科学家发明温和的染发剂:用合成黑色素模仿自然头发色素沉积

浮名误人不得脱,黑发减来那得加。应得丹砂力,春来黑发新。鬓似乌云发委地,手如尖笋肉凝脂。每个人都渴望年轻,渴望美丽,拥有一头亮丽的黑发自古以来就是无数人的心之所愿。

科学家发明温和的染发剂:用合成黑色素模仿自然头发色素沉积

人发主要由蛋白质组成,赋予头发弹性和柔软性。黑色素是天然色素,主要分布在发干或皮层的中间层,赋予了头发自然美丽的颜色。然而随着年龄的增长,黑色素会从头发纤维中减少甚至消失,从而导致颜色损失和泛白。

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为了让头发保持乌黑亮丽,染发剂逐渐得到了人们的青睐,近年来,染发行业已经成为化妆品行业中利润最高的行业之一。然而,某些常规染发剂成分却具有潜在致癌性,并且大多数染发剂使用氨水、过氧化氢、小分子染料等渗透并沉积在头发表皮,这些刺激性物质不仅会损坏头发,还会对人体造成过敏反应或其他健康问题。

科学家发明温和的染发剂:用合成黑色素模仿自然头发色素沉积

 

近期,美国西北大学的Nathan Gianneschi教授首次报道了一种将合成黑色素在人发上有效沉积的新方法,并通过调节反应条件实现不同颜色。与常规染发剂相比,该方法染发条件温和,而且无需任何金属螯合剂或强氧化剂,最大程度地保护头发不受损伤。研究人员成功地将金色、自然红、棕色及灰色头发染成深棕色或黑色。这种方法具有取代传统染发剂的潜力,为基于黑色素的染发剂提供了新的机会!

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合成黑色素的制备

基于聚多巴胺的材料被普遍地认为是人发黑色素的合成模拟物,已有通过各种方法将市售的多巴胺(DA)氧化得到合成黑色素的报道。

研究人员发现,DA在空气中自氧化是形成聚多巴胺(PDA)的最温和且具有生物相容性的方法,当DA添加到碱性溶液中时,聚合立即开始,同时颜色从无色透明变为浅棕色,最后变为深棕色和黑色。因此,DA自氧化是将合成黑色素沉积在头发上的有前途的方法,使用空气作为氧化剂不仅条件温和,而且廉价且可扩展。

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图1.多巴胺氧化为聚多巴胺

 

合成黑色素的染发效果

研究人员通过调节温度及容许范围内的铵浓度以获得各种染发效果。图2中可明显观察到金黄色头发变黑,添加6%NH4OH的染发效果与天然深棕色头发以及市售深棕色染发剂染过的头发效果类似。表明合成黑色素可作为一种简单有效的染发剂,而且不需要添加任何刺激性以及具有潜在致癌性的化学物质。

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图2.反应条件对染发效果的调节

 

合成黑色素染发持久性

随后,研究人员测试了染发后颜色的持久性,研究人员使用多巴胺和6%NH4OH在37-40°C下染发2小时后,用水洗涤5次,然后用洗发水洗涤18次。

结果如图3所示,使用合成黑色素染过的头发洗涤后没有任何褪色或颜色变化的迹象,并且洗涤后的水是澄清的,而用商业染发剂染过头发洗涤后水变成棕色。表明研究人员提供了一种永久性的染发方法,染色的头发可承受至少18次洗发。

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图3.18次洗发后颜色保持不变

 

合成黑色素的通用性

最后,研究人员表征了合成黑色素对不同头发样品的染发效果,以确定该方法的通用性。研究人员收集了四种来自不同年龄和种族的头发样本。

图4显示了染发前后的颜色对比,四组不同颜色的头发均染发成功,凸显了该方法的通用性和多功能性。此外,该方法能够将图4C的自然白发调整为原始的棕色,证实了这种合成黑色素作为一种新型染发剂的潜力。

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图4. 合成黑色素对不同头发的染色效果

在本篇文章中,研究人员首次证明了合成黑色素在人发上的沉积,与市售染发剂相比,不仅无需使用任何金属或刺激性物质,而且染发条件温和,所得的颜色与自然头发的颜色类似,可抵抗至少18次洗涤且不会改变头发的机械性能。我们相信,这项技术将有望改变人们的染发方式,并为染发剂行业的发展提供新的机遇!

原文链接:

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

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