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石墨烯染發劑簡單好用效果持久

    作為一名理學博士汪,小希最關心的就是三件事:文章有沒有進展、體重有沒有飆漲、白頭發有沒有又多了幾根……如果時運不濟,三件事往往都是壞消息,文章還沒發,大好青年就有“可憐未老頭先白”的趨勢。
    要不要選擇染發呢,理發店的Tony和Peter都有意無意地提過好幾次了?
    不不不,總有報道稱染發劑中的一些化合物是有毒的,比如大多數染發劑中都含有的對苯二胺(p-Phenylenediamine,PPD)。一些研究表明,美發行業的工作人員長期接觸含對苯二胺的染發劑,導致膀胱癌、乳腺癌的比例明顯提高[1,2]。不過,學術界一直就對苯二胺是否致癌存在爭議,國際癌症研究機構(IARC)也僅僅把染發劑列為第三類致癌物[3],比實驗室常用的二氯甲烷和三氯甲烷——第二類致癌物——還低一個等級。盡管如此,PPD是一種毫無疑問的接觸過敏原,對皮膚的傷害毋庸置疑。2006年,在美國接觸性皮炎協會(ACDS)組織的評選中,PPD甚至被票選為“年度過敏原(AllergenoftheYear)”[4]。就算監管機構對這些化合物的用量進行了規定,但總有些商家打著“純天然”、“無毒無害”的名頭生產不合格產品[5]。

 

染發劑中常見成分

    前兩天,實驗室的師弟興沖沖地告訴小希,有人發明了一種石墨烯染發劑,無毒無副作用,不易褪色,還防靜電!
    “師兄,我們的白頭發終於有救了!”
    “呸!好歹你也是名校的理科研究生,怎么這點常識都沒有?前兩天還有人搞了個石墨烯內褲,冒用諾獎得主做宣傳被人家怒懟[6]……”
    “是真的,師兄,美國西北大學的一篇Chem論文,你看!”
    果然,真有人腦洞大開,將“明星材料”石墨烯的應用范圍拓寬到了染發劑領域。
    美國西北大學黃嘉興(JiaxingHuang)課題組利用石墨烯代替有毒的分子制備更安全的染發劑。同時,由於石墨烯優異的導電性,還可以改善幹燥季節中靜電對發型帶來的困擾,可謂一舉多得。相關研究成果發表在CellPress旗下的Chem雜志上,論文共同第一作者為ChongLuo和LingyeZhou。

石墨烯染發劑抗靜電性能

    這種染發劑包括著色劑還原石墨烯(r-GO)或者氧化石墨烯(GO)片(尺寸在微米級,厚度約為1納米),分散劑殼聚糖,維生素C做共分散劑也可用於還原GO。隨後研究者將這種混合水性溶液均勻的噴塗在頭發上。10分鍾後染發結束,石墨烯在頭發表面形成一層均勻的薄膜,厚度約2微米。區別於傳統的染發,需要用化合物打開頭發的角質層使染色劑可以進入頭發結構內部,石墨烯層附著在頭發表面,不會與頭發發生反應,對發質沒有損傷。通過改變石墨烯濃度,就可以調節染發劑的顏色由灰變為黑,石墨烯質量分數達到0.25%的染發劑就可與商業黑色染發劑產品達到同樣的效果。

不同濃度石墨烯染發對比及SEM照片

    這種石墨烯染發劑是否具有耐久性呢?答案是肯定的。雖然石墨烯不會通過化學反應改變頭發顏色,但由於殼聚糖通過氨基和羥基能與毛發表面的角蛋白結合,而r-GO本身就具有疏水性,其片層高比表面積,又可以通過氫鍵和殼聚糖相互作用,因此幹燥後的r-GO/殼聚糖染發劑可以牢牢地附著在頭發上,並不容易洗掉。研究者對比了清洗前後的頭發顏色,經rGO/殼聚糖染發後,至少可以抵禦30次的洗發水清洗而不明顯褪色。換句話說,即使你每天洗頭,也可以至少保證1個月不褪色。

石墨烯染發抗洗滌耐久性能

    有人會問1個月以後怎么辦呢?呃,1個月以後染的顏色已經不重要了,因為新的白頭發又長出來了……約起小夥伴再來染過吧,反正用它染個發只需10分鍾……(估計Tony和Peter會愛死這款染發劑)
    漸變染發,也被稱為“彩虹色”,最近越來越流行。研究者為提升用戶體驗,也嘗試了如何用石墨烯染發劑實現簡單快捷的漸變色。先將一束頭發塗上GO/殼聚糖溶液(0.25%),再利用紫外光照射,通過改變照射時間或者紫外光強度,就可以實現頭發顏色的漸變。這一研究不但可以用於漸變色發型,還可以作為紫外線照射累積劑量的比色指示劑,用於紫外線防護。

紫外誘導“漸變色”

    總結起來,石墨烯染發劑有五大優勢:不含有機溶劑或對苯二胺等成分;耐久性已達到市場上永久性染發劑的水平;增強頭發抗靜電性能和散熱性能;染發過程簡單,噴一噴或者刷一刷,10分鍾左右就搞定;最重要的一條,因為所用的原料是廉價易得的氧化石墨烯,所以這種染色劑的成本並不高。不過,目前能實現的顏色就是棕色到黑色,別的顏色還有待進一步研究。
    “這種染發劑基於較常見的氧化石墨烯,因此成本並不高。人們可以使用這種染發劑使頭發表面上具有導電性,”黃嘉興教授說,“這意味著有可能與可穿戴電子設備集成,或成為導電傳感器,甚至更多應用,受限制的只是我們的想象力。”[7]

 

    參考資料:
    1.DoestheUseofHairDyesIncreasetheRiskofDevelopingBreastCancer?AMeta-analysisandReviewoftheLiterature.AnticancerResearch,2018,38,707
    http://ar.iiarjournals.org/content/38/2/707.abstract
    2.Hairdyeuse,regularexercise,andtheriskandprognosisofprostatecancer:multicentercase–controlandcase-onlystudies.BMCCancer,2016,16,242
    https://bmccancer.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12885-016-2280-7
    3.http://www.sda.gov.cn/WS01/CL1991/215896.html
    注:第三類致癌物,指對人體致癌性尚未歸類的物質或混合物,對人體致癌性的證據不充分,對動物致癌性證據不充分或有限。
    4.ContactAllergenoftheYear:p-Phenylenediamine.Dermatitis,2006,17,53
    https://journals.lww.com/dermatitis/fulltext/2006/06000/p_Phenylenediamine.2.aspx
    5.國家食藥監總局通告88批次染發類化妝品不合格
    http://www.sda.gov.cn/WS01/CL0050/226778.html
    6.http://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_1759406
    7.https://news.northwestern.edu/stories/2018/march/graphene-finds-new-application-as-non-toxic-anti-static-hair-dye/

 

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