只是去湖里游了把泳，頭發(fā)竟變得賊順滑……

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)代人還要嚴格考察洗發(fā)水、護發(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成分，并選擇更為綠色環(huán)保的護發(fā)配方。

許多科學家都在嘗試從生物體中尋找天然護發(fā)分子，或是借鑒生物結(jié)構(gòu)設(shè)計綠色的護發(fā)素、洗發(fā)水成分。部分研究團隊取得了進展，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，從黑曲霉等真菌細胞壁提取的甲殼素也可用作護發(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)洗護產(chǎn)品

而追逐綠色配方？

一名尚無脫發(fā)危機的普通人類，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)的第一道保護層，也是光澤度的來源。而當頭發(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)、護發(fā)、燙發(fā)、染發(fā)的過程，本質(zhì)上都是利用特定化學品對頭發(fā)做表面化學處理，進而直接改變頭發(fā)的諸多特性，包括光澤度、強韌度、柔順度乃至卷曲形態(tài)等。當然，化學有好有壞，比如漂白會導(dǎo)致毛鱗片越發(fā)粗糙，護發(fā)素則可令發(fā)絲順滑，改善粗糙毛躁狀態(tài)。

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

絕大多數(shù)護發(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，是護發(fā)素配方表的常客，而當它們進入排水系統(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，因此許多科學家都在尋找純天然的護發(fā)成分，嘗試配制取代聚季銨鹽和硅油的綠色護發(fā)素。

材料化學家在湖里游了個泳

結(jié)果發(fā)現(xiàn)了天然護發(fā)素

瑞典斯德哥爾摩大學的材料化學家米卡·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：常見于木材的有機物木質(zhì)素有類似護發(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，并用實驗證明其效果：不僅能撫平毛發(fā)表面，還能減少梳子梳理時的阻力。研究團隊表示，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)護發(fā)素(中)與木質(zhì)素護發(fā)素(下)處理的頭發(fā)

上述成果發(fā)表于2025年2月的《科學進展》(

Science Advances

實際上，不光是科學家有拓展綠色前沿的思路，越來越多消費者也傾向于選擇環(huán)境足跡更小、對人體更溫和的天然成分配方。在以百億美元為計算單位的美發(fā)市場，消費者的環(huán)保意識形成了強大市場壓力，而市場力量又進一步驅(qū)動研發(fā)人員探索綠色護發(fā)。

綠色護發(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，以及實驗室合成特定蛋白質(zhì)。

葡萄牙科英布拉大學的藥劑師卡拉·瓦雷拉(Carla Varela)同樣對木質(zhì)素寄予厚望，認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，是理想護發(fā)成分。

瓦雷拉團隊使選用取自金合歡木的木質(zhì)素，通過化學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《化學工程雜志》(

Chemical Engineering Journal

另有學者探索殼聚糖的護發(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胞壁的天然材料。西班牙馬德里康普頓斯大學的物理化學家愛德華多·古茲曼(Eduardo Guzmán)表示，殼聚糖易加工且不造成刺激性過強的化學作用，現(xiàn)已作為熱防護與定型成分用于部分護發(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)、漂白等劇烈化學反應(yīng)則能打斷二硫鍵，嚴重損傷發(fā)質(zhì)。

相鄰角蛋白鏈之間存在多種“橫向”的相互作用

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

這算是意外收獲，因為彼時他關(guān)注的蛋白質(zhì)都為肺功能服務(wù)，負責協(xié)助肺部在呼吸過程中擴張、收縮及交換氧氣，而與頭發(fā)無直接關(guān)聯(lián)。巧合的是，研究團隊從肺黏膜里發(fā)現(xiàn)一批具備獨特化學特性的多肽，并篩選出了最佳護發(fā)分子。

實驗表明，該多肽分子能精準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)修護發(fā)膜產(chǎn)品K18的核心成分。現(xiàn)有證據(jù)表明它能顯著提高頭發(fā)的強韌度，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，科學家正挖掘蠶絲、皮膚和昆蟲體內(nèi)蛋白質(zhì)的護發(fā)潛力。

2025年10月，有團隊于《美國化學學會生物材料科學與工程》(

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械損傷的護發(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，可用于評估護發(fā)產(chǎn)品的性能

燙發(fā)劑和洗發(fā)水

有哪些綠色進展

關(guān)于燙發(fā)，科學家曾嘗試基于纖維素(植物細胞壁富含的天然高分子聚合物)的燙發(fā)劑配方，以求實現(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、堿液等強效化學制劑。

硫酸鹽是洗發(fā)水產(chǎn)生豐富泡沫的關(guān)鍵，也是負責清除汗液、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基團，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)水與護發(fā)素的成分表上動輒就有幾十種化學名稱。不同物質(zhì)間的相互作用直接影響產(chǎn)品功效，因此科學家往往難以簡單替換單個成分。但無論如何，每一點一滴的環(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)護發(fā)。

當然，我們也要了解，目前針對各類產(chǎn)品的環(huán)保聲明仍缺乏問責機制，消費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：

來源：世界科學

編輯：小鹿

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