ACS AMI┃天然多酚实现条件温和的永久性多色彩染发

英文原题: Interfacial Assembly of Metal–Phenolic Networks for Hair Dyeing

通讯作者：崔基炜，山东大学

作者：Huimin Geng, Liping Zhuang, Mengqi Li, Hanru Liu, Frank Caruso, Jingcheng Hao, and Jiwei Cui

头发的颜色主要是由皮质层中真黑素与褐黑素决定的，它们是由体内的一种酚类化合物酪氨酸氧化而来。此外，头发中所含金属元素也一定程度地影响着头发的颜色，如金黄色头发含有钛、红褐色头发含有钼等。当代的时尚达人往往借助于染发剂把头发染成各种颜色来展现自己的个性和美丽。然而，目前绝大多数染发剂都含有大量的过氧化氢、氨水等刺激性物质，用于打开头发毛鳞片；另外一种重要的组分就是芳香胺类化合物，对角蛋白有较强的亲和作用，用于头发着色，但是具有一定的毒性，其中商业染发剂中最常用的对苯二胺（PDD）已被认定为强过敏原与疑似致癌物，具有潜在的应用隐患。

山东大学崔基炜教授（点击查看介绍）课题组主要从事胶体与界面化学和生物应用相关领域的交叉研究。前期研究发现，天然多酚与不同金属离子的配位络合作用能够使基底界面上显示出不同的颜色。利用多酚对纸张、墙面、布料、皮革、玻璃等材料进行预处理，使用不同金属离子作为墨水，即可通过书写、喷涂以及喷墨等多种方式实现多色彩的信息呈递。在界面上形成的涂层可以实现一步脱色和重复显色，有助于纸张、广告墙面等的循环使用（ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 29305）。基于前期的研究工作，崔基炜教授课题组模拟头发中酚类色素及金属元素决定头发颜色的自然过程，通过天然植物多酚与金属离子的自组装，开发了一种安全绿色的新型染发剂和染发方法。通过简单的浸泡，可以使原生白发实现棕色、浅金色、褐色以及黑色等颜色转变（图1）。染发过程以水为介质，不需要添加过氧化氢、氨水、巯基乙胺等破坏头发毛鳞片的物质，有助于保护头发发质，可避免染发后的毛躁与损伤。所报道的染发方法简单可行、条件温和、安全性高，染发效果保持时间长久，有望取代传统染发剂。

图1. 不同多酚- Fe(II)对原生白发的染发效果照片（a）及色差值ΔE（b）；（c）原生白发的扫描电镜照片；原生白发（d）及GA-Fe(II)染色头发（c）的接触角；GA-金属离子对原生白发的染发效果照片（f）及色差值ΔE（g）。

头发拉伸实验以及扫描电镜照片显示该染发过程未对头发的机械强度以及表层毛鳞片造成伤害，金属-多酚网络结构能够在头发表面形成较强的粘附涂层，更好的保护头发（图2）。头发染色的稳定性高，例如洗发水反复洗涤50次、沸水煮沸1小时、阳光下暴晒一周均未发现褪色及颜色脱落的现象。作者还对染发及稳定性机理进行了探究，小分子多酚（如没食子酸，GA）更容易在头发表面形成较强的粘附显色涂层，具有耐洗涤、稳定性好等特点。

图2.（a）原生白发及染色头发的应力-应变曲线；染色头发的扫描显微镜照片(b）及能谱图（c）；（d）TA和GA的分子模型；（e）多酚-金属离子在头发表面扩散及渗透机制；（f）GA-Fe(II)的自组装示意图。

另外，通过小动物实验证明了多酚染发材料的安全性（图3）。皮肤接触毒性实验显示，在小鼠皮肤连续涂敷该染发材料21天后，皮肤并未出现红肿、过敏、蜕皮等现象；血液中的炎症因子分泌正常，组织切片未观察到皮肤异常等现象。更重要的是，与芳香胺类PDD染发剂相比，该染发剂对毛发的再生能力并无抑制作用。

图3.（a-c）小鼠染色前后的照片；小鼠毛发染色前(d）及染色后（e）的扫描电镜照片及毛发色差值(f）; 小鼠新生毛发再生长情况（g）、血液中TNF-α（h）及IL-2因子分泌水平（l）；（j-k）组织切片照片。

以上研究结果近期发表于ACS Appl. Mater. Interfaces 上。论文的第一作者为山东大学胶体与界面化学教育部重点实验室郝京诚教授团队的博士后耿慧敏博士，通讯作者为崔基炜教授。上述研究工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金项目的支持。

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Interfacial Assembly of Metal–Phenolic Networks for Hair Dyeing

Huimin Geng, Liping Zhuang, Mengqi Li, Hanru Liu, Frank Caruso, Jingcheng Hao, Jiwei Cui

ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020, DOI: 10.1021/acsami.0c06928

Publication Date: May 29, 2020

Copyright © 2020 American Chemical Society

导师介绍

崔基炜

https://www.x-mol.com/university/faculty/49994

（本稿件来自ACS Publications）