Александр Кувватов – Химия цвета. Как работают красители на волосах. Научное объяснение окрашивания, осветления и удаления косметического цвета для парикмахеров (страница 6)

[2] Slominski A., Wortsman J., Plonka P. M., Schallreuter K. U., Paus R., Tobin D. J. Hair follicle pigmentation. Journal of Investigative Dermatology. 2005;124(1):13–21. DOI: 10.1111/j.0022-202X.2004.23528.x.

[3] Ito S., Wakamatsu K. Diversity of human hair pigmentation as studied by chemical analysis of eumelanin and pheomelanin. Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology. 2011;25(12):1369–1380. DOI: 10.1111/j.1468-3083.2011.04278.x.

[4] Wakamatsu K., Zippin J. H., Ito S. Chemical and biochemical control of skin pigmentation with special emphasis on mixed melanogenesis. Pigment Cell & Melanoma Research. 2021;34(4):730–747. DOI: 10.1111/pcmr.12970.

[5] Huang X., Yu P., Tan O. B., et al. Review of human hair optical properties in possible relation to melanoma development. Journal of Biomedical Optics. 2018;23(5):050901. DOI: 10.1117/1.JBO.23.5.050901.

[6] Lee W. S. Photoaggravation of hair aging. International Journal of Trichology. 2009;1(2):94–99. DOI: 10.4103/0974-7753.58551.

[7] d’Ischia M., Wakamatsu K., Cicoira F., Di Mauro E., Garcia-Borron J. C., Commo S., Galván I., Ghanem G., Koike K., Meredith P., et al. Melanins and melanogenesis: from pigment cells to human health and technological applications. Pigment Cell & Melanoma Research. 2015;28(5):520–544. DOI: 10.1111/pcmr.12393.

[8] Itou T., Ito S., Wakamatsu K. Effects of Aging on Hair Color, Melanosome Morphology, and Melanin Composition in Japanese Females. International Journal of Molecular Sciences. 2019;20(15):3739. DOI: 10.3390/ijms20153739.

[9] Tobin D. J. The cell biology of human hair follicle pigmentation. Pigment Cell & Melanoma Research. 2011;24(1):75–88. DOI: 10.1111/j.1755-148X.2010.00803.x.

[10] Roldan-Kalil J, Zueva L, Alves J, Tsytsarev V, Sanabria P, Inyushin M. Amount of Melanin Granules in Human Hair Defines the Absorption and Conversion to Heat of Light Energy in the Visible Spectrum. Photochem Photobiol. 2023 Jul-Aug;99(4):1092-1096. doi: 10.1111/php.13744. Epub 2022 Dec 13. PMID: 36403200; PMCID: PMC10199145.

ГЛАВА 4. Что реально происходит при осветлении

4.1. Осветление как химическое изменение волоса

Осветление волос часто описывают как «удаление пигмента». Это выражение удобно, но не вполне точно. При осветлении натуральный пигмент не извлекается из волоса как инородное вещество. Он подвергается химическому изменению: его молекулярная структура окисляется, разрушается, теряет способность интенсивно поглощать видимый свет и постепенно перестаёт давать прежнюю оптическую плотность [1], [2], [3].

Главная цель осветления — уменьшить способность меланина окрашивать волос. Но процесс затрагивает не только пигмент. В условиях щелочной среды, перекиси водорода и, в случае порошковых осветляющих систем, персульфатов меняется не только цвет, но и сам материал волоса: кутикула, CMC, белковые структуры, дисульфидные связи и гидрофильность волокна [1], [4], [5].

Поэтому осветление не является нейтральным «обнулением» цвета. Это химическая операция, в которой желаемое разрушение меланина всегда сопровождается определённой нагрузкой на кератиновую и липидную структуру волоса.

4.2. Почему натуральный пигмент нельзя просто «вымыть»

Меланин находится внутри волоса не как краска на поверхности. Он расположен в меланосомах, включённых в структуру кортекса. Эти пигментные гранулы являются частью сформированного волосяного волокна [1], [6].

Поэтому натуральный пигмент невозможно удалить простым шампунем, водой или поверхностной очисткой. Чтобы волос стал светлее, необходимо химически изменить меланин внутри структуры. Именно поэтому натуральный цвет осветляется окислительными системами, а не обычным очищением.

При осветлении перекись водорода и активные формы кислорода воздействуют на меланиновые структуры. Пигмент постепенно теряет способность поглощать свет в прежнем диапазоне, и волос визуально становится светлее [2], [3].

Визуальное осветление — это не исчезновение всего пигмента, а изменение его оптического поведения.

4.3. Роль щелочной среды

Перекись водорода сама по себе может участвовать в окислительных процессах, но в косметическом осветлении особенно важна щелочная среда. Щёлочь повышает набухание волоса, увеличивает его проницаемость и создаёт условия для более активного действия перекиси водорода [1], [2].

В щелочной среде часть перекиси водорода переходит в более реакционноспособные формы. Для осветления меланина важны активные кислородные частицы, включая гидропероксид-анион и радикальные формы, которые могут участвовать в окислении меланиновых структур [3].

При этом щелочная среда действует не только на пигмент. Она меняет физическое состояние волоса: повышает набухание, влияет на заряд белковых групп, облегчает проникновение компонентов и увеличивает нагрузку на кутикулу и межклеточные структуры [1], [4].

Именно поэтому щёлочность в осветлении — это не просто «открытие чешуек». Это изменение химико-физического состояния волокна и условий, в которых протекает окисление меланина.

4.4. Перекись водорода и активные формы кислорода

Перекись водорода является главным окислителем в большинстве систем осветления. Её задача — окислить структуры меланина и снизить способность пигмента поглощать свет [1], [2], [3].

Исследования механизма осветления меланина щелочной перекисью водорода показывают, что в процессе могут участвовать разные активные формы кислорода. Smith и соавторы описали роль гидроксильного радикала и гидропероксид-аниона в обесцвечивании меланина и предложили модель, согласно которой разные активные частицы могут последовательно усиливать разрушение меланиновой структуры [3].

В практическом смысле это означает, что осветление — не механическое «выедание цвета», а цепь окислительных превращений. Меланин постепенно теряет свою исходную структуру, формирует промежуточные продукты, меняет спектр поглощения и визуально становится менее тёмным.

Чем активнее окислительная система, тем быстрее может идти осветление. Но одновременно возрастает риск побочного окисления белков, липидов и других структур волоса [4], [5], [7].

4.5. Зачем в порошковых осветляющих системах нужны персульфаты

В классических порошковых осветляющих системах перекись водорода часто сочетается с персульфатами. Персульфаты усиливают окислительную способность системы и позволяют получить более выраженное осветление по сравнению с одной только перекисью водорода в кремовой краске или слабых осветляющих составах [1], [4].

Порошковые осветляющие препараты применяются тогда, когда требуется разрушить значительное количество натурального или искусственного пигмента. Их эффективность связана с более активной окислительной средой. Но высокая эффективность одновременно означает более высокую нагрузку на структуру волоса.

Исследования воздействия различных осветляющих систем на ультраструктуру волоса показывают, что более сильные порошковые осветляющие системы вызывают более выраженные структурные изменения по сравнению с более мягкими lightener-системами [5].

Поэтому порошковое осветление не следует рассматривать как «просто более сильную краску». Это отдельный тип химического воздействия с другой интенсивностью, другим уровнем риска и другими последствиями для материала волоса.

4.6. Как меняется меланин при осветлении

Меланин является сложной полимерной системой. Он не разрушается как одна простая молекула. При осветлении происходит постепенная окислительная модификация различных участков пигмента. Часть хромофорных структур разрушается, часть превращается в промежуточные продукты, часть остаётся в изменённом виде [2], [3], [6].

Именно поэтому тёмный волос при осветлении проходит через последовательные визуальные стадии: тёмно-коричневый, красно-коричневый, оранжевый, жёлто-оранжевый, жёлтый, бледно-жёлтый. Эти стадии не следует понимать как появление одного чистого пигмента на каждом уровне. Они являются визуальным результатом частичного разрушения меланинов, изменения их спектра поглощения и изменения оптики волоса [1], [2], [6].

Эумеланин и феомеланин отличаются по строению и устойчивости. Тёмные волосы с большим содержанием эумеланина требуют более активного и продолжительного окислительного воздействия для заметного осветления [2], [6]. Однако при разрушении эумеланина волос не становится сразу нейтрально-серым или бесцветным. Переход идёт через тёплые стадии, потому что изменённые продукты меланина и рассеивание света дают остаточный визуальный фон.

4.7. Фон осветления как визуальный результат, а не один пигмент

Фон осветления часто воспринимают как конкретный остаточный цвет: красный, оранжевый или жёлтый. В профессиональной работе такая шкала удобна, но химически она является упрощением.

Фон осветления — это не один пигмент. Это визуальный результат нескольких факторов:

частично изменённого эумеланина;

частично изменённого феомеланина;

продуктов окисления меланина;

остаточного поглощения света;

рассеивания света в повреждённой структуре волоса;

состояния кутикулы и кортекса.

Поэтому фон осветления нельзя полностью объяснить фразой «это остаточный феомеланин». На высоких уровнях светлоты вклад феомеланина может быть уже существенно снижен, но волос всё равно может выглядеть жёлтым из-за продуктов окисления, слабого остаточного поглощения и оптического рассеивания в осветлённом волокне [1], [2], [6].