DE3305305A1

DE3305305A1 - Polymerisat auf keratin-basis, verfahren zu seiner herstellung und mittel, das dieses polymerisat enthaelt

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Publication number: DE3305305A1
Application number: DE19833305305
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude 75018 Paris Arnaud; Pierre 93370 Montfermeil Bore
Original assignee: LOreal SA
Current assignee: LOreal SA
Priority date: 1982-02-17
Filing date: 1983-02-16
Publication date: 1983-08-25
Also published as: FR2521571B1; FR2521571A1; GB8304229D0; GB2115427A; GB2115427B; US4948876A

Description

-J-JiTb-3 ob

PROF. DR. DR. J. REITSTÖTTER-· *·-DR."-VVEkNER'fciNlEBACH DR. ING. WOLFRAM BUNTE

REITSTÖTTER. KINZEBACH β. PARTNER POSTFACH 7BO. D 8OOO MÜNCHEN 43

PATENTANWÄLTE ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

TELEFON: lOBS) 2 71 BB 63 TELEX: OB21S2OS ISAR D BAUERSTRASSE 22. Ο-βΟΟΟ MÜNCHEN

16. Februar 1983

UNSERE AKTE:
OUR REF:

= M/24014

BETREFF;
RE

L¹OREAL S.A. .
14, rue Royale

F-75008 Paris (Frankreich)

Polymerisat auf Keratin-Basis, Verfahren zu seiner Herstellung und Mittel, das dieses Polymerisat enthält

POSTANSCHRIFT; D-βΟΟΟ MÜNCHEN 43. POSTFACH 78Ο

M/24 01A

33Ü5305

Die Erfindung betrifft Polymerisate auf Keratin-Basis, die S-Sulfocysteingruppen aufweisen und die durch enzyraa-5 tische Verdauung hergestellt werden können.

Bekanntlich sind Keratinpolymerisate in der kosmetischen Industrie wegen ihrer Wirkung auf den Oberflächenzustand von Haaren von großem Interesse. Sie können durch saure oder alkalische Hydrolyse oder, besser, durch enzymatische Verdauung von Keratinmaterialien hergestellt werden. Die chemische oder enzymatische Hydrolyse dient dazu, die langen Peptidketten des Keratinmaterials in wasserlösliche Peptide mit sehr kleinem Molekulargewicht zu überführen. Man erhält auf diese Vfeise Mischungen von Peptidketten unterschiedlicher Länge, die einen nicht zu vernachlässigenden Gehalt an freien Aminosäuren aufweisen, wobei die Bestandteile der Peptidketten Aminosäure verbindungen sind, die untereinander durch Amidgruppierungen verbunden sind und die am einen Ende eine Carboxylgruppe und am anderen Ende eine Aminogruppe aufweisen. Die Aminosäuren, aus denen sich die Peptidketten aufbauen, entsprechen denjenigen des Keratin-Ausgangsmaterials.

Das Keratin-Ausgangsmaterial kann verschiedener Herkunft sein: insbesondere kommen dafür Menschenhaare, Y/olle, Borsten, z.B. vom Schwein, Felle, Geflügelfedern und Hornmaterialien in Frage. Bei enzymatischer Verdauung

30 des Keratins mit Hilfe von proteolytischen keratolytischen Enzymen ist die Ausbeute äußerst gering oder sogar gleich Null. Zur Verbesserung der Ausbeute der enzymatischen Verdauung schlägt die luxemburgische Patentschrift 81-8^6 vor, das Keratinmaterial vor der enzymatischen

Verdauung zu sensibilisieren. Die Ausbeute der enzymatischen Verdauung wird dadurch insgesamt verbessert und kann in bestimmten Fällen 95 % erreichen.

JJU530S

M/24 014 ⁴Jf

Aufgabe der Erfindung war es, ein Keratinpolymerisat, das noch die ursprüngliche Struktur und vorteilhafte Eigenschaften für die Behandlung von Haaren aufweist, ein Ver-

fahren zur Herstellung dieses Polymerisats durch enzymatische Verdauung mit einer Ausbeute von ungefähr 100 %, sowie Mittel zur Behandlung von Keratinfasern, insbesondere von Menschenhaaren, zu schaffen.

Gegenstand der Erfindung sind Polymerisate auf Keratin-Basis, bestehend aus einer statistischen Mischung von Keratinpeptidketten mit verschiedenem Molekulargewicht, welche aus durch Amidgruppan miteinander verbundenen Aminosäuren bestehen, wobei die Peptidketten am einen Ende

eine freie Carboxylgruppe und am anderen Ende eine freie Aminogruppe 15

aufvjeisen, die dadurch gekennzeichnet sind, daß mehr als ungefähr 75 % der Cystinbindungen der Peptidketten des Polymerisats in S-Sulfocysteinejruppen umgewandelt sind, wobei der größere Teil der Peptidketten ein Molekulargewicht zwischen ungefähr 1100 und ungefähr 7500 aufweist. Vorzugsweise hat der größere Teil der Peptidketten ein Molekulargewicht zwischen 1300 und 4000. Der größere Teil der Peptide, deren mittleres Molekulargewicht zwischen etwa 1300 und 4000 liegt, besteht aus Ketten, die aus 12 bis 35 Aminosäuren aufgebaut sind. Dieser "größere Teil" der Peptidketten umfaßt vorzugsweise mehr als

55 % der Peptidketten. 25

Ein weiteres, wichtiges Kennzeichen der erfindungsgemäßen Polymerisate ist die qualitative und quantitative Zusammensetzung aus Aminosäuren, die im wesentlichen identisch mit der Zusammensetzung des Keratinmgterials

ist, aus dem die Polymerisate hergestellt werden. Nachfolgend ist beispielsweise die quantitative Zusammensetzung aus Aminosäuren eines Keratinmaterials vom Haar-Typ mjt der Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Biopolymerisats, das daraus gemäß dem in Beispiel 1 beschrie-

benen Verfahren hergestellt wurde, verglichen. Die Analyse erfolgte nach saurer Hydrolyse des Keratinmaterials durch Chromatographie an einem Ionenaustauscherharz. Die

M/24 014 3

1 Ergebnisse sind in Mol Aminosäure/100 g Proteinmaterial angegeben.

	Zusammensetzung	Haarkeratin	ΙΟ"²	Erfindungsgem.	ΙΟ"²
PL			fl	Keratinpolymeris.	ti
O	Asparaginsäure	4,4	H	4,4	It
	Threonin	5,6	It	5,7	Il
	Serin	9,8	ti	9,7	Il
	Glutaminsäure	10,3	ti	10,1	Il
10	Prolin	6,1	It	6,3	It
	Glycin	4,7	If	5,1	ti
	Alanin	3,4	Il	3,6	It
	Cyst inamino s äuren	12,8	ti	12,6	Il
	Valin	4,4.	Il	4,5	It
15	Methionin	0,3	Il	0,3	It
	Isoleucin	2,1	Il	2,1	It
	Leucin	5,0	It	5,2	It
	Tyrosin	1,4	Il	1,2	It
	Phenylalanin	1,6	ti	1,6	Il
20	Lysin	2,0	Il	2,0	Il
	Histidin	0,6	0,6
	Arginin	5,2	5,1

Die erfindungsgemäßen Keratinpolymerisate enthalten 2 bis 5 S-SuIfocysteinreste/Peptidkette. Wie aus der nachfolgenden Beschreibung im einzelnen ersichtlich ist, überführt man in der ersten Stufe der Herstellung der erfindungsgemäßen Polymeren im wesentlichen alle Cystinbindungen innerhalb einer Kette und zwischen den Ketten in S-Sulfocystei*ireste. Aufgrund der Tatsache, daß das bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Polymerisats verwendete Keratonmaterial ungefähr 15 Cystinreste auf einer Kette mit 100 Aminosäuren (im Falle der Verwendung von Haaren) enthalten kann und daß die Hauptfraktion des Keratinpolymerisats aus Peptiden mit durchschnittlich 12

M/24 014

dJü53Q5

bis 35 Aminosäuren besteht, ist ersichtlich, daß die die Hauptfraktion der erfindungsgemäßen Keratinpolymerisate bildenden Peptide.im Durchschnitt ungefähr 2 bis 5 S-SuI-focysteinreste/Kette aufweisen.
5

Da bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Polymerisate beinahe alle Cystinverbindungen der Peptidketten des Keratin-Ausgangsmaterials in S-Sulfocysteinreste' umgewandelt wurden, besteht ein weiteres Kennzeichen der erfindungsgemäßen Polymerisate darin, daß sie im wesentlichen kein Cystein enthalten. Dies konnte mit Hilfe der von Sokol et coll., J.Soc.Cosm. Chem., 25, 461 (1974), beschriebenen Methode bestätigt werden.

Die erfindungsgemäßen Polymerisate können in trockener Form vorliegen, erhalten durch Lyophylisierung oder Verdampfen des Lösungsmittels. Sie können jedoch auch in Form einer wäßrigen Lösung mit einem pH größer oder gleich 7 vorliegen. Unterhalb pH 7 fallen die Peptidket-

20 ton aus, sie gehen jedoch wieder in Lösung, wenn man

wieder alkalisch macht. Das Trocknen des erfindungsgemäßen Keratinpolymerisats erfolgt durch Bildung eines dünnen Films, der zu glänzenden Blättchen gebrochen werden kann.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polymerisate, wobei man, wie oben beschrieben, von Keratinmaterialien ausgeht, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man zuerst im wesentlichen alle Cystinbindungen zwischen den Peptidketten des Keratin-Aur.gangsmaterials durch oxidierende Sulfitolyse in Gegenwart von Kupfer oder Thionat(en) in S-SuIfocystein^Reste überführt, ohne dabei im wesentlichen Cysteinreste zu bilden, und anschließend in an sich bekannter Weise das erhaltene Keratinmaterial enzymatisch verdaut.

M/24 014

Bekanntlich kann die Sulfitolyse des Keratin-Cystins durch folgendes P.eaktionsgleichgewicht ausgedrückt werden (worin "Ker" eine -Keratin-Peptidkette bedeutet):

Ker-S-S-Ker + SOZ" Ker-S" + Ker-SSOZ

D < 3

Um zur Überführung der Cystinreste in S-Sulfocysteinreste (Ker-SSC£) das Reaktionsgleichgewicht nach rechts zu verschieben und um die Bildung der Cysteinreste (Ker-

10 S") zu verhindern, unterwirft man das Ausgangs-Keratin
einer oxidierenden Sulfitolyse. Unter den für das erfindungsgemäße Verfahren brauchbaren, oxidierenden Sulfitolyseverfahren kann man insbesondere die Sulfitolyse in Gegenwart von Kupfer in ammonia"kalischem Milieu bei pH 9

erwähnen, die von I.M. Kolthoff und W.J.Stricks, J.Am. Chem.Soc, 73, 1728 (1951), beschrieben ist. Diese SuI-fitolysereaktion kann man durch die folgende Gleichung ausdrücken:

Ker-S-S-Ker + 2S0"~ + 2Cu⁺⁺ » 2Ker-SS0l + 2Cu⁺⁺

Man kann auch die von J.L.Bailey, Biochem J. 64-21 P (1957), beschriebene, oxidierende Sulfitolyse in Gegenwart von Thionat(en) verwenden. Die Sulfitolyse-Reaktion in Gegenwart von Tetrathionat(en) kann durch folgende Reaktionsgleichung ausgedrückt werden:

Ker-S-S-Ker + 2S0~" + S₄Og" } 2Ker-SS0ä + 2S₂O^"

30 Vorzugsweise führt man das erfindungsgemäße Verfahren unter Anwendung einer oxidierenden Sulfitolyse in Gegenwart von Trithionat durch. Das Trithionat stellt man vorteilhafterweise her, indem man Schwefeldioxid durch eine Thiosulfatlösung perlen läßt. Nach Entfernen des ausge-

fallenen Schwefels bringt man die Trithionatlüsung mit

33Ü5305

^S3°6

14/24 014 £

den zu sulfitolysierenden Keratinmaterialien in Gegenwart von Thiosulfat und Sulfit in Kontakt. Die Herstellung der Trithionatlösung und die Sulfitolyse des Cystins in Gegenwart von Trithionat wird durch folgende Reaktionsgleichungen veranschaulicht:

S^02 + S₀O, + SO, + Ker-S-S-Ker —> 2Ker-SS0^ + 2S_o0*~ 3 ο 2 3 :> 325

Aus praktischen Gründen wird die oxidierende Sulfitolyse durch reichliches Waschen des behandelten Keratinmaterials zur Entfernung der Reaktionsteilnehmer beendet. Wenn man die Sulfitolyse in Gegenwart von Kupfer durchführt, muß das Waschen besonders sorgfältig erfolgen. Es ist erforderlich, das sulfitolysierte Keratinmaterial zum einen 16 Stunden in normaler ChIorwasserstoffsäure bei 4ö°C und zum anderen 24 Stunden in ein äquivalentes Volumen normaler Chlorwasserstoffsäure bei Umgebungstemperatur zu tauchen. Wenn dagegen das Keratinmaterial durch oxidierende Sulfitolyse in Gegenwart von Trithionat behandelt wird, ist es lediglich erforderlich, reichlich mit Wasser zu waschen.

Die zweite Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in einer an sich bekannten enzymatischen Verdauung des durch oxidierende Sulfitolyse behandelten Keratinmaterials mit Hilfe eines proteolytischen Enzyms (wie Proteinase "PSF 2019 ", Pronase, Trypsin, Papain). Der pH der enzymatischen Verdauung und das Verhältnis Enzym/ Substrat hängen von dem verwendeten Enzym ab.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß bei einer nach bekannten Verfahren durchgeführten, enzymatischen Verdauung von Keratinfasern die Geschwindigkeit der enzymatischen Verdauung in der zweiten Stufe des erfindungsge-

JJUbJUb

Μ/24 014 V

1" mäßen Verfahrens und der Grad der Verdauung durch die Vorbehandlung der Keratinfasern durch oxidierende Sulfitolyse wesentlich erhöht werden.

Man bestimmte den Grad der enzymatischen Verdauung für :

(a) natürliche Haare;

(b) die gleichen natürlichen Haare, die vorher einer klassischen Sulfitolyse mit teilweiser Reduktion des Cystins in Cystein und Bildung einer äquivalenten Menge an S-SuIfocystein [wie von Kunert, Zeitschrift für AlIg.Mikrobiologie, Band 16, Nr. 2 (1976)] unterzogen wurden;

(c) die gleichen natürlichen Haare, die durch oxidierende Sulfitolyse in Gegenwart von Kupfer behandelt wurden (nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren) .

Ein Teil der gemäß c) sulfitolysierten Haare taucht man, um sie einer enzymatischen Verdauung zu unterziehen, einfach in eine wäßrige Lösung von gleichem pH und berechnet dann den Solubilisierungsgrad dieser Haare (d). Die Haare (a), (b) und (c) v/erden einer enzymatischen Verdauung unter den gleichen Bedingungen, insbesondere bezüglich des pH, der Temperatur und des verwendeten Enzyms, unterzogen. Einer oxidierenden Sulfitolyse in Gegenwart von Kupfer analoge Ergebnisse erhält man, wenn man eine oxidierende Sulfitolyse in Gegenwart von Thionat(gemäß dem in Beispiel 3 beschriebenen Verfahren) durchführt (siehe Zeilen E und F nachfolgender . Tabelle).' Die Bedingungen und Ergebnisse der Vergleichsversuche sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt.

OS

ca
ο

to

to
O

(a) natürliche Haare

(b) sulfitolysierte Haare

(c) in Gegenwart von Kupfer
sulfitolysierte Haare

(Beispiel 1)

(d) dito (Beisp.1,erste Stufe)

(e) in Gegenwart vonTrithionat
sulfitolysierte Haare
(Beispiel 3)

(f) dito (Beisp.3,erste Stufe)

Verdauung durch Proteinase "PSF 2019"; pH 9; 24 h; 30"C

dito

Verdauung durch Proteinase »PSF 2019"; pH 9; 2h; 30°C

Eintauchen in eine wäiSrige Lösung von pH 9 (ohne Enzym); 24 h; 30°C

Verdauung durch Proteinase »PSF 2019"; pH 9; 2 h; 30⁰C

Eintauchen in eine wäßrige Lösung von pH 9 (ohne Enzym); 24 h;_% 30°C Verdauungsgrad - 5%

Il
It

- 100$b

Solubilisierungsgrad ~ 2% Verdauungsgrad - 1OO?o

Solubili s i er ung s gr ad

^ 2%

H/24 014 9

Di© obige Tabelle zeigt deutlich, daß der Verdauungsgrad beträchtlich vergrößert wird, wenn di© Keratinfaeem einer Vorbehandlung, durch oxidierende SuIfitolyge in Gegenwart von Kupfer oder Thionat(en) unterzogen wenden· S

Es ist wichtig festzuhalten, daß die enzymatisch© Verdauung ab der oxidierenden Sulfitolys© di© Menge der gebildeten S'-Sulfocygteinregte praktisch nicht beeinflußt. Die gemäß dem in Beispiel 3 beschriebenen Verfahren herg©« stellten Polymere und die Haare, die für die Herstellung dieser Polymere verwendet wurden, wurden einer quantitativen Analyse auf Cystein- und Sulfoeystein-Gruppen nash dem oben beschriebenen Verfahren von Sokol et ooll· unterzogen. Die Ergebnisse dieser'Analyse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt.

Cystein ; ^-g^lP^y⁵^.®-^

Ursprünqliche Haare

0 0

In Gegenwart von
Trithionat sulfitolysierte
^ΛΌ Haare (Beisp.3,erste Stufe) 0 1,10 raA'qu./g gemäß Beispiel 3 erhaltenes

Keratinpolymerisat · 0 1,08 mlquv./g

Gegenstand der Erfindung ist auch ein kosmetisches Mittel zur Behandlung der Haare oder der Haut, das dadurch ge» kennzeichnet ist, daß es in einem kosmetisch verträglichen Träger eine wirksame Menge wenigstens eines .der erfindungsgeraäßen Polymerisate auf Keratin-Basis enthält.

Vie alle Proteinhydrolysate haben"auch die erfindungsgemäßen Keratinpolymerisate eine Affinität gegenüber der Haut und gegenüber Keratinfasern aufgrund der Anwesenheit von endständigen, freien Carboxyl- und Aminogruppen an den Enden der Peptidketten, wobei diese Gruppen in der

M/24 014 yd

Lage sind, ionische Bindungen in beträchtlicher Zahl mit den komplementären Gruppen des zu behandelnden Proteins zu bilden.

Die erfindungsgemäßen Keratinpolymerisate haben jedoch eine noch größere Affinität gegenüber reduzierten Keratinfasern, weil die S-Sulfocysteingruppen des Polymerisats (ker-S-SCC), worin "ker" eine Peptidkette bedeutet, die durch Abbau der langen Peptidketten eines Keratins mittels enzymatischer Hydrolyse erhalten wurde, mit den Cysteingruppen (Cys-S") gemäß folgender Reaktionsgleichung reagieren:

Cys-S" + ker-SSCC Cys-S-S-ker + SO^""

Die Fixierung des Cysteins an den Peptiden durch die S-Sulfocysteingruppen des erfindungsgemäßen Polymerisats ist die gegenüber der Sulfitolyse der Keratinfasern umgekehrte Reaktion. Das Reaktionsgleichgewicht kann nach rechts verschoben werden, wenn das Keratinpolymerisat im Überschuß zu dem Cystein der reduzierten Keratinfasern verwendet wird.

Da die Peptide, die den Hauptbestandteil des Keratinpolymorisats bilden, 2 bis 5 S-Sulfocysteinreste pro Kette enthalten, ist die Fixierung des Keratinpolymerisats an den reduzierten Fasern von der Bildung von Brückenbindungen zwischen den Peptidketten der reduzierten Keratinfasern und darüber hinaus auch von einem Überschuß an reaktiven -SSO^ -Säuregruppen begleitet. Die Fixierung des Polymerisats an den reduzierten Keratinfasern kann durch folgendes Reaktionsschema veranschaulicht v/erden:

Λ ♦ (» Λ i> * i % <· η

·♦·■■* ί» - ■

4S

M/24014 . >1

Reduzierte Keratinfaser Behandelte Keratinfaser

.-S-S-ker-5-S-/ (a)

-S-S-ker~S-S-( (b)

ssor

Brückenbildung

(b) Brückenbildung in

Anwesenheit von

reaktiven -SSOl-Säuregruppen

Die Gruppe "ker" des Polymerisats [ker(SSO^) ] bedeutet eine Peptidkette mit einem Molekulargewicht zwischen etwa 1100 und 7500, die durch Fraktionierung der langen Peptidketten eines Keratins mittels enzymatischer Hydrolyse erhalten wurde.

Die Fixierung der erfindungsgemäßen Polymerisate an den reduzierten Keratinfasern dient zur Wiederbildung der Disulfidbrücken und zur Anreicherung des Haares mit Keratin, wobei die gleichzeitig noch vorhandenen, reaktiven -SSO" -Säuregruppierungen zur Fixierung von beispielsweise basischen Farbstoffen, kationischen Verbindungen oder noch einem oder mehreren anderen Cysteinresten brauchbar sind. Diese Reaktion ist deshalb als eine echte Vernetzung der Haare zu betrachten.

Das zur Behandlung der reduzierten Keratinfasern, insbesondere der Haare, verwendete Mittel enthält 1 bis 10^ό, vorzugsweise 3 bis 6ϊί, Keratinpolymerisat(e) bei einem pH größer oder gleich 7, vorzugsweise bei einem pH von 9 oder 10.

Wenn man 1 Mol Cystein mit 10 Äquiv. (ker^—SSO^ 30 min bei einer Temperatur von etwa 30°C bei einem pH von 0

Vi/PM 01A

in Kontakt bringt, konnte gezeigt werden, daß das Cystein zu 95% "fixiert" ist (einVergleichsversuch mit Cystein bei pH 9 unter den gleichen Bedingungen, aber ohne Keratinpolymerisat, ergibt eine Umwandlung von Cystein in '5 Cystin von unter 15%).

Durch eine Analyse von verschiedenen, reduzierten Keratinen, die mit dem erfindungsgemäßen Mittel (enthaltend in Lösung 3 Gew.% Keratinpolymerisat bei einem pH von 9) beil 0 handelt wurden, konnte gezeigt v/erden, daß das ursprünglich in den Keratinfasern vorhandene Cystein in Abhängigkeit von der Zeit und der Zahl der Anwendungen verschwindet.

Wenn man Haare mit einem milden, flüssigen Reduktionsmittel für Dauerwellen behandelt, zeigt eine Analyse die Anweseiheit von 2 Gew.% Cystein. Die'reduzierten Haare werden nach Entfernung überschüssigen Reduktionsmittels gewaschen; anschließend werden sie bei 30⁰C mit einer 3%igen Lösung eines erfindungsgemäßen Keratinpolymerisats (bei einem pH von 9) durch 15minütiges Eintauchen behandelt. Anschließend werden die Haare an der Luft und bei 50⁰C unter der Haube getrocknet. Die Behandlung mit der Poly-, rerisatlösung wird fünf Mal wiederholt. Nach der dritten und nach der fünften Anwendung werden die Haare vor dem Trocknen mit V/asser gespült. Der Gehalt der Haare an Cystein nach diesen Behandlungen ist in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt.

ursprüngl. nach der 1. 2. 3. . 4. 5. Haare Anwendung - -

Gehalt an

Cystein(SO 2 1,1 0,8 0,6 0,5 0,4

Die mit dem erfindungsgemäßen Mittel behandelten Keratin-3b fasern werden durch den Überschuß an freien S-Sulfo-(ystein-Gruppierungen selbst reaktiv. Die behandelten

H/24 014 ;

Haare können dadurch noch kovalent mit Thiolen oder durch ionische Anziehung mit basischen Farbstoffen und mit kationischen Molekülen reagieren, wie beispielsweise mit Trimethylcetylammoniumbromid, von ICI unter dem Namen "Cetavlon" betrieben, oder mit reaktiven Polymeren vom Ionen-Typ, wie in den FR-PSen 2 333 012, 2 270 846, 2 316 271, 2 331 323, 2 331 324, 2 471 996, 2 471 776, 2 471 997 und 2 471 777 beschrieben. Die Keratinpolymerisate dienen dabei als Molekül vom Typ "P.A." (anionisches

10 Polymerisat) zur Reaktion mit einem Molekül vom Typ "C"

(einfaches, kationisches Molekül) (JA 80 145608, 80 115813; FR-PS 2 237 616; US-PSen 4 247 538 und 4 210 161) oder mit einem Molekül vom Typ "PC (kationisches Polymeres) (FR-PSen 2 383 660 und 2 436'213), um den Keratinfasern

15 interessante Eigenschaften zu verleihen.

Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung, ohne sie zu beschränken.

20 Be i s ρ i e 1 1

Erste Stufe

(a) Oxidierende Sulfitolyse in Gegenwart von Kupfer

100 g Haare, die auf eine Länge von etwa 2 cm geschnitten sind, taucht man in eine Lösung, enthaltend: Na₂SO, (wasserfrei) 350 g

CuCl₂ · 2H₂O · 30 g

NH₄OH . q.s. pH 9

H₂O q.s.. 3,5 1

Das Eintauchen erfolgt während 24 h bei 40⁰C. 30

(b) Waschen

Die behandelten Haare werden mit reichlich Wasser gewaschen; man taucht sie dann 16 h bei 40°C in TN HCl, anschließend 24 h bei Umgebungstemperatur in 1N HCl. Vor der enzymatischen Verdauung werden sie mit Wasser gespült,

M/24 014
1 bis sie neutral sind.

Zweite Stufe Enzymatisehe Verdauung

Eine Enzymlösung, enthaltend 1,7 g Proteinase "PSF 2019" (11 000 UA/mg, vertrieben von Oril, Paris) in 3 1 V/asser, wird mit Ammoniak auf pH 9 eingestellt; die sulfitolysierten Haare gibt man nach und nach zu der Enzymlösung. Man rührt ständig und hält die Suspension bei einer Temperatur von 40°C.

Alle 15 min wird der pH mit NH^OH wieder auf 9 eingestellt. Nach 1 h, wenn etwa die Hälfte der Haare mit der Enzymlösung in Kontakt gebracht worden ist, gibt man erneut 1,7 g Proteinase "PSF 2019" zu.

Nach 3 h (ab Beginn der Verdauung) sind beinahe alle Haare verdaut. Man filtriert gegebenenfalls durch Gaze zur Entfernung nichtverdauter Faserreste. Die Lösung wird lyophi·^· lisiert.

Man erhält ein schwarzbraunes Pulver. Die Farbe stammt von Mslaninpigmenten der eingesetzten Haare. Es v/urden folgende Ergebniese erhalten.
25

Verdauungsgrad - 100%

ursprüngliche 1/2- 1,17 mÄquiv./g Proteinmaterial Cysteinmenge

Menge an S-Sulfocystein-

gruppen 0,94 mÄquiv./g Proteinraaterial

Beispiel 2' Erste Stufe

(^a) Oxidierende Sulfitolyse in Gegenwart von Kupfer Man verwendet die in Beispiel i(a) beschriebene Lösung. 3b

33U5305

M/24 014 >5

l Das Eintauchen in die Natriumsulfit/Kupferchlorid-Löcung erfolgt 4 h bei 60°C. Die Haare werden regelmäßig gerührt.

(b) Waschen
Das Waschen erfolgt wie in Beispiel i(b) beschrieben.

Zweite Stufe Enzyraatische Verdauung

Eine enzymatische Lösung, enthaltend 7,5 g Trypsin "TPCK" (217 UA/mg) in 4 1 Wasser wird mit Ammoniak auf pH 8 eingestellt.

Die sulfitolysierten Haare gibt man nach und nach zu der Enzymlösung. Man rührt ständig und hält die Suspension bei einer Temperatur von 40°C.

Alle 15 min wird der pH mit NH/,OH erneut auf 8 eingestellt. Nach 1 h, wenn etwa 50 g der Haare mit der Enzymlösung in Kontakt gebracht worden sind, gibt man erneut
20 7,5 g Trypsin zu.

Nach 3 h (ab Beginn der Verdauung) sind beinahe eile Haare verdaut. Die Lösung wird lyophilisiert.

25 Man erhält ein Pulver, das dem gemäß Beispiel 1 erhaltenen Pulver ähnelt. Der Verdauungsgrad ist ungefähr 100%.

Beispiel 3

Erste Stufe

(^a) Oxidierende SuIfitolvse in Gegenwart von Trithionat Man löst 348 g Natriumthiosulfat (Na₂S₂O₃-SH₂O) in 3 1 Wasser und leitet SO₂ in einer Menge von 40 g/h ein. Die Lösung trübt sich und wird gelb und Schwefel fällt aus.

Man läßt das SOp während 3 h entweichen.

M/24 014 ΐβ

Der ausgefallene Schwefel wird anschließend abfiltriert. Man gibt erneut 358 g Natriumthiosulfat zu der Lösung; und anschließend 265 g Natriumsulfit (Na₉SO-, wasserfrei).

Man stellt den pH auf 6,5 ein und bringt das Gesamtvolumen mit V/asser auf 3,5 1.

100 g Haare, die auf eine Länge von 2 cm geschnitten sind, werden in diese Lösung eingetaucht, die 15 h bei 40°C gehalten wird.

(b) Waschen

Die behandelten Haare v/erden mit 4x51 Wasser reichlich gewaschen.
15

Zweite Stufe Enzymatisch^ Verdauung

Man verwendet die in Beispiel 1 beschriebene Enzymlösung.

Man erhält eine schwarze Lösung, die lyophilisiert wird. Man erhält folgende Ergebnisse.

Verdauung £rad - 1OO?O

ursprüngliche 1/2 Cystinmenge 1,17-mÄquiv./g Proteinmaterial

Menge an S-SuIfocysteingruppen 1,03 mÄquiv./g Proteinmaterial

Beispiel 4 Erste Stufe

(a) Oxidierende Sulfitolyse in Gegenwart von Trithionat Man verwendet die in Beispiel 3(a) beschriebene Lösung.

100 g Yakhaare, die auf eine Länge von etwa 2 cm geschnit ten sind, werden in diese Lösung getaucht, die 7 h bei

40⁰C gehalten wird.

H/24 014
taschen

M

Die behandelten Yakhaare werden mit 4x51 V/asser reichlich gewaschen.

Zweite Stufe

Enzymatische Verdauung;

Man stellt eine enzymatische Lösung, enthaltend 1,3 g Pronase in 3 1 Wasser, mit Ammoniak auf pH 9 ein. Die sulfitolysierten Yakhaare werden nacheinander zu dieser Enzymlösung gegeben. Man rührt fortwährend und hält die Suspension bei einer Temperatur von 40⁰C.

Alle 15 min wird der pH mit NI-L₄OH erneut auf 9 eingestellt.
15

Nach 1 h, wenn etwa 50 g der Haare zugegeben sind, gibt man erneut 1,3 g Pronase zu.

Nach 3 h (seit Beginn der Verdauung) sind beinahe alle Haare verdaut.

Die Lösung wird lyophilisiert. Man erhält ein weißes Pulver. Man erhält folgende Ergebnisse.

Verdauungsgrad -100%

• ursprüngliche 1/2 Cystinmenge 0,83 mÄquiv./g Proteinmaterial

Menge an S-SuIfοcysteingruppen 0,67 mÄquiv./g Proteinmaterial

Beispiel 5

Erste Stufe
(a)Oxidierende Sulfitolyse in Gegenwart von Trithionat 100 g geschnittene V/olle taucht man in eine Enzymlösung,

enthaltend:
35

υ S305

']/ί'Λ 014 ιβ

HaHSO₇ in wäßriger Lösung (d=1,32) 712 cm^ Natriumtrithionat 833 g

NH_/fOH · q.s. pH 9

H₂O q.s. 3,5 1

5 Das Eintauchen erfolgt während 15 h bei 4O⁰C.

(b) Waschen

Die behandelte Wolle wird mit 4x51 Wasser reichlich

gewaschen.

Zweite Stufe Enzymatisehe Verdauung

Man stellt eine Enzymlösung, enthaltend 7,5 g Trypsin "TPCK" (217 UA/mg) in 4 1 Wasser (die gleiche Enzymlösung wie in Beispiel 2 beschrieben) mit Ammoniak auf pH 8 ein. Die sulfitolysierte V/olle wird nach und nach zu der Enzymlösung gegeben. Man rührt fortwährend und hält die Suspension bei einer Temperatur von 40⁰C.

Alle 15 min stellt man den pH mit NH.OH erneut auf 8 ein. Nach 1 h sind etwa 50 £ Wolle verdaut; man gibt erneut 7,5 g Trypsin zu.

Nach 3 h (seit Beginn c.er Verdauung) ist die Viol le fast vollständig verdaut.

Die Lösung wird lyophiDisiert. Man erhält ein weißes Pulver. Man erhält folgende Resultatet:

Verdauungsgrad -

ursprüngliche 1/2 Cystinraenge 0,70 mAquiv./g Proteinmaterial

Menge an S-SuIfocysteingruppen 0,53 mÄquiv./g Proteinmaterial

Μ/24 014 S3

Beispiel 6 Erste Stufe

(a) Oxidierende Sulfitolyse in Gegenwart von Trithionat Man verwendet die gleiche Lösung wie in Beispiel 3(a) be-

schrieben.

100 g rotbrauner Hühnerfedern taucht man in diese Lösung, die 15 h bei 40⁰C gehalten wird.

(b) Waschen

Die behandelten Federn werden mit 4x51 Wasser reichlich gewaschen.

Zweite Stufe
Enzymatisehe Verdauung

Man verwendet die in Beispiel 1 beschriebene Enzymlösung (Proteinase »PSF 2019").

Die Verdauung dauert unter Rühren bei 4O⁰C 3 h, wobei alle 15 min der pH erneut auf 9 eingestellt wird.

riach 3 h sind die Federn fast vollständig verdaut. Man filtriert durch Gaze, um die Reste unverdauter Federn zu entfernen. Man erhält eine rötliche Lösung, die lyophilasiert wird. Das erhaltene Pulver ist braun.

Man erhält folgende Ergebnisse:

Verdauungsgrad - 90%

ursprüngliche 1/2 Cystinmenge 0,58 mÄquiv./g Protein- - material

Menge an S-Sulfocysteingruppen 0,48 mÄquiv./g'Proteinmaterial

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1 Beispiel 7 Erste Stufe

(a) Oxidierende Sulfitolyse in Gegenwart von Trithipnat Man verwendet die gleiche Lösung wie in Beispiel 3(a) be-

5 schrieben.

100 g gewaschenes und entfettetes Hornpulver werden in diese Lösung gegeben und 10 h bei 4O⁰C gehalten.

10 (b) Waschen

Das Hornpulver wird mit mehreren Litern Wasser gewaschen.

Zweite Stufe Enzymatisehe Verdauung

Man verwendet die in Beispiel 4 beschriebene Enzymlösung (Proneise).

Die Verdauung erfolgt unter Rühren bei 40⁰C während 3 h, wobei man alle 15 min den pH erneut auf 9 einstellt. 20

Nach ';> h zentrifugiert man zur Entfernung der nichtverd«uten Hornteilchen. Die überstehende Lösung wird lyophilisiert.

25 Man erhält folgende Ergebnisse:

Verdauungsgrad - 75?&

ursprüngliche 1/2 Cystinmenge 0,41 mÄquiv./g Proteinmaterial

Menge an S-Sulfocysteingruppen 0,35 mÄquiv./g Proteinmaterial

Beispiel 8

Verbesserung des Aufziehens basischer Farbstoffe auf un-

behandelte Woll/tewebe

Mnη tnuchi Stücke (5x4 cm) aus unbehandeltem Wollgewe- 3b Ijc 1 Ji bei 40⁰C in ein Bad, das bei pH 9 4% des gemäß

2$

M/24 014 2t

1 Beispiel 3 hergestellten Keratinpolyrnerisats enthält. Die Wollstücke werden aus dem Bad entnommen und unter fließendem Wasser gespült. Anschließend werden sie 30 see in Bäder getaucht, die in wäßriger Lösung bei pH 9 verschiede-

ne Farbstoffe enthalten.

Man trocknet die Wollstücke an der Luft zwischen zwei Filterpapieren und anschließend 10 min bei 110⁰C.

10 Zu Vergleichszwecken behandelt man Wollstücke vor dem Färben unter den gleichen Bedingungen,zum einen mit einer wäßrigen Lösung von pH 9 (NH^OH) und zum anderen mit einer 4$!igen Lösung eines handelsüblichen Keratinhydrolysats, das keine S-SuIf ocysteingrupp'en enthält. 15

Es wurden folgende Farbstoffe verwendet: Methylenblau (CI 52015)
Brillantrot Deorline 3B (CI 42 500)

20 Die Intensität der Färbungen wurde verglichen. Man stellt fest, daß die mit dem erfindungsgemäßen Polymerisat behandelten Wollstücke eine insgesamt bessere Färbung aufweisen als die anderen.

Beispiel 9

Verbesserung des Aufziehens basischer Farbstoffe auf re-

duzierte Wollgewebe

Man taucht Wollgewebestücke (5x4 cm) 1 h bei 40⁰C zum einen in ein Bad, das 0,1 Mol/l Thioglykolsäure bei pH 9 enthält, und zum anderen in ein Bad, das-1 Hol/l Ammoniumsulfit bei pH" 7 enthält.

Die Wollstücke werden aus den Bädern entnommen und mit reichlich Wasser gewaschen.
35

H/24 014 2-2

Die gewaschenen Stücke v/erden dann 1 h bei 4O⁰C in ein Bad getaucht, das bei pH 9 4% des gemäß Beispiel 4 hergestellten Keratinpolymerisats enthält.

Die Wollstücke v/erden herausgenommen und unter fließendem Wasser gewaschen. Man trocknet sie zwischen zwei Filterpapierblättern und taucht sie anschließend 30 see in Bäder, die in wäßriger Lösung bei pH 9 verschiedene Farbstoffe enthalten.

Die Wollstücke werden an der Luft und anschließend 10 min bei 110⁰C getrocknet. Zu Vergleichszwecken behandelt man Wollstücke nach der Reduktion und vor der Färbung unter den gleichen Bedingungen zum 'einen mit einer wäßrigen Lösung von pH 9 (NH^OH) und zum anderen mit einer 4?oigen Lösung eines handelsüblichen Keratinhydrolysats, das keine S-SuIfocysteingruppen enthält. Es werden folgende . Farbstoffe verwendet:

Brillantrot Deorline 40 (CI 48013) ²⁰ Brillantrot Deorline 3^ (CI 42500) Ar.trazonblau B (CI 42140) T-Ic thy lento au (CI 52015)

Man vergleicht die Intensität der Färbungen: Man stellt fest, daß die Farbstoffe an den mit dem erfindungsgemäßen Polymerisat behandelten V/ollstücken weit besser fixiert sind als an den anderen Wollstücken. Diese Wollstücke sind auch besser gefärbt als die in Beispiel 8 beschriebenen .
30

Seispiel 10

Verbesserung des Aufziehens basischer Farbstoffe auf reduzierte Wo13 fasern

Man taucht unbelir.ndelte V/ollfasern (kein Gewebe) 1 h bei 4ü°C in ein reduzierendes Bad, das 0,1 Mol/l Thioglykol-

4 014 25

säure bei pH 9 (IIH^OH) enthält. Man nimmt diu Viol Le c dem reduzierenden Bad und wäscht sie sehr sorgfältig mit einer großen Wassermenge.

Die reduzierte Wolle taucht man 1 h bei 40⁰C in ein Bad, das bei pH 9 4% des gemäß Beispiel 3 hergestellten Keratinpolymerisats enthält.

Man nimmt die behandelte V/olle heraus und wäscht sie mit Wasser.

Die V/olle taucht man anschließend 30 see in Bäder, die in wäßrigem Medium bei pH 9 basische Farbstoffe enthalten, ein.
15

Man trocknet die Wolle an der Luft und anschließend 30 min bei 110⁰C.

Zu Vergleichszv/ecken behandelt man die V/ollfasern vor der Färbung und nach der Reduktion unter den gleichen Bedingungen mit einer wäßrigen Lösung von pK 9 (NH^OH). Es werden folgende Farbstoffe verwendet:

Brillantrot Deorline 3B (CI 42500)

Methylenblau (CI 52015)
25

Man vergleicht die Intensität der Färbungen. Man stellt fest, daß die mit dem erfindungsgemäßen Polymerisat behandelte Wolle weit homogener gefärbt ist und daß die Intensität der Färbung größer ist als bei den anderen Wollproben.

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01/4

Beispiel 11_

Modifizierung der Haarfarbe mit basischen

Farbstoffen ,

Man bereitet drei Lösungen (a), (b) und (c), um damit

natürlichen Haaren eine Färbung zu verleihen.

Die Lösung (a) zur Vorbehandlung hat folgende Zusammensetzung:

reine Thioglykolsäure (entsprechend der 10 gewünschten Farbintennität) 0,30 bis 0,0090 g

NH^OH q.s. pH 9

Parfüm 0,1 g

Wasser q.s. 100 cmr

Die Lösung (b) hat folgende Zusammensetzung:

Keracinpolymerisat (gemäß einem der

Beispiele) 5 g

₄ q.s. pH 9 ■ ·

Parfüm 0,1 g

■z.

20 '.'asser q.s. 100 cnr

Die Lösung (c) zur Färbung hat die folgende Zusammensetzung:

basischer Farbstoff (jeispiel:
'/:ethylen! lau, Deorlinrot 3G,

Astrazonblau B) 0,1 g

NH₄OH q.s. pH 9

Parfüm . 0,1 g

Wasser q.s. 100 cm-⁵

30 Man behandelt graue Ilaare 20 min bei 3O⁰C mit der Vorbehandlungslösung (a). Anschließend werden sie mit V/asser cev/aschen. Die Behandlung mit Lösung (b) erfolgt während 15 ir:in bei 30⁰C. Ohne die Haare zu waschen, wird die Färlieli'aunc (c) einige Sekunden aufgetragen.

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M/24.

X Die Haare werden anschließend mit reichlich V.'asser v/arm) gespült und unter der Haube getrocknet.

Die Haare sind sehr yut gefärbt. 5

Wenn man die Lösung (b) durch eine Lösung, die entweder 5% eines Keratinhydrolysats (mit einem hohen Cystingehalt) bei pH 9 oder 5% Gelatine bei pH 9 enthält, oder durch eine wäßrige Lösung (ohne Proteinderivat) von pH 9 er-10 setzt, sind die Haare anschließend weit schlechter gefärbt.

Ebenso ist zu beobachten, daß Haare, die direkt mit der Färbelösung (c) behandelt werden, die Farbstoffe v/eit schlechter annehmen. 15

Claims

Patentansprüche

statistischen Mischung von Keratinpeptidketten mit verschiedenem Molekulargewicht, welche aus durch Amidgruppen miteinander verbundenen Aminosäuren bestehen, wobe.i die Peptidketten am einen Ende eine freie Carboxylgruppe und am anderen Ende eine freie Aminogruppe aufweisen,' dadurch gekennzeichnet, daß mehr als ungefähr 75 % der Cystinbindungen der Peptidketten des Polymerisats in S-SuIfocysteingruppen umgewandelt sjnd, wobei der größere Teil der Peptidketten ein Molekulargewicht zwjschei: ungefähr 1100 und" ungefähr '7500 aufweist.'
2. - Polymerisat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der größere Teil der Peptidketten ein Molekulargewicht zwischen 1300 und 4000 aufweist.
3. Polymerisat nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet _f daß die Zusammensetzung an Aminosäuren im wesentlichen identisch mit derjenigen des Keratinmaterials ist, aus dem das Polymerisat hergestellt wird.

M/24 014 2
4. Polymerisat nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß es ungefähr 2 Mg ungefähr 5 S-Sulfocystein-Reste pro Peptitkette enthält.
5. Verfahren zur Herstellung eines Polymerisats nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ausgehend von Keratinmaterial, dadurch gekennzeichnet , daß man zuerst im wesentlichen alle Cystinbindungen zwischen den Peptidketten des Keratin-Ausgangsmaterials durch oxidierende Sulfitolyse in Gegenwart von Kupfer oder Thionat(en) in £-Culfοcystein-Reste überführt, ohne dabei im wesentlichen Cysteinreste zu bilden, und
anschließend in an sich bekannter Weise das erhaltene

15 Keratinmaterial enzymatisch verdaut.
6. Verfahren nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet , daß das Thionat ein Trithionat ist.
7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Trithionat durch Einleiten von Schwefeldioxid in eine Thiosulfatlösung hergestellt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Keratin-Ausgangsmaterial ausgewählt ist unter Menschenhaaren, Borsten, Wolle, Fellen, Geflügelfedern und Hornmaterialien«
9. Mittel zur Behandlung der Haut oder zur Behandlung von Keratinfasern, insbesondere Haaren, dadurch

gekennzeichnet , daß es in einem kosmetisch verträglichen Träger eine wirksame Menge mindestens eines Kerat.i.npolymerisats nach einem der Ansprüche 1 bis 4 enbhä '.t.
35

M/24 014 3
10. Mittel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß es in wäßriger Lösung ungefähr 1 bis ungefähr 10 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Mittels, Keratinpolymerisat(e) bei einem pH größer oder gleich 7 enthält.
11. Mittel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß es in wäßriger Lösung 3 Ms 6 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Mittels, Keratinpoly-

merisat(e) bei einem pH von ungefähr 9 oder 10 enthält.
12. Mittel nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß es auf Keratinfasern aufgetragen wird, die vorher mit einem Reduktionsmittel

behandelt wurden.
13. Mittel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß es mit reduzierten Keratinfasern in Kontakt gebracht wird, die vorher auf der Oberfläche

20 mit einem Mittel, ausgewählt unter basischen Farbstoffen, kationischen Molekülen oder kationischen Polymeren, behandelt wurden.