أخبار الشركة عن تبسيط العلوم | | الفهم العلمي لتركيب الشعر ومبادئ الصباغة

تثقيف العلوم | | الفهم العلمي لتركيب الشعر ومبادئ الصباغة

لقد أدى سعي البشر وراء الجمال إلى التطور المستمر لتقنية صبغ الشعر، على مدى آلاف السنين من تجعيدات الشعر البنية الذهبية للفراعنة المصريين القدماء إلى خيارات ألوان الشعر المتنوعة الحديثة. منذ أن تم تقديم أول صبغة صناعية، وهي البنفسج الأنيلين، في عام 1856، خضعت صبغات الشعر المؤكسدة لأكثر من مائة عام من التطوير وشكلت الآن سلسلة صناعية كاملة تغطي موردي المواد الخام والمنتجين والعلامات التجارية والمستهلكين. مع التطور السريع لسوق مستحضرات التجميل المحلية، تنضج صناعة صبغات الشعر تدريجياً، ويصبح النظام التنظيمي أكثر كمالاً. أصبحت المواد الخام عالية الجودة والتكنولوجيا الناضجة واعتراف المستهلك هي جوهر القدرة التنافسية للمنتج.

(一)

البنية البيولوجية والجوهر الكيميائي للشعر: الأساس الطبيعي لصبغ الشعر

تغيير لون الشعر هو في الأساس نتيجة للتفاعل بين مواد صبغ الشعر وتركيب الشعر وتركيبه الكيميائي. ينقسم المقطع العرضي للشعر (جذع الشعرة، وهو الجزء الذي انفصل عن بصيلة الشعر) إلى ثلاث طبقات من الخارج إلى الداخل: بشرة الشعر، قشرة الشعر، ونخاع الشعر، ويتكون بشكل أساسي من الكيراتين ألفا. تحدد هذه البنية والخصائص التركيبية بشكل مباشر جدوى وكفاءة صبغ الشعر.

01

البنية ثلاثية الطبقات للشعر: من الحاجز إلى منطقة الوظائف الأساسية

(1)بشرة الشعر: "الباب الأول" لمواد صبغ الشعر

البشرة هي الطبقة الخارجية لجذع الشعرة، وتتكون من 6-10 طبقات من الخلايا الكيراتينية المسطحة والشفافة المرتبة في نمط متداخل "على شكل قشور السمك" (يشبه بلاط السقف). وتتمثل وظيفتها الأساسية في حماية قشرة الشعر من المؤثرات الخارجية والتحكم في دخول وخروج المواد.

بالنسبة لصبغ الشعر، فإن البشرة هي الواجهة الأساسية لمواد صبغ الشعر: ستعمل المواد الخافضة للتوتر السطحي أو المكونات القلوية (مثل الأمونيا) الموجودة في منتجات صبغ الشعر أولاً على ترطيب البشرة، مما يتسبب في تمدد فجوات خلايا "قشور السمك"، وفتح قنوات لجزيئات الصبغة اللاحقة لدخول القشرة. إذا تضررت بشرة الشعر (مثل التجعيد والصبغ المتكرر مما يتسبب في سقوط القشور)، فقد يتسبب ذلك في اختراق الصبغة بسرعة كبيرة جدًا، مما قد يؤدي إلى جفاف الشعر ولون غير متساوٍ؛ على العكس من ذلك، تتطلب بشرة الشعر الصحية تحسين اعتدال "حاجز الفتح" في تصميم التركيبة لتجنب التلف المفرط لبنية الشعر.

(2)القشرة: 'المنطقة الأساسية' لتغيير اللون

تمثل قشرة الشعر 80٪ -90٪ من حجم جذع الشعرة وتتكون من حزم ألياف الكيراتين المرتبة بالتوازي. تمتلئ حزم الألياف ببروتين الكيراتين غير المتبلور وجزيئات الصباغ الطبيعية. هذه الطبقة هي المنطقة الأساسية التي تمارس فيها مواد صبغ الشعر تأثيراتها.

سوف يتفاعل العامل المؤكسد (مثل بيروكسيد الهيدروجين) الموجود في صبغة الشعر الدائمة أولاً مع الميلانين الموجود في قشرة الشعر، مما يؤدي إلى تدمير التركيب الأصلي للصبغة (أي "إزالة اللون")؛

بعد ذلك، تدخل جزيئات الصبغة الاصطناعية (مثل فينيلينديامين) إلى قشرة الشعر وترتبط تساهميًا بمجموعات الأمين والثيول في الكيراتين، وتشكل أصباغًا جديدة مستقرة وتحقق "تلوينًا طويل الأمد". تعتمد كفاءة هذه العملية على حجم جزيئات الصبغة وتفاعلها مع الكيراتين.

(3)النخاع: 'منطقة النفاذ المساعدة' للون

يقع نخاع الشعر في مركز جذع الشعرة ويتكون من خلايا كيراتينية مرتبة بشكل فضفاض. يوجد فقط في الشعر الخشن الذي يبلغ قطره أكبر من 60 ميكرومتر (قد لا يحتوي الشعر الناعم على نخاع). هيكله فضفاض والفجوات كبيرة، مما يسمح لصبغة الشعر بالانتشار بشكل أكبر إلى هذه المنطقة، مما يعزز توحيد اللون ومتانته. ومع ذلك، نظرًا لنسبته المنخفضة، فإنه ليس المنطقة الرئيسية لصبغ الشعر، لذلك ليست هناك حاجة للتركيز بشكل مفرط على تصميم المنتج. يجب فقط مراعاة توافق التركيبة للشعر الخشن والناعم

02

ألفا كيراتين:

"الهيكل الكيميائي" للشعر و"الهدف" من تفاعل الصباغة

المكون الرئيسي للشعر هو ألفا كيراتين، وتحدد بنيته الجزيئية وخصائصه الكيميائية بشكل مباشر آلية عمل مواد صبغ الشعر.

الخصائص الهيكلية: يشكل ألفا كيراتين سلسلة عديد الببتيد في بنية "لولب يمين"، وترتبط سلاسل عديد الببتيد المتعددة بروابط ثاني كبريتيد (يوفرها السيستين، والذي يمثل نسبة عالية من السيستين في سلسلة الببتيد)، والروابط الهيدروجينية، وما إلى ذلك لتشكيل حزم ألياف مستقرة. تمنح هذه البنية الشعر قوة ميكانيكية جيدة ومقاومة للمذيبات والأحماض والقواعد الضعيفة.

خصائص التفاعل: ألفا كيراتين حساس للمؤكسدات والعوامل المختزلة والقواعد القوية. يمكن أكسدة روابط ثاني كبريتيد وكسرها تحت تأثير المؤكسدات، ويمكن اختزالها وكسرها تحت تأثير العوامل المختزلة؛ في الوقت نفسه، يمكن لمجموعات الأمين (- NH ₂ ) والكربوكسيل (- COOH) في سلسلة الببتيد أن ترتبط تساهميًا أو تمتص كهروستاتيكيًا مع جزيئات الصبغة.

هذه الخاصية على وجه التحديد هي التي تجعل صبغ الشعر ممكنًا. بينما تدمر المؤكسدات الميلانين، يمكنها أيضًا فتح رابطة ثاني كبريتيد للكيراتين بشكل معتدل، وتوسيع الفجوة الجزيئية، وتسهيل دخول الصبغة؛ وتحقق جزيئات الصبغة "تلوينًا مستقرًا" عن طريق الارتباط بمجموعات الكيراتين، وهو أيضًا الأساس الكيميائي الأساسي لصبغات الشعر الدائمة للحفاظ على اللون لفترة طويلة.

(二)

المبدأ العلمي لصبغ الشعر:

من عمل المواد إلى تحليل العملية

بناءً على بنية الشعر وطبيعته الكيميائية، يمكن تقسيم عملية الصباغة إلى أربع خطوات أساسية: تفاعل التلامس والاختراق والتلوين. تحتاج كل خطوة إلى مطابقة خصائص الشعر وتصميم تركيبة المنتج، على النحو التالي.

01

الخطوة 1:

"التلامس والترطيب" بين مواد صبغ الشعر وبشرة الشعر

بعد وضع منتجات صبغ الشعر، فإن الخطوة الأولى هي تقليل التوتر السطحي للشعر من خلال المواد الخافضة للتوتر السطحي (مثل كبريتات دوديسيل الصوديوم)، بحيث تترطب مواد صبغ الشعر (الأصباغ والمؤكسدات والمكونات القلوية وما إلى ذلك) بالتساوي وتمتص على سطح بشرة الشعر. مفتاح هذه الخطوة هو "توحيد الترطيب". إذا لم يتم اختيار المادة الخافضة للتوتر السطحي بشكل صحيح، فقد يؤدي ذلك إلى ترطيب محلي غير كافٍ ويتسبب في عدم تجانس اللون اللاحق

02

الخطوة الثانية:

"فتح واختراق الصبغة" لحاجز الجلد بالشعر

يمكن للمكونات القلوية الموجودة في منتجات صبغ الشعر، مثل الأمونيا والإيثانولامين، أن تزيد من قيمة الأس الهيدروجيني لسطح الشعر، مما يتسبب في انتفاخ خلايا "قشور السمك" في بشرة الشعر وتوسع المسافات بين الخلايا؛ في الوقت نفسه، ستقوم المؤكسدات (مثل بيروكسيد الهيدروجين) بأكسدة طفيفة لبروتين الكيراتين في البشرة، مما يؤدي إلى تعطيل بنية الحاجز بشكل أكبر. يعمل الاثنان معًا لفتح "قناة" لجزيئات الصبغة.

بعد ذلك، تدخل جزيئات الصبغة (مثل الأصباغ السلفية ذات الجزيئات الصغيرة) إلى قشرة الشعر من خلال "انتشار فرق التركيز". كلما كان الجزيء أصغر، زادت الذوبانية، وزادت كفاءة الانتشار؛ ومع ذلك، يصعب على الأصباغ الجزيئية الكبيرة (مثل الفلافونويد في الأصباغ النباتية الطبيعية) أن تخترق، وهو أيضًا السبب الأساسي لضعف ثبات لون صبغات الشعر الطبيعية.

الخطوة 3:

تغير اللون والتفاعل في شعر القشرة

بعد دخول قشرة الشعر، تتفاعل المؤكسدات (مثل بيروكسيد الهيدروجين) أولاً مع الميلانين الطبيعي: يتم أكسدة وتكسير بنية الإندول في الميلانين، ويختفي اللون الأصلي (أي "إزالة اللون")، مما يفسح المجال لألوان جديدة. في الوقت نفسه، يكسر المؤكسد بشكل معتدل روابط ثاني كبريتيد للكيراتين، مما يؤدي إلى توسيع فجوات حزم الألياف في قشرة الشعر وتعزيز انتشار جزيئات الصبغة.

بعد ذلك، تتفاعل جزيئات الصبغة مع الكيراتين: إذا كانت صبغة شعر دائمة، فسوف تخضع الأصباغ السلفية ذات الجزيئات الصغيرة (مثل p-phenylenediamine) لبلمرة الأكسدة تحت تأثير المؤكسدات، وتشكل أصباغًا جزيئية كبيرة ترتبط تساهميًا بمجموعات الأمين للكيراتين (بقوة ربط قوية ولا تنفصل بسهولة)؛ إذا كانت صبغة شعر شبه دائمة، تلتصق جزيئات الصبغة (مثل الأصباغ الحمضية) من خلال الامتصاص الكهروستاتيكي (الارتباط بمجموعة الكربوكسيل للكيراتين)، بقوة ربط ضعيفة وسهولة الانفصال بسبب الغسيل.

الخطوة 4:

انتشار وثبات تلوين الأصباغ نحو النخاع المستطيل

سوف تنتشر جزيئات الصبغة غير المتفاعلة بشكل أكبر في النخاع، وتحقق توحيد اللون من خلال التعبئة المادية؛ في الوقت نفسه، مع شطف منتجات صبغ الشعر وتجفيف الشعر، تغلق خلايا "قشور السمك" الموجودة على بشرة الشعر تدريجياً، ويتم استعادة وظيفة الحاجز، مما يؤدي إلى قفل جزيئات الصبغة في قشرة الشعر والنخاع.

ترتبط الاحتفاظ بلون الشعر الجديد ارتباطًا وثيقًا بالتفاعل بين نخاع الشعر والبشرة. تغلق الخلايا تدريجياً، وتستعيد وظيفة الحاجز، ويتم "قفل" جزيئات الصبغة في قشرة الشعر والنخاع. في هذه المرحلة، تكتمل عملية صبغ الشعر، ويقدم الشعر لونًا جديدًا لا يتساقط بسهولة أثناء التنظيف اليومي (النوع الدائم) أو يتساقط ببطء (النوع شبه الدائم).

جوهر تقنية صبغ الشعر هو التوافق العلمي بين "بنية الشعر وخصائصه الكيميائية" و"آلية عمل مواد صبغ الشعر". بالنسبة للممارسين، فقط من خلال الفهم العميق لوظيفة الحاجز لبشرة الشعر، والدور الأساسي لقشرة الشعر، وخصائص استجابة ألفا كيراتين، يمكنهم إيجاد توازن بين "الفعالية والاعتدال والمتانة" وتطوير منتجات عالية الجودة تلبي طلب السوق. من القرن التاسع عشر إلى القرن الحادي والعشرين اليوم، ينبع كل تقدم في أبحاث الصبغات وتقنية الصباغة من فهم أعمق لعلم الشعر، وهو أيضًا الاتجاه الأساسي لابتكار الصناعة في المستقبل.