JP2011237244A - ケラチンフィルムを用いたパーマ剤による毛髪損傷度測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ケラチンフィルムを処理したパーマ剤に含まれる毛髪蛋白質を分析することを特徴とするパーマ剤による毛髪損傷度の測定方法。及び、パーマ剤により処理されたケラチンフィルムを分析することを特徴とするパーマ剤による毛髪損傷度の測定方法。
【選択図】 なし
Description
毛髪は簡単に採取できる生体試料であり、加工・処理も容易であることから、毛髪損傷度を測定する手法としては、毛髪の損傷に伴う毛髪の物理特性の変化を測定するものが多い。中でも毛軸方向への伸長応力は、損傷により低下する毛髪強度の指標として有効であり、引っ張り強度試験として汎用されている(例えば特許文献1を参照)。この手法を用いて、損傷度を測定するためには、初期値もしくは比較対象となる損傷の少ない健常毛髪を入手し、この毛髪に対し損傷処理を行い、引っ張り強度にて損傷度を定量化するものである。さらに改善した手法としては、毛髪を長手方向に沿って引き裂いて引き裂き強度を求め、該引き裂き強度の基づいて毛髪の損傷度を評価する手法も開発されている(例えば、特許文献2を参照)。しかしながら、これらの測定法は毛髪の物理特性変化を測定することから、大きな物理特性変化を伴う損傷に限定されてしまい、物理特性変化を伴わない微細な初期損傷を検出することができないという課題があった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、測定値のばらつきが少なく、パーマ剤による毛髪への影響を簡便に測定することができ、しかも精度に優れた測定方法を提供することを目的とする。
すなわち、本発明にかかるパーマ剤による毛髪損傷度の測定方法は、ケラチンフィルムを処理したパーマ剤に含まれる毛髪蛋白質を分析することを特徴とする。
また、前記測定方法において、前記毛髪蛋白質の分析が、SDS−PAGE分析であることが好適である。
また、前記測定方法において、前記パーマ剤が、チオグリコール酸を主成分とするものであることが好適である。
また、前記測定方法において、前記ケラチンフィルムの分析が、SEM及び/又はSPMによる顕微鏡観察であることが好適である。
また、前記測定方法において、前記ケラチンフィルムの分析が、ケラチンフィルムの透明性の評価であることが好適である。
また、前記測定方法において、前記ケラチンフィルムの分析が、ケラチンフィルムの重量測定であることが好適である。
本発明にかかるパーマ剤による毛髪損傷度の測定方法は、パーマ剤を適用した毛髪の損傷度を評価するために用いられる。
また、本発明において、「毛髪」は、ヒトの毛髪以外に、動物の体毛、羽毛を含むものとする。また、ケラチン蛋白質を含む爪や皮膚等に本発明にかかる測定方法を適用することも可能である。
まず最初に、本発明にかかる測定方法に用いるケラチンフィルムについて説明する。
毛髪から、それを構成するケラチン蛋白質群を抽出するために、蛋白質変性剤を用いる。蛋白質変性剤としては、尿素系の化合物が好ましく、例えば、尿素、チオ尿素、及びこれらの誘導体等が挙げられる。これらの尿素系蛋白質変性剤の1種又は2種以上を混合して用いることが好ましい。より好ましくは、尿素とチオ尿素を混合して用いることである。尿素とチオ尿素を混合して用いる場合には、混合質量比が5:1〜1:2(尿素:チオ尿素)であることが好ましい。チオ尿素の混合比が前記範囲より少ないと、蛋白質の変成作用が劣る場合があり、また前記範囲を超えると、ケラチン蛋白質群の抽出率が低下する傾向がある。
前述のように蛋白質変性剤を用いることにより、温和な条件で効率よくケラチン蛋白質群を毛髪から溶解させて抽出することが可能となる。
還元剤を前記蛋白質変性剤と併用することにより、ケラチン蛋白質群の抽出率をさらに向上させることができる。これは、強固なケラチン線維構造を蛋白質変性剤が変性させ、続いて還元剤がケラチン蛋白質間の強固なS−S結合を効率よく解離させ、さらに毛髪サンプル処理液中での再結合が起こり難くするためと考えられる。
還元剤の濃度が0.5質量%未満であると、ケラチン蛋白質間の強固なS−S結合の還元切断が十分に行われない傾向があり、また、40質量%の濃度を超えて使用すると毛髪処理液中でのケラチン蛋白質群の溶解性が悪くなる場合がある。
また、毛髪サンプルと毛髪サンプル処理液の比は、1〜100mg毛髪サンプル/ml毛髪サンプル処理液であることが好ましい。
毛髪サンプル処理液は、ケラチン蛋白質が十分に抽出された後、ろ過により末抽出毛髪を除き、毛髪ケラチン蛋白質溶液を得ることができる。
展開用溶液としては、例えば、トリクロロ酢酸、グアニジン塩酸、過塩素酸、及びそれらの誘導体等の変性剤と、水、生理食塩水、低級アルコール等の溶媒を混合して得られる変性剤溶液、塩酸、硫酸、酢酸、リン酸及びそれらの塩等の酸性物質からなる酸性溶液が挙げられ、これらの1種又は2種以上を用いることができる。本発明で用いるケラチンフィルムの調製においては、展開用溶液としてグアニジン塩酸、過塩素酸の変性剤又は酢酸と水を混合して得られる過塩素酸溶液、グアニジン塩酸溶液、酢酸緩衝液、酢酸溶液から選択される1種又は2種以上であることが好ましい。特に好ましくは、酢酸緩衝液(pH4.0)及び/又は酢酸溶液である。
前記展開用溶液は、前記毛髪ケラチン蛋白質溶液のイオン強度を下げる作用を有し、これにより、毛髪サンプル処理液中蛋白質変性剤、還元剤の溶解性の低下を招く。その結果、ケラチン蛋白質群の溶解性が低下し、それに伴いケラチン蛋白質間のS−S結合が解離して−SH状態であったものがS−S結合を再形成し、短時間にケラチン蛋白質の固体化が進行することになる。
Post−cast法としては、シャーレ等の容器に予め前記展開用溶液を満たしておき、これに毛髪ケラチン蛋白質溶液をキャストする方法(フォワード法)、または毛髪ケラチン蛋白質溶液を予め添加したシャーレ等の容器に、展開用溶液をキャストする方法(リバース法)が挙げられる。
Pre−cast法とは、予め毛髪ケラチン蛋白質に展開用溶液を混合し、水を張ったシャーレ等の容器へ前記混合溶液をキャストする方法である。
本発明においては、前記Post−cast法及びPre−cast法のいずれの適用によっても、パーマ剤による毛髪損傷度の測定に適した均一性に優れたケラチンフィルムを調製することができる。
特に、Pre−cast法に用いる展開用溶液としては、酢酸溶液が好適に使用され得る。Post−cast法においては、酢酸緩衝液が展開用溶液として好適である。
また、還元剤としては、2−メルカプトエタノールがPost−cast法での使用に適し、ジチオスレイトールがPre−cast法での使用に適している。
また、展開用溶液は毛髪ケラチン蛋白質溶液に対し、10〜10000倍の質量比で用いることが好ましい。前記範囲内で展開用溶液を毛髪ケラチン蛋白質溶液に接触させることにより、適度な薄さを呈する薄膜を調製することができる。
続いて、本発明にかかるパーマ剤による毛髪損傷度の測定方法について説明する。
本発明にかかる方法は、上記したケラチンフィルムをパーマ剤で処理したものを測定対象として使用し、該処理によってフィルムより溶出した毛髪蛋白質の定量分析や、該処理前後におけるケラチンフィルムの重量変化などによって毛髪損傷度を測定しようとするものである。本発明の方法としては、前記以外にも、フィルムの透過性の変化や、顕微鏡等によるフィルムの構造変化を直接的に観察することなども挙げられる。また、フィルムを洗浄・乾燥後、その重量変化や形態変化からも毛髪損傷度を測定することができる。
まず、検体となるケラチンフィルムにパーマ剤を適用する。
使用するパーマ剤は、その剤形を含め、特に成分等に制限はないが、上記した還元剤によって溶出する毛髪蛋白質を指標とするという観点から、還元剤を含むものを用いることが好ましい。これはすなわち、パーマ剤に含まれる還元剤成分のみの使用、及び、多剤型のパーマ剤の還元剤を含む剤のみの使用も含む。パーマ剤としては、損傷度の検出し易さから、還元剤として特にチオグリコール酸を使用したものが好ましい。
一方で、還元剤を含まないパーマ剤又はパーマ剤成分を使用し、還元剤以外による毛髪損傷度を測定することも可能である。また、もちろん、各種パーマ剤組成物をそのまま使用してもよい。
なお、本発明においては、上記した以外にも、ESI−MSやMALDI−MS等のイオン化法を用いた蛋白質の同定・質量分析等、パーマ剤による溶出蛋白質を評価するためのあらゆる分析方法を評価する目的に応じて適用することができる。
本発明において使用される前述のケラチンフィルムは、正常な毛髪と同様にS−S結合による網目構造を形成している。そのため、通常の状態では、半透明〜不透明の外観を有している。しかし、該フィルムをパーマ剤で処理すると、パーマ剤によってS−S結合が切断されて網目構造が崩壊し、その程度によってフィルムの透明性が上昇する傾向が認められる。このケラチンフィルムの性質を利用し、パーマ剤による毛髪損傷度を評価することができるのである。透明性の測定は、パーマ剤処理前後や各条件でのケラチンフィルムの外観変化を目視で観察する他、屈折率や吸光スペクトル等の光学的測定といった公知の分析方法を評価する目的に応じて適用してもよい。
前述のように、パーマ剤で処理したケラチンフィルムからは、毛髪蛋白質が溶出する。そのため、パーマ剤処理後のケラチンフィルム重量は、処理前に比べ、蛋白質溶出分軽くなる傾向にある。すなわち、溶出した毛髪蛋白質の量が大きい程、ケラチンフィルムの重量は軽くなり、毛髪損傷の度合いが高いと評価することができる。
したがって、パーマ剤処理前後や、パーマ剤成分の種類や使用条件による重量変化を比較することによって、パーマ剤による毛髪損傷度の測定が可能となる。
なお、パーマ剤処理後のケラチンフィルム重量を測定する際は、フィルムを十分に洗浄してパーマ剤を除去し、処理前と同様に乾燥した状態にしておくことが好ましい。
まず、本実施例に用いたケラチンフィルムの調製方法を示す。
(ケラチンフィルムの調製例)
15歳女性の毛髪600gを、尿素30質量%、チオ尿素20質量%、ジチオスレイトール5質量%、25mMトリス−塩酸緩衝液(pH8.5)8mlを含む混合液に浸漬して毛髪サンプル処理液とし、これを50℃にて1〜4日間保持して、毛髪ケラチン蛋白質を溶解させた。この液からろ過により末抽出毛髪を取り除き、毛髪ケラチン蛋白質溶解液とした。この蛋白質溶液3.5mgへ100mM酢酸水溶液6mlを添加、混合し、この混合溶液を水を満たしたシャーレ(直径35mm)へ静かにキャストした。毛髪ケラチン蛋白質が固体化した後、蒸留水を含む展開用溶液を数回交換して、ゲル中の溶液を蒸留水に置換した。最後に蒸留水を除き、シリカゲルを含む箱内で十分に乾燥し、シャーレに固定された形態のケラチンフィルムを得た。
上記調製例によるケラチンフィルム(シャーレに固定されたもの)に対し、下記処方のパーマ剤の1剤のみをそれぞれ1mlずつキャスティングし、25℃にて10分間放置した。その後、各シャーレ内のパーマ剤を回収し、それぞれ12000gにて10分間室温で遠心分離し、上清を回収した。得られた上清について、Tricine/SDS−PAGE(ポリアクリルアミドゲル濃度15%)で展開し、クマシーブリリアントブルーで染色後、ゲル上に分離された蛋白質のバンドを解析した。結果を図1に示す。
試験例1:チオグリコール酸系パーマ剤(第1剤)
(質量%)
チオグリコール酸アンモニウム(50%)[還元剤] 10.0
ジチオジグリコール酸ジアンモニウム液(40%)[反応調整剤] 8.0
モノエタノールアミン[アルカリ] 1.0
強アンモニア水[アルカリ] 2.0
重炭酸アンモニウム[アルカリ] 1.2
塩化ステアリルトリメチルアンモニウム(80%)[感触付与] 0.5
ヒドロキシエタンジホスホン酸[金属イオン封鎖剤] 0.1
POE・POPデシルテトラデシルエーテル[可溶化剤] 0.3
香料[香料] 0.1
ポリ塩化ジメチルメチレンピペリニジウム液[弾力付与] 0.5
精製水[精製水] 適量
(質量%)
チオグリコール酸アンモニウム(50%)[還元剤] 12.0
モノエタノールアミン[アルカリ] 1.0
強アンモニア水[アルカリ] 1.5
重炭酸アンモニウム[アルカリ] 1.5
塩化ステアリルトリメチルアンモニウム(80%)[感触付与] 0.5
ヒドロキシエタンジホスホン酸[金属イオン封鎖剤] 0.1
POE・POPデシルテトラデシルエーテル[可溶化剤] 0.3
香料[香料] 0.1
ポリ塩化ジメチルメチレンピペリニジウム液[弾力付与] 0.5
精製水[精製水] 適量
(質量%)
チオグリコール酸アンモニウム(50%)[還元剤] 1.5
DL−システイン[還元剤] 3.5
モノエタノールアミン[アルカリ] 1.0
強アンモニア水[アルカリ] 1.0
塩化ステアリルトリメチルアンモニウム(80%)[感触付与] 0.4
ヒドロキシエタンジホスホン酸[金属イオン封鎖剤] 0.1
POE・POPデシルテトラデシルエーテル[可溶化剤] 0.3
香料[香料] 0.1
1,3−ブチレングリコール[保湿剤] 1.5
ポリ塩化ジメチルメチレンピペリニジウム液[弾力付与] 0.25
精製水[精製水] 適量
(質量%)
チオグリコール酸アンモニウム(50%)[還元剤] 1.8
DL−システイン[還元剤] 3.0
L−システイン[還元剤] 2.0
モノエタノールアミン[アルカリ] 1.0
強アンモニア水[アルカリ] 2.0
塩化ステアリルトリメチルアンモニウム(80%)[感触付与] 0.4
ヒドロキシエタンジホスホン酸[金属イオン封鎖剤] 0.1
POE・POPデシルテトラデシルエーテル[可溶化剤] 0.3
香料[香料] 0.1
1,3−ブチレングリコール[保湿剤] 1.5
ポリ塩化ジメチルメチレンピペリニジウム液[弾力付与] 0.25
精製水[精製水] 適量
したがって、本発明によれば、毛髪に由来するケラチンフィルムを用いることにより、パーマ剤による特定の毛髪蛋白質の溶出を確認することが可能である。
上記調製例によるケラチンフィルム(シャーレに固定されたもの)に対し、上記試験例1のパーマ剤を1mlキャスティングし、25℃にて0.5分間又は10分間放置した。各放置時間後、シャーレ内のパーマ剤をその一部を回収した後に洗い流し、ケラチンフィルムを数回洗浄して乾燥し、その外観から透過性を評価した。評価は、ケラチンフィルムが収まる透明シャーレの下に記された文字の認識可否による。また、走査型電子顕微鏡(SEM)及び走査型プローブ顕微鏡(SPM)にて、フィルムの蛋白質構造の観察も行った。なお、コントロールとして、パーマ剤の代わりに蒸留水で処理したケラチンフィルムについても同様の測定を行った。結果を図2に示す。
また、SEM及びSPMの結果から、パーマ剤で処理されたケラチンフィルムは、処理時間が進むほど毛髪蛋白質の網目構造が崩れ、表面が滑らかになることが分かった。パーマ剤添加によるフィルムの透明性の増加も、この毛髪蛋白質の立体構造の変化に伴うものであると考えられる。
したがって、本発明によれば、ケラチンフィルムの構造変化から毛髪損傷度を確認することが可能である。
上記調製例によるケラチンフィルム(シャーレに固定されたもの)に対し、チオグリコール酸ナトリウム溶液(pH9.4)を、チオグリコール酸ナトリウムの濃度を変えて各1mlキャスティングし、25℃にて10分間放置した。なお、チオグリコール酸ナトリウムの濃度は、0、50、100、150、200、250、300、350、400mMとした。
放置後、各シャーレ内のチオグリコール酸ナトリウム溶液を回収し、それぞれ12000gにて10分間室温で遠心分離し、上清を回収した。得られた各上清については、Bradford法にて蛋白質量を定量すると共に(図3)、測定例1と同様にしてTricine/SDS−PAGEを行った(図4)。
一方、チオグリコール酸ナトリウム溶液を回収した後のケラチンフィルムについては、洗浄及び乾燥を行った後でそれぞれのフィルム重量を測定し、パーマ剤処理を行う前に予め測定しておいたフィルム重量との差を算出した(処理前重量−処理後重量)(図5)。また、各ケラチンフィルムのパーマ剤処理後の透明性についても、測定例2と同様にして評価した(図6)。結果を図3〜6に示す。
したがって、本発明によれば、ケラチンフィルムを用い、パーマ剤による毛髪損傷度を様々な手段でばらつきなく評価できる。
Claims (8)
- ケラチンフィルムを処理したパーマ剤に含まれる毛髪蛋白質を分析することを特徴とするパーマ剤による毛髪損傷度の測定方法。
- 前記毛髪蛋白質の分析が、蛋白質の定量分析であることを特徴とする請求項1に記載のパーマ剤による毛髪損傷度の測定方法。
- 前記毛髪蛋白質の分析が、SDS−PAGE分析であることを特徴とする請求項1に記載のパーマ剤による毛髪損傷度の測定方法。
- 前記パーマ剤が、チオグリコール酸を主成分とするものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のパーマ剤による毛髪損傷度の測定方法。
- パーマ剤により処理されたケラチンフィルムを分析することを特徴とするパーマ剤による毛髪損傷度の測定方法。
- 前記ケラチンフィルムの分析が、SEM及び/又はSPMによる顕微鏡観察であることを特徴とする請求項5に記載のパーマ剤による毛髪損傷度の測定方法。
- 前記ケラチンフィルムの分析が、ケラチンフィルムの透明性の評価であることを特徴とする請求項5に記載のパーマ剤による毛髪損傷度の測定方法。
- 前記ケラチンフィルムの分析が、ケラチンフィルムの重量測定であることを特徴とするパーマ剤による毛髪損傷度の測定方法。
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