Zabójczy kolor Understand article

Tłumaczenie: Karolina Śmiech. W przeciągu ostatniego stulecia podstawowa chemia farb do włosów uległanieiwelu zmianom, jednak co tak naprawdę wiemy o tym, jakie zagrożenia wiążą się z farbowaniem włosów albo o tym, po co to w ogóle robimy?

Co dwa miesiące Barclay Cunningham powtarza proces zaczynający się od połknięcia tabletki antyhistaminowej. Kilka godzin później rozsmarowuje grubą warstwę kremu antyhistaminowego na swoim czole, wokół uszu i szyi. Na końcu okrywa te części ciała kawałkami rozerwanej relkamówki.

Wszystko po to, żeby mogła ufarbować sobie włosy.

Nie zawsze tak było. Cunningam farbowała włosy bez żadnych problemów przez dziesięć lat. Pewnego dnia zauważyła, że po farbowaniu skóra na jej uszach pozsotaje podrażniona. Zrobiła sobie wtedy nauszniki z plastikowych toreb i dalej farbowała włosy. Jednak reakcja alergiczna nie ustępowała. Trzeba więc było zacząć stosować coraz bardziej wyszukane środki ostrożności. Dzisiaj, jeśli Cunningam ich nie zastosuje, jej skóra pokrywa się wypełnionymi ropą pęcherzami i swędzącą wysypką, które nie ustępują tygodniami.

Cierpienie w imię ufarbowanych loków nie jest zjawiskiem znanym jedynie czasom współczesnym. Ludzie zaczęli farbować czupryny już przeszło tysiące lat temu (zob. ramka). Jednak chemiczna historia współczesnych farb do włosów zdradza nam, że pomimo iż kiedyś były one częścią nowoczesnego przemysłu, ich rozwój stanął w miejcu i dzisiejsze formuły farb do włosów opierają się na chemii sprzed 125 lat.

 

Wieloletnia tradycja

Wykopaliska archeologiczne dowodzą, że wykorzystywanie przez ludzi barwników sięga okresu paleolitycznego. Ludzie pierwotni używali pochodzącego z gleby tlenku żelaza w celu dekoracji swoich siedzib, tkanin i ciała czerwonym kolorem. Później zaczęli używać barwników, by zmieniać kolor swoich włosów.

Również starożytni Egipcjanie farbowali włosy, jednakże rzadko robili to wtedy, kiedy te znajdowały się wciąż jeszcze na ich głowach. Zamiast tego całkowicie golili głowy, a włosy zwijali i splatali w peruki, które miały chronić ich łyse czaszki przed promieniami słońca. Analiza próbek włosów dowodzi też, że Grecy i Rzymianie używali trwałej czarnej farby do włosów. Mieszali z sobą substancje, które dzisiaj znamy jako tlenek ołowiu i wodorotlenek wapnia i otrzymywali nanocząsteczki siarczku ołowiu, które powstają w reakcji z mostkami siarczkowymi obecnymi w keratynie, białku występującym we włosach. Kiedy okazało się, że bezpośrednie aplikowanie ołowiu na ciało jest zbyt toksyczne, Rzymianie zmodyfikowali recepturę swojej czarnej farby – zaczęli poddawać pijawki dwumiesięcznej fermentacji w ołowianym naczyniu. Taka farba była zdecydowanie mniej przyjemna, niż dzisiejsze!

Magia mieszania

Błękitne włosy mające
symbolizować przyszłość.
Modelka: Jamie Dietrich

Zdjęcie dzięki uprzejmości
użytkownika Kevin Dooley.
Źródło zdjęcia: Wikimedia
Commons

Zrozumienie zasady działania farb używanych do barwienia włosów nie jest tak proste, jak zrozumienie zasady działania koła barw. Na lekcjach plastyki uczymy się, że każdy kolor można uzyskać poprzez zmieszanie trzech barw podstawowych: czerwonej, żółtej i niebieskiej. Jeśli chcesz otrzymać pomarańczowy, mieszasz żółty z czerwonym;  chcąc uzyskać fiolet, łączysz czerwień z błękitem; a jeśli potrzebujesz brązu, mieszasz wszystkie trzy barwy podstawowe.

Fryzjerów uczy się dokładnie tego samego w odniesieniu do farbowania włosów – że brązowa farba jest złożona z trzech innych farb. Według Toma Despenzy „to bzdura”. Tom posiada wieloletnie doświadczenie w pracy badawczo-rozwojowej dla firmy Clairol. Obecnie jest na emeryturze i prowadzi własny firmę, zajmującą się produkcją farb do włosów.

Zamiast tego, jak mówi Tom, “na brązowy kolor do włosów składają się dwie substancje”. Obie substancje są bezbarwne, a brązowy kolor powstaje wskutek zachodzącej pomiędzy mini reakcji chemicznej.

Fryzjerzy nie nakładają klientom na włosy gotowych kolorów (w każdym razie nie w przypadku trwałych farb do włosów). Używają raczej mieszanek substancji, które dopiero zapoczątkowują powstanie barwnika. Poszczególne cząsteczki muszą się z sobą połączyć, by móc zacząć emitować barwę.Dlatego, żeby reakcja chemiczna mogła zajść w pełni, farby powinny pozostawać na włosach przez 30 minut.

Barwne odkrycie

W połowie XIX wieku angielski chemik William Henry Perkin przypadkowo zsyntetyzował pierwszy na świecie barwnik nie-naturalnego pochodzenia: używając smoły jako surowca miał nadzieję otrzymać chininę – lek przeciw malarii. Zamiast tego uzyskał fiołkoworóżowy barwnik, moweinę. Jego odkrycie zrewolucjonizowało przemysł włókienniczy i zapoczątkowało rozwój przemysłu petrochemicznego. Naturalne barwniki nie były w stanie farbować tkanin tak trwale i na tak żywe kolory jak ten, który otrzymał Perkin. Jeszcze nikt niegdy nie znalazł bardziej solidnej substancji barwiącej.

Wkrótce potem August Hoffman (nauczyciel chemii Perkinsa) zauważył, że barwnik otrzymany ze smoły po zetknięciu z powietrzem zaczyna nabierać innego koloru. Substancją odpowiedzialną za to zjawisko była p-fenylenodiamina, inaczej PPD, która obecnie wchodzi w skład większości trwałych farb do włosów.

Reakcja utleniania, w której powstaje cząsteczka barwnika do włosów. Prekursor, np. PPD (1,4-diaminobenzen) jest utleniany do iminy, która z kolei reaguje z cząsteczką pigmentu. W kolejnym etapie utleniania powstaje barwnik

 

Chociaż włosy składają się z włókien białkowych, podobnie jak wełna, nie można ich zabarwić w ten sam sposób, w jaki barwi się tkaniny. Żeby pofarbować wełnę, należy przez godzinę gotować ją w roztworze kwasu. Odpowiednikiem tego procesu w przypadku włosów jest potraktowanie ich amoniakiem. Amoniak sprawia, że ochronne warswy włosa oddzielają się od siebie, umożliwiając tym samym przniknięcie składników farby do jego środka, tam gdzie znajduje się barwnik zwany melaniną.

Melanina jest barwnikiem odpowiedzialnym za kolor ludzkiej skóry, oczu i włosów. Twój naturalny kolor włosów zależy od proporcji dwóch typów melaniny – eumelaniny i feomelaniny. Natomiast to, że twoje włosy mienią się różnymi odcieniami tego samego koloru, zawdzięczasz różnym rozmiarom i kształtom, w jakie skupiają się czasteczki melaniny w łodydze włosa. Na przykład włosy blondynów i brunetów zawierają cząsteczki eumelaniny i feomelaniny w podobnych proporcjach, z tym że włosy blond zawierają mniejszą ilość cząsteczek barwnika w ogóle. Dodatkowo skupiska melaniny w blond włosach mają mniejsze rozmiary, przez co odbijają światło w większym stopniu, niż duże skupiska barwnika we włosach ciemnych.

Oprócz amoniaku farby do włosów zawierają też środek wybielający – nadtlenek wodoru. Nadtlenek działa w dwójnasób: reaguje z melaniną we włosach, usuwając w ten sposób ich naturalny kolor, oraz utlenia cząsteczki barwnika PPD, przez co zwiększają one swoje rozmiary. Emitujące kolor cząsteczki są teraz zbyt duże, by móc opuścić strukturę włosa i pozostają w niej uwięzione.

Już dawno temu chemicy zajmujący się barwnikami odkryli, że jeśli wzbogacić je o dodatkowe cząsteczki, tzw. pigmenty, można z łatwością manipulować powstałym barwnikiem  – atom węgla tu, kilka atomów azotu tam –  i otrzymujemy wachlarz kolorów o wiele bogatszy, niż w przypadku samej tylko PPD. Pomimo iż proponowano już najprzeróżniejsze metody, producenci kosmetyków do tej pory nie zaakceptowali farb do włosów nie zawierających PPD lub podobnego do niej  p-aminofenolu.

Szkodliwa spuścizna?

Od 125 lat reakcja utleniania PPD leży u podstaw technologii farb do włosów. To „czyste szaleństwo”, jak twierdzi David Lewis, emerytowany profesor z Uniwersytetu w Leeds w Wielkiej Brytanii. „Wiem sporo o barwnikach stosowanych w przemyśle włókienniczym. Tam nikomu by nawet nie przyszło do głowy używać czegoś takiego do barwienia tkanin” mówi. „Prymitywne, archaiczne – to słowa, które przychodzą mi do głowy. Dlaczego tak upieramy się przy stosowaniu ich na naszych głowach?”

Lewis odszedł z uczelni dziesięć lat temu, by zapoczątkować działalność firmy Green Chemicals, której misją jest tworzenie bezpieczniejszych dóbr konsumpcyjnych. Firma wprowadziła już na rynek bardziej przyjazny środowisku środek zmniejszjący palność, teraz zaś Lewis zamierza zrewolucjonizować rynek farb do włosów.

Zielone włosy
Zdjęcie dzięki uprzejmości
użytkownika Lisa Creech
Bledsoe. Źródło zdjęcia: Flickr

Jeden z problemów dotyczy sposobu działania farby do włosów: Lewis mówi, że cząsteczki barwnika stają się akceptorami elektronów. Inne cząsteczki obecne w farbie nie są w stanie zaspokoić ich  zapotrzebowanie na elektrony, barwniki zaczynają więc wychwytywać elektrony również i ze skóry – co wywołuje reakcje alergiczne oraz potencjalnie prowadzi do uszkodzeń DNA.

Ogólnie rzecz biorąc, produkty do pielęgnacji włosów stanowią największą część przemysłu kosmetycznego i odpowiadają za niemalże jedną czwtartą jego dochodów. Szacuje się, że na przykład w Stanach Zjednoczonych około 70 procent kobiet używa farb i środków koloryzujących do włosów.

Uwzględniając spuściznę farb do włosów, trudno się oprzeć, by nie zadać pytania: dlaczego tak wiele osób wciąż farbuje włosy? Dlaczego ktoś decydowałby się przejść przez ten koszmar i godził na związane z nim koszta, swędzenie i przykry zapach? Cokolwiek napędza nasze pragnienie farbowania włosów, jedno jest pewne: ludzie czują głębokie emocjonalne przywiązanie to tego, co pokrywa ich skalp.

Z pewnością dotyczy to Braclay Cunningham. Zaczęła ona eksperymentować ze swoimi włosami w wieku zaledwie 12 lat, a potem, już jako dorosła kobieta, spędziła całe lata na poszukiwaniu odpowiedniego koloru włosów. „Ani razu nie przyszło mi do głowy, żeby po prostu przestać farbować włosy” mówi Barclay. „Kolor włosów, który utożsamiam ze swoim ‘ja’ ma być nietuzinkowy. To ‘ja’, które wyrastało z mojej głowy nie było odpowiednie.”

Podziękowania

Ten artykuł jest edydowaną wersją publikacji pochodzącej z dziennikarskiej strony internetowej Mosaicw1, prowadzonej przez Wellcome Trust.

Download

Download this article as a PDF

Web References

Resources

  • W celu uzyskania bardziej szczegółowego wglądu w chemię kolorowych farb do włosów, Compound Chemistry stworzyło grafikę, którą możesz pobrać tutaj.
  • Zarys historii syntezy, moweiny, fiołkoworóżowego barwnika, przedstawiony jest z myślą o nauczycielach na stronie internetowej Learn Chemistry, prowadzonej przez Królewskie Towarzystwo Chemiczne (Royal Society of Chemistry). Pobierz plik PDF.
  • Zanim zaczęto produkować chemicznie trwałe farby, ludziom musiały wystarczać naturalne barwniki pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego. Fioletowego indygo używano przed wynalezieniem moweiny. Dowiedz się, jak samemu uzyskać ten barwnik, wracając do artykułu z numeru 24 Science in School:

Author(s)

Rebecca Guenard jest najprawdziwszym matematyczno-naukowym nerdem, co potwierdza jej doktorat z chemii. Zanim znalazła spełnienie jako pisarz naukowy, odbyła służbę w środowisku akademickim. Teraz jej światem jest zagłębianie się w kolejne fascynujące tematy z dziedziny chemii. Obecnie Rebecca jest w trakcie odkrywania świata chemii kosmetyków i urody. Pisze teksty dla amerykańskiej instytucji The Chemical Heritage Foundation oraz magazynów  Kids Discover i Scientific American. Przykłady jej umysłowych podróży możesz poznać na stronie atomic-o-licious.com bądź na jej koncie na Twitterze: @BGuenard.  


Review

Chemia wybuchów i kolorów urzeka wielu naukowców. Ten artykuł pokazuje, jak użyteczne może być to zainteresowanie i dlaczego należy je podsycać.

Artykuł przedstawia historię rozwoju barwników – zwracając uwagę na otrzymanie przez Perkinsa moweiny i pokazując, jak to przypadkowe odkrycie pozwoliło stworzyć wiele dóbr konsumenckich.

Ta niecodzienna opowieść oraz historia barwników i chemii kolorów może być wstępem do nauki o chemicznej syntezie barwników organicznych oraz o skutkach stosowania takich barwników. Wyzwaniem byłaby próba syntezy w pracowni chemicznej barwników, które mogłyby potem zostać wykorzystane na lekcjach plastyki. Nauczyciele mogą również połączyć omówienie tego artykułu z istotnymi tematami z dziedziny historii (historia leków/kosmetyków) oraz sztuki (metody barwienia tkanin i włókien).


Graham Armstrong, Kinross High School, Szkocja




License

CC-BY
CC BY