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发用化妆品功效评价方法:针对头发纤维的体外评价
发布时间:2024-10-23 91

  发用化妆品包括育发、染发、烫发类的特殊用途化妆品和清洁、护发类的非特殊用途化妆品。它们的作用对象包括毛发及其赖以生长的皮肤区域(头皮)。发用化妆品的品种繁多,功能和作用机理各异。例如洗发水用于清洁头发和头皮,护发素用于保护头发纤维并提供理想的外观和触感,这些产品主要改变头发表面的粗糙度、摩擦和粘附性能,而染发和烫发产品则主要通过改变头发内部的化学成分及相关物理性质来实现其功能。针对头发纤维的体外评价主要运用多种材料学和生物物理学仪器分析手段开展,包括显微成像分析、光谱、蛋白质组质谱、机械张力和摩擦力学等分析方法。




  作为第三方检测中心,中科检测机构拥有CMA和CNAS认证检测资质,检测设备齐全,数据科学可靠,可出具国家认可的发用化妆品功效评价报告。


  功效评价方法:显微成像分析


  运用各种显微成像技术可方便地对头发纤维的微观结构进行观察,并对包括化妆品、光照、机械损伤、干燥等对毛发的影响进行评估。


  利用SEM可以对头发纤维的微观结构和形态学变化进行直接观察,是对头发进行显微成像分析最常用的方法。例如头发纤维表面毛鳞片的形态容易受到光照、风化和梳理的影响,而发梢与发尾通常存在明显的老化差异。


  AFM被广泛地应用于研究头发角质层的各种微纳结构(如A层、外表皮、内皮细胞和细胞膜复合物),并用这些数据来比较研究环境因素和化妆品处理对头发粗糙度和摩擦力学性质的影响,从而对产品的护发效果进行评价。


  OCT可以分析毛发在相同部位由外界因素引起的结构和形态学变化,具有对同一部位的变化进行精确比较、减小测量误差的优点。


  功效评价方法:光谱分析


  光谱分析是根据物质的光学特性,鉴别物质及确定其化学成分的技术。目前在发用化妆品功效评价中最常用的是紫外可见光谱、荧光光谱、红外光谱和拉曼光谱。


  紫外可见光谱(UV-Visiblespectroscopy)包括紫外可见光区域(320~780nm)的漫反射光谱(Diffusereflectancespectroscopy,DRS)和吸收光谱(Absorptionspectroscopy,AS)。漫反射光谱反映了物质在紫外可见光波段的反射率,常用于判断样品的色彩和明暗度。通过将放射率数值转换为CIELab色彩空间,漫反射光谱可用于定量评价染护发产品处理后头发纤维的光泽和颜色变化。


  荧光光谱(Fluorescencespectroscopy)是指利用某些荧光物质在紫外光照射下产生荧光的特性进行物质的定性或定量分析的方法。头发角蛋白中的氨基酸如色氨酸、酪氨酸、半胱氨酸都是荧光基团,因此可以通过荧光光谱评估头发中蛋白质成分的降解以及护发产品中功效成分对毛发的保护作用。


  傅里叶变换红外光谱(Fouriertransforminfraredspectroscopy,FTIR)由化合物的分子振动能级在吸收红外光照后发生跃迁而产生,包含了化合物的官能团、结晶态等结构信息。将FTIR与ATR衰减全反射相连,可直接对头发纤维进行测量,利用红外光谱的指纹特征性评估不同化妆品处理(如保湿、漂白和染色等)对头发角蛋白分子结构和形态的影响。


  拉曼光谱(Ramanspectroscopy,RS)是利用化合物受光照射后发生振动产生的非弹性散射光谱(“拉曼效应”),对物质的组成和分子结构进行定性和定量分析的技术。对头发纤维拉曼光谱的测量,可以反映蛋白质主链的骨架振动、氨基酸的侧链构象与存在形式以及外部环境变化引起的微小改变(S-S的构象和蛋白质分子的二级结构等)。


  功效评价方法:色谱


  色谱(Chromatography)分析是按物质在固定相与流动相间分配系数的差别而进行分离、分析的技术。在评价化妆品对毛发的损伤程度时,常利用色氨酸对蛋白质成分的损失进行定量评估,而用荧光分光光度法定量色氨酸容易受到检测系统中其他荧光物质的影响。


  此外,色谱还常与质谱联用,广泛用于化妆品中的功效成分或禁限用成分的定量检测。


  功效评价方法:质谱


  质谱(Massspectrometry,MS)是将被测物质离子化,按离子的质荷比分离,通过测量各种离子谱峰的强度而实现分析目的的一种分析方法。毛发中的角蛋白和角蛋白缔合蛋白(KAP)赋予了毛发重要的结构和机械性能。基于蛋白质组学的质谱技术可以通过鉴定毛发中存在的所有角蛋白和主要KAP中氨基酸基团的修饰变化,从而对不同化妆品处理或环境因素对毛发纤维蛋白质的影响进行表征。


  使用LC-MS/MS鉴定碱处理、漂白处理前后毛发样品中蛋白质含量变化,结果表明碱处理会轻微增加毛发的氧化损伤程度,而漂白处理对毛发角蛋白(主要是半胱氨酸)造成明显的氧化损害。


  功效评价方法:热分析


  热分析是在程序控温下,测量物质的物理性质随温度变化的一类技术,包括热重分析(TG)、衍生热重分析(DTG)、差热分析(DTA)和差示扫描量热法(DSC)。其中,DSC常用于角蛋白变性温度以及角蛋白变性焓的测定。近年来,DSC越来越多地用于护发产品的功效评价。


  通过DSC可评估毛发角蛋白降解和评价化妆品对损伤毛发的修复效果。结果表明,随着热处理温度从205℃上升到232℃,角蛋白的变性温度和变性晗均显著下降,蛋白质降解更加严重,而使用聚合物(月桂基甲基丙烯酸酯共聚物、聚季铵盐-55等)对毛发进行处理后,可有效降低角蛋白的热降解和减轻毛小皮损伤。


  功效评价方法:机械性能分析


  毛皮质中的α-角蛋白和二硫键决定了毛发纤维的机械性能(拉伸性和扭转性)。与此同时,毛发的机械性能还受到各种环境因素的影响:相对湿度或温度的升高会导致杨氏模量的降低和延展性的增加,而扭曲会对毛发纤维造成伤害,导致断裂应力、断裂应变和杨氏模量的降低。


  对毛发的拉伸等机械性能分析可以利用美国英斯特朗INSTRON系列万能材料测试仪、英国戴亚斯特隆公司(Dia-Stron)MTT拉伸试验机等仪器进行测定,测试参数包括拉伸强度、断裂应力、断裂应变曲线、断裂伸长率等。毛发纤维在外力作用下的拉伸性和扭转性还与其柔韧性相关,除了护发产品,还可用于评价毛发造型类产品。


  功效评价方法:梳理性能表征


  发纤维的摩擦系数和弹性特性是毛发梳理性能中的重要物理参数。与毛发的摩擦学特性紧密相关的是其毛干表面的脂质(18-甲基二十烷酸)和角蛋白构成的毛鳞片。当毛发光老化或损伤后,脂质流失、毛鳞片变得翘起、剥落,就会导毛发表面变得粗糙,摩擦系数上升,同时手触摸时的柔软度下降,毛发变得难以梳理或易打结。


  因此,表征毛发表面的摩擦学性质对于量化梳理性能和评估洗护发产品的功效十分重要。


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