CC BY
314
УДК 61
DOI 10.21661/r-115105
Е.А. Неофитова, К.В. Пушкина, Н.Н. Неофитова
Исследование влияния экзогенных факторов на состояние и свойства волос на голове человека с использованием различных методов микроскопии
Аннотация
В статье обсуждается влияние внешних факторов на состояние и свойства волос человека с использованием методов микроскопии и морфометрических методов. На основе экспериментальных образцов дается сравнение физических свойств здоровых и поврежденных внешними факторами волос с помощью методов микроскопии. В статье представлены значения pH и содержание поверхностно активных веществ (сульфатов) в различных марках шампуней и мыл и показано их влияние на состояние волос, на основе методов микроскопии дана характеристика состояния волосяной кутикулы человека после использования различных моющих средств для ухода за волосами. В работе проанализирована зависимость между цветом волос и влиянием внешних факторов на их структуру и состояние, описаны признаки воздействия внешних факторов (химических, термических, механических) на состояние и структуру волос, с помощью использования оптического (светового) и usb-микроскопа.
I
Ключевые слова: человеческий волос, экзогенные факторы, влияние экзогенных факторов, физические свойства волос, состояние волос, методы микроскопии, влияние, поверхностно активные, сульфаты, состояние волос, структура волос, кутикула волоса, средства, уход, влияние.
E.A. Neofitova, K.V. Pushkina, N.N. Neofitova
Study of exogenous factors on the state and properties of hair on the human head by using various methods of microscopy
Abstract
In the article the effect of exogenous factors on the state and properties of hair on the human head using various techniques of microscopy as well as other morphometry methods are studied; on the basis of experimental samples the physical properties of healthy hair and the hair damaged by external factors by using microscopy techniques were compared; the article presents the values of pH and the content of surfactants (sulfates) in different brands of shampoos and soaps, and their impact on the condition of the hair was determined; on the basis of microscopy techniques the condition of the cuticle after using different detergents for hair care was characterized; a relationship between the color of the hair and the influence of external factors on the structure and condition of the hair was analyzed; the signs of the impact of external factors (chemical, thermal, mechanical) on the state and structure of the hair, using an optical (light) and an usb-microscopes were identified.
I Keywords: human hair, exogenous factors, the effect of exogenous factors, the physical properties of the hair, state of hair, various techniques of microscopy, effect, surfactants, sulfates, hair condition, hair structure, the cuticle of the hair, detergent, care, impact.
Medicine
Правильный уход за волосами - обязательное условие сохранения их здоровья и красоты. Но задумываемся ли мы, что главным врагом наших волос являются отнюдь не загрязнение окружающей среды и даже не то, чем мы питаемся, а самый обычный шампунь. Залог правильного ухода - тщательный выбор средств по уходу за волосами. Поэтому изучение влияния средств для мытья волос и внешнего воздействия на их физические свойства, структуру и состояние является актуальной проблемой, поскольку это значимо для каждого человека практически каждый день. Но для этого необходимы достаточно простые методы, которые дают объективную и убедительную информацию.
Материалы и методика: Материалом для исследования послужили образцы волос 28 добровольцев.
Нами были использованы следующие методы исследования: анкетирование; морфометрическим методом были определены, физические параметры волос (плотность, толщина, эластичность, пористость, процент по-врежденности), определение водородного показателя моющих средств для волос при помощи индикаторной бумаги, на основе методов различных видов микроскопии описывалось состояние волосяной кутикулы человека после использования разных моющих средств для ухода за волосами, а также после воздействия на волосы химических, механических и термических факторов.
Результаты собственных исследований. Физические свойства волос. В процессе изучения физических свойств волос, не поврежденных агрессивным внешним воздействием нами получены следующие результаты. При визуальном осмотре волос под световым микроскопом было установлено, что у рыжеволосых учащихся были волосы, имеющие наибольшую толщину, у блондинов - самые тонкие волосы. Промежуточное положение занимали учащиеся с темными волосами. При определении эластичности волос, было установлено, что мокрый волос увеличивается в длине до 0,7 см. При определении плотности здоровых волос выявлено, что у рыжеволосых учащихся подсчитано 195 шт. волос на 1 см2, у темноволосых - 224, светло-
волосых - 261 шт. Повреждение чешуек волос с низкой степенью пористости составило примерно 5-15%. Нами отмечено, что плотность волос во всех трех испытуемых группах увеличивается в ряду височная - затылочная - теменная области измерения. Это видно по данным, приведенным в таблице 1. Мы ввели в наше исследование такой индикатор, как коэффициент плотности, который рассчитывается как отношение количества волос в одной из областей измерения к минимальному обнаруженному количеству волос, в данном случае в височной области, что и принято за 1. В нашем эксперименте во всех трех группах коэффициент плотности в затылочной части составляет в среднем 1,04, в теменной зоне - 1,39.
В процессе изучения физических свойств волос, поврежденных агрессивным внешним воздействием, нами получены следующие результаты. При визуальном осмотре волос под световым микроскопом было установлено, что закономерность в изменении толщины волос, которая существенно уменьшилась, по сравнению с предыдущими результатами, в зависимости от их цвета сохранилась. Определение эластичности показало, что мокрый волос увеличивается в длине не более чем до 0,19 см, т. к. эластичность теряется после таких процедур, как химическое выпрямление, окраска. Плохая эластичность всегда соседствует с высокой пористостью волоса и является также признаком поврежденных волос. Среднепористые волосы имели повреждение чешуек в результате нечастых механических и термических воздействий, равное 30-35%. Повреждение чешуек у волос с высокой степенью пористости составило 40-80%, это, как правило, волосы после частой химической, термической, механической обработки. При определении плотности нами замечено значительное её сокращение, однако порядок увеличения в ряду височная - затылочная - теменная области измерения не изменился, как следствие генетической наследственности. Коэффициент плотности, во всех трех испытуемых группах в теменной и затылочной областях измерения, имеет следующие показатели: 1,33 и 1,01 соответственно (таблица 1).
Таблица 1
Физические свойства волос
Область измерений Рыжеволосые (8 чел., 15 измерений) Светловолосые (10 чел., 15 измерений) темноволосые (10 чел., 15 измерений)
Плотность волос в см2 Коэф. плотности Плотность волос в см2 Коэф. плотности Плотность волос в см2 Коэф. плотности
состояние неп* пов** неп. пов. неп. пов. неп. пов. неп. пов. неп. пов.
теменная 237 219 1,39 1,33 317 294 1,39 1,33 272 257 1,39 1,33
затылочная 178 167 1,04 1,01 238 223 1,04 1,01 204 195 1,05 1,01
височная 171 165 1 1 228 221 1 1 196 193 1 1
среднее значение 195 184 261 246 224 217
Примечание: *неп. - неповрежденные волосы; **пов. - поврежденные волосы.
Водородный показатель различных марок моющих средств для волос. При определении водородного показателя исследуемых моющих средств по уходу за волосами отмечено, что при воздействии на волосы щелочной среды чешуйки «раскрываются», при воздействии кислой - «закрываются», причем, чем сильнее щелочной состав, тем губительнее влияет он на структуру волоса: чешуйки наружного слоя раскрываются и, частично деформируясь, уже не закрываются; чешуйки «топорщатся» и оставляют без защиты внутренний корковый слой, отсюда он не защищен и подвержен вредному влиянию внешней среды. Оценка водородного показателя различных марок шампуней показала, что шампуни, не содержащие в своем составе жестких ПАВ, имеют оптимальное значение рН в диапазоне 4,5-5,5 - это слабокислая или же нейтральная среда, соответствующая нормальному кислотно-щелочному балансу волос. Напротив, шампуни с ПАВ являются щелочными (рН=7-11), что мы не рекомендуем применять для ухода за волосами, особенно сильно поврежденными агрессивным экзогенным воздействием, т. к. сильно сушат, обезжиривают их (рис. 1).
При определении водородного показателя мыл, нами выявлено, что любое мыло обладает щелочной реакцией, что крайне вредно для волос, т. к. нарушает естественный рН-баланс волос, удаляет естественную смазку. Щелочи делают волосы пористыми и
Рис. 1. Результаты исследования рН различных марок шампуней
ломкими, совершенно беззащитными перед негативным влиянием неблагоприятной внешней среды. Все же ближе к нейтральной среде стоит детское мыло (рН = 7,5). Причины повреждения кутикулы в результате использования мыла - в жирных кислотах (входят в состав даже самых дорогих мыл), соединяющихся с неорганическими веществами, находящимися в воде, и образующих мыльный осадок (серовато-матовый налет), который нельзя смыть водой. В результате волосы теряют блеск, приобретают сухость, жесткость и очень трудно расчесываются (рис. 2)
Результаты эксперимента по оценке воздействия шампуня на состояние и структуру волос (рис. 3). Результаты осмотра волос, вымытых шампунем с ПАВ, показали, что кутикула волос приподнята, очень тонкая, края корнецитов заз-
Рис. 2. Результаты исследования рН различных марок шампуней
убрены, неровные, очень высоко обломаны. На фотографиях видны трещины (разломы) кутикулы и ее чешуек, такой эффект достигнут вследствие вымывания липидной прослойки между корнеоцитами за счёт активных ПАВ шампуней, местами чешуйки кутикулы отслаиваются, но еще держатся - возможно, в результате использования бальзамов, сывороток. Такие волосы не склонены отражать свет и на ощупь кажутся грубым, на вид тусклыми и матовыми. В результате анализа фотографий кутикулы волос, в течении 1 месяца обрабатываемых шампунями, не содержащих в своем составе агрессивных ПАВ, мы наблюдали видимый результат и восстановления волоса - сглаженная, чистая поверхность кутикулы, выровненные чешуйки. О восстановлении волос свидетельствуют его физические свойства - эластичность, гибкость и блеск.
Результаты изучения состояния кутикулы волос, поврежденных внешним воздействием антропогенных факторов (химических, термических, механических). На основании изображений волос, рассмотренных с помощью оптической и шЬ-микроскопии, нами были получены следующие результаты: (рис. 4). Фото1: видны свободные края, вспучивания, вздутия и увеличенный наклон корнеоци-тов кутикулы волоса, такой на-
Medicine
Рис. 3. Состояние кутикулы волос после воздействия на них агрессивных экзогенных факторов: химических (включая применение моющих средств для волос с жесткими ПАВами), механических, термических
клон не физиологичен, поскольку нарушено «черепицеобразное» строение кутикулы, это приводит к тому, что любые механические воздействия (расчёсывание, изгибы и пр.) действуют на кутикулу так же, как ветер на плохо положенную черепицу. вспучивание кутикулы. Данные нарушения являются следствием причин: фен, использование агрессивных шампуней с ПАВ, плохой кондиционер, которые вымывают или разрушают липидную прослойку между корнеоцитами.
Фото 2: Волосы в плохом состоянии имеют раскрытую кутикулу, поверхность похожа на сосновую шишку, чешуйки кутикулы цепляются друг за друга и отшелушиваются, что часто приводит к повышенной ломкости и хрупкости волос, вплоть до болезненной. Причины этого механические повреждения: частое и грубое расчесывание, начесывание, делающиеся противоположно направлению, в котором находятся чешуйки волоса.
Фото 3: Кутикула волоса отсутствует. Видно только макрофибрил-лярную структуру коркового вещества, обнажение волокнистого слоя, различимы трещины и «размочаливание» фибриллярной структуры. Причина неправильное применение сильнодействующих средств по уходу за волосами, частые химические обработки: обесцвечивание, окраска, волос или выпрямление.
Фото 4: Кутикула хорошо «замазана» и «залеплена», хотя видно, что края корнеоцитов имеют увеличенный наклон. Скорее всего, обладательница данных волос слишком увлекается лаками и прочими стайлинговыми средствами.
Выводы:
1. Волосы, поврежденные внешним воздействием, характеризуются уменьшением плотности, толщины, эластичности, увеличением степени поврежденности, пористости, а также отклонение от физиологического «черепице-образного» строения кутикулы.
2. При воздействии кислой среды шампуня чешуйки «закрываются», щелочной среды мыла или шампуня - «раскрываются», частично деформируясь, «топорщатся» и
оставляют без защиты внутренний корковый слой. Шампуни, не содержащие в своем составе жестких ПАВ, имеют оптимальное значение рН в диапазоне 4,5-5,5, соответствующее нормальному кислотно-щелочному балансу волос и напротив шампуни с ПАВ являются щелочными (рН = 7-11) и сильно сушат, обезжиривают волосы. Нами выявлено, что любое мыло обладает щелочной реакцией, нарушает естественный рН-баланс волос, щелочи делают волосы пористыми и ломкими. Ближе к нейтральной среде стоит детское мыло (рН = 7,5).
3. Наличие в составе моющих средств агрессивных ПАВ оказывает существенное влияние на геометрические параметры кутикул волос человека: приводит к «раскрытию» чешуек кутикулы, в результате обнажается макрофибриллярная структура коркового вещества и волосы становятся не способными удерживать влагу.
4. Изменение структуры и состояния волос не зависит от их цвета.
5. Использования оптического (светового) и шЬ-микроскопа позволило выявить воздействие внешних факторов (химических; термических; механических) на состояние и структуру волос, в частности повреждения их кутикул и отклонение от физиологического строения («черепицообразного») кутикулы.
Таким образом, используемое моющее средство и оказываемое внешнее воздействие существенно
Рис. 4
влияет на геометрические параметры и физические свойства кутил волос человека. Наша гипотеза подтвердилась, действительно, причинами нарушения правильной структуры волосяной кутикулы в частности, и здоровья волос в целом является использование некачественных моющих средств для ухода за волоса-
ми, содержащие в своем составе агрессивные поверхностно активные вещества (Sodium Laureth Sulfate, Sodium Layril Sulfate, Ammonium Laureth Sulfate, Ammonium Layril Sulfate), а также неблагоприятные экзогенные факторы: механические, химические, термические.
Литература
1. Афанасьев Ю.И. Гистология, эмбриология, цитология: Учебник / Ю.И. Афанасьев, Н.А. Юрина, Е.Ф. Ко-товский [и др.] / Под ред. Ю.И. Афанасьева, Н.А. Юриной. - 6-е изд., перераб. и доп. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012. - 800 с.
2. Кузнецов С.Л. Гистология, цитология и эмбриология: Учебник для медицинских вузов / С.Л. Кузнецов, Н.Н. Мушкамбаров - М.: ООО Медицинское информационное агентство, 2007. - 600 с.
3. Миронов В.Л. Основы сканирующей зондовой микроскопии: Учебное пособие / В.Л. Миронов // Основы сканирующей зондовой микроскопии. - Н. Новгород: РАН институт физики микроструктур, 2004. - 73 с.
4. Интернет статья «Как рассчитать увеличение на мониторе компьютера?» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://altami.ru/articles/microscopic_studies/calculate_increase_computer_monitor/
5. Интернет статья «Шампуни без sodium laureth sulfate» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http:// naturalrating.ru/shampoo-without-sls
6. Микроскопия - Атомно-силовой микроскоп - Принцип действия атомно-силового микроскопа [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.mikroskopia.ru/info/41.html
