化学与生活

染发有风险,爱美需谨慎——染发剂中的化学

本文作者:竹悠

文中内容编译自《Cancer risk studies raise questions about the safety of long-lasting hair dyes》

作者:Melody M. Bomgardner

期刊:C&EN MAY 3, 2020 | APPEARED IN VOLUME 98, ISSUE 17

链接:https://cen.acs.org/business/consumer-products/Cancer-risk-studies-raise-questions/98/i17

爱美之心,人皆有之。自从染发剂发明以来,染发逐渐演变为一种潮流,无论是在发达国家还是发展中国家、男性还是女性、老年还是少年,都会看到各种染发的人群。据WHO的数据,在欧洲、美国和日本约有80%的女性染过发,年龄大于50岁男性的使用几率也在增加。除了爱美之外,现代人也用发色来表达自我、展示个性,如罕见的玫瑰红,金色或紫色,还有前几年的杀马特造型。

对于染发,大部分顾客是在美发店进行的,但如果美发店关门了,还可以选择从药妆店买瓶装的染发剂。染发剂按照染发的持续时间长短依次为永久染发剂、半永久染发剂和暂时性染发剂。最受欢迎的是永久染发剂,通过活性染料,保持持久的颜色,通常持续数周或直至新发长出,永久染发剂也是亮发和遮盖白头发的唯一选择。通过美发师灵巧的双手和精湛的技艺,永久染发剂可以提供令人满意的颜值。

那头发是怎么染上颜色的?会不会洗掉呢?染发能引发癌症,这是不是危言耸听呢?让我们走进染发剂中的化学,看染发是怎么进行的?

图1. 欧莱雅的创立Eugène Schueller 图片来源网络

自1907年安全染发剂发现以来,其化学原理变化并不大。说起染发剂不得不提起一位帝国的缔造者Eugène Schueller,如图1所示,作为一名化学家,他创立了一家法国无害染发剂公司, 即后来鼎鼎有名的欧莱雅L’Oréal,代替之前含中铅等重金属的染发剂,大大减少了对头皮的伤害,时至今日染发剂仍是欧莱雅的主要业务之一。这种无害染发剂利用的正是煤焦油中对苯二胺(PPD)的氧化产生颜色。这种染色原理一直延续下来,也因这古老的化学,便于染料化学家和毒理学家研究染发剂的组分和处方。

图2. 头发的结构示意图  图片来源:百度

永久染料包括两部分:一部分含有染料前体和胺试剂;另一部分为氧化剂,通常为双氧水。当把两部分混合后,初始仍为无色,在与头发接触30-45min过程中,将发生一系列化学反应,生成染料分子并滞留在头发中,头发的结构示意图如图2所示。首先,染料分子前体如PPD或其他芳香胺类,被双氧水氧化为活性中间体苯醌二亚胺,然后与偶联剂如间苯二酚反应,生成无色的隐色染料,继续被双氧水氧化为红色的靛苯胺染料,如图3所示。部分偶联剂的结构见图4所示,最终形成的颜色分别为紫红色、蓝色和绿色,一般情况下,染料剂内是同时混合进行多种反应,以创造期望的发色。碱性试剂,通常为氨水或单乙氧基胺,打开头发的外层毛小皮中的角质层,进入发丝中。打开角质层后,染料分子和双氧水进入发丝的中层或者毛皮质,在毛皮质中,双氧水启动第2个作用,氧化头发中的原始天然染料分子黑色素使其无色,然后大量的染料分子停留在毛皮质中,提供持久的颜色。与之对应的,大部分半永久染发剂基于非活性染料,它装在一个瓶子中,通常洗过6次后开始褪色。还有一些新的蓝色、粉色、紫色染发剂通常为非活性染料,有时称为直接染发剂或暂时性染发剂。

图3. 染色中的化学反应. 图片来源:C&EN

图4. 一些染发剂中偶联剂组分的结构. 图片来源:C&EN

由于染发过程中依赖剧烈的碱性化学,可能伤害头发或者使皮肤过敏及过敏反应,所以美发师或自己DIY时都建议佩戴手套。问题是染发剂的成分会不会增加健康风险,在新研究结果面前,染发剂制造商集体噤声。化妆品制造商早就发现苯胺及其衍生物,如p-甲苯二胺可以引发接触过敏反应,警告消费者使用前做个皮肤贴布测试,并且严禁应用在眼影和眉毛上。这引发了更大范围的毒理学研究,包括致畸和基因毒性,虽然这些研究从1970s就开始,但还未就毒害作用达成共识。可以明确的是PPD和其它芳香胺类化合物确实有致癌,监管机构明确禁止使用确定基因毒性及致畸性的成分。如在欧盟,染发剂的处方必须经过严格监管,限制使用有危害的化学品,未有足够的安全数据,包括长期毒性,如致癌风险,不允许被添加新化合物。在欧洲,头发染料分子有可能是被学术机构研究最彻底的个人护理用品。

但大部分顾客关注点在颜色上面,少有人会问及染发后会不会造成长期的健康风险。最近的两项研究表明,使用染发剂会和乳腺癌相关,特别是黑人女性,会增加患乳腺癌的风险。

2017年一项研究发现,居住在纽约和新泽西的妇女,采集人数超过4000名,黑人女性使用了暗色染发剂患乳腺癌的风险比未染色的高51%,雌激素受体阳性型ystrogen receptor –positive (ER+) 乳腺癌高72%,其中居家使用的风险高于美发厅。

2019年12美国国家环境健康科学研究所NIEHS( US National Institute of Environmental Health Sciences )的一项研究发现永久染发剂和乳腺癌风险存在关系。

这项研究时间跨度在在2003年到2009年,共有46000名妇女参与了研究,年龄范围为35-74岁,研究持续了8年区辨别什么因素导致乳腺癌,发现使用永久染发剂的黑人女性比不使用染发剂的患病率高45%,白人高7%。

虽然早期研究并没有发现乳腺癌和染发剂之间的明显关系,可能是没有黑人女性的数据。另外黑人女性使用的染发剂产品可能含有不同的组分和含量,虽然基本原理相同,但有更高剂量的邻苯二胺类PPD,羟基苯甲酸酯类parabens,香精fragrance, 壬基酚聚氧乙烯醚类表面活性剂nonylphenol ethoxylates和邻苯二甲酸二乙酯diethyl phthalate, 虽然她们使用频率低于白人女性,但使用的量更大,从而增加了接触量,诱发癌变。

因此,在广大爱美人士在选择染发时,要看看染发剂的成分后慎重选择。

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