一种护发防晒剂的制备及其应用初探

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课题背景

生活中，人们很少会关注头发防晒的问题，而实际上，长期紫外线照射对头发有很大的损害。紫外线会破坏头发中的蛋白质链状结合，从而令毛鳞片翘起、剥落。头发角蛋白中的水分流失后，天然油脂就会减少，使头发变得干燥、枯黄、脆弱，失去弹性和光泽。纳米二氧化钛（TiO2）对中波区和长波区紫外线均有阻隔作用，被用作部分皮肤防晒霜中的物理防晒剂；芦荟中含有蒽醌类化合物，以及异芦荟苷、芦荟大黄素等，这类物质可强烈吸收290～320nm范围内紫外线，使头发柔软而有光泽，并具有去头屑、保湿作用，是安全有效的天然防晒剂和护发添加剂。将二氧化钛与芦荟提取液混合后加入护发产品，可使两者互补，起到防晒、护发的作用。

课题思路

将二氧化钛和芦荟提取液与摩丝混配，并验证混合物吸收紫外线的效果，制得一种保护头发少受紫外线损害的防晒剂。

实验步骤

1. 制备芦荟提取液

取粗壮的新鲜芦荟叶，切块，经粉碎仪粉碎后倒入锥形瓶。加入适量95%乙醇水溶液，摇晃均匀，放入90℃恒温水浴锅中回流提取2小时，然后抽滤，除去残渣。所得溶液放入旋转蒸发仪中除去乙醇，得到水相芦荟提取液。

2. 制备纳米二氧化钛与不同溶剂的混合液并进行解聚

准确称取一定量的二氧化钛粉末于不同的溶液中，在室温条件下进行超声解聚。

表1 混合液解聚实验数据

3. 以不同配比制备TiO2、芦荟提取液与摩丝的混合样品

将制得的混合液与芦荟提取液以不同比例混合，分别放入超声波震荡仪20min，混合均匀后待用。

4. 用紫外分光光度计测量样品吸光率

先调整紫外分光光度计紫外波长，再将摩丝加入一个吸收池作为参比溶液。用针筒吸取样品注入其他吸收池，将吸收池放入紫外分光光度计，对准参比溶液，测出样本吸收紫外线的数据并记录。每组样品测量3次，最后取所得数据的平均值。

将所得数据整理为折线图可得：

5. 将多组涂抹样品与未涂抹样品的头发置于紫外灯下进行不同时长的照射

取2组不同人剪下的头发，分别分为5组。1组对照，1组不涂抹样品，剩余3组分别涂抹3组样品并在均匀涂抹之后自然风干。除对照组外，其余组均在365nm波长的紫外线下（即UVA）照射24小时，初步模拟阳光中紫外线对发丝的损伤。

6. 显微镜下观察比较发丝表面受损情况

将经处理的10组头发放在显微镜下，记录并观察，比较头发表面受损情况。

初步结论

1. 经过解聚的二氧化钛混合物护发效果良好，但由于大量应用到头发上会产生不适，所以要控制其用量。这说明将二氧化钛添加到护发产品中，具有一定可行性。

2. 最佳混合物在紫外分光光度计下的测量结果显示能够达到中低等防紫外线照射的效果。实验数据表明，芦荟提取液吸收紫外线的效果并不显著，而加入二氧化钛之后，其吸收能力显著增大，说明二氧化钛为所制防晒剂的主要有效成分。但芦荟提取液可以防止防晒剂过于黏稠，且它具有有益头发的其他功效，故也是不可或缺的。初步证明制得的护发防晒剂有防紫外线的效果。

3. 通过显微镜下的观察，未涂抹任何样品的2组头发表面略有突出，可能是表面毛鳞片的翘起。因设备条件和时间的限制，不同样品的效果观察不明显，还需进一步验证。

思考

1. 纳米二氧化钛在头发上应用的安全性需进一步验证。

2. 需通过更加先进的测试技术来验证这类护发防晒剂在头发上的应用效果。如，可通过拉伸法测发丝杨氏模量、织物强力仪测最大拉力或测发丝铜离子吸附量比较头发受损程度。