JP4673771B2

JP4673771B2 - ケラチン繊維の損傷評価方法

Info

Publication number: JP4673771B2
Application number: JP2006059229A
Authority: JP
Inventors: 亜起夫葛原
Original assignee: Mandom Corp
Current assignee: Mandom Corp
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2006-03-06
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2026-03-06
Also published as: JP2007240180A

Description

本発明は、ケラチン繊維の損傷評価方法に関する。さらに、詳しくはケラチン繊維内部の微細領域における損傷度を定量的に測定する方法に関する。

毛髪、羊毛等のケラチン繊維は、キューティクル、コルテックスから構成されており、非常に多くの階層構造をとることが知られている。コルテックス成分は、２つの主成分（ミクロフィブリルとマトリックス）を含むマクロフィブリルから構成されている。マクロフィブリルは、シスチン含量の低いαへリックスを主成分とする結晶性繊維蛋白質である。これらの構造は、繊維軸に沿って並んでおり、−ＳＳ−結合で構成される高シスチン含量を持つ非結晶マトリックスで覆われている。そして、−ＳＳ−結合は、ケラチン繊維中で、三次元的架橋を形成しており、ケラチン繊維の物理的および機械的性質、構造安定性に大きく寄与している。また、ブリーチ処理又は紫外線の影響により、ケラチン繊維が損傷すると、ケラチン繊維中の−ＳＳ−結合が分解し、最終的にシステイン酸になることが知られている。したがって、ブリーチ（ヘアカラー）等の化学的処理が及ぼすケラチン繊維への影響（損傷度）を調査する場合、ケラチン繊維内部の微細構造における−ＳＳ−結合量及びシステイン酸量を測定することは、重要なことである。

従来からケラチン繊維に対する損傷評価方法として、アミノ酸分析によるハーフシスチン（シスチンとシステインの双方のアミノ酸分析結果）の減少量、システイン酸の増加量を測定する方法が考案されている。（例えば、非特許文献１、２）。また、ラマン分光によってもブリーチ処理した毛髪の−ＳＳ−結合の減少とシステイン酸の増加が確認されている（例えば、非特許文献３）。さらに、高圧ダイヤモンドセルを用いたＦＴ−ＩＲによりシステイン酸の定量化も検討されている（例えば、非特許文献４、５）。しかしながら、これらの方法は、いずれもケラチン繊維全体の情報を反映しているにすぎず、キューティクル又はコルテックス細胞を分離することなく、直接ケラチン繊維内部の微細領域（１μｍスポット）に関する情報を得ることはできないという欠点があった。
Ｒｏｂｂｉｎｓ，Ｃ．Ｒ．；Ｋｅｌｌｙ，Ｃ．，ＪＳｏｃＣｏｓｍｅｔｉｃＣｈｅｍ，１９６９，２０，５５５−５６４Ｃｈａｏ，Ｊ．；Ｎｅｗｓｏｎ，Ａ．Ｅ．；Ｗａｉｎｗｒｉｇｈｔ，Ｉ．Ｍ．；Ｍａｔｈｅｗｓ，Ｒ．Ａ．，ＪＳｏｃＣｏｓｍｅｔｉｃＣｈｅｍ，１９７９，３０，４０１−４１３Ｐａｎｄａ，Ｃ．Ｍ．，ＪＳｏｃＣｏｓｍｅｔｉｃＣｈｅｍ，１９９４，４５，２５７−２６８Ｓｔｒａｓｓｂｕｒｇｅｒ，Ｊ．；Ｂｒｅｕｅｒ，Ｍ．Ｍ．，ＪＳｏｃＣｏｓｍｅｔｉｃＣｈｅｍ，１９８５，３６，６１−７４Ｚａｈｎ，Ｈ．；Ｈｉｌｔｅｒｈａｕｓ，Ｓ．；Ｓｔｒｕｂｍａｎｎ，Ａ．，ＪＳｏｃＣｏｓｍｅｔｉｃＣｈｅｍ，１９８６，３７，１５９−１７５

本発明は、上記現状に鑑み、キューティクル又はコルテックス細胞を分離することなく、ケラチン繊維内部の微細領域（１μｍスポット）における損傷度を定量的に測定しうる方法を提供することを目的とするものである。

すなわち本発明は、黒髪をブリーチ処理したケラチン繊維を横方向又は縦方向に切断した断面において当該繊維の内部に関して測定したラマンスペクトルにおいて、Ｓ−Ｏバンドのピーク面積（Ａ）、並びに、Ｃ−Ｈバンドのピーク面積（Ｂ）を算出し、ピーク面積（Ｂ）に対するピーク面積（Ａ）の比に基づきケラチン繊維の損傷度を評価するために、ピーク面積（Ｂ）に対するピーク面積（Ａ）の比を算出する方法に関する。
以下に本発明を詳述する。

本発明で損傷度を評価することができるケラチン繊維としては、毛髪、ウール、羽毛等の動物由来の天然繊維、あるいは、これら天然繊維との混紡繊維が含まれる。混紡繊維としては特に限定されないが、天然繊維、半合成繊維、合成繊維のいずれでもよく、例えば、絹、亜麻、綿、リンネル、リオセル、ラミー、レーヨン、テンセル、トリアセテート、アクリル、ナイロン、ポリエステル等が挙げられる。

上記毛髪としては特に限定されないが、例えば、黒髪、白髪、ブロンズ毛、ブリーチした毛髪等の頭髪などが挙げられる。しかしながら、ラマン分光において、毛髪中にメラニン顆粒が少しでも存在している場合、蛍光によるスペクトルのベースラインが増加し、Ｓ／Ｎ比が低下するため、定量比較を行えるような精度のあるデータを得ることは困難である。また、黒色物質は、近赤外領域にも吸収を持つために、レーザー照射による熱のダメージを受ける。このため、ラマン分光においては、通常メラニン顆粒のような蛍光物質を含まない試料、すなわち、白髪、又は、ブリーチ処理によりメラニンを分解させた毛髪での測定が好ましい。

ケラチン繊維は、その繊維軸の横方向又は縦方向に切断される。ケラチン繊維の切断には、ＭｉｃｒｏｍｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＧｍｂＨ社製、商品名ミクロトームＨＭ３６０等を用いることができる。切断されたケラチン繊維の断片の厚さは、後述するラマン分光の利便性を考慮して、好ましくは０．５〜５０μｍ、より好ましくは１〜１０μｍである。なお毛髪の切断を容易にするために、毛髪を例えばエポキシ樹脂で包埋し固定化した後に、切断してもよい。

ケラチン繊維の微小領域におけるラマンスペクトルの測定は、ラマン分光光度計を用いて行うことができる。ラマン分光光度計としては特に限定されないが、例えば、ＪｏｂｉｎＹｖｏｎ／愛宕物産製、商品名：ＲａｍａｎｏｒＴ−６４００ラマンマイクロスコープ（スポット径：１μｍ）等を用いることができる。より精度の高い測定データを得るために、レーザー励起は、アルゴンイオンレーザーにより５１４．５ｎｍで測定することが好ましい。また、１０００ｎｍ以上の周波数を用いれば、メラニン色素の比較的少ない毛髪（例えば、ブロンズ毛）においても測定を可能にすることができる。

本発明では、ラマン分光計を用いて、ケラチン繊維断面において当該ケラチン繊維の内部についてラマンスペクトルを測定する。ケラチン繊維内部とは、ケラチン繊維の表面以外の部分をいう。この場合、表面からの距離が異なる数点においてラマンスペクトルを測定することによって、ケラチン繊維内部の損傷度を正確に評価することが可能になる。

測定したラマンスペクトルにおいて、Ｓ−Ｓバンド及びＳ−Ｏバンドからなる群より選択される少なくとも１つのバンドのピーク面積（Ａ）、並びに、アミドＩバンド、Ｃ−Ｈバンド及びフェニルアラニン（Ｐｈｅ）バンドからなる群より選択される少なくとも１つのバンドのピーク面積（Ｂ）を算出する。算出された面積値から、ピーク面積（Ｂ）に対するピーク面積（Ａ）の比を算出することによって−ＳＳ−結合量（Ｓ−Ｓバンドによる）又はシステイン酸量（Ｓ−Ｏバンドによる）を標準化する。尚、それぞれのピーク面積を、それぞれのピーク強度（それぞれのベースラインからピークまでの高さ）に置き換えて算出することもできる。この手順を、評価対象のケラチン繊維と、比較対象として損傷のない同一種のケラチン繊維に関して行い、両者で得られた比の値を比較することによって、評価対象のケラチン繊維内部の微細構造における−ＳＳ−結合量又はシステイン酸量を評価することが可能になる。すなわち、−ＳＳ−結合量が少ないほど、又は、システイン酸量が多いほど、当該ケラチン繊維内部の損傷度が高いことを意味する。

ピーク面積（Ｂ）としては、ピーク面積が広いＣ−Ｈバンド、又は、化学処理の影響を受けにくいフェニルアラニンピークを用いることが好ましい。
ラマンスペクトルにおいて、Ｓ−Ｓバンドは５１０ｃｍ^−１付近で観測されるものであり、Ｓ−Ｏバンドは１０４０ｃｍ^−１付近で、アミドＩバンドは１６６６ｃｍ^−１付近で、Ｃ−Ｈバンドは１４５０ｃｍ^−１付近で、フェニルアラニンバンドは１００１ｃｍ^−１付近で観測されるものである。

各バンドのピーク面積は、例えば以下のようにして算出することができる。Ｓ−Ｓバンドのピーク面積は、Ｓ−Ｓバンドピークと、そのベースライン（例えば、４７０〜５６０ｃｍ^−１の間）とに囲まれた領域を、顕微ラマン装置に付属のピーク面積算出ソフトによって算出する。また、Ｓ−Ｏバンド、アミドIバンド、Ｃ−Ｈバンド、フェニルアラニンバンドの各バンドのピーク面積も、各バンドピークと各バンドのベースラインとに囲まれた領域を、顕微ラマン装置に付属のピーク面積算出ソフトによって、同様に算出する。

本発明によれば、キューティクル又はコルテックス細胞を分離することなく、ケラチン繊維内部の微細領域（１μｍスポット）における損傷度を定量的に測定することができる。

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。

実施例１〜３（但し、実施例１〜２は参考例である）
毛髪試料として、化学処理（カラーリング、パーマネントウエーブ等）されていない平均直径７８μｍの中国人健常白髪毛束と中国人健常黒髪毛束（ビューラックス製）を使用した。上記中国人健常毛束を、０．５％のラウリル硫酸ナトリウムに４０℃で６０分間浸漬（浴比１：６０）させ、水洗した（１分）。次いで、その試料を水洗し、室温にて乾燥させた。

（１）毛髪試料の作製
実施例１：コントロールとして健常白髪毛束を用いた。
実施例２（ブリーチ処理白髪）：健常白髪毛束（試料１）の半分に対して、ブリーチ剤［株式会社マンダム製、商品名：ギャツビーＥＸハイブリーチ］を２倍重量塗布した後、室温下で３０分間放置することによりブリーチ処理を行い、次いで、ヘアドライヤーで毛束を乾燥させる操作を１サイクルとして、５サイクル行うことにより、ブリーチ処理した白髪を作製した。
実施例３（ブリーチ処理黒毛）：健常黒髪毛束（試料３）の半分に対して、ブリーチ剤［株式会社マンダム製、商品名：ギャツビーＥＸハイブリーチ］を２倍重量塗布した後、室温下で３０分間放置することによりブリーチ処理を行い、次いで、ヘアドライヤーで毛束を乾燥させる操作を１サイクルとして、５サイクル行うことにより、ブリーチ処理した黒髪を作製した。

（２）毛髪断面試料の作製
実施例１〜３で作製した試料は、エポキシ樹脂に包埋し、ミクロトームＨＭ３６０を用いて１μｍの厚さに切断した。

（３）ラマンスペクトルの測定
顕微ラマン装置（ＪｏｂｉｎＹｖｏｎ社製、商品名：ＲａｍａｎｏｒＴ−６４００型）を用いて毛髪内部（毛髪表面からの深さ：１〜３０μｍ）方向に対するラマンスペクトルを測定した。レーザー励起は、アルゴンイオンレーザーにより５１４．５ｎｍ、放射出力５０ｍＷで行った。

（４）−ＳＳ−結合量及びシステイン酸量の算出
各毛髪試料の毛髪内部のジスルフィド結合量を、５１０ｃｍ^−１に観測されるＳ−Ｓバンドのピーク面積を１４５０ｃｍ^−１に観測されるＣ−Ｈバンドのピーク面積で除することにより算出した。また、各毛髪試料の毛髪内部のシステイン酸量を、１０４０ｃｍ^−１に観測されるＳ−Ｏバンドのピーク面積を１４５０ｃｍ^−１に観測されるＣ−Ｈバンドのピーク面積で除することにより算出した。

実施例１〜３の毛髪表面からの距離と−ＳＳ−結合量又はシステイン酸量との関係を、表１並びに図１及び２に示す。

図１の結果から、ブリーチ処理（実施例２及び３）をした毛髪は、コントロールの毛髪（実施例１）と比較して、毛髪表面から毛髪内部（コルテックス領域）に存在する−ＳＳ−結合量が減少、すなわち損傷度が高いことが示されており、本発明によってケラチン繊維内部の損傷度を評価できることが分かる。また、この結果から、白髪毛（実施例２）よりも黒髪毛（実施例３）のほうが、ブリーチ処理による毛髪内部での−ＳＳ−結合量の減少度が大きく、すなわち、損傷の度合いが高いことが分かった。

図２の結果から、ブリーチ処理（実施例２及び３）をした毛髪は、コントロールの毛髪（実施例１）と比較して、毛髪表面から毛髪内部（コルテックス領域）に存在するシステイン酸量が増加、すなわち損傷度が高いことが示されており、本発明によってケラチン繊維内部の損傷度を評価できることが分かる。また、この結果から、白髪毛（実施例２）よりも黒髪毛（実施例３）のほうが、ブリーチ処理による毛髪内部でのシステイン酸量の増加度が大きく、すなわち、損傷の度合いが高いことが分かった。

本発明は、キューティクル又はコルテックス細胞を分離することなく、ケラチン繊維内部の微細領域（１μｍスポット）における損傷度の定量的測定を可能にする。特に、ブリーチ剤等の化学処理によって損傷を受けた毛髪内部の損傷度を評価するのに有利である。

実施例１〜３の毛髪表面からの距離と−ＳＳ−結合量との関係を示すグラフ実施例１〜３の毛髪表面からの距離とシステイン酸量との関係を示すグラフ

Claims

黒髪をブリーチ処理したケラチン繊維を横方向又は縦方向に切断した断面において当該繊維の内部に関して測定したラマンスペクトルにおいて、
Ｓ−Ｏバンドのピーク面積（Ａ）、並びに、Ｃ−Ｈバンドのピーク面積（Ｂ）を算出し、ピーク面積（Ｂ）に対するピーク面積（Ａ）の比に基づきケラチン繊維の損傷度を評価するために、ピーク面積（Ｂ）に対するピーク面積（Ａ）の比を算出する方法。