科學傢發明溫和的染發劑:用合成黑色素模仿自然頭發色素沉積

浮名誤人不得脫,黑發減來那得加。應得丹砂力,春來黑發新。鬢似烏雲發委地,手如尖筍肉凝脂。每個人都渴望年輕,渴望美麗,擁有一頭亮麗的黑發自古以來就是無數人的心之所願。

科學傢發明溫和的染發劑:用合成黑色素模仿自然頭發色素沉積

人發主要由蛋白質組成,賦予頭發彈性和柔軟性。黑色素是天然色素,主要分佈在發幹或皮層的中間層,賦予瞭頭發自然美麗的顏色。然而隨著年齡的增長,黑色素會從頭發纖維中減少甚至消失,從而導致顏色損失和泛白。

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為瞭讓頭發保持烏黑亮麗,染發劑逐漸得到瞭人們的青睞,近年來,染發行業已經成為化妝品行業中利潤最高的行業之一。然而,某些常規染發劑成分卻具有潛在致癌性,並且大多數染發劑使用氨水、過氧化氫、小分子染料等滲透並沉積在頭發表皮,這些刺激性物質不僅會損壞頭發,還會對人體造成過敏反應或其他健康問題。

科學傢發明溫和的染發劑:用合成黑色素模仿自然頭發色素沉積

近期,美國西北大學的Nathan Gianneschi教授首次報道瞭一種將合成黑色素在人發上有效沉積的新方法,並通過調節反應條件實現不同顏色。與常規染發劑相比,該方法染發條件溫和,而且無需任何金屬螯合劑或強氧化劑,最大程度地保護頭發不受損傷。研究人員成功地將金色、自然紅、棕色及灰色頭發染成深棕色或黑色。這種方法具有取代傳統染發劑的潛力,為基於黑色素的染發劑提供瞭新的機會!

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合成黑色素的制備

基於聚多巴胺的材料被普遍地認為是人發黑色素的合成模擬物,已有通過各種方法將市售的多巴胺(DA)氧化得到合成黑色素的報道。

研究人員發現,DA在空氣中自氧化是形成聚多巴胺(PDA)的最溫和且具有生物相容性的方法,當DA添加到堿性溶液中時,聚合立即開始,同時顏色從無色透明變為淺棕色,最後變為深棕色和黑色。因此,DA自氧化是將合成黑色素沉積在頭發上的有前途的方法,使用空氣作為氧化劑不僅條件溫和,而且廉價且可擴展。

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圖1.多巴胺氧化為聚多巴胺

合成黑色素的染發效果

研究人員通過調節溫度及容許范圍內的銨濃度以獲得各種染發效果。圖2中可明顯觀察到金黃色頭發變黑,添加6%NH4OH的染發效果與天然深棕色頭發以及市售深棕色染發劑染過的頭發效果類似。表明合成黑色素可作為一種簡單有效的染發劑,而且不需要添加任何刺激性以及具有潛在致癌性的化學物質。

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圖2.反應條件對染發效果的調節

合成黑色素染發持久性

隨後,研究人員測試瞭染發後顏色的持久性,研究人員使用多巴胺和6%NH4OH在37-40°C下染發2小時後,用水洗滌5次,然後用洗發水洗滌18次。

結果如圖3所示,使用合成黑色素染過的頭發洗滌後沒有任何褪色或顏色變化的跡象,並且洗滌後的水是澄清的,而用商業染發劑染過頭發洗滌後水變成棕色。表明研究人員提供瞭一種永久性的染發方法,染色的頭發可承受至少18次洗發。

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圖3.18次洗發後顏色保持不變

合成黑色素的通用性

最後,研究人員表征瞭合成黑色素對不同頭發樣品的染發效果,以確定該方法的通用性。研究人員收集瞭四種來自不同年齡和種族的頭發樣本。

圖4顯示瞭染發前後的顏色對比,四組不同顏色的頭發均染發成功,凸顯瞭該方法的通用性和多功能性。此外,該方法能夠將圖4C的自然白發調整為原始的棕色,證實瞭這種合成黑色素作為一種新型染發劑的潛力。

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圖4. 合成黑色素對不同頭發的染色效果

在本篇文章中,研究人員首次證明瞭合成黑色素在人發上的沉積,與市售染發劑相比,不僅無需使用任何金屬或刺激性物質,而且染發條件溫和,所得的顏色與自然頭發的顏色類似,可抵抗至少18次洗滌且不會改變頭發的機械性能。我們相信,這項技術將有望改變人們的染發方式,並為染發劑行業的發展提供新的機遇!

原文鏈接:

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscentsci.0c00068

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