Bleaching 및 permanent wave 시술방법에 따른 모발의 물리·화학적 변화 = Physical and chemical changes of human hair by bleaching and pernanent [i.e.permanent] waving
국 문 초 록
모발의 펌과 표백에 의한 SEM image 결과로 펌 시술 방법들 사이에서는 그리 큰 손상의 차이를 볼 수 없었으나 표백의 level 정도에 따라 분명한 차이를 보이고 있었다. 모발 표백의 level에 따른 SEM image를 보면 표피(cuticle)에서 일부 scale이 손상되어 들뜨거나 일부는 떨어져 나간 모습, scale의 끝 부분에서부터 서서히 분해되어 일부에서는 적은 스트레스에도 밀려 주름이 잡힐 정도로 -케라틴 단백질이 표피가 연화된 현상, 그리고 표피의 일부가 용리되어 용해성 단백질로 분해되는 형태를 알 수 있었다. 결과적으로 모발이 가늘어질 것으로 추측할 수 있으며 펌과 표백에 의해 모발의 안정한 단백질이 변성 단백질로 되며 결국 용리성 단백질로 변화한다는 가설과 일치됨을 알 수 있었다.
펌 시술 방법에 따른 모발의 FTIR-ATR spectrum을 비교할 때에도 SEM image에서 비교한 결과와 유사하게 커다란 변화 차이를 보이지 않았다. 그러나 표백의 level에 따른 FTIR-ATR spectrum에는 매우 큰 변화를 보이고 있었다. 이들 반응에 의해 아미노산 시스틴은 산화 또는 환원 중간생성물을 생성하게 되는데 시스테인은 아미노산에서 그 진동 운동 스펙트럼 띠를 볼 수 있었고, cystine monoxide(1071 ), cystine dioxide(1118 ) 및 cysteic acid(1041 와 1171 )은 그들의 고유한 진동 운동 스펙트럼 띠를 갖는다. 한국 여성 모발에 대한 -케라틴 단백질의 진동 운동 스펙트럼이 관찰하였다. 표백되지 않은 모발의 IR 스펙트럼과 표백 정도에 따른 모발의 IR 스펙트럼을 비교할 때, 가장 두드러진 변화를 보인 IR 스펙트럼은 1071 에서 특성 스펙트럼 띠를 생성하는 cystine monoxide, 1118 에서 특성 스펙트럼 띠를 생성하는 cystine dioxide 그리고 1041 와 1171 에서 특성 스펙트럼 띠를 생성하는 cysteic acid이다. 이들은 -케라틴 단백질 중에 존재하는 시스틴이 산화제에 의해 산화된 중간생성물과 최종생성물에 해당한다. 그러므로 표백에 의해서 가장 현저한 변화를 보이는 것은 시스틴이라 할 수 있다.
-케라틴 단백질 중에 존재하는 시스틴이 산화과정을 통해 생성되는 중간생성물인 cysteine monoxide와 cysteine dioxide가 보다 더 산화를 겪게 되어 모발 표백 level에 따라 생성되는 최종생성물인 cysteic acid의 peak height(1041 에서 나타나는 IR spectrum)를 나타내면 exponential로 증가함을 알 수 있다. 모발 표백의 level이 높아짐에 따라 cysteic acid의 함량이 exponential로 증가한다는 것을 알 수 있다.
Thio perm과 Cys perm으로 시술한 모발의 FTIR-ATR spectrum을 비교해 보면 표백에 의해 cystine 결합이 깨어져 산화됨으로써 cysteic acid까지 생성되는 정도보다 훨씬 약하며 Thio perm과 Cys perm으로 시술한 모발에서는 거의 비슷한 cysteic acid를 생성함을 알 수 있었다.
SEM image와 FTIR-ATR spectrum으로 비추어 볼 때, 손상 모발은 자연 모발에 비해 cystine 결합이 산화되어 cysteic acid가 생성되어 cystine 결합의 수가 부족하게 되고 불규칙하게 형성됨으로써 손상 모발에서는 불규칙적인 웨이브 형태가 생성된다고 볼 수 있다. SEM image와 FTIR-ATR spectrum으로 비추어 볼 때, 손상 모발은 자연 모발에 비해 cystine 결합이 산화되어 cysteic acid가 생성되어 cystine 결합의 수가 부족하게 되고 불규칙하게 형성됨으로써 손상 모발에서는 불규칙적인 웨이브 형태가 생성된다고 볼 수 있다.
손상 모발과 손상되지 않은 모발 모두에서 시스테인 펌 제를 사용한 자연 모발은 웨이브의 컬이 자연스런 늘어진 형태로 치오글리콜산 제를 사용한 웨이브보다 탄력도가 떨어진 것으로 나타났는데 이러한 현상은 시스테인 펌 제보다 치오글리콜산 제가 환원력 세기에 있어서 더 강하기 때문으로 생각된다.
자연 모발의 표백에 따른 인장강도의 변화는 표백 level이 증가함에 따라 인장강도의 세기는 점점 낮아지고 있음을 알 수 있었다. 이들은 표백에 의해 모발의 -케라틴을 구성하는 결합들이 약화 또는 파괴되어 특히 systine 결합이 파괴됨으로써 인장강도의 세기가 약화되는 것으로 보아야 할 것이다. 그러나 개개의 모발 굵기나 성분 조성들에 있어서의 변화가 크기 때문에 이들로부터 정확한 손상 정도를 비교하는 것은 그리 바람직하지 않을 것 같다. 자연 모발의 표백에 따른 신도의 변화는 표백 level이 증가함에 따라 신도의 변화율은 점점 증가됨을 알 수 있었다. 이러한 변화는 안정한 -케라틴이 불안정한 용해성 단백질로 변하기 때문에 표백의 정도에 따라 신도(strain) 변화율이 증가할 것으로 추측된다.
자연 모발의 표백에 의한 sulfhydryl group의 변화를 알기 위해 sensor(iodide ion selective electrode)를 개발하였다. ionophore의 조성 비율은 Quinine-Cu : DOS : PVC = 2.0 : 68.0 : 30.0 으로 다른 조성을 가진 전극이 방해 이온, pH 안정화, 감응시간 등의 모든 면에서 가장 좋은 특성을 나타내었다. 이들 전극과 은 전극을 사용하여 1.00 x 10-3 M AgNO3 적정한 결과는 거의 같은 결과를 얻었다. 표백이 많이 이루어지면 sulfhydryl group의 양이 증가됨을 알 수 있다. 이들 결과를 정량화하여 표백된 정도에 따라 sulfhydryl group을 mequivs/g 단위로 나타내면 sulfhydryl group의 mequivs/g 수는 exponential 함수로 증가한다는 것을 알았다.
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