Síntesis de tintes poliméricos derivados de fenol de la planta para el teñido del cabello directa o basadas en mordiente

Resumen

Aquí, presentamos un protocolo para utilizar productos poliméricos presintetizados derivados de la polimerización catalizada por lacasa fúngica de fenoles vegetales, ya sea con o sin agentes mordientes (por ejemplo, FeSO₄), para inducir un teñido de cabello con queratina resistente a los detergentes en 2,5 horas.

Resumen

El teñido del cabello eficaz a través de incubación en situ de la queratina del cabello con los productos de polimerización catalizada por lacasa fúngica de fenoles de plantas se ha demostrado anteriormente. Sin embargo, el proceso de teñido tarda mucho tiempo para completar comparación con los productos de pelo teñido comerciales. Para superar este cuello de botella, pre-sintetizaron productos poliméricos de la reacción oxidativa de Trametes versicolor lacasa en catequina y catecol, ya sea con o sin agentes mordientes (por ejemplo, FeSO _4), fueron aquí empleado para alcanzar el teñido del cabello queratina permanente en varios colores y tonos . La acción lacasa en tampón de acetato de sodio ácida dio lugar a una coloración negro profundo después de reacciones de acoplamiento entre los fenoles vegetales. Los tintes de color se desalaron y se concentraron con ultrafiltración. Los colorantes, con o sin agentes mordientes, provocaron un aumento significativo en los valores de Delta E (es decir, el valor de diferencia de color gris) en wi cabello humanodelgadas de 2,5 horas. Además, los diferentes colores de queratina y las cortinas se indujeron dependiendo de las mordentado y cambios de pH. El cabello teñido también exhibió una fuerte resistencia a los tratamientos de detergentes, lo que indica que nuestros métodos pueden dar lugar a la coloración del cabello permanente. En general, nuestro trabajo ha proporcionado nuevos penetración en el desarrollo de métodos de cabello teñido ecológicos como alternativas a los colorantes a base de diamina tóxicos comerciales .

Introducción

Las lacasas son oxidasas que son activos frente a compuestos fenólicos y polifenólicos. Han sido identificados en varios organismos vivos, incluyendo plantas, hongos, insectos y bacterias. Sus acciones enzimáticas contribuyen a varios fenómenos morfogenética ^1. Las enzimas catalizan la oxidación de un solo electrón de los sustratos, lo que resulta en la formación de radicales que se acoplan además a pequeños compuestos orgánicos y a las superficies sólidas. Tales procesos de acoplamiento conducen a la síntesis de oligómeros y polímeros y para funcionalizaciones ^{2, 3.} Cuando los sustratos son de lacasa a partir de fuentes naturales, tales como compuestos fenólicos vegetales, las reacciones enzimáticas son de gran interés con respecto a la química verde superficie. Aquí, ambos reactivos y catalizadores son de fuentes naturales. Además, los productos resultantes son similares a los productos naturales, ya que las reacciones generales imitan la síntesis in vivo de fenólicos naturales polímeros, incluyendo la lignina de la planta, poli (flavonoid), y compuestos fenólicos vegetales en humus en el que pequeños son altamente reticulado por acoplamiento radical oxidasa inducida por ^4.

Los productos derivados de las reacciones de acoplamiento catalizada por lacasa de fenoles derivados de plantas se pueden utilizar para teñir el cabello gris a través de incubación en situ y se pueden desarrollar como alternativas a los colorantes comercialmente disponibles ^1. Estas alternativas son importantes, ya que los agentes de teñido de cabello comerciales se basan en p-fenilendiamina (PPD), los compuestos de diamina relacionados PPD-y peróxido de hidrógeno, que se han demostrado ser tóxicos, carcinogénicos, y alergénico para el ser humano ^{5, 6.} En las reacciones de acoplamiento catalizadas de lacasa, las lacasas y fenoles vegetales reemplazar funcionalmente peróxido de hidrógeno y p-fenilendiamina, respectivamente ^7. Sin embargo, la velocidad de teñido de los sistemas basados ​​en la lacasa es mucho más lento que el de la comercial. En general, los agentes de coloración a base de PPD requieren menos de una hora para lograrcambio de color eficaz en la queratina del cabello, mientras que las reacciones a base de lacasa requieren una incubación durante la noche ^7. La cinética de tintura lentos podrían explicarse por dos fenómenos posibles. En primer lugar, el uso de un tampón de bajo pH (por ejemplo, pH 5) para maximizar la actividad de la lacasa se ha observado para disminuir el grado de hinchazón en las matrices de queratina, inhibiendo así la profunda penetración de los colorantes en las matrices. De hecho, los agentes que permiten las reacciones de teñido de proceder en condiciones de alto pH se ha demostrado que ser parte integral de productos de cabello teñido comerciales ^8. En segundo lugar, el número de posibles moléculas de cromóforos que presentan fuerte adsorción a las superficies de queratina durante la reacción de polimerización se ha demostrado que es proporcional al tiempo de incubación (es decir, el grado de polimerización). Por ejemplo, se demostró que la transformación de la dopamina a polydopamine para inducir una fuerte adhesión a muchas superficies que era concomitante con la formación de un color negro ^9.

En el presente trabajo, pre-sintetizaron productos poliméricos obtenidos a partir de T. versicolor oxidación catalizada por la lacasa de catequina y catecol se utilizaron para tratar la queratina del cabello para el teñido. La hipótesis de que la capacidad de adsorción de los polímeros sería mucho más fuerte que el de los fenoles de plantas monoméricos y que sería inicialmente formar oligómeros de bajo peso molecular. Los resultados demostraron que, cuando se utilizan los polímeros pre-sintetizado, el poder de oxidación enzimática ya no era necesario. Esto indica que el pH puede ser controlado y que los iones metálicos se puede utilizar en tratamientos para el cabello teñido, independientemente de la actividad de la enzima. Este protocolo proporciona un método sencillo y rápido para teñir el cabello de queratina en varios tonos de color, mientras que el uso respetuoso del medio ambiente y son renovables fenólicos derivados de plantas (Figura 1).

Protocolo

1. Preparación de tintes poliméricos derivados de fenol Plant

1. Disolver catecol (0,1 g) y (+) - catequina hidrato (0,1 g) en 32 ml de tampón de 100 mM acetato de sodio (pH 5,0) y 8 ml de etanol absoluto.
2. Se añaden 10 mg de T. versicolor lacasa a la catecol y tampón que contiene catequina. Mezclar vigorosamente y verter la solución en un plato cuadrado de Petri. Incubar la placa a temperatura ambiente en un incubador de agitación (25 rpm) durante 24 hr. dramático cambio de color de la solución de transparente a negro oscuro se puede observar a simple vista después de las reacciones de acoplamiento de lacasa-inducida.
3. Centrifugar la solución durante 10 min a 20.000 xg, a fin de girar hacia abajo partículas poliméricas insolubles. Utilice el sobrenadante negro profundo para su posterior desalación.
4. Desalar la solución de reacción con un disco de ultrafiltración 5 kDa. Después de concentrar el volumen de reacción a 20 ml a través de ultrafiltración, intercambiar el tampón de reacción mediante la adición de 300 ml de agua destilada. Por último, el uso de la filtración, se concentra el volumen de la solución a 25 ml.

2. Soluciones de teñido de gris pelo de la queratina

1. Preparar las seis soluciones poliméricas siguientes: colorantes poliméricos, colorantes poliméricos / FeSO _4, tintes poliméricos / FeSO ₄ en pH 3 agua, tintes poliméricos / FeSO ₄ en pH 11 agua, tintes poliméricos / FeSO ₄ con ácido acético, y colorantes poliméricos / FeSO ₄ con amoniaco.
   1. Para el tinte polimérico, mezclar 5 ml de agua destilada con 1 ml de los tintes poliméricos desaladas (1.4).
   2. Para las soluciones mordientes, añadir 0,33 g de FeSO ₄ a la mezcla de la etapa 2.1.1. Vigorosamente vórtice para disolver el FeSO ₄ completamente.
   3. Para la solución de pH 3 o 11 agua, ajustar el pH de 5 ml de agua destilada utilizando 1 N HCl o NaOH 1 N. A continuación, añadir 1 ml de los colorantes poliméricos desaladas (1.4) y 0,33 g de _FeSO4.
   4. Para ácido acético o solución tratada con amoníaco, mezclar 1,0 ml de GLácido acético acial o 1,0 ml de agua amoniacal con 5 ml de agua destilada. A continuación, añadir 1 ml de los colorantes poliméricos desaladas (1.4) y 0,33 g de _FeSO4.
2. Para los monómeros de la planta, la mezcla de catecol (0,1 g) y (+) - catequina hidrato (0,1 g) en 6 ml de agua destilada, con o sin 0,33 g de FeSO _4, para empapar el cabello en.
3. Tan pronto como se preparan las soluciones de teñido desde el paso 2.1 y 2.2, empape completamente 5 cm largas trenzas grises del pelo humano (0,2 g) en las soluciones. Se incuban las trenzas de cabello a 32 ° C en una incubadora con agitación (160 rpm) durante 2,5 horas.
4. A continuación, sacar las trenzas de cabello y enjuague con agua corriente. Use un secador de pelo electrónico para eliminar la humedad. El cambio de color causado por los medios poliméricos puede ser visualizado con el ojo desnudo.
   1. Para obtener los parámetros de color (es decir, L *, a *, y b *), emplean un colorímetro convencional de acuerdo con el protocolo del fabricante. Arrugar el pelo tResses en una bola, lo que les permite ser medidos con la lente de un colorímetro. Repita este proceso en una región diferente del cabello con la lente colorímetro.
   2. Medir los parámetros de color de cada mechón teñido siete veces. Calcular los promedios y las desviaciones estándar de los parámetros. Calcular Delta E usando la fórmula: [(100 - L *) ² + (a *) ² + (b *) ^{2] 1/2.}

3. Las pruebas de durabilidad del color

1. Disolver 200 mg de dodecilsulfato de sodio (SDS) en 40 ml de agua destilada. Remojar el pelo teñido completamente en el agua que contiene SDS durante 5 min a temperatura ambiente. Sacar las trenzas de cabello y luego enjuague con suficiente agua corriente para eliminar los detergentes. Use un secador de pelo electrónico para eliminar la humedad.
2. Para obtener los parámetros de color (es decir, L *, a *, y b *), emplean un colorímetro convencional de acuerdo con la Manufacturprotocolo de ER. Repita el remojo describe en el paso 3.1, una vez más con el mismo pelo teñido y luego medir los parámetros de nuevo.
3. Disolver 800 mg de SDS en 40 ml de agua destilada. Como se describe en el paso 3.1, repita el remojo dos veces más con el mismo pelo teñido. En general, el tratamiento de cada mechón de pelo teñido con la solución de SDS un total de cuatro veces.

Resultados

En primer lugar, la capacidad de teñido de tintes poliméricos se comparó con la de los monómeros derivados de las plantas (es decir, catequina y catecol). Los colorantes poliméricos indujeron un cambio significativo en el color de la queratina del cabello gris (Figura 2A y la Figura 3), mientras que el color gris innata del cabello se mantuvo muy estable con monómeros de plantas (datos no mostrados). a continuación, se evaluaron...

Discusión

Curiosamente, este método reduce el tiempo que tomó para teñir el cabello de queratina con polimerizaciones oxidantes inducidos de compuestos fenólicos naturales. También induce diversos colores en el cabello a través de manipulaciones simples de los colorantes poliméricos, tales como el cambio del pH y la aplicación de mordiente.

En la incubación in situ de la queratina del cabello con oxidación lacasa catalizada de fenoles planta requiere excesivamente largos tiempos de i...

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Dodecil sulfato de sodio	Promega	H5114
Lacasa de Trametes versicolor	Sigma	38429-1G	La actividad enzimática se denota como 0,53 U/mg
(+)-hidrato de catequina	Sigma	C1251-5G
1,2-dihidroxibenceno (catecol)	Sigma	135011-5G
Agua de amoníaco	Duksan	701	se indica como 25 ~ 30%
de ácido acético, glacial	Duksan	448
Sulfato de hierro (II) heptahidratado	JUNSEI	83380-1250
Ultracell 5 kDa	Amicon	PLCC06210
Células de ultrafiltración agitadas	Millipore	Modelo 8200
Canas humanas	PheonixKorea	No disponible
Colorímetro	SPEC	JCS-10
Plato cuadrado	SPL	10125	125 * 125 * 20 (mm)

El contenido de amoníaco de