Diffusion Behavior of ReducingAgents into Hair Keratin Fibers Using Dyeing Technique with Basic Dye and Microspectrophotometry

Abstract

羊毛のセット処理,及び毛髪のパーマネントウェー ブ処理は,毛髪中に存在する‒SS‒結合の切断(還元工 程)と再結合(酸化工程)を巧みに利用したものであり, 羊毛や毛髪などのケラチン繊維の物理化学的性質の変 化や,セット工程における化学は,広く研究されてい る.一般に還元工程における還元剤としては,チオグ リコール酸(TG),L-システイン(CYS)などが使用さ れており,これら還元剤が,毛髪コルテックス内に拡 散することにより,初めてその機能(‒SS‒結合の切断) が発現される.われわれは,既に毛髪中への還元剤の 拡散パターンとしては,主に 2 つのパターン,すなわ ち TG に代表されるような「Fick 型の拡散パターン」 と CYS に代表されるような「非 Fick 型(Box 型)の拡 散パターン」が存在することを報告している[1].ま た,ラマン分光法を用いて TG 処理した毛髪断面試料 の内部構造変化を解析することにより,TG の拡散パ ターンと‒SS‒切断パターンが一致することを明らか にしている[2‒4].これに対して,CYS の拡散パター ンと‒SS‒切断パターンが一致せず,CYS の反応速度 (‒SS‒結合の切断速度)が,拡散速度よりも遅いこと を明らかにしている[5].特に「Fick 型の拡散パター ン」をとる還元剤をパーマネントウェーブ剤に配合し た場合,拡散係数に濃度依存性がなく,還元剤が毛髪 コルテックス内に深く浸透し,その結果,優れたパー マネントウェーブ性能(ウェーブ効率の向上,毛髪ダ メージの抑制)を発現することが可能となる.したがっ て,各種還元剤の毛髪内拡散挙動に関する知見を得る ことは,機能性に優れたパーマネントウェーブ剤を開 Abstract: In order to investigate the diffusion behavior of reducing agents into hair keratin fibers, crosssectional samples of virgin white human hair treated with thioglycolic acid (TG), thiolactic acid (TL), and Lcysteine (CYS), which have a carboxyl group in their molecule, were prepared. After the treatment, the crosssectioned hair samples were dyed with methylene blue and the cross-sectional intensity spectra were measured at a wavelength of 664 nm (λmax of methylene blue) with a microspectrophotometer. The three different diffusion patterns from the three reducing agents (TG, TL, and CYS) were obtained. The diffusion pattern of TL, which appeared as a sharp boundary line by using an optical microscope showed a combination of Fickian (TG) and Non-Fickian (CYS) types. Also, the diffusion pattern of thioglycerol (TGR), cysteamine hydrochloride, butyrolactonethiol, and glyceryl monothioglycolate, which don’t have any carboxyl group in their molecule showed Fickian type characteristics. In addition, it was found that the different alkali agents influenced the diffusion behavior of TGR and TG into virgin white human hair, and especially the waving efficiency of the waved hair treated with TGR. From these experiments, it has been concluded that the diffusion patterns of the reducing agents depended on the electrostatic interaction between the human hair and the reducing agents, and the chemical structure of the reducing agents. (Received 4 October, 2019; Accepted 18 September, 2020)