*Corresponding author: Yong-Kweon Cho Tel : +82-55-213-3556 E-mail : I. 서 론
헤어스타일은 사람의 이미지를 결정하는 중요한 역할을 하는데 80%를 차지한다(Kang, 2005). 더불어 대중매체의 발달로 선정적인 색들이 소비자에게 보여지게 되고, 개인의 다양한 미적 욕구 충족을 위한 화학 약품의 잦은 사용으로 인하여 모발의 손상이 가중되고 있다(Choi et al., 2001).
모발의 컬러를 더욱 선명하게 표현하기 위해 일반적으로 모발 염색과 탈색을 시술하여 명암을 표현하게 된다(Lim & Choi, 2012). 탈색 과정에서 분자 크기가 크고 뭉쳐있는 유멜라닌은 산화가 빠르고 쉬우나 분자 크기는 작고 흩어져서 존재하는 페오멜라닌은 유멜라닌에 비해 산화 속도가 느려 탈색 횟수를 여러번 반복 시술해야 한다. 알칼리제는 모 표피를 팽창시켜 모 피질 내로 과산화수소의 침투를 활성화 시키고, 과산화수소 반응에서 발생되는 유리산소는 모피질 속의 멜라닌색소를 산화시킴으로써 옥시멜라닌 형태로 변화하게 되는 것이다(Kwak et al., 2005). 탈색의 작용은 강 알칼리제에 의해 모 표피를 팽창시키고 과산화수소의 산화작용으로 모 표피와 모 피질 간의 단백질 황결합 구조를 약화시키며, 멜라닌색소를 용출시킴으로써 모발의 명도가 밝아지게 만든다(Robbins, 2012). 탈색제가 침투하면 모발내의 단백질 구조가 변화 되고 조직과 조직 사이에 있는 물질의 손상과 유실이 일으키게 된다, 이로 인한 모발은 건조하고 광택이 없는 다공성 모발과 건조성 모발의 형태학적 변화를 나타낸다(Kim, 2001). 이러한 손상모발은 트리트먼트제를 도포 처리하면 모 표피가 정돈되고 부스러진 모발의 공간을 트리트먼트제가 채워짐으로써 모질 개선이 될 수 있는 것이다(Kang & Choe, 2007; Choi & Kim, 2001).
모발관리를 위한 미용 제품에 사용되는 원료로는 모발의 큐티클에 잘 부착되어 손상된 부분을 감싸거나 큐티클 표면의 다공성 부분을 채워줄 수 있는 기능이 있는 원료가 가장 효과적일 것이다. 따라서 물에 대하여 용해성과 분산성이 있어야 하며, 모발의 손상된 부위와 구조적 친화성이 있어 안정하게 부착될 수 있는 물질을 선택해야 할 필요성이 있다(Choi, 2010). 최신 연구에서는 손상된 모발의 보호를 위하여 천연물이나 유기농 식용식물로부터 추출된 천연기능성 효과를 갖는 새로운 원료 물질을 개발하려는 연구의 진행이 활발하다(Park et al., 2016). 모발의 트리트먼트제 주요성분으로 단백질과 오일이 중요한 역할을 하며, 모발의 구성성분은 단백질이 80~90%이며, 단백질은 모발 내부의 탄력을 증진시키고 결합력을 높일 수 있다(Robbins, 2012). 시중에 판매되는 과거 제품들은 유막형성으로 인한 컨디셔닝 기능이 있다면, 현재의 연구 개발품들은 들뜬 표피층을 매끈하게 하고 소실된 모표피를 보수해주는 제품들이 주를 이룬다(Kang & Hyun, 2005). 선행 연구에서 동백씨 오일 추출물과 올리브오일이 모발손상도 회복측정 실험(Choi, 2012)에서 큐티클 개선 효과를 확인하였고, 녹차씨 오일(Min et al., 2013)과 피마자유의 처리(Kim, 2021)가 염색과 탈색 모발의 모질 개선에 좋은 결과가 있음을 보고하였다.
이에 성분에 관한 연구로 바오밥나무씨 오일을 사용하여 손상모발의 모질개선 효과를 알아보고자 하였다. 바오밥나무는 열대 아프리카에 분포하고 학명은 Adansonia digitata 이다. 바오밥나무의 씨를 압착하여 얻은 오일은 감촉이 매끄러우며, 약간의 점성이 있고, 향취가 순한 오일로써 보습력이 우수하다. 임상적 연구는 많이 보고되지 않으나 정맥류, 근육경련, 상처의 치료목적의 의약품과 모발 및 손톱의 컨디셔닝 제품, 피부보습화장품으로 수세기 동안 민간에서 이용되어져 왔다(Gebauer et al., 2002). 또한, 각종 지방산이 다량 함유되어 있고 칼슘, 포타슘, 플라보노이드, 식이섬유, Vit.A, C, D3, E, F 등이 풍부하여 피부 유연화, 보습, 진정, 항산화, 항바이러스, 피부재생, 소염, 상처치유 효능·효과가 높은 원료이다(Chadare et al., 2008).
그러나, 바오밥나무씨 오일 성분이 모발의 탈색시술시 손상도에 미치는 영향이나 모질개선 효과에 대한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구의 목적은 탈색으로 손상된 모발의 모질 개선에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 바오밥나무의 씨앗을 압착, 추출한 오일(Adansonia digitata seed oil)을 첨가한 트리트먼트제와 비교군으로 모발 컨디셔닝 제품의 원료로 널리 사용되는 실리콘오일을 첨가한 트리먼트제를 제작하여 탈색으로 손상된 모발에 적용하고, 탈색으로 손상된 모발의 모질 개선 효과를 알아보기 위해 메틸렌 블루, 인장강도, 전자주사현미경(SEM)을 측정하여 비교 분석하였다.
II. 재료 및 방법
1. 실험 재료
1) 모발 시료
본 연구에 사용된 모발은 염색, 탈색, 펌 등 화학적 처리를 하지 않은 창원에 거주하는 10대 여성 모발을 후두부 목부분 뿌리에서 5 cm를 남기고 20 cm 길이로 채취하였으며, 분석용 전자저울(Mettler Toledo, Switzerland)로 2 g 씩 중량하여, 모발의 모근 방향 끝부분을 실리콘으로 고정한 후 6개의 피스를 제작하였다. 제작된 6개의 피스는 중성 샴푸(pH5.5, Zab pH Balance. (주)제이피에스코스메틱, 한국)를 증류수에 푼 후 세척하고 흐르는 증류수에 잔여 샴푸가 시료모발에 남아있지 않게 증류수로 깨끗이 세척한 후, 모발 손상을 주지 않게 자연건조(상대습도 60%, 실내온도 23.1oC)하였다.
3) Adansonia digitata seed oil
실험에 사용한 바오밥나무씨 오일은 인도산 바오밥나무의 씨를 압착법(Mechanical hydraulic press extraction)으로 추출한 제품으로 (주)월터엔터프라이즈(한국)에서 구입하여 사용하였다. 바오밥나무씨 오일의 성분은 <Table 1>과 같다.
4) 트리트먼트제 제작
<Table 2>와 같이 원료를 계량하고 A상 위에 B상을 뿌려 교반하고 C상을 넣은 후, 75oC로 가온하였다. 가온하여 녹인 D상에 A, B, C상 모두 넣고 가온하여 75oC, 4000 rpm에서 2분간 교반하여 베이스 트리트먼트; T0, 바오밥나무씨 오일 3% 함유 트리트먼트; T3, 7% 함유 트리트먼트; T7이라 하고, 실리콘 오일 3% 함유 트리트먼트; S3 으로 총 4가지 크림제형의 pH 4.5~5.5 약산성 트리트먼트제를 제작하여 사용하였다.
5) 모발샘플 제작
건강모발을 VH라 하고, 3회 탈색하여 손상된 대조군 모발을 BH, 베이스 트리트먼트 처리군을 TO, 바오밥나무씨 오일 3%, 7% 함유한 트리트먼트제 처리군을 각각 T3, T7, 실리콘오일 3% 함유한 트리트먼트제 처리군을 S3 이라 하여 총 6개의 군으로 제작하였다.
대조군 BH는 탈색제와 6% 산화제를 1:2로 혼합한 후 모발에 발라 30분 자연방치 후 증류수에중성샴푸를 풀어 세척하고 증류수로 잔여물질을 씻에내는 과정을 3회 반복하여 자연건조(상대습도 60%, 실내온도 23.1oC)하였다. 트리트먼트 처리군은 탈색 전처리로 트리트먼트제를 바르고 10분 자연 방치하여 증류수로 헹구고 드라이어로 완전 건조한 후 탈색제와 6% 산화제를 1:2로 혼합하여 모발에 발라 30분 자연방치 후 증류수에 중성샴푸를 풀어 세척하고 증류수로 잔여물질을 씻에내는 과정을 3회 반복한 다음 타올드라이 한 뒤 수분이 있는 상태에서 후처리 트리트먼트제를 발라 10분 자연 방치 후 증류수로 헹구어 자연건조(상대습도 60%, 실내온도 23.1)하였다.
2. 측정 방법
1) 메틸렌블루를 이용한 흡광도 측정
메틸렌블루(Methylene blue, MB)염색법은 모발에 흡수된 MB용액이 추출된 것을 분광측색계(spectrophotometer)를 이용하여 나오는 흡광도(optical density, O.D) 값으로 모발 손상 정도를 측정할 수 있다(Jo, 2015). 모발의 손상도을 측정하기 위해 3 ㎝ 로 자른 시료 모발을 0.02 g 씩 정량하고, e튜브에 메틸렌블루용액 2 ㎖ 와 함께 넣고, 히팅기에 50oC로 10분간 흡착 처리하였다(Kim & Na, 2016). 처리된 모발의 잔여 메틸렌블루를 거즈로 완벽히 제거한 후, 메틸렌블루가 흡착된 모발을 neutral red desorb solution 2 ㎖ 에 담가 실온에서 5분간 방치하고 10초간 교반한 후 모발에 흡착되었던 염료를 추출하였다. 추출용액은 분광광도계 660 nm에서 흡광도 값을 측정하고 측정값의 신뢰도를 위해 시료 모발 당 10회씩 반복 측정하고 평균 및 오차 값을 구하여 비교분석 하였다.
2) 인장강도 측정
시료 모발의 역학적 특성을 알아보기 위하여 만능재료시험기(5000H, AND, KOREA)을 이용하여 시료모발을 무작위 선별하여 한 가닥씩 고정하고 항복강도(Yield strength), 신장률(Elongation at break point)를 측정하였다(Roh et al., 2009). 항복 강도의 단위로 MPa(megapascal), 신장률 단위는 mm로 표시하였다. 측정값의 신뢰도를 위하여 시료 모발당 10회 반복 측정하고 평균 및 오차 값을 구하여 비교분석 하였다.
3) 주사전자현미경(SEM) 관찰
모발의 형태학적 특성을 알아보기 위하여 시료 모발을 각각 모근 방향에서 3 cm 떨어진 곳부터 3 cm 길이로 잘라 specimen mount에 고정한 후 진공이온 코팅기(SC-7640, Sputler Coater, E.K)로 백금(pt)도금하고, 전계방사형 주사전자현미경(Field emission scanning electron microscopy, FE-SEM, MIRAⅡ LMH, TESCAN, C.Z)을 사용하여 500, 1000, 2000 배율로 모발 표면의 큐티클을 관찰하였다(Chang, 2018).
III. 결과 및 고찰
1. 메틸렌블루 측정
모발 손상의 정도를 결정하는 유용한 방법으로 사용될 수 있는데, 탈색된 모발의 메틸렌블루가 흡수 또는 탈착 특성이 모발 손상 정도를 나타내는 지표인 메틸렌블루 염색법을 이용한 흡광도 측정 결과는 <Table 3>, <Fig. 1>과 같다. 탈색한 손상모(BH)의 흡광도 값이 0.42(O.D)로 건강모(VH)의 흡광도 값인 0.07(O.D)에 비해 5배 증가하는 높은 흡광도 값을 보였다. 베이스 트리트먼트 처리군(T0)의 흡광도 값이 0.29(O.D)로 대조군 탈색모발(BH)에 비해 손상도가 31% 감소한 반면, 바오밥나무씨 오일 3% 함유 트리트먼트제 처리군(T3), 7% 함유 트리트먼트제 처리군(T7)의 흡광도 값이 0.19(O.D)로 대조군 대비 55% 감소, 실리콘 3% 함유 트리트먼트제 처리군(S3)의 흡광도 값은 0.21(O.D)로 50% 감소를 보였다. 모발의 특성상 퍼머나 탈색같은 알칼리제를 사용한 시술을 반복한 모발일수록 모발의 케라틴 단백질 및 간충물질의 유실이 증가한다고 알려져 있는데 이는 모발이 손상될수록 MB염색이 잘된다는 것을 의미한다(Park et al., 2019). 따라서, 트리트먼트제 처리군의 흡광도 수치가 낮아지는 것은 상대적으로 모발 손상이 적다는 것을 알 수 있고, 각 그룹별 손상도 차이에서 유의성(F=46,646, P=0.000)이 확인되었으며, 그룹별 손상도는 BH>T0, S3>T3, T7>VH 순으로 나타나 T3, T7의 손상이 가장 적은 것을 알 수 있다. 바오밥나무씨 오일 3%, 7% 함유 트리트먼트제가 베이스트리트먼트, 실리콘 3% 함유 트리트먼트제에 비해 흡광도 수치가 작게 나오는 결과는 오일성분 중에 지방산, 유지성분들이 모표피에 흡착되어 막을 형성한 것이라고 한 Kim(2017)과 You(2021)의 연구와 같은 것으로 바오밥나무씨 오일이 탈색모의 모질개선에 효과가 있는 것으로 사료된다.
2. 인장강도 측정
각 시료 모발의 인장강도를 10회 반복 측정한 후 평균을 분석한 결과는 <Table 4>, <Fig. 2>, <Fig. 3>과 같다. 최대하중이 건강모발(VH)은 탈색으로 손상된 대조군(BH) 대비 하중이 23% 감소하였고, 트리트먼트베이스 처리군(T0)과 바오밥나무씨 오일 3% 함유 트리트먼트제 처리군(T3)은 대조군(BH)에 대비 24% 증가하였다. 실리콘 3% 함유 트리트먼트제 처리군(S3)은 대조군(BH) 대비 5% 증가하였다. Lee와 Chang(2008), Choi와 Jin(2018)은 연구에서 손상모발의 트리트먼트제 처리는 피질세포 상이에 지방산 및 유지 성분들이 일정량 침투되면서 모표피에 일시적인 유막형성으로 인장강도가 증가한다고 한 결과와 같이 바오밥나무씨 오일 7% 함유 트리트먼트제 처리군(T7)에서 대조군(BH) 대비 최대하중이 30% 증가하여 건강 모발과 거의 같은 값이 나오는 통계학적 유의성(F=4.124, P=0.003)을 확인하였으며, 그룹별 최대하중 결과는 T0, T3, T7 >VH, BH, S3으로 나타났고, T7의 수치가 가장 높게 나타나 바오밥나무씨 오일 7%함유 트리트먼트처리가 손상 모발의 강도에도 움을 줄 수 있을 것으로 사료된다. 인장거리는 대조군(BH)에 비해 트리트먼트제 처리군 사이의 측정값이 증가함을 확인하였으나 통계학적 유의성은 관찰되지 않았다.
3. 주사전자현미경 관찰
모발의 형태학적 특성을 알아보기 위해 주사전자 현미경(MIRAⅡLMH, TESCAN, C.Z)을 이용하여 500, 1000, 2000 배율로 모발의 표피 변화를 관찰한 결과는 <Fig. 4>와 같다. 모발 표피를 관찰한 결과, 건강모발(VH)은 표면이 매끄러우며 촘촘하고 균일한 큐티클이 관찰되었으며, 탈색모발인 대조군(BH)은 표면이 많이 들떠 있고 표피가 여러군데 떨어져 나가고 찢어진 큐티클 층이 관찰되었다. 트리트먼트제 처리군에서 베이스 트리트먼트제 처리(T0), 실리콘 오일 3% 함유 트리트먼트제 처리(S3)의 표면은 대조군(BH)에 비해 표면 정리가 되어 보이긴 하나 들뜸이나 부스러진 부분이 일부 남아있는 큐티클 층이 관찰되었다. 바오밥나무씨 오일 3%, 7% 함유 트리트먼트제 처리군인 T3, T7에서는 농도가 증가할수록 표면이 매끄러워지고 정리된 큐티클층이 관찰되는데 이는 Kim & Jung(2001), Sim et al.(2013)의 연구에서 탈색제의 화학적 결합 변성으로 인한 탈색모발의 표면은 손상된 표피층의 다양한 변화(박리, 결절, 용해)가 형태학적으로 관찰되고, Lee & Ko(2021), Shin(2015)의 손상모발 트리트먼트처리 후 모발 연구에서 트리트먼트 처리한 모발의 표면은 농도가 올라갈수록 매끄럽고 광택이 나는 것과 같은 결과이다. 따라서 탈색으로 손상된 모발에 바오밥나무씨 오일이 함유된 트리트먼트를 처리하였을 때 모질과 큐티클 개선에 도움을 줄 수 있을 것으로 사료된다.
IV. 결 론
본 연구는 탈색으로 손상되는 모발의 모질 개선 여부를 알아보기 위하여 천연성분인 바오밥나무씨 오일이 탈색모의 모질 개선에 미치는 효과를 비교 분석결과는 다음과 같다.
첫째, 모발의 손상정도를 알아보기 위한 메틸렌블루염색 측정한 결과 통계학적 유의성(F=46,646, P=0.000)이 확인되었으며, T0>S3>T3, T7 순으로 나타나 바오밥나무씨 오일 함유 트리트먼트제 처리군 T3, T7에서 높은 효과가 있는 것을 확인하였다. 3%와 7%의 함유량에서의 손상도 차이는 크지 않아 바오밥나무씨 오일은 3% 첨가만으로도 모질 개선 효과를 볼 수 있을 것으로 사료된다.
둘째, 모발의 역학적 특성을 알아보기 위한 만능재료시험기 실험결과 통계학적 유의성(F=4.124, P=0.003)을 확인하였고, 최대하중이 T7>T0, T3>S3 순으로 나타나 트리트먼트제군에서 탈색모의 강도증가에 효과가 있는 것을 확인하였고, 7% 바오밥나무씨 오일이 모질개선과 강도증가에 가장 효과적일 것으로 사료된다.
셋째, 모발 표피의 형태학적 특성을 알아보기 위한 주사전자현미경을 이용한 모발표면 관찰 결과는 바오밥나무씨 오일 3%, 7% 함유한 트리트먼트제 처리군에서 모발 표면이 농도가 높아질수록 더욱 매끄러운 표면과 정리되어진 큐티클 층이 관찰되어 바오밥나무씨 오일이 탈색모발의 큐티클 개선에 도움을 줄 수 있을 것으로 사료된다.
이상의 결과로 바오밥나무씨 오일이 탈색으로 인한 손상모발의 모질개선 효과가 높은 것으로 나타났으며, 모발 컨디셔닝 제품의 원료로 널리 사용되는 실리콘 오일과의 비교 실험에서도 바오밥나무씨 오일이 모질 개선에 더욱 효과적인 것을 확인할 수 있었으며 트리트먼트에서 오일의 역할이 중요하다는 것을 확인할 수 있는 실험이었다. 개성표현의 수단중 하나인 헤어의 다양한 컬러표현을 위해서는 명도를 밝게하는 과정이 꼭 필요한데, 동양인의 모발은 유멜라닌을 많이 함유하여 갈색과 흑발이 많아 모발의 명도를 밝게 하기 위해 3~5회의 탈색이 많이 시도되고 있는 현실에서 탈색모발의 손상방지와 유지 및 관리를 위한 새로운 원료의 개발이 꾸준히 진행되어야 할 것으로 사료되며, 본 연구에서는 천연성분인 바오밥나무씨 오일의 탈색으로 인한 손상모발의 모질개선 효과 검증을 통해 바오밥나무씨 오일의 유효성을 확인하였으나 차후 다양한 방법으로 모질 개선 효과를 측정 연구한다면 바오밥나무씨 오일이 헤어제품 원료로서 활용 가치가 높을 것으로 사료된다.
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