Научно-Технический·LAB-66·Лабораторный журнал беларуского химика
19.9K subscribers
638 photos
123 videos
50 files
1.76K links
Блог химика-энциклопедиста (Сергей Бесараб | Siarhei Besarab)

Знания-наш щит! Радбезопасность· химия· токсикология· гражданская наука· DIY· Технический междисциплинар

Спонсорам→ is.gd/1bOTPg
Об авторе →bit.ly/3lcUm0I
Задать вопрос → bit.ly/40Lnyfx
加入频道
Жесткая вода и накипь. Структура, свойства и способы минимизации ущерба (Steanlab Review)

Долгожданная статья про накипь, отрывки из которой читатели и патроны могли лицезреть в канале LAB-66 на протяжении последних недель. По совместительству это еще и первый лонгрид 2021 году. Чтобы не дублировать информацию из статьи, в tg опубликую "облако тегов" с ответами на самые важные вопросы, связанные у большинства читателей с жесткой водой и накипью.

Как жесткая вода влияет на волосы, а как на кожу
Кусок мыла в общественном месте — источник передачи инфекции
Зачем в старину волосы мыли золой
В чем преимущество бессульфатных шампуней («SLS free»)
Почему постиранные в жесткой воде ткани грубеют?
Из чего состоит накипь
Как накипь вредит электроприборам
Вода корродирует трубы или образует накипь, как это оценить?
Способы получения мягкой воды
Что в составе таблеток для удаления накипи в стиральной машине (Calgon и т.п.)
Почему в аккумулятор нельзя залить водопроводную воду
Ингибиторы образования накипи (антискаланты)
Почему не нужно покупать новый «картридж-умягчитель» в утюг или увлажнитель воздуха
Кислоты для удаления накипи + Как женский гель-пилинг из магазина косметики может помочь в очистке дорогостоящего котла от накипи
Почему вредно пить дистиллированную воду
Почему не стоит использовать мягкую/умягченную воду для полива комнатных растений и растений в теплицах
Почему жесткая вода важна для приготовления настоящего кофе
Вред мягкой воды
Что такое «мочевой камень» и как он связан с минеральной водой + Про камни в почках у кошек и собак
​​Ремонтируем волосы. Intro

Эй, чувак, ты что, не пользуешься кондиционером??! (С) тот, кому пост и посвящается

Как-то давно читал я статью с моделированием внешности воображаемого человека будущего с ретроспективой в пару тысячелетий. Запомнилось то, что первым элементом, который исчезнет в процессе техно эволюции человечества будут волосы.

Это и логично. Уже сейчас биологическая значимость волос для человека в развитых странах стремительно снижается. Биологическая значимость - это защитная (кожи головы от веток деревьев и насекомых) и терморегулирующая функции. Но одновременно все больше растет значимость волос, как имиджевого аксессуара. Волосы сильно влияют на восприятие человека другими людьми, на психологическое состояние самого человека, на его уверенность в себе. Ведь если так посмотреть, что все процедуры, вроде стрижки, окрашивания, укладки волос - это про эстетическую, а не физиологическую функцию. Сюда же можно отнести и пересадку волос и борьбу с облысением (ранее мы уже [говорили] об этом).

То есть пора наверное уже отбросить ненужные сентименты/предрассудки и относиться к волосам так, как, например, к дорогим наручным часам, или автомобилю класса люкс.

***
Как и в случае любого другого материального аксессуара, логично предположить, что эстетическая функция волос будет лучше всего реализовываться в случае правильной защиты от окружающей среды и ежедневных процедур по уходу.

Волосы повреждают жесткие шампуни. Волосы повреждает ультрафиолет. Волосы повреждает расчесывание. Волосы повреждает сушка феном.

Волокна волос (биокомпозит) состоят из мертвых клеток, которые не могут воспроизводиться, т.е. волосы НЕ подлежат биологическому восстановлению. Единственный способ "реставрации" - это использование т.н. кондиционеров. Композиций, которые восстанавливают физико-химические параметры волос. Заполняют собой возникающие в/на стержне волоса дефекты. Про то, из чего эти композиции состоят, как они работают, и что лучше выбрать - в ближайшее время и поговорим.

Старшие научные сотрудники могут early bird начинать читать здесь: [Кондиционер для волос]. Никакой рекламы, только коллоидная химия и немножко нанотрибологии

Если всегда пользовался кондиционером→ставь 🫡
Никогда про кондиционер не задумывался →🌚
Пользовался, но не заметил разницы→ 🥴

#hair, #волосы
​​Ремонтируем волосы. Принципиальное устройство

Итак, для простоты изложения вначале рассмотрим что представляет из себя волос. Это ни много, ни мало, а волокнистый биокомпозит, который вырабатывается волосяным фолликулом. Волос состоит из белков, липидов, воды, микроэлементов и пигментов. Основная доля — это белки (65–95% от общей массы) и превалирует среди них фибриллярный белок кератин с основой из треонина, глутамина и содержащего серу цистеина.

Каждый волос экструдируется из живого экструдера - волосяного фолликула (волосяной сумки или волосяной луковицы) . Только эта органелла является живой, сами волосы — что-то напоминающее отмершую кору дерева. Внутри фолликула находятся клетки, которые постоянно делятся и выталкивают друг друга наружу. Достигнув верхней части луковицы, они образуют шесть концентрических слоев. Тело волоса, покинув волосяной фолликул становится абсолютно автономным объектом, никак не связанным с биохимией организма (как например биохимически не связаны с рукой наручные часы).

Три внутренних слоя экструдированные из фолликула становятся волосом, состоящими мозгового вещества, коркового слоя и кутикулы.

Мозговое вещество - внутренний слой волос, слой наполнитель. Состоит он из наполненных воздухом вакууолей-пузырей пенопластовых шариков кое-как связанных между собой аморфным (рыхлым и неупорядоченным) кератином. Внутренняя часть волоса напоминает в разрезе разрезанное гусиное перо, с его воздушными полостями. Мозговое вещество есть не везде, только в густых волосах, вклад в механические свойства волос незначителен.

Воздушные пузыри слоя-наполнителя окружены-армированы корковым слоем. Если брать аналогию с папье-маше, то наполнитель обмазан жировым цементом из сфигнолипидов (их еще называют керамиды) в который равномерно вдавлены биологические такелажные тросы из продольно ориентированных волокон фибриллярного белка кератина - т.н. макрофибрилл. И как и в металлическом тросе каждая макрофибрилла состоит из более тонких белковых микрофибрилл. Микрофибрилла - это семь протофибрилл. Каждая протофибрилла - это четыре цепи из аминокислот, свернутых спиралью (т.н. спираль α-кератина). Спираль удерживается за счет прочных (ковалентных) дисульфидных и слабых водородных связей. Наличие ковалентных связей придает волосу прочность, а за эластичность отвечают спиральные кератиновые цепи. Также корковый слой отвечает за накопление влаги и за цвет волос — в корковых клетках обнаруживаются пигментные гранулы меланина, придающие волосам цвет.

Система тросов закрыта броней из чешуи, напоминающую рыбную - это внешний слой, или т.н. кутикула. Элементарный элемент кутикулы - это плоская непигментированная, полностью ороговевшая клетка из аморфного кератина, способная набухать и немного изменять своей положение. Она приклеена к корковому слою на липидный клей. Отдельная пластина состоит из 5-10 подслоев, среди которых важнейшим считается внешний - эпикутикула. К цистеиновым группам кератина этого слоя тиоэфирными связями пришиты молекулы 18-метиллейкозановой кислоты (18-MEA). Они формируют т.н. F-cлой. Именно он отвечает за водоотталкивающие свойства волос и за снижение трения волос друг о друга.

Как видите, все гениальное просто. Волос на микроуровне имеет достаточно простое устройство и в разрезе напоминает ствол дерева. И это все не смотря на отличия в составе биополимеров (кератин у человека, против лигнин&целлюлоза у деревьев).

Если понимать устройство, то уже сложнее каким-то инстаграм-косметологам навязать какое-нибудь непотребство. Потому что все средства по уходу за волосами так или иначе действуют на какой-то из описанных выше элементов. Чудес нет, есть только коллоидная химия и физико-химическая механика.

SRC: Кондиционер для волос

#hair, #волосы
​​Ремонтируем волосы. Причины эрозии

Часто можно услышать "волосы стали ломкими, тусклыми" и т.д. и т.п. Но это все можно назвать гораздо лаконичнее. Эрозия волоса. Процесс,в результате которого разрушаются составные части волоса. Вызывать эрозию могут различные стрессовые факторы.

Механический стресс. При частом расчесывании происходит отслаивание краев пластин кутикулы (вначале на кончиках), а потом и разрушение чешуек. Использование тупых ножниц во время стрижки дает неровный срез, с которого начинают осыпаться пластины, в результате возникают продольные трещины между обнаженными клетками коркового слоя и волосы обламываются (узловой трихорексис). Шампуни с жесткими анионными ПАВ ("сульфаты") повреждают липидный слой и ↑ трибо-нагрузка на волосы, начинается истирание друг о друга. Поэтому есть правда в словах читательницы: "шампунь выбираем для кожи головы, а для волос - выбираем кондиционер". И, надеюсь, ясно зачем нужна погоня за [мягкими шампунями]

Фотохимический стресс. Основная защита волос от ультрафиолета Солнца - это меланин. Он поглощает ультрафиолетовое излучение, как антиоксидант связывает свободные радикалы, предотвращает денатурацию белков волоса. В этих процессах меланин расходуется, что выражается в обесцвечивании, выгорании волос. Меланин есть только в корковом слое, в кутикуле его нет. Фотоны УФ попадая в белки кутикулы разрывают дисульфидные связи между структурными единицами и приводят к возникновению новых сшивок, т.е. ↓ структурная целостность. Кутикулы отслаивается, кончики расщепляются, ↑ шероховатость волоса.

Вне зависимости от типа волос, UVB-излучение отвечает за денатурацию кутикулы, а UVA-излучение - за изменение цвета. Т.е. сам тип фотохимповреждения зависит только от длины волны, а его степень - только от типа волос.

Термический стресс. Связан с использованием фена, щипцов для завивки/выпрямления. Причем степень повреждения кутикулы линейно зависит от температуры. При термической воздействии края чешуек кутикулы начинают расщепляться, сами пластины приобретают выгнутую форму. Термический стресс влияет и на корковый слой - волосы выгорают и становятся светлее, причем изменения заметны уже после 10 циклов (температура фена 95 °C). Еще более выражены эффекты деградации при укладке волос с помощью специальных щипцов или термическом выпрямлении. Волосы выпрямляются, потому что нарушается их структурная целостность - происходит временная реорганизация (перераспределение) водородных и дисульфидных связей внутри волоса. Говоря языком металлургов, кератин-трос внутри коркового слоя отпускается (а закалить его нечем)

Химический стресс. Возникает, например, при химическом выпрямлении (долгосрочная альтернатива термическому выпрямлению). Специальные составы ("релаксанты") реорганизуют дисульфидные группы цистеина и распрямляют волосы. При этом частично денатурирует кератин коркового слоя, у волос ↓ прочность на растяжение.

При химическом осветлении волос обесцвечивается (окисляется) меланин коркового слоя. Попутно разрушаются дисульфидные связи в кератине кутикулы и макрофибрилах. Пластины становятся более пористыми, значимо ↓ прочность волоса на разрыв. Сильно ↓ устойчивость волоса к фотохимическому стрессу.

 При использовании перманентных красителей эффект достигается за счет реакций окисления, происходящих внутри коркового слоя. Для проникновения красителей в центр волоса используются растворы с высоким рН (например, нашатырный спирт). Щелочи удаляют защитный F-слой из 18-МЭА, в результате чего волосы становятся гидрофильными (набирают воду), значительно ↑ их абразивность относительно друг друга (начинают сильнее истираться).

Если касательно кожи головы может быть множество биохимических факторов, влияющих на ее состояние, то применимо к волосу, как к объекту, действуют только выше перечисленные воздействия. И для "ремонта" бороться нужно с их действием/следствием. И да, волос бороды описанные виды стрессов тоже касаются.

Подробнее про виды деструктивных воздействий в [SRC]

#hair, #волосы
​​Ремонтируем волосы. Седина

Седина - это депигментация, т.е. экстремальное снижение концентрации меланина в корковом слое волоса. Причин поседения может быть множество, начиная от генетики, заболеваний, дефицита микроэлементов и заканчивая приемом препаратов вроде хлорохина, иматиниба (химиотерапия), или дитранола (псориаз)

В нормальных условиях, седина - это  естественная возрастная особенность. Нормальная частота поседения волос составляет 34 ± 9,6 года у европеоидов и 43,9 ± 10,3 года у африканцев. Есть даже такое правило "трех пятьдесят": к 50 годам 50% людей имеют 50% седых волос.Седеют люди вне зависимости от пола и цвета волос, отличия только в локализации - у мужчин седина обычно начинается на висках и на бакенбардах, а у женщин с периметра линии роста волос. Скорость поседения, при прочих равных, регулируется только генетикой.

Можно считать, что в луковицах седых волос уменьшается количество меланоцитов (генераторов меланина). Соответственно при росте волоса все меньше и меньше меланосом (гранул меланина) включается в клетки коркового слоя волоса. В конечном итоге в волосяной луковице не остается меланоцитов вообще. Можно еще упомянуть, что даже если меланоциты работают, то производимые ими меланосомы упаковываются в автофаголизосомы (т.е. такой меланин самоуничтожающийся). Исследователи связывают это с повышенным уровнем свободных радикалов

Нооо. Не все плохо в седых волосах. С одной стороны, да, они более грубые и менее послушные, чем пигментированные. Дело здесь в том, что активность меланоцитов (цвет волоса) мешает от души дифференцироваться кератиноцитам (корковый слой волоса). И вот когда волос поседел, меланоцитов нет, тогда кератиноцитам наступает раздолье. Седые волосы растут быстрее пигментированных (для волос бороды, например, разница в скорости роста х4 раза)

Такие эффекты имеют смысл с точки зрения эволюции. Седеющие волосы растут быстрее, имеют развитый корковый слой, обеспечивают лучшую термоизоляцию. Т.е. компенсируется потеря способности поглощать ультрафиолет меланином. Седые волосы отличаются повышенным содержанием остатков цистеиновой кислоты и пониженным содержанием цистина (окислительный димер цистеина), что выражается в устойчивости к [химическому стрессу] - они хуже удерживают искусственные красители

Но что же делать, спросите вы, можно ли обратить седину вспять? В массе своей, пока нет. Хотя безусловно примеры возврата пигментации существуют. Например цвет волос возвращался после лучевой терапии рака, или после некоторых воспалительных явлений (эритродермическая экзема, или эрозивный кандидоз головы). Здесь скорее всего причиной являлась принудительная активация меланоцитов воспалительными цитокинами

Известен, например, случай когда волосы потемнели после приема больших доз п-аминобензойной кислоты. У 82% испытуемых (всего было около 500 человек) волосы потемнели за 2-4 месяца. Но, после прекращения приема PABA, за пару недель все вернулось на круги своя. Механизм действия до сих пор никто не объяснил

Наконец есть исследования, в которых волосы возвращали цвет, после накожного применения т.н. α-меланоцитостимулирующего гормона, он же меланокортин. Гормон этот может быть известен любителям загара через синтетический аналог Melonatan. Так же работает еще один пептид, т.н. РТР20 или пальмитоила тетрапептид 20, являющийся активатором рецептора меланокортина MC1-R. Стоят упомянутые гормоны недешево, есть шанс получить побочные эффекты вроде пигментных пятен и чего похуже. Но работают.

Ну а если "игры с гормонами" не для вас, то остается только классика - маскировка и окрашивание волоса (синтетическим красками или [хной]. Hi-End считаются техники вроде "шитье седины" или "air-touch". Одновременно можно пытаться замедлить поседение снижая уровень эндогенного стресса (антиоксидантами, прекурсорами глутатиона), защищать волосы от фотохимического стресса. И ждать когда наука научится напрямую воздействовать на меланоциты волосяного фолликула

src

#геронтобиология, #hair, #волосы, #седина