Нижегородский химик рассказал о природе красок для татуировок
От сажи и порезов кожи до тату-машинок. За тысячи лет эволюции в тату-индустрии произошло много изменений. Если раньше человек был вынужден буквально себя резать, чтобы оставить на теле особенный рисунок, теперь он может за пару часов с помощью профессиональной техники получить желаемое изображение на коже. В рамках проекта «Homo Sapiens нижегородский» мы решили пообщаться с химиками и узнать, каким образом создаются тату-краски, есть ли у них срок годности и может ли татуировка просто исчезнуть с кожи человека. Обо всем этом нам рассказал доцент кафедры аналитической и медицинской химии химического факультета ННГУ им. Лобачевского Евгений Буланов. Ранее он вместе с другими учеными разработали новый татуировочный пигмент холодного оттенка, который может стать безопасной альтернативой запрещенным краскам.
Безопасная альтернатива В 2022 году в Европе запретили последние синий и зелёные пигменты для татуировок. Такое решение приняли члены комиссии Tattoo-REACH из-за обнаружения в них опасных ингредиентов, которые негативно могут сказаться на человеческом организме. Так, исследователи нашли в краске соединения никеля, которые могут вызвать аллергию и способствовать распространению инфекции.
Конечно тату-индустрия на этом не остановилась и начала искать альтернативы. Выход помогла найти химия.
Чаще всего в качестве красителя выступают органические вещества, которые достаточно легко можно модифицировать химическим путем: замена буквально нескольких атомов приводит к формированию новой молекулы с похожим цветом. Такой подход используется как раз при появлении медицинских данных, приводящих к запрету конкретного вещества. Но если изменить его состав совсем чуть-чуть, то для этого уже не будет никаких оснований. Поэтому хитростью незначительной химической модификации пользуются достаточно часто. За решение такой нетривиальной задачи взялись и нижегородские химики, которые решили пропробовать разработать безопасный синий пигмент. Химической основой такого пигмента выступает сталапатит — природный минерал, который содержится в организме человека: кости и зубы представляют собой вещество с точно такой же структурой с близким составом.
«Изначально мы не смотрели в сторону именно биологических исследований. Мы изучали апатит именно как природный минерал, получали различные его аналоги в лабораторных условиях: что-то новое, имеющее такую же кристаллическую структуру и потенциально полезное для какойлибо отрасли, – от медицины до ядерной энергетики, — рассказывает Евгений Буланов. — Но постепенно стало очевидно, что наиболее интересной частью исследования является изучение материалов, способных заменить, например, нашу костную ткань. То есть это уже создание материалов, близких по составу к костной ткани, но, может быть, несколько отличающихся химически, чтобы сделать эти кости чем-то лучше: любое, даже незначительное на первый взгляд, изменение химического состава, т..е добавление или замена некоторых атомов, может привести к изменению свойств материала».
Так и родилась идея создания биосовместимых пигментов — окрашенных веществ, которые будут безопасны для человеческого организма. Они нецитотоксичны, т.е. способны не нарушать жизнедеятельность клеток организма. Пробы вещества Научная группа химического факультета ННГУ под руководством Евгения Буланова начала работу с получения самого вещества. Это должен был быть биоматериал, похожий по составу на кость, — сложное соединение, состоящее из кальция, фосфора, кислорода и водорода. Далее само вещество необходимо было «окрасить».
Ученые взяли апатит, изменили его химический состав, модифицировав его ионами марганца, чтобы получить небесно-голубой оттенок. Затем полученное вещество отправили на оценку токсичности: эксперименты in vitro показали, что апатит с ионами марганца нетоксичен. А вот апатит с хромом, придающим зеленый оттенок, проверку не прошел – оказался для клеток губительным.
Наиболее перспективный небесно-голубой пигмент ученые протестировали на «тренировочной» коже для татуировок с мастерами нижегородской тату-студии. Из-за большого разброса в размере частиц краска ложилась неравномерно, поэтому участок приходилось красить по несколько раз. Как поясняют сами исследователи, частицы должны быть достаточно крупными, чтобы они не могли проникать через клеточные мембраны, и достаточно мелкими, чтобы создавать однородный цветовой слой. По этой причине на следующих этапах исследования ученые намерены уменьшить размер частиц в пигменте до 5 – 10 мкм и усовершенствовать технологии синтеза, чтобы частицы стали более однородными по размеру. Далее необходимо будет создать саму краску, ведь пока что полученный результат — это только вещество, химическая основа будущего материала.
«Любое вещество, прежде чем стать каким-то материалом или продуктом, который уже используется непосредственно на практике, должно пройти ряд этапов. Это синтез самого вещества, возможная корректировка условий его получения или состава по результатам первичных исследований, — отмечает Евгений Буланов. — Мы работали с профессиональными тату-мастерами, проводили испытания этого пигмента практически в реальных условиях — и нанесение получалось не очень. Так что предстоит большая работа».
Синий пигмент можно использовать не только для нанесения татуировок. Еще одно из направлений использования — окрашивание костных цементов для крепления протезов. Сами цементы, как правило, белые, однако использование красящих веществ позволит контролировать равномерность их нанесения. Из чего сделаны краски для тату Конечно, использовать сажу вместо чернил тату-мастерам сегодня не приходится. Современные краски основаны на широком спектре органических и неорганических красителей и пигментов. При этом основную массу краски составляет носитель — вода, этиловый спирт и другие растворители. Чтобы они хорошо смешивались, а мелкие частицы не слипались, в краски добавляют различные стабилизаторы. Без них сложно было бы рисовать четкие тонкие линии.
Вещества, придающие окраску материи, можно встретить и в других материалах, например, лакокрасочных. Но главное их отличие от тату-чернил — это влияние на организм.
«В красках для стен используются вещества, токсичные для нашего организма при длительном нахождении в нем. Они, в том числе, могут распадаться под действием среды организма на молекулы, которые могут быть токсичны сами по себе, или накапливаться в каких-то органах, вызывать нарушение их деятельности. Отличий очень-очень много. Но первое и принципиальное — это как раз в биологическом воздействии на организм», — пояснил химик. Есть ли срок годности у татуировок Татуировки держатся на теле человека как минимум столько, сколько существует сам организм. При этом, как показывают археологические исследования, нательные рисунки переживают и самого носителя: так, неоднократно находили при раскопках тела фараонов с ритуальными татуировками.
Так почему же краска не исчезает с тела человека — как, например, облезает штукатурка на плохо покрашенном заборе? Здесь дело в специфике нанесения татуировки и профессионализме мастера.
При нанесении изображения необходимо краску «загнать» на определенную глубину под кожу. Если сделать это слишком близко к поверхности, то она попросту сотрется, ведь верхний слой кожи — эпидермис – постоянно обновляется, а если краска окажется слшком глубоко, татуировка будет закрыта слоями кожи и окажется не такой яркой.
«В итоге пигмент должен оказаться в нижнем слое кожи, дерме, где она будет заблокирована от внешнего воздействия и, находясь внутри в виде сгустков краски, не будет мигрировать по организму», — объяснил Евгений Буланов.
Конечно, со временем татуировка может менять свою форму, особенно если человек растет, худеет или толстеет. Кожа растягивается, сжимается и подвергается солнечному воздействию, и вместе с тем рисунок вымывается из кожи, становясь более «тусклым».
Бывает и такое, что черный рисунок начинает менять оттенок: например, уходить в зеленый цвет. Это может быть связано с постепенным разрушением молекул красящего вещетсва.
«Если татуировка со временем очень сильно меняет цвет, то это большой вопрос к тому, что за вещество используется. Потому что речь как раз идет о поиске веществ, которые не будут менять цвет из-за взаимодействия с организмом человека или из-за внешних условий», — рассказал ученый. Умные татуировки или кожа как медицинская карта: будущее тату-индустрии Как рассказал нижегородский химик, сейчас тату-индустрия активно развивается в самых разных направлениях. Так, татуировки становятся «умными» и позволяют демонстрировать состояние здоровья человека. Во всем мире они уже получили название «медицинских тату»: такие рисунки наносятся на различные части тела, связаны с его биохимией и сигнализируют, если «внутри» есть какие-либо проблемы, — например, наличие инфекции, нарушения в работе сердца и так далее.
Еще одно новое направление — это краска, которая проявляется при облучении ультрафиолетом. Сам рисунок мождет быть не виден, однако после такого воздействия молекулы получают дополнительную энергию и внутри меняются по своей структуре и становятся видимыми.
«Безусловно, в тренде находится и поиск более безопасных красок, сохраняющих при этом хорошую яркость и с которыми еще удобно работать. Такой поиск, как мне кажется, будет вечным», — заключил исследователь.
Напомним, что на сайте pravda-nn.ru выходит авторский проект «Homo Sapiens нижегородский», который рассказывает просто и доступно о достижениях и актуальных разработках ученых Нижегородской области.
Ранее на сайте сообщалось, что химики ННГУ им. Лобачевского рассказали о новейших разработках.