피부과학 (모발과학) 허찬우 화장품연구소

Hair * 모발의 구조 체모는 바늘처럼 가는 모공이라 불리는 피부의 구멍에서 바깥으로 나와 있다. * 케라틴, 미네랄(0.55-0.94%), 색소(3% 이하), 지질(1-9%)들로 구성. * 온몸에 분포 – 손바닥, 발바닥, 입술 및 유두 등 제외 * 머리카락은 두피에서 1~5개씩 접근하여 비스듬히 뿌리 박혀있음. * 피부의 부속기관 – Hair, 손톱, 발톱, 땀샘, 피지샘 등 * 신체의 열손실 방지 * 햇빛과 충격으로부터 신체를 보호 * 속눈썹, 코털- 눈동자와 호흡기관 보호 : 먼지나 이물질이 눈, 코안으로 들어가는 것 차단

케라틴들의 아미노산 조성(%) 아미노산 머리털 케라틴 양모케라틴 사람의 피부 Glycine 4.1 – 4.2 5.2 – 6.5 6.0 Alanine 2.8 3.4 – 4.4 - Valine 5.5 5.0 – 5.9 4.2 Leucine 6.4 7.6 – 8.1 (8.3) Isoleucine 4.8 3.1 – 4.5 (6.8) Phenylalanine 2.4 – 3.6 3.4 – 4.0 Proline 4.3 5.3 – 8.1 3.2 Serine 7.4 – 10.6 7.2 – 9.5 16.5 Threonine 7.0 – 8.5 6.6 – 6.7 3.4 Tyrosine 2.2 – 3.0 4.0 – 6.4 3.4 – 5.7 Aspartate 3.9 – 7.7 6.4 – 7.3 (6.4 – 8.1) Glutamate 13.6 – 14.2 13.1– 16.0 (9.1 – 15.4) Arginine 8.9 – 10.8 9.2 – 10.6 5.9 – 11.7 Lysine 1.9 – 3.1 2.8 – 3.3 3.1 – 6.9 Histidine 0.6 – 1.2 0.7 – 1.1 0.6 – 1.8 Tryptophan 0.4 – 1.3 1.8 – 2.1 0.5 – 1.8 Cystine 16.6 – 18.0 11.0 – 13.7 2.3 – 3.8 Methionine 0.7 – 1.0 0.5 – 0.7 1.0 – 2.5

모발 외부 및 내부 지질의 성분 (%) 지질성분 Koch Zahn 외부지질 내부지질 스쿠알란 9.3 % 11.2 % - 콜레스테롤에스텔 & 왁스에스텔 18.9 6.4 1.3 모노글리세린 3.9 7.7 디글리세라이드 1.8 5.6 0.3 트리글리세라이드 18.1 13.3 유리지방산 45.2 50.2 20.7 콜레스테롤 0.8 극성지질 76.6

* 머리카락이 만들어지는 시기   - 임신 3개월 : 털모세포가 만들어지기 시작하는 시기     : 아기가 엄마의 배로부터 나올 때에는 머리카락이 자라나있다. * 나이에 따라 차이 0.5~0.12mm   : 갓난아이(취모)는 약하고, 어른(종모)은 굵어지고, 노인(연모)은 다 시 가늘어진다.   * 모발의 밀집도 1cm 사이에 50~150개가 날 수 있다.   * 모발의 길이:하루에 0.4mm 자란다. * 하나하나가 독립적인 생장사이클을 가지고 있어 자라는 속도는 부위 에 따라 다르다. * 한달에 1cm~1..5cm 자란다. *남자의 모발이 더 빨리 자란다. * 겨울보다 여름에 더 잘 자란다. * 짧은 머리가 더 잘 자란다.

* 모발의 손상 요인:     1.생리적 요인: 호르몬 불균형, 스트레스, 편식, 다이어트    2.물리적요인: 브러싱,컷트, 드라이, 타올드라이, 전기셋팅    3.화학적요인: 샴푸, 탈색, 염색, 펌 제품 과다 사용     4.환경적 요인: 자외선, 적외선, 해수, 온도차이, 대기오염, 건조 

Hair의 성질 ① 모발의 견고성 : 모발은 마른 상태에서 20∼30% 늘어나고 젖은 상태  ① 모발의 견고성 : 모발은 마른 상태에서 20∼30% 늘어나고 젖은 상태 에서 50% 알카리와 접촉 시 외열의 작용에 2배가 늘어난다.  ② 모발의 조형성 : 파마, 드라이, 셋팅, 아이롱의 원리에서 볼 수 있듯 이 모발에 직접 파상을 만들면 상태(형태)를 보존할 수 있다.  ③ 흡수성(팽윤도) : 모발은 주위 습도와 건조도에 따라 늘어나기도 하 고 축소되기도한다. 수증기와 수분까지도 흡수한다. 모발은 수분과 충분한 접촉 후에도 자신의 수분 무게의 35∼45%까지 더 흡수할 수 있다. 또 수분을 흡수하면 모발의 직경은 10∼15% 증가되고 길이는 0.5∼2%까지 증가된다.   ④ 모발의 표면성 : 머리카락의 표면넓이는 약 4∼6㎡이므로 물에 완전 히 적시기 어렵다. ⑤ 모발의 마찰성 : 표피가 비늘모양이므로 마찰 발생 ⑥ 모발 정전기 : 모발의 정전기감소는 머리카락에 피지나 두발제품이 지방막으로 덮혀 있을 때 마찰에 의한 정전기는 사라진다. ⑦ 모발의 견고성 : 모발은 모든 기계적인 요인들에 견고하다. (파열, 끊기) 또한 모발은 부패되지 않는다.  

Hair의 형태 1. 구분 1) 모간(Hair Shaft) : 피부 밖으로 나온 부분 2) 모근(Hair Root) : 피부 속으로 박혀 있는 부분, 멜라니과 케라틴 을 생성하는 곳.  3) 모낭(Hair Follice) : 털이 자라는 부분, 모근을 싸고 있는 부분 4) 모구(Hair Bulb) : 모낭의 바깥 부분의 전구모양으로 머리카락 뿌 리가 박혀있는 부분 2. 모낭 (Hair Follice) * 모유두 (Papilla) : - 유두 같은 모양을 하고 있고 - 모세혈관, 감지신경과 연결 - 영양분과 산소를 모기질로 이송 * 모기질(Matrix) : 모유두를 감싸고 있는 한줄로 된 부분 - 피부 기저세포에 해당 - 털을 만드는 세포(피부의 Kerationcyte) - 멜라노사이트 존재 : 머리카락의 색 결정 * 입모근(Arrector Pili) : 모낭과 연결된 근육 추위, 공포 시 수축운동 - 털을 세움

Hair의 구조 1. Hair : Hard Keratin – 손톱, 발톱 2. 구조 1) 모수질 (Medulla) 2) 모피질(Cortex) 3) 모소피(Cuticle) 4) 내부모근초(Internal Root Sheath) 5) 외부모근초(External Root Sheath)   

- Eleidin 과립과 공기방울이 들어있는 다면체의 세포로 구성 - 아주 가늘고 섬세한 머리카락에는 없는 경우도 있음 1) 모수질 (Medulla) - 중앙의 심지 - Eleidin 과립과 공기방울이 들어있는 다면체의 세포로 구성 - 아주 가늘고 섬세한 머리카락에는 없는 경우도 있음 - 기능은 불명   2) 모피질(Cortex) - 친수성 - 모수질을 둘러싼 부분, 섬유다발이 모발이 자라는 방향으로 늘어 진 구조 - 나선형의 피질세포(Cortical Cell - 케라틴세포) - 머리카락 전체 Fiber의 90% - 모발의 색을 결정하고 탄력 부여, 수분을 일정하게 유지 - 섬유다발 사이에 간층물질(Matrix)라는 부드러운 케라틴 존재 * Matrix - 전체 케라틴의 1/8 차지 - 섬유다발들을 고정시켜주는 시멘트 역할 - 퍼머 등에 의해 손상  

- 딱딱한 케라틴으로 변한 세포가 쌓여 있는 부분 - 5~7,7~11층의 생선비늘 모양 (Cuticle Scale) - 친유성 - 모피질을 둘러싼 부분 - 딱딱한 케라틴으로 변한 세포가 쌓여 있는 부분 - 5~7,7~11층의 생선비늘 모양 (Cuticle Scale) ※ 백인종: 3~7 황인종: 7~10층 흑인종: 15층 - 방향은 모근쪽을 향해 맞물려 포개어져 있는 상태 - Cuticle Scale사이의 틈새로 피지가 스며드는 자연적인 윤활작용 으로 광택이 나고 부드러운 상태 - 손상된 머리카락 : Cuticle Scale이 불규칙 – 난반사, 무광택, 칙칙 : 탈색, 염색, 퍼머, 영양부족의 결과  

- 각질층이 피부속으로 들어가 털을 둘러싸고 있는 털구멍 내부벽 을 형성하는 부분 - 2겹으로 구성   4) 상피모근초 - 각질층이 피부속으로 들어가 털을 둘러싸고 있는 털구멍 내부벽 을 형성하는 부분 - 2겹으로 구성 : 내부모근초(Internal Root Sheath) : 외부모근초(External Root Sheath) - 진피의 결합조직 모근초(Connnective Tissue Root Sheath)와 연결     

Hair의 물리적 구조 1. 특징 - Hard Keratin - 불용성 구조 단백질 - 섬유상 단백질 - Polypeptide 사슬은 축을 따라 길게 이어져 필라멘트를 형성 - 0.54 nm마다 반복적으로 꼬여지는 3가닥의 줄로 된 초고도 코일구조 - 머리카락의 주성분인 Cystine에 의해 옆의 다른 Polypeptide와 단단한 공유결합 형성 : 젖어있을 경우 잡아당기면 0.54nm가 0.70nm까지 신장.

3개의 Helix(Polypeptide) – Protofibril 형성   3개의 Helix(Polypeptide) – Protofibril 형성 9개의 Protofibril이 Microfibril(Filament) 형성 여러 개의 Microfibril이 Fibril (Macrofibril : 장원섬유) 형성 Fibril이 모여 Cortical Cell 형성 Cuticle에 둘러싸여 한오라기의 Hair 형성

Hair의 화학적 구조 * Hard Keratin * 주성분: Cystine (15-18%) – Disulfide * Disulfide Bond - 유황을 함유하는 단백질 특유의 결합 : 케라틴의 특징 - Thioglycolate 등의 환원제에 의해 환원반응 결과 - Cysteine으로 분리 환원 : 결합상태의 분리 * Hydrogen Bond – 아미노기와 인접 카르복실산의 약한 결합 - 수분, 증기, 알칼리용액에 의해 분리 - 복원력이 강해 다시 원위치 * 펩타이드 결합 - 글루타민산의 COOH와 라이신의 NH2의 결합 * 염결합 : 라이신 및 아르기닌의 암모늄이온과 아스파라긴산의 카르복시이온 상호간의 전기적 결합

* 모발의 종류: ① 황인종의 모발: 굵고 직모이다.   ② 백인종의 모발: 가늘고 곱슬이다.   ③ 흑인종의 모발: 짧고 몹시 꼬블꼬블하고, 단면은 길쭉한 타원형   * 모발의 수: 10만개~11만개 색, 인종,굵기에 따라 다양하다. 금발은 숱이 더 많다.   ① 금발의 수: 14~15만개(여성), 13~15만개(남성)   ② 갈색의 모: 11만개(여성), 10만개(남성)   ③ 흑색의 모: 10만개 ④ 적색모 : 8.5~8만개  

* 머리털의 종류와 특징 1) 곧은 머리털(Straight Hair) : Hair Shaft의 단면이 원형 – Matrix가 똑같이 세포분열하여 자란 결과 – 탄력과 유연성이 좋다. 2) 고수머리(Wavy Hair) : 한쪽세포의 성장속도가 다른 쪽보다 빠른 경우, 교대로 반복하여 고수머리 3) 곱슬머리(Curly Hair) : 고수머리의 진행과정이 아주 짧게 진행된 결과 - Hair Shaft가 납작하여 잘 부러진다.

  * 모발의 성장주기: 모두유는 일생 동안 활동하고 모발을 계속 만들지 않는다. 어느 정도 활동하면 일시 활동을 멈춘다. ※7년    ① 성장기 : Matrix가 세포분열을 시작, 성장속도 : 0.35mm/일, 13mm/월, 2-6년간 지속 * 윗눈썹(Eyebrow)과 속눈썹(Eyelash) : 10주일간 성장, 9개월 휴 식기 * 머리털을 경우 5-10%씩 교대로 성장하고 휴식기에 들어간 다음 빠지고 새것과 교체.(50-100개/일) * 88% 정도의 모발이 해당   ② 퇴화기 : 성장이 늦어져 휴식기로 들어갈 준비 : 4주 * 약 1% 정도의 모발이 해당   ③ 휴지기 : 모유두가 활동을 멈추고 모발이 교체시기를 기다리는 시 기 : 3-6개월 * 약 11% 정도의 모발이 해당   ④그리고 다시(새로운 성장기)로 되돌아간다.   * 가장 긴 머리털 : 공인기록 3.30 m (1990년 미국 여성) 비공인기록 – 6.6m (1949년 인도 수도승- 구전) * 가장 긴 턱수염 : 5.25m (1967년 미국, 미국립박물관 보관) * 가장 긴 콧수염 : 1.85m (1990년 스웨덴)  

* 머리털의 타입 1) Oily Hair : 두피(Scalp)의 피지선에서 분비되는 오일의 양이 과다. 남성호르몬(Androgen)이 많은 경우 - 건강하고 튼튼한 머리털, 두껍고 강인하다. - 늘어지기 쉽고, 비듬이 많고, 먼지와 때가 잘 낀다. 2) Dry Hair : 수분부족, 두피(Scalp)의 피지선에서 분비되는 오일의 양이 적은 경우. - 수분과 기름기가 없어 힘이 없고 흩날린다. - 나이든 여성의 경우 - 비듬이 많다(흩날리는 상태) 3) Normal Hair : 4) 잦은 Treatment로 인한 Dry Hair : 퍼머넌트, 염색, 블리칭

Hair 제품 중 컨디셔너에 많이 쓰이는 원료의 종류 1) Collagen, Elastin : Keratin과 같은 단백질로 깨어진 Cuticle의 틈새를 메꾸고, 수분 공급 목적 2) Protein, Amino Acid : 머리카락속으로 침투하여 수분 공급과 수분을 흡수하는 Binder 역할, Cuticle 수리하여 유연한 머리카락 - Soy Protein, Wheat Protein, Hydrolyzed Keratin, 22개의 Amino Acid(Cystine, Histidine, Serine, Glutamic Acid, Tryptophan, Proline 등) 3) Mucopolysaccharide, Glycosmninoglycan, Hyaluronic Acid, NaPCA, Glycerin, Sorbitol, Propylene Glycol : Moisturize로 작용, 수분공급, 수분유지, 수분흡수의 기능 4) Emolient : Fatty Acid, Fatty Alcohol - 머리카락을 부드럽게 하고, 수분 증발 방지 5) Lanolin Oil, Mineral Oil, 식물성기름 등 : 수분증발 방지 및 광택용 6) Dimethicone ,Cyclomethicone : Silicon Oil, 광택용 성분 7) Antioxidant : Vitamin A, C, D, E 8) Panthenol : Vitamin B 복합체, 머리카락 재생, 노화방지, 흰머리카락을 검은 머리카락으로 재생시키는 모발영양제 9) Balsam : 수지성 향료 성분 10) AHA와 UREA : 광택과 유연성 부여 11) Allatoin : Antidandruff(비듬방지제)

탈모증 치료제 1. 탈모의 원인 1) 간접적인 원인 - 노화 - 혈액순환 장애 - 두피의 긴장 - 정신적인 스트레스 - 영양 불균형 - 호르몬 불균형 - 유전적 원인 - 지루 과다 2) 직접적인 원인 - 두피내의 무코-다당류(muco-polysaccharide)의 함량이 감소 하여 혈관이 압박되어 모근의 질식 2. 탈모 및 발모제 개발 1) 탈모방지 및 양모제 - 의약외품에 해당 2) 발모 및 육모제 - 의약품에 해당(Minoxidil 제제: 3,5%), Finsteride 제제 : 1mg ) : Minoxidil – 모세혈관의 확장에 의한 혈액순환 촉진

퍼머넌트 웨이브 1. 역사 1) 고대 이집트 : 진흙과 태양열 이용 2) 1905년 영국의 찰스 네슬러 – 전기를 이용한 열퍼머 개발 3) 1936년 영국의 스피크먼 – 열 배제하고 아황산나트륨 사용, : 콜드웨이브로션의 시초 4) 1941년 미국의 맥도너 – 치오글리콜산 이용 콜드웨이브로션 개발 5) 1950년대 – 시스테인(Cystein) 주성분 사용 2. 장단점 1) 웨이브 효과 : 치오글리콜산>시스테인 2) 냄새 : 시스테인>치오글리콜산 3) 기타 : 금속과의 반응, 공기중의 산소 및 직사광선에 의한 산화 알칼리제의 냄새 및 잔류

: 모발의 시스틴(-S-S-) 결합을 절단하여 티올기(-SH)로 환원 * 퍼머넌트의 원리 머리털 : 주성분이 Amino Acid의 하나인 Cystine으로 구성(유황성분 으로 Disulfide 결합 형성 1) 환원제로 Disulfide 결합 해제 - Thioglycolic Acid (CH2(SH)COOH), - Cystein(NH2CH(CH2SH)COOH) - 알칼리제인 Ammonia, Ethanol Amine 등 배합 : 모발의 시스틴(-S-S-) 결합을 절단하여 티올기(-SH)로 환원 2) 원하는 Wave 형성 3) 산화제로 다시 Disulfide 결합 생성 - Hydorgen Peroxide(과산화수소), Bromate(브롬화염), Perborate(과붕산염) : 모발의 티올기(-SH)를 시스틴(-S-S-) 결합으로 산화

모발의 염색 * 종류 : 영구염색, 반영구염색 및 일시 염색 1) 영구염색(Permanent Coloring) * 종류 : 영구염색, 반영구염색 및 일시 염색 1) 영구염색(Permanent Coloring) (1) 식물성 두발염색제(Vegetable Dye) : 헨나(2-Hydroxy-1,4-Naphthoquinone) - Walnt Shell, Indigo와 섞어 빨강, 갈색, 흑색 : Indigo : 대청나무에서 나온 청색 색소 – 헨나와 섞어 흑색 : Walnt Shell(호두껍질) – 초록색 색소 : 기타 Chamomile, Logwood 등 (2) 광물성 두발염색제(Metallic Dye) : Keratin의 유황성분에 금속염을 첨가하여 Hair Shaft에 색소를 코팅 - 납 : 자주색, Silver : 초록색, Copper – 붉은색 (3) 산화염색제(Aniline Dye) : Hydrogen Peroxide – 머리카락의 멜라닌 색소 탈색 : 알칼리제 – 머리카락을 팽창시켜 침투 용이하게 : Aniline Dye – Cuticle를 통과하여 Cortex속으로 침투, Hydrogen Peroxide와 결합 산화하면서 색깔을 형성 - 알러지 유발, 발진, 눈주위는 사용금지

2) 반영구염색(Semi-Permanetn Hair Color) - 1제와 2제가 혼합 - 간편한 염색(20-40분) - 3-4번 이상 샴푸 시 탈색(탈색된 모발의 경우 8번 이상 시 탈색) - 염료로 타르색소 중 산성염료 사용 - 침투제로 벤질알코올, 에탄올 등 배합 - 양이온으로 하전된 모발에 음이온으로 하전된 산성염료가 정전기 적 결합 - 과다 사용 시 피부에 염착 이상 발생

3) 일시염색(Temporary Coloring) - 모발의 표면에 안료와 같은 불용성색소를 일시적으로 부착 - 내부에 침투하지 않고 표면에 색소 존재 - 1-2회 샴푸 시 완전히 제거

손톱의 구조 1) 손톱기질(Nail Matrix) : 손톱을 생성하는 부분 2) 손톱(Nail Plate) : Hard Keratin : 0.1mm/일, 두께 : 0.5-0.75mm, 수분함량 : 10-15% 3) 손톱뿌리(Root of Nail) 4) 손톱바닥(Nail Bed)

모발화장품의 종류 용 도 타입 제품 예 세발용 샴푸, 헤어린스 정발용 유성타입 헤어오일, 포마드 유화타입 헤어로션, 헤어크림 고분자피막타입 헤어스프레이, 헤어무스, 세트로션, 헤어젤 액체타입 헤어리퀴드 트리트먼트용 헤어트리트먼트, 헤어팩, 헤어블로우, 헤어코트 양모용 헤어토닉 염모용 영구염모제 반영구염모제 일시염모제 퍼머용 퍼머넌트웨이브 로션 탈모.제모용 탈모제(Epilatory) 제모제(Depilatory)

용 도 타입 제품 예 염모용 영구염모제 반영구염모제 일시염모제 퍼머용 퍼머넌트웨이브 로션 탈모.제모용 탈모제(Epilatory) 제모제(Depilatory)