Результаты научной работы опубликованы в журнале Nanoscale. 

Технология основана на применении порошка галлуазитовой глины, имеющей форму нанотрубок, которые могут быть наполнены различными веществами – красителям, лекарственными средствами и пр. Порошок, наполненный красителем, самопроизвольно покрывает поверхность волоса и сохраняет свое действие в течение 30 приемов водных процедур.

Для достижения эффекта окрашивания волос путем самосборки красителей достаточно пяти минут после применения средства, а более низкая концентрация красящего вещества и безопасность технологии снижает вероятность аллергических реакций. Известно, что средства для окрашивания волос, использующие в своей структуре щелочи и процесс окисления, оставляют волосы более тонкими и сухими после процедур. В состав средств для окрашивания входят различные ингредиенты, а стойкие краски состоят из прекурсоров цвета, которые окисляются на поверхности волос пероксидом водорода - эти окислительно-восстановительные реакции вредны для волос.

Исследователи НИЛ Бионанотехнологии КФУ и Института микропроизводства Технического университета Луизианы совместно разработали натуральную и безопасную технологию обработки поверхности волос, которая не использует химических реакций, а полагается на физические процессы. Статья ученых, опубликованная в Nanoscale, носит название «Самосборка глиняных нанотрубок на поверхности волос для медицинских и косметических составов». Важно отметить, что работа была поддержана Российским фондом фундаментальных исследований, грант 18-29-11031. 

«Мы давно работаем с таким материалом как галлуазит, это керамические нанотрубки с внешним диаметром 50-60 нм и внутренним диаметром 10-15 нм, длиной в пределах 0,5-1,5 мкм - рассказал руководитель НИЛ Бионанотехнологии КФУ Равиль Фахруллин. -  Мы используем галлуазит при разработке новых материалов для доставки лекарств и для тканевой инженерии. В этом случае мы подошли к теме с другой стороны и подумали: а что будет, если окунуть волос в суспензию керамических нанотрубок».

Интересно, что тонкая структура покрытия, которое окрашивает волосы, неразличима при прикосновении, его можно увидеть только под микроскопом. Новая техника работает без необходимости использования каких-либо специальных растворителей или вредных для волос щелочных добавок. В основе процесса окраски волос лежит самопроизвольная сборка природных нанотрубок. Заполненные красителем или лекарственным средством, нанотрубки покрывают поверхность волоса и сохраняют свое действие в течение 30 приемов водных процедур. Таким образом, новая технология позволяет использовать некоторые нерастворимые в воде красители, которые ранее не подходили для ухода за волосами. В ходе экспериментов ученые показали, что с помощью технологии можно окрасить даже седые и поврежденные волосы менее чем за пять минут.

По словам исследователей, наиболее очевидное применение результатов - улучшение косметических и медицинских средств для ухода за волосами с совместным использованием экологически чистых, безвредных водных глинистых коллоидов и краски для волос. Если говорить о медицинском применении технологии – лечении и профилактики педикулеза и выпадения волос – это также является одним из терапевтических эффектов обработки поверхности волоса.

«Мы смогли загрузить в эти трубки несколько препаратов, которые в обычной практике используются для лечения педикулеза, то есть убивают вшей. Эксперимент был проведен на червях - с точки зрения биологии, токсикологии этого вещества, эффект практически одинаковый. Было установлено, что вещество, загруженное в трубки, сохраняет биоцидную эффективность, - рассказал Равиль Фахруллин. - Для нас – людей, живущих в цивилизованном обществе, педикулез - это не самая актуальная проблема. Любой человек, столкнувшийся с заболеванием, может легко устранить проблему в стационарных условиях. Но если говорить о каких-то экстренных ситуациях – землетрясения, наводнения, когда большие массы людей эвакуированы, в таких ситуациях проблема приобретает других масштабы. Люди живут скученно, поддержание гигиены затруднено. Здесь наши нанотрубки могли бы пригодиться. Вы моете волосы один раз, таким образом, наносите препарат, концентрация его ниже, чем при стандартной обработке, формах лечения. Препарат держится достаточно долго, повторная обработка не требуется».

По словам исследователя, еще одной областью применения технологии может стать ветеринария - лечение сельскохозяйственных животных. Часто в летний период скот обитает на пастбищах, где возрастает вероятность заражения паразитами. Это значительно усложняет жизнь животноводов. Замена стандартного трудозатратного лечения животных на использование новой технологии могла бы решить проблему.

Интересно, что тот же самый подход к обработке применим и к модификациям текстильных микроволокон, поскольку натуральный текстиль, такой как шерсть, шелк, целлюлоза, имеет сходный состав. Это позволяет модифицировать текстильные волокна с учетом окраски, огнестойкости и многих других свойств.