[科普中国]-染发的时候，头发发生了什么？

复工在即，很多人终于还是忍不住对自己的头发下手了。这次，已经不是简单的修修剪剪，而是开始在家染发了。虽然最终的结果可能是，再一次证实自己的手残。其实，染发并不是现代人的专利，人类的染发历史源远流长，甚至可以追溯到公元前一千多年。古埃及人已经知道用热水提取散沫花色素将头发染成橘红色；古欧洲日耳曼人会用羊脂和植物灰汁混合将白发染黑；罗马人使用过苏木、茜草、紫草茸染发；在我国东汉时期最早的药物专著《神农本草经》中, 也已记载了一些可使白发变黑的植物,如白蒿能“长毛发令黑”。东晋医学家葛洪在《肘后备急方》中记载用醋浆煮大豆来涂发染发,可以起到“发须白令黑”而且“黑如漆色”的效果。1856年英国的泊金(W.H.Perkin)发现并合成出了苯胺紫染料，才为性质稳定、着色持久的染发产品提供了可能。1863 年，染发剂主要成分对苯二胺（p-Phenylenediamine，PPD）被成功合成，但当时它主要是被用做工业染料。直到1883 年，法国巴黎梦内脱(Monnet)公司研制出了对苯二胺类化学染发剂，染发剂才由此进入了飞速发展的时代。染发的时候，头发经历了什么？染发对发质有什么影响？ 图片来源于Veer图库看似简单的头发，结构组成并不简单想知道头发是怎么染色的，我们首先要了解头发的组成和结构。在之前的烫发篇里（链接http://www.kepu.net.cn/ydrhcz/ydrhcz_zpzs/ydrh_2020/202003/t20200311_484676.html），介绍了头发分为毛杆和毛囊两部分，毛囊埋藏在头皮内部，日常裸露在外的是毛杆。毛杆自内向外由毛髓质( medulla )，毛皮质( cortex )和毛鳞片(cuticle)三层构成。髓质位于毛杆的中心,由2层～3层多角形角化细胞组成。皮质紧密地围绕着髓质周围，皮质细胞的直径约为2μm～3μm，皮质细胞由许多粗纤维、细纤维和原纤维组成。原纤维由2股～3股α-螺旋的角蛋白组成，许多原纤维形成直径为8？10-3μm的小纤维，再由许多小纤维构成大纤维。这些纤维被包埋在由高硫蛋白组成的细胞基质中并组成非常紧密的纤维束，皮质细胞的基质中含有色素颗粒，就是这些色素颗粒决定了我们原始的头发颜色。毛鳞片（毛小皮）在毛杆的最外层，由3层～7层毛小皮细胞围绕着毛杆。毛鳞片和毛皮质中含有的丰富的高硫蛋白，以及氨基酸分子间形成的二硫键、氢键、盐键等键合作用，使得头发具有相当强韧抗拉特性，而且能够稳定地维持或直或卷的形状。脂质也是头发的重要组成成分，主要位于毛小皮细胞间以及毛小皮与皮质细胞间的细胞间隙中，称为细胞膜络合物(CMC)，CMC脂质与蛋白质结合能够形成脂蛋白，围绕头发纤维形成一个连续的网状结构，起到细胞间的粘合作用。毛发组成结构，来源于参考文献[1]**染发剂是如何改变头发的颜色？**知道了头发的结构，我们再来看染发剂改变的是头发哪一部分的颜色。不同的染发剂，染发的原理也不相同。染发剂按染料成分可分为三大类：无机染发剂(金属染发剂)、合成染发剂(氧化染发剂)和植物染发剂(天然染发剂)。无机染发剂：含有铅、银、铁、铜等金属盐的化合物染料, 作用机理主要是染发剂中的金属离子渗透到头发中,与头发蛋白中的半胱氨酸中的硫作用,生成黑色硫化铅、硫化银等, 使头发被染黑。古代希腊人使用的是铅内衬的水管,流水慢慢地会将铅溶解，经常用这种水洗头的人,头发乌黑，但重金属铅离子易蓄积在人体中，并引起人中毒。目前此类染发剂的使用基本上已经成为历史。合成染发剂：也是目前市场上使用较多的染发剂，有各种膏状、液体、粉状和泡泡等形式，根据颜色持久性分为: 暂时型染发剂、半永久型染发剂和永久型染发剂。暂时型染发剂，一般用水溶性大分子染料制成，无法渗透到皮质层中，只是附着在头发毛鳞片上。暂时型染发剂多为喷雾状产品，一般用于演出、化妆等，洗一次既掉，因其附着在头发表面，故对头发损伤较小。 来源于参考文献[2]图片来源于Veer图库半永久型染发剂，染料分子较小，主要染料有硝基苯二胺、硝基氨苯酚、偶氮型酸性染料等，这些成分能渗透进头发表层，部分进入皮质。染色之后比暂时性染发剂更耐清洗，颜色大概需要经过6-12次清洗才能褪色。这种染发剂的作用机理主要是使颜色沉积在表层和皮质层，所以刺激性也相对较小。 来源于参考文献[2]永久型染发剂，大都是由两种制剂组成，常用两瓶分装，一瓶装染料的基质，一瓶装氧化剂的基质，需要使用两部分混合进行染色。第一剂为染色剂，以氧化染料中间体（如对苯二胺）为主，还含有碱化剂、偶合剂（如对苯二酚）等。第二剂为氧化剂，主要成份为过氧化氢，也就是双氧水。 图片来源于Veer图库染发时，染发剂中的碱性物质会使得头发发生膨胀，第一剂中的染料中间体是低粘度、易流动的小分子，和第二剂的过氧化氢可以渗入毛皮质纤维中，头发固有的黑色素被双氧水氧化脱色，染发剂中间剂与偶合剂在氧化作用下缩合形成了稳定的有色染料分子，使头发着色。由于有色物质分子量大，不易通过毛发间隙，因此具有较高的水洗牢度，颜色可维持1～3个月，所以永久型染发剂也并不是染一次就永久保色。 来源于参考文献[2]对苯二胺是大多数染发剂中都含有的过敏原，部分人用后会出现眼睑浮肿、皮肤发红等症状，甚至会出现奇痒难忍的小疹。所以染发前的过敏测试一定要做，千万不要怕麻烦！既想烫发，又想染发时，理发师为什么会先烫发再染发？这是因为烫发过程中还原剂会打断头发中的二硫键，为避免染发锁住的染料分子又被破坏，所以烫发应该在染发前进行。很多人染发之后，头发会变得又枯又干，这是为什么呢？头发在染烫过程受损的主要成分是高硫蛋白和结构脂质。高硫蛋白中形成的维持头发强度的二硫键被破坏，覆盖在头发表面起滋润作用的脂肪酸被分解，造成毛小皮细胞脱落，毛鳞片翘起，外观上，头发变得干枯毛躁，甚至分叉断裂。所以烫发后修复3个月左右，再进行染发为好。 染发后头发又干又枯怎么办？受损的毛鳞片和毛小皮无法彻底复原，但是可以进行修护，这时护发素护发精油就派上了用场！我们常用的护发素添加了硅内酯、泛醇、二甲基硅酮、水解丝和水解乳蛋白等物质，可以促进毛鳞片闭合，再附以阳离子表活面活性剂，可以修护染发后的毛发损伤。护发精油也具有帮助毛鳞片顺滑，实现亮泽柔顺外观的作用。 染发后（左）、使用护发素三个月后（右）头发扫描电镜结构对比，染发后毛小皮翘起, 有脱黏附现象, 部分毛小皮边缘微卷, 或呈锯齿状；染发后持续使用护发素，毛小皮恢复整齐排列状态，相互致密, 接近染发前的正常头发。来源于参考文献[3] 科学技术的发展，给了人们“改头换面”的机会和资本，使人们朝着自己所认为的“美”的方向不断探索。但是美的同时，可千万别忽视了健康啊。 图片来源于Veer图库参考文献[1] Mu WW, Li ZZ. The Natural Plant Hair-dying[J]. Guangzhou Chemical Industry, 2019,43(19):8-13.[2] Li XM, Wang YB, Xue S. A Review of Research and Development of Hair Colorants[J]. DYESTUFFS AND COLORATION, 2016,53(2):17-24.[3] Cai L, Fang WX, Wang L. The damage of perm and dyeing to hair and the reparative effect of shampoo and hair conditioner on hair[J]. Clin Dermatol, 2008, 37(6):351- 353.[4] 肖子英, 张宇光, 姜彦荀.中外古代染齿剂与染发剂之研究[J] .中国化妆品:专业版, 2006(12):88-89.[5] He XM. Relationship Between the Damage of Hair and the Structure and Composition of Hair[J]. China Surfactant Detergent& Cosmetics,2000,8(4):34-36.[6] Braid A D. , et al. Ceramide: A new approach to hair protection and conditioning [J]. Cosm et. Toiletr., 1994, 109: 49-57.