惊人发现：两千年前古人早已掌握纳米技术

　　2006年9月号的《纳米通信》，发表了一篇题为《古代染发配方中硫化铅纳米技术的早期使用》的文章。这项由法国国家科学研究中心、欧莱雅研究院、美国阿贡国家实验室和国家航空研究办公室的研究人员共同完成的研究揭示了一个惊人的发现：早在2000多年前，古希腊人和古罗马人就已经利用在纤维核心上形成黑色硫化铅的纳米晶体，来染黑白色的头发和羊毛。

　　文章一发表，就引来了各界广泛的关注。这是纳米时代来临之前的纳米科技吗？还是一种自然界里完美绝伦的生物矿物合成品？

　　意外发现

　　据欧莱雅研发部的Jean  Luc  Leveque先生介绍，这项研究始于10年前的一个合作项目，1996年，法国博物馆修复和研究中心(C2RMF)与欧莱雅研发部共同发起，启动了一个旨在寻找和研究现代化妆品工业和科学起点的合作项目。关于古代的染发技术和染发配方的研究只是其中的一部分。

　　他认为，当时两者合作是基于各自在不同领域的优势：法国博物馆修复和研究中心，由于担负许多的考古任务以及其拥有的丰富图书资料，在对世界遗产样品进行取样和分析方面已经形成了独特的专业技能；欧莱雅研究院则具备一个独特的有关头发、皮肤、色彩、美容配方及其效用的数据库。这个项目的主要成果在2001年开罗的古埃及化妆品和香水展览上已经向公众展示了。

　　“起初，我们只是想通过研究考古挖掘及搜集到的文献和对象，还原化妆品业的初创时代，并没有想到会有现在这样的成果。”作为这个项目的主要参与者和发起者，Jean  Luc  Leveque先生谈起来还是很骄傲的。“当我们发现古代的染发配方有很神奇的效果时，就又开始了进一步的研究。而由于涉及到纳米技术，我们又与法国国家科学研究中心、美国阿贡国家实验室和国家航空研究办公室合作。这个成果的确是很出人意料又很有趣的。”

　　古人如何染发

　　头发是人的第二张脸，拥有一头靓丽的头发已成为爱美人士的共同追求，古代人也是如此的。

　　早在3000年前，古埃及人及古罗马人就学会了用染料染发，我国古代也有类似的记载。中国古代早在公元150年就曾用羽扇头花、藏红花、茜草、指甲花和发汗菊等植物，经日光氧化后进行染发。其中指甲花和发汗菊两种流传至今仍被采用。

　　几千年来，矿物、油、石蜡或者脂肪以及水被用来制造化妆品。其中的成分大部分都是天然物品，也有一些成分是利用铅化学的重要技术合成的。早些时候对古代埃及化妆品进行的研究显示，在4000年前，合成的白色化合物已经被当作眼影来使用，这些化合物主要是铅化合物、角铅矿和羟氯铅矿。

　　古配方里有什么

　　以前，人们使用指甲花来染发，但是在古希腊和古罗马时期，可能由于指甲花染料由于颜色范围有限、持续时间短等等原因，不能令人完全满意，当时的人们又研究发明了一些基于含铅化合物的染发配方，这在古文献中都有提及和记载，有些配方一直持续到了文艺复兴时期。这些配方都是混合了氧化铝和氢氧化钙并加入少量的水形成一种膏状染料，用来染头发和羊毛。

　　“我们这次用来深入研究的配方是由著名的古希腊医学家盖伦(Claudius  Galen)研制。”Jean  Luc  Leveque先生告诉记者。这个配方主要是针对天生的金色头发，并推荐持续使用。研究人员使用盖伦的配方处理金色的头发，6到72小时后，金色头发的颜色逐渐加深变为了棕色，并一直持续，直至变为了黑色。这是什么原因呢？

　　染发的原理是什么

　　要想解开古配方的神奇之谜，不了解头发的原始结构是不行的。而欧莱雅研究院长久以来积累起来对于头发的认识这时就派上用场了。

　　头发的颜色怎么来的？通过显微镜观测的头发的不同颜色，会发现仅仅几个颗粒的黑色素就决定了整头头发的颜色。据介绍，在所有类型的头发中现在发现共有两种黑色素，它们在头发中的比例也有差别。这些黑色素使得头发有了不同的颜色——金色头发、棕色头发或红色头发。

　　黑色素颗粒的产生是黑素细胞的遗传因素决定——黑素细胞存在于毛球中，这些黑素细胞才是真正的颜色“工厂”。这些黑素细胞将黑色素分配到周围的细胞中，这些细胞叫角化细胞，角化细胞构成了头发的主要部分——毛干。

　　那么头发又是如何着色，即染发的呢？应该说头发染色是一系列化学反应的结果。当进行持久性染发或者说是氧化上色时，产品中的氨水使头发纤维膨胀，这样着色和氧化剂就能轻松穿透发丝。这些药剂将头发天然的黑色素去除(或者部分去除，或者全都去除)，这样就把头发的颜色去掉了，然后再给头发染上新的颜色。当然，浅色的头发染成深色或黑色，只要遮盖就好，并不需要去处原有色素。

　　揭密古配方的神奇之处

　　了解了头发的结构和染发的原理，还需要高科技的分析手段和和成像方法，才可以对古配方的神奇之处做出解释。4个小组的研究人员利用共聚焦显微镜、X-线荧光、X-线微衍射、高分辨率透射电子显微镜等工具进行了深入的分析和研究。他们将头发处理6个小时后，使用电子显微镜观察其横断面，可以看到微小的铅成分积聚在皮质层和表皮层内；再进一步放大可以发现，微纤维内聚集着硫化铅晶体。因此得出的结论可以肯定，颜色来自于微纤维以及微纤维之间的表皮层和皮质层内聚集着的5纳米大小硫化铅纳米晶体。

　　正常情况下，决定头发颜色的黄色或者棕色、黑色素大约为300纳米，而硫化铅是如何使头发着色的呢？事实上，制备而成的铅离子和硫离子在包含着微纤维的富含硫成分的基质中被原位释放出来，晶体的大小由于受到原来纤维间空间大小的影响，致使用于修补头发的角蛋白螺旋结构不会因此退变。

　　古人对纳米材料的使用可能是个偶然

　　古代染发配方的神奇之谜被解开了，又有了一个疑团出现了：5纳米的硫化铅结晶是如何获得的，2000年前配制化妆品的化学家就已经懂得应用纳米技术了么？

　　Jean  Luc  Leveque先生笑着解答了众人的疑惑：那个时代的化学家应该还不知道我们现代意义上的纳米科技，对纳米材料的使用可能只是个偶然事件。但毫无疑问，他们已经通过经验上的积累，在织物染料中使用了生物矿化技术。“不过，整个事件依然是令人十分惊奇的，毕竟古人得到并应用了从自然界中合成的纳米结晶，从而获得了一种永久性的、不会损伤头发的染料。”

　　不过，Jean  Luc  Leveque先生也表示，对于这一发现，我们既应该表示尊重也应该看到不足。经过这么多年的发展，我们已经将铅从现代化妆品中剔除了出去，但是纳米技术却在各种领域中越来越多地应用，并发展成为了应用前景非常广泛的一门新兴学科。

　　相关资料

　　头发看得见的部分称作“发丝”。它的最表层由角蛋白鳞屑组成，这些角蛋白鳞屑像屋顶的瓦片一样层层叠叠交错，这些角蛋白鳞屑使得头发有力度和韧性。在层层角蛋白鳞屑后面的是毛发皮层，毛发皮层同样是由充满角蛋白的细胞组成。由于头发具有这种复杂的结构和这些构成成分的化学特性，所以头发就具备了一些特性：非常有力度，即使用锤子也不可能将头发碾碎；有弹性，干发可以被拉长百分之二十至百分之三十，湿发能被拉长百分之五十；有韧性，头发能够将新做的发型保持一段时间；具有渗透性，头发能根据空气的湿度延长或缩短。 (责任编辑：泉水)

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