Александр Кувватов – Химия цвета. Как работают красители на волосах. Научное объяснение окрашивания, осветления и удаления косметического цвета для парикмахеров (страница 3)

Поэтому химия окрашивания начинается не с тюбика красителя, а с понимания материала, на котором этот краситель работает.

2.2. Основные компоненты волоса

Волос состоит преимущественно из белковых структур. Основную роль играют кератины и кератин-ассоциированные белки. Они формируют внутренний каркас волоса, отвечают за прочность, упругость и устойчивость волокна к механическим нагрузкам [1], [2].

Кроме белков, в волосе присутствуют вода, липиды, пигменты и следовые элементы. Их доля может быть значительно ниже, чем доля белков, но функциональное значение очень велико. Вода влияет на набухание и пластичность волоса. Липиды участвуют в барьерных свойствах, гладкости и гидрофобности поверхности. Пигменты определяют натуральный цвет. Следовые элементы могут влиять на поведение окислителей и стабильность окрашивания [1], [2], [3].

Волос нельзя рассматривать как однородную массу кератина. Это организованная структура, в которой химический состав и пространственное расположение компонентов определяют поведение волоса при окрашивании.

2.3. Кератиновая основа волоса

Кератин — главный структурный белок волоса. В кортексе он организован в систему промежуточных филаментов, макрофибрилл и белкового матрикса. Такая организация придаёт волосу прочность и одновременно определяет его реакцию на воду, тепло и химические процедуры [1], [2].

Особое значение имеет аминокислота цистеин. Остатки цистеина могут образовывать дисульфидные связи, которые являются одной из причин механической устойчивости волоса. Эти связи особенно важны при процедурах, связанных с изменением формы волоса, обесцвечиванием и другими redox-процессами [1], [4].

Окислительные процедуры направлены прежде всего на изменение пигментной системы волоса, но при интенсивном воздействии они затрагивают и белковую структуру. При обесцвечивании дисульфидные связи могут окисляться с образованием цистеиновой кислоты, что связано с необратимым повреждением кератинового материала [4], [5].

Это объясняет, почему осветление нельзя рассматривать только как удаление цвета. Оно изменяет химическое состояние самого волокна.

2.4. Связи, удерживающие структуру волоса

Структура волоса поддерживается несколькими типами химических и физических взаимодействий.

Дисульфидные связи относятся к ковалентным связям и играют важную роль в устойчивости кератиновой структуры. Их изменение лежит в основе многих химических процедур, включая завивку, выпрямление и частично повреждение при сильном окислении [1], [4].

Водородные связи более слабые, но многочисленные. Они чувствительны к воде и температуре. Именно поэтому влажный волос меняет механические свойства, становится более пластичным и легче деформируется [1], [2].

Ионные взаимодействия зависят от pH среды. При изменении кислотности или щёлочности меняется заряд белковых групп, что влияет на набухание волоса, адсорбцию веществ и взаимодействие с компонентами красителя [1], [2].

Гидрофобные взаимодействия связаны с неполярными участками белков и липидов. Они участвуют в сохранении плотности структуры, снижении избыточного проникновения воды и поддержании барьерных свойств волоса [2], [6].

При окрашивании все эти связи не исчезают одновременно, но условия процедуры могут изменять их состояние. Поэтому результат окрашивания зависит не только от формулы красителя, но и от того, насколько сохранена внутренняя организация волоса.

2.5. Вода в волосе

Вода в волосе не является пассивным наполнителем. Она влияет на набухание волокна, подвижность молекул, механические свойства и проницаемость структуры [1], [2].

Волос способен поглощать влагу из окружающей среды. При увеличении содержания воды меняется диаметр волоса, снижается жёсткость, повышается пластичность и изменяется способность волокна пропускать вещества [1], [2].

В окрашивании это имеет практическое значение. Содержание воды в волосе может влиять на распределение состава, скорость проникновения молекул и условия реакции. Избыточная влажность может разбавлять продукт на поверхности волоса, но её влияние не сводится только к механическому разбавлению. Вода меняет физическое состояние самого материала.

Поэтому сухой, влажный и переувлажнённый волос не являются одинаковой основой для окрашивания. Они отличаются степенью набухания, распределением воды и условиями движения молекул внутри структуры.

2.6. Липиды волоса

Липиды составляют относительно небольшую часть массы волоса, но существенно влияют на его свойства. Они участвуют в гидрофобности поверхности, блеске, скольжении, снижении трения и барьерной функции [2], [6], [7].

Часть липидов расположена на поверхности волоса, часть входит в состав межклеточного мембранного комплекса. Особенно важна 18-метилэйкозановая кислота, известная как 18-MEA. Она связана с поверхностью кутикулы и участвует в формировании гидрофобности, гладкости и характерного ощущения здорового волоса [6].

При повреждении поверхности, частичной потере 18-MEA и нарушении эпикутилы волос становится более гидрофильным, хуже отражает свет, сильнее трётся между волокнами и легче воспринимается как сухой или шероховатый [6].

Для окрашивания это важно, потому что липидная система влияет на барьерную функцию волоса. Сохранённая липидная структура помогает поддерживать более контролируемое движение воды и веществ. Нарушенная липидная структура повышает чувствительность волоса к химическим процедурам и может усиливать неравномерность результата.

2.7. Межклеточный мембранный комплекс

Межклеточный мембранный комплекс, или CMC, представляет собой систему липидно-белковых структур между клетками волоса. Он присутствует между клетками кутикулы, между клетками кортекса и в зоне соединения кутикулы с кортексом [3].

CMC выполняет несколько функций. Он участвует в сцеплении клеток, поддерживает целостность структуры волоса, влияет на движение воды и веществ, а также играет роль в механической устойчивости волокна [3].

В окрашивании CMC важен потому, что проникновение веществ в волос не происходит как простое заполнение пустот. Молекулы перемещаются через доступные пути внутри сложной структуры. Межклеточные области, участки с меньшей плотностью и изменённые зоны кутикулы могут участвовать в движении компонентов красителя [1], [3]. Повреждение CMC изменяет поведение волоса. Волос может быстрее намокать, быстрее принимать некоторые вещества, но одновременно становится менее устойчивым и менее предсказуемым при окрашивании.

2.8. Повреждение волоса и поведение красителя

Повреждённый волос часто быстрее принимает краситель, но это не означает более качественного окрашивания. Нарушение кутикулы, липидного слоя, CMC и кортекса может увеличивать проницаемость, но одновременно снижать равномерность распределения и стойкость цвета [1], [3], [4].

Особенно заметно это на осветлённых и пористых волосах. Такие участки могут быстро затемняться при тонировании, интенсивно захватывать холодные или фиолетовые нюансы, но затем быстро терять часть оттенка при мытье. Это связано не с «капризностью» волоса, а с нарушением барьерной и удерживающей способности волокна.

Повреждённая структура хуже контролирует движение воды и молекул. Поэтому окрашивание на такой основе требует большей осторожности, чем окрашивание на плотном натуральном волосе.

2.9. Окислительное повреждение при обесцвечивании

Обесцвечивание направлено на разрушение натуральных пигментов, но химическое воздействие не ограничивается меланином. Перекись водорода и персульфаты в щелочной среде могут вызывать изменения белковой структуры волоса, повреждение дисульфидных связей, образование окисленных серосодержащих групп и нарушение внутренней организации волокна [4], [5].

Рост cysteic acid — это не “нормальное осветление пигмента”, а маркер окислительного повреждения кератина. Обесцвечивание меняет не только меланин, но и белковую архи тектуру волоса. Именно поэтому маска после порошка может улучшить скольжение и блеск, но не «отменяет» факт образования cysteic acid. Она может косметически ком пенсировать поверхность, но не возвращает окисленные дисульфидные связи в исходное состояние [9].

Исследования структурных изменений после обесцвечивания показывают повреждение внутренних зон волоса и изменение белкового состава. Это подтверждает, что осветление является комплексным химическим воздействием, а не только изменением цвета [4].Образование цистеиновой кислоты является одним из признаков окислительного повреждения кератина. Её накопление связано с разрушением дисульфидных связей и снижением устойчивости волоса к дальнейшим химическим и механическим нагрузкам [5].

После сильного обесцвечивания волос становится не просто светлее. Он становится другим материалом для последующего окрашивания: более гидрофильным, более пористым, менее устойчивым и менее предсказуемым.

2.10. Почему один и тот же краситель работает по-разному

Один и тот же краситель может давать разные результаты на разных волосах из-за различий в структуре и химическом состоянии волокна.

Плотный натуральный волос может медленнее пропускать молекулы и требовать более активных условий реакции. При этом результат часто получается более устойчивым и равномерным. Пористый осветлённый волос может быстро принимать пигмент, но хуже удерживать его. На таких волосах выше риск затемнения концов, пятнистости, ухода оттенка в серость, фиолетовый или грязный тон.