Synthese von Pflanzen Phenol abgeleitete Polymere Farbstoffe für die direkte oder Beize-basierte Haarfärbung

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

Wirksame Haarfärbung durch in situ Inkubation von Keratin Haar mit den Produkten von Pilz – Laccase-katalysierte Polymerisation von Pflanzen Phenolen wurde zuvor demonstriert. Allerdings dauert das Färbeverfahren eine lange Zeit in Anspruch im Vergleich zu kommerziellen Haarfärbung Produkte. Um diesen Engpass zu überwinden, vorsynthetisierten Polymerprodukte der Oxidationsreaktion von Trametes versicolor Laccase auf Catechin und Catechol, entweder mit oder ohne Beizmittel (beispielsweise FeSO _4), wurden hier verwendet permanent Keratin Haarfärbung in verschiedenen Farben und Farbtönen zu erzielen . Die Laccase Aktion in sauren Natriumacetatpuffer führte zu einer tiefschwarze Färbung nach Reaktionen zwischen den Pflanzen Phenole Kopplung. Die farbigen Farbstoffprodukte wurden dann mit Ultrafiltration entsalzt und konzentriert. Die Farbstoffe mit oder ohne Beizmittel, durch einen signifikanten Anstieg in & Dgr; E – Werte (dh Farbdifferenzwert) in grau menschliches Haar widünne 2,5 Stunden. Darüber hinaus wurden verschiedene Keratin Farben und Schattierungen in Abhängigkeit von den zu beizen und pH-Veränderungen induziert. Das gefärbte Haar zeigte auch eine starke Beständigkeit gegen Reinigungsmittel Behandlungen, was darauf hinweist , dass unsere Methoden bedingen permanente Haarfärbung geben kann. Insgesamt unsere Arbeit neuartigen Einblick in die Entwicklung von umweltfreundlichen Haar-Färbeverfahren als Alternativen zu kommerziellen toxischen Diamin-Farbstoffe zur Verfügung gestellt hat .

Introduction

Laccasen sind Oxidasen, die in Richtung Phenol- und Polyphenol-Verbindungen aktiv sind. Sie wurden in verschiedenen lebenden Organismen, einschließlich Pflanzen, Pilzen, Insekten und Bakterien identifiziert. Ihre enzymatische Aktionen dazu beitragen, mehrere morphogenetische Phänomene ^1. Die Enzyme katalysieren Einelektronenoxidation der Substrate in der Bildung von Radikalen führt, die weiter gekoppelt sind kleine organische Stoffe und an festen Oberflächen. Eine solche Kopplung Prozesse führen zu Synthesen von Oligomeren und Polymeren und ² Funktionalisierungen an die ^{Oberfläche, 3.} Wenn Laccase Substrate aus natürlichen Quellen, wie pflanzlichen Phenolen sind, die enzymatischen Reaktionen in Bezug auf grüne Chemie von großem Interesse sind. Hier sind beide Reaktanden und Katalysatoren, die aus natürlichen Quellen. Darüber hinaus sind die resultierenden Produkte ähnlich wie die natürlichen Produkte, da die Gesamt Reaktionen , die in vivo Synthese von Natur phenolische Polymere-Anlage einschließlich Lignin nachahmen, Poly (flavonoid) und humus wobei kleine Pflanze phenolische Verbindungen sind hochvernetzte durch Oxidase-induzierte radikalische Kupplung ^4.

Abgeleiteten Produkte von Laccase-katalysierte Kupplungsreaktionen von pflanzlichen Phenolen können verwendet werden , graue Haare zu färben durch in situ Inkubation und können als Alternativen entwickelt werden ¹ bis kommerziell erhältliche Farbstoffe. Solche Alternativen sind wichtig, da kommerzielle Haar-Färbemittel auf p – Phenylendiamin basieren (PPD), PPD-bezogene Diaminverbindungen und Wasserstoffperoxid, das ⁶ giftig, krebserregend, und allergen Menschen ^5, erwiesen haben. In die Laccase-katalysierte Kupplungsreaktionen, Wasserstoffperoxid und p – Phenylendiamin die Laccasen und pflanzliche Phenole funktionell ersetzen bzw. ^7. Jedoch ist die Färbung Geschwindigkeit der Laccase-basierten Systemen viel langsamer als die der kommerziellen eins. Im allgemeinen erfordern die PPD-basierte Färbemittel weniger als einer Stunde zu erreichen,effektive Farbwechsel in Keratin Haar, während die Laccase-basierte Reaktionen ⁷ eine Inkubation über Nacht erfordern. Die langsamen Färben Kinetik konnte durch zwei mögliche Phänomene erklärt. Erstens ist die Verwendung eines niedrig-pH – Puffer (beispielsweise pH 5) Laccase – Aktivität zu maximieren , wurde beobachtet, um den Grad der Quellung in den Keratin – Matrices zu verringern, wodurch ein tiefes Eindringen der Farbstoffe in die Matrix zu hemmen. Tatsächlich Agenten die Färberei Reaktionen ermöglicht in hohem pH-Wert Bedingungen ablaufen wurden kommerzielle Haarfärbemittel Produkte ⁸ bis integral gezeigt. Zweitens ist die Anzahl der möglichen chromophore Moleküle starke Adsorption an keratinhaltigen Oberflächen während der Polymerisationsreaktion aufweisen gezeigt Inkubationszeit proportional zu sein ( das heißt, das Ausmaß der Polymerisation). Zum Beispiel wurde die Umwandlung von Dopamin polydopamine eine starke Haftung auf vielen Oberflächen zu induzieren , die mit der Bildung einer schwarzen Farbe ⁹ gleichzeitige war. </ P>

In der aktuellen Arbeit, polymere Produkte von T. erhalten vorab synthetisiert versicolor Laccase-katalysierte Oxidation von Catechin und Catechin wurden verwendet Keratin Haar zum Färben zu behandeln. Wir vermuten, dass die Adsorptionsfähigkeit der Polymere wäre viel stärker als die der monomeren Phenolen und Pflanzen daß sie zunächst mit niedrigem Molekulargewicht Oligomeren bilden würde. Ergebnisse zeigten, dass, wenn die vorsynthetisierten Polymeren, die enzymatische Oxidationskraft war nicht mehr notwendig. Dies zeigt, dass der pH-Wert gesteuert werden kann, und daß Metallionen in der Haarfärberei Behandlungen verwendet werden, unabhängig von der Enzymaktivität. Dieses Protokoll stellt eine einfache und schnelle Methode Keratin Haar in verschiedenen Schattierungen der Farbe zu färben , während umweltfreundliche und erneuerbare Pflanzen abgeleiteten Phenole (Abbildung 1).

Protocol

1. Herstellung von Pflanzen Phenol abgeleitete Polymere Farbstoffe Auflösen Catechin (0,1 g) und (+) – Catechin-Hydrat (0,1 g) in 32 ml 100 mM Natriumacetat-Puffer (pH 5,0) und 8 ml absolutem Ethanol. In 10 mg T. versicolor Laccase zur Catechol- und Catechin enthaltenden Puffer. Gründlich mischen und gießen Sie die Lösung in eine quadratische Petrischale. Inkubieren Sie die Schale bei Raumtemperatur in einem Schüttelinkubator (25 rpm) für 24 Stunden. Dramatische Farbänderung der Lös…

Representative Results

Zuerst wurde das Färbevermögen polymerer Farbstoffe im Vergleich zu derjenigen von Pflanzen abgeleitete Monomere (dh Catechin und Catechol). Die polymeren Farbstoffe eine signifikante Änderung in der Farbe grau Keratin Haar (2A und 3) induziert, während der angeborenen graue Farbe des Haars sehr stabil blieb mit Pflanzen Monomeren (Daten nicht gezeigt). Die Wirkungen von Beizmittel auf den Färbe- Fähigkeiten von polymeren …

Discussion

Interessanterweise reduziert unser Verfahren die Zeit, die mit Oxidationsmittel-induzierte Keratin Haar zu färben, nahm Polymerisationen von natürlichen Phenolen. Auch diverse Farben im Haar durch einfache Manipulationen der polymeren Farbstoffe, wie Ändern des pH und Anwenden Beizmittel induziert.

In – situ – Inkubation von Keratin Haar mit Laccase-katalysierte Oxidation von Pflanzen Phenole erfordert übermäßig lange Inkubationszeiten wirksam Färben ⁷ zu …

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)