Synthese van Plant Fenol-afgeleide Polymeer Kleurstoffen voor directe of Mordant-gebaseerde verven Hair

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

Effectieve verven van het haar door middel van in situ incubatie van keratine haar met de producten van schimmel-laccase gekatalyseerde polymerisatie van plantaardige fenolen is eerder aangetoond. Echter, het verfproces draait lange tijd in beslag dan bij de commerciële haarkleurmiddel producten. Voor dit probleem te overwinnen, pre-gesynthetiseerde polymere producten van de oxidatiereactie van Trametes versicolor laccase op catechine en catechol, met of zonder bijtende middelen (bijv FeSO _4), werkten hier permanent keratine haren verven bereiken in diverse kleuren en tinten . De laccase actie in zure natriumacetaatbuffer geleid tot een diepe zwarte kleur na het koppelen van reacties tussen de plant fenolen. De gekleurde kleurstof producten werden vervolgens ontzout en geconcentreerd met ultrafiltratie. De kleurstoffen, met of zonder bijtende middelen, veroorzaakte een significante toename AE waarden (dwz kleurverschil waarde) in grijs menselijk haar widunne 2,5 uur. Bovendien hebben verschillende kleuren en tinten keratine geïnduceerd afhankelijk van het beitsen en pH-veranderingen. De geverfd haar vertoonde ook een sterke weerstand tegen detergent behandelingen, wat aangeeft dat onze methodes leiden tot permanent verven van het haar kan geven. Over het algemeen, ons werk heeft nieuwe inzicht gegeven in de ontwikkeling van milieuvriendelijke hair-verven methoden als alternatief voor commerciële giftige-diamine gebaseerde kleurstoffen .

Introduction

Laccases zijn oxidasen die actief zijn in de richting van fenol en polyfenolische verbindingen. Zij zijn geïdentificeerd in verschillende levende organismen, waaronder planten, schimmels, insecten en bacteriën. Hun enzymatische acties bijdragen tot een aantal morfogenetische verschijnselen ^1. De enzymen katalyseren enkel elektron oxidatie van het substraat, waardoor de vorming van radicalen die verder gekoppeld met kleine organische en vaste oppervlakken. Dergelijke koppeling werkwijzen leiden tot synthese van oligomeren en polymeren en funtionaliseringen ^{2, 3.} Wanneer laccase substraten uit natuurlijke bronnen, zoals plantaardige fenolen, de enzymatische reacties van groot belang met betrekking tot groene chemie oppervlak. Hier zijn zowel reactanten en katalysatoren zijn uit natuurlijke bronnen. Bovendien zijn de resulterende producten zijn vergelijkbaar met de natuurlijke producten, aangezien het totale reacties bootsen de in vivo synthese van natuurlijke fenolische polymeren, waaronder plantaardige lignine, poly (flavonoid) en humus-waarbij kleine plantfenolsamenstellingen zeer verknoopt door-oxidase radicaalprocessen koppeling ^4.

Verkregen uit-laccase gekatalyseerde koppelingsreacties van plantaardige fenolen kan worden gebruikt om grijs haar verven via in situ incubatie en kan worden ontwikkeld als alternatieven voor commercieel beschikbare kleurstoffen ^1. Dergelijke alternatieven zijn belangrijk, aangezien de commerciële hair-verfstoffen zijn gebaseerd op p-fenyleendiamine (PPD), PPD-gerelateerde diamineverbindingen, en waterstofperoxide, waarvan is aangetoond dat toxisch, carcinogeen, en allergeen mens ^{5, 6.} In het laccase gekatalyseerde koppelingsreacties, de laccasen en plantaardige fenolen functioneel vervangen waterstofperoxide en p-fenyleendiamine, respectievelijk ^7. De verven snelheid van het laccase-systemen is veel langzamer dan die van de commerciële één. In het algemeen, de PPD-gebaseerde verfstoffen hebben minder dan een uur te bereikeneffectief kleurverandering in keratine haar, terwijl de laccase gebaseerde reacties een nacht incubatie ⁷ vereisen. De langzame verven kinetiek kon worden verklaard door twee mogelijke verschijnselen. Ten eerste, het gebruik van een lage pH-buffer (bijvoorbeeld pH 5) te maximaliseren laccase activiteit is waargenomen dat de mate van zwelling in de keratine matrices, en verhindert daarmee diepe kleurstoffen in de matrices te verlagen. Inderdaad, middelen waardoor de verven reacties verlopen in hoge-pH-omstandigheden aangetoond integraal commerciële haarkleurmiddel producten ⁸ zijn. Ten tweede is het aantal mogelijke chromofoor moleculen die sterke adsorptie aan oppervlakken keratinevezels tijdens de polymerisatiereactie bleek evenredig met de incubatietijd (dat wil zeggen, de mate van polymerisatie) te zijn. Bijvoorbeeld de transformatie van dopamine polydopamine bleek een sterke hechting op vele ondergronden die gelijktijdig met de vorming van een zwarte kleur ⁹ was induceren. </ P>

In het huidige werk, pre-gesynthetiseerde polymeer verkregen uit T. versicolor-laccase gekatalyseerde oxidatie van catechine en catechol werden gebruikt om keratine haar te behandelen voor het verven. Onze hypothese was dat het adsorptievermogen van de polymeren veel sterker dan het monomere plantaardige fenolen zou zijn en dat zij aanvankelijk zouden vormen laag molecuulgewicht oligomeren. Resultaten toonden aan dat, bij gebruik van de pre-gesynthetiseerde polymeren, de enzymatische oxidatie stroom niet meer nodig was. Dit betekent dat de pH kan worden geregeld en dat metaalionen worden gebruikt haarkleurmiddel behandelingen, ongeacht enzymactiviteit. Dit protocol biedt een eenvoudige en snelle methode om keratine haren in verschillende tinten van kleur te verven tijdens het gebruik van milieuvriendelijke en duurzame plantaardige fenolen (figuur 1).

Protocol

1. Bereiding van Plant Fenol-afgeleide Polymeer Kleurstoffen Ontbinden catechol (0,1 g) en (+) – catechine-hydraat (0,1 g) in 32 ml 100 mM natriumacetaatbuffer (pH 5,0) en 8 ml absolute ethanol. Voeg 10 mg van T. versicolor laccase de catechol en catechine bevattende buffer. Meng krachtig en giet de oplossing in een vierkant petrischaal. Incubeer de schotel bij kamertemperatuur in een schudincubator (25 rpm) gedurende 24 uur. Dramatische kleurverandering van de oplossing van transparant naa…

Representative Results

Ten eerste, de verfvermogen van polymeerkleurstoffen werd vergeleken met die van plantaardige monomeren (bijvoorbeeld, catechine en catechol). De polymeerkleurstoffen induceerde een significante verandering in de kleur van grijs haar keratine (Figuur 2A en Figuur 3), terwijl de aangeboren grijze kleur van het haar erg stabiel planten monomeren blijven (data niet getoond). De effecten van beitsen agentia op het verven mogelijkhed…

Discussion

Interessant is dat onze methode verminderde de tijd die nodig was om haar met keratine-oxidant geïnduceerde polymerisatie van natuurlijke fenolen verven. Induceerde ook diverse kleuren in de haar door eenvoudige manipulatie van de polymere kleurstoffen, zoals het veranderen van het pH en toepassen bijtmiddel.

In situ incubatie van keratine haar met laccase-gekatalyseerde oxidatie van plantaardige fenolen vergt te lange incubatietijden effectieve verven ⁷ te bereiken. Der…

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)