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Divulgazione scientifica | | Comprensione scientifica della struttura dei capelli e dei principi della tintura

La ricerca della bellezza da parte degli esseri umani ha guidato la continua evoluzione della tecnologia della tintura dei capelli, che abbraccia migliaia di anni, dai riccioli castano dorato degli antichi faraoni egizi alle moderne e diverse scelte di colore dei capelli. Dall'introduzione del primo colorante sintetico, la violetta di anilina, nel 1856, i coloranti ossidativi per capelli hanno subito oltre cento anni di sviluppo e hanno ora formato una catena industriale completa che copre fornitori di materie prime, produttori, marchi e consumatori. Con il rapido sviluppo del mercato cosmetico nazionale, l'industria della tintura per capelli sta gradualmente maturando e il sistema normativo sta diventando sempre più perfetto. Materie prime di alta qualità, tecnologia matura e riconoscimento da parte dei consumatori sono diventati il ​​cuore della competitività del prodotto.

(一)

La struttura biologica e l'essenza chimica dei capelli: la base naturale della tintura dei capelli

Il cambiamento di colore dei capelli è essenzialmente il risultato dell'interazione tra le sostanze coloranti per capelli, la struttura dei capelli e la composizione chimica. La sezione trasversale dei capelli (fusto del capello, che è la parte che si è staccata dal follicolo pilifero) è divisa in tre strati dall'esterno verso l'interno: epidermide del capello, corteccia del capello e midollo del capello, ed è composta principalmente da cheratina alfa. Questa struttura e le caratteristiche composizionali determinano direttamente la fattibilità e l'efficienza della tintura dei capelli.

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La struttura a tre strati dei capelli: dalla barriera all'area funzionale centrale

(1)Epidermide del capello: la "prima porta" delle sostanze coloranti per capelli

L'epidermide è lo strato più esterno del fusto del capello, composto da 6-10 strati di cheratinociti piatti e trasparenti disposti in uno schema sovrapposto a "scaglie di pesce" (simile alle tegole). La sua funzione principale è proteggere la corteccia del capello dagli stimoli esterni e controllare l'ingresso e l'uscita delle sostanze.

Per la tintura dei capelli, l'epidermide è l'interfaccia primaria delle sostanze coloranti per capelli: i tensioattivi o gli ingredienti alcalini (come l'ammoniaca) nei prodotti per la tintura dei capelli inumidiranno prima l'epidermide, causando l'espansione degli spazi cellulari a "scaglie di pesce", aprendo canali per l'ingresso delle successive molecole di colorante nella corteccia. Se l'epidermide del capello è danneggiata (come la permanente e la tintura frequenti che causano la caduta delle scaglie), può far penetrare il colorante troppo velocemente, il che può portare a capelli secchi e colore non uniforme; Al contrario, un'epidermide sana richiede l'ottimizzazione della delicatezza della "barriera di apertura" nella progettazione della formula per evitare danni eccessivi alla struttura dei capelli.

(2)Corteccia: l'"area centrale" del cambio di colore

La corteccia del capello rappresenta l'80% -90% del volume del fusto del capello ed è composta da fasci di fibre di cheratina disposti parallelamente. I fasci di fibre sono riempiti con proteine ​​di cheratina amorfa e particelle di pigmento naturale. Questo strato è l'area centrale in cui le sostanze coloranti per capelli esercitano i loro effetti.

L'agente ossidante (come il perossido di idrogeno) nella tintura permanente per capelli reagirà prima con la melanina nella corteccia del capello, distruggendo la struttura del pigmento originale (cioè "decolorazione");

Successivamente, le molecole di colorante sintetico (come la fenilendiammina) entrano nella corteccia del capello e si legano covalentemente con i gruppi amminici e tiolici nella cheratina, formando nuovi pigmenti stabili e ottenendo una "colorazione duratura". L'efficienza di questo processo dipende dalle dimensioni delle molecole di colorante e dalla loro reattività con la cheratina.

(3)Midollo: la "zona di permeazione ausiliaria" del colore

Il midollo del capello si trova al centro del fusto del capello ed è composto da cheratinociti disposti in modo lasco. Esiste solo nei capelli grossi con un diametro superiore a 60 μ m (i capelli fini potrebbero non avere un midollo). La sua struttura è sciolta e gli spazi sono ampi, consentendo al colorante per capelli di diffondersi ulteriormente in quest'area, migliorando l'uniformità e la durata del colore. Tuttavia, a causa della sua bassa proporzione, non è l'area chiave per la tintura dei capelli, quindi non è necessario concentrarsi eccessivamente sulla progettazione del prodotto. È necessario considerare solo la compatibilità della formula per capelli grossi e fini

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Cheratina alfa:

Lo "scheletro chimico" dei capelli e il "bersaglio" della reazione di tintura

Il componente principale dei capelli è la cheratina alfa e la sua struttura molecolare e le sue proprietà chimiche determinano direttamente il meccanismo d'azione delle sostanze coloranti per capelli.

Caratteristiche strutturali: la cheratina alfa forma una catena polipeptidica in una struttura a "elica destrorsa" e più catene polipeptidiche sono collegate da legami disolfuro (forniti dalla cisteina, che rappresenta un'alta percentuale di cisteina nella catena peptidica), legami idrogeno, ecc. per formare fasci di fibre stabili. Questa struttura conferisce ai capelli una buona resistenza meccanica e resistenza ai solventi e agli acidi e alle basi deboli.

Caratteristiche di reazione: la cheratina alfa è sensibile agli ossidanti, agli agenti riducenti e alle basi forti. I legami disolfuro possono essere ossidati e rotti sotto l'azione degli ossidanti e possono essere ridotti e rotti sotto l'azione degli agenti riducenti; Nel frattempo, i gruppi amminici (- NH ₂) e carbossilici (- COOH) nella catena peptidica possono legarsi covalentemente o adsorbire elettrostaticamente con le molecole di colorante.

È proprio questa caratteristica che rende possibile la tintura dei capelli. Mentre gli ossidanti distruggono la melanina, possono anche aprire moderatamente il legame disolfuro della cheratina, espandere lo spazio molecolare e facilitare l'ingresso del colorante; E le molecole di colorante ottengono una "colorazione stabile" legandosi ai gruppi cheratinici, che è anche la base chimica fondamentale per i coloranti permanenti per capelli per mantenere il colore a lungo.

(二)

Il principio scientifico della tintura dei capelli:

Dall'azione del materiale alla decomposizione del processo

Sulla base della struttura e della natura chimica dei capelli, il processo di tintura può essere suddiviso in quattro passaggi fondamentali: contatto, penetrazione, reazione, colorazione. Ogni passaggio deve corrispondere alle caratteristiche dei capelli e alla progettazione della formula del prodotto, come segue.

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Passaggio 1:

Il "contatto e bagnatura" tra le sostanze coloranti per capelli e l'epidermide dei capelli

Dopo aver applicato i prodotti per la tintura dei capelli, il primo passo è ridurre la tensione superficiale dei capelli attraverso tensioattivi (come il sodio dodecil solfato), in modo che le sostanze coloranti per capelli (coloranti, ossidanti, componenti alcalini, ecc.) siano uniformemente bagnate e adsorbite sulla superficie dell'epidermide dei capelli. La chiave di questo passaggio è "uniformità di bagnatura". Se il tensioattivo non viene selezionato correttamente, potrebbe portare a un'umidificazione locale insufficiente e causare una successiva colorazione non uniforme

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Passaggio due:

L'"apertura e penetrazione del colorante" della barriera cutanea dei capelli

I componenti alcalini nei prodotti per la tintura dei capelli, come l'ammoniaca e l'etanolammina, possono aumentare il valore del pH della superficie dei capelli, causando il rigonfiamento delle cellule a "scaglie di pesce" nell'epidermide dei capelli e l'espansione degli spazi intercellulari; Allo stesso tempo, gli ossidanti (come il perossido di idrogeno) ossideranno leggermente la proteina cheratinica nell'epidermide, interrompendo ulteriormente la struttura della barriera. I due lavorano insieme per aprire un "canale" per le molecole di colorante.

Successivamente, le molecole di colorante (come i coloranti precursori a piccole molecole) entrano nella corteccia del capello attraverso la "diffusione della differenza di concentrazione". Più piccola è la molecola, maggiore è la solubilità e maggiore è l'efficienza di diffusione; Tuttavia, i coloranti macromolecolari (come i flavonoidi nei coloranti vegetali naturali) sono difficili da penetrare, che è anche la ragione principale della scarsa persistenza del colore dei coloranti naturali per capelli.

Passaggio 3:

Scolorimento e reazione nei capelli corticali

Dopo essere entrati nella corteccia del capello, gli ossidanti (come il perossido di idrogeno) reagiscono prima con la melanina naturale: la struttura indolo nella melanina viene ossidata e rotta e il colore originale scompare (cioè "decolorazione"), facendo spazio a nuovi colori. Allo stesso tempo, l'ossidante rompe moderatamente i legami disolfuro della cheratina, espandendo gli spazi dei fasci di fibre nella corteccia del capello e promuovendo ulteriormente la diffusione delle molecole di colorante.

Successivamente, le molecole di colorante reagiscono con la cheratina: se si tratta di una tintura permanente per capelli, i coloranti precursori a piccole molecole (come la p-fenilendiammina) subiranno una polimerizzazione ossidativa sotto l'azione degli ossidanti, formando pigmenti macromolecolari che si legano covalentemente con i gruppi amminici della cheratina (con una forte forza di legame e non sono facilmente staccabili); Se si tratta di una tintura semipermanente per capelli, le molecole di colorante (come i coloranti acidi) aderiscono attraverso l'adsorbimento elettrostatico (legandosi al gruppo carbossilico della cheratina), con una debole forza di legame e facile distacco a causa del lavaggio.

Passaggio 4:

La diffusione e la stabilità della colorazione dei coloranti verso il midollo allungato

Le molecole di colorante non reagite si diffonderanno ulteriormente nel midollo, ottenendo l'uniformità del colore attraverso il riempimento fisico; Allo stesso tempo, con il risciacquo dei prodotti per la tintura dei capelli e l'asciugatura dei capelli, le cellule a "scaglie di pesce" sulla cuticola dei capelli si chiudono gradualmente e la funzione di barriera viene ripristinata, bloccando le molecole di colorante nella corteccia e nel midollo dei capelli.

La ritenzione del nuovo colore dei capelli è strettamente correlata all'interazione tra il midollo e l'epidermide dei capelli. Le cellule si chiudono gradualmente, la funzione di barriera viene ripristinata e le molecole di colorante vengono "bloccate" nella corteccia e nel midollo dei capelli. A questo punto, il processo di tintura dei capelli è completato e i capelli presentano un nuovo colore che non si stacca facilmente durante la pulizia quotidiana (tipo permanente) o si stacca lentamente (tipo semipermanente).

Il fulcro della tecnologia della tintura dei capelli è l'abbinamento scientifico di "struttura dei capelli e proprietà chimiche" con "il meccanismo d'azione delle sostanze coloranti per capelli". Per i professionisti, solo comprendendo a fondo la funzione di barriera dell'epidermide dei capelli, il ruolo centrale della corteccia dei capelli e le caratteristiche di risposta della cheratina alfa, possono trovare un equilibrio tra "efficacia, delicatezza e durata" e sviluppare prodotti di alta qualità che soddisfino la domanda del mercato. Dal XIX secolo a oggi, il XXI secolo, ogni svolta nella ricerca sui coloranti e nella tecnologia della tintura deriva da una comprensione più profonda della scienza dei capelli, che è anche la direzione principale dell'innovazione futura del settore.