berita perusahaan tentang Populasi Sains. Pemahaman Ilmiah Struktur Rambut dan Prinsip Pewarnaan.

Popularisasi Sains | | Pemahaman Ilmiah tentang Struktur Rambut dan Prinsip Pewarnaan

Upaya manusia dalam mengejar kecantikan telah mendorong evolusi teknologi pewarnaan rambut secara terus-menerus, yang telah berlangsung selama ribuan tahun, mulai dari rambut cokelat keemasan para firaun Mesir kuno hingga pilihan warna rambut yang beragam di zaman modern. Sejak pewarna sintetis pertama, yaitu ungu anilin, diperkenalkan pada tahun 1856, pewarna rambut oksidatif telah mengalami lebih dari seratus tahun pengembangan dan kini telah membentuk rantai industri yang lengkap yang mencakup pemasok bahan baku, produsen, merek, dan konsumen. Dengan pesatnya perkembangan pasar kosmetik domestik, industri pewarna rambut secara bertahap menjadi matang, dan sistem regulasi menjadi semakin sempurna. Bahan baku berkualitas tinggi, teknologi yang matang, dan pengakuan konsumen telah menjadi inti dari daya saing produk.

(一)

Struktur Biologis dan Esensi Kimia Rambut: Dasar Alami Pewarnaan Rambut

Perubahan warna rambut pada dasarnya adalah hasil interaksi antara zat pewarna rambut, struktur rambut, dan komposisi kimia. Penampang rambut (batang rambut, yaitu bagian yang terlepas dari folikel rambut) dibagi menjadi tiga lapisan dari luar ke dalam: epidermis rambut, korteks rambut, dan medula rambut, dan terutama terdiri dari keratin alfa. Struktur dan karakteristik komposisi ini secara langsung menentukan kelayakan dan efisiensi pewarnaan rambut.

01

Struktur tiga lapis rambut: dari penghalang ke area fungsional inti

(1)Epidermis rambut: "pintu pertama" zat pewarna rambut

Epidermis adalah lapisan terluar dari batang rambut, terdiri dari 6-10 lapisan keratinosit datar dan transparan yang tersusun dalam pola tumpang tindih "sisik ikan" (mirip dengan genteng atap). Fungsi utamanya adalah untuk melindungi korteks rambut dari rangsangan eksternal dan mengontrol masuk dan keluarnya zat.

Untuk pewarnaan rambut, epidermis adalah antarmuka utama zat pewarna rambut: surfaktan atau bahan alkali (seperti amonia) dalam produk pewarna rambut pertama-tama akan membasahi epidermis, menyebabkan celah sel "sisik ikan" mengembang, membuka saluran bagi molekul pewarna selanjutnya untuk masuk ke korteks. Jika epidermis rambut rusak (seperti pengeritingan dan pewarnaan yang sering menyebabkan sisik rontok), hal itu dapat menyebabkan pewarna menembus terlalu cepat, yang dapat menyebabkan rambut kering dan warna tidak merata; Sebaliknya, epidermis rambut yang sehat membutuhkan pengoptimalan kelembutan "penghalang pembuka" dalam desain formula untuk menghindari kerusakan berlebihan pada struktur rambut.

(2)Kortikal: 'area inti' perubahan warna

Korteks rambut menyumbang 80% -90% dari volume batang rambut dan terdiri dari berkas serat keratin yang tersusun sejajar. Berkas serat diisi dengan protein keratin amorf dan partikel pigmen alami. Lapisan ini adalah area inti tempat zat pewarna rambut memberikan efeknya.

Agen pengoksidasi (seperti hidrogen peroksida) dalam pewarna rambut permanen pertama-tama akan bereaksi dengan melanin di korteks rambut, menghancurkan struktur pigmen asli (yaitu "penghilangan warna");

Selanjutnya, molekul pewarna sintetis (seperti fenilendiamin) masuk ke korteks rambut dan berikatan secara kovalen dengan gugus amino dan tiol dalam keratin, membentuk pigmen baru yang stabil dan mencapai "pewarnaan tahan lama". Efisiensi proses ini bergantung pada ukuran molekul pewarna dan reaktivitasnya dengan keratin.

(3)Medula: 'Zona Permeasi Tambahan' Warna

Medula rambut terletak di tengah batang rambut dan terdiri dari keratinosit yang tersusun longgar. Hanya ada pada rambut kasar dengan diameter lebih dari 60 μ m (rambut halus mungkin tidak memiliki medula). Strukturnya longgar dan celahnya besar, memungkinkan pewarna rambut untuk lebih menyebar ke area ini, meningkatkan keseragaman dan daya tahan warna. Namun, karena proporsinya yang rendah, itu bukan area kunci untuk mewarnai rambut, jadi tidak perlu terlalu fokus pada desain produk. Hanya kompatibilitas formula untuk rambut kasar dan halus yang perlu dipertimbangkan

02

Keratin alfa:

"Kerangka kimia" rambut dan "target" reaksi pewarnaan

Komponen utama rambut adalah keratin alfa, dan struktur molekul dan sifat kimianya secara langsung menentukan mekanisme kerja zat pewarna rambut.

Karakteristik struktural: Keratin alfa membentuk rantai polipeptida dalam struktur "heliks kanan", dan beberapa rantai polipeptida dihubungkan oleh ikatan disulfida (disediakan oleh sistein, yang menyumbang proporsi sistein yang tinggi dalam rantai peptida), ikatan hidrogen, dll. untuk membentuk berkas serat yang stabil. Struktur ini memberikan kekuatan mekanik yang baik pada rambut dan ketahanan terhadap pelarut dan asam dan basa lemah.

Karakteristik reaksi: Keratin alfa sensitif terhadap oksidator, zat pereduksi, dan basa kuat. Ikatan disulfida dapat teroksidasi dan putus di bawah aksi oksidator, dan dapat direduksi dan putus di bawah aksi zat pereduksi; Sementara itu, gugus amino (- NH ₂) dan karboksil (- COOH) dalam rantai peptida dapat berikatan secara kovalen atau mengadsorpsi secara elektrostatik dengan molekul pewarna.

Justru karakteristik inilah yang memungkinkan pewarnaan rambut. Sementara oksidator menghancurkan melanin, mereka juga dapat secara moderat membuka ikatan disulfida keratin, memperluas celah molekul, dan memfasilitasi masuknya pewarna; Dan molekul pewarna mencapai "pewarnaan stabil" dengan berikatan dengan gugus keratin, yang juga merupakan dasar kimia inti bagi pewarna rambut permanen untuk mempertahankan warna dalam waktu yang lama.

(二)

Prinsip ilmiah pewarnaan rambut:

Dari aksi material hingga dekomposisi proses

Berdasarkan struktur dan sifat kimia rambut, proses pewarnaan dapat dipecah menjadi empat langkah inti: kontak penetrasi reaksi pewarnaan. Setiap langkah perlu disesuaikan dengan karakteristik rambut dan desain formula produk, sebagai berikut.

01

Langkah 1:

"Kontak dan pembasahan" antara zat pewarna rambut dan epidermis rambut

Setelah mengaplikasikan produk pewarna rambut, langkah pertama adalah mengurangi tegangan permukaan rambut melalui surfaktan (seperti natrium dodesil sulfat), sehingga zat pewarna rambut (pewarna, oksidator, komponen alkali, dll.) dibasahi dan diadsorpsi secara merata pada permukaan epidermis rambut. Kunci dari langkah ini adalah "keseragaman pembasahan". Jika surfaktan tidak dipilih dengan benar, hal itu dapat menyebabkan pembasahan lokal yang tidak mencukupi dan menyebabkan warna yang tidak merata selanjutnya

02

Langkah dua:

"Pembukaan dan penetrasi pewarna" dari penghalang kulit rambut

Komponen alkali dalam produk pewarna rambut, seperti amonia dan etanolamin, dapat meningkatkan nilai pH permukaan rambut, menyebabkan sel "sisik ikan" di epidermis rambut membengkak dan ruang antar sel mengembang; Pada saat yang sama, oksidator (seperti hidrogen peroksida) akan sedikit mengoksidasi protein keratin di epidermis, yang selanjutnya mengganggu struktur penghalang. Keduanya bekerja sama untuk membuka "saluran" bagi molekul pewarna.

Selanjutnya, molekul pewarna (seperti pewarna prekursor molekul kecil) masuk ke korteks rambut melalui "difusi perbedaan konsentrasi". Semakin kecil molekulnya, semakin tinggi kelarutannya, dan semakin kuat efisiensi difusinya; Namun, pewarna makromolekul (seperti flavonoid dalam pewarna tumbuhan alami) sulit ditembus, yang juga merupakan alasan utama buruknya ketahanan warna pewarna rambut alami.

Langkah 3:

Perubahan Warna dan Reaksi di Rambut Kortikal

Setelah memasuki korteks rambut, oksidator (seperti hidrogen peroksida) pertama-tama bereaksi dengan melanin alami: struktur indol dalam melanin teroksidasi dan rusak, dan warna asli menghilang (yaitu "penghilangan warna"), membuat ruang untuk warna baru. Pada saat yang sama, oksidator secara moderat memecah ikatan disulfida keratin, memperluas celah berkas serat di korteks rambut dan selanjutnya mempromosikan difusi molekul pewarna.

Selanjutnya, molekul pewarna bereaksi dengan keratin: jika itu adalah pewarna rambut permanen, pewarna prekursor molekul kecil (seperti p-fenilendiamin) akan mengalami polimerisasi oksidatif di bawah aksi oksidator, membentuk pigmen makromolekul yang berikatan secara kovalen dengan gugus amino keratin (dengan gaya ikat yang kuat dan tidak mudah lepas); Jika itu adalah pewarna semi permanen, molekul pewarna (seperti pewarna asam) menempel melalui adsorpsi elektrostatik (berikatan dengan gugus karboksil keratin), dengan gaya ikat yang lemah dan mudah lepas karena pencucian.

Langkah 4:

Difusi dan stabilitas pewarnaan pewarna ke arah medula oblongata

Molekul pewarna yang tidak bereaksi akan lebih lanjut berdifusi ke dalam medula, mencapai keseragaman warna melalui pengisian fisik; Pada saat yang sama, dengan pembilasan produk pewarna rambut dan pengeringan rambut, sel "sisik ikan" pada kutikula rambut secara bertahap menutup, dan fungsi penghalang dipulihkan, mengunci molekul pewarna di korteks rambut dan medula.

Retensi warna rambut baru sangat terkait dengan interaksi antara medula rambut dan epidermis. Sel secara bertahap menutup, fungsi penghalang dipulihkan, dan molekul pewarna "terkunci" di korteks rambut dan medula. Pada titik ini, proses pewarnaan rambut selesai, dan rambut menampilkan warna baru yang tidak mudah rontok selama pembersihan harian (tipe permanen) atau perlahan rontok (tipe semi permanen).

Inti dari teknologi pewarnaan rambut adalah pencocokan ilmiah antara "struktur rambut dan sifat kimia" dengan "mekanisme kerja zat pewarna rambut". Bagi para praktisi, hanya dengan memahami secara mendalam fungsi penghalang epidermis rambut, peran inti korteks rambut, dan karakteristik respons keratin alfa, mereka dapat menemukan keseimbangan antara "efektivitas, kelembutan, dan daya tahan" dan mengembangkan produk berkualitas tinggi yang memenuhi permintaan pasar. Dari abad ke-19 hingga abad ke-21 saat ini, setiap terobosan dalam penelitian pewarna dan teknologi pewarnaan berasal dari pemahaman yang lebih dalam tentang ilmu rambut, yang juga merupakan arah inti dari inovasi industri di masa depan.