JP2007112792A - ケラチン繊維染色用組成物及びケラチン繊維の染色方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】CueO、銅イオン、及び、酸化染料を含有するケラチン繊維染色用組成物、並びに、酸素含有雰囲気下、CueO及び銅イオンの存在下に、ケラチン繊維と酸化染料とを接触させることからなる、ケラチン繊維の染色方法。
【選択図】なし
Description
しかしながら、過酸化水素は反応性が高いことから取り扱いに十分な注意が必要である。また、アルカリと過酸化水素の併用による頭皮や毛髪へのダメージが問題となっていた。さらに、酸化染料及びアルカリ剤を配合した一剤と、過酸化水素を配合した二剤を使用時に混合するため二剤式となり、使用方法が煩雑であった。
(1)銅イオンの存在下で種々の酸化染料の直接的酸化重合反応を効率よく触媒する性質を有している。
(2)弱酸性〜アルカリ条件下で十分な酸化重合活性を発揮し、かつ、至適pHをアルカリ領域に有している。
(3)直接染料を分解する性質を有していない。
(4)幅広い領域でのpH及び温度において安定性に優れており、至適pHを含むアルカリ領域においても安定性に優れている。
[1]CueO、銅イオン、及び、酸化染料を含有するケラチン繊維染色用組成物。
[2]CueOは、Escherichia coliに由来するものである[1]記載のケラチン繊維染色用組成物。
[3]CueOは、配列番号2で表されるアミノ酸配列を含むものである[1]記載のケラチン繊維染色用組成物。
[4]銅イオンは、2価の銅の無機塩である[1]〜[3]のいずれかに記載のケラチン繊維染色用組成物。
[5]さらに、アルカリ性化合物を含有する[1]〜[4]のいずれかに記載のケラチン繊維染色用組成物。
[6]ケラチン繊維が毛髪である[1]〜[5]のいずれかに記載のケラチン繊維染色用組成物。
[7]酸素含有雰囲気下、CueO及び銅イオンの存在下に、ケラチン繊維と酸化染料とを接触させることからなる、ケラチン繊維の染色方法。
[8]上記接触を、アルカリ条件下で行う[7]記載の染色方法。
以下に本発明を詳述する。
本発明において、CueOとして、天然に由来するCueO(天然型CueO)を使用してもよいし、天然型CueOの性能を維持している限り、天然型CueOに修飾を施した改変型CueOを使用してもよい。
染料前駆体には、オルト又はパラ体のフェニレンジアミン又はアミノフェノール等が含まれ、カップラーには、メタ体のフェニレンジアミン又はアミノフェノール等が含まれる。
インドリン化合物としては特に限定されないが、例えば、インドリン、5,6−ジヒドロキシインドリン、N−メチル−5,6−ジヒドロキシインドリン、N−エチル−5,6−ジヒドロキシインドリン、N−ブチル−5,6−ジヒドロキシインドリン、4−ヒドロキシ−5−メトキシインドリン、6−ヒドロキシ−7−メトキシインドリン、6,7−ジヒドロキシインドリン、4,5−ジヒドロキシインドリン、4−メトキシ−6−ヒドロキシインドリン、N−ヘキシル−5,6−ジヒドロキシインドリン、2−メチル−5,6−ジヒドロキシインドリン、3−メチル−5,6−ジヒドロキシインドリン、4−ヒドロキシインドリン、2,3−ジメチル−5,6−ジヒドロキシインドリン、2−メチル−5−エチル−6−ヒドロキシインドリン、2−メチル−5−ヒドロキシ−6−β−ヒドロキシエチルインドリン、4−ヒドロキシプロピルインドリン、2−ヒドロキシ−3−メトキシインドリン、6−ヒドロキシ−5−メトキシインドリン、6−ヒドロキシインドリン、5−ヒドロキシインドリン、7−ヒドロキシインドリン、7−アミノインドリン、5−アミノインドリン、4−アミノインドリン、5,6−ジヒドロキシインドリンカルボン酸、1−メチル−5,6−ジヒドロキシインドリン、これらの塩類等を挙げることができる。
直接染料としては特に限定されないが、例えば、2−アミノ−4−ニトロフェノール、2−アミノ−5−ニトロフェノール、1−アミノ−4−メチルアミノアントラキノン、ニトロ−パラフェニレンジアミン・塩酸塩、1,4−ジアミノアントラキノン、ニトロ−パラフェニレンジアミン、ピクラミン酸、ピクラミン酸ナトリウム、2−アミノ−5−ニトロフェノール・硫酸塩、レゾルシノール、ニトロ−パラフェニレンジアミン・硫酸塩、パラニトロ−オルトフェニレンジアミン・硫酸塩、パラニトロ−メタフェニレンジアミン・硫酸塩、ナチュラルオレンジ6(2−ヒドロキシ−1,4−ナフトキノン)、アシッドオレンジ8、アシッドバイオレット17、レマゾールブリリアントブルー、エバンスブルー、アシッドブルー80等を挙げることができる。
本発明のケラチン繊維染色用組成物は、銅イオンを配合するため、当該銅イオンが溶解するよう、水溶液とすることが好ましい。
さらに、本発明のケラチン繊維染色用組成物は、CueOと銅イオンを含む第一組成物と、酸化染料を含む第二組成物からなる二剤型の組成物として調製することもできる。この場合には、各成分の混合及び保存を無酸素雰囲気下で行う必要はない。
CueOの製造と精製
以下では、大腸菌(Escherichia coli)をホストにCueOの同種発現を行うことによって、CueOを大量に調製した。天然型CueOとの区別及び精製を簡便にすることを目的に、天然型の成熟CueOのC末端に対してヒスチジンタグを付加した、配列番号4で表される改変型CueOを作製した。
E.coli JM109より抽出したゲノムDNAを鋳型に用いてPCR法によりCueO遺伝子を増幅した。増幅には、以下の合成オリゴヌクレオチドプライマーを用い、以下に示すPCR反応液を用いた。
N-EcoRI:
5'-gaagaattcatgcaacgtcgtgatttcttaaaat-3'(配列番号5)
(4〜9位のgaattcがEcoRI認識部位である。)
3'-His-Bam:
5'-ttggatccttaatgatgatgatgatgatggcctaccgtaaaccctaac-3'(配列番号6)
(3〜8位のggatccがBamHI認識部位であり、12〜29位のatgatgatgatgatgatgがヒスチジンタグをコードする配列である。)
E.coliゲノムDNA(0.5μg/μl) 1μl
プライマー(10pmol/μl) 各1μl
PCR緩衝液(X10) 5μl
dNTP mix.(25mM) 4μl
ジメチルスルホキシド 2.5μl
精製水 35.25μl
Takara EX Taq DNA polymerase 0.25μl
pUC−CueOによって、E.coli BL21(DE3)を常法に従って形質転換した。得られた形質転換体をE.coli BL21(DE3)/pUC−CueOとする。
E.coli BL21(DE3)/pUC−CueOを以下の二段階で培養してCueOを発現させた。
3−1.前培養(試験管)
0.1mg/mLアンピシリンを含むLB培地4mL中、37℃で、O/N好気培養を行った。
3−2.本培養(2Lバッフル付三角フラスコ)
1mMのCuCl2、0.5mMのIPTGを添加した400mLの上記培地中、32℃で、12時間好気培養を行った。
その後、遠心分離により集菌し、0.85%塩化ナトリウム水溶液で洗浄後、直ちに以下のオスモティックショックを行った。
4−1.オスモティックショック
菌体を、氷冷した20%ショ糖、100mM Tris−HCl(pH7.5)、10mM EDTA溶液に懸濁し、氷水中で10分間静置後、遠心分離にかけ菌体を回収した。
次に、プロテアーゼ阻害剤を含む氷冷蒸留水に懸濁し、氷水中で10分間静置後、遠心分離にかけ上清を回収した。これを粗酵素液とした。
50mMリン酸カリウム緩衝液(pH7.0)、0.3M塩化ナトリウム水溶液で平衡化したBD TALONカラム(40mL)に粗酵素液を重層し、同緩衝液で洗浄した。
150mMイミダゾールを含む同緩衝液で、吸着したCueOを溶出させた。溶出画分は濃縮し、20mM Tris−HCl(pH8.0)に対し透析した。
20mM Tris−HCl(pH8.0)で平衡化したBIO−RAD UnoQ−12カラム(12 mL)に試料を重層し、同緩衝液で洗浄した(流速1mL/min)。
同緩衝液を用いた0−1M塩化カリウム水溶液の直線濃度勾配(120mL)により、吸着したCueOを溶出させた。活性画分を回収し濃縮した。
100mMリン酸カリウム緩衝液(pH6.0)で平衡化したPharmacia Superose12HR10/30カラム(24mL)に試料を重層し、同緩衝液で展開した(流速0.5mL/min)。活性画分を回収し、CueO水溶液とした。
このようにして得られたCueO水溶液を以下の試験例及び実施例で使用した。
ラッカーゼの代表的な基質に対するCueOの酸化重合活性の評価
(1)基質溶液の調製
2,6−ジメトキシフェノール、パラフェニレンジアミン、2,2′−アジノ−ビス(3−エチルベンゾチアゾリン−6−スルホン酸)(ABTS)、2−メトキシフェノール、カテコールはそれぞれ、イオン交換蒸留水に溶解し、50mM水溶液とした。
4−ヒドロキシインドール、パラアミノフェノールはそれぞれ、ジメチルスルホキシド(DMSO)に溶解し、50mM DMSO溶液とした。
1−ニトロソ−2−ナフトール−3,6−ジスルホン酸二ナトリウム(NNS)はイオン交換蒸留水に溶解し、5mM水溶液とした。
ビリルビンはDMSOに溶解し、0.5mM DMSO溶液とした。
シリンガルダジンはエタノールに溶解し、5mMエタノール溶液とした。
L−チロシンは0.1Mリン酸緩衝液(pH6.5)に溶解して、1mM溶液とした。
以下の方法では、緩衝液として酢酸緩衝液(pH5.5)を使用した。
NNS、ビリルビン以外の基質については、キュベット(1.5mL UVディスポセル、Top社製)中で0.1M緩衝液0.88mLと、基質溶液0.1mLとを混合し、CueO水溶液0.02mLを加えて倒立混合し、分光光度計(UV−2459、SHIMADZU社製)を用いて0〜30秒後までの各波長(表1に示す測定波長)における吸光度の変化を測定した。
銅添加の影響については、0.1M緩衝液0.96mLの代わりに、0.1M緩衝液0.94mL、及び、50mM硫酸銅(CuSO4)水溶液0.02mLを加える以外は同様の操作を行った。
1分間に吸光度を1変化させる活性を1単位(U)とする。なお、上述のとおり測定した30秒間の吸光度変化を、1分間の吸光度変化に換算して表す(以下、同様)。CueO水溶液中のタンパク質濃度を、Bovine serum albumin(BSA)を標準タンパク質として、Lowry法により定量した。CueO水溶液中のタンパク質1mgあたりの活性を、比活性(U/mg)とする。得られた結果を以下の表1に示した。
種々の基質に対するCueOの酸化重合活性の評価
(1)基質溶液の調製
表2に示す各基質をDMSOに溶解した後、イオン交換蒸留水に溶解して、1mM DMSO(1.0%)水溶液とした。
以下の方法では、緩衝液として酢酸緩衝液(pH5.5)を使用した。
キュベット(1.0mL石英セル、SHIMADZU社製)中で0.1M緩衝液0.88mLと、基質溶液0.1mLとを混合し、CueO水溶液0.02mLを加えて倒立混合し、分光光度計(UV−2459、SHIMADZU社製)を用いて0〜30秒後までの各波長(表2に示す測定波長)における吸光度の変化を測定した。
1分間に吸光度を1変化させる活性を1単位(U)とする。CueO水溶液中のタンパク質濃度を、BSAを標準タンパク質として、Lowry法により定量した。CueO水溶液中のタンパク質1mgあたりの活性を、比活性(U/mg)とする。得られた結果を以下の表2に示した。
CueOの酸化重合活性のpH依存性の評価
パラフェニレンジアミンを基質として用いてCueOの酸化重合活性のpH依存性を以下の手順で評価した。
キュベット(3mL石英セル、SHIMADZU社製)中で、pH2〜12の範囲のいずれかのpH値を示す200mM Britton−Robinson緩衝液1.78mLと、100mM パラフェニレンジアミン水溶液0.2mLとを混合し、CueO水溶液0.02mLを加えて倒立混合し、得られた種々のpH値を示す混合物について、0〜30秒後までの487nmにおける吸光度の変化を分光光度計(UV−2459、SHIMADZU社製)を用いて測定した。
図1より、CueOがおよそpH6〜10という弱酸性〜アルカリ条件下で十分な酸化重合活性を示し、CueOの至適pHは8〜8.5であることが分かった。
CueOの酸化重合活性の温度依存性の評価
パラフェニレンジアミンを基質として用いてCueOの酸化重合活性の温度依存性を以下の手順で評価した。
キュベット(3mL石英セル、SHIMADZU社製)中で100mMリン酸カリウム緩衝液(pH6.0)1.93mLと、400mMパラフェニレンジアミン水溶液0.05mLとを混合し、種々の温度条件(30、35、40、45、50、55、60、65、70及び75℃)でプレヒートした後、CueO水溶液0.02mLを加えて倒立混合し、得られた各混合物について、0〜30秒後までの487nmにおける吸光度の変化を分光光度計(UV−2459、SHIMADZU社製)を用いて測定した。
以上の結果から、高温になるほどCueOの酸化重合活性が上昇し、広範な温度範囲で十分な酸化重合活性を示すことが分かった。
CueOの直接染料分解活性の評価
種々の直接染料に対するCueOの分解活性を以下の手順で評価した。
(1)染料溶液の調製
ナチュラルオレンジ6(2−ヒドロキシ−1,4−ナフトキノン)、アシッドオレンジ8、アシッドバイオレット17、レマゾールブリリアントブルー、エバンスブルー、アシッドブルー80をそれぞれ、イオン交換蒸留水に溶解して、0.2mg/mL水溶液とした。
以下の方法では、緩衝液として酢酸緩衝液(pH5.5)、リン酸緩衝液(pH7.0)、又は、トリス塩酸緩衝液(pH9.0)を使用した。
キュベット(1.5mL UVディスポセル、Top社製)中で0.1M緩衝液0.88mLと、染料溶液0.1mLとを混合し、CueO水溶液0.02mLを加えて倒立混合し、分光光度計(UV−2459、SHIMADZU社製)を用いて0、1及び2時間後の波長300〜700nmにおける吸光度の変化を測定した。
各染料について、極大を示す波長における、混合直後(0時間)から2時間後までの吸光度の変化量を、以下の表3に示した。
CueOのpH安定性の評価
種々のpH条件でCueOを前処理した後に、パラフェニレンジアミンを基質として用いてCueOの酸化重合活性を測定することにより、CueOのpH安定性を評価した。具体的には以下の手順で行った。
CueO水溶液を、pH2〜12の範囲のいずれかのpH値を示す200mM Britton−Robinson緩衝液に希釈して、1時間インキュベートすることにより、前処理を行った。
以上の結果から、CueOが、pH2〜12と幅広いpH領域において十分な酸化重合活性を保持しており、pH安定性に優れていることが分かった。
CueOの熱安定性の評価
種々の温度条件でCueOを前処理した後に、パラフェニレンジアミンを基質として用いてCueOの酸化重合活性を測定することにより、CueOの熱安定性を評価した。具体的には以下の手順で行った。
CueO水溶液を、100mMリン酸カリウム緩衝液(pH6.0)に希釈して、種々の温度(20、30、40、50、60、70、80℃)で30分間インキュベートすることにより、前処理を行った。
以上の結果から、CueOが、20〜60℃と幅広い温度領域において十分な酸化重合活性を保持しており、熱安定性に優れていることが分かった。
CueOの熱安定性の経時的変化の評価
60℃で適当な時間CueOをインキュベートした後に、パラフェニレンジアミンを基質として用いてCueOの酸化重合活性を測定することにより、CueOの熱安定性の経時的変化を評価した。具体的には以下の手順で行った。
CueO水溶液を、100mMリン酸カリウム緩衝液(pH6.0)に希釈して、60℃で適当な時間(0分間、30分間、60分間、90分間又は120分間)インキュベートすることにより、前処理を行った。
以上の結果から、CueOの加熱によってCueOの酸化重合活性が経時的に減少すること、及び、60℃におけるCueOの酸化重合活性の半減期がおよそ39分であることが分かった。
本発明の組成物によるケラチン繊維の染色
(1)染色基剤の調製
パラフェニレンジアミン0.5g、ヒドロキシエチルセルロース0.75g、ポリオキシエチレン(20)硬化ヒマシ油(HC−20)1.0g、及び、乳酸0.5gを混合し、モノエタノールアミンでpHを9.0に調整して、イオン交換蒸留水で重量を50gに調製した。
実施例1では、前記染色基剤2g、CueO水溶液(4U相当量)及び50mM硫酸銅(CuSO4)水溶液0.04mLを混合し、得られた混合物をヒト白髪毛束1gと羊毛布1枚(2×3cm)とに対して塗布した。塗布後のヒト白髪毛束および羊毛布のそれぞれを、30℃で30分間保持した。
比較例1では、前記染色基剤2gとCueO水溶液(4U相当量)を混合することにより得られた混合物を用いたこと以外は同様に行った。
コントロールでは、CueO水溶液も硫酸銅水溶液も添加せずに前記染色基剤を直接塗布すること以外は同様に行った。
なお、上記の単位Uは、1mMの硫酸銅共存下、5mMパラフェニレンジアミンを基質として用い、pH9.0において、487nmの吸光度を1分間で1変化させるCueO量を表す。
染色前のヒト白髪毛束及び染色されたヒト白髪毛束について、色差計(ミノルタ社製、商品名:Chromometer CM−3610d)を用いて、L値、a値、b値を測定した。次いで、前記L値、a値、b値に基づき、下記式(1)により、ΔE値を算出した。結果を以下の表4に示した。
なお、前記ΔE値は、染色前の色調と染色後の色調との色差を示しており、数値が高いほど染色力が高いことを示す。
尚、市販のヘアマニキュアのΔE値はおよそ40であるため、以上の結果によって、本発明の組成物が毛髪の染色に好適に使用できることが示された。
以下に、本発明のケラチン繊維染色用組成物の調剤例を示す。以下の組成物は、白髪の毛髪に適用すると、白髪を目立たなく染色することができるものである。なお、配合量は重量%で示す。
調剤例1(ジェルタイプ)
パラフェニレンジアミン 1.5
レゾルシン 0.3
メタアミノフェノール 0.1
CueO水溶液 0.1
硫酸銅 0.01
アスコルビン酸ナトリウム 1.0
ヒドロキシエチルセルロース 1.0
クエン酸 適量
モノエタノールアミン pH7.5に調整
精製水 残部
合 計 100.0
パラフェニレンジアミン 1.0
パラアミノフェノール 0.8
メタアミノフェノール 0.1
セタノール 6.0
CueO水溶液 0.05
硫酸銅 0.05
ポリオキシエチレン(20)セチルエーテル 4.0
塩化ステアリルトリメチルアンモニウム 1.0
L−システイン塩酸塩 0.2
クエン酸 適量
モノエタノールアミン pH9.5に調整
精製水 残部
合 計 100.0
5,6−ジヒドロキシインドリン 1.0
5,6−ジヒドロキシインドール−2−カルボン酸 0.5
オルトアミノフェノール 0.5
エタノール 5.0
ステアリルアルコール 1.5
CueO水溶液 0.2
硫酸銅 0.03
ポリオキシエチレン(40)硬化ヒマシ油 3.0
ポリグリセリン脂肪酸エステル 4.0
N−アセチルシステイン 0.1
キサンタンガム 0.5
アキュリン(登録商標)22 0.1
ヒドロキシエチルセルロース 0.1
モノイソプロパノールアミン 適量
モノエタノールアミン 適量
精製水 残部
合 計 100.0
トルエン−2,5−ジアミン 1.5
パラアミノフェノール 0.2
レゾルシン 0.1
メタアミノフェノール 0.1
ポリオキシエチレン(5)セチルエーテル 2.0
プロピレングリコール 5.0
亜硫酸ナトリウム 0.3
モノエタノールアミン 適量
クエン酸 適量
CueO水溶液 0.3
硫酸銅 0.05
液化石油ガス 4.0
精製水 残部
合 計 100.0
Claims (8)
- CueO、銅イオン、及び、酸化染料を含有することを特徴とするケラチン繊維染色用組成物。
- CueOは、Escherichia coliに由来するものである請求項1記載のケラチン繊維染色用組成物。
- CueOは、配列番号2で表されるアミノ酸配列を含むものである請求項1記載のケラチン繊維染色用組成物。
- 銅イオンは、2価の銅の無機塩である請求項1〜3のいずれかに記載のケラチン繊維染色用組成物。
- さらに、アルカリ性化合物を含有する請求項1〜4のいずれかに記載のケラチン繊維染色用組成物。
- ケラチン繊維が毛髪である請求項1〜5のいずれかに記載のケラチン繊維染色用組成物。
- 酸素含有雰囲気下、CueO及び銅イオンの存在下に、ケラチン繊維と酸化染料とを接触させることを特徴とする、ケラチン繊維の染色方法。
- 上記接触を、アルカリ条件下で行う請求項7記載の染色方法。
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