Warmte-styling haarverzorgingsproducten stoten miljarden nanodeeltjes uit die in de longen kunnen accumuleren, ontdekten ingenieurs

Nusrat Jung, een assistent-professor aan de Lyles School of Civil and Construction Engineering van Purdue, voert onderzoek uit in de Purdue zero Energy Design Guidance for Engineers (zEDGE) tiny house. Een typisch haarverzorgingsritueel kan je blootstellen aan net zoveel nanopartikelvervuiling als wanneer je in dichte verkeersdrukte staat, melden ingenieurs van Purdue University.

Een onderzoeksteam onder leiding van Nusrat Jung en haar Ph.D. student Jianghui Liu ontdekte dat een haarverzorgingsroutine van 10 tot 20 minuten met warmte een persoon blootstelt aan meer dan 10 miljard nanopartikels die direct in de longen worden afgezet. Deze deeltjes kunnen leiden tot ernstige gezondheidsrisico’s zoals ademhalingsproblemen, longontsteking en cognitieve achteruitgang. De bevindingen van het team zijn gepubliceerd in Environmental Science & Technology.

“Dit is echt zorgwekkend,” zei Jung. “Het aantal ingeademde nanopartikels door het gebruik van typische haarverzorgingsproducten uit de winkel was veel groter dan we ooit hadden verwacht.”

Tot dit onderzoek had er nog geen real-time metingen plaatsgevonden van de vorming van nanopartikels tijdens warmte-gebaseerd haarstylen in woningen. Hun onderzoek sluit deze leemte aan door de tijdsgebonden veranderingen in de concentratie en grootte van binnenlucht nanopartikels tijdens realistische haarstyling routines te bestuderen.

“Door een gedetailleerde karakterisering van de emissies van binnenlucht nanopartikels tijdens deze persoonlijke verzorgingsroutines te bieden, legt ons onderzoek de basis voor toekomstige onderzoeken naar hun impact op de chemie van de binnenlucht en inademingstoxiciteit,” zei Jung. “Dergelijke studies zijn nog niet eerder gedaan, dus tot nu toe had het publiek weinig begrip van de potentiële gezondheidsrisico’s van hun dagelijkse haarverzorgingsroutines.”

Wat deze haarverzorgingsproducten zo schadelijk maakt, zei Liu, is de combinatie met grote hoeveelheden warmte van stylingapparaten zoals krultangen en stijltangen. Wanneer de temperatuur de 300 graden Fahrenheit overschrijdt, komen de chemicaliën niet alleen snel in de lucht vrij, maar leiden ze ook tot de vorming van aanzienlijke aantallen nieuwe luchtgebonden nanopartikels.

“De vorming van atmosferische nanopartikels reageerde bijzonder sterk op deze warmte-toepassingen,” zei Liu. “Warmte is de belangrijkste drijfveer—cyclische siloxanen en andere ingrediënten met een lage vluchtigheid verdampen, nucleeren en groeien uit tot nieuwe nanopartikels, waarvan de meeste kleiner zijn dan 100 nanometer.”

In een studie die Jung in 2023 publiceerde, ontdekte haar team dat warmte de emissie van vluchtige chemicaliën zoals decamethylcyclopentasiloxaan (ook wel D5 siloxaan genoemd) uit haarverzorgingsroutines aanzienlijk verhoogde. D5 siloxaan werd specifiek geïdentificeerd als een verbinding van zorg, wanneer ingeademd.

“Toen we voor het eerst de emissies van haarverzorgingsproducten tijdens warmtepieken bestudeerden, concentreerden we ons op de vluchtige chemicaliën die vrijkwamen, en wat we vonden was al behoorlijk zorgwekkend,” zei Jung. “Maar toen we nog dieper keken met aerosol-instrumenten die typisch worden gebruikt om uitlaatgassen te meten, ontdekten we dat deze chemicaliën uitbarstingen genereerden van 10.000 tot 100.000 nanopartikels per kubieke centimeter.”

Jung merkte op dat D5 siloxaan een organosiliconverbinding is en vaak als eerste of tweede op de ingrediëntenlijst van veel haarverzorgingsproducten staat, wat aangeeft dat het een van de meest voorkomende ingrediënten kan zijn. Het is de afgelopen decennia een veelvoorkomend ingrediënt geworden in veel persoonlijke verzorgingsproducten vanwege de lage oppervlaktespanning, inertheid, hoge thermische stabiliteit en gladde textuur.

Volgens het Europees Agentschap voor Chemische Stoffen is D5 siloxaan geclassificeerd als “zeer persistent, zeer bioaccumulerend.” En hoewel de testresultaten op laboratoriumdieren al zorgwekkend zijn, zei Jung, is er weinig informatie over de impact op mensen. De chemicaliën in was-af cosmetische producten zijn al in de Europese Unie beperkt vanwege deze bezorgdheid.

“D5 siloxaan is gevonden om nadelige effecten te veroorzaken op de luchtwegen, lever en het zenuwstelsel van laboratoriumdieren,” zei Jung eerder. Echter, bij hoge temperaturen kunnen cyclische siloxanen en andere ingrediënten van haarverzorgingsproducten verdampen en bijdragen aan de vorming van grote aantallen luchtgebonden nanopartikels die efficiënt in het ademhalingssysteem worden afgezet. Deze secundaire emissies en blootstellingen zijn nog veel minder gekarakteriseerd dan de primaire chemische emissies.

“En nu lijkt het erop dat de luchtgevaarlijkheden van deze producten—vooral ‘leave-on’ formuleringen die zijn ontworpen om hittebestendig te zijn, zoals haarsprays, crèmes en gels—zelfs groter zijn dan we verwachtten,” zei Liu.

Volgens het rapport gaf de modellering van de afzetting in de luchtwegen aan dat meer dan 10 miljard nanopartikels zich kunnen afzetten in het ademhalingssysteem tijdens een enkele haarstyling-sessie, waarbij de hoogste dosis zich in het longgebied bevindt—het diepste deel van de longen. Hun bevindingen identificeerden warmte-gebaseerd haarstylen als een significante binnenbron van luchtgebonden nanopartikels en benadrukken eerder onderschatte inademingsrisico’s.

Wat betreft hoe je jezelf kunt beschermen tegen het inademen van mengsels van luchtgebonden nanopartikels en vluchtige chemicaliën, zeiden Jung en Liu dat de beste aanpak simpelweg is om dergelijke producten te vermijden—vooral in combinatie met verwarmingsapparaten. Als dat niet mogelijk is, raadt Jung aan om de blootstelling te verminderen door badkamerafzuigventilatoren te gebruiken voor een betere ventilatie van de ruimte.

“Als je haarverzorgingsproducten moet gebruiken, beperk dan het gebruik ervan en zorg ervoor dat de ruimte goed geventileerd is,” zei Liu. “Zelfs zonder verwarmingsapparaten kan betere ventilatie de blootstelling aan vluchtige chemicaliën, zoals D5 siloxaan, in deze producten verminderen.”

Om het volledige proces van nanopartikelvorming en -groei beter vast te leggen, zei Jung dat toekomstige studies nano-mobiliteit deeltjesgrootte-instrumenten zouden moeten integreren die in staat zijn om deeltjes tot op één nanometer te detecteren. De chemische samenstelling van deze deeltjes moet ook worden geëvalueerd.

“Door deze onderzoeksleemtes aan te pakken, kunnen toekomstige studies een meer holistisch begrip bieden van de emissies en blootstellingen die samenhangen met warmte-gebaseerd haarstylen, wat bijdraagt aan verbeterde beoordelingen en mitigatiestrategieën voor luchtvervuiling binnenshuis,” zei Jung.

Het experimentele onderzoek van Jung en Liu werd uitgevoerd in een residentieel architectuurlaboratorium dat Jung heeft ontworpen: de Purdue zero Energy Design Guidance for Engineers (zEDGE) tiny house. Het zEDGE-laboratorium is een mechanisch geventileerd, enkelzone residentieel gebouw met een geconditioneerde binnenruimte. Een state-of-the-art hoog-resolutie elektrisch laagdruk impactor (HR-ELPI+) uit Jung’s laboratorium werd gebruikt om luchtgebonden nanopartikels in de binnenlucht in real-time te meten, seconde voor seconde. Tegelijkertijd werd een protonoverdrachtsreactie tijd-van-vlucht massaspectrometer (PTR-TOF-MS) gebruikt om vluchtige chemicaliën in real-time te monitoren.

De emissie-experimenten van haarverzorgingsrituelen werden uitgevoerd tijdens een meetcampagne in zEDGE over een periode van enkele maanden, inclusief drie experimenttypes: realistische haarverzorgingsexperimenten die werkelijke haarverzorgingsroutines in de thuisomgeving repliceren, warmtepaneel emissie-experimenten die de relatie tussen de temperatuur van de haarverzorgingsgereedschappen en nanopartikelvorming verkennen, en oppervlakte-emissie-experimenten die onderzoeken hoe de haaroppervlakte de emissie van nanopartikels tijdens haarverzorgingsmomenten beïnvloedt.

Voor de realistische haarverzorgingsroutine emissie-experimenten werd deelnemers gevraagd hun eigen haarverzorgingsproducten en haarstylingtools mee te nemen om hun routines in zEDGE te repliceren. Voor elk experiment kregen de deelnemers instructies om hun haar in vier secties te verdelen. De haarlengte van elke deelnemer werd gecategoriseerd als lang haar (onder de schouder) of kort haar (boven de schouder). De volgorde van elk experiment bestond uit vier periodes, om een realistisch routine na te bootsen.

Na het stylen van het haar hadden de deelnemers twee minuten om de tools te verzamelen en zEDGE te verlaten; hierop volgde een concentratieafnameperiode van 60 minuten waarin zEDGE onbewoond was, en de HR-ELPI+ de afname van de concentraties van binnenlucht nanopartikels monitorde. De experimenten en daaropvolgende analyses concentreerden zich op de vorming van nanopartikels en de resulterende blootstelling tijdens en na actieve haarverzorgingsperiode.