Проекты

Химический состав бальзама для волос: влияние компонентов состава на структуру волоса

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Прикладная химия, физическая химия» среди работ учащихся 10–11 классов

Направление работы: Инженеры
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1584
Предметы: Биология, Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

В современном мире для многих людей важно поддерживать свой имидж и эстетическую красоту. При оценке внешности другого человека мы часто обращаем внимание на его прическу, которая напрямую зависит от состояния волос. Поэтому рынок средств по уходу за волосами так обширен: шампуни, бальзамы, кондиционеры, кремы и маски – всё это направлено на восстановление и укрепление кутикулы (верхнего «мёртвого» слоя волоса), борьбу с перхотью и выпадением волос.

Из-за этого встаёт вопрос о восстановлении структуры волоса путём применения косметических средств, предлагаемых рынком. Наиболее популярными средствами для сохранения структуры и укрепления волос являются бальзамы. Это неудивительно, ведь внешняя часть волоса страдает не только от воздействия фена или мытья головы жёсткой водой, но даже от ежедневного расчёсывания.

В проекте было решено взять за объекты исследования бальзамы разных фирм, ценовых категорий и заявленной степени натуральности ингредиентов, чтобы доказать или опровергнуть гипотезу о том, что основной химический состав бальзамов разных производителей один и тот же, а стоимость продукта не влияет на степень улучшения структуры волоса.

Цель

Изучить составы бальзамов для волос разных производителей и определить степень положительного и отрицательного влияния на структуру.

Задачи

  1. Исследовать структуру волоса.
  2. Проанализировать химический состав бальзамов для волос.
  3. Определить воздействие всего состава на волосы разных типов и сравнить с изначальной структурой волоса (до применения средства).
  4. Рассмотреть различные качественные характеристики бальзамов (пенообразование, pH-среда, качественная реакция на хлориды).

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Оптический микроскоп
  • Цифровая камера для микроскопа
  • Пробирки с крышкой
  • Штатив для пробирок
  • 3%-й раствор щёлочи
  • Раствор нитрата серебра (AgNO3)
  • Универсальная индикаторная бумага

Описание

Вся проектная работа выполнена непосредственно авторами.

В теоретической части проекта была изучена история средств по уходу за волосами; автором было выяснено, что составы бальзамов в прошлом по составу почти не отличаются от составов современных бальзамов, исключая такие необычные компоненты, как живые ящерицы, бекон и мухи. Авторами было изучено строение волоса, выяснено, что стержень волоса (видимая часть волоса, выступающая над поверхностью кожи) состоит из медулы и кортекса, а также кутикулы (кутикула – наружный слой, состоящий из ороговевших клеток, которые лишены пигмента). Расположение клеток подобно укладке черепицы: они перекрывают друг друга. Проанализированы составы бальзамов для волос: выяснилось, что вода является главным компонентом во всех бальзамах, все остальные вещества способны вызывать аллергическую реакцию при существовании индивидуальной непереносимости, но есть группа веществ, которые наиболее часто становятся причинами раздражения кожи и слизистых, при попадании на них в достаточно большой концентрации (бензойная кислота, линалоол, бегентримониум хлорид, бензоат натрия и т.д.) В составах бальзамов можно выделить несколько групп компонентов, выполняющих определённые функции (эмульгаторы, регуляторы кислотности, консерванты, ароматизаторы, кондиционеры, антистатики и т.д.), в большинстве составов компоненты этих групп одинаковые. Проведена оценка экологичности состава: почти все ингредиенты экологически безопасны в небольших концентрациях, но есть вещества, загрязняющие окружающую среду (стеарамидопропил диметиламин, дистеароилэтил димониум хлорид).

В практической части ­ были проведены:

1) тест на pH-среду с помощью полосок универсальной индикаторной бумаги, определяющих кислотно-щелочной баланс по эталонной шкале pH ( они были помещены в 0,5 мл бальзама, где окрасились в одинаковый жёлто-зелёный цвет, которому по шкале соответствует цифра 5 или 6). Такие результаты эксперимента говорят о том, что среду в бальзамах можно определить как слабокислотную, что приемлемо для снятия статического напряжения с волос после воздействия на них слабощелочной средой шампуня;

2) тест на устойчивость пены: в каждую из шести пробирок налили по 2 мл воды, добавили 0,5 мл бальзама и встряхивали в течение 1 минуты.    Количество пены соответствует содержанию поверхностно активных веществ (чем больше пены, тем больше ПАВ, и наоборот);

3) тест на содержание хлоридов: в каждую из шести пробирок налили по 2 мл воды, добавили 1 мл бальзама и шесть капель раствора AgNO3. Качественная реакция на хлорид-ион с образованием белого творожистого осадка:

Cl- + Ag+ = AgCl↓

Во всех пробирках после перемешивания стал образовываться белый осадок.

На следующем этапе авторы исследовали структуру волос под микроскопом до и после применения бальзама. Проведение данного наблюдения – ­ основной опыт в практической части проекта. Для этого были сделаны кисточки из волос (в количестве шести штук) с помощью двухстороннего скотча, кисточки были заранее вымыты в шампуне, а далее обработаны выбранными марками бальзамов.

Кисточка была исследована под оптическим микроскопом с увеличением на окуляре в 20, 40, 100 раз. Основываясь на полученных изображениях, можно сделать вывод о действии бальзамов ­на сглаживание чешуек кутикулы, кончиков волоса.

В дополнение к вышеописанному опыту были исследованы ещё 2 кисточки волос, одна из которых была обработана только шампунем (фирмы Head & shoulders), а другая – 3%-м раствором щёлочи. Чешуевидные клетки на этих образцах сильно приподнялись, из чего можно сделать вывод о том, что такие волосы будут более подвержены воздействию неблагоприятных факторов, они выглядят и ощущаются более сухими, ломкими и безжизненными.

Результаты работы/выводы

В составах бальзамов почти не встречается компонентов, способных отрицательно воздействовать на кутикулу.

Основные компоненты состава (эмульгаторы, масла и экстракты, регуляторы кислотности, консерванты, ароматизаторы, кондиционеры, антистатики, смягчающие и увлажняющие компоненты) одни и те же, вне зависимости от производителя и цены. Поэтому влияние, которое они оказывают на повреждённую структуру волоса, почти одинаково. Было выяснено, что те бальзамы для волос, которые производители называют экологичными и исключительно натуральными, могут содержать в себе больше компонентов с негативным воздействием, чем их недорогие аналоги.

Перспективы использования результатов работы

Сравнение эффективности бальзамов для волос с другими аналоговыми средствами (масками, кондиционерами и т.д.)

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

НИЦ «Курчатовский институт»

Мнение автора о своей работе, проекте «Инженерный класс в московской школе», конференции «Инженеры будущего», пожелания

«Проект даёт уникальную возможность попробовать себя в исследовательской деятельности. Нам всё понравилось, огромное спасибо организаторам и школе за предоставление такой возможности! Мы верим, что наша работа не была сделана зря и сможет кому-нибудь помочь»