Химики Санкт-Петербургского государственного университета синтезировали новые биосовместимые пигменты на основе наночастиц гидроксиапатита — минерала, входящего в состав зубной эмали и костной ткани человека. Полученные пигменты красных цветов нетоксичны, и могут стать экологичной заменой органическим красителям, которые используются в производстве косметики и нередко наносят вред коже. Результаты исследования, поддержанного грантом российского научного фонда, опубликованы в журнале Optical Materials.
Сегодня в декоративной косметике широко применяются яркие органические красители, которые отличаются своей невысокой стоимостью, однако они недостаточно стойкие. Кроме того, такие компоненты не всегда безопасны для человека и окружающей среды: одни могут вызывать аллергию, другие — накапливаться в организме и приводить к онкологическим и эндокринным заболеваниям. Альтернативой существующим сегодня органическим красителям могут служить неорганические пигменты — твердые порошки, устойчивые к свету и химическому воздействию. Однако некоторые из них содержат токсичные металлы, что также негативно влияет на здоровье человека и окружающую среду.
Ученые Санкт-Петербургского университета нашли способ создания биосовместимых пигментов, лишенных этих недостатков. «Наше решение — окрашивать безопасную белую матрицу, гидроксиапатит, ионами железа. Таким образом, мы можем получить красивые оттенки красного, которые подходят для создания губной помады, теней и другой декоративной косметики», — рассказал первый автор работы, магистрант-химик СПбГУ Дмитрий Ткаченко.
Чтобы «управлять» цветом наночастиц, исследователи изменяли условия синтеза, такие как уровень pH (водородный показатель) и количество добавляемого железа. Это позволило получить целую гамму оттенков — от нежно-розового до насыщенного красного. Параллельно с разработкой пигментов химики выяснили принципы роста наночастиц и влияние условий синтеза на их конечные свойства: цвет, размеры, форму и особенности строения.
Как отмечают исследователи, такой практико-ориентированный подход делает разработанную методику не только доступной и дешевой, но и гибкой: с ее помощью можно «настроить» цвет полученных пигментов или другие требуемые характеристики, создавая материалы с заданными свойствами. Оказалось, что определить точный оттенок порошковых пигментов совсем непросто. Фотографии и сканы образцов искажали цвета, а специализированные приставки к стандартным лабораторным приборам стоили дорого, процедура измерения цвета требовала особых навыков и необратимо портила образцы. Для решения этой проблемы химики использовали портативный колориметр.
«Для измерения цвета оказалось достаточно взять простой колориметр — это доступно любому желающему — и получить результат не хуже, чем при использовании дорогостоящего оборудования, которое могут себе позволить только крупные компании, специализирующиеся на подборе цвета. Это делает разработанную нами методику по-настоящему доступной для любого», — отметила автор работы, член группы синтеза и исследования наночастиц и наноматериалов СПбГУ, руководитель гранта РНФ Наталья Бобрышева.
На основе новых пигментов ученые приготовили пробный бальзам для губ: при нанесении он придал коже желаемый красный оттенок. Как отмечают исследователи, полученное декоративное средство еще и полезное: наночастицы, входящие в состав, поглощают ультрафиолетовое излучение и помогают защищать кожу от солнца. Кроме того, испытания показали, что оно не способствует размножению бактерий, что особенно важно для косметики, контактирующей с кожей. Проведенное исследование открывает путь к созданию целой палитры экологичных и безопасных пигментов для косметической промышленности. В дальнейшем ученые планируют расширить набор образцов и разработать математическую модель, которая позволит прогнозировать цветовые характеристики будущих материалов еще на стадии их проектирования.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
