大型放射光施設 SPring-8

公開日

2014年12月16日

2014年12月15日
株式会社ミルボン

研究の背景
カラー、ブリーチ、パーマ施術は、ヘアデザインを楽しむうえで必要な美容施術です。しかし、その施術に伴って生じる化学ダメージによって、美しいヘアデザインを保つことが困難になる人も多くいます。一方で、このダメージが毛髪内部のどこで起こっているかなど、毛髪が受ける化学ダメージについては未だに分かっていないことが多くあります。これまで汎用的に用いられてきたFT-IR^*3 ATR法^*4によって、女性毛髪Aと女性毛髪Bを過酸化水素処理し、毛髪内に生成されるシステイン酸を確認すると、浸漬時間に伴って毛髪内のシステイン酸が増えていくことは分かっていました（図1）。しかし、このATR法ではキューティクル近傍の表面情報しか捉えることができないため、毛髪内部にどの程度システイン酸が存在しているかはわからないという問題がありました（図2）。また、SPring-8を用いない既存の顕微FT-IR法^*5を用いて毛髪内のシステイン酸の存在部位を可視化できる方法はありますが、技術の特性上、弱いエネルギーの赤外線しか使うことができないため、高精度な可視化が困難でした。
今回ミルボンは、放射光施設SPring-8の強いエネルギーの赤外線を利用して、毛髪内部のシステイン酸生成部位をより高精度に可視化する技術の確立に取り組みました。

研究の成果
　SPring-8 BL43IRの顕微FT-IRを用いて、過酸化水素へ浸漬し酸化させた女性毛髪内部のシステイン酸を高精度に可視化すると、浸漬時間の増加に伴い、毛髪内部にシステイン酸由来の吸収ピークが強く現れる傾向を確認しました（図3）。更に、女性毛髪Aと女性毛髪Bの毛髪表面に生成するシステイン酸の生成度合いには差が見られないのに対し（図1）、毛髪内部に生成するシステイン酸には差があることを確認しました（図3）。これらの結果は、毛髪表面付近の分析だけでは毛髪内部の情報を得ることができないことを示しています。
今回確立した技術をエイジングや人種間によるダメージ差の検討などに応用していく予定です。

《参考図》

《用語解説》
※1　大型放射光施設SPring-8
播磨科学公園都市（兵庫県）にある世界最高の放射光を生み出す理化学研究所の施設（同クラスのものはアメリカとヨーロッパ、世界で3台しかない）。SPring-8の名前はSuper Photon ring-8 GeV（80億電子ボルト）に由来。放射光とは、電子を光とほぼ等しい速度まで加速し、電磁石によって進行方向を曲げた時に発生する強力な電磁波のこと。SPring-8では、この放射光を用いてナノテクノロジー・バイオテクノロジー・産業利用まで幅広い研究が行われている。

※2　システイン酸
カラー、ブリーチ、パーマ施術の際に使用する過酸化水素などの酸化剤により毛髪内のシスチン結合が過剰に酸化され生成する。システイン酸まで酸化反応が進んだ場合、パーマ処理で用いられる還元剤などではスルフィド基やジスルフィド基に戻すことができず、共有結合を形成する能力を失ってしまう。このように、システイン酸は毛髪ダメージの指標の一つと考えられている。

※3　FT-IR
FT-IRとは，フーリエ変換赤外分光（Fourier Transform-Infrared Spectroscopy）のことで，化合物の構造推定を行う分析装置。赤外線を分子に照射すると，分子を構成している原子間の振動エネルギーに相当する赤外線を吸収する。この吸収を調べることによって化合物の構造推定を行うのが赤外分光法である。

※4　ATR法
ATR法とは、全反射測定（Attenuated Total Reflection）の略で、試料表面で全反射する光を測定することによって、試料表面の吸収スペクトルを得る方法である（図2）。

※5　顕微FT-IR法
顕微FT-IR法とは、FT-IR単体では測定のできない微小領域の分析において有用な手法の一つである。この手法は、各種工業製品の品質管理や科学捜査、生物医学領域における組成分析など、様々な分野において活用されている。