毛髪表面の構造変化と熱ダメージ解析

毛 髪 表 面 の 構 造 変 化 と 熱 ダメージ 解 析 岐 阜 大 学 工 学 部 生 命 工 学 科 生 命 情 報 工 学 第 二 講 座 吉 田 ( 敏 ) 研 究 室 鈴 木 加 菜 子

毛 髪 について 近 もともとの 年 では 役 割... 自 頭 己 部 表 の 現 保 護 の や 役 体 割 温 も 担 調 うように! 節 女 性 を 中 心 にヘアケアが 注 目 され 始 めた 毛 髪 ダメージの 機 構 を 明 らかにすることが ヘアケアにつながる

毛 髪 ダメージの 主 な 原 因 紫 外 線 熱 化 学 処 理 太 陽 光 ドライヤーやヘアアイロン ヘアカラーやパーマ ドライヤーやヘアアイロン: 使 い 方 によって 熱 量 が 異 なる 温 度 による 毛 髪 ダメージの 違 いを 明 らかにすることで 日 常 的 にダメージを 軽 減 する 手 だ てを 得 られるのではないか?

実 験 手 順 加 熱 処 理 と FT-IR 測 定 毛 髪 表 面 の 観 察 毛 髪 脂 質 抽 出 GC/MS 測 定

実 験 手 順 加 熱 処 理 と FT-IR 測 定 毛 髪 表 面 の 観 察 毛 髪 脂 質 抽 出 GC/MS 測 定 サンプル 準 備 毛 髪 4 cm 4 本 (#1) 未 処 理 (Control 1 ) ( 分 解 能 8 cm -1 ) 水 道 水 で1 min 洗 浄 10 min 放 置 温 度 距 離 60 12 cm 70 10 cm 80 5 cm (#2) 熱 なしブロー 5 分 (Control 2 ) (#3) 3 分 熱 風 (#4) 6 分 熱 風 (total 9 min) (#5) 10 分 熱 風 (total 19 min) 赤 外 線 温 度 計 SK-8140, SATO KEIRYOKI MFG.CO., LTD

実 験 手 順 加 熱 処 理 と FT-IR 測 定 毛 髪 表 面 の 観 察 毛 髪 脂 質 抽 出 GC/MS 測 定 薄 いガラス 板 で 挟 む デジタルマイクロスコープで 観 察 する ( 2,100) Leica DVM5000 (vz100(c) 700x/0.80)

実 験 手 順 加 熱 処 理 と FT-IR 測 定 毛 髪 表 面 の 観 察 毛 髪 脂 質 抽 出 GC/MS 測 定 加 熱 処 理 した 毛 髪 サンプル 80% MeOH C:M = 1:2 5 ml 冷 蔵 庫 で 二 日 間 かけ 抽 出 ホモジナイズ 3,000 rpm 10 minで3 回 遠 心 濃 縮 乾 燥 サンプルの 洗 浄 glass-glass homogenizer でホモジナイズ

実 験 手 順 加 熱 処 理 と FT-IR 測 定 毛 髪 表 面 の 観 察 毛 髪 脂 質 抽 出 GC/MS 測 定 メチルエステル 化 5% HCl-MeOH 0.1 ml 脱 水 MeOH 0.4 ml Hexane 5 ml 濃 縮 乾 燥 させた 毛 髪 脂 質 100 で 1hr 加 熱 1min シェイク 3,000 rpm 5 min 遠 心 分 離 上 層 を 乾 燥 GC/MS 測 定

解 析 方 法

解 析 方 法 FT-IR 解 析 毛 髪 表 面 の 観 察 GC/MS 解 析

解 析 方 法 FT-IR 解 析 毛 髪 表 面 の 観 察 GC/MS 解 析 1020 cm -1 1710 cm -1 1642 cm -1, 1624 cm -1 キューティクルとコルテックスの 界 面 にある 物 質 のピーク キューティクルのはがれやすさ の 指 標 カルボン 酸 由 来 の C=O 伸 縮 によ るピーク 遊 離 脂 肪 酸 の 指 標 アミドⅠ 由 来 の C=O 伸 縮 による ピーク ヒト 毛 髪 蛋 白 質 における αヘリックス 構 造 とβシート 構 造 の 指 標 A1020= A1002 A1020 A1002 A1042 A1710=A1710-A1732 A1642= A1642 A1635 A1642= A1624 A1635

解 析 方 法 FT-IR 解 析 毛 髪 表 面 の 観 察 GC/MS 解 析 キューティクルの 形 や 重 なっている 部 分 の 様 子 を 見 る キューティクルの 突 起 部 (cuticle jut) を 見 る (ⅰ) 50μmあたりの キューティクルの 数 を 数 える (ⅱ) 突 起 部 の 長 さを 測 定 する

解 析 方 法 FT-IR 解 析 毛 髪 表 面 の 観 察 GC/MS 解 析 18-MEA (18-methyl eicosanoic acid) 毛 髪 表 面 にチオエステル 結 合 しており 毛 髪 を 健 康 に 保 つ 役 割 をしている 18-MEA TG C19:0 標 準 品 18-MEA mo l m g = 18MEA Peak Area 10[μM TG C19:0 Peak Area 3 10[μl 1 hair sample mg

結 果

FT-IR 解 析 の 結 果 A1020 (キューティクルの 指 標 ) #1 未 処 理 (control 1) #2 熱 無 しブロー 5min (control2) #3 熱 風 3min #4 熱 風 6min #5 熱 風 10min (n=6) p 0.37 (n=6) (n=6) p 0.21 p 0.045 値 の 増 加 は 物 質 の 増 加 を 表 している 1020 cm -1 はキューティクルと コルテックスの 界 面 に 存 在 す る 物 質 のピークであり キュー ティクルがはがれると 検 出 され る 80 で 加 熱 し 続 けるとよ り 多 くの キューティクル がはがれると 考 えられる

FT-IR 解 析 の 結 果 A1710 ( 遊 離 脂 肪 酸 の 指 標 ) #1 未 処 理 (control 1) #2 熱 無 しブロー 5min (control2) #3 熱 風 3min #4 熱 風 6min #5 熱 風 10min (n=6) (n=5) (n=6) p 0.37 p 0.22 p 0.0067 値 の 減 少 は 物 質 の 増 加 を 表 している 全 体 的 に 遊 離 脂 肪 酸 が 増 加 傾 向 にあり 特 に 80 のとき に 大 きく 変 化 した 熱 によって 毛 髪 表 面 に エステル 結 合 していた 脂 肪 酸 が 遊 離 したと 考 えら れる

FT-IR 解 析 の 結 果 A1642 (αヘリックス 構 造 の 指 標 ) #1 未 処 理 (control 1) #2 熱 無 しブロー 5min (control2) #3 熱 風 3min #4 熱 風 6min #5 熱 風 10min (n=6) (n=5) (n=6) p 0.13 p 0.026 p 0.0078 A1624 (βシート 構 造 の 指 標 ) 値 の 増 加 は 物 質 の 増 加 を 表 している (n=6) (n=5) (n=6) p 0.24 p 0.032 p 0.0014 αヘリックスとβシートにおいて 相 補 的 に 変 化 した また 温 度 が 高 くなるにつれて 変 化 が 大 きくなった βシート 構 造 がαヘリックス 構 造 に 構 造 変 化 した 可 能 性 がある また 処 理 熱 が 高 温 にな るほど 変 化 が 大 きい

毛 髪 表 面 の 観 察 黒 い 溝 のように 見 える と エンドキューティクル 60 http://www.fides.dti.ne.jp/~star/hair/hair1.htm 70 キューティクル 間 の 溝 の 幅 が 小 さくなった 80 キューティクル 間 にあるCMC (cell membrane complex) やエンド キューティクルが 減 少 したためと 考 えられる

毛 髪 表 面 の 観 察 キューティクルの 突 出 部 の 様 子 (n=32) 60 70 (n=32) 80 高 温 で 熱 処 理 するほど 観 察 できる キューティクルの 数 が 減 少 し また 小 さ くもなった キューティクルとキューティクルの 間 に 存 在 している CMC などが 減 少 したためだと 考 えられる

GC/MS 分 析 結 果 18-MEA p 0.0055 脂 質 抽 出 した 毛 髪 1mg に 含 まれる 18-MEAの 量 は 加 熱 処 理 をした 方 が 多 く 検 出 された 18-MEA は 毛 髪 表 面 にチオエステ ル 結 合 しており キューティクルと キューティクルの 間 にも 存 在 してい る 熱 によって 毛 髪 表 面 から 遊 離 した 18-MEA が 増 えたと 考 えられる

まとめ

まとめ 熱 によってキューティクルがはがれやすくなり また 毛 髪 表 面 に 結 合 していた 脂 肪 酸 が 遊 離 しやすくなった さらに 蛋 白 質 の 構 造 変 化 も 起 こりやすくなった これらの 変 化 は 80 から 起 こった 毛 髪 は 80 あたりからダメージを 受 け 始 めると 考 えられる 毛 髪 から 抽 出 された 18-MEA は 加 熱 処 理 された 毛 髪 の 方 が 多 かった 加 熱 によって より 多 くの 18-MEA が 毛 髪 表 面 から 遊 離 してしまう 熱 によってキューティクルの 間 にある CMC (cell membrane complex) などが 壊 れやすくなり キューティクル 間 の 隙 間 がなくなる ドライヤーなどを 使 用 する 際 に 髪 との 距 離 を 遠 ざける などして 毛 髪 温 度 の 上 昇 を 防 ぐとよい

補 助 資 料 毛 髪 を 健 康 に 保 つために 重 要 なもの * CMC * キューティクル * 18MEA (18 metyl eiconoic acid)

補 助 資 料 毛 髪 を 健 康 に 保 つために 重 要 なもの * CMC * キューティクル * 18MEA (18 metyl eiconoic acid) 1. 水 分 や 油 分 薬 剤 の 通 り 道 美 容 室 で 使 うような 薬 剤 は(パーマ 液 ヘアカラー 剤 )このCMCを 通 って 毛 髪 内 部 に 浸 透 また 必 要 以 上 に 入 り 過 ぎないよう 浸 透 調 整 する 機 能 2. キューティクル コルテックス 細 胞 同 士 の 接 着 キューティクルの 剥 離 リフトアップを 防 いでダメージか ら 守 り バサツキを 防 ぎ 細 胞 間 のクッションとなり 柔 軟 性 を 与 えます 3. 適 正 な 水 分 量 の 維 持 毛 髪 内 部 の 水 分 量 を 一 定 に 保 ち 毛 髪 内 部 から 潤 いを 与 えます 4. 健 全 毛 の 証 疎 水 性 の 維 持 特 にヘアカラー 毛 の 方 にはCMCの 存 在 はなく 疎 水 性 ( 水 を 弾 く) 効 果 がなく 不 必 要 に 水 を 含 みコシがなくなっ たり なかなかか 乾 かないなど 非 常 に 不 健 全 な 状 態 になります http://www.kamifu-sen.com/mt/cmc.htm

補 助 資 料 毛 髪 を 健 康 に 保 つために 重 要 なもの * CMC * キューティクル * 18MEA (18 metyl eiconoic acid) キューティクルは 4~10 枚 重 なって 髪 の 内 部 組 織 を 守 っている キューティクルが 整 っていれば 指 で 触 った 時 にツルツルしています 逆 に ガサガサであれば キューティクルが はがれ 髪 にダメージがある 証 拠 で す http://www.fides.dti.ne.jp/~star/hair/hair1.htm

補 助 資 料 毛 髪 を 健 康 に 保 つために 重 要 なもの * CMC * キューティクル * 18MEA (18 metyl eiconoic acid) http://www.kao.com/jp/haircare/structure_02.html キューティクル 各 層 の 表 面 は 18-MEA(18-メチルエイコサン 酸 ) と 呼 ばれる 脂 質 で 覆 われている 18-MEAは 髪 全 体 に 占 める 割 合 はわずか1% 未 満 にすぎないが 毛 髪 表 面 の 摩 擦 を 低 減 してまとまりをよくする 働 きがあり 髪 のツヤや 手 触 りに 関 わってくる ただし 紫 外 線 やヘアカラー(ブリーチ)で 失 われやすく 1 回 のヘアカラー 処 理 をしただけで 80%が 簡 単 に 失 われてしまう しかも 18-MEAはトリートメントなどに 単 純 に 配 合 するだけでは 毛 髪 表 面 に 定 着 させ 続 けることはできない