낮은 점도의 치오글리콜산계 함유 펌제를 활용한 퍼머넌트 기법이 시스테아민HCl로 인해 손상된 모발에 미치는 펌 효율과 모발 보호
Permanent Waving Efficiency and Hair Protective Effects of a Low-Viscosity Thioglycolate-Based Perm Technique on Hair Damaged by Cysteamine-HCl
低粘度巯基乙酸烫发剂技术对经Cysteamine-HCl损伤头发的烫发效果及护发效果
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Abstract
목적
본 연구는 시스테아민HCl 용제에 의해 반복적으로 손상된 모발을 대상으로 효과적인 퍼머넌트 웨이브 방안을 모색하고, 낮은 점도의 치오글리콜산계 함유 펌제를 활용한 모발보호 효과를 검증하고자 하였다.
방법
시스테아민HCl 용제를 이용하여 모발 손상을 유도한 후 퍼머넌트 웨이브를 시행하였다. 대조군은 치오글리콜산계 크림 타입 펌제 1제(pH 8.9)를 15 min간 적용하였으며, 실험군은 동일한 1제를 10 min간 처리한 후 pH 4.5, pH 7, pH 9의 점도가 낮은 겔 타입 추가 펌제를 5 min간 도포하여 더블 연화를 유도하였다. 웨이브 효율, 모발 굵기, 인장강도, 탄성계수 및 모발 손상도를 평가하였으며, 주사전자현미경(SEM)을 통해 모발 표면 형태를 관찰하였다.
결과
겔 타입 추가 펌제 1제 pH 4.5를 적용한 그룹은 모발의 굵기, 인장강도, 탄성계수에서 유의하게 높은 값을 보였고, 모발 손상도는 가장 낮은 것으로 나타났다. 겔 타입 추가 펌제 1제 pH 7을 적용한 그룹은 웨이브 효율, 인장강도, 탄성계수에서 유의하게 높은 값을 보였다. SEM 관찰 결과 모든 집단에서 반복적인 화학적 손상으로 인한 모표피 구조 손상이 확인되었다.
결론
따라서 시스테아민HCl 용제에 의해 반복적으로 손상된 모발에 퍼머넌트 웨이브를 시행할 때, 웨이브 효율과 함께 모발의 탄력을 추구하는 경우에는 겔 타입 추가 펌제 1제로 pH 7을 적용하는 것이 적합하며, 손상 모발에 대한 모발보호 효과를 높이면서 탄력 있는 컬을 추구하는 경우에는 겔 타입 추가 펌제 1제로 pH 4.5를 적용하는 것이 더욱 적합한 것으 사로료된다.
Trans Abstract
Purpose
To investigate efficacy of a low-viscosity thioglycolate-based permanent wave technique on hair repeatedly damaged by cysteamine-HCl treatment and to hair-protective effects.
Methods
Hair damage was induced using a cysteamine-HCl solution prior to permanent waving. In the control group, the hair was treated with a thioglycolate-based cream-type reducing agent (pH 8.9) for 15 min. The experimental groups received the same reducing agent for 10 min, followed by an additional low-viscosity, gel-type permanent solution at pH 4.5, 7, or 9 for 5 min to achieve a double-softening effect. Wave efficiency, hair diameter, tensile strength, elastic modulus, and hair damage were assessed, and hair surface morphology was examined by scanning electron microscopy (SEM).
Results
The experimental group treated with the additional gel-type reducing agent at pH 4.5 showed significantly greater hair diameter, tensile strength, and elastic modulus, along with the lowest level of hair damage among the groups. The group treated with the additional gel-type reducing agent at pH 7 demonstrated significantly greater wave efficiency, tensile strength, and elastic modulus. SEM observations in all groups revealed structural damage to the cuticle caused by repeated chemical treatments.
Conclusion
For hair repeatedly damaged by cysteamine-HCl treatment, a permanent waving strategy using an additional gel-type reducing agent at pH 7 is optimal for enhancing wave efficiency and elasticity, whereas the same strategy at pH 4.5 is more effective for minimizing hair damage and improving hair protection.
Trans Abstract
目的
研究低粘度硫代乙醇酸盐基烫发技术对反复因cysteamine-HCl处理而受损的头发的疗效以及对头发的保护作用。
方法
在烫发前，使用cysteamine-HCl溶液诱导头发损伤。对照组头发用硫代乙醇酸盐基乳霜状还原剂(pH 8.9)处理15 min。实验组先用相同的还原剂处理10 min，再用pH值分别为4.5、7或9的低粘度凝胶状烫发液处理5 min，以达到双重软化效果。评估烫发效果、发径、拉伸强度、弹性模量和头发损伤程度，并通过扫描电子显微镜(SEM)观察头发表面形态。
结果
在pH值为4.5的条件下，添加凝胶型还原剂的实验组头发直径、拉伸强度和弹性系数均显著高于其他组，且头发损伤程度最低。在pH值为7的条件下，添加凝胶型还原剂的实验组头发的波浪效率、拉伸强度和弹性系数也显著高于其他组。扫描电镜观察显示，所有组的毛鳞片均因反复化学处理而出现结构性损伤。
结论
对于反复受到cysteamine-HCl处理而受损的头发，在pH值为7时，使用额外的凝胶型还原剂进行烫发是提高烫发效果和弹性的最佳方法，而在pH值为4.5时，使用相同的方法则能更有效地减少头发损伤并提高头发保护能力。
Introduction
인간은 아름다움을 추구하며 자신을 더욱 매력적으로 표현하기 위해 외적 이미지를 연출한다. 외적 이미지는 자아존중감과 사회적인 대인관계에까지 영향을 미친다(You & Kim, 2024; O et al., 2023; Lee & Lee, 2016). 외적 이미지에서 큰 비중을 차지하면서도 변화의 용이성으로 인해 사람들은 잦은 헤어스타일의 변화를 선택하며, 연출한 헤어스타일의 지속성을 위해 헤어 퍼머넌트 웨이브를 활용한다.
일반적으로 헤어 퍼머넌트 웨이브를 위해 사용되는 펌제는 1제와 2제로 구성되어있다. 1제는 환원제로써 cysteine, cysteamine, thioglycolic acid 성분 등을 함유하고 있으며, 2제는 1제에 의해 환원된 모발상태를 복구하기 위한 산화제로써 hydrogen peroxide, sodium bromate 등의 성분을 함유한다. 1제는 모발의 cystine을 환원시켜 cysteine으로 만들고, 이황화결합을 분리시켜 모발의 물리적 내구성을 약화시킨다. 1제에 알칼리제, 침투제, 습윤제, 점증제 등을 첨가함으로써 pH를 높여 1제의 흡수성을 증가시키고, 모표피를 팽창시켜 연화 및 환원작용을 촉진시킨다. 1제에 의해 환원된 모발에 로드를 감아 웨이브를 만들고 2제로 산화시키면 disulfide bond가 재생성되며 연출한 모발의 모양이 고정되어 스타일이 완성되는 것이다(Cruz et al.,2017; Kang & Kang, 2017; Kim & Na, 2010; Gumprecht & Kanu Patel, 1976).
그런데 이러한 과정에서 불가피하게 모발의 손상이 발생한다. 1제에 의해 모발 내 잔류된 알칼리성 물질은 모발의 간충물질을 유출시켜 모발을 다공화시키고, 이렇게 생성된 기공에 2제가 잔류하게 되면서 지속적인 모발 손상이 발생할 수 있다. 또한 2제에 의한 재산화 과정은 물리적 불안정성과 모발의 탈색 및 저항성 약화 등을 초래하며, 모발에 2제를 장시간 처리하면 cysteine과 cystine의 과산화에 의해 cysteic acid가 생성되는데, 이는 환원제를 통해 cysteine이나 cystine으로 환원될 수 없으며, disulfide bond 역시 생성이 불가능한 비가역적 화학 손상이 발생한다. 이러한 화학적 손상은 펌을 형성하지 못해 탄력 있는 컬의 형성을 저해하여 웨이브 연출에 있어 생성력과 지속력을 저하시킬 뿐만 아니라, 누적되면 머리카락의 끊어짐, 탄력의 저하, 모표피 손상 등을 유발한다(Jung, 2022; Jung & Kang, 2021; Kim & Jeon, 2021; Signori & Lewis, 1997; Tate et al., 1993).
이에 학술적인 측면에서 퍼머넌트 웨이브 시술 시 모발 손상도를 감소시키기 위해 여러 시각의 연구들이 이루어졌다. 퍼머넌트 웨이브 시술 후 천연추출물을 활용한 트리트먼트 처리(Choun et al., 2018; Jeon & Ko, 2017), 자연유래물 또는 천연추출물을 활용한 퍼머넌트 웨이브 시술 전처리(Ban & Ko, 2015; Shin & Kang, 2013), 환원제인 1제에 천연추출물을 첨가한 연구(Ha & Ko, 2012), 젖산으로 조성된 pH 조절 환원제를 사용한 연구(Lim & Ko, 2012),퍼머넌트 웨이브 시술 시 adipic acid (Jun & Kang, 2019)와 Tartaric acid (Park & Kang, 2019), aspartic acid (Jung & Kang, 2021)의 중간 처리 등 다양한 방법으로 퍼머넌트 웨이브 시술 시 웨이브 효율 증가와 모발손상의 감소를 검증한 바 있다.
치오글리콜산은 메티오닌 잔기와 중화제의 반응에 의해 형성되며, 환원력이 강해 모표피를 팽윤시키는 암모니아, 모노에탄올아민 등에 의해 모수질 쪽으로 쉽게 흡수되어 모발 내에 존재하는 disulfide 결합을 보다 쉽게 절단하는 반면, 시스테인은 환원력이 약하고 시스테아민 펌제는 환원력은 강하지만 주로 낮은 pH에 적용되어 모표피의 팽윤이 미약하여 상대적으로 disulfide 결합 절단이 미약하다. 이에 따라 치오글리콜산으로 처리한 모발은 상대적으로 높은 웨이브 형성율을 나타내며 알칼리 용액에 대한 저항이 강하다(Lee et al., 2008; Shin & Yoo, 2004; Bae et al., 2002).
본 연구는 시스테아민HCl이 함유된 1제를 반복적으로 적용하여 손상된 모발에 대하여 탄력적인 컬 형성력을 위한 퍼머넌트 웨이브 방안을 제안하고자 하며, 나아가 낮은 점도의 치오글리콜산계 함유 펌제를 활용한 퍼머넌트의 모발보호 효과를 검증하고자 하였다.
Methods
1. 시료모발
연구에 사용된 시료모발은 화학적 시술을 하지 않은 여성의 모발을 구입((주)한올엔터프라이즈)하여 사용하였으며, 모발 절단부에서 30 cm, 3 g씩 정량하고 실리콘 처리하여 12개의 모다발을 만든 후, 25 cm가 되도록 정리하였다. 모다발은 A사의 pH 8 샴푸(Amos professional, Korea)를 이용하여 이물질을 제거한 다음, 미온수로 충분히 헹구어 24시간 자연 건조하였다.
2. 손상모 제작
준비된 시료모발의 손상모 유도를 위해 시스테아민HCl 용제를 이용한 헤어 퍼머넌트 웨이브를 3회 반복 시행하였다. 이때 헤어 퍼머넌트 웨이브 시술 과정은 C사의 시스테아민HCl 베이스 1제(Cadiveu professional, Korea)를 도포하여 제조사의 지침에 따라 15 min 동안 방치한 후 헹구었고, 디지털 펌기 12호 로드로 와인딩 한 후, 80℃에서 10 min 동안 가열하였다. 2제는 C사의 과산화수소 베이스 2제(Cadiveu professional, Korea)를 적용하여 7 min 동안 방치하였고, 미온수로 충분히 헹구어 자연 건조하였다.
3. 퍼머넌트 웨이브 용제
본 연구를 위해 사용한 헤어 퍼머넌트 웨이브 용제는 크림 타입 pH 8.9인 용제(Amos professional, Korea)를 적용하였고, 추가 펌제로는 pH 4.5인 용제(Milbon, Japan), pH 7인 용제(Amos professional, Korea), pH 9인 용제(Amos professional, Korea)를 각각 사용하였다. 본 연구에 사용된 각 제품의 주성분은 아래 제시한 표와 같다(Table 1).
Ingredients of the applied product
4. 실험방법
시스테아민HCl 용제에 의한 모발손상이 유도된 모든 시료모발에 동일한 웨이브 펌을 시행하였고, 퍼머넌트 웨이브 시행 시 펌제 1제의 사용에만 차이를 두었다. 대조군은 추가 펌제 없이 치오글리콜산계 크림 타입 pH 8.9의 1제를 15 min 동안 적용하였다. 실험군은 치오글리콜산계 크림 타입 pH 8.9의 1제를 10 min 적용하고 검지와 중지를 이용하여 1제를 모발로부터 걷어 낸 후, 각 pH 4.5, pH 7, pH 9의 추가 펌제를 도포하고 5 min 동안 방치하여 더블 연화를 유도하였다.
펌제 1제가 적용된 시료모발을 헹군 후, 디지털 펌기(Must-X; Womax, Korea) 12호 로드로 와인딩 후 80℃에서 10 min 적용하고, 5 min간 자연 방치하였다. 2제인 과산화수소(Amos professional, Korea)를 도포한 후 다시 7 min 동안 방치한 후, 로드를 제거하고 미온수로 세척하여 물기를 제거한 다음, 자연 건조하였다.
그룹에 따라 적용한 웨이브 펌 과정과 적용한 용제 및 방치 시간을 정리하면 다음에 제시한 표와 같다(Table 2).
Application methods of permanent wave solution 1 by group
5. 평가방법
모든 항목의 분석은 ‘한국바이오임상연구센터’에서 훈련된 연구원 2인과 함께 평가를 진행하였다.
1) 웨이브 효율 평가
모발의 웨이브 형성력을 측정하기 위해 모다발의 길이를 측정하였다. 웨이브 형상은 디지털 카메라(Galaxy S25+, Samsung, Korea)로 촬영하였고, 길이측정은 ImageJ (NIH, USA)를 활용하였다. 측정된 수치는 아래의 식에 적용하여 웨이브 효율을 산출하였다.
Waving efficiency (%)=[(Wo-Wp)/Wo]×100
Wo: 시술 전 모발 길이
Wp: 시술 후 모발 길이
2) 모발의 굵기 평가
각 모다발에서 5가닥의 모발을 무작위로 선별하여 실리콘 고정처리 지점 5 cm 아래 부분을 모발 분석기(TS-HP-1-TN-KPLHT; HMSP Pro, KC Technology, Korea)를 이용하여 각 5회 측정하였고, 최대값과 최소값을 제외한 평균값을 산출하여 통계에 반영하였다.
3) 모발의 인장강도 및 탄성계수 평가
각 그룹의 모다발에서 실리콘 고정처리 지점 5 cm 아래 부분을 잘라 그룹별 총 10가닥의 모발을 무작위로 선별하였고, 채취한 모발을 인장강도기(CIP-D100; 씨아이피테크, Korea)에 적용하여 인장강도와 탄성계수를 측정하였다. 인장강도는 모발을 지그에 고정시킨 후 일정한 속도로 모발을 잡아당겨 끊어질 때의 최대 하중(N) 값을 평가하였고, 탄성계수는 모발 가닥을 양쪽으로 잡아당기기 시작했을 때 늘어났다가 원래 상태로 돌아가려는 힘의 크기(N/mm2)를 평가하였다.
4) Methylene blue를 사용한 모발 손상도 평가
각집단의 모다발에서 2가닥의 모발을 무작위로 선별한 뒤, 실리콘 고정처리 부분으로부터 5 cm 아래 지점을 1.5 cm로 잘라 2% methylene blue 용액에 담궈 1시간 동안 모발을 염색시켰다. 표본에 methylene blue 용액을 닦아낸 후, 1 mL disortion buffer (50% D.W, 19% ethanol, 1% glacial acetic acid)에 넣어 5 min 간 용출시킨 뒤 모발을 제거한 buffer의 흡광도를 660 nm에서 spectrophotometer (V-750; JASCO, Japan)로 측정하였다.
5) 주사전자현미경(SEM) 관찰 및 모표피 두께 평가
각 집단의 모다발에서 3가닥의 모발을 무작위로 선별한 뒤, 실리콘 고정처리 부분으로부터 5 cm 아래 지점을 1.5 cm로 잘라 copper holder 위에 carbon tape를 접착한 표면에 나열하였다. 모발의 원통형 구조를 고려하여 스테이지를 평면, 상향 기울임, 하향 기울임의 세 조건에서 G10 Ion Sputter Coater (GSEM, Korea)를 이용하여 금(Au) 코팅을 시행하였다. 주사전자현미경(SEM4000X FE-SEM; CIQTEK Co., Ltd., China)을 이용하여 코팅된 모발 모표피의 표면 상태를 700-1,000배율로 촬영하였고, ImageJ (NIH, USA) 분석 프로그램으로 표면 거칠기 변화(Ra)를 마이크로미터(μm) 단위로 정량 분석하였다. 모표피 두께는 1,500배율에서 촬영한 단면 영상을 기반으로 나노미터(nm) 단위로 정량 분석하였다.
6) 자료분석방법
자료분석은 SPSS 28.0 for Windows (SPSS Inc., USA)를 사용하여 통계적 유의성을 검증하였다. 그룹간 차이를 검증하기 위해 일원배치 분산분석(one-way ANOVA analysis of variances)을 실시하였고, 모든 데이터의 통계학적 유의수준은 p값 0.05 미만으로 설정하였다. 검증된 집단 간의 사후분석은 Duncan-test를 실시하였다.
Results and Discussion
시스테아민HCl 용제를 이용하여 손상이 유도된 모발에 퍼머넌트 웨이브를 시행하였다. 이때 대조군(C)은 치오글리콜산계 크림 타입 펌제 1제(pH 8.9)를 15 min 적용하였으며, 실험군은 C와 동일한 1제를 10 min 처리한 후, 각 pH 4.5 (E4.5), pH 7 (E7), pH 9 (E9)의 점도가 낮은 겔 타입 추가 펌제를 5 min 도포하여 더블 연화를 유도하였다. 퍼머넌트 웨이브를 완료한 후, 각 처치에 따른 각 모발 상태를 분석한 결과는 다음과 같다.
1. 웨이브 효율
웨이브 효율은 E7>E9>C>E4.5 순으로 높게 나타났으며, 집단 간 웨이브 효율은 유의한 차이를 보였다(p<0.001). C와 E9 간에는 유의한 차이를 보이지 않았으며, E7은 (E9, C)보다 유의하게 높은 웨이브 효율을, (E9, C)는 E4.5보다 유의하게 높은 웨이브 효율을 보였다(Table 3).
Wave efficiency by group (Index: %)
헤어 퍼머넌트 웨이브의 펌제 1제는 pH를 높여 모표피의 작용을 약화시키며, 펌제가 모발 안으로 용이하게 유입되도록 한다(Bolduc & Shapiro, 2001). E9의 경우는 과도한 연화가 발생하였고, C의 경우 더블 연화가 이루어지지 않아 E7에 비해 상대적으로 낮은 웨이브 효율을 보인 것으로 사료된다. 다만 비슷한 산도 하에서 크림 타입의 펌제 1제를 15 min 동안 적용하는 것보다 점도가 낮은 겔 타입의 추가 펌제 1제를 적용하는 것이 더 높은 웨이브 효율을 보인다는 것을 알 수 있다.
E4.5의 경우 산성으로 인해 모표피가 다시 닫히는 현상을 유도하여 펌제 2제인 과산화수소가 모발에 미치는 영향을 억제하게 됨으로써 웨이브 형성을 저해했을 것으로 판단된다(Jun & Kang, 2019).
2. 모발의 굵기
모발의 굵기는 E4.5>E7=C>E9 순으로 높게 나타났으며, 집단 간 모발의 굵기는 유의한 차이를 보였다(p<0.01). E7, C 간에는 유의한 차이를 보이지 않았으며, E4.5는 E7과 C보다, 그리고 E7과 C는 E9 보다 유의하게 모발이 굵은 것으로 나타났다(Table 4).
Hair thickness by group (Index: mm)
펌제의 경우 염기성 물질을 첨가하기 때문에 팽윤작용이 일어나, 머리카락의 두께가 증가하게 된다. Adipic acid (Jun & Kang, 2019), tartaric acid (Park & Kang, 2019), aspartic acid (Kang & Kang, 2017)를 펌 중간처리에 적용했던 각각의 선행연구에서는 모발의 굵기에 영향을 미치지 않은 것으로 해석되나, 본 연구에서 산도가 다른 겔 타입의 추가 펌제 1제를 적용한 것은 모발의 굵기에 영향을 미친 것으로 판단된다.
E4.5의 경우, 기본 펌제 1제에 의해 진행되고 있던 모발의 팽윤 현상이 낮은 산도의 추가 펌제 1제가 더해지면서 내부에 수분을 가둔 채 모표피가 급속히 닫혀 일시적으로 모발의 굵기가 증가했을 것으로 추정된다. 이에 따라 제대로 컬이 형성되지 않아, 위 기술한 웨이브 효율에서는 확연하게 낮은 수치를 나타낸 것으로 사료된다.
3. 모발의 인장강도 및 탄성계수
모발의 인장강도는 E4.5>E7>E9>C 순으로 높게 나타났으며, 집단 간 모발의 인장강도는 유의한 차이를 보였다(p<0.01). C와 E9 간에, 그리고 E4.5와 E7 간에는 유의한 차이를 보이지 않았으며, (C, E9)와 (E4.5, E7)의 집단 간에는 (E4.5, E7)에서 유의하게 더 높은 수준의 인장강도를 보였다(Table 5).
Hair tensile strength by groups (Index: N)
모발의 탄성계수는 E7>E4.5>E9>C 순으로 높게 나타났으며, 집단 간 모발의 탄성계수는 유의한 차이를 보였다(p<0.05). C와 E9 간에, 그리고 E4.5와 E7 간에는 유의한 차이를 보이지 않았으며, (C, E9)와 (E4.5, E7)의 집단 간에는 (E4.5, E7)에서 유의하게 확연히 높은 수준의 탄성계수를 보였다(Table 6).
Hair elastic modulus by groups (Index: N/mm2)
모발은 18종의 아미노산 등이 세로로 길게 연결된 집합체로서 펩타이드 결합(peptide bone)의 반복이 나선형으로 꼬여 있어, 탄력성과 복원력을 가진다. 모발의 강도와 탄력을 주는 시스틴결합(S-S bone)은 황(S)으로 결합 연결되어 케라틴(Keratin)의 중요한 특성을 갖고 있으며, 모발의 탄력성은 이러한 시스틴의 물리적, 화학적 성질로부터 기인한다(Kim, 2007). 따라서 모발이 손상되면 모발의 탄력이 저하되어 복원력을 상실하게 된다. 결과적으로 모발의 인장강도와 탄성계수는 모발의 손상도와 상관성을 가진 것으로 해석할 수 있으며, 팽윤현상이 저지된 E4.5와 E7에서 높은 수치를, 팽윤현상이 지속된 C, E9에서 낮은 수치를 나타내 확연한 모발 손상도의 차이를 보여주었다.
4. Methylene blue를 사용한 모발 손상도 평가
메틸렌 블루는 용액상태에서 양이온이므로 모발의 음이온과 친화력이 있어 모발의 모표피 사이에 잘 끼어 들어간다. 또한 물이나 알코올에 잘 녹는 성질이 있어 NR desorb solution에서는 모발로부터 용출되어 그 용출되는 정도를 측정함으로 간접적으로 모발의 손상정도를 알 수 있다(Lee & Kang, 2012).
분석결과 모발의 손상도는 C>E9>E7>E4.5 순으로 높게 나타나, 낮은 점도의 추가 펌제 1제를 적용한 E 집단이 C에 비해 상대적으로 모발 손상도가 낮은 것으로 판단된다. E 중에서도 추가 펌제 1제를 산성으로 적용한 E4.5에서 확연하게 손상 모발의 보호 효과가 발현되었으며, 이는 베이직 펌제와 추가 펌제 1제와의 급격한 산도 변화로 단백질의 응축과, 이로 인한 공극의 축소에 의한 것으로 사료된다(Table 7).
Hair damage by groups
5. 주사전자현미경(SEM) 관찰 및 모표피 두께 평가
펌 모발은 알칼리제에 의해 모표피의 팽윤이 일어나기 때문에, 펌 모발 표면의 모표피 세포들은 말단부위가 뾰족하거나 각이 진 상태로 매우 불규칙하게 손상된다(Kim et al., 2009). 본 연구에서도 모발의 표면을 관찰한 결과, 모든 집단에서 반복적인 화학적 손상으로 인해 불명확한 문리와 모표피 용해로 인한 불분명한 단차, 그리고 모표피의 들뜬 상태와 모표피의 파절이 확인되었다(Figure 1 A).
Hair images obtained by SEM.
(A) Hair surface morphology observed at ×1,000 magnification; (B) Cuticle thickness observed at ×1,500 magnification.
모발의 모표피 거칠기는 E9>C>E7>E4.5 순으로 높게 나타났으나, 집단 간 유의한 차이를 나타내지 않았다(Table 8). 또한 모표피 두께는 E4.5>E9>E7>C 순으로 높게 나타났지만, 집단 간 유의한 차이는 없었다(Table 9, Figure 1 B).
Ra of the hair cuticle by groups (Index: μm)
Cuticle thickness according to groups (Index: nm)
Conclusion
본 연구는 시스테아민HCl 용제에 의해 반복적으로 손상된 모발의 효과적인 퍼머넌트 웨이브 방안과 낮은 점도의 치오글리콜산계 함유 펌제를 활용한 퍼머넌트의 모발보호 효과를 검증하였다. 시스테아민 HCl 용제에 인한 모발 손상을 유도한 후 퍼머넌트 웨이브를 시행하였으며, 퍼머넌트 웨이브 시행 과정에서 대조군은 펌제 1제를 치오글리콜산계 크림 타입의 pH 8.9만을 15 min 적용하였고(C), 실험군은 동일한 1제를 10 min 동안 처리 후, 각 pH 4.5 (E4.5), pH 7 (E7), pH 9 (E9)인 겔 타입의 추가 펌제를 도포하고 5 min 동안 방치하여 더블 연화를 유도하였다. 펌제 1제의 사용을 달리한 대조군과 실험군의 시료모발을 분석한 결과는 다음과 같다.
웨이브 효율은 E7>E9>C>E4.5 순으로(p<0.001), (E7)은 (E9, C) 보다, (E9, C)는 E4.5 보다 웨이브 효율이 유의하게 높은 것으로 나타났다. 모발의 굵기는 E4.5>E7=C>E9 순으로(p<0.01), E4.5는 E7과 C보다, 그리고 E7과 C는 E9보다 유의하게 모발이 굵은 것으로 나타났다. 모발의 인장강도는 E4.5>E7>E9>C 순으로(p<0.01), (E4.5, E7)이 (C, E9) 보다 유의하게 높은 모발의 인장강도를 보였다. 모발의 탄성계수는 E7>E4.5>E9>C 순으로(p<0.05), (E4.5, E7)는 (C, E9)보다 유의하게 높은 탄성계수를 보였다. 모발의 손상도는 C>E9>E7>E4.5 순으로 높게 나타나, 낮은 점도의 추가 펌제 1제를 적용한 E 집단이 C에 비해 상대적으로 모발 손상도가 낮은 것으로 판단된다. E 중에서도 추가 펌제 1제를 산성으로 적용한 E4.5에서 확연하게 손상 모발의 보호 효과가 발현되었다. 주사전자현미경(SEM)을 통해 모발의 표면을 관찰한 결과, 모든 집단에서 반복적인 화학적 손상으로 인해 불명확한 문리와 모표피 용해로 인한 불분명한 단차, 그리고 모표피의 들뜬 상태와 모표피의 파절이 확인되었다. 모발의 모표피 거칠기는 E9>C>E7>E4.5 순으로 높게 나타났고, 모표피 두께는 E4.5>E9>E7>C 순으로 높게 나타났지만, 집단 간 유의한 차이는 없었다.
결과적으로 추가 펌제 1제를 점도가 낮은 겔 타입 pH 7로 사용했을 때, 웨이브 효율과 모발의 인장강도, 탄성계수 등이 의미있게 높은 결과를 보였고, 추가 펌제 1제를 점도가 낮은 겔 타입 pH 4.5로 사용했을 때, 모발의 굵기, 인장강도, 탄성계수, 손상에 대한 보호 효과 등에서 의미있게 높은 결과를 보였다. 따라서 시스테아민HCl 용제에 의해 반복적으로 손상된 모발에 퍼머넌트 웨이브를 시행할 때, 웨이브 효율과 함께 모발의 탄력을 추구하는 경우는 겔 타입 추가 펌제 1제로 pH 7을, 손상 모발에 대한 모발보호 효과를 높이면서 탄력 있는 컬을 추구하는 경우에는 겔 타입 추가 펌제 1제로 pH 4.5를 적용하는 것이 더욱 적합한 것으로 사료된다.
펌제 1제를 치오글리콜산계 크림 타입의 pH 8.9만을 15 min 적용한 대조군과 동일한 1제를 10 min 동안 처리 후, pH 9 겔 타입의 추가 펌제를 도포하고 5 min 동안 방치하여 더블 연화를 유도한 경우를 비교해보면, pH 9 겔 타입의 추가 펌제를 활용한 경우에서 웨이브 효율이 유의하게 높은 것을 확인할 수 있었다. 크림 타입 펌제에 의해 1차적으로 작용된 모발에 점도가 낮은 제형을 추가 도포함으로써, 모발에 펴 바르기 용이하여 모발 전반에 균일한 영향을 미칠 수 있고, 웨이브의 효율도 높일 수 있어, 기술적 측면에서 유용하게 해석된다. 더욱이 본 연구 결과를 통해 시스테아민HCl 용제에 의해 반복적으로 손상된 모발의 퍼머넌트 웨이브 시행 시, 추가 펌제의 활용과 그 점도 및 pH를 조정함으로써 컬의 탄력과 모발보호 효과를 모두 획득할 수 있음이 검증되었다.
본 연구결과를 통해 산업 현장의 헤어 디자이너가 헤어 퍼머넌트 웨이브를 수행함에 있어, 시스테아민HCl 펌제의 반복적인 적용으로 인한 손상 모발을 대상으로 탄력 있는 컬 형성과 모발보호 효과를 위한 방안에 도움이 되길 기대한다. 또한 향후 동일한 pH의 다양한 점도를 가진 펌제 1제 적용에 따른 웨이브 효율과 모발보호 효과를 비교할 수 있는 추가적인 연구가 이루어져, 더욱 구체적이고 명확한 결론에 도달하기를 제언한다.
Notes
This work is part of the Jongyeop Lee’s Ph.D. thesis at the Konkuk University, Seoul, Korea.
Author's contribution
JL and SB contributed equally to this work. JL and SB jointly designed the study. JL conducted and analyzed all experiments and wrote the manuscript. SB supervised the overall research and reviewed the manuscript.
Author details
Jongyeop Lee (Graduate Student), Department of Cosmetics Engineering, Konkuk University, 120 Neungdong-ro, Gwangjin-gu, Seoul 05029, Korea; Seunghee Bae (Professor), Department of Biological Engineering, Konkuk University, 120 Neungdong-ro, Gwangjin-gu, Seoul 05029, Korea.