본 연구에서는 모발의 내부 및 외부구조에 자외선이 미치는 영향에 관하여 조사를 수행하였다. 자외선이 조사된 모발의 형태학적 및 화학적 구조의 변화를 알아보기 위해 주사전자현미경(SEM), 투과전자현미경(TEM), 공초점레이져주사현미경(CLSM) 등을 사용하였다. SEM상에서 자외선이 조사된 모발은 자외선에 의한 화학적 산화반응에 의한 표면이 거칠고 부풀어진 형태를 보였다. 이황화결합(disulfide bond)의 산화에 의한 시스테인산(cysteic acid)의 분해로 팽윤부위가 관찰되었다. 또한 자외선 조사에 의해 표면색의 변화를 나타내었다. TEM 분석결과 버진헤어(virgin hair)의 경우에는 매끄러운 표면구조를 나타내었지만, 자외선 조사모발에 있어서는 거칠고 모수질층이 갈라진 형태를 보여주었다. 모피질층에 존재하는 멜라닌 입자의 크기가 감소하고 소실되는 것이 관찰 되었다. CLSM에 의해 3차원적 구조의 입체영상을 얻을 수 있었으며, 광학분할에 의한 버진헤어는 강한 형광을 나타내었지만, 자외선 조사모발은 낮은 형광을 보여주었다. 이는 버진헤어의 경우 자동형광을 나타낼 수 있는 방향족 아미노산이 많이 존재하는데 비해 자외선 조사모발은 방향족 아미노산이 파괴되어 낮게 나온 것으로 여겨진다.
본 연구에서는 모발의 내부 및 외부구조에 자외선이 미치는 영향에 관하여 조사를 수행하였다. 자외선이 조사된 모발의 형태학적 및 화학적 구조의 변화를 알아보기 위해 주사전자현미경(SEM), 투과전자현미경(TEM), 공초점레이져주사현미경(CLSM) 등을 사용하였다. SEM상에서 자외선이 조사된 모발은 자외선에 의한 화학적 산화반응에 의한 표면이 거칠고 부풀어진 형태를 보였다. 이황화결합(disulfide bond)의 산화에 의한 시스테인산(cysteic acid)의 분해로 팽윤부위가 관찰되었다. 또한 자외선 조사에 의해 표면색의 변화를 나타내었다. TEM 분석결과 버진헤어(virgin hair)의 경우에는 매끄러운 표면구조를 나타내었지만, 자외선 조사모발에 있어서는 거칠고 모수질층이 갈라진 형태를 보여주었다. 모피질층에 존재하는 멜라닌 입자의 크기가 감소하고 소실되는 것이 관찰 되었다. CLSM에 의해 3차원적 구조의 입체영상을 얻을 수 있었으며, 광학분할에 의한 버진헤어는 강한 형광을 나타내었지만, 자외선 조사모발은 낮은 형광을 보여주었다. 이는 버진헤어의 경우 자동형광을 나타낼 수 있는 방향족 아미노산이 많이 존재하는데 비해 자외선 조사모발은 방향족 아미노산이 파괴되어 낮게 나온 것으로 여겨진다.
In this study, we have investigated the effects of ultraviolet (UV) irradiation on the external and internal structure of human hair. For changes in morphological and chemical structure of UV-exposed hair, we utilized several microscopic techniques such as scanning electron microscope (SEM), transmi...
In this study, we have investigated the effects of ultraviolet (UV) irradiation on the external and internal structure of human hair. For changes in morphological and chemical structure of UV-exposed hair, we utilized several microscopic techniques such as scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), confocal laser scanning microscope (CLSM), and etc. The SEM showed the scales of UV-exposed hair appeared to be rough and bulkier because of chemical oxidation during UV irradiation. Small bulgy area of UV_exposed hair surface was appeared as a result of the decomposition in cysteic acid. In the TEM picture the UV-exposed hair showed the cleaved aperture of hair and destruction of melanin granules. Three dimensional topographical images were obtained by using CLSM. In the optical single section, high fluorescent intensity appeared in virgin hair. In the case of UV-exposed hair, low fluorescence intensity appeared. This means the aromatic amino acids in virgin hair were more abundant than UV-exposed hair.
In this study, we have investigated the effects of ultraviolet (UV) irradiation on the external and internal structure of human hair. For changes in morphological and chemical structure of UV-exposed hair, we utilized several microscopic techniques such as scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), confocal laser scanning microscope (CLSM), and etc. The SEM showed the scales of UV-exposed hair appeared to be rough and bulkier because of chemical oxidation during UV irradiation. Small bulgy area of UV_exposed hair surface was appeared as a result of the decomposition in cysteic acid. In the TEM picture the UV-exposed hair showed the cleaved aperture of hair and destruction of melanin granules. Three dimensional topographical images were obtained by using CLSM. In the optical single section, high fluorescent intensity appeared in virgin hair. In the case of UV-exposed hair, low fluorescence intensity appeared. This means the aromatic amino acids in virgin hair were more abundant than UV-exposed hair.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
따라서 본 연구에서는 기존의 SEM, TEM과 CLSM을 통해 자외선 조사모발에 대해 형태학적 및 화학적 변화를 살펴보았다.
실험에 이용한 자외선(UV-B)는 여름철 태양광선에서 6일 동안 조사한 양에 해당한다. 본 연구에서는 이들 UV-B가 모발에 미치는 영향을 알아보기 위해 먼저 SEM으로 표면상태의 변화를 살펴보았다. Figure 1에서 보는 바와 같이 자외선을 조사한 후에는 모발의 표피층이 약간씩 들뜨는 현상을 보였고, 군데군데 솟아나온 부분을 확인 할 수 있었다.
제안 방법
단계별로 농도 기울기로 에탄올에 통과시켜 서서히 탈수시킨 다음 propylene oxide로 치환하고, EPON 812 (EMS, USA)로 포배한 다음 60 °C 진공오븐에서 48 h 중합반응 시켰다.
버진헤어와 자외선 조사모발에 대한 CLSM 관찰은 비침습적인 방법으로 실시하였다. CLSM은 Carl Zeiss(Germany)사의 Model LSM 510을 사용하였다.
버진헤어와 자외선조사 모발의 표면색을 미국 X-rite사의 색도색차계(Model SP 60)에 4 mm 구멍의 target window를 장착하여 측정하였다. 색도색차계를 이용하여 2° 관찰자와 C 광원으로 고정하여 1976년 국제조명위원회(CIE)에서 규정한 Hunter 표색법에 의한 L*, a*, b* 값을 구하였다.
모발의 표면에 부착된 오염물을 제거하기 위해 모발 1g 당 1 % Triton X-100(polyethylene glycol tert-octylphenyl ether, Sigma, USA) 50 mL에 넣어서 10 min 동안 고르게 흔들어서 세정하였다. 세정 후 세정액에서 거품이 나지 않을 때까지 흐르는 증류수로 수세하고 실온에서 24 h 자연건조한 후 UV-B에 해당하는 자외선을 조사하였다. 자외선 조사는 미국 Vilber Lourmat사의 VLX-3W UV meter를 사용하여 모발 시료에 총 553.
포배된 시료는 ultramicrotome (UCT, Leica, Germany)로 준초박절편을 제작하였다. 이어서 초박절편을 제작하여 copper grid에 부착시킨 다음 uranyl acetate 와 lead acetate 로 이중 염색한 다음 투과전자현미경으로 관찰하였다.
자외선으로부터 모발 내부와 외부의 형태학적 변화를 SEM, TEM과 CLSM 등을 통해 관찰하였다. SEM상에서 자외선이 조사된 모발은 자외선에 의한 화학적 산화 반응에 의해 표면이 거칠고 부풀어진 형태를 보였다.
5 nm로 하였다. 주사전자현미경 시료는 전처리 과정에서 버진헤어와 자외선 조사 모발을 각각 stub에 고정시키고 Pt-Pd ion coater(JFC-1100, Jeol, Japan)로 5 ~ 10 nm 두께로 코팅하였다. 표면 촬영 확대비율은 각각 500, 2,000배의 배율로 하였다.
단계별로 농도 기울기로 에탄올에 통과시켜 서서히 탈수시킨 다음 propylene oxide로 치환하고, EPON 812 (EMS, USA)로 포배한 다음 60 °C 진공오븐에서 48 h 중합반응 시켰다. 포배된 시료는 ultramicrotome (UCT, Leica, Germany)로 준초박절편을 제작하였다. 이어서 초박절편을 제작하여 copper grid에 부착시킨 다음 uranyl acetate 와 lead acetate 로 이중 염색한 다음 투과전자현미경으로 관찰하였다.
주사전자현미경 시료는 전처리 과정에서 버진헤어와 자외선 조사 모발을 각각 stub에 고정시키고 Pt-Pd ion coater(JFC-1100, Jeol, Japan)로 5 ~ 10 nm 두께로 코팅하였다. 표면 촬영 확대비율은 각각 500, 2,000배의 배율로 하였다. 투과전자현미경 관찰을 위해 버진헤어와 자외선조사모발을 각각 2.
대상 데이터
20세 한국인 여성의 모발(길이 15 ~ 20 cm)로 염색이나 퍼머와 같은 화학적 시술을 한 번도 하지 않은 버진헤어(virgin hair)를 사용하였다. 모발의 직경은 약 100 ~ 200 μm 였으며 본 연구에서는 140 ~ 160 μm의 비교적 굵은 모발을 사용하였다.
버진헤어와 자외선 조사모발에 대한 CLSM 관찰은 비침습적인 방법으로 실시하였다. CLSM은 Carl Zeiss(Germany)사의 Model LSM 510을 사용하였다. 광원은 488 nm을 방출하는 아르곤 레이져를 이용하였고, 이미지는 515 nm filter를 이용하여 3차원으로 관찰하였다.
CLSM은 Carl Zeiss(Germany)사의 Model LSM 510을 사용하였다. 광원은 488 nm을 방출하는 아르곤 레이져를 이용하였고, 이미지는 515 nm filter를 이용하여 3차원으로 관찰하였다. 화상의 해상도는 1024 x 1024 였다.
모발의 직경은 약 100 ~ 200 μm 였으며 본 연구에서는 140 ~ 160 μm의 비교적 굵은 모발을 사용하였다.
세정 후 세정액에서 거품이 나지 않을 때까지 흐르는 증류수로 수세하고 실온에서 24 h 자연건조한 후 UV-B에 해당하는 자외선을 조사하였다. 자외선 조사는 미국 Vilber Lourmat사의 VLX-3W UV meter를 사용하여 모발 시료에 총 553.54 J/cm2의 에너지를 가한 후 시료로 사용하였다.
주사전자현미경과 투과전자현미경은 HRitachi (Japan)사의 Model S-4700, Model 7600을 각각 사용하였다. 각각의 해상도(resolution)는 0.
이론/모형
색도색차계를 이용하여 2° 관찰자와 C 광원으로 고정하여 1976년 국제조명위원회(CIE)에서 규정한 Hunter 표색법에 의한 L*, a*, b* 값을 구하였다.
성능/효과
이는 비침습적인 3차원적 구조 해석을 가능하게 해준다. CLSM 관찰결과 광단층절편(optical single section)에 있어 버진헤어의 형광강도는 자외선조사 모발에 비해 높게 나타났다. 표면에 있어서 도 동일한 결과를 나타내었는데, 이는 버진헤어의 모표 피층에서 활성산소가 모발단백질의 구성물질인 각종 아미노산들과 결합하여 화학적 구조변화를 일으킨 것으로 여겨진다.
또한 멜라닌 입자의 소실을 관찰 할 수 있었다. CLSM에 의해 3차원적 구조의 입체영상을 얻을 수 있었으며, 광학분할에 의해 버진헤어는 강한 형광을 나타내었지만, 자외선 조사모발은 낮은 형광을 보여주었다. 이는 버진헤어의 경우 자동형광을 나타낼 수 있는 방향족 아미노산이 많이 존재하는데 비해, 자외선 조사모발은 방향족 아미노산이 파괴되어 낮게 나온 것으로 여겨진다.
또한 자외선 조사에 의해 표면색의 변화를 나타내었다. TEM 분석결과 버진헤어(virgin hair)의 경우에는 매끄러운 표면구조를 나타내었지만, 자외선 조사모발에 있어서는 거칠고 모수질층이 갈라진 형태를 보여주었다. 또한 멜라닌 입자의 소실을 관찰 할 수 있었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
모발 손상의 요인으로 작용하는 자외선은 무엇인가?
자외선 중 UV-A (320 ~ 400 nm)와 가시광선은 흡수되어 화학결합을 파괴할 정도의 에너지를 가지지 못하기 때문에 직접적으로 모발에 손상을 주지 않는다. 반면 UV-B는 모발 단백질에 흡수되어 화학결합을 파괴하여 모발 손상의 요인으로 작용한다. 이러한 모표피의 손상 은 모발의 겉모습이나 촉감을 나쁘게 하고 윤기를 저하 시키므로 미용적으로 바람직하지 않다.
소수성 잔기를 갖는 모표피의 아미노산은 어떤 특징이 있는가?
모표피의 시스틴 함량은 모피질에 비해 비교적 높게 나타나며, 또한 모표피는 소수성 잔기를 갖는 아미노산의 조성이 많아 모피질에 비해 상대적으로 친유성이 높다. 이러한 아미노산 중에는 불포화결합을 가지고 있는 것이 다수 존재하며 이들은 피부의 단백질이나 불포화지방과 마찬가지로 활성산소의 공격을 받기 쉽다. 활성산소종 중에서 1O2 및 ·OH은 생체의 광손상에 있어서 특히 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.
모발은 어떻게 구성되어 있는가?
모발은 모표피 모피질 모수질로 구성되어 있으며 가장 바깥층인 모표피는 모발 내부를 보호하는 역할을 한다. 이는 투명한 얇은 케라틴 단백질로 비늘 모양으로 되어 있으며 5∼10개가 밀착하여 겹쳐져 있고, 모발에 윤기와 광택을 준다.
참고문헌 (10)
C. R. Robbins, Chemical and physical behavior of human hair, Springer Verlag, New York (1994)
R D. B. Fraser, T. P. MacRae, and G. E. Rogers, Keratins : their composition, structure, and biosynthesis, thomas C. C, Springfield II, New York (1982)
A. H. Powitt, Hair structure and chemistry simplified, Milady Publishing Corp., New York (1970)
P. Corcuff, P. Gremillet, M. Jourlin, Y. Duvault, F. Leroy, and J. L. Leveque, 3D reconstruction of human hair by confocal microscopy, J. Soc. Cosmet. Chem., 44, 1 (1993)
M. Rajadhyaksha, S. Gouzalez, J. M. Zavislan, R. R. Anderson, and R. H. Webb, In vivo confocal scanning laser microscopy of human skin II, J. Invest. Dermatol, 113, 293 (1999)
M. Rajadhyaksha. S. Gouzalez, D. Esterowitz, R. H. Webb, and R. R. Anderson, In vivo confocal scanning laser microscopy of human skin, melanin provides strong contrast, J. Invest. Dermatol., 104, 946 (1995)
M. Lagarde, P. Peyre, D. Redoules, D. Black, M. Briot, and Y. Gall, Confocal microscopy of hair, J. Cell Biol. Toxicol, 10(5), 301 (2004)
C. M. Pande and J. Jachowicz, Hair photodamage measurement and prevention, J. Soc. Cosmet. Chem, 44, 109 (1993)
B. S. Chang, S. K. Na, and G. Y. Lee, Study on the physicochemical change of human hair shaft following radiation with ultraviolet, Korean J. Electron Microscopy, 36(2), 109 (2006)
K H. Kang, B. S. Noh, J. H. Suh, and W. D. Huh, Food analysis, Sungkyunkwan University Publishing department, Seoul (1998)
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.