Волосы постоянно подвергаются различным неблагоприятным внешним воздействиям, таким как механические или термические факторы, которые могут привести к повреждению или потере блеска и гладкости. Эти нежелательные эффекты можно свести к минимуму с помощью кондиционеров для волос, которые восстанавливают волосы и придают им гладкость. Некоторые из используемых в настоящее время кондиционирующих средств обладают низкой способностью к биологическому разложению и высокой токсичностью. Потребители косметической продукции также становятся все более осведомленными о проблемах окружающей среды и смещают свои предпочтения в сторону продуктов на натуральной основе. Поэтому разработка новых экологически чистых производных на натуральной основе, которые могут действовать как кондиционирующие средства в продуктах по уходу за волосами и, таким образом, конкурировать с традиционными системами, получаемыми из невозобновляемых источников, является весьма привлекательной. В этой переведенной статье представлены ключевые физико-химические аспекты процесса кондиционирования волос, включая данные по структуре волос и причине деградации волос (ухудшение их состояния).

Волосы характерны для млекопитающих. У них есть защитная функция, поскольку они действуют как барьер для внешних элементов и играют роль в терморегуляции. У людей волосы также имеют социальное значение и могут оказывать большое влияние на личный образ и уверенность в себе. Здоровые волосы обеспечивают эмоциональное и психологическое здоровье и способствуют повышению самооценки и привлекательности. Внешний вид блестящих, здоровых и гладких волос зависит от воздействия окружающей среды, применяемых средств по уходу за волосами и простых привычек ежедневного ухода за волосами. На рынке доступно большое разнообразие средств по уходу за волосами, позволяющих потребителю достичь желаемых свойств и эстетических результатов для своих волос, таких как шампуни, кондиционеры, красители, муссы, лосьоны и т.д. Для изменения свойств волос также применяются другие химические и термические обработки, например, процессы выпрямления, завивки и обесцвечивания. Эти процедуры проводятся для улучшения внешнего вида волос и, следовательно, самооценки.

Важным этапом в уходе за волосами является процесс очистки. Очищение волос обеспечивается шампунями. Эти продукты удаляют пыль, остатки косметики для укладки и излишки кожного сала, скопившиеся в коже головы и волокнах волос, за счет их солюбилизации1 с помощью поверхностно-активных веществ, присутствующих в составе. Затем растворимые частицы можно легко удалить, ополоснув водой.

Хотя задача шампуней — способствовать хорошему уходу за волосами, они также могут сделать волосы сухими и грубыми. Высокая очищающая способность анионных поверхностно-активных веществ, присутствующих в шампунях, в сочетании с трением, которому способствует мытье головы и волос, часто приводит к удалению и / или деградации липидов и кератина.

В связи с этим некоторые люди чувствуют необходимость наносить кондиционер для волос после мытья головы, чтобы улучшить мягкость и блеск волос и уменьшить их завивание.

Чтобы лучше понимать процесс кондиционирования, необходимо быть знакомым со структурой и составом волос.

Структура и химический состав волос

Волосы представляют собой волокнистый композитный биоматериал, вырабатываемый волосяной луковицей и состоящий из белков, липидов, воды и других второстепенных соединений, таких как пигменты. Белки являются основным компонентом волос и могут составлять от 65 до 95% от общей массы волос. Основным компонентом волос является кератин, устойчивый волокнистый белок, состоящий в основном из аминокислот тирозина, глицина и цистеина. Высокое содержание серосодержащего цистеина приводит к образованию дисульфидных связей между соседними кератиновыми цепями, образуя цистиновые звенья (рисунок 1). Наряду с дисульфидными связями в структуре волос также в изобилии присутствуют пептидные связи. Следовательно, многочисленные группы −CO и −NH доступны для образования водородных связей между соседними белковыми волокнами. Полученная в результате сшитая структура кератина отвечает за форму, структуру и прочность волокон волоса.

В поперечном разрезе волокна волосяного стержня представляют собой три основных концентрических слоя: мозговое вещество, кортекс и кутикулу, от самого внутреннего до самого внешнего слоя соответственно. Общее представление о структуре волосяных волокон представлено на рисунке.

Медула волоса (мозговое вещество)
Кортекс волоса (корковый слой)
Кутикула

Внешний компонент кутикулы, эпикутикула, покрыт липидным слоем, который придает поверхности волоса гидрофобный 2 характер. Этот слой, известный как F-слой, состоит из 18-метилейкозановой кислоты (18-МЭА), которая ковалентно связана с цистеиновыми группами белков кератина тиоэфирными связями (б). F-слой является первым гидрофобным “защитным барьером” волос, и он уменьшает трение между волокнами волос.

Кутикула волоса действует как барьер, который защищает кортекс волокон и отвечает за текстуру и гладкий внешний вид волос. В здоровых волосах кутикула может сохраняться до 6 лет. Когда волосы подвергаются жестким воздействиям, таким как химическая, физическая или термическая обработка, выветривание волос ускоряется, и стержень волоса повреждается. Разрушение стержня волоса начинается с удаления F-слоя, но дальнейшее повреждение может привести к разрушению всей кутикулы и, в конечном итоге, к деградации белков в кортексе.

Этнические группы волос

Этническая принадлежность является важным фактором, который следует учитывать при изучении волос и разработке новых средств по уходу за волосами, поскольку их структура и свойства различаются у людей разных этнических групп. В этом отношении волосы можно разделить на три основные группы: европейские (кавказские)3, африканские и азиатские. Различия в химическом составе, структуре и свойствах изучались в течение длительного времени.

Подробнее о различиях структуры волос основных этнических групп

Понимание различий в структуре и свойствах волос представителей разных этнических групп, таких как механическое поведение, форма и механизм повреждения, имеет первостепенное значение для разработки эффективных составов по уходу за волосами, адаптированных к желаемым областям применения и отвечающих ожиданиям потребителей. Кроме того, воспроизводимость результатов зависит от сходства свойств образцов. Поэтому важно учитывать возможные вариации морфологии волос.

Факторы и причины повреждения волос

Повреждение волос — это химическое или физическое разрушение стержня волоса, которое приводит к удалению некоторых компонентов волоса и делает его более восприимчивым к ломкости.

Подробнее
Повреждение волос — это прогрессирующий процесс разрушения, при котором стержень волоса теряет внешнюю защиту, обеспечиваемую кутикулой, и влияет на способность кортекса удерживать влагу. На первом этапе это приводит к потере блеска и мягкости, но при дальнейшем повреждении волосы могут потерять свою силу и эластичность и, в конечном итоге, полную структурную целостность, что приводит к их ломкости.

За время своего существования волосы постоянно подвергаются воздействию различных источников атмосферного воздействия. Это означает, что более старые волосы будут подвергаться большему повреждению, чем недавно сформированный волосяной стержень. Следовательно, волосы вблизи кожи головы имеют более сохранную структуру, чем кончики длинных волос.

Вблизи кожи головы волосы имеют полноценную кутикулу, а стержень волоса полностью покрыт перекрывающимися чешуйками. С увеличением расстояния от кожи головы волосы становятся более поврежденными. Часть кутикулы была частично удалена, обнажив кортекс волокон, и поверхность приобрела шероховатый вид. Вблизи кончиков кутикула не видна из-за более длительного воздействия внешних факторов за время их существования, что привело к полному удалению слоев кутикулы. Степень повреждения волос будет отличаться у разных людей и в значительной степени зависит от ежедневных привычек каждого человека по уходу и степени воздействия атмосферных воздействий.

Разрушение волокон волос происходит по четырем категориям причин повреждения: механические, химические, термические или экологические процессы, или их комбинация. Степень повреждения, вызванного каждым типом внешнего воздействия, будет зависеть от привычек каждого человека, но, в целом, химические процессы склонны вызывать большее ухудшение состояния, тогда как воздействие факторов окружающей среды оказывает меньшее воздействие .

Механические повреждения волос
Вредное воздействие окружающей среды и особенно ультрафиолета на волосы
Химическое повреждение волос
Термическое воздействие на волосы

Уход за волосами

Люди заботятся о своем здоровье и внешнем виде. Красивые, здоровые и ухоженные волосы и кожа оказывают влияние на окружающих и создают впечатление о себе. Волосы оказывают огромное влияние на имидж человека и самовыражение личности. Некоторые методы, а именно процедуры, выполняемые в парикмахерских, такие как стрижка, окрашивание или укладка волос, применяются с основной целью улучшения состояния волос и самооценки.

Некоторые методы ежедневного ухода также помогают улучшить внешний вид волос. Расчесывание, очищение и применение правильно подобранных средств для ухода за волосами играют важную роль. Домашний уход чрезвычайно важен для поддержания чистоты волос и кожи головы, поддержания их в хорошем состоянии и восстановления или, по крайней мере, смягчения повреждений, вызванных внешними воздействиями.

По той причине, что волосы состоят из мертвых клеток, они не могут быть биологически восстановлены. Единственный способ восстановить их свойства — это физическое восстановление с помощью кондиционера для волос и / или других средств по уходу за волосами, которые могут покрывать или заполнять поврежденную поверхность стержня волоса.

Кондиционеры для волос

Воздействие окружающей среды, термических и химических воздействий приводит к повреждению поверхности волос. Основной причиной потери блеска и текстуры является частичное или полное удаление липидного слоя толщиной с поверхности кутикулы. Отсутствие этой гидрофобной защиты делает волосы более гидрофильными и восприимчивыми к набуханию, тем самым увеличивая их ломкость и трение между волокнами. Как упоминалось, волокна волос состоят из мертвых клеток, которые не способны к самовосстановлению. Чтобы избежать воздействия и повреждения кортекса волоса, поверхность волокна можно покрыть и частично восстановить, нанеся кондиционер для волос, который заполняет поврежденный участок кутикулы.

Кондиционер для волос — одно из многочисленных доступных средств по уходу за волосами. Основная функция кондиционеров — улучшать физические и эстетические свойства волос. Они в первую очередь предназначены для сухих и поврежденных волос и содержат молекулы, которые накапливаются на поврежденных чешуйках кутикулы, заполняя трещины. В результате получается гладкая поверхность с уменьшенным трением между волокнами волоса.

Кондиционеры для волос придают волосам мягкость, блеск и гладкость, уменьшают завивание, уменьшают статическое электричество и облегчают расчесывание волос.

Классификация кондиционеров для волос

Существуют различные косметические подходы к кондиционированию волос. Кондиционеры для волос можно классифицировать по-разному, в зависимости от типа продукта (способа его нанесения на волосы), способа действия или его состава. Наиболее подходящий состав кондиционера зависит от желаемого эффекта и степени повреждения. Различия между различными продуктами будут представлены более подробно.

Шампуни 2 в 1
Быстрорастворимые кондиционеры на каждый день (время экспозиции до 5 минут)
Кондиционеры глубокого действия
Шампуни “2 в 1”
Наталья
Шампунь с двойной функцией — очищения и кондиционирования. В состав входят кондиционирующие добавки, придающие волосам послушность, блеск и антистатические свойства. Рекомендуется для сухих, поврежденных или химически обработанных волос. Содержат гидролизованный протеин, силиконы, глицерин, поливинилпирролидон или четвертичные кондиционирующие добавки
Быстрорастворимые кондиционеры
Наталья
Предназначен для нанесения после мытья головы и смывания через короткий промежуток времени (около 5 минут). Идеально подходит для ежедневного применения на слегка поврежденных волосах, чтобы уменьшить действие ПАВ шампуня и улучшить расчесывание. Содержит бехентримония хлорид и стеаралкония хлорид (четвертичные кондиционеры)
Глубоко / интенсивные кондиционеры
Наталья
Более концентрированный, чем быстрорастворимые кондиционеры, его следует оставлять на волосах на 20-30 минут. Рекомендуется для очень сухих волос или перед химической обработкой, такой как окрашивание и завивка. Большее количество четвертичных кондиционеров в дополнение к белкам.
Несмываемые кондиционеры
Наталья
Предназначены для нанесения после мытья головы и кондиционирования, а не смывания. Эти продукты можно наносить ежедневно на влажные или сухие волосы и они идеально подходят для предотвращения повреждений в результате регулярного ухода. Силиконы, масла, поливинилпирролидон или другие пленкообразующие вещества.
Кондиционеры для сушки феном
Наталья
Они наносятся на подсушенные полотенцем волосы перед сушкой феном и укладкой и могут обеспечивать фотозащиту и предотвращать термическое повреждение. Полезны для людей с тонкими волосами и избыточным выделением кожного сала кожей головы. Те же средства, что и быстрорастворимые кондиционеры, но не содержат масел.
Кондиционеры для придания объема тонким волосам
Наталья
Они обволакивают стержень волоса, увеличивая его диаметр и создавая иллюзию густоты волос. В качестве кондиционирующего средства они обычно содержат протеины, наносятся на подсушенные полотенцем волосы перед укладкой и пленкообразующие агенты, такие как силиконы или гидролизованные белки, такие как кератин.

Существует большое разнообразие продуктов с кондиционирующими свойствами, и даже для каждого типа продуктов может быть введено большое количество разнообразных соединений для придания волосам хорошего состояния. В зависимости от серьезности повреждения, для создания специальных кондиционеров для волос для каждого типа волос и степени повреждения используются различные классы соединений с различным поведением и способами действия.

Существует обширный список соединений, обладающих кондиционирующими свойствами. Некоторые из них включают природные полимеры (например, целлюлозу, крахмал и их производные), синтетические полимеры (например, поливинилпирролидон, полиакрилаты, силиконы и т.д.), смолы и гидролизованные белки. На взаимодействие кондиционирующих соединений с волосами влияют свойства полимера, например, его молекулярная масса, гидрофобность и плотность заряда. Таким образом, ожидается, что различные классы кондиционирующих средств будут действовать по-разному и придавать волосам разные свойства.

Кондиционирование волос достигается по крайней мере с помощью одного из трех ключевых процессов, представленных ниже:

  • Нейтрализация отрицательных зарядов волокон волос путем адсорбции катионных соединений на поверхности.
  • Смазывание кутикулы за счет восстановления гидрофобного характера стержня волоса.
  • Восстанавливление утраченных протеинов и удержанию влаги благодаря обработке небольшими молекулами протеинов, проникающими в стержень волоса.

Каждый из этих путей достижения гладкости, блеска и послушности волос достигается за счет использования соединений различной химической природы.

Кондиционеры для волос можно разделить на три класса в зависимости от их состава и механизма действия: катионные, пленкообразующие и кондиционеры на основе белка.

Катионные кондиционеры. Действуют путем нейтрализации отрицательных зарядов поврежденных волос путем осаждения положительно заряженных молекул на поверхности волос. Мягкость и гладкий внешний вид волос достигается за счет уменьшения статического электричества кутикулы. Отлично подходит для химически обработанных волос.

Состав: четвертичные аммониевые соединения: хлорид цетримония, хлорид стеаралкония и др.

Пленкообразующие кондиционеры. Действуют путем нанесения полимеров, которые образуют пленку, заполняющую дефекты на поверхности кутикулы и покрывающую стержень волоса, восстанавливая его мягкость и блеск. Они также могут быть положительно заряжены и снижать статическое электричество анионных поврежденных стержней волос.

Состав: пленкообразующие агенты, такие как поливинилпирролидон (PVP), силиконы и масла.

Кондиционеры на протеиновой основе. Содержит аминокислоты и небольшие полипептидные фрагменты гидролизованных белков, которые могут проникать в стержень волоса и восстанавливать поврежденные волосы за счет восстановления утраченных белков и повышения прочности волос. Избыток белков вымывается при мытье волос, поэтому их действие носит временный характер.

Состав: животный белок, яйца, плацента, коллаген, кератин, пиво и другие.
Важно знать

Физико-химические принципы процесса кондиционирования волос

Как обсуждалось выше, на структуру и эстетические свойства волос могут влиять различные факторы. Некоторые из них вызывают серьезное повреждение волокон волос, например, при химической обработке, но даже воздействие окружающей среды изменяет поверхность и целостность волос, придавая им нездоровый вид. Эти изменения могут быть вызваны, например, удалением самого внешнего липидного слоя, который ковалентно связан с кутикулой, или окислением дисульфидных связей остатков цистина до цистеиновой кислоты, вызванным длительным воздействием солнечного света. Избыток кислотных групп подвергается диссоциации в водной среде и увеличивает плотность заряда в стержне волоса. Эти модификации меняют характер поверхности волос с высокогидрофобной и слабо заряженной на гидрофильную, полярную и отрицательно заряженную поверхность. Было заявлено, что использование кондиционеров эффективно для предотвращения или лечения этих нежелательных изменений. Эффективность кондиционеров для волос зависит от их состава, а также от их способности осаждаться на поверхности волос и оставаться прикрепленными к ним. Поэтому понимание взаимодействий между ингредиентами кондиционера и волосами имеет чрезвычайное значение, поскольку они будут влиять на распределение, густоту и, следовательно, на надлежащее функционирование кондиционеров.

Разнообразие кондиционеров для волос велико, и их различные соединения действуют по-разному из-за различных взаимодействий, которые управляют их нанесением или впитыванием в волосы. Например, гидролизованные белки небольшого размера могут проникать в стержень волоса, тогда как полимеры с высокой молекулярной массой действуют только на поверхности кутикулы, адсорбируясь посредством ван-дер-ваальсовых взаимодействий или связываясь посредством химических или электростатических взаимодействий. Поскольку кондиционеры для волос представляют собой водные растворы или суспензии, количество продукта, оседающего на волокнах, зависит от баланса между его взаимодействием с кератином, его гидрофильностью или силами связывания с водной фазой и скоростью его диффузии. Адсорбция различных соединений кератином волос рассматривается как непрерывный спектр механизмов между процессами, управляемыми зарядом, и гидрофобными процессами. Некоторые соединения, такие как водорастворимые катионные поверхностно-активные вещества, при рН выше изоэлектрической точки белков волос адсорбируются на их поверхности по существу за счет заряженного механизма из-за притяжения между положительно заряженными ионами четвертичного аммония и отрицательно заряженными волосами. Напротив, адсорбция нерастворимого в воде диметикона из анионной среды шампуня на поверхности волос в основном обусловлена гидрофобными взаимодействиями. Эти примеры представляют крайние области спектра. Однако незначительные структурные изменения в адсорбирующих соединениях или в условиях среды, такие как изменение рН, могут вызвать изменения в механизме адсорбции в сторону промежуточного смешанного процесса с участием как заряда, так и гидрофобных взаимодействий. На взаимодействие с кератином влияют различные факторы, такие как размер молекул и заряд кондиционирующих средств, рН среды и свойства волос, такие как степень повреждения и изоэлектрическая точка. Изоэлектрическая точка и рН среды влияют на механизм осаждения различных соединений, поскольку эти факторы напрямую связаны с суммарным зарядом волос. Изоэлектрическая точка волос кислая, около 3,67. Это означает, что при превышении этого значения pH волосы будут иметь отрицательную плотность заряда, и катионные кондиционеры склонны к электростатическому взаимодействию с ними. В случае поврежденных волос большее количество кондиционеров адсорбируется из-за их более низкой изоэлектрической точки, что увеличивает концентрацию отрицательных зарядов на поверхности.

Альтернативные кондиционирующие средства

Некоторые из обычных средств для ухода за волосами вызывают раздражение кожи и глаз, оказывают неблагоприятное воздействие на окружающую среду. В связи с этим ведется разработка высокоэффективных кондиционеров с низким воздействием на здоровье человека и окружающую среду. Растет осведомленность общества об экологических проблемах, что приводит к тому, что предпочтение отдается экологически чистым составам на натуральной основе.

Обычной практикой, принятой косметической промышленностью для повышения экологичности косметических продуктов, является производство составов, содержащих натуральные ингредиенты. Такой подход позволяет производителям косметики соответствовать ожиданиям потребителей в отношении производства более экологичных составов.

Кондиционеры на основе белка, например, можно легко приготовить из натуральных ингредиентов. Гидролизованные белки кератина овечьей шерсти великолепно восстанавливают волосы. Однако использование продуктов животного происхождения связано с этическими ограничениями. Потому белки, полученные из растительных источников, являются более привлекательным сырьем для разработки составов по уходу за волосами. Белки растительного происхождения, такие как полученные из киноа, жожоба, баобаба, сои или риса, могут использоваться в качестве кондиционирующих средств в косметических составах. Пептиды, синтезированные из аминокислот природного происхождения, также предлагаются в качестве эффективных, устойчивых кондиционирующих средств с настраиваемой структурой и свойствами.

Липиды на растительной основе также могут действовать как кондиционирующие средства и восстанавливать гидрофобный характер стержня волоса, заменяя естественный липидный слой волоса.

Сильно поврежденные волосы, особенно химически обработанные, имеют более низкую изоэлектрическую точку и, следовательно, более высокую плотность негативных участков. Из-за этого люди с поврежденными волосами испытывают трудности с достижением желаемого эффекта кондиционирования без использования катионных кондиционеров. Однако наиболее распространенные катионные поверхностно-активные вещества в основном получают из продуктов нефтехимии, которые плохо поддаются биологическому разложению и обладают острой токсичностью. Природные возобновляемые ресурсы исследуются для разработки катионных кондиционеров с минимальным воздействием на окружающую среду и здоровье человека.

Эстеркваты представляют собой распространенный класс катионных поверхностно-активных веществ, которые могут вводиться в составы по уходу за волосами в качестве кондиционирующих средств. Эстеркваты представляют собой четвертичные аммониевые соединения, полученные из алканоламинов, в основном триэтаноламина, метилдиэтаноламина или диметиламино-1,2-пропандиола, и жирных кислот, таких как олеиновая или пальмитиновая кислоты, из растительных масел. Сложные эфиры, содержащие расщепляемые сложноэфирные связи, связывают жирные кислоты с головной группой четвертичного аммония. Алкилэфиркваты стали более экологически чистой альтернативой традиционным и более стабильным алкилкватам. По сравнению со стабильными кватами общие экологические характеристики эстеркватов превосходны, поскольку они демонстрируют отличные показатели биоразлагаемости и низкой токсичности. Это стимулирует их использование в нескольких областях, в том числе в качестве кондиционирующих средств в составах по уходу за волосами. Хотя более низкая стабильность сложных эфиров, вызванная наличием расщепляемых сложноэфирных связей, полезна с экологической точки зрения, это может ограничить некоторые области применения или вызвать трудности, поскольку их стабильность в водных растворах ограничена узким диапазоном рН и в течение определенного периода. Некоторые примеры коммерчески доступных сложных эфиров включают дизанкроилэтилдимония хлорид и диолеолэтилгидроксиэтилмония метосульфат. Эти соединения производятся из растительного сырья, такого как подсолнечное масло. Оба кондиционирующих средства могут использоваться в качестве кондиционирующих средств в широком ассортименте продуктов, таких как ополаскивающие или несмываемые кондиционеры для волос, средства для укладки волос и кондиционирующие шампуни.

Протеины пшеницы в основном состоят из глютенина и глиадина, которые содержат высокое содержание меж- и внутриполипептидных дисульфидных связей. По этой причине протеины пшеницы являются перспективными кондиционирующими средствами для восстановления поврежденных волос.

  1. Солюбилизация – это увеличение растворимости плохо растворимого в воде вещества с поверхностно-активными веществами.  ↩︎
  2. Гидрофобность (от др.-греч. ὕδωρ — вода и φόβος — боязнь, страх) — это физическое свойство молекулы, которая «стремится» избежать контакта с водой.  ↩︎
  3. Среди европейских ученых преобладало мнение, что человеческий вид зародился в районе Кавказских гор. ↩︎