Anthraquinones from the Fungus Dermocybe sanguinea as Textile Dyes

This study is based on the multidiciplinary approach of using natural colorants as textile dyes. The author was interested in both the historical and traditional aspects of natural dyeing as well as the modern industrial applications of the pure natural compounds. In the study, the anthraquinone compounds were isolated as aglycones from the ectomycorrhizal fungus Dermocybe sanguinea. The endogenous beta-glucosidase of the fungus was used to catalyse the hydrolysis of the O-glycosyl linkage in emodin- and dermocybin-1-beta-D-glucopyranosides. The method, in which 10.45 kg of fresh fungi was starting material, yielded two fractions: 56.0 g of Fraction 1 (94% of the total amount of pigment,) consisting almost exclusively of the main pigments emodin and dermocybin, and 3.3 g of Fraction 2 (6%) consisting mainly of the anthraquinone carboxylic acids. The anthraquinone compounds in Fractions 1 and 2 were separated by one- and two-dimensional thin-layer-chromatography (TLC) using silica plates. 1D TLC showed that neither an acidic nor a basic solvent system alone separated completely all the anthraquinones isolated from D. sanguinea, in spite of the variation of the rations of the solvent components in the systems. Thus, a new 2D TLC technique was developed, applying n-pentanol-pyridine-methanol (6:4:3, v/v/v) and toluene-ethyl acetate-ethanol-formic acid (10:8:1:2, v/v/v/v) as eluents. Fifteen different anthraquinone derivatives were completely separated from one another. Emodin, physcion, endocrocin, dermolutein, dermorubin, 5-chlorodermorubin, emodin-1-beta-D-glucopyranoside, dermocybin-1-beta-D-glucopyranoside and dermocybin, and five new compounds, not earlier identified in D. sanguinea, 7-chloroemodin, 5,7-dichloroemodin, 5,7-dichloroendocrocin, 4-hydroxyaustrocorticone and austrocorticone, were separated and identified on the basis of their Rf-values, UV/Vis spectra and mass spectra. One substance remained unidentified, because of its very low concentration. The anthraquinones in Fractions 1 and 2 were preparatively separeted by liquid-liquid partition, with isopropylmethyl ketone and aqueous phosphate buffer as the solvent system. Advantage was taken of the principle of stepwise pH-gradient elution. The multiple liquid-liquid partition (MLLP) offered an excellent method for the preparative separation of compounds, which contain acidic groups such as the phenolic OH and COOH groups. Due to their strong aggregation properties, these compounds are, without derivatization, very difficult to separate on a preparative scale by chromatographic methods. By the MLLP method remarkable separations were achieved for the components in each mixture. Emodin and dermocybin were both obtained from Fraction 1 in a purity of at least 99%. Pure emodin and dermocybin were applied as mordant dyes to wool and polyamide and as disperse dyes to polyester and polyamide, using the high temperature (HT) technique. A mixture of dermorubin and 5-chlorodermorubin was applied as an acid dye to wool. In these experiments, synthetic dyes were used as references. Experiments were also performed using water extract of the air-dried fungi as dye liquor for wool and silk. The main colouring compounds in the crude water extract were emodin and dermocybin, which indicated that the O-glycosyl linkages in emodin- and dermocybin-1-beta-D-glucopyranosides were broken by the beta-glucosidase enzyme. Apparently, the hydrolysis occurred during the drying of the fungi and during the soaking of the dried fruit bodies overnight when preparing the dyebath. The colour of each dyed material was investigated in terms of the CIELAB L*, a* and b* values, and the colour fastness to light, washing and rubbing was tested according to the ISO standards. In the mordant dyeing experiments, emodin dyed wool and polyamide yellow and red, depending on the pH of the dyebath. Dermocybin gave purple and violet colours. The colour fastness of the mordant-dyed fabrics varied from good to moderate. The fastness properties of the natural anthraquinone carboxylic acids on wool were good, indicating the strength of the ionic bonds between the COO- groups of the dyes and the NH3+ groups of the fibres. In the disperse dyeing experiments, emodin dyed polyester bright yellow and dermocybin bright reddish-orange, and the fabrics showed excellent colour fastness. In contrast, emodin and dermocybin successfully dyed polyamide brownish-orange and wine-red, respectively, but with only moderate fastness. In industrial dyeing processes, natural anthraquinone aglycone mixtures dyed wool and silk well even at low concentrations of mordants, i.e. with 10% of the weight of the fibre (owf) of KAl(SO4)2 and 1 or 0.5% owf of other mordants. This study showed that purified natural anthraquinone compounds can produce bright hues with good colour-fastness properties in different textile materials. Natural anthraquinones have a significant potential for new dyeing techniques and will provide useful alternatives to synthetic dyes.

Development of a new flexor tendon repair technique performed with bioabsorbable poly-L/D-lactide (PLDLA) suture

Sormen koukistajajännevamman korjauksen jälkeisen aktiivisen mobilisaation on todettu johtavan parempaan toiminnalliseen lopputulokseen kuin nykyisin yleisesti käytetyn dynaamisen mobilisaation. Aktiivisen mobilisaation ongelma on jännekorjauksen pettämisriskin lisääntyminen nykyisten ommeltekniikoiden riittämättömän vahvuuden vuoksi. Jännekorjauksen lujuutta on parannettu kehittämällä monisäieommeltekniikoita, joissa jänteeseen tehdään useita rinnakkaisia ydinompeleita. Niiden kliinistä käyttöä rajoittaa kuitenkin monimutkainen ja aikaa vievä tekninen suoritus. Käden koukistajajännekorjauksessa käytetään yleisesti sulamattomia ommelmateriaaleja. Nykyiset käytössä olevat biohajoavat langat heikkenevät liian nopeasti jänteen paranemiseen nähden. Biohajoavan laktidistereokopolymeeri (PLDLA) 96/4 – langan vetolujuuden puoliintumisajan sekä kudosominaisuuksien on aiemmin todettu soveltuvan koukistajajännekorjaukseen. Tutkimuksen tavoitteena oli kehittää välittömän aktiivisen mobilisaation kestävä ja toteutukseltaan yksinkertainen käden koukistajajännekorjausmenetelmä biohajoavaa PLDLA 96/4 –materiaalia käyttäen. Tutkimuksessa analysoitiin viiden eri yleisesti käytetyn koukistajajänneompeleen biomekaanisia ominaisuuksia staattisessa vetolujuustestauksessa ydinompeleen rakenteellisten ominaisuuksien – 1) säikeiden (lankojen) lukumäärän, 2) langan paksuuden ja 3) ompeleen konfiguraation – vaikutuksen selvittämiseksi jännekorjauksen pettämiseen ja vahvuuteen. Jännekorjausten näkyvän avautumisen todettiin alkavan perifeerisen ompeleen pettäessä voima-venymäkäyrän myötöpisteessä. Ydinompeleen lankojen lukumäärän lisääminen paransi ompeleen pitokykyä jänteessä ja suurensi korjauksen myötövoimaa. Sen sijaan paksumman (vahvemman) langan käyttäminen tai ompeleen konfiguraatio eivät vaikuttaneet myötövoimaan. Tulosten perusteella tutkittiin mahdollisuuksia lisätä ompeleen pitokykyä jänteestä yksinkertaisella monisäieompeleella, jossa ydinommel tehtiin kolmen säikeen polyesterilangalla tai nauhamaisen rakenteen omaavalla kolmen säikeen polyesterilangalla. Nauhamainen rakenne lisäsi merkitsevästi ompeleen pitokykyä jänteessä parantaen myötövoimaa sekä maksimivoimaa. Korjauksen vahvuus ylitti aktiivisen mobilisaation jännekorjaukseen kohdistaman kuormitustason. PLDLA 96/4 –langan soveltuvuutta koukistajajännekorjaukseen selvitettiin tutkimalla langan biomekaanisia ominaisuuksia ja solmujen pito-ominaisuuksia staattisessa vetolujuustestauksessa verrattuna yleisimmin jännekorjauksessa käytettävään punottuun polyesterilankaan (Ticron®). PLDLA –langan todettiin soveltuvan hyvin koukistajajännekorjaukseen, sillä se on polyesterilankaa venymättömämpi ja solmujen pitävyys on parempi. Viimeisessä vaiheessa tutkittiin PLDLA 96/4 –langasta valmistetulla kolmisäikeisellä, nauhamaisella jännekorjausvälineellä tehdyn jännekorjauksen kestävyyttä staattisessa vetolujuustestauksessa sekä syklisessä kuormituksessa, joka simuloi staattista testausta paremmin mobilisaation toistuvaa kuormitusta. PLDLA-korjauksen vahvuus ylitti sekä staattisessa että syklisessä kuormituksessa aktiivisen mobilisaation edellyttämän vahvuuden. Nauhamaista litteää ommelmateriaalia ei aiemmin ole tutkittu tai käytetty käden koukistajajännekorjauksessa. Tässä tutkimuksessa ommelmateriaalin nauhamainen rakenne paransi merkitsevästi jännekorjauksen vahvuutta, minkä arvioidaan johtuvan lisääntyneestä kontaktipinnasta jänteen ja ommelmateriaalin välillä estäen ompeleen läpileikkautumista jänteessä. Tutkimuksessa biohajoavasta PLDLA –materiaalista valmistetulla rakenteeltaan nauhamaisella kolmisäikeisellä langalla tehdyn jännekorjauksen vahvuus saavutti aktiivisen mobilisaation edellyttämän tason. Lisäksi uusi menetelmä on helppokäyttöinen ja sillä vältetään perinteisten monisäieompeleiden tekniseen suoritukseen liittyvät ongelmat.