סינתזה של צמח פנול הנגזרים צבעים פולימריים עבור צביעת שיער ישירה או עוקצנית מבוססת
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
לצבוע את השיער אפקטיבי דרך ב הדגירה באתרו של שיער קרטין עם המוצרים של פילמור laccase-catalyzed פטרייתי של פנולים צמח כבר הוכיח בעבר. עם זאת, תהליך הצביעה לוקח זמן רב כדי להשלים לעומת מוצרי שיער-צביעה מסחריות. כדי להתגבר על צוואר הבקבוק הזה, מראש מסונתז מוצרי פולימריים תגובת החמצונים של Trametes versicolor laccase על catechin ו catechol, עם או בלי סוכנים עוקצניים (למשל, FeSO 4), הועסקו כאן כדי להשיג צביעת שיער קרטין קבעה צבעים וגוונים שונים . פעולת laccase חיץ נתרן יצטט חומצי הובילה צבע שחור עמוק לאחר צימוד תגובות בין פנולים הצמח. המוצרים לצבוע בצבע אז היו desalted ומרוכז עם אולטרה סינון. הצבעים, עם או בלי סוכנים עוקצניים, גרמו לעלייה משמעותית בערכי ΔE (כלומר, צבע ערך הבדל) ב wi שיער אדם האפור2.5 שעות רזה. בנוסף, צבעים וגוונים קרטין שונים היו מושרים בהתאם לשינויי mordanting ו- pH. השיער הצבוע גם הציג התנגדות חזקה לטיפולים חומרים ניקוי, המציין כי השיטות שלנו יכולות להצמיח צביעת שיער לצמיתות. בסך הכל, העבודה שלנו ספקה תובנה רומן לתוך בפיתוח שיטות ידידותית לסביבת שיער צביעה כתחליף צבעי diamine המבוסס רעילים מסחריים .
Introduction
Laccases הם oxidases הפועלים כלפי תרכובות פנוליות ו polyphenolic. הם זוהו באורגניזמים שונים החיים, כולל צמחים, פטריות, חרקים, וחיידקים. פעולות אנזימטיות שלהם לתרום כמה תופעות המוךפו"גנטי שהולכות 1. האנזימים מזרזים חמצון יחיד אלקטרונים של המצעים, וכתוצאה מכך ההיווצרות של רדיקלים כי הם מצמידים נוספים אורגניים קטן כדי משטחים מוצקים. תהליכי צימוד כאלה מובילים סינתזות של oligomers ופולימרים ויציגו functionalizations 2, 3. כאשר מצעי laccase הם ממקורות טבעיים, כגון phenolics המפעל, תגובות אנזימטיות הן עניין רב ביחס כימיה ירוקה. כאן, הן המגיבים זרזים הם ממקורות טבעיים. בנוסף, המוצרים וכתוצאה מכך הם דומים למוצרים הטבעיים, מאז התגובות הכוללות לחקות את סינתזות in vivo של פנוליות הטבעית פולימרים כוללים ליגנין צמח, פולי (flavonoid), חומוס-שבו קטן תרכובות פנוליות הצמח הם מאוד צולבים ידי צימוד הרדיקלי-induced מונואמין 4.
מוצרים שמקורם תגובות צימוד-catalyzed laccase של פנולים הנגזרות הצמח יכול לשמש כדי לצבוע את השיער האפור דרך ב הדגירה באתרו ניתן לפתח כתחליף צבעים זמינים מסחרית 1. חלופות כאלה הן חשובות, שכן סוכני שיער צביעה מסחריים מבוססים על p -phenylenediamine (PPD), תרכובות diamine הקשורים PPD, ואת מי חמצן, אשר הוכחו כרעילים מסרטנים, אלרגניים לבני אדם 5, 6. ב תגובות הצימוד היה זרז-laccase, את laccases ו פנולים צמח תפקודיים להחליף מי חמצן ו- p -phenylenediamine, בהתאמה 7. עם זאת, את מהירות הצביעה של המערכות מבוססות laccase היא אטי בהרבה מזה של אחד המסחרי. באופן כללי, סוכני הצביעה המבוססים PPD דורשים פחות משעה כדי להשיגשינוי צבע יעיל שיער קרטין, בעוד התגובות מבוססות laccase דורשות דגירת לילה 7. קינטיקה הצביעה האיטית יכולה להיות מוסברת על ידי שתי תופעות אפשריות. ראשית, השימוש חיץ נמוך pH (למשל, pH 5) על מנת למקסם פעילות laccase נצפתה כדי להקטין את מידת הנפיחות מטריצות קרטין, ובכך מעכב חדירה עמוקה של צבעים לתוך מטריצות. ואכן, סוכנים המאפשרים תגובות הצביעה להמשיך בתנאים הגבוהה pH הוכחו להיות חלק בלתי נפרד למוצרים מסחריים שיער צביעה 8. שנית, מספר מולקולות כרומופור אפשריים מפגינות ספיחה חזקה למשטחי keratinous במהלך תגובת פילמור הוכח להיות פרופורציונאלי זמן הדגירה (כלומר, מידת פילמור). לדוגמה, את הטרנספורמציה של דופמין polydopamine הוצגה לגרום הדבקה חזקה משטחים רבים כי היה בד בבד עם הקמתה של צבע שחור 9. </ P>
בעבודה הנוכחית, מראש מסונתז מוצרים פולימריים המתקבלים ט versicolor חמצון-catalyzed laccase של catechin ו catechol שימשו לטיפול שיער קרטין לצביעה. החוקרים שערו כי יכולת הספיחה של הפולימרים תהיה הרבה יותר חזק מזה של פנולים צמח monomeric ושהם בתחילה ייצרו oligomers נמוך משקל מולקולרי. התוצאות הראו כי, כאשר באמצעות פולימרים מראש מסונתז, הכוח חמצון אנזימטי כבר לא היה צורך. זה מצביע על כך pH ניתן לשלוט וכי יונים של מתכות ניתן להשתמש טיפולי שיער צביעה, ללא תלות פעילות האנזים. פרוטוקול זה מספק שיטה פשוטה ומהירה לצבוע את שיער קרטין בגוונים שונים של צבע תוך שימוש ידידותי לסביבה מתחדש phenolics צמחי (איור 1).
Protocol
Representative Results
Discussion
מעניין לציין, כי השיטה שלנו הקטינה את הזמן שנדרש כדי לצבוע את שיער קרטין עם polymerizations נגרמת חמצון של phenolics הטבעי. זה גם מושרה צבעי מגווני השיער באמצעות מניפולציות פשוטות של הצבעים פולימריים, כגון שינוי pH ויישום עוקצני.
בשנת הדג…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by the New Professor Research Foundation Program, funded by Gyeongsang National University (Grant Number 2015-04-020).
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) |
References
- Jeon, J. R., Chang, Y. S. Laccase-mediated oxidation of small organics: bifunctional roles for versatile applications. Trends Biotechnol. 31, 335-341 (2013).
- Kudanga, T., Nyanhongo, G. S., Guebitz, G. M., Burton, S. Potential applications of laccase-mediated coupling and grafting reactions: a review. Enzyme Microb Technol. 48, 195-208 (2011).
- Jeon, J. R., Le, T. T., Chang, Y. S. Dihydroxynaphthalene-based mimicry of fungal melanogenesis for multifunctional coatings. Microb. Biotechnol. 9, 305-315 (2016).
- Jeon, J. R., Baldrian, P., Murugesan, K., Chang, Y. S. Laccase-catalyzed oxidations of naturally occurring phenols: From in vivo biosynthetic pathways to green synthetic application. Microb. Biotechnol. 5, 318-332 (2012).
- Chung, K. T., et al. Mutagenicity and toxicity studies of p-phenylenediamine and its derivatives. Toxicol. Lett. 81, 23-32 (1995).
- Bai, Y. H., et al. p-aminophenol and p-phenylenediamine induce injury and apoptosis of human HK-2 proximal tubular epithelial cells. J. Nephrol. 25, 481-489 (2012).
- Jeon, J. R., et al. Laccase-catalyzed polymeric dye synthesis from plant-derived phenols for potential application in hair dyeing: Enzymatic colorations driven by homo- or hetero-polymer synthesis. Microb. Biotechnol. 3, 324-335 (2010).
- Franca, S. A., Dario, M. F., Esteves, V. B., Baby, A. R., Velasco, M. V. R. Types of hair dye and their mechanisms of action. Cosmetics. 2, 110-126 (2015).
- Ball, V., et al. Deposition mechanism and properties of thin polydopamine films for high added value applications in surface science at the nanoscale. BioNanoSci. 2, 16-34 (2012).
- Barrett, D. G., Sileika, T. S., Messersmith, P. B. Molecular diversity in phenolic and polyphenolic precursors of tannin-inspired nanocoatings. Chem. Commun. 50, 7265-7268 (2014).
- Sileika, T. S., Barrett, D. G., Zhang, R., Lau, K. H. A., Messersmith, P. B. Colorless multifunctional coatings inspired by polyphenols found in tea, chocolate, and wine. Agnew. Chem. 52, 10766-10770 (2013).
- Boonsong, P., Laohakunjit, N., Kerdchoechuen, O. Natural pigments from six species of Thai plants extracted by water for hair dyeing product application. J. Clean. Prod. 37, 93-106 (2012).
- Bechtold, T., Turcanu, A., Ganglberger, E., Geissler, S. Natural dyes in modern textile dyehouses – how to combine experiences of two centuries to meet the demands of the future. J. Clean. Prod. 5, 499-509 (2003).
- Zheng, H., Gao, C., Peng, B., Shu, M., Che, S. pH-responsive drug delivery system based on coordination bonding in a mesostructured surfactant/silica hybrid. J. Phys. Chem. C. 115, 7230-7237 (2011).
- Robbins, C. R. . Chemical and physical behavior of human hair. , 105-176 (2011).
