聚天冬氨酸钠在护发领域的应用

曹辉

聚天冬氨酸钠具有营养修复和保湿功效，具有使头发易梳理和柔软的作用。通过扫描电镜和接触角测试仪研究不同质量分数不同分子量聚天冬氨酸钠（PASP）对受损头发的修复效果，结果表明，质量分数为1%的高分子量聚天冬氨酸钠修复后头发光泽度提高，接触角增大9°，头发表面变疏水;利用INSTRON拉力试验机及ASHLAND SLT组件研究不同质量分数的高分子量聚天冬氨酸钠对头发干梳理性和柔顺度的影响效果，结果表明，质量分数为0.4%的高分子量聚天冬氨酸钠处理后头发易梳理，柔软度好。

随着生活水平的不断提高，越来越多的消费者追崇健康、亮丽、柔顺的秀发。而烫发、染发、空气污染等会造成头发纤维内部角蛋白网络破坏，减弱头发的保湿能力，水分流失导致头发枯黄、分又、僵硬甚至脱发[1-2]。因此，消费者对护发产品的保湿滋润和修复功效提出了更高要求，对新型保湿因子及营养修复物质的研究也越来越受到关注[3]。

目前用于护发的保湿剂和调理剂有阳离子表面活性剂、硅油以及丝肽等。阳离子表面活性剂具有独特中和作用和保水功效，可以减少头发中的静电，使发质变得柔软，但可能引起刺激性和配伍性问题[4];硅油可以抚平毛鳞片，减少头发的摩擦，从而使头发易梳理，使发质变得柔软，但由于硅油不溶于水，过量沉积在头皮上，可能造成毛囊堵塞，影响头皮和头发的健康[5];丝肽具有优异的吸湿保湿性和亲和性，且兼具修复损伤的功能，但是难以从分子水平全面了解丝胶护发的本质因素，限制了它的进一步应用[6]。

聚天冬氨酸（钠）（Po[yaspartic acid，PASP）是以L_天冬氨酸为单元体所组成的高分子氨基酸聚合物，具有很好的亲水性和水溶性[7]。它既可以与水分子中的氢结合，具有极强的锁水保湿性能及高效保湿功效，为头发补充水分，使头发柔顺富有光泽。同时具有长链蛋白的性质，可显著修复头发损伤，起到营养修复和防护的作用。

本文将系统研究聚天冬氨酸钠对头发损伤修复、梳理性、柔软度和顺滑度的影响，探索聚天冬氨酸钠的分子量和质量分数在护发中的影响效果。

01实验部分

1.试剂与仪器

聚天冬氨酸钠，分子量10和50KD（北京化工大学）;HA，分子量1200 KD（山東焦点生物科技有限公司）;马来西亚斯文甘油（马来西亚）;测试基料配方见表1;新鲜猪皮（市售）;CM825型皮肤水分测试仪，TM300 - MDD型皮肤水分流失测试仪，MPA580型皮肤弹性测试仪（德国CK公司）;XH-C型漩涡混合器（江苏优卓诺仪器制造有限公司）;BS2IOS型分析天平;热损伤发束（热烫后真人发束）;未受损发束（真人发束）;SUI510电子扫描电镜（日立高新技术公司）;INSTRON 5942拉力试验机（深圳三思纵横科技股份有限公司）;ASHLAND SLT组件（自制）;ASHLAND夹具（自制）。

2.实验方法

预处理

实验发束使用前均用自来水和中性洗发水清洗，室温晾干过夜。剪去发梢和发根，供实验使用。

取热损伤的发束分别浸入蒸馏水、10KD 0.4% PASP溶液和30KD 0.4%、1%、3% PASP溶液中30min取出，晾干待用。

取未受损的发束分别喷洒30KD 0.4%、1%、3%PASP溶液，晾干待用。

电镜观察头发损伤修复

用蒸馏水、10KD 0.4% PASP溶液和30KD 0.4% PASP溶液分别处理过的热损伤发束，电镜观察。

悬滴法观察头发损伤修复

用蒸馏水和30KD 0.4%、1%、3% PASP溶液分别处理过的热损伤发束，观察超纯水在头发表面的接触角。

头发梳理性

设置拉力仪相关参数（发厚0.4cm、发宽3cm、速度300mm/min）。

取3束未受损发束，用30KD 0.4%、1%、3% PASP溶液处理发束，固定待测头发样品，进行拉力实验，同一发束重复测试3次，取平均值。

头发柔顺度

设置相关参数（发厚0.3cm～宽3cm、速度500mm/min）。

取3束未受损发束，用30KD 0.4%、1%、3% PASP溶液处理未受损发束，在SLT组件中套管自由转动模式下测定头发与套管剥离的能量，同—发束重复测试3次，取平均值。

02 结果与讨论

1.头发损伤修复

电镜观察头发损伤修复

通过电镜观察，比较不同样品处理后头发的修复效果。正常健康头发的表皮鳞片呈瓦状重叠排列，纹理清晰、整齐有规律，其边沿是平滑、圆形的，并且紧贴在皮质上。

图1是不同分子量PASP修复受损头发的电镜图，其中图a是用蒸馏水处理后的受损头发，可以看出，其表面的毛鳞片翘起，瓦状鳞片的末端脱离皮质，使表面纹理模糊;图b是用10KD 1%的PASP处理后的头发，可以看出，其表面的毛鳞片闭合，头发缺损的部位部分被PASP填充，PASP在头发表面形成一层薄的保护膜，头发表面较为平整;图c是用30KD 1%的PASP处理后的头发，可以看出，毛鳞片的剥落和破损之处完全被PASP填充，表面鳞片呈瓦状重叠排列，紧贴在皮质层上，头发表面平整光滑[6]，实验结果表明，30KD的PASP修复效果优于IOKD的PAS P。

悬滴法观察头发损伤修复

头发受损程度与表面亲水疏水性有直接关系，健康头发一般都是疏水性的，头发受损程度越大，其亲水性越强。亲水疏水性程度通常是通过测定接触角来评价的。水在头发表面接触角越小，铺展越容易，亲水性越强[8]。

通过图1可知，高分子量PASP修复效果优于低分子量PASP，因此在此基础上探索不同质量分数30KD PASP的修复效果。图2为通过悬滴法记录得到的水与头发接触瞬间的接触角图，即PASP对头发疏水性修复效果图，其中图a中受损头发与超纯水的接触角为83.51°，是小于90。的，这验证了受损的头发是亲水性的;图b中，经0.4% PASP处理后，受损头发与超纯水的接触角为87.01 °，得出PASP处理过的头发纤维接触角大于空白样品，疏水性增大的结论;图c中，经1% PASP处理后，受损头发与超纯水接触角为92.51°，是大于90°的，说明修复后的头发是疏水的;图d中，经3% PASP处理后，受损头发与超纯水接触角为72.01°，说明PASP处理过的头发纤维的接触角小于空白样品，亲水性增加。

实验说明适当质量分数的PASP可以铺展、吸附在头发表面，降低头发的表面自由能，增大头发的疏水性，让头发变得更加顺滑、具有光泽。当处于一定质量分数范围时，质量分数越大，在头发上的吸附性就越好，从而沉积量越大，成膜性越好[8]。

2.头发的梳理性

頭发梳理性与发表层的润滑度有关，而润滑度与头发的保水性相关。通过拉力测试仪测定用0.4%、1%和3%的30KD PASP处理后的发束，拉力值越小，说明PASP的梳理性改善效果越好。梳理曲线图分别如图3～图6所示，数据分别见表1～表4。可以看出，用0.4%和1%的PASP处理发束后，梳理功均比空白组小，即改善效果较好，而用3%PASP处理后，梳理功比空白组大。

实验表明0.4%和1% PASP相比较，空白有明显改善，但是质量分数为3%时，梳理功增大，梳理性变差，原因可能有两方面，一是由于PASP含量过高，使得正电荷数目增多，而头发表面负电荷都已经与正电荷结合，没有多余负电荷与之结合，使头发表面带有正电荷，梳理阻力变大而使梳理性变差;二是由于样品的沉积性，PASP含量过高，不能完全被头发吸收，沉积在头发表面给头发带来厚重感从而导致梳理性变差[9]。因此在添加时最宜使用0.4% PASP。

3.头发柔软度

头发柔软度与保湿性有关，头发中水分含量高，则角蛋白间和角蛋白内氢键形成程度低，程度越低，头发越柔软[10]。通过INSTRON& SLT组件测定柔软度。当SLT组件中的套管处在可以自由转动状态时，测得的总能量用来表征头发的柔软度，在本实验中用头发与套管间的功和摩擦力表征[11]。实验测得的摩擦力为动摩擦力，其中运动的第一个峰值点为最大静摩擦力。

柔软度曲线图分别如图了～图10所示，数据分别见表5～表8。

从图和数据表中可以看出，0.4% PASP处理后的头发最大静摩擦力比空白头发略低，且总功也低于空白组的功，说明处理过的发束比未处理的发束柔软;1%和3% PASP处理后头发最大静摩擦力均高于空白头发，且随着质量分数的升高，最大静摩擦力和总功均升高，说明未处理的比处理过的发束柔软。

柔软度变差的原因是虽然PASP具有亲水性，在头发表面形成一层疏水膜，使头发表面变得光滑平整，与套管间摩擦力减少。但是当浓度过高时，头发表面黏度增加，与套管间的摩擦力增加，柔软度变差。因此在实际生产中，PASP的质量分数不宜过高，应在0.4%以下。

03结论

1.PASP在头发表面形成一层薄膜，修复受损头发，提升头发光泽度，其中30KD的PASP修复效果优于10KD的PASP。

2.经PASP处理后头发变得易梳理，当质量分数超过3%时，由于样品的沉积和正电荷效应，使梳理性变差。

3.PASP可以改善头发的柔软度。经一定质量分数PASP处理后，头发表面的最大静摩擦力和动摩擦力有所降低，头发变得柔软;但当质量分数超过0 .4%时，头发表面的黏度增加，使摩擦力变大，柔软度变差。

参考文献

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