Александр Кувватов – Химия цвета. Как работают красители на волосах. Научное объяснение окрашивания, осветления и удаления косметического цвета для парикмахеров (страница 4)

Волос после многократных химических процедур может иметь нарушенную кутикулу, повреждённый CMC, окисленные белки и изменённую липидную систему. Это влияет на проникновение красителя, его распределение, стойкость и визуальную чистоту цвета [1], [3], [4].

Поэтому результат окрашивания определяется не только выбранной формулой. Он является итогом взаимодействия продукта, структуры волоса и условий процедуры.

2.11. Распространнённые упрощения

Одно из распространённых упрощений — представление о волосе как о кератиновой массе. На самом деле волос содержит не только белки. Вода, липиды, CMC, пигменты и следовые элементы также участвуют в его поведении при окрашивании [1], [2], [3].

Другое упрощение — представление о пористости как о «дырках» в волосе. Пористость лучше рассматривать как нарушение барьерной функции, изменение поверхности, межклеточных структур, способности к набуханию и удержанию веществ.

Ещё одно упрощение — идея, что повреждённый волос «лучше берёт цвет». Повреждённый волос может быстрее принимать часть пигментов, но это сопровождается снижением контроля, стойкости и равномерности результата [1], [3], [4].

Также ошибочно рассматривать уход после окрашивания только как средство для мягкости. Уход влияет на трение, блеск, потерю влаги, состояние поверхности и визуальную стабильность окрашенных волос [2], [6], [7].

2.12. Выводы

Волос является сложным химически активным материалом, состоящим из белков, воды, липидов, пигментов, следовых элементов и межклеточных структур.

Кератиновая структура определяет прочность волоса, но одновременно может повреждаться при окислительных процедурах.

Вода влияет на набухание, пластичность, диффузию и условия работы красителя.

Липиды, включая 18-MEA, участвуют в гидрофобности, гладкости, блеске, снижении трения и барьерных свойствах поверхности.

CMC является важной межклеточной системой, которая поддерживает целостность волоса и влияет на движение веществ внутри структуры.

Повреждённый волос может быстрее принимать пигмент, но хуже удерживает цвет и чаще даёт неравномерный результат.

Обесцвечивание меняет не только натуральный пигмент, но и белково-липидную структуру волоса.

Химия окрашивания невозможна без понимания состояния самого волоса. Краситель работает не сам по себе, а внутри конкретной структуры с конкретной степенью повреждения, влажности, липидной сохранности и проницаемости.

Научные источники

Robbins C. R. Chemical and Physical Behavior of Human Hair. 5th ed. Berlin, Heidelberg: Springer; 2012. DOI: 10.1007/978-3-642-25611-0.

Cruz C. F., Costa C., Gomes A. C., Matamá T., Cavaco-Paulo A. Human Hair and the Impact of Cosmetic Procedures: A Review on Cleansing and Shape-Modulating Cosmetics. Cosmetics. 2016;3(3):26. DOI: 10.3390/cosmetics3030026.

Robbins C. The cell membrane complex: three related but different cellular cohesion components of mammalian hair fibers. Journal of Cosmetic Science. 2009;60(4):437–465.

Grosvenor A. J., Deb-Choudhury S., Middlewood P. G., Thomas A., Lee E., Vernon J. A., Woods J. L., Clerens S. The physical and chemical disruption of human hair after bleaching: studies by transmission electron microscopy and redox proteomics. International Journal of Cosmetic Science. 2018;40(6):536–548. DOI: 10.1111/ics.12495.

Kuzuhara A. Evaluation of Cysteic Acid in Bleached Hair Using Infrared Spectroscopy. Journal of Fiber Science and Technology. 2016;72(1):1–7. DOI: 10.2115/fiberst.2016-0001.

Tokunaga S., Tanamachi H., Ishikawa K. Degradation of Hair Surface: Importance of 18-MEA and Epicuticle. Cosmetics. 2019;6(2):31. DOI: 10.3390/cosmetics6020031.

Coderch L., Alonso C., García M. T., Pérez L., Martí M. Hair Lipid Structure: Effect of Surfactants. Cosmetics. 2023;10(4):107. DOI: 10.3390/cosmetics10040107.

George E. Rogers. Known and Unknown Features of Hair Cuticle Structure: A Brief Review - Molecular and Biomedical Sciences, University of Adelaide, Adelaide, SA 5005, Australia. Cosmetics 2019, 6(2), 32; https://doi.org/10.3390/cosmetics6020032

Yang F.-C., Zhang Y., Rheinstädter M. C. The structure of people’s hair. PeerJ. 2014;2. DOI: 10.7717/peerj.619. PMID: 25332846. PMCID: PMC4201279.

ГЛАВА 3. Натуральный цвет волос. Меланин, меланосомы и оптика.

3.1. Цвет волоса как результат биохимии и оптики

Натуральный цвет волоса формируется не одним веществом и не одним простым «пигментом». Он является результатом взаимодействия нескольких факторов: количества меланина, соотношения разных типов меланина, размера и распределения меланосом, плотности кортекса, состояния кутикулы и поведения света внутри волокна [1], [2], [3].

В профессиональной практике цвет волоса часто описывают через уровень глубины тона и оттеночное направление. Такая система удобна для работы с красителями, но она не объясняет биохимическую природу натурального цвета. С точки зрения химии натуральный цвет волоса определяется прежде всего меланинами — полимерными пигментами, которые синтезируются в меланоцитах волосяного фолликула и затем включаются в растущий волос [2], [4].

При этом визуальный цвет не равен только химическому составу пигмента. Волос является оптическим волокном: свет частично отражается от поверхности, частично рассеивается в кутикуле и кортексе, частично поглощается меланином. Поэтому натуральный цвет зависит не только от того, сколько пигмента находится в волосе, но и от того, как этот пигмент расположен и как сама структура волоса взаимодействует со светом [1], [5].

3.2. Где образуется натуральный пигмент

Меланин волоса синтезируется не в самом стержне волоса, а в волосяном фолликуле. В период активного роста волоса меланоциты производят меланин внутри специальных органелл — меланосом. Затем меланосомы передаются клеткам, формирующим волосяной стержень, прежде всего клеткам кортекса [2], [4].

После того как волос вышел над поверхностью кожи, его видимая часть уже не способна самостоятельно производить новый натуральный пигмент. Поэтому любые изменения цвета по длине волоса после выхода из кожи связаны не с новой биологической пигментацией, а с внешними воздействиями: ультрафиолетом, водой, окислителями, красителями, уходом, загрязнениями и механическим износом [1], [6].

Это важно для понимания окрашивания. Натуральный пигмент находится внутри сформированной структуры волоса. При осветлении или окрашивании мастер работает не с живой системой синтеза меланина, а с уже сформированным материалом, содержащим пигментные гранулы.

3.3. Два основных типа меланина

В волосах человека основными пигментами являются эумеланин и феомеланин [3], [4], [7].

Эумеланин отвечает за тёмные коричнево-чёрные оттенки. Он образован преимущественно из производных 5,6-дигидроксииндола: DHI и DHICA. Разное соотношение этих структурных единиц влияет на свойства эумеланина, его оптическое поведение и химическую устойчивость [4], [7], [8].

Феомеланин связан с жёлто-рыжими и красновато-коричневыми оттенками. Его образование зависит от участия серосодержащих соединений, прежде всего цистеина, которые вступают в путь синтеза меланина на ранних стадиях меланогенеза [4], [7].

Натуральный цвет волоса обычно формируется не одним типом меланина, а их сочетанием. Различия между чёрными, каштановыми, русыми, блондированными от природы и рыжими волосами связаны с количеством меланина, соотношением эумеланина и феомеланина, а также распределением меланосом внутри волоса [3], [7].

3.4. зумеланин

Эумеланин является основным пигментом тёмных волос. Он даёт коричнево-чёрную оптическую плотность и хорошо поглощает свет в широком диапазоне длин волн [3], [7].

В химическом отношении эумеланин представляет собой сложный, неоднородный полимер. Его структура не является регулярной, как у простого синтетического полимера. Она включает различные продукты окисления и полимеризации индольных предшественников, прежде всего DHI и DHICA [7], [8]. Эумеланин не только окрашивает волос, но и участвует в фотозащите. Тёмные волосы обычно более устойчивы к фотодеградации, чем светлые, что связано в том числе с более высокой долей эумеланина и его большей фотостабильностью по сравнению с феомеланином [6].

В окрашивании это имеет прямое значение. Волосы с высоким содержанием эумеланина требуют более выраженного окислительного воздействия для осветления. При частичном разрушении эумеланина визуальный результат не становится серым или бесцветным. Он постепенно переходит через коричневые, красно-коричневые, оранжевые и жёлто-оранжевые стадии, потому что меланин разрушается не одномоментно и не до полной прозрачности [1], [6].

3.5. Феомеланин

Феомеланин связан с более светлыми, жёлто-оранжевыми и рыжими оттенками волоса. Он образуется при участии цистеина и содержит серосодержащие структурные фрагменты [4], [7].

Рыжие волосы обычно характеризуются значительно более выраженным вкладом феомеланина по сравнению с большинством тёмных и русых волос. При этом даже рыжий цвет не следует понимать как присутствие одного «рыжего пигмента». Натуральный рыжий оттенок формируется сложной смесью феомеланина, определённого количества эумеланина, распределения пигмента и оптических свойств волокна [3], [7].