PL226792B1

PL226792B1 - Heteropolysaccharide as metabolite Rhizobium leguminosarum bv. trifolii Rt 24.2. for applications in hair care and the preparation based on this heteropolysaccharide

Info

Publication number: PL226792B1
Application number: PL411057A
Authority: PL
Inventors: Monika Janczarek; Kamila Rachwał
Original assignee: Univ Marii Curie Skłodowskiej
Priority date: 2015-01-26
Filing date: 2015-01-26
Publication date: 2017-09-29
Also published as: PL411057A1

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest nowe zastosowanie polisacharydu będącego zewnątrzkomórkowym heteropolisacharydem (EPS), wytwarzanym przez szczep Rhizobium leguminosarum bv. trifolii Rt24.2, jako odżywka kondycjonująca, regenerująca i ochraniająca włosy oraz preparat do pielęgnacji włosów na bazie tego heteropolisacharydu. EPS sprawia, że na całej powierzchni włosa tworzy się cienka warstwa błyszczącego biofilmu, który działa nawilżająco, regenerująco i ochronnie na jego zewnętrzną strukturę.The subject of the invention is a new use of a polysaccharide which is an extracellular heteropolysaccharide (EPS), produced by the strain Rhizobium leguminosarum bv. trifolii Rt24.2, as a conditioning, regenerating and protecting hair conditioner and a hair care preparation based on this heteropolysaccharide. EPS creates a thin layer of shiny biofilm on the entire surface of the hair, which moisturizes, regenerates and protects its external structure.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest nowe zastosowanie polisacharydu będącego zewnątrzkomórkowym heteropolisacharydem produkowanym przez szczep Rhizobium leguminosarum bv. trifolii Rt24.2, jako odżywki kondycjonującej, regenerującej i ochraniającej włosy oraz preparat na bazie tego heteropolisacharydu.The subject of the invention is a new use of a polysaccharide which is an extracellular heteropolysaccharide produced by the strain Rhizobium leguminosarum bv. trifolii Rt24.2, as a conditioning, regenerating and protecting hair conditioner, and a preparation based on this heteropolysaccharide.

Rhizobium to wysokowydajne bakterie, powszechnie występujące w glebach uprawnych,Rhizobium is a highly productive bacteria commonly found in cultivated soils,

[Toro N., World J. Microbiol. Biotech., 1996, Nr 12, str. 157-162], [Martyniuk S. i wsp., Bot. Lithuanica, 1999, Suppl. 3, str. 99-102], znajdujące zastosowanie do produkcji biopreparatów zwiększających plonowanie roślin, dzięki swym metabolitom chitolipooligosacharydom - czynnikom Nod - i redukcji w brodawkach korzeni nieprzyswajalnego azotu atmosferycznego do azotu amonowego wykorzystywanego przez rośliny. Opatentowano kilka szczepów bakterii z rodzaju Rhizobium stymulujących kiełkowanie i wzrost roślin motylkowatych, przeznaczonych do produkcji biopreparatów i bionawozów, wśród których wymieniany m.in. w opisie patentowym SU 698968 - Rhizobium leguminosarum 240b, Rhizobium leguminosarum bv. trifolii KO17 w opisie PL 212250 oraz Rhizobium leguminosarum bv. viciae GR09 w opisie PL 213953.[Toro N., World J. Microbiol. Biotech., 1996, No. 12, pp. 157-162], [Martyniuk S. et al., Bot. Lithuanica, 1999, Suppl. 3, pp. 99-102], applicable for the production of biopreparations increasing the yield of plants, thanks to their metabolites of chitolipooligosaccharides - Nod factors - and the reduction of non-absorbable atmospheric nitrogen in the root nodules to ammonium nitrogen used by plants. Several strains of bacteria of the genus Rhizobium stimulating the germination and growth of legume plants, intended for the production of biopreparations and bio-fertilizers, have been patented, among which the mentioned in patent specification SU 698968 - Rhizobium leguminosarum 240b, Rhizobium leguminosarum bv. trifolii KO17 in the description of PL 212250 and Rhizobium leguminosarum bv. viciae GR09 in the description of PL 213953.

Niektóre bakteryjne egzopolisacharydy (EPS) syntezowane przez bakterie Rhizobium, znajdują zastosowanie w innych dziedzinach życia, jak np. jako czynniki immunostymulujące w medycynie i farmacji, jako zagęstniki i żele w przemyśle spożywczym, czy w ekologii do usuwania zanieczyszczeń metalami ciężkimi i olejami (Freitas i wsp., Trends in Biotechnology 2011, 29: 388-398).Some bacterial exopolysaccharides (EPS) synthesized by Rhizobium bacteria are used in other areas of life, e.g. as immunostimulating agents in medicine and pharmacy, as thickeners and gels in the food industry, or in ecology to remove heavy metal and oil contamination (Freitas and et al., Trends in Biotechnology 2011, 29: 388-398).

Użycie bakterii Rhizobium w przemyśle kosmetycznym zostało opisane jedynie w nielicznych przypadkach.The use of Rhizobium bacteria in the cosmetics industry has only been described in a few cases.

Wyizolowany ze szczepu Rhizobium etli YAS34 egzopolisacharyd (EPS), został ujawniony w opisie patentowym US6344346 jako składnik kremów nawilżających, toników, żeli do kąpieli, żeli do włosów, gdzie występuje w stosunkowo wysokich stężeniach od 0,25% do 1% składu preparatu, w zależności od rodzaju kosmetyku.An exopolysaccharide (EPS) isolated from the Rhizobium etli YAS34 strain is disclosed in US Patent 6344346 as a component of moisturizing creams, toners, bath gels, hair gels, where it is present in relatively high concentrations from 0.25% to 1% of the formulation composition, in depending on the type of cosmetic.

Zastosowanie EPS jako składnika żelu do włosów w stężeniu jak wyżej, powoduje konieczność spłukiwania takiego preparatu, co nie zapewnia włosom, zwłaszcza suchym i zniszczonym szczególnie po zabiegach rozjaśniania, farbowania czy trwałej ondulacji, dostatecznej ochrony, np. przed promieniowaniem słonecznym.The use of EPS as a component of a hair gel in the above concentration makes it necessary to rinse off such a preparation, which does not provide the hair, especially dry and damaged hair, especially after bleaching, dyeing or permanent waving, with sufficient protection, e.g. against solar radiation.

Według patentu CN102816724, EPS pochodzący z Rhizobium radiobacter S10, znajduje zastosowanie jako zagęstnik w przemyśle spożywczym oraz medycynie, natomiast polisacharyd produkowany przez Rhizobium tropici ATCC49672, według patentu US2010078590, może być wykorzystany do produkcji suchej soli, a jego dodanie w stężeniu 0,1% do gleby, jak opisano w patencie US2010078590, zapobiega jej erozji.According to patent CN102816724, EPS derived from Rhizobium radiobacter S10 is used as a thickener in the food industry and medicine, while the polysaccharide produced by Rhizobium tropici ATCC49672, according to patent US2010078590, can be used for the production of dry salt, and its addition at a concentration of 0.1% soil as described in patent US2010078590 prevents soil erosion.

Z kolei z opisu patentowego CN101744757 wynika możliwość zastosowania gumy rizobiowej, otrzymywanej w wyniku fermentacji, jako dodatek do kremów o właściwościach nawilżających i wygładzających.In turn, the patent description CN101744757 shows the possibility of using rhizobi gum, obtained as a result of fermentation, as an additive to creams with moisturizing and smoothing properties.

Znane kosmetyki do pielęgnacji włosów, zawierające głównie polisacharydy pochodzenia roślinnego, mają złożony skład i zawierają liczne substancje syntetyczne, zwłaszcza pochodne silikonu, hydrolizaty białek, substancje zagęszczające, stabilizujące, konserwujące czy też zapachowe, jak np. chlorek cetylotrójmetyloamoniowy, chlorek ornityny, polidimetylosiloksan, polyquaternium 11 i 16, PEG 12, benzoesan sodu, fenoksyetanol, aldehyd cynamonowy, pochodne PEG/PPG, linalol, które mogą podrażniać skórę, a nawet w większych stężeniach, wywoływać reakcje alergiczne. Pochodne silikonu, gromadząc się na włosach powodują ich niekorzystne nadmierne obciążanie, są trudne do usunięcia i wymagają użycia szamponów o wysokiej zawartości detergentów, co w konsekwencji powoduje dodatkowe niszczenie struktury włosów.Known hair care cosmetics, mainly containing polysaccharides of plant origin, have a complex composition and contain numerous synthetic substances, especially silicone derivatives, protein hydrolysates, thickeners, stabilizing, preservatives or fragrances, such as cetyltrimethylammonium chloride, ornithine chloride, polydimethylsiloxane, polyquaternium 11 and 16, PEG 12, sodium benzoate, phenoxyethanol, cinnamic aldehyde, PEG / PPG derivatives, linalool, which may irritate the skin, and even in higher concentrations, cause allergic reactions. Silicone derivatives, accumulating on the hair, cause excessive weighting, are difficult to remove and require the use of shampoos with a high detergent content, which in turn causes additional damage to the hair structure.

Nieliczne spośród kosmetyków do włosów, zawierają polisacharydy bakteryjne, jak np. guma ksantanowa, produkowana przez bakterie Xanthomonas i stosowana, jak wynika z opisów patentowych WO2014111578 i FR2954122, w różnych stężeniach od 15% do 0,4% składu kompozycji, ze względu na swoje właściwości żelujące. Większość dostępnych na rynku produktów do pielęgnacji włosów charakteryzuje się obojętnym lub lekko zasadowym pH, co może niekorzystnie wpływać na strukturę włosów, a w szczególności powodować rozchylanie się ich łusek.Few of the hair cosmetics contain bacterial polysaccharides, such as xanthan gum, produced by the Xanthomonas bacteria and used, as shown in WO2014111578 and FR2954122, in various concentrations from 15% to 0.4% of the composition, due to their gelling properties. Most of the hair care products available on the market have a neutral or slightly alkaline pH, which can adversely affect the structure of the hair, in particular, cause the cuticles to open up.

Różnorodne czynniki środowiskowe, osłabiające i uszkadzające strukturę włosów, stale rosnąca liczba osób z alergiami skórnymi, a także zwiększające się wymagania co do skuteczności preparatówVarious environmental factors that weaken and damage the hair structure, a constantly growing number of people with skin allergies, as well as increasing requirements for the effectiveness of preparations

PL 226 792 B1 regenerujących i pielęgnujących włosy, a także zapewniających bezpieczeństwo ich stosowania, powodują, iż rośnie zapotrzebowanie na nowe tego rodzaju produkty.Due to the fact that there is a growing demand for new products of this type, the use of regenerating and nourishing hair as well as ensuring its safe use.

Celem wynalazku było więc opracowanie preparatu bezpiecznego w użytkowaniu, o dużej skuteczności w działaniu, z wyeliminowaniem syntetycznych jego składników chemicznych.The aim of the invention was therefore to develop a preparation that is safe to use, with high efficiency in action, with the elimination of its synthetic chemical components.

Z uwagi na fakt, iż w żadnym ze znanych opracowań nie opublikowano zastosowania szczepu Rhizobium trifolii 24 jako preparatu do poprawiania kondycji ludzkich włosów, podjęto badania nad nowym zastosowaniem tego szczepu bakterii.Due to the fact that none of the known studies has published the use of the Rhizobium trifolii 24 strain as a preparation for improving the condition of human hair, research has been undertaken on a new application of this bacterial strain.

Nieoczekiwanie okazało się, że obiecujące wyniki w zakresie rewitalizacji struktury włosów wykazuje heteropolisacharyd, będący metabolitem szczepu bakterii Rhizobium leguminosarum bv. trifolii Rt24.2, stanowiącego pochodną Rhizobium trifolii 24.Unexpectedly, it turned out that a heteropolysaccharide, a metabolite of the Rhizobium leguminosarum bv bacterial strain, shows promising results in terms of revitalizing the hair structure. trifolii Rt24.2, derived from Rhizobium trifolii 24.

Szczep Rhizobium leguminosarum bv. trifolii Rt24.2, scharakteryzowany został pod względem genetycznym, mikrobiologicznym i chemicznym w publikacjach - M. Janczarek i A. Skorupska, Mol. Plant Microbe Interact. 2007, 20: 867-881, M. Janczarek i A. Skorupska, FEMS Microbiol. Lett. 2009, 291: 112-119, M. Janczarek i A. Skorupska, Int. J. Mol. Sci. 2011, 12: 4132-4155, M. Janczarek i wsp., BMC Microbiol. 2010, 10: 284, M. Janczarek i wsp., Antonie van Leeuwenhoek 2009, 96: 471-486, M. Janczarek i K. Rachwał, Int. J. Mol. Sci. 2013, 14: 23711-23735 oraz Robertson i wsp., Plant Physiol. 1981, 67: 389-400, O'Neill i wsp., J. Biol. Chem. 1991, 266: 9549-9555; Breedveld i wsp., J. Bacteriol. 1993, 175: 750-757.Rhizobium leguminosarum bv. trifolii Rt24.2, has been genetically, microbiologically and chemically characterized in publications by M. Janczarek and A. Skorupska, Mol. Plant Microbe Interact. 2007, 20: 867-881, M. Janczarek and A. Skorupska, FEMS Microbiol. Lett. 2009, 291: 112-119, M. Janczarek and A. Skorupska, Int. J. Mol. Sci. 2011, 12: 4132-4155, M. Janczarek et al., BMC Microbiol. 2010, 10: 284, M. Janczarek et al., Antonie van Leeuwenhoek 2009, 96: 471-486, M. Janczarek and K. Rachwał, Int. J. Mol. Sci. 2013, 14: 23711-23735 and Robertson et al., Plant Physiol. 1981, 67: 389-400, O'Neill et al., J. Biol. Chem. 1991,266: 9549-9555; Breedveld et al., J. Bacteriol. 1993, 175: 750-757.

Związek ten, jest rozgałęzionym heteropolisacharydem, w którego składzie występują ośmiocukrowe podjednostki zawierające D-glukozę, kwas D-glukuronowy, D-galaktozę, grupę acetylową CH3CO, pirogronianową CH3COCOO i 3-hydroksybutyrylową CH3COHCH2COO w molowej proporcji:This compound is a branched heteropolysaccharide with eight sugar subunits containing D-glucose, D-glucuronic acid, D-galactose, acetyl CH3CO, pyruvate CH3COCOO and 3-hydroxybutyryl CH3COHCH2COO in molar proportions:

4,8;1,8;1;2,1;1,52;0,83.4.8; 1.8; 1; 2.1; 1.52; 0.83.

Istotą wynalazku jest opisany wyżej, heteropolisacharyd produkowany przez szczep Rhizobium leguminosarum bv. trifolii Rt24.2, do zastosowania w pielęgnacji włosów jako odżywka kondycjonująca, regenerująca i ochraniająca ich strukturę.The invention relates to the above-described heteropolysaccharide produced by the strain Rhizobium leguminosarum bv. trifolii Rt24.2, for use in hair care as a conditioning, regenerating and structure-protecting conditioner.

Istotą wynalazku jest również preparat do pielęgnacji włosów w postaci wodnego roztworu charakteryzujący się tym, że jego aktywną substancją jest wyżej opisany heteropolisacharyd, będący metabolitem Rhizobium leguminosarum bv. trifolii Rt24.2, występujący w efektywnym stężeniu od 0,01 do 0,05% wag. i sterylnej postaci dla wyeliminowania mikrobiologicznych zakażeń.The invention also relates to a hair care preparation in the form of an aqueous solution, characterized in that its active substance is the above-described heteropolysaccharide, which is a metabolite of Rhizobium leguminosarum bv. of trifolium Rt24.2, present in an effective concentration from 0.01 to 0.05 wt.%. and sterile form to eliminate microbial contamination.

Jako naturalny, o niewielkim stężeniu jednoskładnikowy roztwór, preparat nie nadbudowuje się na powierzchni włosów i nie obciąża ich, dzięki czemu może być stosowany bez spłukiwania, spełniając ochronną funkcję przed działaniem czynników zewnętrznych.As a natural, low-concentration, one-component solution, the preparation does not build up on the surface of the hair and does not burden it, so it can be used without rinsing, fulfilling a protective function against external factors.

Z kolei sterylne warunki konfekcjonowania preparatu, np. w ampułkach lub saszetkach, eliminują możliwość mikrobiologicznych zakażeń, np. pleśnią i bakteriami obniżającymi jego jakość i skuteczność działania, co jest istotne przy kompozycji wodnej aktywnego składnika EPS, występującego w tak niewielkich ilościach.On the other hand, sterile conditions for packaging the preparation, e.g. in ampoules or sachets, eliminate the possibility of microbiological contamination, e.g. with mold and bacteria that reduce its quality and effectiveness, which is important for the water composition of the active component of EPS, present in such small amounts.

EPS sprawia, że na całej powierzchni włosa tworzy się cienka warstwa błyszczącego biofilmu, który działa nawilżająco, regenerująco i ochronnie na jego zewnętrzną strukturę. Łuski włosa ściślej do siebie przylegają, przez co zwiększa ich gładkość, połysk, jedwabistość, sprężystość, eliminuje się elektryzowanie i skręcanie włosów oraz ułatwia ich rozczesywanie.EPS causes a thin layer of shiny biofilm to form on the entire surface of the hair, which moisturizes, regenerates and protects its outer structure. The hair cuticles adhere more closely to each other, which increases their smoothness, shine, silkiness, elasticity, eliminates static and curling, and facilitates detangling.

Działanie preparatu z zastosowaniem heteropolisacharydu według wynalazku przedstawiono w poniższych przykładach.The action of the formulation using the heteropolysaccharide according to the invention is shown in the examples below.

Przykład 1Example 1

Szczep bakterii Rhizobium leguminosarum bv. trifolii Rt24.2 hodowano w pożywce 79CA zawierającej 1% glicerol jako źródło węgla, przez 72 h w temp. 28°C, z wytrząsaniem 160 obr/min. W celu wyizolowania EPS, hodowlę poddawano dwukrotnemu wirowaniu przez 45 min. w 4°C, przy 10000 obr./min.Rhizobium leguminosarum bv. Rt24.2 trifolies were grown in 79CA medium containing 1% glycerol as carbon source for 72 h at 28 ° C with shaking at 160 rpm. In order to isolate EPS, the culture was centrifuged twice for 45 min. at 4 ° C, at 10,000 rpm.

EPS wytrącano z klarownego supernatantu przy użyciu 96% etanolu schłodzonego do temp.EPS was precipitated from the clear supernatant with 96% ethanol cooled to temp.

4°C w proporcji: 1:4 v/v, intensywne mieszając i poddając 24 godz. inkubacji w temp. 4°C.4 ° C in the proportion: 1: 4 v / v, with intensive stirring and subjecting for 24 hours. incubation at 4 ° C.

Wytrącony EPS osadzano poprzez wirowanie w ciągu 30 min. w temp. 4°C przy 14000 obr./min, a po odparowaniu etanolu, zawieszano w dejonizowanej wodzie i określono jego stężenie metodą kolorymetryczną do oznaczania stężenia cukrów z użyciem antronu.The precipitated EPS was deposited by centrifugation for 30 min. at 4 ° C at 14,000 rpm, and after evaporation of ethanol, it was suspended in deionized water and its concentration was determined using the colorimetric method to determine the concentration of sugars with the use of anthrone.

Z EPS o tak oznaczonym stężeniu, sporządzono kilka preparatów o stężeniach biopolimeru: 0,01%, 0,02%, 0,05%, 0,1% i 0,2% wag., w których zanurzano ludzkie włosy i inkubowano przez 15 min w temp. pokojowej, po czym suszono suszarką ok. 5 min.With the concentration determined in this way, several preparations of the following biopolymer concentrations were prepared: 0.01%, 0.02%, 0.05%, 0.1% and 0.2% by weight, in which human hair was immersed and incubated for 15 min at room temperature, then dried with a dryer for approx. 5 min.

PL 226 792 B1PL 226 792 B1

Obraz włosów z każdej próbki otrzymany ze skaningowego mikroskopu elektronowego przy powiększeniu 2000 razy, porównywano z obrazem próbki kontrolnej, jaką stanowiły włosy nietraktowane EPS.Scanning electron microscopy of each sample's hair at 2000 times magnification was compared with that of a control sample of untreated EPS hair.

Mając na względzie skuteczność działania preparatu w określonych minimalnych ilościach, przejawiającą się w gładkości włosów widocznej na obrazach mikroskopowych oraz ich połysk, jedwabistość czy sprężystość, a także zdrowy wygląd i zwiększoną objętość, stwierdzone organoleptycznie, określono przedział stężeń tego preparatu od 0,01 do 0,05% wag., dający już widoczne, zadowalające efekty regeneracji kondycjonowania włosów.Taking into account the effectiveness of the preparation in certain minimum amounts, manifested in the smoothness of the hair visible on microscopic images and their gloss, silkiness or elasticity, as well as a healthy appearance and increased volume, confirmed organoleptically, the concentration range of this preparation was determined from 0.01 to 0 , 05 wt.%, Giving already visible, satisfactory hair conditioning regeneration effects.

Obrazy mikroskopowe włosa poddanego działaniu preparatu EPS (z prawej) w zestawieniu z porównywalnym włosem bez odżywki (z lewej) zamieszczono na rysunku i oznaczono kolejno jako fig. 1,2 i 3 - włos pod działaniem preparatu odpowiednio o stęż. 0,01%, 0,02% i 0,05% wag.The microscopic images of the hair treated with EPS preparation (right) in comparison with the comparable hair without conditioner (left) are shown in the figure and are designated as Figs. 1, 2 and 3, respectively - the hair treated with the preparation with conc. 0.01%, 0.02% and 0.05% by weight

Przykład 2Example 2

Dodatkowo, sprawdzono ochronną funkcję odżywki przed działaniem czynników zewnętrznych po kondycjonowaniu włosów zniszczonych wcześniej w wyniku farbowania.Additionally, the protective function of the conditioner against external factors was checked after conditioning the hair previously damaged as a result of dyeing.

Badaną próbkę włosów farbowanych, potraktowano jak w przykładzie 1, preparatem zawierającym 0,05% roztwór wodny EPS, po czym ich wygląd zobrazowano w skaningowym mikroskopie elektronowym przy powiększeniu 2000x (prawy obraz fig. 4).The test sample of dyed hair was treated as in Example 1 with a preparation containing a 0.05% EPS aqueous solution, and its appearance was visualized in a scanning electron microscope at a magnification of 2000x (right image of Fig. 4).

Następnie, próbkę spłukano wodą, wysuszono i wystawiono na działanie promieni słonecznych. Po 1 tygodniu, ponownie zobrazowano włos jak wyżej (lewy obraz fig. 4).Thereafter, the sample was rinsed with water, dried and exposed to sunlight. After 1 week, the hair was again imaged as above (left image of Fig. 4).

Nie zmieniona struktura włosa w obydwu obrazach świadczy o długotrwałym działaniu ochronnym preparatu według wynalazku.The unchanged hair structure in both images proves the long-lasting protective effect of the preparation according to the invention.

Claims

1. Heteropolysaccharide as a metabolite of Rhizobium leguminosarum bv. trifolii Rt24.2, consisting of eight sugar subunits containing D-glucose, D-glucuronic acid, D-galactose, acetyl CH3CO, pyruvate CH3COCOO and 3-hydroxybutyryl CH3COHCH2COO in molar proportions: 4.8; 1.8; 1; 2.1; 1.52; 0.83 for use in hair care.

2. Hair care preparation in the form of an aqueous solution, characterized in that its active substance is a heteropolysaccharide, which is a metabolite of Rhizobium leguminosarum bv. trifolii Rt24.2, as defined in claim %, Present at an effective concentration from 0.01 to 0.05 wt.%. and sterile form to eliminate microbial contamination.