出品：科普中國
製作：雪楊（中國科學院大連化學物理研究所）
監製：中國科學院計算機網路資訊中心
復工在即，很多人終於還是忍不住對自己的頭髮下手了。這次，已經不是簡單的修修剪剪，而是開始在家染髮了。雖然最終的結果可能是，再一次證實自己的手殘。
其實，染髮並不是現代人的專利，人類的染髮歷史源遠流長，甚至可以追溯到公元前一千多年。
古埃及人已經知道用熱水提取散沫花色素將頭髮染成橘紅色；古歐洲日耳曼人會用羊脂和植物灰汁混合將白髮染黑；羅馬人使用過蘇木、茜草、紫草茸染髮；在我國東漢時期最早的藥物專著《神農本草經》中， 也已記載了一些可使白髮變黑的植物，如白蒿能“長毛髮令黑”。東晉醫學家葛洪在《肘後備急方》中記載用醋漿煮大豆來塗發染髮，可以起到“發須白令黑”而且“黑如漆色”的效果。
1856年英國的泊金（W。H。Perkin）發現併合成出了苯胺紫染料，才為性質穩定、著色持久的染髮產品提供了可能。1863 年，染髮劑主要成分對苯二胺（p-Phenylenediamine，PPD）被成功合成，但當時它主要是被用做工業染料。直到1883 年，法國巴黎夢內脫（Monnet）公司研製出了對苯二胺類化學染髮劑，染髮劑才由此進入了飛速發展的時代。
染髮的時候，頭髮經歷了什麼？染髮對髮質有什麼影響？
圖片來源於Veer相簿
看似簡單的頭髮，結構組成並不簡單
想知道頭髮是怎麼染色的，我們首先要了解頭髮的組成和結構。在之前的燙髮篇裡（連結http：//www。kepu。net。cn/ydrhcz/ydrhcz_zpzs/ydrh_2020/202003/t20200311_484676。html），介紹了頭髮分為毛杆和毛囊兩部分，毛囊埋藏在頭皮內部，日常裸露在外的是毛杆。
毛杆自內向外由毛髓質（ medulla ），毛皮質（ cortex ）和毛鱗片（cuticle）三層構成。髓質位於毛杆的中心，由2層～3層多角形角化細胞組成。
皮質緊密地圍繞著髓質周圍，皮質細胞的直徑約為2μm～3μm，皮質細胞由許多粗纖維、細纖維和原纖維組成。原纖維由2股～3股α-螺旋的角蛋白組成，許多原纖維形成直徑為810-3μm的小纖維，再由許多小纖維構成大纖維。這些纖維被包埋在由高硫蛋白組成的細胞基質中並組成非常緊密的纖維束，
皮質細胞的基質中含有色素顆粒，就是這些色素顆粒決定了我們原始的頭髮顏色
。
毛鱗片（毛小皮）在毛杆的最外層，由3層～7層毛小皮細胞圍繞著毛杆。毛鱗片和毛皮質中含有的豐富的高硫蛋白，以及氨基酸分子間形成的二硫鍵、氫鍵、鹽鍵等鍵合作用，使得頭髮具有相當強韌抗拉特性，而且能夠穩定地維持或直或卷的形狀。
脂質也是頭髮的重要組成成分，主要位於毛小皮細胞間以及毛小皮與皮質細胞間的細胞間隙中，稱為細胞膜絡合物（CMC），CMC脂質與蛋白質結合能夠形成脂蛋白，圍繞頭髮纖維形成一個連續的網狀結構，起到細胞間的粘合作用。
毛髮組成結構，來源於參考文獻［1］
染髮劑是如何改變頭髮的顏色？
知道了頭髮的結構，我們再來看染髮劑改變的是頭髮哪一部分的顏色。
不同的染髮劑，染髮的原理也不相同。染髮劑按染料成分可分為三大類：無機染髮劑（金屬染髮劑）、合成染髮劑（氧化染髮劑）和植物染髮劑（天然染髮劑）。
無機染髮劑：
含有鉛、銀、鐵、銅等金屬鹽的化合物染料， 作用機理主要是染髮劑中的金屬離子滲透到頭髮中，與頭髮蛋白中的半胱氨酸中的硫作用，生成黑色硫化鉛、硫化銀等， 使頭髮被染黑。古代希臘人使用的是鉛內襯的水管，流水慢慢地會將鉛溶解，經常用這種水洗頭的人，頭髮烏黑，但重金屬鉛離子易蓄積在人體中，並引起人中毒。目前此類染髮劑的使用基本上已經成為歷史。
合成染髮劑：
也是目前市場上使用較多的染髮劑，有各種膏狀、液體、粉狀和泡泡等形式，根據顏色永續性分為：
暫時型染髮劑
、
半永久型染髮劑
和
永久型染髮劑
。
暫時型染髮劑，一般用
水溶性大分子染料製成，無法滲透到皮質層中，只是附著在頭髮毛鱗片上。
暫時型染髮劑多為噴霧狀產品，一般用於演出、化妝等，洗一次既掉，因其附著在頭髮表面，故對頭髮損傷較小。
圖片來源於Veer相簿
半永久型染髮劑，染料分子較小，
主要染料有硝基苯二胺、硝基氨苯酚、偶氮型酸性染料等
，
這些成分能滲透進頭髮表層，部分進入皮質。
染色之後比暫時性染髮劑更耐清洗，顏色大概需要經過6-12次清洗才能褪色。這種染髮劑的作用機理主要是使顏色沉積在表層和皮質層，所以刺激性也相對較小。
永久型染髮劑，大都是由兩種製劑組成，常用兩瓶分裝，一瓶裝染料的基質，一瓶裝氧化劑的基質，需要使用兩部分混合進行染色。第一劑為
染色劑
，以氧化染料中間體（如對苯二胺）為主，還含有鹼化劑、耦合劑（如對苯二酚）等。第二劑為
氧化劑
，主要成分為過氧化氫，也就是雙氧水。
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染髮時，染髮劑中的鹼性物質會使得頭髮發生膨脹，第一劑中的染料中間體是低粘度、易流動的小分子，和第二劑的過氧化氫可以滲入毛皮質纖維中，
頭髮固有的黑色素被雙氧水氧化脫色，染髮劑中間劑與耦合劑在氧化作用下縮合形成了穩定的有色染料分子，使頭髮著色。
由於有色物質分子量大，不易透過毛髮間隙，因此具有較高的水洗牢度，顏色可維持1～3個月，所以永久型染髮劑也並不是染一次就永久保色。
對苯二胺是大多數染髮劑中都含有的過敏原，部分人用後會出現眼瞼浮腫、皮膚髮紅等症狀，甚至會出現奇癢難忍的小疹。所以染髮前的過敏測試一定要做，千萬不要怕麻煩！
既想燙髮，又想染髮時，理髮師為什麼會先燙髮再染髮？這是因為燙髮過程中還原劑會打斷頭髮中的二硫鍵，為避免染髮鎖住的染料分子又被破壞，所以燙髮應該在染髮前進行。
很多人染髮之後，頭髮會變得又枯又幹，這是為什麼呢？頭髮在染燙過程受損的主要成分是高硫蛋白和結構脂質。高硫蛋白中形成的維持頭髮強度的二硫鍵被破壞，覆蓋在頭髮表面起滋潤作用的脂肪酸被分解，造成毛小皮細胞脫落，毛鱗片翹起，外觀上，頭髮變得乾枯毛躁，甚至分叉斷裂。所以燙髮後修復3個月左右，再進行染髮為好。
染髮後頭發又幹又枯怎麼辦？受損的毛鱗片和毛小皮無法徹底復原，但是可以進行修護，這時護髮素護髮精油就派上了用場！我們常用的護髮素添加了矽內酯、泛醇、二甲基矽酮、水解絲和水解乳蛋白等物質
，可以促進毛鱗片閉合，再附以陽離子表活面活性劑，
可以修護染髮後的毛髮損傷。護髮精油也具有幫助毛鱗片順滑，實現亮澤柔順外觀的作用。
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染髮後（左）、使用護髮素三個月後（右）頭髮掃描電鏡結構對比，染髮後毛小皮翹起， 有脫黏附現象， 部分毛小皮邊緣微卷， 或呈鋸齒狀；染髮後持續使用護髮素，毛小皮恢復整齊排列狀態，相互緻密， 接近染髮前的正常頭髮。來源於參考文獻［3］
科學技術的發展，給了人們“改頭換面”的機會和資本，使人們朝著自己所認為的“美”的方向不斷探索。但是美的同時，可千萬別忽視了健康啊。
圖片來源於Veer相簿
參考文獻
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