頭皮健康時代呼喚“選擇性”洗護技術

洗護發(fā)的頭皮護理新時代已經(jīng)到來！據(jù)報道，76%的中國人關注自己的頭皮健康狀態(tài)1）。同時，2.5億中國人有脫發(fā)煩惱2）。頭皮護理呈現(xiàn)高端化、護膚化、功效化趨勢3）。以清潔衛(wèi)生與美發(fā)護發(fā)為主要目的的洗護發(fā)產(chǎn)品技術也因此進入了關注頭皮健康的新階段。為了更好地滿足新時代的消費者需求，筆者們一貫倡導并踐行“選擇性”洗護產(chǎn)品系列技術，包括通過優(yōu)選表面活性劑組合，優(yōu)先地洗去可能引發(fā)頭皮炎癥的不飽和脂肪酸及角鯊烯的“選擇性清洗”技術4）；通過有效抑制金黃色葡萄球菌及馬拉色菌，而不過度抑制表皮葡萄球菌而實現(xiàn)抑惡揚善式的微生態(tài)平衡的 “選擇性抑菌”技術等5）。接下來我們將關注的重點放在了“選擇性沉積”的可行性之上。

表 1. 洗護產(chǎn)品中主要成分殘留時的風險評估

為了“死頭發(fā)”的美觀而危及“活頭皮”健康的做法是應該盡量避免的。最新的研究結果表明，洗護發(fā)產(chǎn)品殘留物確有可能引發(fā)皮膚痤瘡6）。那么，洗護發(fā)產(chǎn)品中有哪些殘留后會有風險的成分呢？表1是對洗護產(chǎn)品中主要成分在殘留時的風險評估。從表中的分析結果可見，常用于洗發(fā)水中的陰離子表面活性劑與常用于護發(fā)素及發(fā)膜中的陽離子表面活性劑是應該避免過度殘留的風險成分7）。而硅油等油脂及保濕劑等則屬于對頭皮健康無風險的成分。那么，是否可以做到選擇性地沉積這些無風險成分，而讓陰、陽離子表面活性劑盡量少殘留在頭皮上呢？本文將就此做一個探討。

能否通過頭皮與頭發(fā)表面性能的差異實現(xiàn)“選擇性沉積”？

表面吸附作用指的是在固體表面有吸附水中溶解及膠體物質(zhì)的能力。吸附可分為物理吸附和化學吸附。一般來講，洗護發(fā)產(chǎn)品與頭發(fā)或頭皮表面之間的主要通過范德華力、氫鍵、離子鍵而產(chǎn)生吸附，而不會發(fā)生化學反應。表面吸附能力的差異在很大程度上影響沉積的量。那么，頭發(fā)與頭皮的表面性能是否有差異？哪個表面更具有吸附能力呢？接下來我們就做一個推論。

圖 1. 洗發(fā)水中陰離子表面活性劑的沉積機理

首先，讓我們來比較一下兩者的表面積。關于頭皮的表面積，綜合各種報道的數(shù)據(jù)，應該是在500到800平方厘米的范圍。至于頭發(fā)，如果我們假設東亞人的頭發(fā)直徑是80微米，頭發(fā)長度設定在20厘米，則頭發(fā)表面積= ? x 80微米 x 20厘米 x 100000根  = 50240 平方厘米。也就是說頭發(fā)的總表面積約為頭皮的100倍左右。在兩者表面吸附能力相差不大的情況下，則洗護產(chǎn)品中的成分殘留在頭發(fā)上的幾率要遠大于頭皮。

接下來我們再比較一下頭發(fā)與頭皮的表面性能，筆者等前面的論文中曾發(fā)表過代表前額與頭發(fā)親水性的接觸角數(shù)據(jù)8），結果如下：前額接觸角=55;未受損頭發(fā)的接觸角=100-103°; 染成棕色頭發(fā)的接觸角=60°; 染成金色頭發(fā)的接觸角=55°?？梢娢词軗p的頭發(fā)比頭皮更疏水，而染過后的頭發(fā)則與頭皮接近。

綜上所述，頭發(fā)與頭皮的表面性能差異不大。結論是通過表面性能的差異來實現(xiàn)選擇性沉積雖非完全不可能，但比較困難。

如何避免洗護產(chǎn)品中風險成分的過度沉積？

既然利用頭發(fā)與頭皮表面性能的差異實現(xiàn)不同表面間的選擇性沉積比較困難，我們就將關注的重點放在了不同成分之間的差異化沉積之上。

首先，讓我們來看一下洗發(fā)水中的陰離子表面活性劑與護發(fā)素或發(fā)膜中的陽離子表面活性劑的沉積機理。眾所周知，洗發(fā)在受到稀釋時，其中的陰離子表面活性劑會與陽離子高分子相互作用形成絮凝。因此，陰離子表面活性劑的沉積機理包括了通過絮凝與陽離子高分子一起沉積及單分子吸附兩種（圖1）。一般來講，絮凝形成的程度越高，則沉積在頭發(fā)與頭皮上的幾率也越高。在將護發(fā)美發(fā)作為唯一主題的時代，絮凝形成的多則意味著對濕發(fā)的調(diào)理性好，且可幫助其它成分高效沉積。然而，進入頭皮健康新時代后，則需要更全面地考慮高效率沉積的利弊，具有平衡意識。通過控制陽離子高分子的分子量及電荷密度等，避免過度形成絮凝而導致陰離子高分子在頭皮上的累積。

圖 2. 護發(fā)素中陽離子表面活性劑的沉積機理

 另一方面，陽離子表面活性劑往往用于護發(fā)素或發(fā)膜中，起到主要的乳化劑及頭發(fā)調(diào)理劑的作用。在護發(fā)素或發(fā)膜中，陽離子表面活性劑與脂肪醇和水形成雙分子膜層狀晶體膠網(wǎng)結構，可以起到使用時保持濕發(fā)順滑以及幫助沉積其它有效成分的作用。換言之，陽離子表面活性劑是通過層狀晶體膠網(wǎng)或以單體形式沉積的（圖2）。通過對陽離子表面活性劑的分子結構進行優(yōu)化，可以調(diào)控其在產(chǎn)品中所形成的膠體微觀結構，從而避免其過度地沉積在頭皮上。

作為一個具體案例，筆者們曾在本刊上發(fā)表過用于易沖洗護發(fā)素的分子結構中特殊的陽離子表面活性劑，即作為疏水基團的烷基上帶有一個親水醚基的硬脂氧丙基三甲基氯化銨8）。使用該陽離子表面活性劑的發(fā)膜所形成的層狀晶體膠網(wǎng)結構松軟，受水沖洗時較迅速地散開，在釋放硅油等成分的同時，自身不過度地沉積在頭發(fā)或頭皮上。實驗結果表明，與由山?；谆然@為陽離子表明活性劑的發(fā)膜相比，基于硬脂氧丙基三甲基氯化銨的發(fā)膜可以在減少陽離子表明活性劑沉積量10-20%的同時，提高該體系中硅油的沉積量10-30%。

圖 3. 具有易沖洗效果的發(fā)膜案例

圖3、圖4分別為Off&Relax溫泉密集滋養(yǎng)發(fā)膜(OR Spa Hair Mask)易沖洗度測試及護發(fā)成分釋放度測試結果。該產(chǎn)品的標示成分為：水、硬脂醇、氨端聚二甲基硅氧烷、硬脂氧丙基三甲基氯化銨、鯨蠟醇、溫泉水、酵母菌/大米發(fā)酵產(chǎn)物濾液、茶（CAMELLIA SINENSIS）葉提取物、稻（ORYZA SATIVA）糟提取物、日本獐牙菜（SWERTIA JAPONICA）提取物、桑（MORUS ALBA）根提取物、母菊（CHAMOMILLA RECUTITA）花提取物、水解玉米淀粉、二（月桂酰胺谷氨酰胺）賴氨酸鈉、甘草酸二鉀、糖蜜、1，3-丙二醇、聚丙二醇-34、丁二醇、山崳酰胺丙基二甲胺、羥乙基纖維素、香精、乳酸、EDTA二鈉、苯甲醇、苯氧乙醇。發(fā)膜易沖洗度實驗方法如下：將1.5g發(fā)膜涂抹于亞洲人健康發(fā)質(zhì)頭發(fā)束上，利用動態(tài)梳理儀沖洗發(fā)束，收集沖洗用水并通過干燥、稱重測定被洗下的發(fā)膜量，換算出發(fā)膜的易沖洗度。護發(fā)成分釋放度實驗方法：事先使用動態(tài)梳理儀將亞洲人健康發(fā)質(zhì)頭發(fā)束的基線值統(tǒng)一，然后涂抹1.5g測試樣品于發(fā)束上，通過動態(tài)梳理儀沖洗發(fā)束，測定梳理濕發(fā)與干發(fā)時所需的力，以所測梳理性能為標準，評價護發(fā)成分的釋放效果。

圖 4. 具有快速釋放效果的發(fā)膜案例

 由圖3、圖4的實驗結果可見，相比使用傳統(tǒng)陽離子表面活性劑的市售發(fā)膜，使用硬脂氧丙基三甲基氯化銨的Off&Relax溫泉密集滋養(yǎng)發(fā)膜更容易沖洗，且釋放護發(fā)成分的效率更高。

如上所述，通過優(yōu)選陽離子表面活性劑結構，可以在一定程度上實現(xiàn)“選擇性沉積”。然而其“選擇性”還是有局限性的，很難做到完美。因此，在設計產(chǎn)品時就需要考慮不同的產(chǎn)品形式組合，形成系列。筆者們一直以來提倡頭皮護理的洗、護、養(yǎng)（育）三部曲的產(chǎn)品設計，通過免洗型的頭皮護理產(chǎn)品高效地運載頭皮護理的有效成分，而不過度地殘留洗發(fā)水與護發(fā)素中的成分。這樣的設計更加有利于頭皮健康。另外，通過選擇對頭皮溫和的表面活性劑替代陽離子表面活性劑的“無陽離子”表面活性劑護發(fā)產(chǎn)品技術創(chuàng)新也已取得突破。相關成果筆者將在今后進行發(fā)表。

結論

“選擇性沉積”是為了滿足頭皮健康需求而值得提倡的技術理念。雖然實現(xiàn)起來并非易事，但只要從多個角度綜合考慮，通過平衡護發(fā)與頭皮護理之間的關系，讓洗、護、養(yǎng)產(chǎn)品各司其職、分工協(xié)作，以及對殘留風險成分進行替代等，則可以盡可能地規(guī)避洗護發(fā)產(chǎn)品給頭皮健康帶來不必要的風險。

作者：楊建中^1，2, 林嫻婷¹
公司：¹美研創(chuàng)新株式會社，²株式會社O and R

參考文獻：

1.中國社會科學院《2022都市人群毛發(fā)健康消費白皮書》
2.國家衛(wèi)生健康委員會2019年發(fā)布的《中國脫發(fā)人群調(diào)查》
3.2022年4月18日的《消費日報》
4.X.Lin, M.Nakamura, Y.Wang, J.Z.Yang, “Selective Focus: Targeting Unsaturated Fatty Acids to Reduce Scalp Inflammation—A Proposal”，Cosmetics & Toiletries, Vol. 136, No. 2, 17 (2021)
5.楊建中，林嫻婷，“頭皮護理技術新發(fā)展”，國際個人護理品生產(chǎn)商情，2023年9月刊, 32（2023）
6.I.K.Rubin, S.Gourion-Arsiquaud, “Deposition and Retention of Hair Care Product Residue Over Time on  Specific Skin Areas”, J. Drugs in Dermatology, 19(4), 419, 2020
7.Emiko UCHIDA and Yoshito IKADA, Evaluation of Primary Skin Irritation of Surfactants with the Cultured Skin Model, Journal of Home Economics of Japan, Vol. 58 No. 4 197～202 (2007)
8.C.LaTorre, B.Bhushan, J.Z.Yang, P.M.Torgerson, “Nanotribological Effects of Silicone Type and Deposition Level and Surfactant Type on Human Hair using Atomic Force Microscopy”, J. Cosmet. Sci., 57, 37 (2006)
9.林嫻婷, 楊建中，“用于易沖洗護發(fā)素的保濕型陽離子表面活性劑─硬脂氧丙基三甲基氯化銨”, 國際個人護理品生產(chǎn)商情，2017年11月刊,28 (2017）

來源：榮格-《 國際個人護理品生產(chǎn)商情》

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