設(shè)置星標(biāo)★關(guān)注，從此你的世界多點(diǎn)科學(xué)~

現(xiàn)代人普遍都對頭發(fā)的存活情況和數(shù)量規(guī)模極為珍視。從某種意義上說，喪失頭發(fā)約等于顏值歸零。

比較精致的現(xiàn)代人則也會重視美發(fā)與護(hù)發(fā)。托尼老師專業(yè)的洗剪吹燙染服務(wù)值得成千甚至上萬的定價，而燙染以后的頭發(fā)養(yǎng)護(hù)不僅是短期急需，更應(yīng)成為長期主義。

格外精致的現(xiàn)代人還要嚴(yán)格考察洗發(fā)水、護(hù)發(fā)素的成分表，看其中是否包含對環(huán)境損害過大、對人體不夠溫和的化學(xué)成分，并選擇更為綠色環(huán)保的護(hù)發(fā)配方。

許多科學(xué)家都在嘗試從生物體中尋找天然護(hù)發(fā)分子，或是借鑒生物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綠色的護(hù)發(fā)素、洗發(fā)水成分。部分研究團(tuán)隊(duì)取得了進(jìn)展，其中一些更已將綠色配方融入商用產(chǎn)品。

比如，來自樹木的木質(zhì)素可撫平受損的毛鱗片，從黑曲霉等真菌細(xì)胞壁提取的甲殼素也可用作護(hù)發(fā)成分，念珠菌屬的一些真菌所產(chǎn)生的槐糖脂，則可替代部分洗發(fā)水里的硫酸鹽成分……

為何市場不看好傳統(tǒng)的頭發(fā)洗護(hù)產(chǎn)品

而追逐綠色配方？

一名尚無脫發(fā)危機(jī)的普通人類，其頭皮大概擁有12萬到15萬根頭發(fā)；若發(fā)長及肩，這些發(fā)絲的總表面積可達(dá)約6平方米。

假如你將一根健康頭發(fā)的表面放大觀察，會發(fā)現(xiàn)它整體觀感相對光滑，不過似乎隱約可見層疊的“鱗片”，比如下面這幅掃描電子顯微鏡圖像所呈現(xiàn)的。它們被科學(xué)家稱為“毛鱗片”，是頭發(fā)表層的透明角質(zhì)結(jié)構(gòu)。

掃描電鏡圖像 | 未經(jīng)處理的單根頭發(fā)

毛鱗片的外表面還覆蓋有脂質(zhì)薄膜，這是頭發(fā)的第一道保護(hù)層，也是光澤度的來源。而當(dāng)頭發(fā)經(jīng)過了漂白處理——往往是染粉色或白金等淺發(fā)色前的預(yù)備步驟——脂質(zhì)層和毛鱗片就會受損傷。后果包括毛鱗片的翹起、張開、邊緣破損等，發(fā)絲的整體觸感和表現(xiàn)將由此顯著改變。

如果放掃描電鏡下觀察，那些鱗片結(jié)構(gòu)會顯得相當(dāng)粗糙扎眼，猶如蛇鱗……

經(jīng)過漂白處理的頭發(fā)

除了漂白，粗暴梳刷帶來的物理磨損也能破壞脂質(zhì)層和鱗片狀結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)代人洗發(fā)、護(hù)發(fā)、燙發(fā)、染發(fā)的過程，本質(zhì)上都是利用特定化學(xué)品對頭發(fā)做表面化學(xué)處理，進(jìn)而直接改變頭發(fā)的諸多特性，包括光澤度、強(qiáng)韌度、柔順度乃至卷曲形態(tài)等。當(dāng)然，化學(xué)有好有壞，比如漂白會導(dǎo)致毛鱗片越發(fā)粗糙，護(hù)發(fā)素則可令發(fā)絲順滑，改善粗糙毛躁?duì)顟B(tài)。

經(jīng)過漂白的頭發(fā)(上)和漂白后經(jīng)過常規(guī)護(hù)發(fā)素處理的頭發(fā)(下)

絕大多數(shù)護(hù)發(fā)產(chǎn)品都含有高分子聚合物。這些長鏈分子通常帶正電荷，可附著于帶負(fù)電荷的受損發(fā)絲表面，并撫平毛鱗片的粗糙邊緣以減少頭發(fā)毛躁。

然而，現(xiàn)有的護(hù)發(fā)聚合物雖高效，卻多為石油化工衍生物。其中極具代表性的一類是聚季銨鹽，其銨基分子帶正電荷，是護(hù)發(fā)素配方表的?？停?dāng)它們進(jìn)入排水系統(tǒng)后，可能最終在環(huán)境里累積。

另一方面，部分護(hù)發(fā)素會使用以硅為主鏈的合成聚合物，即聚硅氧烷，俗稱硅油。硅油來自硅化學(xué)工業(yè)，可為頭發(fā)增添順滑和光澤，但極難被微生物降解，也具有累積性。

天然材料的分解過程相對容易，因此許多科學(xué)家都在尋找純天然的護(hù)發(fā)成分，嘗試配制取代聚季銨鹽和硅油的綠色護(hù)發(fā)素。

材料化學(xué)家在湖里游了個泳

結(jié)果發(fā)現(xiàn)了天然護(hù)發(fā)素

瑞典斯德哥爾摩大學(xué)的材料化學(xué)家米卡·西波寧(Mika Sipponen)曾去一片渾濁湖水里游泳。結(jié)束后，他發(fā)現(xiàn)自己的頭發(fā)異常順滑。鑒于自己沒用任何護(hù)發(fā)產(chǎn)品，加之眼前這呈現(xiàn)褐色的湖中富含植物成分，西波寧猜測：常見于木材的有機(jī)物木質(zhì)素有類似護(hù)發(fā)素的作用。

于是，西波寧與同事嘗試將木質(zhì)素與椰子油混合制成配方，并用實(shí)驗(yàn)證明其效果：不僅能撫平毛發(fā)表面，還能減少梳子梳理時的阻力。研究團(tuán)隊(duì)表示，木質(zhì)素可從木材廢料提取，且極易生物降解，以其為原料的護(hù)發(fā)素將比傳統(tǒng)產(chǎn)品環(huán)保太多。

經(jīng)過漂白的頭發(fā)(上)以及漂白后經(jīng)過常規(guī)護(hù)發(fā)素(中)與木質(zhì)素護(hù)發(fā)素(下)處理的頭發(fā)

上述成果發(fā)表于2025年2月的《科學(xué)進(jìn)展》(

Science Advances

實(shí)際上，不光是科學(xué)家有拓展綠色前沿的思路，越來越多消費(fèi)者也傾向于選擇環(huán)境足跡更小、對人體更溫和的天然成分配方。在以百億美元為計(jì)算單位的美發(fā)市場，消費(fèi)者的環(huán)保意識形成了強(qiáng)大市場壓力，而市場力量又進(jìn)一步驅(qū)動研發(fā)人員探索綠色護(hù)發(fā)。

綠色護(hù)發(fā)的主題是“將生物基化合物融入產(chǎn)品”，題材則豐富多樣，包括從植物、真菌乃至昆蟲身上提取神奇分子，以及實(shí)驗(yàn)室合成特定蛋白質(zhì)。

葡萄牙科英布拉大學(xué)的藥劑師卡拉·瓦雷拉(Carla Varela)同樣對木質(zhì)素寄予厚望，認(rèn)為這種天然聚合物不僅具備抗菌活性，還能提供一定的紫外線防護(hù)，是理想護(hù)發(fā)成分。

瓦雷拉團(tuán)隊(duì)使選用取自金合歡木的木質(zhì)素，通過化學(xué)修飾賦予這種其正電荷特性，使其更易附著于受損發(fā)絲，同時提升了水溶性——這是護(hù)發(fā)素應(yīng)用的關(guān)鍵。

相關(guān)成果刊載于2025年10月發(fā)表于《化學(xué)工程雜志》(

Chemical Engineering Journal

另有學(xué)者探索殼聚糖的護(hù)發(fā)路線。殼聚糖是一種源自甲殼類動物外殼、昆蟲外骨骼和真菌細(xì)胞壁的天然材料。西班牙馬德里康普頓斯大學(xué)的物理化學(xué)家愛德華多·古茲曼(Eduardo Guzmán)表示，殼聚糖易加工且不造成刺激性過強(qiáng)的化學(xué)作用，現(xiàn)已作為熱防護(hù)與定型成分用于部分護(hù)發(fā)產(chǎn)品。

為規(guī)避動物源成分，市場更青睞真菌來源的殼聚糖，但其分子尺寸過小，難以在頭發(fā)上有效沉積。古茲曼等人正通過調(diào)整鹽濃度、改變?nèi)芤簆H值等方式優(yōu)化配方，以提升殼聚糖的沉積效果。

頭發(fā)的層次

角蛋白的橋梁

如前文所述，脂質(zhì)和毛鱗片構(gòu)成了頭發(fā)的外表；而發(fā)絲內(nèi)部則是蛋白質(zhì)世界，其中角蛋白占絕對主體。

如下圖所示，頭發(fā)由內(nèi)到外主要分為髓質(zhì)層(發(fā)芯)、皮質(zhì)層、表皮層(毛鱗片層)以及脂質(zhì)涂層。角蛋白幾乎遍布發(fā)絲的所有層次，而在皮質(zhì)層含量最高，故皮質(zhì)層占據(jù)頭發(fā)總重的大頭。

頭發(fā)由內(nèi)芯到外表的多層結(jié)構(gòu)

從毛發(fā)生物學(xué)視角看，角蛋白不僅是一條條由肽鍵連接的多肽長鏈，相鄰肽鏈之間還存在橫向的二硫鍵、鹽鍵和氫鍵，其中共價二硫鍵是最主要且永久性的角蛋白鏈“橋梁”。日常清洗、梳理等活動會改變鹽鍵和氫鍵，但無法影響二硫鍵；而燙發(fā)、漂白等劇烈化學(xué)反應(yīng)則能打斷二硫鍵，嚴(yán)重?fù)p傷發(fā)質(zhì)。

相鄰角蛋白鏈之間存在多種“橫向”的相互作用

部分護(hù)發(fā)產(chǎn)品已開始應(yīng)用以角蛋白為作用目標(biāo)的仿生分子。多年前，生物技術(shù)專家阿圖爾·卡瓦科-保羅(Artur Cavaco-Paulo)的實(shí)驗(yàn)室貢獻(xiàn)了一種早期的角蛋白修復(fù)分子。

這算是意外收獲，因?yàn)楸藭r他關(guān)注的蛋白質(zhì)都為肺功能服務(wù)，負(fù)責(zé)協(xié)助肺部在呼吸過程中擴(kuò)張、收縮及交換氧氣，而與頭發(fā)無直接關(guān)聯(lián)。巧合的是，研究團(tuán)隊(duì)從肺黏膜里發(fā)現(xiàn)一批具備獨(dú)特化學(xué)特性的多肽，并篩選出了最佳護(hù)發(fā)分子。

實(shí)驗(yàn)表明，該多肽分子能精準(zhǔn)定位并附著于二硫鍵斷裂形成的游離末端，從而重建連接。2013年，它成為商業(yè)修護(hù)發(fā)膜產(chǎn)品K18的核心成分?，F(xiàn)有證據(jù)表明它能顯著提高頭發(fā)的強(qiáng)韌度，在染發(fā)等損傷性過程前后使用效果尤佳。

發(fā)膜旨在帶給頭發(fā)深度修復(fù)和護(hù)理，是燙發(fā)等顯著損傷后急需的發(fā)質(zhì)“重建師”。

如今，科學(xué)家正挖掘蠶絲、皮膚和昆蟲體內(nèi)蛋白質(zhì)的護(hù)發(fā)潛力。

2025年10月，有團(tuán)隊(duì)于《美國化學(xué)學(xué)會生物材料科學(xué)與工程》(

ACS Biomaterials Science & Engineering

此外，卡瓦科-保羅等人受昆蟲的節(jié)肢彈性蛋白啟發(fā)，研制了能抵御熱損傷與機(jī)械損傷的護(hù)發(fā)成分。

上圖所示裝置通過測量梳子梳理頭發(fā)時所需力度來分析頭發(fā)情況，可用于評估護(hù)發(fā)產(chǎn)品的性能

燙發(fā)劑和洗發(fā)水有哪些綠色進(jìn)展

關(guān)于燙發(fā)，科學(xué)家曾嘗試基于纖維素(植物細(xì)胞壁富含的天然高分子聚合物)的燙發(fā)劑配方，以求實(shí)現(xiàn)更溫和的卷發(fā)效果；早期研究表明這種效果可經(jīng)受3次洗發(fā)過程。不過迄今為止，還沒有哪類生物分子能比肩傳統(tǒng)燙發(fā)劑所用的巰基乙酸銨、堿液等強(qiáng)效化學(xué)制劑。

硫酸鹽是洗發(fā)水產(chǎn)生豐富泡沫的關(guān)鍵，也是負(fù)責(zé)清除汗液、油脂、污垢以及產(chǎn)品殘留的主要成分。這類分子的疏水性長鏈易吸附油脂，能在污垢和油脂周圍形成球狀外殼將其包裹，而帶負(fù)電荷的親水端則使充滿污垢的外殼被水流輕松沖走。

此處提到的硫酸鹽的疏水長鏈，只是一種中等長度的有機(jī)基團(tuán)，而非高分子長鏈那般由成百上千個重復(fù)單元組成。

由于可能刺激頭皮，硫酸鹽一直備受爭議。當(dāng)前市場上已出現(xiàn)眾多不含硫酸鹽的洗發(fā)產(chǎn)品，其中有取自真菌的表面活性劑槐糖脂(Sophorolipids)。這類成分清潔力溫和，已應(yīng)用于部分嬰兒洗發(fā)水。

其他硫酸鹽替代品還包括源于椰子油、棕櫚油等植物的淀粉基脂肪分子烷基多糖苷(Alkyl Polyglucosides)，以及從玉米、馬鈴薯中提取的葡萄糖成分。

洗發(fā)水與護(hù)發(fā)素的成分表上動輒就有幾十種化學(xué)名稱。不同物質(zhì)間的相互作用直接影響產(chǎn)品功效，因此科學(xué)家往往難以簡單替換單個成分。但無論如何，每一點(diǎn)一滴的環(huán)保改良都會產(chǎn)生累積效應(yīng)，畢竟，每個人每一天都在洗發(fā)護(hù)發(fā)。

當(dāng)然，我們也要了解，目前針對各類產(chǎn)品的環(huán)保聲明仍缺乏問責(zé)機(jī)制，消費(fèi)者通常無法判斷某款綠色洗發(fā)水究竟有多綠色。另一方面，即便產(chǎn)品采用可再生生物基材料，環(huán)境仍可能因此遭受損害。例如，為開辟棕櫚種植園而砍伐森林的行為，不僅破壞重要棲息地，還將增加碳排放。

資料來源：

《世界科學(xué)》雜志版在售中 歡迎訂閱

月刊定價

15元/期

全年訂閱價

180元

點(diǎn)擊左側(cè)圖片或以下方訂閱方式選購

方式一：

掃描二維碼，“雜志鋪”訂閱有折扣～

方式二：

全國各地郵局訂閱 郵發(fā)代號：4-263

方式三：

機(jī)構(gòu)訂閱，請撥打

021-53300839；

021-53300838