Katedra Chemii Środowiska

(1)

Kamila Borowczyk

Katedra Chemii Środowiska

Wydział Chemii, UŁ

Łódź, 04.11.2020

(2)

PRZYDATKI SKÓRY keratyna

Włosy to wytwory skórne specyficzne dla wszystkich ssaków.

Do przydatków skóry zaliczamy:

• włosy,

• wełnę,

• wąsy,

• paznokcie,

• rogi,

• kopyta.

(3)

WŁOS – nitkowaty, zrogowaciały, wyspecjalizowany wytwór naskórka, występujący wyłącznie u ssaków, na powierzchni ich skóry.

Zbudowane z białka - twardej, spoistej keratyny obecnej w ilości od 65% do 95%.

K. Kowalski, Ssaki, zarys teriologii, Warszawa, Wydawnictwo Naukowe PWN, 1971.

J. Homann - eignes Bild, Domena publiczna, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1407026

Najważniejszym aminokwasem wchodzącym w skład keratyny włosa jest cysteina.

Cysteina w swojej budowie zawiera grupę tiolową (–SH), dzięki której możliwe jest tworzenie mostków siarczkowych (disiarczkowych).

Ilość i ułożenie mostków siarczkowych decyduje o kształcie włosa, nadając mu formę loków, bądź odpowiadając za ich prosty charakter.

Włos powiększony 200 razy.

(4)

Molekularna struktura keratyn

(5)

Włosy wyrastają z zagłębień skóry, zwanych mieszkiem włosowym, do którego podstawy przyczepiony jest mięsień przywłosowy.

Gdy mięsień się kurczy, prostuje mieszek i włos, a wyprostowane włosy zatrzymują ciepłą warstwę powietrza wokół skóry.

Do tego kanału uchodzą przewody gruczołów łojowych. Lejkowate ujście mieszka

włosowego jest widoczne na skórze jako por.

(6)

Franbourg A, Leroy F. The Science of Hair Care. Taylor Francis Group. LLC 2005.

Kostanecki W. Choroby włosów. PZWL 1979

• Łodyga włosa zbudowana jest z osłonki (a), warstwy korowej (b) oraz medulli, nazywanej również rdzeniem (c) włosa

• Osłonka zbudowana jest z płaskich, zachodzących na siebie komórek - łusek.

• Funkcją łusek jest ochrona włosa przed czynnikami środowiskowymi oraz zapobieganie nadmiernej utracie wody.

• Stan osłonki włosa odpowiada za jego gładkość, tendencję do elektryzowania, łatwość w rozczesywaniu oraz połysk.

Przekrój włosa Łuski tworzące osłonkę włosa

(7)

anagen - faza wzrostu nowego włosa, trwa od 2 do 7 lat, faza ta obejmuje 80-85% wszystkich włosów

telogen – faza spoczynku – trwa od 2 do 4 miesięcy.

W tym czasie martwy włos zostaje wypchnięty przez ten nowo rosnący.

Przyjmuje się, że włosy rosną 1cm ± 0,2 cm w ciągu miesiąca.

katagen – faza przejściowa – trwa od kilku dni do 2 tygodni, włos obumiera

(8)

Kolor włosów zależy od:

• czynników dziedzicznych

• klimatu

• rasy

• ilości barwnika - melaniny:

eumelanina – ton - im więcej eumelaniny, tym włos ciemniejszy)

feomelanina – odcień - (im więcej feomelaniny, tym kolor cieplejszy)

(9)

Siwienie włosów następuje w wyniku nagromadzenia H₂O₂, substancji naturalnie obecnej w organizmie.

H₂O₂utlenia pigmenty (melanina) zawarte w rdzeniu włosa.

Nie ma leku na siwienie, to kiedy zaczynamy siwieć jest zapisane w naszym kodzie genetycznym.

Przedwczesne siwienie – niedobór witaminy B12 lub

zaburzenia czynności tarczycy – możliwa suplementacja.

Miedź, kwas foliowy, czy kwas para-aminobenzoesowy (PABA) odpowiadają za wytwarzanie barwnika włosów.

(10)

Produkty kosmetyczne przeciw siwieniu nie odwracają procesu, ani go nie zatrzymują.

Szampony zawierają naturalne pigmenty roślinne.

Produkty kosmetyczne przeciw siwieniu działają na zasadzie przyciemniania włosów.

… a srebrna tuba… wyciągi roślinne: Krameria triandra Sarothamnus scoparius, Juglans regia, bogate w fitopigmenty, które przy regularnym stosowaniu

powodują stopniowe przyciemnienie włosów.

(11)

proste – w przekroju poprzecznym są okrągłe faliste – w przekroju poprzecznym są lekko spłaszczone (w kształcie elipsy)

kręcone – w przekroju poprzecznym są bardziej spłaszczone niż włosy falowane

kędzierzawe – w przekroju poprzecznym są w kształcie nerki

fil-fil (najmocniejszy skręt, włosy rosną w

kępkach) – w przekroju poprzecznym są w kształcie rogalika

(12)

• Giętkość i elastyczność

• Zdolność pochłaniania

wody

• Odporność na czynniki mechaniczne,

biologiczne i chemiczne

(13)

CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=970568

U człowieka włosy zachowały się głównie:

• na głowie,

• w dołach pachowych,

• na kończynach górnych i dolnych

• w miejscach intymnych.

Najmniejsze włosy, tzw. meszek, występuje prawie na całej powierzchni skóry. Wyjątek stanowią:

• wewnętrzna strona dłoni,

• spód stopy

• wargi.

(14)

(15)

Włosy od czasów najdawniejszych przyciągały i odpychały swą dwuznacznością.

.

Na Rusi dziewczęta nosiły długi warkocz, który przykrywał kręgosłup i tym samym ochraniał - centra energetyczne umiejscowione wzdłuż kręgosłupa.

Warkocz był symbolem zjednoczenia życiowych sił świata i symbolem dobrobytu.

W Chinach i Japonii warkocze to symbol męskości i waleczności.

Warkocz w kulturze słowiańskiej oznaczał panieństwo.

Ludowy obrzęd weselny - oczepiny, polegał na ścięciu warkocza i włożeniu czepca.

(16)

Włosy ostrzyżone do gołej skóry to przypadłość więźniów, poborowych i zakonników – ludzi poddanych surowym regułom i

dyscyplinie.

Ogolona głowa, zakonna tonsura - symbolem ofiary.

W starożytności śródziemnomorskiej włosy golono niewolnikom, gladiatorom i więźniom.

W starożytnej Grecji obrzęd – obcięcia włosów i poświęcenia ich Heraklesowi.

Wolność ma włosy rozpuszczone, a Porządek i Prawo – upięte.

(17)

Wolność ma włosy rozpuszczone, a Porządek i Prawo – upięte.

Chrystus i jego apostołowie nosili brody, głosili, że są one znakiem pobożności i duchowej mocy.

Luźno opadające, długie niestrzyżone włosy oznaczały męskość i mądrości. Biblia zalecała mężczyznom, aby nosili włosy

„nietknięte brzytwą”.

Długie, luźno opadające, niestrzyżone włosy to oznaka odwagi, siły, mocy i wolności, wizerunek

wojowników, hippisów.

W długich włosach czarownic była ukryta ich nadprzyrodzona moc.

Uważa się, że włosy to narzędzie do rozprzestrzeniania feromonów.

(18)

Hołd, ofiara, bunt…

Meksyk - Hołd bogini kukurydzy – Pani Długowłosej.

Indie - Włosy, ofiara, podziękowanie, prośba o zdrowie, powodzenie w miłości i sukcesy w

interesach.

Włosy, rozpaczy, buntu, poświęcenie.

Jak uczynił to pod Troją Achilles, rozpaczający po śmierci Patroklesa.

„Przecież nie wrócę już nigdy do miłej ziemi ojczystej, Mogę więc włosy me obciąć na cześć herosa Patrokla.

Tak powiedział i w dłonie drogiego mu towarzysza

Włosy swe złożył, i wzbudził we wszystkich radość ogromną.”

(Iliada ks. XXIII w. 150 i następne, przekł. Kazimiera Jeżewska)

(19)

CENTRUM SZKOLENIA POLICJI, ZAKŁAD SŁUŻBY PREWENCYJNEJ

Legionowo 2015

Subkultury młodzieżowe - KONKURS

Bikiniarze Chuligani

Hippisi Rastafarianie

Metalowcy Punki Skinhead Szalikowcy

Emo Goci

(20)

Włos składa się w 80%-85% z keratyny i w 10%-15% z wody, natomiast pozostałą część stanowią pigmenty, lipidy i minerały.

W oparciu o analizę chemiczną włosy składają się z 50% C, 21% O, 17% N, 6% H i 5% S.

W chwili przyjścia na świat mamy około 1000 mieszków włosowych na cm² – ta liczba maleje wraz z wiekiem.

Przeciętnie człowiek traci w ciągu dnia od 40 do 150 włosów.

Przeciętny człowiek ma na głowie od 100 000 do 150 000 włosów.

Założenie: Każdy włos rośnie w tempie 1 cm/miesiąc.

Suma przyrostu wszystkich włosów na głowie to 1 do 1,5 km/miesiąc!

(21)

Przeciętny pojedynczy włos ma około 0,1 mm grubości.

Przykładając włosy do linijki na 1 mm możemy ułożyć aż 10 włosów!

Zdrowy i gruby włos jest w stanie wytrzymać obciążenie o wadze 160-250 g! Cienki zaledwie 25-40 g.

Założenie: Mamy 100.000 zdrowych włosów na głowie.

Każdy może utrzymać ciężar 100 g.

Razem mogą utrzymać 10 ton!

Mokry, zdrowy pukiel włosów może rozciągnąć się o 30% swojej oryginalnej długości.

(22)

Włosy zachowują pamięć o stanie naszego organizmu.

Dieta Leki Skażenie

środowiska

Tytoń Używki ^Antydoping

(23)

•Monitorowanie zmian w żywieniu, wykrywanie niedożywienia przez porównanie stosunku izotopów ciężkich do lekkich.

•Farmakoterapia padaczki, gdzie stwierdzono korelację pomiędzy wielkością dziennej dawki

karbamazepiny i fenobarbitalu, a zawartością tych leków w segmentach włosów o długości 1 cm; [1 cm na 1 miesiąc].

• Badania epidemiologiczne - monitorowanie skażenia środowiska i narażenia pracowników na ekspozycję na związki występujące przy produkcji aluminium, kładzeniu nawierzchni dróg, spalaniu paliw kopalnych, w transporcie.

•Nieinwazyjna metoda oznaczania we włosach nikotyny (czasami też jej metabolitu - kotyniny), która jest wiarygodnym markerem pasywnej ekspozycji na tytoń w grupie biernych palaczy.

•Badanie włosów matek i noworodków na obecność amfetaminy i kokainy.

•Testy na zawartość kokainy, THC lub amfetaminy u osób na terapii odwykowej lub podejrzanych o stosowanie niedozwolonych używek.

•W badaniach antydopingowych analizuje się substancje, które mają bezpośredni wpływ na wyniki uzyskiwane w trakcie zawodów sportowych.

(24)

Chroniczny stres poziom kortyzolu – wytwarzanego przez

organizm w

odpowiedzi na stres Medycyna

kliniczna Medycyna sądowa

Testy kierowców Monitoring

pracowników

Antropologia

(25)

Pobranie próbki i dekontaminacja

Przemycie rozpuszczalnikiem organicznym lub wodnym

Rozdrobnienie próbki

Pulweryzacja w młynku kulowym, pocięcie Ekstrakcja analitów / hydroliza Inkubacja z rozpuszczalnikami np.

MeOH, MeCN, HCl, NaOH, PB, H2O

Derywatyzacja

Analiza HPLC-UV, HPLC-FLD, GC-MS-MS

40 90 140

0 2 4 6 8 10

(26)

Derywatyzacja

40 90 140

0 2 4 6 8 10

(27)

29

Technika Typ próbki Sprzęt Cechy

Roztarcie próbki  Farmaceutyki

 Zamrożone tkanki

 Organizmów

jednokomórkowe, np. grzybnia

 Moździerz

 Materiał

ucierający np.

piasek kwarcowy, obojętny tlenek glinu, suchy lód)

 Wykorzystanie siły operatora

 Prostota wykonania

 Niskie koszty

Młyn kulowy  Grzyby

strzępkowe, drożdży,

 Rzadziej bakterie

 Produkty

zlokalizowane w błonie

peryplazmatycznej

 Młyn poruszający się ruchem

obrotowym

 Kule wytwarzane z materiałów o dużej gęstości, np. szkło czy stal.

 Siły ścierające wytwarzane przez kule

 Prostota wykonania

(28)

Derywatyzacja

40 90 140

0 2 4 6 8 10

(29)

31

E

KSTRAKCJA ROZPUSZCZALNIKIEM ORGANICZNYM

 300 mg włosów

 1.5 mL mieszaniny chloroform–metanol

(2:1;v/v).

 10 min energicznie wytrząsano

 850 ul warstwy chloroformu przeniesiono do eppendorfy

 Odparowano do sucha

 Osad rozpuszczono w 80 ul 0,001 M HCl

 Próbkę poddano analizie HPLC

 Odwirowano 1 min 12 000 × g

A)

B)

C)

D)

(30)

Derywatyzacja

40 90 140

0 2 4 6 8 10

(31)

33

Technika Typ próbki Rodzaj rozpuszczalnika

Trawienie enzymami

 Białka  Endopeptydazy – rozpoznają wiązania peptydowe pomiędzy dwoma konkretnymi

aminokwasami i hydrolizują je Hydroliza

zasadowa

 Homogenaty tkanek roślinnych i miękkich tkanek zwierzęcych

 Tkanki zwierzęce twarde (włosy,

paznokcie, struktury kolagenowe)

 Osocze

 1 M NaOH, temperatura powyżej 100 °C

(32)

34

Technika Typ próbki Rodzaj rozpuszczalnika

Hydroliza kwasowa

 Homogenaty tkanek roślinnych i miękkich tkanek zwierzęcych

 Tkanki zwierzęce twarde (włosy,

paznokcie, sktruktury kolagenowe)

 Osocze

 Stężony HNO₃ lub stężony HCl, temperatura powyżej 100 °C

(33)

Derywatyzacja

40 90 140

0 2 4 6 8 10

(34)

Próbka Derywatyzacja w kolumnie HPLC Detektor Próbka Derywaty

zacja Kolumna

HPLC Detektor

Próbka Kolumna

HPLC Derywaty

zacja Detektor

Derywatyzacja przed kolumną

Derywatyzacja w kolumnie Derywatyzacja

za kolumną

(35)

Grupa analitów Analit macierzysty

Narkotyki kokaina, amfetamina, metamfetamina, tetrahydrokanabinole, morfina

Leki

kortykosteroidy np. beklometazon, prednizon, nandrolon, ketamina, tramadol , metadon, fentanyl, skopolamina, citalopram, fluoksetyna, benzodiazepiny np. diazepam,

lorazepam, lormetazepam, oxazepam, terazepam,

Związki endogenne kortyzol, tyroksyna, lipidy, testosteron, epitestosteron,

Pierwiastki śladowe Cr, Hg, As

Alkohole etanol

Dym tytoniowy nikotyna, kotynina

Pestycydy 1,1,1-trichloro-2,2-bis(p-chlorofenylo)etan, polichlorowane bifenyle

(36)

Ograniczenia analizowania włosów

Możliwości analizowania włosów

(37)



Charakterystyczny dla ssaków wytwór skóry.



Zbudowany z keratyny bogatej w cysteinę.



Kolor determinowany prze melaninę.



Siwienie – powodowane przez H

₂

O

₂

.



Źródło informacji o kondycji zdrowotnej organizmu.



Próbka analityczna poddawana ekstrakcji lub hydrolizie.



Symbol mądrości, siły, odwagi, komunikat społeczny.



Stosowany w różnych produktach codziennego użytku.

(38)

(39)

(40)

Jak działa na włosy

Kwas solny?

(41)

Aparatura i odczynniki wykorzystane w doświadczeniu

• Włosy około 5 mg pocięte na odcinki około 1,5 cm

• 6 mol/l HCl

• Pipeta automatyczna 1000 µl

• Ampułki szklane 1 ml

• Palnik gazowy

• Termostat

• Pinceta

Wprowadzenie próbki włosów i 500 ul roztworu kwasu do ampułki szklanej.

Zatopienie ampułki szklanej w płomieniu palnika. Zabezpieczenie odparowaniem roztworu.

Termostatowanie.

Hydroliza kwasowa, zasadowa w temperaturze 100 °C.

(42)

Jak działa na włosy kwas solny?

Reakcją odwrotną do reakcji kondensacji jest reakcja hydrolizy.

Alanina Seryna

Alanyloseryna

C

H₃ N

NH₂

O CH₂OH O

OH

C H₃

NH₂

O

OH H₃N

CH₂OH O

HCl

+

OH

H₂O

+

⁺

Cl-

(43)

Dlaczego spalone włosy pachną

siarką?

(44)

• Pukiel włosów, około 1g

• Palnik gazowy

• Szalka Petriego

• Pinceta Pukiel włosów umieścić w szalce.

Na włosy nakierować płomień palnika.

Po spaleniu scharakteryzować wyczuwany w pomieszczeniu zapach i opisać pozostałość próbki po spaleniu.

(45)

Jak silny jest Twój włos ?

(46)

• Włos długość około 20 cm, sztuk 1 – pobrany od ochotnika

• Taśma klejąca

• Waga

• Statyw z uchwytem

• Ołówek

• centówki

Pobieranie włosa od ochotnika.

Włos zawieszony na ołówku.

Przyklejanie kolejno centów do włosa za pomocą taśmy.

Po rozerwaniu się włosa, sklejone ze sobą centówki ważymy i określamy jaką maksymalną masę był w stanie utrzymać

jeden włos.

(47)

Katedra Chemii Środowiska

Kamila Borowczyk