2014-08-01
[科普] 頭髮修護、強化、以及生長策略
小編 Jekateria
消費者一生當中會花相當多的時間清洗和整理頭髮,因此,有關頭髮生長和修復的機制仍然是相當重要的研究議題。雖然近年美容工業整體的成長率趨緩,由 2012 年的 5.5% 下降至 2013 年的 4.9%,但髮類相關產品依然是表現最佳的。事實上,自 2008 年至 2013 年間,護髮產品銷售量成長了將近 40%,而染髮產品在同期也增加了 30%1。
頭髮的受損來源大致可歸納為三大類:
1. 物理性傷害:梳理頭髮時力道過大而使頭髮受損。
2. 化學性傷害:包括染髮、漂白、燙髮等等。
3. 外界環境傷害:包括各種氧化壓力、極乾或極濕的空氣、城市空氣中的汙染物等等,皆會造成頭髮老化,更新能力下降,以及毛髮結構的破壞。
毛髮當中的黑色素能夠抵禦紫外線,然而一旦黑色素被 UVA 分解,頭髮就會呈現褪色狀態2。另外,紫外線會破壞毛髮角蛋白的硫鍵,降低頭髮的光澤、色澤、及強韌度3。
為了對抗各種毛髮受損現象,有下列三大方針:促進毛髮再生、毛髮強化、以及毛髮修護4。
(一)促進毛髮生長
促進頭髮生長也包括增加休止期的毛髮量。適當刺激外毛根鞘、毛基質、以及毛乳頭可促進毛髮生長5。使用 Minoxidil 生髮水治療雄性禿已超過 20 年,其作用機制可能是透過抑制雄激素受器相關功能來達到效果6。另外,花青素具有抗發炎和抗氧化功能,臨床實驗中,經過 6 個月的使用,發現毛髮的密度和直徑都增加了。另外,丙戊酸 (Valproic acid) 原為治療癲癇藥物,較新的研究發現,當噴在雄性禿患者頭部,使用 24 週之後,髮量明顯增加7。
(二)毛髮強化
毛表皮決定毛髮的強韌度、滑順度、及柔軟度,一旦受到破壞,即使使用護髮產品也無法完全修復。然而,透過密封毛表皮,可達到暫時性外觀的改善,並增加毛髮光澤及強韌度,在梳理時較不易斷裂8。
1. 陽離子聚合物:能使頭髮滑順、容易整理、梳理、增加受損頭髮的體積感、以及改善髮尾分岔。建議使用量為 0.5% 至 2%,若陽離子聚合物過多可能會逐漸堆積於毛髮上,造成厚重和油膩感。另外,洗髮產品當中所添加的陽離子聚合物,其效果會受到配方組成影響,其中影響最大的因素有離子強度、表面活性劑的電荷及總體積的影響9。
2. 共聚物:苯乙烯 (Styrene) 和丙烯酸 (Acrylates) 形成的共聚物可以包覆受損毛髮,讓頭髮顯現光澤。使用聚合物的好處之一是可降低矽油的使用量。當髮膠配方中加入苯乙烯、丙烯酸丁酯 (Butyl acrylate)、甲基丙烯酸 (Methacrylic) 等物質組成共聚物,髮絲的亮澤、滋潤度都有所提升10。值得注意的是,聚合物並不能修護毛髮,而是利用聚合物高反射係數的特性,讓頭髮看起來亮澤剔透。
3. 矽油:研究指出氨基矽油可保護經漂白或染髮的受損髮質,提供護髮功能,讓頭髮更有光澤、更柔順11。早期的氨基矽油因缺乏足量的陽離子基團而容易因沖洗而流失,而毛髮在使用陽離子型聚二甲基矽氧烷 - 聚醚 (Polydimethylsiloxane-polyether) 之後,在梳理性、柔軟性、體積感、及光澤等方面都有改善。
4. 矽樹脂:MQ矽樹脂由Me3SiO以及SiO4組成,具有修護髮尾分岔的功能。製造含有MQ矽樹脂的乳液需要三層乳化劑以達到均勻塗抹在髮絲上的目的12。
(三)毛髮保護與修復
1. 酪氨酸及色氨酸:紫外線 UVA 及 UVB 都會傷害毛髮,產生自由基。UVB 波長為 280 至 320 奈米,會被毛外皮吸收,導致蛋白質雙硫鍵被破壞。而UVA波長為 320 至 400 奈米,可穿透過毛外皮,進入毛皮質導致自由基產生,破壞胺基酸、固醇、脂肪酸,並造成毛皮質黑色素減少。酪氨酸及色氨酸能吸收紫外光,減少紫外光對頭髮造成的傷害13。此外,在配方中添加與陰離子型表面活性劑相容的防曬成分也可使頭髮免於紫外線傷害14。
2. 植物萃取物:另一個對抗紫外線的方式是使用天然植物萃取物。例如從石榴當中萃取的水醇類,因含有多酚類而具有抗氧化功能。當使用於頭髮上,再以紫外光照射,能夠讓頭髮的褪色減少 60.8% 15。另一種抗氧化的天然萃取物是由稻米及朝鮮薊萃取而來的,除了可以幫助頭髮對抗紫外線,還可讓頭髮更強韌、更有光澤16。
3. 蛋白質:髮類產品中加入蛋白質水解物已經有數十年的時間,其中可溶性角蛋白可護髮及加強毛髮韌性。研究指出,經磺化的角蛋白可保護及強化漂白頭髮的強韌性17。特別的是,當磺化角蛋白添加進硬脂醯胺丙基二甲胺 (Stearyl amidopropyl dimethyl diamine) 的護髮乳時,磺化角蛋白會與陽離子性表面活性劑形成複合體,此複合體能附著上帶負電的受損髮絲。近年發現的兩性胜肽對強化髮絲有重要的貢獻。透過調整pH值,兩性胜肽能自行組成強韌的蛋白質纖維18。有趣的是,現在的科技已經可以合成出在生理pH值下可附著毛髮上帶負電的角蛋白。
4. 偏酯:研究指出聚合長度 2 到 8 的聚甘油偏脂 (Polyglycerol partial esters) 能增加毛髮的附著力與彈性,也可避免毛髮受到熱傷害19,更有護髮和強化髮絲的作用。雖然其中的機制仍不清楚,但推測聚甘油偏脂應該是藉由毛外皮的破損處到達毛皮質。
5. 毛髮潤滑劑:會在毛髮表面形成保護膜,主碳鏈長且具有支鏈的碳氫化合物是最常使用的,例如小分子量的氫化聚癸烯、具高折射率的酯類、含苯基的聚矽氧化合物。
6. 保濕劑:可將水分留住,對於易脆裂的頭髮有幫助。常使用的保濕劑有甘油、雙甘油、甜菜鹼、海藻糖等等。另外,1% 至 5% 的異戊二醇逐漸廣泛被使用來增加輕薄感與絲綢感。
總結
隨著科學研究的蓬勃發展,我們逐漸了解頭髮受損的機制。當頭髮受到環境中紫外光傷害時,我們可以使用含抗氧化、抗自由基活性成分的護髮產品來保護、修護、或刺激毛髮生長,並使用含聚合物或矽油的產品來補強頭髮的強韌度,使頭髮暫時恢復光澤與滑順度。
參考資料:
1. Product Innovation Gives Hair Care a Boost. Cosmetics and Toiletries, June 2014
2. N Santos et al, Hair color changes and protein damage caused by ultraviolet radiation, J Photochem Photobiol Sci B74 109-117 (2004)
3. T Herrling, K Jung and J Fuchs, UV-generated free radicals in skin and hair-Their formation, action, elimination and prevention, A general view, SOFW 133 2-11 (2007)
4. Strategies for Hair Repair, Strengthening and Growth. Cosmetics and Toiletries, June 2014
5. T Takahashi, A Kamimura, Y Yokoo and Y Watanabe, Procyanidin B-2 and the hair-growing activity of proanthocyanidins, Cosm & Tiol 116(12) 61-72 (2001)
6. C.L. Hsu, J.S. Liu, A.C. Lin, C.H. Yang, W.H. Chung and W.G. Wu; Oncotarget; Apr 8, 2014
7. S.J. Jo, H. Hsin, Y.W. Park, S.H. Paik, W.S. Park, Y.S. Jeong, H.J. Shin and O.J. Kwon; Dermatol 41(4) 285-91; Apr 2014
8. C Rocafort, E Bazemore and E Werner, Asian hair: Its properties, physiology protection and the market for Asian hair care, Cosm & Tiol 119(2) 53-8 (2004)
9. C. Lepilleur, A. Giovannitti-Jensen and C Kyer; J Cosmet Sci; 64(6) 411-27; Nov-Dec 2013
10. F Zeng et al, ACS symposium series, in Polymers for Personal Care and Cosmetics, A Patil et al, American Chemical Society, Washington, DC, USA (2013)
11. MD Berthiaume, Effects of silicone pretreatment on oxidative hair damage, J Soc Cosmetic Chem 46(5) (1995)
12. US Pat Application 20130295028, Emulsified MQ resins: Composition and methods, WA Lee and G Hawkins (Nov 7, 2013)
13. MJ Davies, Reactive species formed on Proteins exposed to singlet oxygen, Photochem Photobiol Sci 3 533-537 (2004)
14. P Vanemon, Photoprotection of human hair, Cosm & Toil 113(6) 77-9 (1998)
15. MF Dario et al, Efficacy of Punica granatum L. hydroalcoholic extract on properties of dyed hair exposed to UVA radiation, J Photochemistry and Photobiology B: Biology 120, 142-147 (2013)
16. E Fernandez et al, Efficacy of antioxidants in human hair, J Photochemistry and Photobiology B: Biology 117 146-156 (2012)
17. US Pat Application 20140044664, Compositions and methods for treating a keratin-based substrate, JM Cardamon, P Erazo-Majewicz and N Naouli (Feb 13, 2014)
18. US Pat Application 20140044649, Beta sheet tapes, ribbons in tissue engineering, N Boden, A Aggeli, E Ingham and J Kirkham, assigned to the University of Leeds (Feb 13, 2014)
19. US Pat Application 20120308503, Cosmetic composition containing polyglycerol partial ester, HH Wenk and P Lersch, assigned to Evonik Goldschmidt GmbH (Dec 6, 2012