永久性１８－ＭＥＡ層在受損頭發上的再生以及益處

　　關于作者：
　　棚町宏人，日本花王株式會社高級研究員。1989年獲得碩士學位，加入花王株式會社；1989-1999年間，從事頭發護理品配方研究，頭發研究，受損頭發護理技術研究；1999-2000年間，赴德國Deutsches Wollforschungsinstitutan der RWTH Aachen e.V.研究；2000至今從事頭發研究以及受損頭發護理技術研究。
　　本文作者與另一花王同事共同撰文講述了18-MEA技術，并獲得“第七屆中國化妝品學術研討會”論文評比二等獎。
　　
　　本文闡述了使用18-MEA，即18-甲基二十酸，使受損頭發重現永久疏水性的技術，以及使用該技術的護發產品的特點。
　　
　　對于眾多由于頭發經過化學處理、熱定型和其它環境影響導致頭發受損傷的女性來說，她們向往既健康又漂亮的頭發。如圖1所示，漂亮的頭發應該同時具備3個特性。首先是頭發光澤好、顏色鮮艷；其次是發質好，如滋潤、絲滑、光滑等；最后是頭發輪廓流暢，比如當風吹動頭發時，頭發能流暢的擺動，絲絲分明。
　　
　　近來，有關頭發的研究基本集中在發質和外觀上。一大批的研究成果使頭發在發質和漂亮的外觀方面自外而內得到了長足的進步。
　　
　　頭發護理品中常用陽離子表面活性劑、聚合物以及硅衍生物來改善受損頭發表面的性質，如滋潤感、降低摩擦、使頭發變得易梳理。其中，以硅衍生物的大量應用為最盛。然而，頭發經這些化學物質處理后，發質的改善不是永久性的，同時感官評價表明，效果并不自然。
　　自從發現18－MEA（圖2）存在于角蛋白纖維中后，在頭發研究領域里，18－MEA已被研究了許多年。18-MEA經由硫酯鍵或酯鍵共價鍵和毛鱗片外表面相聯結，它存在于毛鱗片中，而不是皮質中。18-MEA使頭發表面呈疏水性，同時它也是潤滑劑，能降低摩擦阻力。雖然真正18－MEA的作用還不是很清楚，但是我們可以認為，18－MEA能提高分子的活動性，與直鏈脂肪酸相比，有類液非晶性能。
　　
　　
　　由于18-MEA是經共價鍵和毛鱗片表面聯結，所以它很容易在堿性條件下被脫除，如染發燙發，使得頭發表面呈親水性，摩擦力增大。18-MEA的流失被認為是摩擦力增大的原因之一，從而影響到頭發的感官評價，比如頭發干枯、難梳理。
　　雖然我們知道修護受損頭發可通過修護18-MEA層來實現。但至今未有關于受損頭發表面的18-MEA層被修護的報道。本研究的目標是使受損頭發表面18-MEA重生，同時賦予受損頭發表面永久的疏水性和低摩擦力。眾所周知，通過重建共價鍵把18-MEA附著在受損頭發表面是不可行的。因此，本研究嘗試了兩種方法來把18-MEA緊緊附著在受損頭發表面：把18-MEA以酸的形式使用和以鹽或復合物形式使用。
　　
　　結果與討論
　　
　　
　　通過研究頭發表面水滴的形狀或者水滴和頭發表面所形成的角度，我們可以了解頭發表面的疏水或者親水性質。水滴在未經處理的健康頭發表面上，能停留超過1個小時，同時水滴因與疏水表面相接觸，其接觸角呈90度或以上。而水滴在受損頭發表面很容易鋪展開來，同時，因為是親水表面，其接觸角要小于90度。
　　18-MEA以酸的形式應用
　　水滴在經18-MEA以酸的形式處理過的堿性染色頭發上的形狀如圖3所示。其中，在1%的18-MEA氯仿溶液處理過的堿性染色頭發上的水滴能停留在頭發表面。即堿性染色頭發經18－MEA處理后，其表面恢復了疏水性。但是，經洗發水洗后，水滴很快的鋪展開來，頭發表面又顯現親水性。18－MEA以酸的形式處理不耐洗發水。
　　18-MEA以復合物的形式應用
　　水滴在經18-MEA和SPDA（圖4）以復合物的形式處理過的堿性染色頭發上的形狀如圖3所示。無論是剛處理后，還是經洗發水洗后，18－MEA/SPDA復合物處理過的堿性頭發表面的水滴都是能穩穩的停留，與正常頭發類似。經18－MEA和SPDA復合物處理過的頭發表面和未處理過的堿性染色頭發表面，已經有了本質區別，而和正常頭發卻沒什么不同。18－MEA和SPDA復合物處理堿性染色頭發后，即使頭發水洗后，仍保有疏水性。
　　
　　
　　同時，經18－MEA和SPDA處理后，堿性染色頭發表面的動摩擦系數和正常頭發最接近，遠遠低于18-MEA和其它物質組成的復合物。18－MEA和SPDA形成的復合物即使經洗發水洗后仍保有低摩擦力。
　　我們用原子力顯微鏡AFM和角度分辨 X射線光電子能譜AR-XPS來研究18－MEA/SPDA在云母片上的附著層。其中云母片是親水模型。AFM和ARXPS觀察表明，18-MEA/SPDA形成的附著層具有很高的抗磨損性；同時，疏水的烷基鏈部分和頭發呈25度夾角，并朝向空氣。基于上述結論，我們得到圖5所示的模型。18－MEA/SPDA形成的附著層厚度大約是1納米，18－MEA和SPDA通過羰基與氨基，和表面緊緊相聯結，其疏水部分和頭發呈25度夾角，并朝向空氣。
　　雖然考慮到18-MEA層的厚度時有些矛盾，但是目前還是提出了2個18-MEA在未經任何化學處理的健康頭發上的附著模型。第一個是，根據18-MEA中含有20個碳原子碳鏈的長度，我們認為18-MEA徑直朝向空氣界面。第二個是，根據Ward et al.用XPS測得的頭發表面脂質的厚度為0.9納米，我們認為18-MEA是朝著毛鱗片的方向，折疊著的附著在毛鱗片上。我們來比較一下用18-MEA/SPDA處理過的頭發表面附著模型和天然18-MEA層在未經任何化學處理的健康頭發的附著模型。兩者有很多共同點，包括厚度大約是1納米，通過分子的親水部分和頭發表面附著緊密，疏水部分朝向空氣。因此，認為18-MEA/SPDA可以帶給受損頭發表面永久的疏水性是合理的。
　　
　　應用
　　
　　當堿性染色頭發恢復了疏水性和低摩擦性，即使是在很難打理時，用毛巾擦干后，頭發的手感變好了，也變得容易打理了。另外，18－MEA/SPDA復合物不僅提供了絲滑、光澤和滋潤的發質，同時還使頭發輪廓變得流暢。經過驗證，這些性能能長時間持續，直到下一次洗發。
　　
　　
　　圖6中顯示了，一位毛巾擦干后背部頭發的被訪者。她的左邊頭發經過18－MEA/SPDA復合物處理，右邊頭發僅經過普通處理的進行對比。左邊的頭發呈非常清晰的一束一束，并且非常有條理，而右邊的頭發，顯得雜亂無規則。右邊的頭發因為頭發表面性質沒有恢復，頭發呈隨機的形狀。而左邊的頭發則變得整齊有條理。
　　
　　頭發，尤其是受損的頭發，在干發后的形狀取決于當其在濕發時的樣子。圖7是頭發的輪廓以及受試者在彎腰時頭發的動態。用18－MEA/SPDA處理過的頭發，能流暢的擺動，并且絲絲分明。而普通的處理后，頭發有打結、不規則的擺動，顯得很散亂。
　　
　　花王的頭發護理品牌“亞羨姿（ASIENCE）”（圖8）已應用了本文闡述的新技術。“亞羨姿（ASIENCE）”是專為亞洲女性所設計，通過一系列現代科學技術和源自東方的美容方法賦予亞洲女性美麗的頭發。“ASIENCE”，作為日本護發產品市場頂級品牌之一，現在已不單單在日本有，在其它亞洲國家/地區，如中國大陸、中國香港、中國臺灣、泰國以及新加坡也能覓其芳蹤。
　　
　　結論
　　
　　主要結論：
　　1．即使經洗發水洗過，18-MEA和SPDA復合物仍能帶給受損頭發表面疏水性。
　　2．AFM和ARXPS觀察表明，18-MEA/SPDA形成的附著層具有很高的抗磨損性；同時，疏水的烷基鏈部分和頭發呈25度夾角，并朝向空氣。
　　 3．經18－MEA/SPDA處理后的頭發，毛巾擦干后頭發易打理；頭發干后，頭發絲滑、光澤、滋潤，能流暢的擺動，并長時間持續保有這些性質。
　　本文由王璐翻譯及整理 編輯/胡迎春