Здесь мы представляем протокол использования предварительно синтезированных полимерных продуктов, полученных в результате полимеризации растительных фенолов, катализируемой грибковыми лакказами, с протравными агентами или без них (например, FeSO4), для индуцирования устойчивого к моющим средствам кератинового окрашивания волос в течение 2,5 часов.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Синтез завод Фенол-производных полимерных красителей для прямого или протравы на основе окрашивания волос
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Эффективные для окрашивания волос с помощью месте инкубации кератина волос с продуктами грибкового лакказы катализируемой полимеризации растительных фенолов в ранее было показано. Тем не менее, процесс окрашивания занимает много времени, чтобы закончить по сравнению с коммерческими продуктами волос крашения. Чтобы преодолеть это узкое место , предварительно синтезирован полимерные продукты окислительной реакции траметес разноцветный лакказой на катехина и катехина, с или без протравы агентов (например, FeSO 4), были здесь использованы для достижения постоянного кератина для окрашивания волос в различных цветов и оттенков , Действие лакказы в кислотном буфере ацетата натрия привело к глубоким черным окрашиванием после сочетания реакций между растительными фенолами. Цветные продукты красителя затем обессоливают и концентрируют с ультрафильтрацией. Красители, с добавлением или без протравы агентов, вызвало значительное увеличение значений & Delta ; Е (то есть, цвет разностное значение) в сером Wi человеческих волостонкие 2,5 часа. Кроме того, различные кератиновые цветов и оттенков индуцировали в зависимости от mordanting и рН изменений. Крашеные волосы также демонстрируют сильное сопротивление воздействию моющих средств лечения, что свидетельствует о том , что наши методы могут привести к постоянной окрашивания волос. В целом, наша работа обеспечила новое понимание разработки экологически чистых методов волос крашения в качестве альтернативы коммерческим токсическим диаминов на основе красителей ,
Введение
Лакказы являются оксидазы, которые активны по отношению к фенольных и полифенольных соединений. Они были идентифицированы в различных живых организмов, в том числе растений, грибов, насекомых и бактерий. Их ферментативные действия способствуют несколько морфогенетических явлений 1. Эти ферменты катализируют одноэлектронную окисление субстратов, что приводит к образованию радикалов, которые дополнительно связаны с очень малыми органики и твердых поверхностей. Такие процессы связывания приводят к синтезу олигомеров и полимеров и к поверхности функционализации 2, 3. Когда лакказы подложки из природных источников, таких как растительные фенольные соединения , ферментативные реакции представляют большой интерес в отношении зеленой химии. При этом оба реагенты и катализаторы из природных источников. Кроме того, полученные в результате продукты аналогичны натуральных продуктов, так как общие реакции имитируют синтезы в естественных условиях природного фенольных полимеров, в том числе растительный лигнин, поли (flavonoID), и гумусом , где небольшие соединения растений фенольные являются высоко сшитых оксидазы-индуцированной радикальной муфте 4.
Продукты , полученные из лакказы-катализируемых реакций сочетания растительного происхождения , фенолов могут быть использованы для окрашивания седины через месте инкубации в и могут быть разработаны в качестве альтернативы , имеющиеся в продаже красители 1. Такие альтернативы имеют важное значение, так как коммерческие волосы окрашивания агенты основаны на р -phenylenediamine (PPD), PPD связанных с диамина, и перекись водорода, которая , как было показано , чтобы быть токсичным, канцерогенным и аллергенным для человека 5, 6. В лакказы катализируемой реакции сочетания, лакказ и растительных фенолов функционально заменить перекись водорода и р -phenylenediamine соответственно 7. Тем не менее, скорость крашения систем на основе лакказы гораздо медленнее, чем коммерческий продукт. В общем случае, ППД на основе красящие агенты требуют менее одного часа, чтобы достигнутьэффективное изменение цвета в кератина волос, в то время как реакции на основе лакказы требуют инкубации в течение ночи 7. Кинетика медленно крашение можно объяснить двумя возможными явлениями. Во- первых, использование буфера с низким рН (например, рН 5) , чтобы максимизировать лакказой активность наблюдалась , чтобы уменьшить степень набухания в кератиновые матриц, тем самым препятствуя глубокому проникновению красителей в матрицах. Действительно, агенты , позволяющие реакции красящие действовать в условиях высокого рН было показано , что быть неотъемлемой частью коммерческих продуктов волос крашения 8. Во- вторых, число возможных молекул хромофоров , обладающих сильной адсорбции на кератиновые поверхности в ходе реакции полимеризации было показано, пропорциональна времени инкубации (т.е., степень полимеризации). Например, превращение дофамина в polydopamine было показано , чтобы вызвать сильную адгезию ко многим поверхностям , что было сопутствующее с образованием черного цвета 9.
В текущей работе, предварительно синтезированный полимерные продукты , полученные из T. лишай лакказы катализируемого окисления катехинов и пирокатехина были использованы для лечения волос кератина для окрашивания. Мы предположили, что адсорбционная способность полимеров была бы гораздо сильнее, чем у мономерных фенолов растений и что они первоначально образуют с низким молекулярным весом олигомеров. Результаты показали, что, при использовании предварительно синтезированным полимерам, ферментативное окисление мощность была больше нет необходимости. Это указывает на то, что рН можно контролировать и что ионы металла могут быть использованы в волосы окрашивания лечения, независимо от активности ферментов. Этот протокол обеспечивает простой и быстрый способ для окрашивания волос кератина в различных оттенков цвета при использовании экологически чистых и возобновляемых источников растительного происхождения фенолы (рисунок 1).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
1. Подготовка растений Фенол-производных полимерных красителей
- Растворите катехин (0,1 г) и (+) - катехин гидрат (0,1 г) в 32 мл 100 мМ натрий-ацетатного буфера (рН 5,0) и 8 мл абсолютного этанола.
- Добавляют 10 мг Т. лишай лакказы к катехол- и катехин содержащего буфер. Смешайте энергично и вылить раствор в квадратную чашку Петри. Инкубируйте блюдо при комнатной температуре в качалке инкубаторе (25 оборотов в минуту) в течение 24 часов. Резкое изменение цвета раствора от прозрачного до темно-черного цвета можно наблюдать невооруженным глазом после того, как лакказы индуцированных реакций сочетания.
- Центрифуга раствор в течение 10 мин при 20000 х г, чтобы спин вниз нерастворимые полимерные частицы. Используйте глубокий черный супернатанта для дальнейшего обессоливания.
- Обессоливания реакционного раствора с ультрафильтрационной диском 5 кДа. После концентрирования реакционного объема до 20 мл с помощью ультрафильтрации, замены буфера реакции добавлением 300 мл дистиллированной воды,, И, наконец, с помощью фильтрации, концентрируют объем раствора до 25 мл.
2. Окрашивание Решения для Gray волос кератина
- Готовят следующие шесть полимерных растворов: полимерные красители, полимерные красители / FeSO 4, полимерные красители / FeSO 4 в рН 3 воды, полимерные красители / FeSO 4 в рН 11 воды, полимерные красители / FeSO 4 с помощью уксусной кислоты, и полимерные красители / FeSO 4 с аммиаком.
- Для получения полимерного красителя, смешать 5 мл дистиллированной воды с 1 мл обессоленной полимерных красителей (1.4).
- Для протравы растворов, добавляют 0,33 г FeSO 4 к смеси , полученной на стадии 2.1.1. Энергично вихрь , чтобы растворить FeSO 4 полностью.
- Для рН 3 или 11 водного раствора, регулировать рН 5 мл дистиллированной воды с помощью 1 N HCl или 1 N NaOH. Затем добавьте 1 мл обессоленной полимерных красителей (1.4) и 0,33 г FeSO 4.
- Для получения уксусной кислоты- или аммиака обрабатывают раствором, смешивают 1,0 мл Г.Л.acial уксусной кислоты или 1,0 мл аммиачной воды с 5 мл дистиллированной воды. Затем добавьте 1 мл обессоленной полимерных красителей (1.4) и 0,33 г FeSO 4.
- Для получения растительных мономеров, смешайте катехин (0,1 г) и (+) - катехин гидрат (0,1 г) в 6 мл дистиллированной воды, с или без 0,33 г FeSO 4, чтобы пропитать волосы в.
- Как только крашение решения от шага 2.1 и 2.2, получают, полностью впитаться 5-сантиметровые серые человеческие локоны волос (0,2 г) в растворах. Инкубируйте локоны волос при 32 ° C в инкубаторном шейкере (160 оборотов в минуту) в течение 2,5 ч.
- Затем вынуть локоны волосы и промыть их проточной водой. Используйте электронный фен для волос, чтобы удалить влагу. Изменение цвета, вызванное полимерных красителей могут быть визуализированы с невооруженным глазом.
- Для получения цветовых параметров (то есть, L *, а * и б *), использовать обычный колориметр в соответствии с протоколом производителя. Сомните волосам тresses в клубок, что позволяет им быть измерена с объективом колориметр. Повторите этот процесс на другом участке волос с колориметр объективом.
- Измерение цветовых параметров каждого окрашенного локона семь раз. Вычислить средние значения и стандартные отклонения параметров. Вычислить & Delta ; E по формуле: [(100 - L *) 2 + (а *) 2 + (B *) 2] 1/2.
3. Испытания Цвет Прочность
- Растворить 200 мг додецилсульфата натрия (SDS) в 40 мл дистиллированной воды. Замачивание окрашенные волосы полностью в ДСН-содержащей воды в течение 5 мин при комнатной температуре. Выньте локоны волос, а затем ополосните их с достаточным количеством проточной водой, чтобы удалить моющие средства. Используйте электронный фен для волос, чтобы удалить влагу.
- Для получения цветовых параметров (то есть, L *, а * и б *), использовать обычный колориметр в соответствии с производстПротокол Эра. Повторите замачивания, описанный в шаге 3.1 еще раз с тем же окрашенных волос, а затем измерить параметры снова.
- Растворить 800 мг SDS в 40 мл дистиллированной воды. Как описано на шаге 3.1, повторите замачивания в два раза больше, с тем же самым окрашенными волосами. В целом, относиться к каждому окрашенную прядь волос с раствором SDS в общей сложности четыре раза.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
Во- первых, крашение способность полимерных красителей сравнивали с растительного происхождения , мономеров (то есть, катехин и катехина). Полимерные красители вызывали значительное изменение в цвете серого кератина волос (фиг.2А и на фиг.3), в то время как врожденный серый цвет волос остается очень стабильным с растительными мономерами (данные не показаны). Эффекты mordanting агентов на красящих способности полимерных продуктов...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Интересно, что наш метод уменьшил время, которое потребовалось, чтобы окрасить кератина волос с окислителем индуцированное полимеризациях природных фенольных соединений. Он также индуцированный различные цвета в волосах с помощью простых манипуляций полимерных красителей, таких как изменение рН и применения протравы.
В месте инкубации кератина волос с лакказы катализируемого окисления растительных фенолов требует чрезмерно длительного времени инкубации для достижения эффективного ок...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов.
Благодарности
Эта работа была поддержана программой Исследовательского фонда нового профессора, финансируемой Национальным университетом Кёнсан (номер гранта 2015-04-020).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Додецилсульфат натрия | Promega | H5114 | |
| Laccase из Trametes versicolor | Sigma | 38429-1G | Активность фермента обозначается как 0,53 Ед/мг |
| (+)-катехина | гидрат Sigma | C1251-5G | |
| 1,2-дигидроксибензол (катехол) | Sigma | 135011-5G | |
| Аммиак водный | Дуксан | 701 | Содержание аммиака обозначается как 25 ~ 30% |
| Уксусная кислота, ледяная | Дуксан | 448 | |
| Сульфат железа(II) гептагидрат | JUNSEI | 83380-1250 | |
| Ultracell 5 кДа | Амикон | PLCC06210 | |
| Перемешанные ультрафильтрационные ячейки | Millipore | Model 8200 | |
| Седые волосы человека | PheonixKorea | Not в наличии | |
| Колориметр | SPEC | JCS-10 | |
| Квадратная тарелка | SPL | 10125 | 125*125*20 (мм) |
Ссылки
- 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. , 5th, Springer. 105-176 (2011).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
Теги
Полимерные фенольные красители из растенийметод окрашивания волосполимеризациякатализируемая лакказойконцентрирование ультрафильтрациейприменение протравметоды регулирования pHтестирование стойкости цветаизмерение Delta Eтест на устойчивость к воздействию моющих средствэкологичный краситель для волос
