Syntese af Plant Phenol-afledte Polymere Farvestoffer til direkte eller Mordant-baserede Hårfarvning

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 hårfarvning gennem in situ inkubation af keratin hår med produkterne af fungal laccase-katalyseret polymerisation af plante- phenoler er tidligere blevet påvist. Imidlertid farveprocessen tager lang tid at gennemføre end kommercielle hår-farvning produkter,. For at overvinde denne flaskehals, præ-syntetiseret polymerprodukter ifølge den oxidative reaktion af Trametes versicolor laccase på catechin og catechol, enten med eller uden ætsende midler (f.eks _FeSO4), blev her anvendt til at opnå permanent keratin hårfarvning i forskellige farver og nuancer . Laccasen indsats sure natriumacetatpuffer førte til en dyb sort farve efter kobling reaktioner mellem plante- phenoler. De farvede produkter til farvning blev dernæst afsaltet og koncentreret med ultrafiltrering. Farvestofferne med eller uden ætsende midler, forårsagede en signifikant stigning i AE-værdier (dvs. farveforskel værdi) i grå menneskehår witynde 2,5 timer. Desuden blev forskellige keratin farver og nuancer induceret afhængigt af mordanting og pH-ændringer. Den farvet hår udstillet også en stærk modstand mod vaskemiddel behandlinger, hvilket indikerer, at vores metoder kan give anledning til permanent hårfarvning. Samlet set vores arbejde har givet romanen indblik i udviklingen af miljøvenlige hår-farvning metoder som alternativer til kommercielle giftige diamin-baserede farvestoffer .

Introduction

Laccaser er oxidaser, der er aktive i retning af phenol- og polyphenolforbindelser. De er blevet identificeret i forskellige levende organismer, herunder planter, svampe, insekter og bakterier. Deres enzymatiske handlinger bidrager til flere morfogenetiske fænomener ^1. Enzymerne katalyserer single-elektron oxidation af substraterne, hvilket resulterer i dannelsen af ​​radikaler, der er yderligere koblet til små organiske og faste overflader. Sådanne koblingsprocesser fører til syntese af oligomerer og polymerer og til overfladen functionalizations ^{2, 3.} Når laccase substrater er fra naturlige kilder, såsom plante- phenoler, de enzymatiske reaktioner er af stor betydning set grøn kemi. Her begge reaktanter og katalysatorer er fra naturlige kilder. Desuden er de resulterende produkter svarer til de naturlige produkter, da de samlede reaktioner efterligner in vivo syntese af naturlige phenolpolymerer-herunder anlæg lignin, poly (flavonoid), og humus-hvor lille plante phenolforbindelser er yderst tværbundet ved oxidase-induceret radikal kobling ^4.

Produkter afledt af laccase-katalyserede koblingsreaktioner af plante-afledte phenoler kan bruges til at farve grå hår gennem in situ inkubation og kan udvikles som alternativer til kommercielt tilgængelige farvestoffer ^1. Sådanne alternativer er vigtige, da kommercielle hår-farvning midler er baseret på p-phenylendiamin (PPD), PPD-relateret diaminforbindelser, og hydrogenperoxid, som har vist sig at være toksiske, carcinogene, og allergifremkaldende for mennesker ^{5, 6.} I laccasegener–katalyserede koblingsreaktioner, de laccaser og planteprodukter phenoler funktionelt erstatte hydrogenperoxid og p-phenylendiamin, henholdsvis ^7. Imidlertid farvning hastigheden af ​​laccase-baserede systemer er meget langsommere end for den kommercielle. I almindelighed er de PPD-baserede farvning midler kræver mindre end en time for at opnåeffektiv farveændring i keratin hår, mens laccase-baserede reaktioner kræver en inkubation natten over ^7. De langsomme farvning kinetik kunne forklares ved to mulige fænomener. Først anvendelsen af en lav-pH-puffer (f.eks pH 5) for at maksimere laccase aktivitet er blevet observeret at nedsætte graden af hævelse i keratin matricer, hvilket forhindrer dybe indtrængen af farvestoffer i matricerne. Faktisk har midler gør det muligt for farvning reaktioner at forløbe i høj pH-betingelser vist sig at være en integreret del af kommercielle hår-farvning produkter ^8. For det andet er antallet af mulige kromoformolekyler udviser stærk adsorption til keratinøse overflader under polymerisationsreaktionen vist sig at være proportional med inkubationstiden (dvs. graden af polymerisation). For eksempel blev omdannelsen af dopamin til polydopamine vist at inducere en kraftig binding med mange overflader, der var samtidig med dannelsen af en sort farve ^9. </ P>

I den nuværende arbejde, præ-syntetiserede polymere produkter fremstillet af T. versicolor laccase-katalyseret oxidation af catechin og catechol, blev anvendt til behandling af keratin hår til farvning. Vi antager, at adsorptionsevnen af ​​polymererne ville være meget stærkere end de monomere plante- phenoler, og at de i første omgang ville danne lav molekylvægt oligomerer. Resultaterne viste, at, når der anvendes de forud syntetiserede polymerer, den enzymatiske oxidation magt ikke længere var nødvendigt. Dette indikerer, at pH kan kontrolleres, og at metalioner kan anvendes i hår-farvning behandlinger, uanset enzymaktivitet. Denne protokol giver en enkel og hurtig metode til at farve keratin hår i forskellige nuancer af farve, mens du bruger miljøvenlige og vedvarende plantebaserede fenoler (figur 1).

Protocol

1. Fremstilling af Plant Phenol-afledte Polymere Farvestoffer Opløs catechol (0,1 g) og (+) – catechin hydrat (0,1 g) i 32 ml 100 mM natriumacetatpuffer (pH 5,0) og 8 ml absolut ethanol. Tilsæt 10 mg T. versicolor laccase til catechol- og catechin-holdig puffer. Bland kraftigt og hæld opløsningen i en firkant petriskål. Inkuber skålen ved stuetemperatur i en rysteinkubator (25 rpm) i 24 timer. Dramatisk farveændring af opløsningen fra transparent til mørk sort kan iagttages med det…

Representative Results

Først blev farvning evne polymere farvestoffer sammenlignet med den af planteafledte monomerer (dvs. catechin og catechol). De polymere farvestoffer inducerede en signifikant ændring i farven på grå keratin hår (figur 2A og figur 3), mens den medfødte grå farve af hår forblev meget stabil med plante monomerer (data ikke vist). Virkningerne af mordanting agenter på farvning evner polymere produkter blev derefter evaluere…

Discussion

Interessant, vores metode reduceret den tid det tog at farve keratin hår med oxidant-induceret polymerisationer af naturlige fenoler. Det inducerede også forskellige farver i håret gennem enkle manipulationer af de polymere farvestoffer, såsom ændring af pH og anvende bejdsemiddel.

In situ inkubation af keratin hår med laccase-katalyseret oxidation af plante fenoler kræver alt for lange inkubationstider at opnå effektiv farvning ^7. Sådanne langsomme farvning kine…

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)