[논문]생체모사 지질을 이용한 모발 표면에 공유 결합된 지방산 단분자층의 회복

김의숙; 손성길; 이천구

doi:10.15230/scsk.2012.38.2.139

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모발표면에는 독특한 형태의 지방산이 있다. 18-methyleicosanoic acid (18-MEA)는 모발 큐티클의 최외각 층에 공유결합된 특이한 ante-iso 형태의 지방산이다. 18-MEA 층은 CMC의 ${\beta}$-층 위에 위치하면서 모발의 외부 표면에 표면에너지와 마찰저항 을 낮춰준다. 18-MEA 분자의 높은 유동성은 계면 전단력을 감소시켜 외부로부터 전달되는 지질들이 쉽게 퍼지도록 한다. 본 연구에서는 C10 - 40 isoalkyl acid의 말단에 관능기로 N-hydroxyl succinimidyl ester를 도입하여 모발 표면의 공유결합 지방산 층을 회복시켜보고 자 하였다. 모발 표면의 재 소수화를 확인하기 위하여 접촉각을 측정하였다. 서로 다른 습도 조건(40, 55, 70 %RH)에서 모발의 내부 수 분 함유량은 전자 수분 분석기를 이용하여 실시하였다. Hydroxysuccinimidyl C10 - 40 Isoalkyl Acidate (HCIA)로 처리한 모발의 표면은 큐티클을 접착하는 것과 같이 지방산 단분자층이 공유결합을 형성하여 큐티클의 균열을 채워줌으로써 매끄럽고 균일할 것으로 생각되었다. 이러한 접착 효과는 atomic force microscope (AFM) 영상의 라인 프로필(line profile)을 통해서 확인되었다. 따라서 모발 내부 구 성 물질과 수분이 쉽게 용출되지 않고, 외기의 습도가 변하는 경우에도 최적의 모발 습도가 항상 유지된다. AFM을 사용한 lateral force microscopy (LFM) 결과에 따르면 HCIA를 처리한 모발 표면의 마찰력이 감소되었고, 이에 대해 15회 샴푸 과정을 수행한 이후에도 동일한 마찰력 값을 나타내었다.

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There is a unique type of fatty acid in the hair surface. 18-methyleicosanoic acid (18-MEA) is an unusual anteiso fatty acid covalently linked to the outermost surface of hair cuticle. A layer of 18-MEA is located in the upper ${\beta}$-layer of the CMC that is responsible for the low sur...

There is a unique type of fatty acid in the hair surface. 18-methyleicosanoic acid (18-MEA) is an unusual anteiso fatty acid covalently linked to the outermost surface of hair cuticle. A layer of 18-MEA is located in the upper ${\beta}$-layer of the CMC that is responsible for the low surface energy and low friction resistance of the hair's outer surface. The high mobility of 18-MEA molecule facilitates spreading of extraneous lipid by decreasing interfacial shear strength. In this study, we introduced N-hydroxyl succinimidyl ester functional group to the one end of C10 - 40 isoalkyl acid for regenerating hair surface with covalently bound fatty acid layer. The re-hydrophobicization of hair surface has been investigated by contact angle measurement. The inner moisture content of hair at different levels of humidity (40, 55, 70 %RH) was measured by electric moisture analyzer. Treatment with Hydroxysuccinimidyl C10 - 40 Isoalkyl Acidate (HCIA) was supposed to make hair surface smoother by filling the cracks between cuticles with covalently bound fatty acid monomolecular layer like cuticle glue. This glue effect was also confirmed with line profile of AFM images. Therefore, the moisture and structural components of inner hair were not easily flown out and the optimum moisture content could be kept constantly though the outside humidity level was changed. The lateral force microscopy (LFM) by using atomic force microscope showed that the friction force of hair surface treated with HCIA was decreased. It also showed the constantly sustained friction value even after shampooing repeated 15 times.

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In this article, we verified long lasting coating effect for biomimetic functionalized lipid and what the role of fatty acid monolayer on hair surface is. We expected hair regeneration to the original state and additionally, long-lasting effect via covalent linkage.

제안 방법

For comparison, we treated hair tress with normal conditioner, HCIA and HCIA with surfactant. And the experiments were made to develop durability by each 1, 5 and 15 times shampooing after 1 times treatment. As seen in Figure 4, all cases have the durability of hydrophobic oil film.
Friction measurement using AFM was performed. We called this method lateral force microscopy (LFM) on contact mode AFM measurement.

성능/효과

In conclusion, the treatment of the hair surface with functionalized fatty acid leaves a covalently linked monolayer that regenerates some properties of the original fiber. The functionalized fatty-acid monolayer described here is covalently linked and substantially remained even after fifteen cycles of shampoo.

참고문헌 (9)

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V. Dupres, D. Langevin, P. Guenoun, A. Checco, G. Liengo, and F. Leroy, Wetting and electrical properties of the human hair surface: Delipidation observed at the nanoscale, J. Colloid & Interface Sci., 306, 34 (2007).

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