09-03-200709-03-2007 11

Farbowanie i Farbowanie i ondulacja ondulacja włosówwłosów

Joanna MiąsikJoanna Miąsik

Koło Naukowe Chemii Kosmetycznej WSIiZ

09-03-200709-03-2007 22

Farbowanie włosówFarbowanie włosów Farbowanie włosów ma na celu zmianę naturalnego ich Farbowanie włosów ma na celu zmianę naturalnego ich

koloru za pomocą odpowiednich barwników koloru za pomocą odpowiednich barwników pochodzenia naturalnego lub syntetycznych.pochodzenia naturalnego lub syntetycznych.

Zależnie od trwałości uzyskanych efektów Zależnie od trwałości uzyskanych efektów rozróżniamy barwienie włosów:rozróżniamy barwienie włosów:

• Trwałe Trwałe ( pozwala na utrzymanie się zmienionego koloru ( pozwala na utrzymanie się zmienionego koloru włosów nawet po ich wielokrotnym myciu)włosów nawet po ich wielokrotnym myciu)

• Półtrwałe Półtrwałe ( naturalny kolor włosów zostaje przywrócony ( naturalny kolor włosów zostaje przywrócony po 6-8-krotnym myciu)po 6-8-krotnym myciu)

• Krótkotrwałe Krótkotrwałe ( włosy odzyskują swą naturalną barwę ( włosy odzyskują swą naturalną barwę już po ich pierwszym umyciu).już po ich pierwszym umyciu).

09-03-200709-03-2007 33

Proces oksydacyjnego farbowaniaProces oksydacyjnego farbowania Do podstawowych związków wykorzystywanych w procesie oksydacyjnego Do podstawowych związków wykorzystywanych w procesie oksydacyjnego

farbowania włosów należą farbowania włosów należą diaminy aromatyczne.diaminy aromatyczne. Szczególnie często jest używana Szczególnie często jest używana pp-fenylenodiamina-fenylenodiamina, chociaż przypisuje się , chociaż przypisuje się

jej działanie drażniące i alergizujące. Zabronione jest natomiast stosowanie jej działanie drażniące i alergizujące. Zabronione jest natomiast stosowanie 2,4-diaminotoluenu, 2,4-diaminotoluenu, ze względu na jego właściwości kancerogenne.ze względu na jego właściwości kancerogenne.

09-03-200709-03-2007 44

We wstępnym etapie oksydacyjnego procesu farbowania włosów We wstępnym etapie oksydacyjnego procesu farbowania włosów diaminy aromatyczne po wniknięciu do spęczniałej keratyny włosów, diaminy aromatyczne po wniknięciu do spęczniałej keratyny włosów, poddawane są utlenianiu. W etapie drugim produkty utlenienia diamin poddawane są utlenianiu. W etapie drugim produkty utlenienia diamin sprzęga się z innym niskocząsteczkowym składnikiem, co prowadzi do sprzęga się z innym niskocząsteczkowym składnikiem, co prowadzi do utworzenia wysokocząsteczkowego barwnego połączenia, utworzenia wysokocząsteczkowego barwnego połączenia, zamkniętego w strukturze włosa.zamkniętego w strukturze włosa.

Jako składniki sprzęgające się z utlenioną postacią diaminy Jako składniki sprzęgające się z utlenioną postacią diaminy aromatycznej mogą zostać użyte: nadmiar diaminy zastosowanej we aromatycznej mogą zostać użyte: nadmiar diaminy zastosowanej we wstępnym etapie farbowania włosów, inna diamina aromatyczna, wstępnym etapie farbowania włosów, inna diamina aromatyczna, aminofenol, fenol wielowodorotlenkowy, lub aminofenol, fenol wielowodorotlenkowy, lub -naftol. Dobór składników -naftol. Dobór składników sprzęganego z utlenioną formą diaminy aromatycznej zależy od sprzęganego z utlenioną formą diaminy aromatycznej zależy od oczekiwanych efektów końcowych procesu barwienia włosów.oczekiwanych efektów końcowych procesu barwienia włosów.

Za pomocą kombinacji odpowiednich fenylenodiamin oraz składników Za pomocą kombinacji odpowiednich fenylenodiamin oraz składników sprzęganych z nimi możliwe jest uzyskanie szerokiej gamy kolorów sprzęganych z nimi możliwe jest uzyskanie szerokiej gamy kolorów farbowanych włosów, efekt całego zabiegu obserwuje się po upływie farbowanych włosów, efekt całego zabiegu obserwuje się po upływie około 20-30 minut.około 20-30 minut.

09-03-200709-03-2007 55

Przebieg powstawania wysokocząsteczkowych barwników III, V i Przebieg powstawania wysokocząsteczkowych barwników III, V i VI w procesie oksydacyjnego farbowania włosów, na przykładzie VI w procesie oksydacyjnego farbowania włosów, na przykładzie 2,5-diaminotoluenu (I)2,5-diaminotoluenu (I)

09-03-200709-03-2007 66

09-03-200709-03-2007 77

Farbowanie trwałeFarbowanie trwałe Do farbowania trwałego włosów stosuje się przede Do farbowania trwałego włosów stosuje się przede

wszystkim wszystkim syntetyczne barwniki oksydacyjne. syntetyczne barwniki oksydacyjne. W skład W skład takich substancji wchodzą związki bezbarwne, które w takich substancji wchodzą związki bezbarwne, które w obecności utleniaczy reagują z sobą i tworzą obecności utleniaczy reagują z sobą i tworzą wysokocząsteczkowe połączenia barwne. Cały proces wysokocząsteczkowe połączenia barwne. Cały proces odbywa się w odbywa się w środowisku alkalicznymśrodowisku alkalicznym, a więc poza , a więc poza punktem izoelektrycznym keratyny (pH=4,7). W punktem izoelektrycznym keratyny (pH=4,7). W warunkach podwyższonego pH dochodzi bowiem do warunkach podwyższonego pH dochodzi bowiem do pęcznienia keratyny, co ułatwia przenikanie do jej pęcznienia keratyny, co ułatwia przenikanie do jej wnętrza niskocząsteczkowych składników barwnika.wnętrza niskocząsteczkowych składników barwnika.

09-03-200709-03-2007 88

Farbowanie półtrwałeFarbowanie półtrwałe Barwienie półtrwałe włosów jest w odróżnieniu od farbowania Barwienie półtrwałe włosów jest w odróżnieniu od farbowania

trwałego mniej szkodliwe, ponieważ proces taki przebiega w trwałego mniej szkodliwe, ponieważ proces taki przebiega w warunkach warunkach łagodnego środowiska alkalicznegołagodnego środowiska alkalicznego, wywołanego , wywołanego obecnością zasad organicznych i obecnością zasad organicznych i nie naraża włosów na wpływ nie naraża włosów na wpływ czynników utleniającychczynników utleniających. .

Barwniki stosowane do farbowania półtrwałego są nakładane Barwniki stosowane do farbowania półtrwałego są nakładane bezpośrednio na włosy w formie zawiesiny, a w strukturę włosa bezpośrednio na włosy w formie zawiesiny, a w strukturę włosa dyfundują one jedynie w niewielkim stopniu. Z powierzchnią włosa dyfundują one jedynie w niewielkim stopniu. Z powierzchnią włosa farby takie wiążą się poprzez oddziaływania dipolarne pomiędzy farby takie wiążą się poprzez oddziaływania dipolarne pomiędzy barwnikiem a zjonizowanymi grupami karboksylowymi i aminowymi barwnikiem a zjonizowanymi grupami karboksylowymi i aminowymi keratyny. Dlatego też podczas mycia włosów farby takie są keratyny. Dlatego też podczas mycia włosów farby takie są stopniowo spłukiwane.stopniowo spłukiwane.

09-03-200709-03-2007 99

Farbowanie półtrwałeFarbowanie półtrwałe W preparatach kosmetycznych do półtrwałego farbowania włosów są W preparatach kosmetycznych do półtrwałego farbowania włosów są

stosowane stosowane barwniki nitrowebarwniki nitrowe (nitroaminofenole i ich pochodne podstawione (nitroaminofenole i ich pochodne podstawione w grupie aminowej, nitrofenylenodiaminy), w grupie aminowej, nitrofenylenodiaminy), barwniki azotowe oraz barwniki azotowe oraz antrachinonoweantrachinonowe. W barwnikach nitrowych chromoforami są grupy nitrowe . W barwnikach nitrowych chromoforami są grupy nitrowe związane z pierścieniem aromatycznym, w barwnikach azotowych rolę związane z pierścieniem aromatycznym, w barwnikach azotowych rolę chromoforu pełni grupa azowa razem z różnie podstawionymi pierścieniami chromoforu pełni grupa azowa razem z różnie podstawionymi pierścieniami aromatycznymi, w barwnikach antrochinonowych chromoforem jest natomiast aromatycznymi, w barwnikach antrochinonowych chromoforem jest natomiast trój pierścieniowy układ antrachinonu.trój pierścieniowy układ antrachinonu.

09-03-200709-03-2007 1010

Farbowanie krótkotrwałeFarbowanie krótkotrwałe

W przeciwieństwie do farbowania W przeciwieństwie do farbowania trwałego lub półtrwałego, przy trwałego lub półtrwałego, przy barwieniu krótkotrwałym barwieniu krótkotrwałym nienaturalny kolor włosów utrzymuje nienaturalny kolor włosów utrzymuje się zwykle tylko do pierwszego się zwykle tylko do pierwszego umycia. W zabiegach farbowania umycia. W zabiegach farbowania krótkotrwałego wykorzystuje się krótkotrwałego wykorzystuje się wysokocząsteczkowe barwniki wysokocząsteczkowe barwniki anilinoweanilinowe, nie wnikające do wnętrza , nie wnikające do wnętrza włosa, lecz adsorbujące się na jego włosa, lecz adsorbujące się na jego powierzchni.powierzchni.

09-03-200709-03-2007 1111

Stosowane utleniacze do Stosowane utleniacze do rozjaśniania włosów:rozjaśniania włosów:

Powszechnie stosowanym utleniaczem w preparatach do rozjaśniania włosów Powszechnie stosowanym utleniaczem w preparatach do rozjaśniania włosów jest jest amoniakalny roztwór nadtlenku wodoruamoniakalny roztwór nadtlenku wodoru lub lub addukt nadtlenku wodoru addukt nadtlenku wodoru z mocznikiemz mocznikiem, spotykany pod nazwą handlową Ortizon. Wykorzystuje się , spotykany pod nazwą handlową Ortizon. Wykorzystuje się także sole (sodową, potasową, amonową) kwasu nadtlenodwusiarkowego, także sole (sodową, potasową, amonową) kwasu nadtlenodwusiarkowego, które w roztworach wodnych hydrolizują z wydzieleniem nadtlenku wodoru.które w roztworach wodnych hydrolizują z wydzieleniem nadtlenku wodoru.

Efekt rozjaśnienia włosów dają również niektóre Efekt rozjaśnienia włosów dają również niektóre żółte barwniki flawonoweżółte barwniki flawonowe, , często stosowane w szamponach. Do związków takich należą apigenina oraz często stosowane w szamponach. Do związków takich należą apigenina oraz luteolina.luteolina.

09-03-200709-03-2007 1212

Rozjaśnienie włosów można również osiągnąć stosując Rozjaśnienie włosów można również osiągnąć stosując preparaty hamujące biosyntezę melaninpreparaty hamujące biosyntezę melanin. Stwierdzono, że . Stwierdzono, że skutkiem ubocznym przyjmowania skutkiem ubocznym przyjmowania Chlorochiny Chlorochiny o właściwościach o właściwościach przeciwzimniczych i przeciwreumatycznych jest rozjaśnienie przeciwzimniczych i przeciwreumatycznych jest rozjaśnienie włosów od blondu do blondu platynowego.włosów od blondu do blondu platynowego.

09-03-200709-03-2007 1313

Ondulacja włosówOndulacja włosów

09-03-200709-03-2007 1414

KeratynaKeratyna

Białkiem stanowiącym główny budulec włosów jest Białkiem stanowiącym główny budulec włosów jest keratyna,keratyna, zaliczana do białek włókienkowych. Strukturę keratyny tworzą długie, zaliczana do białek włókienkowych. Strukturę keratyny tworzą długie, biegnące równolegle łańcuchy polipeptydowe, zbudowane z 18 biegnące równolegle łańcuchy polipeptydowe, zbudowane z 18 różnych aminokwasów, m. In. Cysteiny, kwasu glutaminowego, różnych aminokwasów, m. In. Cysteiny, kwasu glutaminowego, leucyny, argininy, asparaginy, proliny, seryny. Większość z leucyny, argininy, asparaginy, proliny, seryny. Większość z wymienionych aminokwasów ma w swej budowie wymienionych aminokwasów ma w swej budowie dodatkowe,reaktywne grupy funkcyjne- aminowe, karboksylowe, dodatkowe,reaktywne grupy funkcyjne- aminowe, karboksylowe, hydroksylowe, merkaptanowe. Obecność tych grup sprawia, że hydroksylowe, merkaptanowe. Obecność tych grup sprawia, że pomiędzy łańcuchami peptydowymi keratyny istnieją silne pomiędzy łańcuchami peptydowymi keratyny istnieją silne oddziaływania poprzeczne natury fizycznej i chemicznej.oddziaływania poprzeczne natury fizycznej i chemicznej.

09-03-200709-03-2007 1515

09-03-200709-03-2007 1616

CysteinaCysteina

Istotną rolę w tworzeniu usieciowanej struktury włosa przypisuje się cysteinie, ze Istotną rolę w tworzeniu usieciowanej struktury włosa przypisuje się cysteinie, ze względu na jej duży udział (do17%) w budowie keratyny.względu na jej duży udział (do17%) w budowie keratyny.

Reszty –SH cysteiny z sąsiednich łańcuchów polipeptydowych keratyny mogą Reszty –SH cysteiny z sąsiednich łańcuchów polipeptydowych keratyny mogą łączyć się ze sobą wiązaniami disiarczkowym (-S-S-), tworząc uwspólniony łączyć się ze sobą wiązaniami disiarczkowym (-S-S-), tworząc uwspólniony aminokwas, cystynę.aminokwas, cystynę.

09-03-200709-03-2007 1717

CysteinaCysteina

Poprzeczne wiązania –S-S- cystyny odgrywają ważną rolę Poprzeczne wiązania –S-S- cystyny odgrywają ważną rolę w utrzymaniu spójności keratyny oraz tłumaczą jej w utrzymaniu spójności keratyny oraz tłumaczą jej nierozpuszczalność w wodzie i solach. Cząsteczki nierozpuszczalność w wodzie i solach. Cząsteczki cystynycystyny łatwo łatwo ulegają redukcji z jednoczesnym rozerwaniem ulegają redukcji z jednoczesnym rozerwaniem wiązań disiarczkowychwiązań disiarczkowych, jeśli podziała się na włosy , jeśli podziała się na włosy czynnikiem redukcyjnym. Włosy poddane takiemu czynnikiem redukcyjnym. Włosy poddane takiemu zabiegowi stają się rozpuszczalne i giętkie.zabiegowi stają się rozpuszczalne i giętkie.

09-03-200709-03-2007 1818

Stosowane w kosmetyce środki do Stosowane w kosmetyce środki do trwałego modelowania włosów mają na trwałego modelowania włosów mają na celu;celu;

Rozerwanie mostków disiarczkowych keratynyRozerwanie mostków disiarczkowych keratyny (dzięki (dzięki temu poluzowaną strukturę włosa można odpowiednio temu poluzowaną strukturę włosa można odpowiednio uformować)uformować)

Nową fryzurę utrwala się przez Nową fryzurę utrwala się przez ponowne uniesienie ponowne uniesienie łańcuchów polipeptydowych keratynyłańcuchów polipeptydowych keratyny poprzecznymi poprzecznymi mostkami disiarczkowymi.mostkami disiarczkowymi.

09-03-200709-03-2007 1919

Redukcyjne rozerwanie wiązań Redukcyjne rozerwanie wiązań disiarczkowychdisiarczkowych

Zabieg redukcyjnego rozerwania wiązań disiarczkowych keratyny Zabieg redukcyjnego rozerwania wiązań disiarczkowych keratyny wykonuje się w wykonuje się w środowisku alkalicznym. środowisku alkalicznym. Podwyższenie Podwyższenie współczynnika pH środowiska pozwala na wykonywanie ondulacji współczynnika pH środowiska pozwala na wykonywanie ondulacji włosów poza punktem izoelektrycznym keratyny, który przypada w pH- włosów poza punktem izoelektrycznym keratyny, który przypada w pH- 4,7. w takich warunkach dochodzi do wzrostu wzajemnych oddziaływań 4,7. w takich warunkach dochodzi do wzrostu wzajemnych oddziaływań zjonizowanych grup karboksylowych białka, co poluzowuje strukturę zjonizowanych grup karboksylowych białka, co poluzowuje strukturę keratyny, ułatwia jej hydratację oraz lepszy dostęp reduktora. keratyny, ułatwia jej hydratację oraz lepszy dostęp reduktora.

09-03-200709-03-2007 2020

Metoda rozszczepiania redukcyjnego pozwala na wykonanie Metoda rozszczepiania redukcyjnego pozwala na wykonanie ondulacji włosów już w temperaturze 30-50 Condulacji włosów już w temperaturze 30-50 C

Stosując redukcyjną metodę rozrywania wiązań i formowania Stosując redukcyjną metodę rozrywania wiązań i formowania włosów, nowe mostki disiarczkowe pomiędzy sąsiednimi włosów, nowe mostki disiarczkowe pomiędzy sąsiednimi łańcuchami polipeptydowymi keratyny tworzy się za pomocą łańcuchami polipeptydowymi keratyny tworzy się za pomocą czynników utleniających.czynników utleniających.

09-03-200709-03-2007 2121

Kwasy tioglikolowy i tiomlekowyKwasy tioglikolowy i tiomlekowy

Jako czynniki redukcyjne w preparatach do ondulacji włosów stosuje Jako czynniki redukcyjne w preparatach do ondulacji włosów stosuje się kwasy tioglikolowy i tiomlekowy. Obydwa kwasy w środowisku się kwasy tioglikolowy i tiomlekowy. Obydwa kwasy w środowisku obojętnym lub alkalicznym obojętnym lub alkalicznym są silnymi reduktorami, zdolnymi do są silnymi reduktorami, zdolnymi do rozszczepiania wiązań disiarczkowych keratyny.rozszczepiania wiązań disiarczkowych keratyny.

Kwas tiomlekowy jest związkiem mniej drażniącym skórę, jednak w Kwas tiomlekowy jest związkiem mniej drażniącym skórę, jednak w porównaniu z kwasem tioglikolowym, wymagany jest dłuższy czas porównaniu z kwasem tioglikolowym, wymagany jest dłuższy czas jego działania w celu osiągnięcia podobnego efektu rozszczepiania jego działania w celu osiągnięcia podobnego efektu rozszczepiania mostków disiarczkowych w keratynie.mostków disiarczkowych w keratynie.

09-03-200709-03-2007 2222

09-03-200709-03-2007 2323

Do redukcyjnego rozszczepiania mostków –S-S- keratyny włosów Do redukcyjnego rozszczepiania mostków –S-S- keratyny włosów kwas tioglikolowy jest stosowany w postaci soli sodowej, kwas tioglikolowy jest stosowany w postaci soli sodowej, amonowej, lub rzadko wywołującej uczulenia, soli amonowej, lub rzadko wywołującej uczulenia, soli monoetanoloamoniowej, a cały proces jest prowadzony w monoetanoloamoniowej, a cały proces jest prowadzony w środowisku alkalicznym (pH 8-8,6). Aby osiągnąć właściwe pH, środowisku alkalicznym (pH 8-8,6). Aby osiągnąć właściwe pH, stosuje się roztwory amoniaku lub węglanów. W celu złagodzenia stosuje się roztwory amoniaku lub węglanów. W celu złagodzenia drażniącego wpływu podwyższonego pH można zastosować w drażniącego wpływu podwyższonego pH można zastosować w środowisku słabo kwaśnym mieszaninę kwasu tioglikolowego, środowisku słabo kwaśnym mieszaninę kwasu tioglikolowego, mocznika i ureazy, enzymu katalizującego rozkład mocznika do mocznika i ureazy, enzymu katalizującego rozkład mocznika do amoniaku i dwutlenku węgla. Po około 15 minutach, uwolniony z amoniaku i dwutlenku węgla. Po około 15 minutach, uwolniony z mocznika amoniak podwyższa współczynnik pH środowiska do mocznika amoniak podwyższa współczynnik pH środowiska do około 8, co przekształca kwas tioglikolowy w jego sól amonową i około 8, co przekształca kwas tioglikolowy w jego sól amonową i zapoczątkowuje proces redukcyjnego rozszczepiania łańcuchów zapoczątkowuje proces redukcyjnego rozszczepiania łańcuchów keratyny włosów.keratyny włosów.

09-03-200709-03-2007 2424

Do neutralizacji środowiska alkalicznego w procesie ondulacji Do neutralizacji środowiska alkalicznego w procesie ondulacji stosuje się stosuje się roztwory kwasów organicznychroztwory kwasów organicznych (kwas octowego, (kwas octowego, mlekowego, cytrynowego lub winowego). mlekowego, cytrynowego lub winowego).

Rolę utleniacza spinającego porozszczepiane łańcuchy Rolę utleniacza spinającego porozszczepiane łańcuchy disiarczkowe keratyny spełnia najczęściej disiarczkowe keratyny spełnia najczęściej nadtlenek wodorunadtlenek wodoru, , zastosowany w stężeniu 0,5-1,5%. Zwykle są używane do tych zastosowany w stężeniu 0,5-1,5%. Zwykle są używane do tych celów kwaśne roztwory nadtlenku wodoru, zawierające dodatek celów kwaśne roztwory nadtlenku wodoru, zawierające dodatek kwasu siarkowego, fosforowego lub reagującego kwasowo kwasu siarkowego, fosforowego lub reagującego kwasowo diwodorofosforanu sodu, co zapobiega gwałtownemu rozkładowi diwodorofosforanu sodu, co zapobiega gwałtownemu rozkładowi utleniacza. W preparatach do ondulacji utleniaczami bywają też utleniacza. W preparatach do ondulacji utleniaczami bywają też nadtlenometaboran sodu (NaBOnadtlenometaboran sodu (NaBO33) lub bronian potasu (KBrO) lub bronian potasu (KBrO33))

09-03-200709-03-2007 2525

Przy ondulacji włosów wykorzystuje się również Przy ondulacji włosów wykorzystuje się również właściwość właściwość pęcznienia keratynypęcznienia keratyny w warunkach obniżonego pH (5-6). W metodzie w warunkach obniżonego pH (5-6). W metodzie ondulacji włosów w środowisku kwaśnym, do redukcyjnego ondulacji włosów w środowisku kwaśnym, do redukcyjnego rozszczepiania mostków disiarczkowych keratyny zastosowanie rozszczepiania mostków disiarczkowych keratyny zastosowanie znalazły estry glikolowy (I) względnie glicerynowy (II) kwasu znalazły estry glikolowy (I) względnie glicerynowy (II) kwasu tioglikolowego lub ester kwasu mlekowego z kwasem tioglikolowym (III)tioglikolowego lub ester kwasu mlekowego z kwasem tioglikolowym (III)

Metoda ondulacji włosów w środowisku kwaśnym nie daje jednak tak Metoda ondulacji włosów w środowisku kwaśnym nie daje jednak tak korzystnych wyników jak ondulacja w warunkach alkalicznych, korzystnych wyników jak ondulacja w warunkach alkalicznych, szczególnie dotyczy to włosów grubych i twardych, a cały proces szczególnie dotyczy to włosów grubych i twardych, a cały proces wymaga dłuższego czasu.wymaga dłuższego czasu.

09-03-200709-03-2007 2626

BibliografiaBibliografia

„„Zarys chemii kosmetycznej” dr hab. n. Zarys chemii kosmetycznej” dr hab. n. farm. Wiesław Malinka, VOLUMED farm. Wiesław Malinka, VOLUMED WrocławWrocław