CN1223332C - C3－c5单糖保护角蛋白纤维的用途 - Google Patents

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Abstract

保护角蛋白纤维免受外部损伤和/或修复由于外部条件受损的角蛋白纤维的方法，该方法是通过对角蛋白纤维涂用含有至少一种选自C3-C5单糖和这些单糖的衍生物的组合物。外部损伤是由于阳光，化学损伤等，例如来自去污剂、漂染、蓬松、染色和电烫，以及来自热，例如吹风机和卷发器等。角蛋白纤维的例子包括头发、睫毛和眉毛。

Description

C3-C5单糖保护角蛋白纤维的用途
本发明针对用含有选自C3-C5单糖的至少一种糖的组合物，来处理角蛋白纤维，以提供免受外部损伤的保护的方法。例如，本发明的方法可提供保护角蛋白纤维免受热、UV辐照和化学损伤。更具体的，本发明针对使用含有C3-C5单糖的组合物对角蛋白纤维，包括头发、睫毛和眉毛提供保护益处的方法。
角蛋白纤维，尤其是头发，常常暴露在严酷的外部条件下，例如阳光，化学损伤等，例如来自去污剂、漂染、蓬松、染色和电烫，以及来自热(例如吹风机和卷发器)等。这些外部因素通常导致对角蛋白纤维的损伤。更具体的，外部条件可破坏头发纤维称为α结构的有机结构，可能伴随抗拉强度的下降。人们可以想像，随着头发从根部长出，对头发的外部损伤更明显，因为头发对于这些因素接触的更长。实际上，头发随着其生长具有可称为“损伤历史”，即从根部长得越长，抗拉强度越小，发生的α-结构破坏的越多。
在形态上，头发纤维含有4个结构单元：角质层、皮质、髓质和细胞间胶质。Robbins，C.R.Chemical and Physical Behavior of Human Hair，3rd版，Springer-Verlag(1994)。角质层位于头发表面，由平面重叠细胞(“鳞片”)组成。这些鳞片在根部端结合，指向纤维远(尖)端，形成围绕头发皮质的层。皮质含有头发纤维的主要部分。皮质由纺锤状细胞、大纤维原构成，沿纤维轴排列。大纤维原进一步由包埋在无定形蛋白结构中的微纤维原(高度组织的蛋白质单元)构成。髓质是纤维中心内的多孔区域。髓质是羊毛纤维的共有部分，但是只在较粗的人毛发纤维中发现。最后，细胞间胶质是将细胞结合在一起的物质，形成灌输入纤维的主要通道。
头发的机械性质是由皮质决定的。已提出了皮质结构的两相模型。Milczarek等，Colloid Polym.Sci.，270，1106-1115(1992)。在该模型中，水不渗透性微丝(“杆(rod)”)的取向与纤维轴平行。微丝包埋在水可渗透的基质(“胶质”)中。在微丝中，角质层的蛋白分子以特定和高度组织化的方式排列，在头发纤维中显示出某种程度的结晶性。
与其它晶体结构相似的是，当用广角X光衍射检测时，头发纤维显示特有的衍射模式。在正常、未伸展的头发纤维中该模式称为“α-模式”。头发的α模式或α结构的特征是特定重复的间隔(9.8、5.1和1.5)。显示该X光衍生模式的全部蛋白被称为α-蛋白，并包括人头发和指甲、羊毛和猪鬃。当头发纤维在水中伸展时，显示新的X光衍生图案，称为“β-模式”，具有新的间隔(9.8、4.65和3.3)。
皮质的α-结构对外部条件对头发造成的伤害敏感。当正常的头发受到热、化学处理或UV辐射的损伤时，观察到结晶性的下降或α-结构的减少，和二硫键的减少。因此需要化妆品组合物，用于保护角蛋白组织不受严酷的外部条件的伤害，并在受到外部条件的损伤后恢复α-结构。
这些产品是例如含有糖的化妆品组合物。糖和糖衍生物是不计其数的化合物中的一类，被加到护发组合物中以保护头发和改善头发的所需性质。结果，详细记载了护发组合物中糖和糖衍生物的使用。检索文献发现糖用于改善头发纤维质量，防止和修复头发的损伤/压力的组合物。糖的改善或保护性用途的体现在于头发不易降解，维持抗拉强度，改善的易梳理性和减少蛋白损失。
护发组合物中记录的糖用途包括：用葡萄糖改善天然毛发的触感和弹性性质(Hollenberg和Mueller，SOFW J.121(2)(1995))；用葡萄糖预防头发损伤和修复受损的头发(Hollenberg和Matzik，Seifen，Oele，Fette，Wachase 117(1)(1991))；葡萄糖在洗发水中的用途(J04266812，转让给Lion Corp.)；用海藻糖维持水分(J06122614，转让给Shiseido Co.Ltd.)；含糖的组合物，用于增加头发的羊毛硫氨酸(美国专利号5,348,737和5,641,477，转让给Avlon Ind.Inc.)；在化妆品组合物中掺入木乙糖，以提供增强的保湿作用和降低皮肤和头发过度的粗糙和干燥(美国专利号5,660,838，转让给Suntory Ltd.)；一种用于再生头发的分叉的组合物，含有至少一种单糖或二糖(美国专利号4,900,545，转让给Henkel)；用于改善头发强度、保型和体积的护发组合物，含有C5-C6糖例如葡萄糖；用果糖在头发护理中防止分叉(DE29709853，转让给Goldwell GMBH)；在洗发水中使用蔗糖改善梳理性质和控制头发损伤(J09059134，转让给Mikuchi Sangyo KK)。
大体上，所有类型的糖都已出于无数理由被用于头发，从保湿到促进头发生长(J10279439，转让给Kureha Chem Ind.Co.Ltd.)。然而当用于角蛋白纤维时，明显不是所有的糖都是这样的，也不是所有的糖都赋予相同的性质。另外，未显示用特定的糖保护头发免受外部损伤，更具体的，保护头发的α-结构免受这些损伤。因此，如果糖要用于保护头发免受外部损伤，需要更好的理解在护发组合物中使用糖的好处，更具体的，理解头发怎样用于恢复和保护角蛋白纤维是有用的。
为了实现这些和其它优点中的至少一种，本发明在一个方面提供了一种保护角蛋白纤维免受外部损伤，例如α-结构的破坏、蛋白损失，和/或热、化学等接触导致的变性的方法，通过对角蛋白纤维施用一种组合物，该组合物含有至少一种糖，选自C3-C5的单糖和这些单糖的衍生物，其中糖以有效量存在以保护角蛋白纤维。在本发明中，“受保护的”意味着角蛋白纤维显示α-结构更大程度的保持，更大程度的抗拉强度。该组合物还可以含有至少一种其它的糖。
本发明还针对一种在外部损伤后修复角蛋白纤维的方法，包括对受损的角蛋白纤维施用一种组合物，该组合物含有至少一种糖，选自C3-C5单糖和这些单糖的衍生物，其中糖以保护角蛋白纤维的有效量存在。在本发明中，“修复”意味着在用本发明的组合物处理受损的角蛋白纤维后，受损的角蛋白纤维显示α-结构和/或抗拉强度的增加。该组合物还可以含有至少一种其它糖。
本发明还针对一种保护角蛋白纤维免受外部损伤，或在外部损伤后修复角蛋白纤维的方法，包括对角蛋白纤维施用一种组合物，该组合物含有至少一种糖，选自C3-C5单糖和这些单糖的衍生物；其中至少一种糖以保护角蛋白纤维或修复角蛋白纤维的有效量存在，其中组合物在加热之前或加热过程中涂用。该组合物还可以含有至少一种其它糖。
应理解上述一般描述和下面的详述是示范性的，而且仅仅是示范性的，不是限制所要求的发明。
附图简述
图1：正常棕发的DSC(差示扫描量热法)温度记录图。头发样品以20℃/分钟的加热率从25℃加热到300℃。A峰是水释放峰。双峰B对应于α-结构及其基质分部的解链或重排。
现在详细描述本发明的示范性实施例。本发明在一方面提供了保护角蛋白纤维免受外部损伤和/或修复受到外部条件损害的角蛋白纤维的方法，通过对角蛋白纤维涂用一种组合物，它含有至少一种糖，选自C3-C5单糖和这些单糖的衍生物，其中至少一种单糖以保护角蛋白纤维的有效量存在。该组合物还可以含有至少一种其它的糖。外部损伤是由于一种或多种条件，例如阳光、化学损伤(例如来自去污剂、漂染、蓬松、染色和永久波浪)、和热(例如来自吹风机或卷发器)引起的损伤。角蛋白纤维的例子包括头发、睫毛和眉毛。
如上所述，糖被广泛的用于护发组合物和其它用于保湿的处理。然而本发明人出乎意料的发现除了保湿，一类特定的糖还对角蛋白纤维提供了抵抗至少一种外部条件的保护，和还帮助恢复这些外部条件引起的损伤。更具体的，C3-C5单糖被发现保护头发皮质的α-结构。
本发明人不受理论所限，但是如上所述，头发的机械性质是由皮质决定的，其中角质层的蛋白分子排列成特定和高度组织的模式(“α-结构”)，代表头发纤维一定程度的结晶性。由于α-结构对外部条件敏感，可通过监测α-结构的改变而监测由于外部条件对头发的损伤程度。
除了让人们可以确定物质中晶体结构存在的X光衍射，可以通过使用更简单的方法，称为差示扫描量热法(DSC)确定结晶性的相对量。DSC基于一个事实，即所有物质能在加热时吸收一定量的能量，该量的能量对于该结构、相和物质的组成中的改变是敏感的。例如，当物质晶体结构、相变，例如融化或丢失水分时，一种物质吸收的能量量可以改变。
在DSC中，将少量物质样品密封在小室中，以稳定速率加热该物质。将样品到达某一温度的所需的能量与在空室中达到相同温度所需的能量(作为参比)比较。参比和样品之间热量输入量的差异记录为温度的函数。在样品不存在相变的情况下，维持稳定温度所需的热量输入没有改变。
然而，当物质发生相变时，需要维持温度变化的能量量改变。例如，在物质丢失水分的情况下，水分丢失是吸热过程，即它需要能量。样品将吸收多于参比的能量，以使样品维持在与参比相同的温度。该过程将被记录成热流动高于基线的增加，形式是峰。样品中所含水分越多，峰面积越大。
例如，熟知水在角蛋白纤维的理化性质中起到了重要作用。干纤维中的水分含量依赖于环境的相对湿度和头发的条件。头发纤维中的水分可以三种形式存在：1)强烈吸附在结合位点上的水分，2)微弱吸附在结合位点上的水分，3)轻微结合的水或游离水。基于在各组中发现的水合热值，可推测强结合位点包括氨基(水合热16.8kcal/mol)，而弱结合的结合位点可能包括羟基和羧基(分别为5.7kcal/mol和7.4kcal/mol)。
使用DSC，可以观察由于头发接触热而造成的水分丧失。弱结合和游离水应在100℃左右被除去，而强结合的水的释放应在高于140℃观察到。在角蛋白纤维的DSC中，在75℃-200℃观察到宽的吸热曲线，最初与游离水的除去，然后与结合更强的水除去有关(图1)。
以类似的方式，如果在样品中发生融化过程，或晶体结构中的任何其它改变，需要额外的热量，因此将以DSC曲线上的峰形式体现。样品中结晶性的或有组织的结构的程度越大，将观察到的峰面积越大。因此，DSC也是观察角蛋白纤维的α-结构变化的卓越工具，因此对于头发损伤是敏感的。
头发外层的20-30％以高度组织的形式(α-螺旋)出现。当头发加热到230℃以上时，常常在DSC中观察到双峰，被解释成对应于螺旋解链点的第一个峰(微纤维原来源)和对应于胱氨酸分解的第二个峰(基质来源)。Spei和Holzem，Colloid &Polymer Sci.265，965-970(1987)。然而，进一步的研究显示双峰的第一个峰，微纤维峰是更特异的螺旋伸展，是由许多分解反应叠加而成的(同上)。在此，术语α-结构与双峰或峰面积关联，虽然技术上双峰面积包括晶体(微纤维原)和非晶体(基质)的贡献。α-结构代表受力状态的纤维的整体完整性(见图1)。
峰面积(通常表示成焦耳/克头发)越大，α-结构形式的头发皮质百分数越大。在210-250℃时，DSC峰也与X光衍射中α模式的消失一致。Sandhu和Robbins，J.Soc.Cosmet.Chem.44，163-175(1993)。换言之，当正常头发受热、化学处理或UV辐射损伤时，观察到DSC双峰面积的下降，可用峰面积定量损伤量。进一步通过头发二硫键(表达成半胱氨酸)数量的相应下降证实了DSC峰面积和对头发纤维损伤之间的关系(见下文表1)。二硫键数目的下降对应于头发化学结构的破坏。
表1化学处理、加热和UV辐射对头发的化学和物理性质的作用
头发类型 双峰面积J/g头发  半胱氨酸微摩尔/g头发
正常金发 81.57±8.28  918.7±165.8
金发在下列处理之后：
烫发 54.63±25.78  810.1±135.9
漂染 53.22±13.12  740.1±45.9
UV(180小时) 13.98±11.78  629.7±8.8
加热(130℃12轮) 18.63±8.56  654.3±50.7
*12轮，各1分钟，130℃
化学组成和头发结晶性量中的有害改变也伴随有卷曲丧失和/或抗拉强度的下降。下文表2显示的是双峰面积与正常和受损头发的湿抗拉强度之间的关系。湿抗拉强度表示成湿纤维伸展其原始长度的25％所需的功。
表2双峰面积和正常和受损头发的湿抗拉强度之间的关系
头发类型 双峰面积J/g头发n＝5DSC测试  功25％J/m2 n＝100根纤维
正常金发 25.00±4.90  555.0±122
在处理后的金发：
12个加热循环 8.39±0.72  370±138
漂染 6.90±0.55  222±93
*12轮，各1分钟，130℃。
上文证明了对头发的损伤涉及α-结构形式的头发角质层百分数的下降。然而发明人发现，如果用C3-C5单糖的溶液处理过头发(命名：C3-丙糖，C4-丁糖，C5-戊糖，C6-己糖)对α-结构的损伤可被防止或至少减轻。己糖和其它大单糖似乎对头发提供不了相似的保护。
C3-C5单糖还可以减少卷曲丧失和/或在外部条件损伤后促进修复或重建纤维的α-结构。虽然本发明人不要受到理论限制，但C3-C5单糖修复角蛋白纤维的能力可能是由于头发与C3-C5单糖之间的反应。当用C3-C5单糖溶液在加热前处理头发时，观察到头发化学组成的变化。更具体的，赖氨酸和精氨酸的量下降，表明在单糖的醛基和头发纤维的胺基之间似乎存在Schiff碱反应。
在本发明的实施中可使用任何丙糖、丁糖或戊糖。示范性的C3-C5单糖包括但不限于戊醛糖，例如木糖、阿拉伯糖、来苏糖和核糖；戊酮糖例如核酮糖和木酮糖；丁醛糖例如赤藓糖和苏糖(treose)；丁酮糖例如赤藓酮糖；丙醛糖例如甘油醛；丙酮糖例如二羟丙酮。这些示范性化合物包括含有醛基的C3-C5单糖(醛糖)、呋喃糖和其它环结构。
在本发明的组合物和方法中还可以使用C3-C5单糖的衍生物。示范性衍生物包括但不限于胺衍生物，例如来苏糖亚胺(lyxozylimine)。例如，氨或伯胺可与糖的醛基或酮基反应，形成亚胺，它是含有官能团C＝N的化合物。这些亚胺化合物有时候称作Schiff碱。C3-C5单糖的其它示范性衍生物包括但不限于半缩醛、半缩酮或任何氧化的衍生物。这些衍生物可通过糖的醛或酮基与醇反应形成。C3-C5单糖其它的示范性衍生物还可以包括但不限于C3-C5单糖的二聚物和寡聚物，例如木二糖。
本发明的组合物还可以含有至少一种其它的糖，可以帮助保湿。糖在帮助保湿中的效力可以通过在75℃-200℃的温度范围内监测DSC峰测定。含有C3-C5单糖混合物的组合物在本发明的实施范围内，含有至少一种C3-C5单糖和至少一种其它糖的混合物的组合物也在本发明的实施范围内。
本发明所用的其它糖可以是任何糖、糖类或糖类部分。示范性的其它糖可选自单糖，包括但不限于任何3-7个碳原子的糖，例如戊糖(例如核糖、阿拉伯糖、木糖、来苏糖、核酮糖和木酮糖)和己糖(例如阿洛糖、阿卓糖、葡萄糖、甘露糖、古罗糖、艾杜糖、半乳糖、塔罗糖、山梨糖、阿洛酮糖、果糖和塔格糖)；二糖(水解成两个单糖的糖类)，例如麦芽糖、蔗糖、纤维二糖、海藻糖和乳糖；和多糖(水解成两个以上的单糖的糖类)例如淀粉、糊精、纤维素和糖元。在另一个实施例中，本发明的其它糖选自任何醛糖或酮糖。
在本发明的一个实施例中，C3-C5单糖或C3-C5单糖的混合物以总组合物重量0.01％-5.00％的量，优选以0.10-1.00％的量存在于本发明的组合物中。当在本发明的组合物中存在一种其它的糖或其它糖的混合物时，优选以组合物总重量的0.01％-5.00％的量存在，优选以0.10-1.00％的量存在。
本发明的方法中所用的组合物可以是液体、油、膏、棒、喷雾剂、分散体、乳液、洗液、凝胶或霜的形式。本发明的组合物还可以作为含有至少一种C3-C5单糖和可任选的一种其它糖或其它糖的混合物的一体组合物，或多成分处理或药盒存在。本领域技术人员基于组合物的稳定性和所体现的用途，可以确定怎样储藏和混合组合物和/或多成分组合物。例如，已知简单的糖，例如C3-C5单糖在pH4-9的范围内是稳定的。在pH范围低于或高于这些水平的组合物中，糖可以分别储藏并在使用前加到组合物中。
用下列实施例说明，但不是限制本发明。
实施例1
UV/热历史对“处女”(未化学处理过)头发结构的影响
测试了高加索头发的样品，暗金色，粗和卷曲，长5英寸，从根部切下。该头发从未以任何导致其化学成分改变的方式，例如烫发、蓬松或染色处理过。头发仅用过洗发水、护发素(包括发油处理)、造型助剂和吹风，以及正常的自然条件。
将样品分成两段，各长2.5英寸。对于DSC，从样品的下列部分准确取得进一步切短的头发：
-最根部
-长2.5英寸，和
-长5.0英寸。
在DSC实验(使用自动采样机，Perkin Elmer的DSC-6)中，头发密封在40ml盘中，在盘盖上有50微米激光钻孔的开口，以20℃/分钟的加热速率从25℃加热到300℃。每段进行了三次实验。结果取平均数并确定标准偏差。
还用纤维张力测试仪器Dia-Stron(50根纤维/次测试)测试了两段的湿抗拉强度。确定了下列参数：弹性模量(弹力常数，以N/m2测定)；头发伸长其长度的25％的功(J/m2)；断裂拉伸(头发在断裂前可以伸长到多长，以％头发长度测定)；断裂功(J/m2)。
表3显示了DSC结果，表4显示了Dia-Stron数据。在两张表中，头发的最根部被定为0点。这些结果显示由于正常条件造成的头发α-结构的固有损失。
表3作为头发长度的正常头发的α-结构
头发长度，英寸  双峰面积，J/g头发
0  37.75±5.91
2.5  27.28±10.70
5.0  21.36±7.36
表4正常头发作为头发长度的函数的湿抗拉强度
头发长度，英寸 弹性模量MN/m2 功25％J/m2 断裂％ 断裂功J/m2
0-2.5 732±114 395±103 60.3±4.3 1690±442
 2.5-5.0   613±116  230±49  58.8±8.6  1100±232
实施例2单糖对漂染过的头发的α结构和抗拉强度的作用
用Clairol Basic White Bleach(40体积H2O2)在标准室温和湿度下漂染正常金发20分钟。用自来水漂洗漂染的样品，并浸在过量的去离子水中2小时。样品风干并在处理前平衡48小时。用Reforming Lotion(10％TGA，pH8.8，20分钟)烫其中的一些漂染过的样品，然后用2％H2O2，pH3(5分钟)中和。用自来水漂洗漂染/烫过的样品，并浸在过量去离子水中2小时。风干样品并在进一步处理前平衡48小时。热处理过的样品用0.06M己糖和戊糖在45℃处理10分钟，然后加热12个循环。在加热后漂洗样品。
用Instron(每次试验50根干纤维)和Dia-Stron(每次试验100根湿纤维)，使用伸展速率100mm/min确定抗拉强度。确定了下列参数；弹性模量(弹力常数，以N/m2测定)；头发伸长其长度的25％的功(J/m2)；断裂拉伸(头发在断裂前可以伸长到多长，以％头发长度测定)；断裂功(J/m2)。
差示扫描量热法
在DSC试验中，在每次试验前打洞的铝盘中烫细切割的头发(4-5mg)。样品以20℃/分钟的扫描速率从25℃加热到300℃，每次处理进行5次试验。结果取平均数。
表5显示了与水和1％D-木糖水溶液分别加热12轮循环前后的正常金发的DSC数据。头发用样品尺寸归一化。D-木糖溶液与水相比看来保护头发结构。
表5热处理对正常金发的热性质的影响
处理 归一化的面积-J/g头发
正常金发，未经热处理 19.62±11.57
12轮加热后的金发：
a.水 8.17±2.62
b.1％D-木糖的水溶液 16.05±5.05
当漂染和漂染/烫过的头发分别与戊糖和己糖溶液一起经过12轮热循环时，仅戊糖，即1％D-木糖和0.9％2-脱氧-D-核糖发现保护作用(表6和表7)。换言之，用戊糖处理的头发其归一化的α-结构峰面积比较大，表明在用戊糖处理的头发中剩余的未损伤的α-结构更多。
表6单糖(0.06M)在热处理中对于漂染头发的热性质的影响
处理 归一化面积-J/g头发
正常金发，无热处理 5.78±1.94
与下列成分12轮加热后的金发
a.水 5.78±1.94
戊糖(发明)
b.1％D-木糖 9.74±2.13
c.0.9％2-脱氧-D-核糖 9.63±2.87
己糖(比较)
d.1.1％L-岩藻糖 5.26±1.59
e.1.2％D-葡萄糖 5.76±1.16
f.1.2％D-半乳糖 5.39±2.29
g.1.2％D-甘露糖 5.47±1.27
h.1.2％D-果糖 6.51±1.71
表7单糖(0.06M)在热处理中对于漂染/烫过的头发的热性质的影响
处理 归一化的面积-J/g头发
正常金发，无热处理 6.28±1.95
与下列成分12轮加热后的金发
a.水 4.73±0.87
戊糖(发明)
b.1％D-木糖 9.78±1.48
c.0.9％2-脱氧-D-核糖 6.43±1.87
己糖(比较)
d.1.1％L-岩藻糖 4.85±1.25
e.1.2％D-葡萄糖 4.96±0.32
f.1.2％D-半乳糖 4.91±0.71
g.1.2％D-甘露糖 3.98±1.26
h.1.2％D-果糖 4.70±1.15
抗拉强度
用干漂染的头发在12轮加热循环前后，使用Instron加热抗拉强度，如表8所示。联系DSC结果，仅戊糖(处理b和c)表明提供了针对热的抵抗作用。在戊糖存在下加热的漂染的头发的弹性模量值明显与用水处理过的头发的弹性模量不同。另一方面，水处理和己糖处理之间没有统计学差异。
表8单糖(0.06M)在热处理中对干漂洗头发(用Instron测定)的抗拉强度的影响(n＝50根纤维)
处理 弹性模量MN/m2  功25％J/m2  伸展-断裂％  功-断裂J/m2
正常金发 5,044±8.79  1,011±173  55.56±6.28  2,865±562
漂染过的头发 4,751±914  875.1±153.6  57.82±7.06  2,599±624
12轮加热后的金发(用以下的配方)
a.水 4,496±875  858.6±147.5  59.68±5.64  2,521±499
戊糖(发明)
b.1％D-木糖 5,802±1,161  1,204±215  55.28±7.08  3,161±771
c.0.9％2-脱氧-D-核糖 5,111±871  1,032±163  55.35±7.52  2,872±709
己糖(比较)
d.1.1％L-岩藻糖 4,331±860  838.2±134.5  57.01±6.18  2,346±543
e.1.2％D-葡萄糖 4,623±813  913.9±158.2  56.01±7.21  2,599±604
f.1.2％D-半乳糖 4,724±913  945.8±168.9  58.82±6.21  2,696±533
g.1.2％D-甘露糖 4,746±688  914.9±122  57.33±5.98  2,595±433
h.1.2％D-果糖 4,492±852  885±161  59.89±8.11  2,644±644
湿漂染和漂染过/烫过的头发在12轮加热前后的抗拉强度用Dia-Stron测定，如表9所示。与DSC结果相同，1％木糖(C5，发明)溶液与水和1.2％D-葡萄糖(C6，非发明)溶液相比表明提供了统计学上显著的对热的保护。
表9 1％木糖(0.06M)在热处理中对于湿漂染和漂染/烫过的头发的抗拉强度的影响(DIA-STRON)n＝100根纤维
处理 弹性模量MN/m2  功25％J/m2  伸展-断裂％  功-断裂J/m2
1.正常金发 644.0±118.0  401.0±199.0  57.60±10.20  1,950±965
2.漂染过的头发 425.0±118.0  220.0±91.2  64.40±8.22  1,860±762
3.12轮加热后的金发(用以下的配方)：
a.水 414.0±129.0  238.0±93.1  58.60±7.33  1,200±469
b.1％D-木糖 434.0±99.1  432.0±137.0  52.80±9.29  1,600±526
c.1.2％D-葡萄糖 397.0±106.0  187.0±74.8  64.20±10.4  1,130±453
4.漂染过/烫过的头发 201.0±135.0  88.3±34.4  65.50±7.75  558.0±218.0
5.用下列处理的12轮热循环后的漂染的/烫过的头发
a.水 142.0±66.4  105.0±37.1  62.00±6.15  586.0±208.0
b.1％D-木糖 170.0±88.6  199.0±74.2  54.30±4.70  620.0±231.0
c.1.2％D-葡萄糖 136.0±92.5  155.0±47.5  63.50±7.65  979.0±300
基于张力性质和DSC结果，戊糖表明提供了针对热处理的保护，而葡萄糖几乎或没有保护。
实施例3 45℃和130℃循环5轮后的热保护：戊糖对己糖
用Clairol Basic White Bleach 40体积H2O2在室温下漂染正常金发20分钟。一批正常和漂染的头发样品在130℃经过5轮循环，其中一次处理循环涉及下列步骤(1-4)：
1.用0.06M单糖的去离子水溶液(约1％wt)在45℃处理样品10分钟。
2.处理过的样品吹干1分钟。
3.以平面头发烙铁(hair iron)Windmere“Solid Gold”(130℃)加热1分钟。
4.漂洗样品并用纸巾拍干。
处理溶液含有4种戊糖(D-木糖、D-阿拉伯糖、D-来苏糖和D-核糖，各1％)和一种己糖(1.2％D-葡萄糖)。去离子水用作对照处理。在加热实验后，用水漂洗头发，风干，在湿室中25℃和50％RH下平衡24小时，然后进一步测试。这些样品被称为在130℃处理过。
第二批正常和漂染过的头发样品以相似方式处理并吹干，除了不使用热烙铁。处理也重复5次，第二批的样品被称为45℃处理过。
如表10所示，即使相对温和的吹干处理也导致正常和漂染过的头发的双峰面积下降，而加了热烙铁处理导致进一步下降，特别是对于正常头发更明显。戊糖溶液导致对头发的保护，而己糖溶液不显示保护作用。
戊糖还保护在45℃(表11)和130℃(表12)处理的头发的干抗拉强度，而己糖(D-葡萄糖)不行。应注意三种戊糖(D-木糖、D-阿拉伯糖和D-核糖)似乎在45℃和130℃都提供了改善的保护，而第四种戊糖D-来苏糖，在45℃提供的改善的保护更高。
表10作为5轮热循环结果的双峰面积的下降：45℃对130℃(n＝5次DSC)
头发类型 双峰面积，归一化，未加热 J/g头发45℃(吹干) 130℃(吹干+热烙铁)
正常金发 25.00±4.90
用下列5轮后：
去离子水 15.98±3.11 8.39±0.72
1.2％D-葡萄糖(己糖) 11.65±4.98 7.60±1.01
1.0％D-木糖(戊糖) 20.17±11.98 15.27±5.14
漂染的头发 6.94±0.55
用下列5轮以后
去离子水 6.39±2.71 6.14±1.06
己糖：
1.2％D-葡萄糖 6.35±2.71 5.37±1.22
戊糖：
1.0％D-木糖 8.41±1.33 9.66±2.59
1.0％D-阿拉伯糖 7.78±1.07 8.22±0.90
1.0％D-来苏糖 8.26±3.02 6.23±0.59
1.0％D-核糖 7.80±1.87 9.27±2.81
表11正常和漂染过的头发在45℃5轮热循环后的双峰面积和干抗拉强度：处理效果(0.06M溶液)
头发类型 双峰面积，J/g头发n＝5次DSC测试  功25％J/m2n＝50根纤维
正常金发 25.00±4.90  1,011±173
45℃用下列5轮后：
去离子水 15.98±3.11  801.5±166.3
1.2％D-葡萄糖(己糖) 11.65±4.98  837.0±255.9
1.0％D-木糖 20.17±11.98  1,155±224
漂染的头发 6.94±0.55  875.1±153.6
45℃用下列5轮以后
去离子水 6.39±2.71  928.4±148.7
己糖：
1.2％D-葡萄糖 6.35±2.71  984.6±169.6
戊糖：
1.0％D-木糖 8.41±1.33  1,182±215
1.0％D-阿拉伯糖 7.78±1.07  1,147±191
1.0％D-核糖 7.80±1.87  1,237±204
1.0％D-来苏糖 8.26±3.02  1,157±228
表12正常和漂染过的头发在130℃5轮热循环后的双峰面积和干抗拉强度：处理效果(0.06M溶液)
头发类型 双峰面积，J/g头发n＝5次DSC测试  功25％J/m2n＝50根纤维
正常金发 25.00±4.90  1,011±173
130℃用下列5轮后：
去离子水 8.39±0.72  858.4±142.2
己糖：
1.2％D-葡萄糖 7.60±1.01  836.9±119.6
戊糖：
1.0％D-木糖 15.27±5.14  1,150±818
1.0％D-阿拉伯糖 11.33±2.30  1,060±180
1.0％D-来苏糖 8.35±0.81  883.4±174.2
漂染的头发 6.94±0.55  875.1±153.6
用下列5轮以后
去离子水 6.14±1.06  906.6±164.5
己糖：
1.2％D-葡萄糖 5.37±1.22  864.7±184.4
戊糖：
1.0％D-木糖 9.66±2.59  1,051±191
1.0％D-阿拉伯糖 8.22±0.90  1,055±193
1.0％D-核糖 9.27±2.81  1,064±171.1
1.0％D-来苏糖 6.23±0.59  819.9±162.7
实施例4 130℃12轮热循环后的热保护：戊糖对己糖
将正常的金发分成两批。用Clairol Basic White Bleach，40体积H2O2在室温和湿度下漂染20分钟来自第一批的头发。来自第二批的头发首先如上漂染，然后烫：Reforming乳液-10％硫代乙醇酸，pH8.8，20分钟；中和剂-2％过氧化氢，5分钟。氧化损伤的头发平衡24小时，然后用于进一步测试。
漂染和漂染/烫过的头发进行热处理，如实施例2。热处理实验进行12轮热循环，包括在每次加热前施用糖或对照溶液，并在加热后漂洗。用去离子水作为对照处理。
加热实验后，用水漂洗头发，风干，并在湿室中25℃和50％RH下平衡24小时，然后进一步测试。在漂染过的头发上测定己糖对戊糖对干抗拉强度(INSTRON)和α-结构(双峰面积，DSC)的作用(表13)。在漂染和漂染/烫过的头发上测定己糖(D-葡萄糖)对戊糖(D-木糖)对湿抗拉强度(DIA-STRON)的作用(表14)。用0.06M戊糖溶液保护了漂染和漂染/烫过的头发免受热损伤(α-结构；湿和干抗拉强度)。
表13漂染过的头发在12轮热循环后的双峰面积和干抗拉强度：处理效果(0.06M溶液)
头发类型 双峰面积，J/g头发n＝5次DSC测试  功25％(干)J/m2n＝50根纤维
正常金发 19.62±11.57  1,011±173
漂染过的头发 5.78±1.94  875.1±153.6
用下列12轮热循环后的漂染的头发
去离子水 5.76±1.94  875.1±153.6
己糖：
D-葡萄糖 5.56±1.16  913.9±158.2
D-半乳糖 5.39±2.29  945.8±168.9
 D-甘露糖 5.47±1.27  914.9±122.0
 D-果糖 6.51±1.71  885.0±161.0
 D-岩藻糖 5.26±1.59  838.2±134.5
 戊糖：
 D-木糖 9.74±2.13  1,204±215
 2-脱氧-D-核糖 9.63±2.87  1,032±163
表14漂染/烫过的头发在12轮热循环后的双峰面积和湿抗拉强度：处理效果(0.06M溶液)
头发类型 双峰面积，J/g头发n＝5次DSC测试 功25％(湿)J/m2n＝100根纤维
正常金发 19.62±11.57 401.0±199.0
漂染过的头发 5.78±1.94 222.0±91.2
用下列12轮热循环后的漂染的头发
水 5.76±1.94 238.0±93.1
1.2％D-葡萄糖 5.56±1.16 187.0±74.8
1.0％D-木糖 9.74±2.13 432.0±137.0
漂染/烫过的头发 6.28±1.95 88.3±34.4
12轮热循环后的漂染/烫过的头发
水 4.73±0.87 105.0±37.1
1.2％D-葡萄糖 4.96±0.32 155.0±47.5
1.0％D-木糖 9.78±1.48 199.0±74.2
实施例5 130℃12轮循环后的热保护：C3-C5单糖(丙糖、丁糖和戊糖)
用下列处理溶剂：0.1％D-木糖(戊糖)、0.1％D-赤藓糖(丁糖)和0.1％D-甘油醛(丙糖)如实施例2所述对正常金发进行12轮热循环。各C3-C5单糖有效保护或减少对头发α-结构的损伤，与水处理比较(表15)。
表15用0.1wt％的C3-C5单糖溶液热保护正常金发：130℃12轮热循环
处理 双峰面积，J/g头发
正常金发，无处理 13.51±4.06
130℃12轮循环后
 去离子水 8.48±1.09
 0.1％D-木糖 12.74±2.32
 0.1％D-赤藓糖 13.20±7.15
 0.1％D-甘油醛 13.47±3.03
实施例6用戊糖衍生物(0.1％wt％D-来苏糖亚胺)在130℃12轮循环后的热保护
正常金发进行12轮热循环，如实施例2所述，使用0.1wt％戊糖胺衍生物，D-来苏糖亚胺的去离子水溶液。来苏糖亚胺与水处理相比保护α-结构的头发(表16)。
表16用0.1wt％的来苏糖亚胺热保护正常金发：130℃12轮热循环
处理 双峰面积，J/g头发
正常金发，无处理 13.51±4.06
130℃12轮循环后
去离子水 8.48±1.09
0.1％D-来苏糖亚胺 11.49±1.09
实施例7用D-木糖和寡聚物保护漂染的头发在水中抵抗蛋白质损失(木二糖糖浆和Xylo-Oligo 95P)
已知漂染的头发与正常的头发相比，在水中较大程度的损失蛋白质。Sandhu和Robbins，J.Soc.Cosmet.Chem.44，163-175(1993)。该在水中的蛋白质损失代表了在洗发时发生的对头发的额外损伤。D-木糖和一些基于木糖的原料帮助防止漂染过的头发在水中损失蛋白质。
XyloBiose Syrup是一种含有约15％wt的木二糖(二聚体)和约12wt％木糖的原料。Xylo-Oligo 95P是一种含有约22wt％的木二糖的原料。漂洗漂染过的头发并用纸巾拍干。然后45℃对头发施用处理溶液10分钟，并吹干头发。重复该过程5次。测试了下列各溶液：
-1％D-木糖
-1％Xylo-Oligo 95P
-1.5％XyloBiose Syrup
-去离子水-对照处理
在吹干后，将头发样品(0.5g)在45℃浸入25ml去离子水1小时，分析水的蛋白质含量。(同上)如表17所示，用基于木糖的溶液处理，与对照处理，即水相比保护头发，导致漂染头发的蛋白质损失下降。
表17漂染过的头发在水中的蛋白质损失：处理效果
处理 蛋白质损失，微克/克头发
水处理 275.7±95.8
1％木糖 200.9±36.5
1％Xylo-Oligo 95P 179.8±19.2
1.5％Xylo-Biose Syrup 174.6±6.8
实施例8用木糖溶液保护蓬松过的卷发
用碱配方(pH13-14)拉直卷缩发或卷发是行之有效的方法。这些配方对直发高度有效，但由于高pH导致头发损伤。
用2.5％氢氧化钠(室温20分钟)蓬松卷发。头发用水充分漂洗，并在45℃施用处理溶液10分钟。测试了下列各处理溶液：a)1％木糖，b)5％木糖，和c)去离子水-对照处理。
如下估计了角质层损失。将蓬松/处理过的头发(0.5g)在45℃浸入2.5ml去离子水中15分钟。取出头发并确定剩余的混浊悬液的紫外透光度。透光度越大，悬浮的物质越少，因此对头发的损伤越小。
如表18所示，保护木糖处理的头发，即与水处理比较显示更大程度的维持α-结构和抗拉强度，和较少的角质层损失。
表18木糖处理对蓬松的人发的作用
处理 双峰面积*J/g头发  断裂功J/m2  600nm的透光度
水(对照) 6.55±1.32  741±174  0.8545
1％D-木糖 14.10±2.52  749±151  0.9545
5％D-木糖 21.35±19.02  1,200±222  0.9339
*正常人发的双峰面积，J/g头发＝18.33±6.92。
实施例9用戊糖在外部损伤后修复头发
已知当漂染过的头发在水中伸直后，其断裂延伸显著比正常头发要大，表明对头发纤维的损伤。然而，当用1％D-木糖在加热前处理漂染过/烫过的头发时，断裂延伸与未处理或用水处理的头发相比显著变短(表19)，表明受损的头发纤维通过施用木糖溶液和加热被修复。实施例4，表14显示了漂染和漂染/烫过的头发的对应的DSC数据，以及湿抗拉强度(功25％)。
戊糖对受损头发的修复进一步受到当用戊糖溶液处理头发，然后加热时头发化学成分改变的支持。特别是，与用水处理的头发相比，赖氨酸和精氨酸量下降(表19)。赖氨酸/精氨酸含量的改变，联合下降的断裂延伸，似乎表明当头发在戊糖存在下被加热时，发生一些交联过程。
表19漂染和漂染/烫过的头发中的化学组成和断裂延伸：130℃处理12轮的影响
处理 Dia-Stron，湿纤维延伸％，n＝100  赖氨酸wt％  精氨酸wt％
正常头发 57.60±10.20  3.0±0.1  9.1±0.1
漂染过的头发 64.40±8.22  2.9±0.1  9.0±0.1
130℃12轮后的漂染的头发(用以下的配方)
水 58.60±7.33  2.7±0.1  8.7±0.1
1.0％D-木糖 52.80±9.29  1.9±0.1  8.0±0.1
漂染/烫过的头发 65.50±7.55  2.9±0.1  9.2±0.1
130℃12轮后的漂染/烫过的头发(用以下的配方)
水 62.00±6.15  2.7±0.1  9.1±0.1
1.0％D-木糖 54.30±4.70  1.6±0.1  7.2±0.1
本领域技术人员应理解可对本发明的组合物和方法进行各种修改和改变，而不违背本发明的精神或范围。因此，意味着本描述覆盖了本发明的修改和改变，条件是它们在权利要求及其等价物的范围内。

Claims (46)

1.一种保护角蛋白纤维免受外部损伤，维持角蛋白纤维的α-结构或抗拉强度的方法，其特征在于，该方法包括：
对所述角蛋白纤维施用一种组合物，所述组合物含有至少一种糖，选自C3-C5单糖及其衍生物，所述C3-C5单糖及其衍生物选自：
选自木糖、阿拉伯糖、来苏糖和核糖的戊醛糖；选自核酮糖和木酮糖的戊酮糖；选自赤藓糖和苏糖的丁醛糖；选自赤藓酮糖的丁酮糖；选自甘油醛的丙醛糖和选自二羟丙酮的丙酮糖；来苏糖二胺、木二糖。
2.如权利要求1所述的保护角蛋白纤维免受外部损伤的方法，其特征在于，所述C3-C5单糖选自木糖、核糖、阿拉伯糖、来苏糖；赤藓糖、甘油醛、来苏糖亚胺、和木二糖。
3.如权利要求1所述的保护角蛋白纤维免受外部损伤的方法，其特征在于，所述C3-C5单糖及其衍生物选自戊醛糖和戊酮糖。
4.如权利要求3所述的保护角蛋白纤维免受外部损伤的方法，其特征在于，所述戊醛糖选自木糖、阿拉伯糖、来苏糖和核糖。
5.如权利要求3所述的保护角蛋白纤维免受外部损伤的方法，其特征在于，所述戊酮糖选自核酮糖和木酮糖。
6.如权利要求1所述的保护角蛋白纤维免受外部损伤的方法，其特征在于，所述C3-C5单糖选自丁醛糖和丁酮糖。
7.如权利要求6所述的保护角蛋白纤维免受外部损伤的方法，其特征在于，所述丁醛糖选自赤藓糖和苏糖。
8.如权利要求6所述的保护角蛋白纤维免受外部损伤的方法，其特征在于，所述丁酮糖是赤藓酮糖。
9.如权利要求1所述的保护角蛋白纤维免受外部损伤的方法，其特征在于，所述C3-C5单糖选自丙醛糖和丙酮糖。
10.如权利要求1所述的保护角蛋白纤维免受外部损伤的方法，其特征在于，所述丙醛糖是甘油醛。
11.如权利要求1所述的保护角蛋白纤维免受外部损伤的方法，其特征在于，所述丙酮糖是二羟丙酮。
12.如权利要求1所述的保护角蛋白纤维免受外部损伤的方法，其特征在于，所述至少一种糖是来苏糖亚胺。
13.如权利要求1所述的保护角蛋白纤维免受外部损伤的方法，其特征在于，所述至少一种糖是木二糖。
14.如权利要求1所述的保护角蛋白纤维免受外部损伤的方法，其特征在于，所述组合物还含有至少一种其它糖，所述至少一种其它糖与所述C3-C5单糖及其衍生物不同。
15.如权利要求14所述的保护角蛋白纤维免受外部损伤的方法，其特征在于，所述至少一种其它糖选自单糖、二糖和多糖。
16.如权利要求15所述的保护角蛋白纤维免受外部损伤的方法，其特征在于，所述单糖选自己糖。
17.如权利要求15所述的保护角蛋白纤维免受外部损伤的方法，其特征在于，所述己糖选自阿洛糖、阿卓糖、葡萄糖、甘露糖、古罗糖、艾杜糖、半乳糖、塔罗糖、山梨糖、阿洛酮糖、果糖和塔格糖。
18.如权利要求1所述的保护角蛋白纤维免受外部损伤的方法，其特征在于，所述至少一种糖在所述组合物中以组合物总重量的0.01-5.00％的浓度存在。
19.如权利要求14所述的保护角蛋白纤维免受外部损伤的方法，其特征在于，所述至少一种其它糖在所述组合物中以组合物总重量的0.01-5.00％的浓度存在。
20.如权利要求1所述的保护角蛋白纤维免受外部损伤的方法，其特征在于，所述组合物是液体、油、膏、棒、分散体、乳液、洗液、凝胶或霜的形式。
21.如权利要求1所述的保护角蛋白纤维免受外部损伤的方法，其特征在于，所述角蛋白纤维选自头发、眉毛和睫毛。
22.如权利要求1所述的保护角蛋白纤维免受外部损伤的方法，其特征在于，所述外部损伤是由于加热、UV辐射或化学处理引起的。
23.一种在外部损伤后修复角蛋白纤维，增加角蛋白纤维的α-结构或抗拉强度的方法，其特征在于，该方法包括：
对所述受损的角蛋白纤维施用一种组合物，该组合物含有至少一种糖，选自C3-C5单糖及其衍生物，所述C3-C5单糖及其衍生物选自：
选自木糖、阿拉伯糖、来苏糖和核糖的戊醛糖；选自核酮糖和木酮糖的戊酮糖；选自赤藓糖和苏糖的丁醛糖；选自赤藓酮糖的丁酮糖；选自甘油醛的丙醛糖和选自二羟丙酮的丙酮糖；来苏糖二胺、木二糖。
24.如权利要求23所述的保护角蛋白纤维免受外部损伤的方法，其特征在于，所述C3-C5单糖选自木糖、核糖、阿拉伯糖、来苏糖；赤藓糖、甘油醛、来苏糖亚胺、和木二糖。
25.如权利要求23所述的在外部损伤后修复角蛋白纤维的方法，其特征在于，所述组合物还含有至少一种其它糖，所述至少一种其它糖与所述C3-C5单糖及其衍生物不同。
26.一种保护角蛋白纤维免受外部损伤，维持角蛋白纤维的α-结构或抗拉强度或在外部损伤后修复角蛋白纤维，增加角蛋白纤维的α-结构或抗拉强度的方法，其特征在于，该方法包括：
对所述角蛋白纤维施用一种组合物，所述组合物含有至少一种糖，选自C3-C5单糖及其衍生物，所述C3-C5单糖及其衍生物选自：
选自木糖、阿拉伯糖、来苏糖和核糖的戊醛糖；选自核酮糖和木酮糖的戊酮糖；选自赤藓糖和苏糖的丁醛糖；选自赤藓酮糖的丁酮糖；选自甘油醛的丙醛糖和选自二羟丙酮的丙酮糖；来苏糖二胺、木二糖；和
加热所述角蛋白纤维，和
其中所述组合物在所述加热前或加热中施用。
27.如权利要求26所述的保护角蛋白纤维免受外部损伤的方法，其特征在于，所述C3-C5单糖选自木糖、核糖、阿拉伯糖、来苏糖；赤藓糖、甘油醛、来苏糖亚胺、和木二糖。
28.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述C3-C5单糖选自戊醛糖和戊酮糖。
29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述戊醛糖选自木糖、阿拉伯糖、来苏糖和核糖。
30.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述戊酮糖选自核酮糖和木酮糖。
31.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述C3-C5单糖选自丁醛糖和丁酮糖。
32.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述丁醛糖选自赤藓糖和苏糖。
33.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述丁酮糖是赤藓酮糖。
34.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述C3-C5单糖选自丙醛糖和丙酮糖。
35.如权利要求34所述的方法，其特征在于，所述丙醛糖是甘油醛。
36.如权利要求34所述的方法，其特征在于，所述丙酮糖是二羟丙酮。
37.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述至少一种糖是木二糖。
38.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述组合物还含有至少一种其它糖，所述至少一种其它糖与所述C3-C5单糖及其衍生物不同。
39.如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述至少一种其它糖选自单糖、二糖和多糖。
40.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述单糖选自己糖。
41.如权利要求40所述的方法，其特征在于，所述己糖选自阿洛糖、阿卓糖、葡萄糖、甘露糖、古罗糖、艾杜糖、半乳糖、塔罗糖、山梨糖、阿洛酮糖、果糖和塔格糖。
42.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述至少一种糖在所述组合物中以组合物总重量的0.01-5.00％的浓度存在。
43.如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述至少一种其它糖在所述组合物中以组合物总重量的0.01-5.00％的浓度存在。
44.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述组合物是液体、油、膏、棒、分散体、乳液、洗液、凝胶或霜的形式。
45.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述角蛋白纤维选自头发、眉毛和睫毛。
46.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述外部损伤是由于加热、UV辐射或化学处理引起的。
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Granted publication date: 20051019