“选择性洗护”技术之“选择性沉积” 的可行性探讨

头皮健康时代呼唤“选择性”洗护技术

洗护发的头皮护理新时代已经到来！据报道，76%的中国人关注自己的头皮健康状态1）。同时，2.5亿中国人有脱发烦恼2）。头皮护理呈现高端化、护肤化、功效化趋势3）。以清洁卫生与美发护发为主要目的的洗护发产品技术也因此进入了关注头皮健康的新阶段。为了更好地满足新时代的消费者需求，笔者们一贯倡导并践行“选择性”洗护产品系列技术，包括通过优选表面活性剂组合，优先地洗去可能引发头皮炎症的不饱和脂肪酸及角鲨烯的“选择性清洗”技术4）；通过有效抑制金黄色葡萄球菌及马拉色菌，而不过度抑制表皮葡萄球菌而实现抑恶扬善式的微生态平衡的 “选择性抑菌”技术等5）。接下来我们将关注的重点放在了“选择性沉积”的可行性之上。

表 1. 洗护产品中主要成分残留时的风险评估

为了“死头发”的美观而危及“活头皮”健康的做法是应该尽量避免的。最新的研究结果表明，洗护发产品残留物确有可能引发皮肤痤疮6）。那么，洗护发产品中有哪些残留后会有风险的成分呢？表1是对洗护产品中主要成分在残留时的风险评估。从表中的分析结果可见，常用于洗发水中的阴离子表面活性剂与常用于护发素及发膜中的阳离子表面活性剂是应该避免过度残留的风险成分7）。而硅油等油脂及保湿剂等则属于对头皮健康无风险的成分。那么，是否可以做到选择性地沉积这些无风险成分，而让阴、阳离子表面活性剂尽量少残留在头皮上呢？本文将就此做一个探讨。

能否通过头皮与头发表面性能的差异实现“选择性沉积”？

表面吸附作用指的是在固体表面有吸附水中溶解及胶体物质的能力。吸附可分为物理吸附和化学吸附。一般来讲，洗护发产品与头发或头皮表面之间的主要通过范德华力、氢键、离子键而产生吸附，而不会发生化学反应。表面吸附能力的差异在很大程度上影响沉积的量。那么，头发与头皮的表面性能是否有差异？哪个表面更具有吸附能力呢？接下来我们就做一个推论。

图 1. 洗发水中阴离子表面活性剂的沉积机理

首先，让我们来比较一下两者的表面积。关于头皮的表面积，综合各种报道的数据，应该是在500到800平方厘米的范围。至于头发，如果我们假设东亚人的头发直径是80微米，头发长度设定在20厘米，则头发表面积=  x 80微米 x 20厘米 x 100000根  = 50240 平方厘米。也就是说头发的总表面积约为头皮的100倍左右。在两者表面吸附能力相差不大的情况下，则洗护产品中的成分残留在头发上的几率要远大于头皮。

接下来我们再比较一下头发与头皮的表面性能，笔者等前面的论文中曾发表过代表前额与头发亲水性的接触角数据8），结果如下：前额接触角=55;未受损头发的接触角=100-103°; 染成棕色头发的接触角=60°; 染成金色头发的接触角=55°。可见未受损的头发比头皮更疏水，而染过后的头发则与头皮接近。

综上所述，头发与头皮的表面性能差异不大。结论是通过表面性能的差异来实现选择性沉积虽非完全不可能，但比较困难。

如何避免洗护产品中风险成分的过度沉积？

既然利用头发与头皮表面性能的差异实现不同表面间的选择性沉积比较困难，我们就将关注的重点放在了不同成分之间的差异化沉积之上。

首先，让我们来看一下洗发水中的阴离子表面活性剂与护发素或发膜中的阳离子表面活性剂的沉积机理。众所周知，洗发在受到稀释时，其中的阴离子表面活性剂会与阳离子高分子相互作用形成絮凝。因此，阴离子表面活性剂的沉积机理包括了通过絮凝与阳离子高分子一起沉积及单分子吸附两种（图1）。一般来讲，絮凝形成的程度越高，则沉积在头发与头皮上的几率也越高。在将护发美发作为唯一主题的时代，絮凝形成的多则意味着对湿发的调理性好，且可帮助其它成分高效沉积。然而，进入头皮健康新时代后，则需要更全面地考虑高效率沉积的利弊，具有平衡意识。通过控制阳离子高分子的分子量及电荷密度等，避免过度形成絮凝而导致阴离子高分子在头皮上的累积。

图 2. 护发素中阳离子表面活性剂的沉积机理

 另一方面，阳离子表面活性剂往往用于护发素或发膜中，起到主要的乳化剂及头发调理剂的作用。在护发素或发膜中，阳离子表面活性剂与脂肪醇和水形成双分子膜层状晶体胶网结构，可以起到使用时保持湿发顺滑以及帮助沉积其它有效成分的作用。换言之，阳离子表面活性剂是通过层状晶体胶网或以单体形式沉积的（图2）。通过对阳离子表面活性剂的分子结构进行优化，可以调控其在产品中所形成的胶体微观结构，从而避免其过度地沉积在头皮上。

作为一个具体案例，笔者们曾在本刊上发表过用于易冲洗护发素的分子结构中特殊的阳离子表面活性剂，即作为疏水基团的烷基上带有一个亲水醚基的硬脂氧丙基三甲基氯化铵8）。使用该阳离子表面活性剂的发膜所形成的层状晶体胶网结构松软，受水冲洗时较迅速地散开，在释放硅油等成分的同时，自身不过度地沉积在头发或头皮上。实验结果表明，与由山嵛基三甲基氯化铵为阳离子表明活性剂的发膜相比，基于硬脂氧丙基三甲基氯化铵的发膜可以在减少阳离子表明活性剂沉积量10-20%的同时，提高该体系中硅油的沉积量10-30%。

图 3. 具有易冲洗效果的发膜案例

图3、图4分别为Off&Relax温泉密集滋养发膜(OR Spa Hair Mask)易冲洗度测试及护发成分释放度测试结果。该产品的标示成分为：水、硬脂醇、氨端聚二甲基硅氧烷、硬脂氧丙基三甲基氯化铵、鲸蜡醇、温泉水、酵母菌/大米发酵产物滤液、茶（CAMELLIA SINENSIS）叶提取物、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）赖氨酸钠、甘草酸二钾、糖蜜、1，3-丙二醇、聚丙二醇-34、丁二醇、山嵛酰胺丙基二甲胺、羟乙基纤维素、香精、乳酸、EDTA二钠、苯甲醇、苯氧乙醇。发膜易冲洗度实验方法如下：将1.5g发膜涂抹于亚洲人健康发质头发束上，利用动态梳理仪冲洗发束，收集冲洗用水并通过干燥、称重测定被洗下的发膜量，换算出发膜的易冲洗度。护发成分释放度实验方法：事先使用动态梳理仪将亚洲人健康发质头发束的基线值统一，然后涂抹1.5g测试样品于发束上，通过动态梳理仪冲洗发束，测定梳理湿发与干发时所需的力，以所测梳理性能为标准，评价护发成分的释放效果。

图 4. 具有快速释放效果的发膜案例

 由图3、图4的实验结果可见，相比使用传统阳离子表面活性剂的市售发膜，使用硬脂氧丙基三甲基氯化铵的Off&Relax温泉密集滋养发膜更容易冲洗，且释放护发成分的效率更高。

如上所述，通过优选阳离子表面活性剂结构，可以在一定程度上实现“选择性沉积”。然而其“选择性”还是有局限性的，很难做到完美。因此，在设计产品时就需要考虑不同的产品形式组合，形成系列。笔者们一直以来提倡头皮护理的洗、护、养（育）三部曲的产品设计，通过免洗型的头皮护理产品高效地运载头皮护理的有效成分，而不过度地残留洗发水与护发素中的成分。这样的设计更加有利于头皮健康。另外，通过选择对头皮温和的表面活性剂替代阳离子表面活性剂的“无阳离子”表面活性剂护发产品技术创新也已取得突破。相关成果笔者将在今后进行发表。

结论

“选择性沉积”是为了满足头皮健康需求而值得提倡的技术理念。虽然实现起来并非易事，但只要从多个角度综合考虑，通过平衡护发与头皮护理之间的关系，让洗、护、养产品各司其职、分工协作，以及对残留风险成分进行替代等，则可以尽可能地规避洗护发产品给头皮健康带来不必要的风险。

作者：杨建中^1，2, 林娴婷¹
公司：¹美研创新株式会社，²株式会社O and R

参考文献：

1.中国社会科学院《2022都市人群毛发健康消费白皮书》
2.国家卫生健康委员会2019年发布的《中国脱发人群调查》
3.2022年4月18日的《消费日报》
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.杨建中，林娴婷，“头皮护理技术新发展”，国际个人护理品生产商情，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.林娴婷, 杨建中，“用于易冲洗护发素的保湿型阳离子表面活性剂─硬脂氧丙基三甲基氯化铵”, 国际个人护理品生产商情，2017年11月刊,28 (2017）

来源：荣格-《 国际个人护理品生产商情》

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