlige og fornybare plante-avledet fenolene (figur 1).

Protocol

1. Utarbeidelse av Plant Fenol-avledet Polymer Fargestoffer Oppløs katekol (0,1 g) og (+) – katekin-hydrat (0,1 g) i 32 ml av 100 mM natrium-acetat-buffer (pH 5,0) og 8 ml absolutt etanol. Tilsett 10 mg av T. versicolor laccase til catechol- og catechin inneholder buffer. Bland kraftig og hell blandingen i en firkant petriskål. Inkuber fatet ved romtemperatur i en risteinkubator (25 rpm) i 24 timer. Dramatiske fargeendring av oppløsningen fra gjennomsiktig til mørk svart kan observeres …

Representative Results

Først ble evnen til farging av polymere fargestoffer sammenlignet med den av plante-avledet monomerer (dvs. catechin og katekol). De polymere fargestoffer induserte en signifikant endring i fargen av grå keratin hår (figur 2A og figur 3), mens det medfødte grå farge på håret forble meget stabil med plante monomerer (data ikke vist). Virkningene av mordanting agenter på farging evner av polymere produkter ble deretter eva…

Discussion

Interessant, vår metode redusert tiden det tok å farge keratin hår med oksiderende-indusert polymerisasjoner av naturlige fenolene. Det er også indusert forskjellige farger i håret ved hjelp av enkle manipulasjoner av polymere fargestoffer, for eksempel endring av pH og bruke mordant.

In situ inkubasjon av keratin hår med laccase-katalysert oksidasjon av plante fenoler krever altfor lang inkubasjonstid å oppnå effektiv farging ^7. Slike langsomme kinetikk farging k…

Materials

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 5kDa	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)