Физические свойства волос: Свойства волос: как контролировать с помощью ухода – Alfa Prof – Estel

Содержание

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОЛОС

Физические свойства волос – это прочность, эластичность, способность впитывать воду, электропроводность и устойчивость к биологическим и химическим воздействиям (стабильность).

Прочность.Все волосы обладают значительной прочностью и рвутся при приложении довольно большой тяжести. . По прочности они сравнимы с алюминием и способны выдержать нагрузку от 100 до 200 г. Прямые волосы обладают большей прочностью, курчавые — меньшей. Это свойство волос меняется с возрастом, сперва нарастая, а затем, к старости, уменьшаясь.

Волос человека крепче свинца, цинка, платины, меди и уступает только железу, стали и бронзе. Женская коса, состоящая из 200 тысяч волос, может удержать груз до 20 тонн. Неудивительно поэтому, что в старину из женских кос плели веревки, предназначенные для подъема больших грузов.

Эластичность. Выросшие здоровые волосы обычно прочны и упруги. Эластичность волоса — это способность волоса выдерживать изгибы, нагрузки сжатия и растяжения, не ломаясь. Эластичность зависит от толщины среднего слоя волоса (чем он толще, тем эластичней и крепче волосы), а также от состояния волос. Здоровый волос настолько эластичен, что в сухом состоянии может вытянуться на 20—30% от своей длины и затем быстро вернуться в исходное состояние, а в мокром состоянии более чем на 50%.

Эластичность волос претерпевает значительные изменения, если их форма была подвергнута изменениям на жару. Новая форма волос в таких случаях из-за длительной потери эластичности сохраняется долго(на этом основывается принцип горячей завивки).

Если волосы имеют низкую эластичность, то, скорее всего, они нуждаются в увлажнении.

Стабильность.Волосы очень прочны и обладают высокой устойчивостью против механических, биологических и химических воздействий. Правда, с возрастом прочность волоса уменьшается.

Устойчивость к биологическим воздействиям заключается в значительной сопротивляемости волос к загниванию. Устойчивость к химическим воздействиям заключается в том, что структура волос не изменяется при воздействии слабых кислот и слабых щелочей. При воздействии кислотной среды чешуйки наружного слоя волоса “закрываются”, а при воздействии щелочных составов – “открываются”, причем чем сильнее щелочной состав, тем губительнее влияет он на структуру волоса: чешуйки наружного слоя раскрываются и, частично деформируясь, уже не закрываются; отсюда внутренние слои волоса не защищены и подвержены вредному влиянию внешней среды. Например, под действием перекиси водорода волос становится более тонким (это свойство волос учитывается при удалении пушковых волос).

Гигроскопичность.Человеческий волос обладает гигроскопичностью — способностью впитывать влагу, а также глицерин, животные и растительные жиры. Следует помнить, что сухой волос, поглощая чистую воду, набухает и увеличивает свой объем в поперечном сечении приблизительно на 15%, а в длину примерно на 17%. Эта деформация является временной, возвращение их к прежней длине и толщине происходит по мере высыхания.

Не проникают внутрь волоса и остаются на его поверхности такие вещества, как минеральные масла, вазелиновое масло и вазелин.

Итак, состояние наших волос зависит от следующих факторов: наследственность, здоровье, возраст, пол, гормональный баланс, климат и др.

Все острые, простудные, инфекционные заболевания, а также хронические болезни, физиологическая перестройка организма, связанная с половым созреванием, беременностью, отражаются на состоянии волос. В эти периоды могут появиться сухость, истончение, ломкость и выпадение волос. Заболевания внутренних органов также нередко проявляются на коже и волосах и, наоборот, болезни кожи отражаются на общем состоянии организма.

Узнать еще:

Физические свойства волос | Салон красоты в Киеве

Воздействуя на кератин физико-механическими факторами (например, стрижка, натяжение, накручивание) или химическими (окислителями, восстановителями, спиртами, щелочами, кислотами), мы вызываем изменения в системе соединений, что в свою очередь ведет к нарушениям в структуре внутреннего вещества волоса и сказывается на его физических свойствах.

Сухой, здоровый волос имеет способность растяжения примерно на 20% своей первоначальной длины, а во влажном состоянии — примерно на 40%.

Растяжение волоса в мокром состоянии более чем на 50% первоначальной длины вызывает переход d-кератина (эвкератин), типичного для невытянутых кератиновых волокон, в n-кератин, называемый также псевдокератином, который содержится в вытянутых кератиновых волокнах, а также в птичьих перьях.

Сухой волос, поглощая чистую воду, набухает, увеличивая свой объем в поперечном сечении приблизительно на 15%, а в длину — примерно на 17%.

Увеличение длины и объема влажного волоса мы учитываем при стрижке. Стрижем с поправкой на воду.

Такая деформация волоса является неустойчивой, так как псевдокератин переходит обратно в эвкератин, а время этого перехода зависит от степени растяжения и структуры волоса ( это явление называется биологической памятью ).

По своему строению кератин является эластичным и компактным белком. Один здоровый волос может выдержать нагрузку в 150 — 200 г.

Для волоса, особенно при высоких температурах, губительны щелочные растворы — они действуют на волосы подобно гидролизу, их разрушительное действие является результатом распада ионных, а затем цистиновых мостиков вследствие утраты серы.

Плотность волоса

Средняя плотность волоса (Рс) — это отношение массы волоса к его объему, в естественном состоянии она измеряется в г/мм3 и определяется по формуле

Ро — т/V, где

т — масса волоса, г; v — объем волоса в естественном состоянии, мм3.

От плотности волоса в значительной мере зависят его физико-механические свойства, например прочность и теплопроводность.

Пористость (П) — это степень заполнения его объема порами. Рассчитать пористость волоса можно по формуле

П = (1 — Р/р) х 100%,

где Ро — средняя плотность волоса, г/мм3; р — истинная плотность волоса, г/мм3.

Поры — это мелкие ячейки в волосе, заполненные воздухом. Поры бывают открытыми и закрытыми (например, после обесцвечивания). Поры (пустоты), заполненные воздухом, придают волосам теплоизоляционные свойства. По величине пористости волоса можно приближенно судить о других важнейших его свойствах: плотности, прочности, водопоглощении, долговечности.

Г игроскопичность

Г игроскопичность волос — это свойство поглощать водяные пары (растительные и животные жиры, глицерин) из воздуха и удерживать их вследствие капиллярной конденсации. Она зависит от температуры воздуха, его относительной влажности, вида, количества и размера пустот.

Волос человека в сухом помещении содержит 18% воды, причем око — локожные части и корень волоса содержат воды больше, чем конец, что вызывает неоднородность гигроскопичности отдельных частей волоса. У конца волос поглощает быстрее и больше жидкости, а у основания — медленнее.

Г игроскопичность отрицательно сказывается на стойкости причесок и модельных стрижек.

Водопоглощении

Водопоглощение — это способность волос впитывать и удерживать

воду.=m1_mL iQQ%’

где V — объем волоса в естественном состоянии, мм3/ — см3.

Объем водопоглощения всегда меньше 100%. В результате насыщения водой свойства волос изменяются, увеличивается объем (они разбухают), понижается их прочность, эластичность.

Влагоотдача

Влагоотдача — свойство волос отдавать влагу окружающей среде при соответствующих условиях (нагрев, движение воздуха, естественная сушка). Скорость влагоотдачи (высушивания) зависит от разности между влажностью волос и относительной влажностью воздуха. В естественных условиях влагоотдача волоса характеризуется интенсивностью потери влаги при относительной влажности воздуха 60% и температуре 20°С.

Воздухостойкость

Воздухостойкость — способность волос длительно выдерживать многократное систематическое увлажнение и высушивание без значительных деформаций и механических нагрузок (бигуди, коклюшки, щетка, плойка). Волосы по-разному ведут себя по отношению к действию переменной влажности. Для повышения воздухостойкости волос применяют гидрофобные добавки, придающие волосу водоотталкивающие свойства (атмосферная влага).

Теплоемкость

Теплоемкость — свойство волос поглощать при нагревании тепло. Теплоемкость характеризуется удельной теплоемкостью С, Дж/(г, С0), которая определяется количеством теплоты, необходимой для нагревания 1 г волос на 1°С, и определяется по формуле

С = Q/[m(t2 — tj)],

где Q — количество тепла, затраченное на нагревание волос от температуры tj до t2, Дж; т — масса прядки, г.

Химическая стойкость

Химическая стойкость — свойство волос сопротивляться действию кислот, щелочей, растворенных в воде солей.

Долговечность (стабильность и прочность) — способность волос сопротивляться комплексному действию атмосферных и других факторов в условиях эксплуатации, которая позволяет проводить на них определенные химические, физические и механические операции, например, для постриженных изделий.

Прочность

Прочность — свойство волос сопротивляться разрушению под действием напряжений, возникающих от нагрузок. Прочность волос характеризуется пределом прочности.

Пределом прочности называют напряжение, соответствующее нагрузке, вызывающей разрушение волоса:

R = F/A,

где F — разрушающая нагрузка, Н; А — площадь поперечного сечения волоса до испытания, мм2.

Предел прочности при сжатии волоса зависит от структуры, плотности, влажности, формы, направления приложения нагрузки. Прочность волоса на растяжение — 20 г (например, при нагрузке или растяжении 100 г химическую завивку производят щадящую, при растяжении 50 г — отказывают в данной операции).

Твердость

Твердость — способность волоса сопротивляться проникновению в него другого, более твердого материала.

Это свойство определяют методом среза бритвой, ножницами (поперечный срез, продольный).

Пластичность, эластичность, растяжимость

Пластичность, эластичность, растяжимость — это способность волоса под влиянием действующих усилий изменять свою форму без образования разрывов и трещин в стволе и сохранять (восстанавливать) изменившуюся форму после снятия нагрузки. Это имеет большое значение в работе над волосом (формирование и даже временное преобразование внутренней структуры для получения волны, локона).

Данная способность волос приобретает дополнительное значение при работе над прической.

Упругость

Упругость — свойство волос восстанавливать первоначальную форму

и размер после снятия нагрузки, под действием которой форма волоса

деформируется.

Динамико-морфологические свойства волоса

Динамико-морфологические свойства волоса — это заложенная способность волоса к волнистости. Проявляется при попытках накручивания в противоположную сторону от запрограммированной, свойственной только этому участку волос динамике зон морфологии роста.

Истираемость

Истираемость — свойство волос уменьшаться в объеме и массе под действием истирающих усилий щетки, ладони, расчески, прилагаемых к ним.

Наэлектризованность

Наэлектризованность — свойство накапливать заряды электрической энергии. Биостатическая наэлектризованность проявляется при расчесывании (треск, искрообразование).

Адсорбция

Адсорбирующее свойство волоса — это способность волоса впитывать и длительное время сохранять запахи.

Действие температуры на волосы

Во время сушки волос либо моделирования прически феном температура должна колебаться в пределах 50—60°С.

При температуре 75 — 90° С волос подвергается быстрой деформации, слабеет его упругость и стойкость к механическим воздействиям.

При температуре 140°С начинается распад волоса, а свыше 250°С — обугливание (см. раздел «Свеча»).

Действие ультрафиолетовых лучей

Ультрафиолетовые лучи вызывают осветление волос, слабеет эластичность и растяжимость, волосы становятся более жесткими и пористыми, а значит, и гигроскопичными, требующими процедур по уходу.

Осветление бывает односторонним (только верхних слоев) и полным. При полном поражении особенно эффективны наполнители для волос (регенераторы) в виде эмульсии типа «масло в воде» — М/В и даже «вода в масле» — В/М.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОЛОС — Студопедия

Если волосы имеют низкую эластичность, то, скорее всего, они нуждаются в увлажнении.

Исследование влияния экзогенных факторов на состояние и свойства волос на голове человека с использованием различных методов микроскопии Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

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.

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

3.2.3. Трудовая функция / КонсультантПлюс

Трудовые действия	Подготовительные и заключительные работы по обслуживанию клиентов
	Визуальный осмотр, оценка состояния поверхности кожи и волос клиента, определение типа и структуры волос
	Определение и подбор по согласованию с клиентом способа окрашивания волос
	Подбор профессиональных инструментов, материалов и препаратов для окрашивания волос
	Выполнение многоцветного окрашивания волос с учетом линии стрижки и (или) накрутки волос
	Выполнение сложного комбинированного мелирования волос с учетом линии стрижки и (или) накрутки волос
	Выполнение сложного блондирования волос
	Консультирование клиента по уходу за волосами после окрашивания
Необходимые умения	Рационально организовывать рабочее место, соблюдать правила санитарии и гигиены, требования безопасности
	Проводить дезинфекцию и стерилизацию инструментов и расходных материалов
	Проводить санитарно-гигиеническую, бактерицидную обработку рабочего места
	Проводить диагностику состояния кожи головы и волос, выявлять потребности клиента
	Проводить пробу на чувствительность кожи к составу красителей
	Подбирать краситель в соответствии с пигментом волос
	Владеть технологией многоцветного окрашивания волос
	Владеть техниками комбинированного мелирования и сложного блондирования волос
	Использовать оборудование, приспособления, инструменты в соответствии с правилами эксплуатации и технологией окрашивания волос
	Применять различные группы красителей
	Соблюдать нормы времени на окрашивание волос
	Обсуждать с клиентом качество выполненной услуги
	Производить расчет стоимости оказанной услуги
Необходимые знания	Психология общения и профессиональная этика парикмахера
	Правила, современные формы и методы обслуживания потребителя
	Устройство, правила эксплуатации и хранения применяемого оборудования, инструментов
	Анатомические особенности, пропорции и пластика головы
	Структура, состав и физические свойства волос
	Типы, виды и формы волос
	Состав и свойства красителей, их основные группы
	Нормы расхода препаратов и материалов на выполнение окрашивания волос
	Законы колористики
	Правила смешивания цветов, соотношение компонентов красящей смеси
	Сложные виды окрашивания волос
	Технология выполнения сложного окрашивания волос
	Техника выполнения многоцветного тонирования, мелирования и блондирования волос
	Нормы времени на выполнение окрашивания волос
	Показания и противопоказания к окрашиванию волос
	Правила оказания первой помощи
	Санитарно-эпидемиологические требования к размещению, устройству, оборудованию, содержанию и режиму работы организаций коммунально-бытового назначения, оказывающих парикмахерские и косметические услуги
Другие характеристики	–

турмалиновый кварц, магические свойства, волосы Венеры, характеристики рутила, волшебный агат

В природе существует камень волосатик, который имеет довольно необычный вид. А все потому, что он напоминает кусочек смолы, в котором застыли волоски. Этот уникальный вид ископаемого является самым дорогим из своего семейства и относится к классу кварцевых пород. Горный хрусталь такой разновидности имеет в своей структуре примеси других минералов, которые в определенном сочетании дают столь необычное включение и соединение элементов. Они выглядят словно иголочки или тонкие волосинки, которые расположились в середине хрусталя.

Волосатик

Краткая информация

Существует очень красивая легенда, в которой упоминается камень волосатик. Она гласит, что богиня любви Венера, спустившись с Олимпа на Землю, решила искупаться в самом чистом роднике. Пара прядей выпала из ее прекрасных локонов и осталась в воде. Когда богиня обнаружила пропажу, она решила вернуться и забрать свои волосы, но в то время была уже зима и родник замерз, а в нем — и локоны. Увидев, как красиво переливаются золотые волосинки во льду, Венера решила превратить воду в горный хрусталь и забрать локоны с собой.

Существует еще одно предание. Согласно ему, как-то Венера расчесывала свою золотую шевелюру на берегу горного озера и забыла там свой гребень. А так как волосы богини обладали большой силой, то речные нимфы решили забрать их себе. Но не смогли поделить локоны и вступили в ожесточенный спор. Венера услышала их крики и решила превратить пряди в камень, чтобы они не достались никому.

Кольцо с волосатиком

В связи с этим у камня есть несколько названий — это волос Венеры, стрелы Амура, камень любви. В восточных странах этот минерал называют бородой Магомета и священным камнем Востока.

Описание кварца волосатик

Данный минерал добывают из недр земли, где он формируется в красивые гроздья кристаллов. Во время роста эти агломераты включают в себя определенную часть жидкости, газов и минералов других видов и задерживают их в себе. Камень волосы Венеры представляет собой горный хрусталь, который содержит в себе игольчатое и волосовидное соединение таких компонентов, как кристаллы рутила, черный турмалин, актинолит и гетит.

Самые крупные экземпляры, как правило, имеют темную окраску в черных и бурых тонах, а более тонкие формирования отличаются светлыми оттенками, они варьируются от светло-желтого, золотого до различных оттенков оранжевого. Окрас зависит от того, какой именно элемент стал доминирующим в составе камня. К примеру, кристалл с асбестом будет иметь необычайно красивый серебряный или белый оттенок, а турмалиновый кварц будет насыщенного зеленого цвета.

Существует определенный вид кварца, в котором соединение минералов выстроено в определенной закономерности и под определенным углом. Такое строение дает эффект рисунка внутри минерала в виде мелкой решетки или сетки. Этот кристалл называют сагенитом. Самым красивым и востребованным является рутиловый кварц волосатик, он имеет почти алмазный блеск и высокую прозрачность. Кристаллы именно этого вида широко используют в ювелирном деле.

Волосы Венеры

Физические свойства, которые имеет камень волосы Венеры:

Твердость — 7 ед. по шкале Мооса.
Цвета, в основном, отсутствуют. Но нередко встречаются минералы в широкой колористической гамме.
Спайность кристалла отсутствует.
Сингония тригональная.
Показатель преломления света в кристалле составляет от 1,544 до 1,553 ед.
Показатели дисперсии — 0,009.

Самые крупные месторождения данного минерала находятся на территории Бразилии, Казахстана, Пакистана, России, Индии, США, Греции и Мексики. На Северном Урале добывали несколько видов данного ископаемого, встречались залежи кварца с включением черного турмалина.

Подвеска с волосатиком

В зависимости от месторождения минерала меняются не только его химические характеристики, но и физические свойства. К примеру, кварц турмалиновый, добываемый на территории Индии, отличается меньшей прочностью и является более хрупким. А вот кварц бразильский считается самым качественным и неповторимым, он вызывает большой интерес не только у ювелиров, но и у коллекционеров. Дело в том, что именно в Бразилии добывают кристаллы, которые имеют внутри узоры в виде звезды.

Рутиловый кварц (видео)

Применение

Человечество научилось добывать столь необычный камень с давних времен. Его красоту по достоинству оценили древние мастера ювелирного искусства. Кварц турмалиновый пользовался наибольшей популярностью, так как контрастные вкрапления завораживали взгляды и создавали изумительные узоры внутри минерала. Его использовали для изготовления амулетов и оберегов, а также создавали яркие украшения для женщин.

В современном мире в ювелирной промышленности этот камень используется достаточно активно. Минерал имеет относительно невысокую стоимость, поэтому изделия с ним являются доступными для широких масс. Применяют его как в ювелирном, так и в поделочном ремесле. Из этого минерала создают статуэтки и даже некоторые элементы декора. Благодаря своей прочности камень может служить материалом для создания рамок для зеркал или подсвечников. Довольно часто ювелиры совмещают этот минерал с жемчугом, фианитом, аметистом. Прекрасно смотрится рядом с ним агат.

Кварц

Целебные свойства

Считается, что турмалиновый или рутиловый кварц обладает рядом лечебных свойств. Его рекомендуют использовать при нервных расстройствах. Людям, страдающим апатией и длительной депрессией, требуется носить этот камень на шее. С этой целью необходимо приобрести минерал в золотых и светло-желтых оттенках: они более благотворно влияют на психику и вносят некую гармонию во внутренний мир человека. В древности считалось, что камень волос Венеры способен ослабить действие яда после укуса змеи.

Литотерапевты утверждают, что волосатик способен ускорить процесс выздоровления при простудных заболеваниях, а также повышает иммунитет и выводит радионуклиды из организма. Рекомендуют использовать этот камень женщинам при гормональном сбое. Данный минерал определенным способом воздействует на организм и помогает восстановить его работу. Людям, страдающим бессонницей и потерей аппетита, советуют приобрести изделие из этого ископаемого и разместить в спальне.

Кварц-волосатик (видео)

Магические свойства камня

Особым почитанием пользовался турмалиновый кварц у древних египтян. Считалось, что он может изменить ход судьбы человека. Оракулы использовали магические свойства камня и изготовляли из него амулеты и обереги. Главным его свойством было избавлять человека от одиночества и помогать в обретении счастья и любви в браке. Турмалиновый кварц очень часто называли любовным камнем, приписывая ему способность замедлять процесс старения и делать внешность своего хозяина более привлекательной. Считается, что если носить камень на теле, то он принесет удачу и успех у противоположного пола.

Браслет с волосатиком

Использовать турмалиновый кварц длительно не рекомендуется, так как он усиливает восприятие невидимого мира и усиливает сверхъестественные способности, поэтому в древности его носили исключительно оракулы, маги и люди творческих профессий. Считалось, что поэта посещает муза, а художник находит свое вдохновение после того, как длительно посмотрит на камень волосы Венеры.

Волшебные свойства этого минерала используют и по сей день. Ювелиры изготавливают парные украшения, которые влюбленные люди должны одеть друг на друга, тогда их чувства будут крепкими, а союз — долгим.

Для того чтобы магические свойства камня не были утеряны, не рекомендуют носить одновременно с ним изделия с другими минералами.

Астрологи рекомендуют использовать турмалиновый кварц людям, которые родились под знаками зодиака Лев и Рак. Считается, что он принесет им удачу и счастье в личной жизни.

Lipex SheaLight™ – эфир масла ши для шелковистых волос и бороды.

Структура/текстура волоса. Улучшение или изменение натуральной текстуры волоса.
Химический состав поверхности волоса. Защита или изменение химического состава поверхности волоса.
Внешний вид. Положительное воздействие на сияние, яркость и стабильность цвета.
Тактильные ощущения. Придание мягкости и уменьшение пушения волос.
Физические свойства. Ослабление силы трения (смазывание волос), повышение предела прочности (снижение ломкости), снижение электропроводимости и накопления статического заряда.

В качестве кондиционирующих ингредиентов в продуктах по уходу за волосами головы и бороды прекрасно зарекомендовали себя многофункциональные природные масла и их производные нашего шведского партнера ААК, полученные из различных растительных источников и переработанные по уникальным технологиям.

Lipex SheaLight™ (INCI: Shea Butter Ethyl Esters) – натуральный эфир масла ши для шелковистых легких ощущений на волосах головы и бороды. Данный продукт на 90% состоит из этиловых эфиров масла ши и на 7-9% из неомыляемых фракций масла ши.

Преимущества использования Lipex SheaLight:

1) Легкая как перышко текстура, повышенная стабильность, низкая вязкость, высокая полярность, хорошая растворимость, отличный профиль устойчивости

2) Отличное решение для создания легких рецептур как для смываемого, так и для несмываемого ухода за волосами и бородой

3) Создает уникальный пудровый и шелковистый эффект

4) Смягчает и успокаивает сухую кожу головы и лица

5) Является натуральной альтернативой летучим силиконам

6) Биоразлагаемый, экологичный продукт, полученный из возобновляемых растительных источников

7) Может использоваться самостоятельно или прекрасно работать в комбинациях с другими эмолентами, эмульгаторами и активными ингредиентами для создания высокоэффективных рецептур широкого диапазона применения.

Применение:

Шампуни (около 0,5% в рецептуре) и кондиционеры (0,5-5% в рецептуре)– добавьте Lipex SheaLight и для улучшения блеска, увлажнения и мягкости волос. Lipex SheaLight позволяет создавать рецептуры, которые не только очищают кожу головы и поддерживает объём, он также дарит волосам шелковистость, улучшает блеск и увлажняет. Lipex SheaLight обеспечивает уникальное ощущение лёгкости и мягкости в сравнении с другими эмолентами на основе масла ши, также помогает восстанавливать яркость, блеск, облегчает расчёсывание.

Сыворотки, масла и кремы для волос и бороды (3-50 % в рецептуре) – для тех, кто заботится о питании и защите волос Lipex SheaLight облегчает включение функциональных ингредиентов, которые также поставляет компания Био-Хим (таких как витамина E или Lipex PreAct, Lipex Оmega от ААК) путём формирования тонкой плёнки. Результат использования подобных продуктов – здоровый вид волос, отличная защита от воздействий окружающей среды и улучшение контроля над вьющимися и секущимися волосами.

Увлажняющие сыворотки для ухода за кожей головы (3-50 % в рецептуре) идеально подходит для ухода за раздражённой, сухой кожей. Lipex SheaLight обеспечивает лёгкое, нежирное ощущение, в то время как другие масла и биоактивы, которые поставляет наша компания, способны обогатить кожу и защитить ее от вредного воздействия окружающей среды.

Проведенные исследования:

Тест расчесывания сухих и мокрых обесцвеченных волос европейского типа:

Цель испытания: продемонстрировать преимущества Lipex SheaLight по сравнению диметиконом, минеральным маслом и “заменительем силикона” – сoco-caprylate при расчесывании сухих и мокрых волос с использованием трессов (прядей).

Процедура: Использовали европейские натуральные волосы человека, осветленные стандартным способом (4 г, длина 21 см). Пряди обрабатывали стандартными смываемыми кондиционерами, каждый из которых содержал один из перечисленных эмолентов в количестве 3% (Lipex SheaLight, диметикон, минеральное масло, сoco-caprylate или плацебо). Инструментальные измерения проводили при помощи Zwicki Z0.5 TN, Zwick, Ulm. Тест для каждого кондиционера проводили с пятикратным повторением.

Результаты: при использовании на влажных волосах были продемонстрированы существенные преимущества Lipex SheaLight по сравнению с указанными лидерами рынка и плацебо. Также Lipex SheaLight™ демонстрирует лучший результат в сравнении с диметиконом и результат, эквивалентный минеральному маслу и сoco-caprylate, при расчесывании сухих волос.

Таким образом, применение Lipex SheaLight в различных рецептурах для ухода за волосами и бородой, позволяет создавать натуральные питательные легкие текстуры без силиконов, но с очевидным и более эффективным функционалом.

Физические свойства волокон волос

‘) var buybox = document.querySelector(“[data-id=id_”+ метка времени +”]”).parentNode ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(“.вариант-покупки”)).forEach(initCollapsibles) функция initCollapsibles(подписка, индекс) { var toggle = подписка.querySelector(“.Цена-варианта-покупки”) подписка.classList.remove(“расширенный”) var form = подписка.querySelector(“.форма-варианта-покупки”) если (форма) { вар formAction = form.getAttribute(“действие”) form.setAttribute(“действие”, formAction.replace(“/checkout”, “/cart”)) document.querySelector(“#ecommerce-scripts”).addEventListener(“load”, bindModal(form, formAction, timestamp, index), false) } var priceInfo = подписка.селектор запросов(“.Информация о цене”) var PurchaseOption = toggle.parentElement если (переключить && форма && priceInfo) { toggle.setAttribute(“роль”, “кнопка”) toggle.setAttribute(“tabindex”, “0”) toggle.addEventListener («щелчок», функция (событие) { var expand = toggle.getAttribute(“aria-expanded”) === “true” || ложный переключать.setAttribute(“расширенная ария”, !расширенная) form.hidden = расширенный если (! расширено) { покупкаOption.classList.add(“расширенный”) } еще { покупкаOption.classList.remove(“расширенный”) } priceInfo.hidden = расширенный }, ложный) } } функция bindModal (форма, formAction, метка времени, индекс) { var weHasBrowserSupport = окно.выборка && Array.from функция возврата () { var Buybox = EcommScripts ? EcommScripts.Buybox : ноль var Modal = EcommScripts ? EcommScripts.Modal : ноль if (weHasBrowserSupport && Buybox && Modal) { var modalID = “ecomm-modal_” + метка времени + “_” + индекс var modal = новый модальный (modalID) модальный.domEl.addEventListener(“закрыть”, закрыть) функция закрыть () { form.querySelector(“кнопка[тип=отправить]”).фокус() } форма.setAttribute( “действие”, formAction.replace(“/checkout”, “/cart?messageOnly=1”) ) form.addEventListener( “Отправить”, Буйбокс.перехват формы отправки ( Buybox.fetchFormAction(окно.fetch), Buybox.triggerModalAfterAddToCartSuccess(модальный), консоль.лог, ), ложный ) document.body.appendChild(modal.domEl) } } } функция initKeyControls() { документ.addEventListener(“keydown”, функция (событие) { if (document.activeElement.classList.contains(“цена-варианта-покупки”) && (event.code === “Пробел” || event.code === “Enter”)) { если (document.activeElement) { событие.preventDefault() документ.activeElement.click() } } }, ложный) } функция InitialStateOpen() { var buyboxWidth = buybox.смещениеШирина ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(“.опция покупки”)).forEach(функция (опция, индекс) { var toggle = option.querySelector(“.цена-варианта-покупки”) var form = option.querySelector(“.форма-варианта-покупки”) var priceInfo = option.querySelector(“.Информация о цене”) если (buyboxWidth > 480) { переключить.щелчок() } еще { если (индекс === 0) { переключать.щелчок() } еще { toggle.setAttribute («ария-расширенная», «ложь») form.hidden = “скрытый” priceInfo.hidden = “скрытый” } } }) } начальное состояниеОткрыть() если (window.buyboxInitialized) вернуть window.buyboxInitialized = истина initKeyControls() })()

Химические и физические свойства волос: сравнение азиатских, черных и кавказских волос

‘) var buybox = документ.querySelector(“[data-id=id_”+ метка времени +”]”).parentNode ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(“.вариант-покупки”)).forEach(initCollapsibles) функция initCollapsibles(подписка, индекс) { var toggle = подписка.querySelector(“.цена-варианта-покупки”) подписка.classList.remove(“расширенный”) var form = подписка.querySelector(“.форма-варианта-покупки”) если (форма) { var formAction = форма.получить атрибут (“действие”) form.setAttribute(“действие”, formAction.replace(“/checkout”, “/cart”)) document.querySelector(“#ecommerce-scripts”).addEventListener(“load”, bindModal(form, formAction, timestamp, index), false) } var priceInfo = подписка.querySelector(“.Информация о цене”) var PurchaseOption = toggle.parentElement если (переключить && форма && priceInfo) { переключать.setAttribute(“роль”, “кнопка”) toggle.setAttribute(“tabindex”, “0”) toggle.addEventListener («щелчок», функция (событие) { var expand = toggle.getAttribute(“aria-expanded”) === “true” || ложный toggle.setAttribute(“aria-expanded”, !expanded) form.hidden = расширенный если (! расширено) { покупкаВариант.classList.add (“расширенный”) } еще { покупкаOption.classList.remove(“расширенный”) } priceInfo.hidden = расширенный }, ложный) } } функция bindModal (форма, formAction, метка времени, индекс) { var weHasBrowserSupport = window.fetch && Array.from функция возврата () { var Buybox = EcommScripts ? EcommScripts.Ящик для покупок: ноль var Modal = EcommScripts ? EcommScripts.Modal : ноль if (weHasBrowserSupport && Buybox && Modal) { var modalID = “ecomm-modal_” + метка времени + “_” + индекс var modal = новый модальный (modalID) modal.domEl.addEventListener («закрыть», закрыть) функция закрыть () { форма.querySelector(“кнопка[тип=отправить]”).фокус() } форма.setAttribute( “действие”, formAction.replace(“/checkout”, “/cart?messageOnly=1”) ) form.addEventListener( “Отправить”, Buybox.interceptFormSubmit( Буйбокс.fetchFormAction(окно.fetch), Buybox.triggerModalAfterAddToCartSuccess(модальный), консоль.лог, ), ложный ) document.body.appendChild(modal.domEl) } } } функция initKeyControls() { документ.addEventListener(“keydown”, функция (событие) { if (document.activeElement.classList.contains(“цена-варианта-покупки”) && (event.code === “Пробел” || event.code === “Enter”)) { если (document.activeElement) { событие.preventDefault() документ.activeElement.click() } } }, ложный) } функция InitialStateOpen() { var buyboxWidth = buybox.смещениеШирина ;[].slice.call(buybox.querySelectorAll(“.опция покупки”)).forEach(функция (опция, индекс) { var toggle = option.querySelector(“.цена-варианта-покупки”) var form = option.querySelector(“.форма-варианта-покупки”) var priceInfo = option.querySelector(“.Информация о цене”) если (buyboxWidth > 480) { переключить.щелчок() } еще { если (индекс === 0) { переключать.щелчок() } еще { toggle.setAttribute («ария-расширенная», «ложь») form.hidden = “скрытый” priceInfo.hidden = “скрытый” } } }) } начальное состояниеОткрыть() если (window.buyboxInitialized) вернуть window.buyboxInitialized = истина initKeyControls() })()

Наука о физических свойствах волос — ParachuteGold

НАУКА О ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВАХ ВОЛОС

Из чего состоят волосы?

Всякий раз, когда мы думаем о волосах, мы автоматически думаем о волосах на голове.Но волосы на самом деле присутствуют практически на всех частях тела. Волосы состоят из белка под названием кератин, который является одним и тем же белком в наших ногтях и в коже.

Волосы обычно выходят из корневой части, называемой волосяным фолликулом. В среднем на голове взрослого человека находится от 100 000 до 150 000 волосяных фолликулов. В нормальном состоянии около 90% этих волосяных фолликулов активны. Также фактом является то, что волосы, состоящие из мертвых клеток, теряют определенное количество каждый день. Хотя приводятся различные цифры выпадения волос в диапазоне от 50 до 150, достаточно сказать, что каждый человек теряет некоторое количество волос каждый день, и это количество действительно может варьироваться от человека к человеку.

Почему так важно понимать, что волосы — это мертвая ткань?

И кожа, и волосы являются внешними органами и поэтому очень чувствительны к окружающей среде и физическому стрессу. Кроме того, на кожу и волосы влияет неправильное питание, употребление неправильных продуктов, внутренние болезни и другие факторы. Однако, поскольку кожа в основном представляет собой живую дышащую ткань с биологическими свойствами, она способна восстанавливаться и в значительной степени уменьшать повреждения. С другой стороны, волосы не прощают ошибок, поскольку не обладают биологическими свойствами, и, таким образом, в определенной степени восстановление повреждений возможно, если внешнее покрытие или кутикула не повреждены.Тем не менее, для большинства других проблем с волосами лучший способ лечения — отрезать поврежденные участки и дождаться роста новых волос. Поскольку волосы прикреплены к коже головы, которая является живой тканью, важно заботиться о коже головы, помимо волос.

Итак, какие части волос различаются?

Волосы, которые мы видим снаружи, на самом деле представляют собой цепочку мертвых кератиновых клеток, которые выталкиваются из кожи головы, где находится живая часть наших волос — волосяной фолликул.Живые части волос, а именно волосяной фолликул, корень волоса, корневой покров и сальная железа, находятся под кожей головы и нуждаются в постоянном уходе и питании. Фактический стержень волоса, который появляется как видимый волос, включает кутикулу или внешнее покрытие, состоящее из перекрывающихся чешуек, наружную видимую прядь волоса с корой и мозговым веществом, и они не имеют живых отростков. Тайцы — причина, по которой волосы можно стричь, укладывать в прически, обрабатывать химическими веществами и нагревать без какого-либо дискомфорта.Итак, в некотором смысле волосы подобны ткани, а кожа головы подобна ткацкому станку, на котором происходит вся деятельность.

Химические и физические свойства волос: сравнение азиатских, черных и кавказских волос

ПОКАЗАНЫ 1-10 ИЗ 36 ССЫЛОК

СОРТИРОВАТЬ ПОРелевантность Наиболее влиятельные статьиНедавность

Человеческие волосы: уникальный физико-химический композит.

L. Wolfram
Материаловедение, медицина
Журнал Американской академии дерматологии
2003

Краткий обзор существенных элементов структуры волос, химии и фундаментального взаимодействия свойств, которые способствуют взаимодействию волосяного волокна и его реакции на лечение.Expand

Текущие исследования этнических волос.

Между этими 3 типами волос не наблюдалось различий в внутренней структуре волокон, тогда как геометрия, механические свойства и набухание воды различались в зависимости от этнического происхождения. Expand

Разнообразие профилей роста волос

В настоящей работе оценивались и сравнивались характеристики роста волос у молодых добровольцев из Африки, Азии и Кавказа для изучения роста волос среди африканцев из Центральной, Южной и Западной Африки, китайцев и французов, как «изображения Африки, Азии и Европы соответственно.Expand

Косметика для волос: обзор.

Рецептуры и механизм действия косметических средств для волос: Рассмотрены шампуни, кондиционеры, средства для выпрямления волос, краски для волос и хна; относительно их назначения и безопасности. Expand

Биология человеческого волоса: знай свои волосы, чтобы управлять ими.

Рассмотрены общие аспекты биологии волос, а также самые последние достижения в понимании пигментации волос и регуляции их развития с указанием методов генетической/биохимической модуляции компонентов HF для лечения заболеваний волос.Развернуть

Структура человеческих волос

Молекулярная структура образцов волос была изучена с помощью рентгеновской дифракции высокого разрешения, которая охватывает масштабы длины от молекул до организации вторичных структур, и идентичные закономерности наблюдались в волосах отца и дочь и однояйцевые близнецы, однако не для разнояйцевых близнецов. Expand

Взаимозависимость между физическими, механическими, биохимическими и геометрическими свойствами натуральных здоровых волос

Front Physiol.2019; 10: 112.

Elsabe Cloete

¹ Лаборатория исследования волос и кожи, отделение дерматологии, отделение медицины, больница Groote Schuur и университет Кейптауна, Кейптаун, Южная Африка

Nonhlanhla P. Khumalo

1 Лаборатория исследования волос и кожи, отделение дерматологии, отделение медицины, больница Groote Schuur и университет Кейптауна, Кейптаун, Южная Африка

Jennifer C. Van Wyk

^{Дерматология, медицинский факультет, больница Groote Schuur и Кейптаунский университет, Кейптаун, Южная Африка}

Malebogo N.Ngoepe

² Факультет машиностроения, Университет Кейптауна, Кейптаун, Южная Африка

¹ Лаборатория исследования волос и кожи, отделение дерматологии, медицинский факультет, больница Groote Schuur и университет Кейптауна, Кейптаун Город, Южная Африка

² Факультет машиностроения, Кейптаунский университет, Кейптаун, Южная Африка

Под редакцией: Натальи Полулиах, Sony Computer Science Laboratories, Япония

Рецензент: Натан Вайнштейн, Национальный автономный университет Мексика, Мексика; Сайед Аун Мухаммад, Университет Бахауддина Закария, Пакистан

Эта статья была отправлена в раздел System Biology журнала Frontiers in Physiology

Поступила в редакцию 27 сентября 2017 г .; Принято 30 января 2019 г.

Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License (CC BY). Использование, распространение или воспроизведение на других форумах разрешено при условии указания оригинального автора(ов) и владельца(ей) авторских прав и при условии цитирования оригинальной публикации в этом журнале в соответствии с общепринятой академической практикой. Запрещается использование, распространение или воспроизведение без соблюдения этих условий.

Эта статья была процитирована другими статьями в PMC.

Abstract

Контекстная интерпретация данных о волосяных волокнах часто не учитывает эффекты динамической сложности между различными свойствами волокон. Эта внутренняя сложность требует системного мышления для точного расшифровки волосяного волокна. Исследования волос, изучаемые различными дисциплинами, следуют редукционистскому исследовательскому подходу, при котором интересующие элементы изучаются в локальном контексте с определенной степенью отстраненности от других элементов или контекстов.Следуя системному подходу, авторы в настоящее время разрабатывают междисциплинарную таксономию, чтобы обеспечить целостное представление о компонентах волокон и их взаимодействиях в крупномасштабной динамике. На основе процесса разработки в этой статье представлен обзор, в котором исследуются связанные особенности, взаимосвязи и интерактивные сложности между физическими, механическими, биохимическими и геометрическими характеристиками натуральных, здоровых волосяных волокон. В ходе обзора раскрывается важность соответствующей таксономии для интерпретации данных о волокнах волос в различных дисциплинах.Обзор также демонстрирует, как на первый взгляд несвязанные компоненты волокна на самом деле взаимозависимы и что эти взаимозависимости могут влиять на поведение волокна. Наконец, в обзоре подчеркивается, как неинтегративный подход может негативно сказаться на надежности интерпретации данных о волосах.

Ключевые слова: анализ человеческого волоса, системный подход, физические свойства, механические свойства, биохимические свойства, геометрические свойства, достоверность данных характер волокна.На основном структурном уровне один волос делится на растущую часть и ороговевшую часть. Растущая часть образуется в фолликулярном мешочке, встроенном в кожу головы, тогда как ороговевшая часть выступает через поверхность кожи головы. Каждая часть представляет собой сложную структуру, имеющую различные физические, механические, биологические, биохимические и геометрические характеристики. Из-за сложности волос в целом основные школы исследований обычно сосредотачиваются на одном или двух аспектах, относящихся к отдельной части.Например, трихология и биоинженерия концентрируются преимущественно на физико-механических свойствах ороговевшей части, тогда как биологические науки изучают генетику и биологические пути роста части, а судебная медицина интересуется биохимическими и геометрическими характеристиками ороговевшей части. В результате наборы данных, полученные в результате исследований волос, имеют тенденцию быть разрозненными, существующими в виде разрозненных данных.

Данные о волосах используются в различных дисциплинах.Патология, дерматология, судебная экспертиза, антропология, экологическая токсикология, трихология и косметология — все они занимаются аспектами данных о волосах. Взаимодействие с местным контекстом типично для традиционного редукционистского исследовательского подхода, при котором элемент системы изучается с определенной степенью отстраненности от других элементов той же системы. Этот тип изоляции может привести к ошибочной интерпретации и экстраполяции данных. Постгеномные исследования породили междисциплинарные системные подходы к биологическим наукам.Системный подход распутывает сложность составляющих системы и в то же время освещает крупномасштабную динамику (Бард, 2013). Это означает, что системный подход к изучению волокон человеческого волоса объясняет отдельные составляющие волокон, их взаимосвязь и их интеграцию в единое целое. До сих пор не было литературы, посвященной системному подходу к пониманию сложности и динамики данных о волосах.

Для эффективного изучения сложной системы требуется соответствующая таксономия.Без надежной системы классификации внутри- и взаимоизменчивость компонентов системы остается неопределенной. Различия в важных данных о волосах (например, структурный состав, механическая прочность, биохимический и липидный состав, способность к абсорбции и десорбции), полученных у разных полов, этнических групп или возрастных групп, были отмечены в нескольких исследованиях (Brima et al., 2006; Ettlinger et al.). al., 2014; Lee et al., 2014; Martí et al., 2016). Неинтегрированное понимание динамики между этими наборами данных усложняет интерпретацию данных о волокнах волос и вызывает опасения относительно надежности выводов (Wennig, 2000; Popescu and Höcker, 2007).

Исторически в исследованиях волос широко использовалась классификация по расовому признаку (европейцы, африканцы и азиаты). Однако таксономия, основанная на расовых различиях, является субъективной и не учитывает разнообразие, возникающее в результате изменчивости внутри расы, а также различия, возникающие в результате генетики, пола, образа жизни, стрессовых состояний, старения, питания, наркотиков или болезней. Были предложены и другие таксономии, основанные только на геометрических дескрипторах, но они по-прежнему не обеспечивают комплексного представления данных о волосах для междисциплинарных целей (de la Mettrie et al., 2007; Луссуарн и др., 2007 г.; Мкентане и др., 2017).

Дисциплина, связанная с волосами, а именно шерсть, следует строгой таксономии, чтобы облегчить использование материала. Волосы и шерсть имеют много структурного сходства. Шерсть также имеет междисциплинарную направленность, поскольку имеет множество различных применений. Чтобы проиллюстрировать это, основная таксономия шерстяной промышленности технически определяет количество и квалифицирует шерстяные волокна как важный этап до и во время обработки. Основные параметры сортировки связаны с геометрическими характеристиками и жизнеспособными характеристиками волокна в определенных границах (Sommerville, 2009).Основываясь на правильной классификации, шерсть хорошо изучена и поэтому успешно используется. Поскольку забота о волосах выходит за рамки производительности, таксономия шерсти не может быть напрямую перенесена на волосы.

Важными таксономическими параметрами, описывающими волосяное волокно, являются его микро- и макроскопические свойства. Первый относится к невидимым характеристикам, таким как биохимический состав, структурное устройство, механические свойства, генетика, влияние лекарств и так далее . Макроскопические свойства — это сенсорно наблюдаемые атрибуты, которые являются результатом основных микроскопических свойств, включая такие характеристики, как блеск, ощущение здоровья, диаметр, цвет и курчавость.Поиск взаимосвязей между всеми этими функциями требует системного мышления.

Авторы этой статьи разрабатывают таксономию, чтобы обеспечить более целостное представление данных о волосах в различных дисциплинах. В настоящее время применение системного подхода к данным о волосах все еще находится на исследовательской стадии. Таким образом, на область применения были наложены различные ограничения. Рассматриваемые волосы находятся в естественном состоянии и получены от здоровых особей женского пола. Кроме того, рассматривается только ороговевшая часть волос.Основное внимание на этом первом этапе было направлено на выявление основных малых систем (компонентов волокон), поиск взаимозависимостей между этими системами и определение их интеграции в крупномасштабную динамику. Явные факторы воздействия выходят за рамки исследовательской работы, то есть влияние расы, генетики, пола, образа жизни, стрессовых состояний, старения, питания, лекарств и болезней. Их следует рассматривать только тогда, когда основные общие составляющие и их динамика хорошо описаны. Термины «волосяное волокно» и «волокно» используются взаимозаменяемо.В этой статье представлен обзор, в котором исследуются связанные особенности, взаимосвязи и интерактивные сложности между физическими, механическими, биохимическими и геометрическими свойствами натуральных волокон здоровых волос.

Статья предлагает несколько важных вкладов. Это иллюстрирует важность соответствующей таксономии для интерпретации данных о волокнах волос. Это также подчеркивает, как, казалось бы, несвязанные компоненты волокна на самом деле взаимозависимы и что эти взаимозависимости могут влиять на поведение волокна.Наконец, он разъясняет потенциальное влияние неинтегративного подхода на надежность данных и особенно на выводы, сделанные на основе таких данных.

Систематическое рассмотрение волокна человеческого волоса

Волокно представляет собой биологическую многосистемную структуру, функционирующую через взаимодействующие подсистемы, включая физико-механический профиль, биологическую структуру, геометрическую систему и биохимическую систему. Присущая многосистемным структурам сложность может быть уменьшена путем разложения (под)систем на более простые компоненты и модели поведения (Chen et al., 2006).

Первый шаг в декомпозиции сети включает идентификацию ключевых взаимодействующих подсистем. Затем каждая подсистема итеративно разлагается до тех пор, пока не останутся только единичные объекты и их взаимодействия. Морфология волокна настолько хорошо описана в литературе, что стала общеизвестной. В различных исследованиях были опубликованы ценные детали и сводки (Wolfram, 2003; Robbins, 2012; Bhushan, 2013; Wortmann, 2014). Сосредоточив внимание на целях этой статьи, соответствующие морфологические детали обобщаются для описания подсистем, сущностей и их взаимодействий.

иллюстрирует основную сеть, основанную на декомпозиции верхнего уровня волокна и связанных с ним сетей. В основной сети волосяная масса (М1) состоит из множества волокон (М2). Каждое волокно состоит из множества биологических структур (М3) и имеет несколько физико-механических свойств (М4). Каждая биологическая структура имеет биохимический и геометрический характер (М5). Сочетание этих характеристик придает волокну особые физические и механические свойства (М6). Каждое волокно имеет множество макроскопических свойств (М7), которые формируются (М8) физическими и механическими свойствами.

Структурная декомпозиция объектов в основной и подсетях волосяного волокна.

Макроскопические свойства (M7) часто используются для оценки физической привлекательности. Следовательно, они кажутся (в значительной степени) характеристиками, которые в основном оцениваются субъективно, например, здоровые, блестящие или густые волосы по сравнению с тусклыми и тонкими волосами. В соответствующих исследованиях некоторые тактильные сенсорные свойства, которые были признаны «непривлекательными», были положительно связаны с количественными свойствами, например.г., высокий коэффициент трения (Masukawa et al., 2005; Wortmann, 2014). Другим важным примером являются «тусклые» волосы, которые также считаются «непривлекательными». Последнее может быть результатом накопления средств по уходу за волосами (экзогенная абсорбция), жирности (избыток липидов кожного сала), степени искривления, темных пигментов или их комбинации. Хотя «тупой» может быть субъективным описанием, упомянутые микроскопические образования поддаются количественному определению. Это означает, что исследование макроскопических свойств сильно зависит от понимания микроскопической динамики.

Биологическая структура

Основные подсистемы сети биологических структур, показанные в правом нижнем углу, включают мозговое вещество, кутикулу и кору (B1–B3). Кутикула, состоящая из пластинчатых клеток кутикулы [клетки cu, (B4)], образует физический защитный барьер для внутренних структур. Каждая клетка состоит из субламеллярных слоев [cu-слой (B6)], объединенных в комплекс клеточной мембраны («CMC»). Помимо CMC внутри кутикулы (cu-cu CMC), CMC также прикрепляет кутикулу к коре (cu-co CMC) и сцепляет субструктуры внутри коры (co-co CMC) (B6).Различие необходимо, поскольку биохимический и структурный состав КМЦ различается в различных структурных местах (Robbins, 2009).

Кора состоит из множества корковых клеток (B9), погруженных в матричный материал (B7). Матрикс состоит из ассоциированных с кератином белков (KAP) (B8), которые образуют взаимодействующую глобулярную белковую решетку, в которой находятся клетки коры. Корковая клетка представляет собой сложный кератин (B10), в основном построенный из волокнистых α-спиральных белков, которые многократно объединяются в слитые с матриксом α-спиральные субструктуры посредством дисульфидных связей и межмолекулярных водородных связей (B10 ^∗ ).В рамках текущей разработки модели основное внимание уделяется кератиновому промежуточному волокну (IF) и его суперструктуре, макрофибрилле. На упаковку IF внутри макрофибрилл сильно влияет окружающая сеть KAP, которая, в свою очередь, влияет как на жесткость, так и на кривизну волокна (Shimomura and Ito, 2005).

Биохимическая сеть

Как показано на рисунке (вверху справа), белки являются доминирующим биохимическим компонентом волокна (C1). Каждый белок состоит из (поли)пептидного остова, образованного аминокислотами (С2).Другие важные биохимические компоненты включают пигменты, липиды, воду и некоторые клеточные вещества и микроэлементы (C3–6). Изоэлектрическая точка (С1.7) представляет собой рН, при котором волокно электрически нейтрально. Из-за своей сложности дальнейшее выяснение биохимически связанной сети требует целого исследования.

Геометрическая сеть

Геометрические дескрипторы (вверху слева) многомасштабны, от макроописания всего волокна до микро- и наноописаний более мелких структурных единиц.Механически волокна часто описываются их средним диаметром (G1), а не их истинным диаметром из-за неравномерности волокна по его длине, а также полидисперсности на одном и том же скальпе (Yin et al., 1977). ). Профиль поперечного сечения волокна (G2) скорее эллиптический, чем круглый, с эллиптичностью, обычно превышающей 1, что подразумевает эллипсоидальный, а не цилиндрический продольный профиль (G3). Эллиптичность (G4) рассчитывается как отношение между большой и малой осями эллиптического волокна.Математическая целостность сохраняется при механических расчетах, основанных на площади поперечного сечения, независимо от продольного профиля волокна. Однако знание истинного продольного профиля необходимо для механических прогнозов. Например, цилиндрические балки очень устойчивы к кручению, тогда как эллипсоидальные балки имеют тенденцию сплющиваться при сдвиге. Следовательно, волокно с высокой эллиптичностью более склонно к скручиванию, чем волокно с низкой эллиптичностью. Геометрически кривизна (G5) представляет собой степень отклонения от прямой линии, подразумевающую нулевую кривизну для прямых волокон и более высокие значения кривизны для волнистых волокон.Дескриптор «ширина» (G6) количественно определяет толщину соответствующих структурных единиц или межструктурных расстояний. Дескриптор «структура» (G7) относится к форме/форме структурной единицы (например, первичной структуры белков), а «упаковка» (G8) – это геометрическое расположение структурных единиц, например, гексагональная упаковка компонентов коры.

Физико-механический профиль

Физико-механическая сеть показана в верхнем левом углу . Волокну присуща вязкоупругая характеристика (P1), которая описывает его деформационную способность под нагрузкой, т.е.е., его прочность на растяжение, жесткость на изгиб и поведение при кручении (P2). Благодаря соотношению продольного и поперечного профилей волокна (геометрическая сетка) преобладают одноосные (механические) свойства материала в результате сильного продольного преобладания. Кроме того, в большинстве исследований волокно рассматривается как эластичный, а не вязкоупругий материал. Декомпозиция сети (на первом этапе) носила преимущественно упругий характер.

Трение между двумя волокнами количественно определяет усилие скольжения друг по другу.Коэффициент трения (P3), представляющий собой отношение трения между двумя соприкасающимися поверхностями и силы заклинивания, имеет пропорциональную связь с «легкостью скольжения». Спутывание (P4) описывает волокна, которые переплетаются в замок. Предрасположенность к запутыванию повышается при увеличении определенных факторов, таких как искривление, повреждение поверхности, механическое перемешивание, смачивание и отсоединение волокон в массе волос (Wortmann and Schwan-Jonczyk, 2006). Естественная склонность к распутыванию определяется дифференциальным эффектом трения (DFE), который представляет собой разницу между коэффициентами трения при трении против направления и вдоль шкалы (Wortmann and Schwan-Jonczyk, 2006).Это означает, что высокое значение DFE свидетельствует о распутанных волосах. Блеск (P5) — это неотъемлемое свойство материала, относящееся к способности поверхности волокна зеркально отражать свет. Блеск, а не блеск, чаще используется как субъективно оцениваемое свойство массы волос. На блеск влияют такие факторы, как источник освещения, направление взгляда и присущая материалу глянцевитость, цвет и кривизна (Wortmann et al., 2004). На блеск также влияют приобретенные свойства волокна, такие как повреждение поверхности, накопление продукта и электрическая нагрузка (P6) (Wortmann et al., 2004). Электрическая нагрузка волокна (P8) относится к заряду на поверхности волокна (Velasco et al., 2009), который связан с макроскопическими свойствами волокна, такими как расчесываемость и внешний вид. Волокно поглощает химические вещества (P7), различая экзогенное и эндогенное поглощение (P8). Экзогенная абсорбция — это абсорбция воды/химических веществ из окружающей среды в волокно, которая может быть поверхностной или проникать в более глубокие слои. Эндогенное всасывание происходит, когда химические вещества попадают в волокно через его растущую часть через кровоток.На оба типа абсорбции влияет биохимический характер волокна, особенно его гидро- или липофильность.

Отношения между сущностями волосяных волокон

исследует различные взаимосвязи между сущностями, упомянутыми выше. Внизу слева показана разложившаяся структура одной клетки кутикулы, состоящая из подслоев. На поверхности волокна слой эпикутикулы гидрофобно взаимодействует с окружающей средой преимущественно за счет присутствия 18-метилэйкозановой кислоты (18-МЭА).Последний представляет собой цепь жирной кислоты, упакованную на поверхности для оптимальной плотности, чтобы временно облегчить экзогенное поглощение (I1) (Cheong et al., 2012). 18-MEA относительно легко удалить или заменить химическим путем или воздействием высокой температуры. Результатом является потеря поверхностной смазки, что приводит к повышенной тенденции к излому и разрыву волокон (I2) и снижению способности волокон скользить друг по другу, то есть к увеличению трения (I3) (Swift, 1999a; Bhushan, 2013). Повышенный коэффициент трения сильно зависит от состояния кутикулы.С макроэкономической точки зрения низкий коэффициент трения способствует мягкости и гладкости волос (I4) (Wortmann and Schwan-Jonczyk, 2006). Высокий коэффициент трения связан с повышенной устойчивостью к расчесыванию, более высоким потенциалом повреждения, склонностью к запутыванию (I5) и снижением DFE (Khumalo et al., 2000; Wortmann and Schwan-Jonczyk, 2006).

Взаимодействие между различными свойствами волосяного волокна.

Изменения концентрации 18-МЭА могут также влиять на изоэлектрическую точку (I6), следовательно, на профили химической адсорбции и поглощения волокна (I7) (Negri and Cornell, 1993).Изоэлектрическая точка первичного волосяного волокна находится ниже pH 3,8 (Yin et al., 1977), она поддерживается стабильной (низкой) за счет свободных липидов на поверхности волоса (Robbins, 2009). При значениях pH выше изоэлектрической точки набухание увеличивается, что приводит к увеличению скорости диффузии экзогенных химических веществ в волосы. Длительный контакт со щелочными продуктами также влияет на электрическую нагрузку, так как увеличивает отрицательный заряд на волокнах, а кислотное протонирование увеличивает положительный заряд на поверхности (I20).Удаление свободных липидов способствует образованию трещин в слоях кутикулы. Следовательно, изоэлектрическая точка также связана с состоянием кутикулы (I21).

Под эпикутикулой находятся А-слой , экзокутикула и внутренние слои. Они имеют высокое содержание цистеина и высокую степень межмолекулярного сшивания (Swift, 1999a,b). Сшивание и цистеин являются основными факторами, определяющими механическую прочность и непроницаемость волокна. Следовательно, эти слои вносят вклад в твердость волокна и устойчивость к деформации (I8).Эти же характеристики также делают эти слои склонными к разрушению под нагрузкой. Между экзокутикулой и внутренним слоем находится эндокутикула, слой с низким содержанием цистеина и перекрестными связями (Swift, 1999a). Отсутствие поперечных связей делает его механически мягким и восприимчивым к экзогенному поглощению (I9).

Состояние здоровья волокна, в частности кутикулы и коры, влияет на другие свойства. Растяжение и сгибание приводят к подъему чешуек кутикулы, после чего чешуя ломается во время трения внутри волокон (Swift, 1999b).Поврежденная кутикула повышает восприимчивость коры к деградации (I10), что приводит к снижению устойчивости волокон к механическим воздействиям (I11) (Khumalo et al., 2000). Волокна с сердцевиной имеют другую плотность, чем волокна без сердцевины, что означает, что наличие сердцевины влияет на профиль упругой деформации волокна (I12) (Merrick, 1998).

Гидрофобная поверхность 18-МЭА кутикулы способствует светоотражающим свойствам и, следовательно, блеску волокна (I13) (Robbins, 2012).На блеск также влияет цвет волос (I14) и кривизна (I15) (Wortmann et al., 2004). Темные и изогнутые волокна негативно влияют на блеск, поскольку темные цвета поглощают часть падающего света, а значительно изогнутые волокна не могут обеспечить гладкую поверхность, необходимую для зеркального отражения (Wortmann et al., 2004). Было также показано, что кривизна связана с диаметром на основе состава типов корковых клеток (I16) (Orwin et al., 1984). Принимая во внимание, что цилиндрическая или эллипсоидальная балка может изменить свою ориентацию только за счет изгиба или скручивания, если она должна сохранить свою структурную целостность, геометрическое явление кривизны может быть полностью описано модулем Юнга и жесткостью при кручении (Nissimov and Das Chaudhuri, 2014) .Это означает, что кривизна может быть выражена геометрически профилями деформации растяжения и деформации кручения (I17). На кривизну сильно влияет упаковка IF- и кортикальных клеток и взаимодействие матрикса (I18) (Orwin et al., 1984). Искривление также увеличивает вероятность запутывания (I19).

Многие другие отношения были идентифицированы, но не разъяснены здесь. Взаимосвязь между биохимическими и геометрически ассоциированными сетями практически не обсуждалась в этой статье. Кроме того, исследование внутренних отношений в рамках одной сети также не было показано.Однако сущность раскрывает интерактивную сложность между различными сущностями волокна, что, в свою очередь, иллюстрирует, что кажущиеся несвязанными сущности влияют друг на друга. Например, как указывалось ранее, искривление связано с диаметром волокон, спутыванием, структурой коры, блеском и вязкоупругим поведением, которое связано с определенными слоями кутикулы, липидами волос и абсорбцией. Это подразумевает потенциальную взаимозависимость между кривизной и поглощением.

Исследование этих сущностей и их взаимосвязей лучше всего облегчается путем разработки и заполнения базы данных.Хорошо заполненный набор баз данных, содержащий, казалось бы, несвязанную информацию, является одним из фундаментальных столпов системного подхода. В настоящее время в литературе нет существующих баз данных, и знания о свойствах волокон не объединены в единый репозиторий данных, которым могут пользоваться различные исследователи и заинтересованные стороны. Вместо этого доступ к уже существующим данным о волосах возможен только посредством обзоров литературы и индивидуального общения с соответствующими исследователями.

Заключение

В этом обзорном документе продемонстрирован первый шаг в определении соответствующих объектов и их взаимосвязей (на основе хорошо описанных данных из литературы) для заполнения базы данных данных о волосах.Несмотря на то, что всестороннее исследование всех составляющих волокна и их взаимозависимостей было нецелесообразным для этого краткого обзора, были описаны основные сети и показана сложность взаимозависимостей между различными сетями. Таким образом, этот обзор привлек внимание к потенциалу интегративного подхода к обнаружению ранее неизвестных взаимосвязей между свойствами волокна. Осведомленность о взаимозависимости между, казалось бы, несвязанными составляющими волокна предполагает целостный и объективный взгляд на клинические/экспериментальные данные.В результате выводы, сделанные на основе клинических/экспериментальных данных о волосах, скорее всего, будут более устойчивыми и надежными.

Вклад авторов

EC, NK и MN внесли свой вклад в концепцию и дизайн работы. NK разработал и выступил за эту рукопись. ЕС получила данные и проанализировала работу. EC, NK, JVW и MN интерпретировали работу. ЕК подготовила работу. EC, NK и MN критически пересмотрели работу. EC, NK, JVW и MN одобрили публикацию этого контента и согласились нести ответственность за все аспекты работы.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Ссылки

Бард Дж. (2013). Системная биология – более широкая перспектива. Клетки 2 414–431. 10.3390/ячейки2020414 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Бхушан Б. (2013). Биофизика человеческих волос. Берлин: Springer-Verlag. [Google Scholar]
Брима Э., Харис П., Дженкинс Р., Полиа Д., Голт А., Харрингтон К. (2006). Понимание метаболизма мышьяка посредством сравнительного исследования уровней мышьяка в моче, волосах и ногтях здоровых добровольцев из трех этнических групп, не подвергшихся воздействию, в Соединенном Королевстве. Токсикол. заявл. Фармакол. 216 122–130. 10.1016/j.taap.2006.04.004 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Chen C.-C., Nagl S., Clack CD (2006).Вычислительные методы моделирования и имитации биологических систем. ACM Вычисл. Surv. 34 1–36. [Google Scholar]
Чеонг Д. В., Лим Ф. Ч. Х., Чжан Л. (2012). Понимание структуры ковалентно связанных монослоев жирных кислот на упрощенной модели эпикутикулы волос на основе моделирования молекулярной динамики. Ленгмюр 28 13008–13017. 10.1021/ла302161х [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
де ла Меттри Р., Сен-Леже Д., Луссуарн Г., Гарсель А.-Л., Портер К., Лангани А. (2007). Изменчивость формы и классификация человеческих волос: всемирный подход. Гул. биол. 79 265–281. 10.1353/ступица.2007.0045 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Эттлингер Дж., Кирхен Л., Йеглес М. (2014). Влияние термического выпрямления волос на содержание этилглюкуронида в волосах. Тест на наркотики. Анальный. 6 74–77. 10.1002/дта.1648 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Хумало Н. П., Доу П. Т., Доубер Р. П., Фергюсон Д.Дж. (2000). Что такое нормальные черные африканские волосы? Световое и сканирующее электронно-микроскопическое исследование. Дж. Ам. акад. Дерматол. 43 814–820. 10.1067/мждд.2000.107958 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Lee Y., Kim Y.-D., Pi L., Lee S.Y., Hong H., Lee W.-S. (2014). Сравнение повреждения волосяного стержня после химической обработки азиатских, белых европейских и африканских волос. Междунар. Дж. Дерматол. 53 1103–1110. 10.1111/ijd.12247 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Луссуарн Г., Garcel A.-L., Lozano I., Collaudin C., Porter C., Panhard S., et al. (2007). Мировое разнообразие курчавости волос: новый метод оценки. Междунар. Дж. Дерматол. 46 2–6. 10.1111/j.1365-4632.2007.03453.x [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Марти М., Барба К., Манич А. М., Рубио Л., Алонсо К., Кодерч Л. (2016). Влияние липидов волос на этнические свойства волос. Междунар. Дж. Космет. науч. 38 77–84. 10.1111/ics.12261 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Масукава Ю., Нарита Х., Имокава Г. (2005). Характеристика состава липидов в проксимальных областях корней человеческих волос. Дж. Космет. науч. 56 1–16. 10.1111/j.0142-5463.2005.00265_1.x [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Merrick NC (1998). Измерение плотности и сердцевины шерсти. Кентебери: Университет Линкольна. [Google Scholar]
Мкентане К., Ван Вик Дж. К., Сиши Н., Гумедзе Ф., Нгоэпе М., Давидс Л. М. и др. (2017). Геометрическая классификация волос на голове для достоверного тестирования на наркотики, 6 групп более надежны, чем 8 групп завивки волос. PLoS Один 12:e0172834. 10.1371/journal.pone.0172834 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Negri AP, Cornell HJ (1993). Модель поверхности кератиновых волокон. Текст. Рез. Дж. 63 109–115. 10.1177/004051759306300207 [CrossRef] [Google Scholar]
Нисимов Дж. Н., Дас Чаудхури А. Б. (2014). Кривизна волос: естественная диалектика и обзор. биол. Ред. 89 723–766. 10.1111/брв.12081 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Орвин Д.Ф.Г., Вудс Дж.Л., Рэнфорд С.Л. (1984). Типы клеток коры и их распределение в шерстяных волокнах. австр. Дж. Биол. науч. 37 237–255. 10.1071/BI9840237 [CrossRef] [Google Scholar]
Popescu C., Höcker H. (2007). Волосы — самый сложный биологический композиционный материал. Хим. соц. Ред. 36 1282–1291 гг. 10.1039/б604537р [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Роббинс С. (2009). Комплекс клеточной мембраны: три родственных, но разных компонента клеточной сплоченности волосяных волокон млекопитающих. Дж. Космет. науч. 60 437–465. [PubMed] [Google Scholar]
Robbins CR (2012). Химическое и физическое поведение человеческих волос. Берлин: Спрингер; 10.1007/978-3-642-25611-0 [CrossRef] [Google Scholar]
Симомура Ю., Ито М. (2005). Белки, ассоциированные с кератином волос человека. J. Исследование. Дерматол. Симпозиумы проц. 10 230–233. 10.1111/j.1087-0024.2005.10112.x [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Sommerville P. (2009). «Объективное измерение качества шерстяного волокна», в Advances in Wool Technology , ред. Джонсон Н.А. Г., Рассел И. М. (Кембридж: Woodhead Publishing совместно с Текстильным институтом;), 21–60. 10.1533/9781845695460.1.22 [CrossRef] [Google Scholar]
Swift J. A. (1999a). Кутикула человеческого волоса: биологически заговор в пользу владельца. J. Soc. Космет. хим. 50 23–47. [Google Scholar]
Swift J. A. (1999b). Механика разрушения человеческого волоса. Междунар. Дж. Космет. науч. 21 227–239. 10.1046/j.1467-2494.1999.186942.x [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Веласко М.В. Р., Де Са Диас Т. С., Де Фрейтас А. З., Джуниор Н. Д. В., Пинто К. А. С. Д. О., Канеко Т. М. и др. (2009). Характеристики волосяных волокон и методы оценки физико-механических свойств волос. Браз. Дж. Фарм. науч. 45 153–162. 10.1590/S1984-825020000019 [CrossRef] [Google Scholar]
Wennig R. (2000). Возможные проблемы с интерпретацией результатов анализа волос. Судебно-медицинская экспертиза. Междунар. 107 5–12. 10.1016/S0379-0738(99)00146-142 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Wolfram L.Дж. (2003). Человеческие волосы: уникальный физико-химический композит. Дж. Ам. акад. Дерматол. 48 106–114. 10.1067/мждд.2003.276 [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Wortmann F., Schulze zur Wiesche E., Bourceau B. (2004). Анализ отражения лазерного света от волокон человеческого волоса. II. Получение меры блеска волос. Дж. Космет. науч. 55 81–93. 10.1111/j.0142-5463.2004.00223_6.x [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Wortmann F.-J. (2014). «Структурные компоненты человеческих волос: их свойства и значение для исследований и разработок косметических процессов и продуктов», в материалах 27-го Конгресса косметологов Бразилии . Сан-Паулу.[Google Scholar]
Вортманн Ф.-Дж., Шван-Йончик А. (2006). Изучение свойств волос, относящихся к «ручке» волос. Часть I: диаметр волос, свойства изгиба и трения. Междунар. Дж. Космет. науч. 28 61–68. 10.1111/j.1467-2494.2006.00306.x [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
Инь Н. Э., Киссинджер Р. Х., Толгиеси В. С., Коттингтон Э. М. (1977). Влияние диаметра волокна на косметические аспекты волос. J. Soc. Космет. хим. 28 139–150. [Google Scholar]

Интегративный анализ измерений с помощью выбора дескриптора машинного обучения для исследования физических свойств биополимеров в волосах

Физические свойства и измерения волос

Образцы волос, собранные у разных видов, были проанализированы несколькими методами измерения: ЯМР, ТД-ЯМР, ИК-Фурье и ТГ-ДТА.Для твердотельного ЯМР были зарегистрированы широколинейные (анизотропные) спектры ¹ H, ¹ H MAS (изотропные) и ¹³ C CP-MAS спектры. На рис. 1 показаны усредненные данные каждого измерения. Спектры с широкими линиями ¹ H демонстрировали типичную для твердых образцов форму линии, которая уширяется в диапазоне 100 миллионных долей из-за различной ориентации диполярных взаимодействий (рис. 1a и рис. S1a). В то же время относительно узкий пик наблюдался около 0 м.д.Эти формы линий в широколинейных спектрах ¹ H указывают на то, что образцы волос содержат композиции с различной молекулярной подвижностью или анизотропным взаимодействием ¹⁵ . В то же время спектры МАС ¹ H показали характерные пики в более узкой области спектра, обусловленные усредненными изотропными взаимодействиями МАС (рис. 1б). Некоторые острые пики от 0,8 до 2,3 м.д. были приписаны липидным композициям ^43,44 . Липидные пики были наиболее отчетливы в волосах кошек и почти не наблюдались в волосах свиней (рис.С2а). Относительно широкий пик около 2,8–7,0 частей на миллион охватывает Hα аминокислот, которые в основном представляют собой кератины ^43,45 . Кроме того, форма линии, широко расширяющаяся от - 5 до 14 частей на миллион, может представлять сильно анизотропные и жесткие компоненты, такие как структурированные кератины. Спектры ¹³ C CP-MAS демонстрируют отчетливые пики алифатических углеродов боковой цепи, метиновых углеродов Cα аминокислот, ароматических углеродов и карбонильных углеродов около 10–40 м.д., 45–60 м.д., 115–158 м.д. и 165 м.д. –178 млн соответственно (рис.1в) ^{9,28,43,46,47,48} . Волосы свиньи показали относительно более высокую интенсивность карбонильных углеродов, приписываемую форме α-спирали около 176 частей на миллион, среди типов волос (рис. S3a) ^9,28,46,47 . Сигналы, наблюдаемые с помощью TD-NMR, быстро затухали в более раннее время, затем постепенно уменьшались до нуля (рис. 1d). Кривые затухания продемонстрировали присутствие в волосах композиций с различной скоростью релаксации или подвижностью ⁴⁹ . Это согласуется с формой линий спектров ЯМР с широкими линиями ¹ Н.Кривые TD-NMR волос показали аналогичную тенденцию для каждого вида, тогда как одновременно присутствовали существенные различия, зависящие от донора (рис. S4a). Спектры FT-IR также показали характерные пики поглощения белков и липидов (рис. 1e). Пики амида A, амида I, амида II и амида III, полученных из белков, наблюдались около 3277, 1634, 1516 и 1234 см ^-1 соответственно ^50,51,52 . Вытягивание метила и метилена при 2958 и 2850 см ^-1 характерно для липидов ⁵³ .Волосы каждого вида демонстрировали схожие спектральные картины с вариациями интенсивности, особенно на липидных пиках (рис. S5a). ТГ-ДТА позволил получить кривые ДТГ образцов волос (рис. 1f). Потеря массы при 100 °C представляет собой удаление свободной воды ^54,55,56 . В соответствии с предыдущими отчетами ^11,31 отчетливая потеря массы примерно до 240 °C считалась пиролизом коры. После пиролиза коры оставшаяся кутикула образует «микротрубочки», освобожденные от коркового материала. Последующая потеря массы должна соответствовать разложению микротрубок, которому, возможно, предшествовало удаление связанной воды ^54,57 .Карбонизация остальных компонентов продолжалась до достижения конечной температуры 500 °С. Волосы человека показали несколько более высокие значения на кривых DTG при температуре около 240–260 ° C, чем волосы других видов (рис. S6a).

Рисунок 1

Измерение волос. Образцы волос подвергали ( a ) твердофазным ЯМР экспериментам для получения широколинейных спектров ¹ H, ( b ) ¹ H спектров MAS и ( c ) ¹³ C CP- спектры МАС; ( d ) TD-NMR для затухания намагниченности, ( e ) FT-IR спектроскопия и ( f ) TG-DTA для получения кривых DTG.Показаны усредненные данные после нормализации.

Образцы волос также были подвергнуты испытанию на растяжение для оценки следующих физических свойств: разрывное усилие, модуль упругости, удлинение и предел текучести. Усредненные значения физических свойств каждого образца волос нанесены на график со стандартными отклонениями на рис. S7. Разрывная сила была высокой для свиного волоса (медиана 6,02 Н) и относительно низкой для кошачьего волоса (медиана 0,21 Н), что хорошо коррелировало с площадью поперечного сечения (рис.С7а). Между тем, коровьи волосы продемонстрировали относительно высокий модуль упругости (медиана 4,6 ГПа) (рис. S7b), а человеческие волосы показали немного более высокое удлинение (медиана 65%) (рис. S7c) среди протестированных типов волос. Предел текучести среди протестированных типов волос был относительно низким для кошачьего (99 МПа) и человеческого волоса (105 МПа), тогда как для коровьего волоса он был высоким (177 МПа) (рис. S7d). Из-за характерных свойств, зависящих от вида, а также от отдельных доноров, собранные образцы волос показали значительное разнообразие значений физических свойств.Здесь следует отметить, что из-за внутренних биологических вариаций в каждом пуле образцов волос наблюдаемые значения показали значительные вариации, что привело к значительным стандартным отклонениям (рис. S7).

Генерация дескрипторов измерений

Данные измерений волос были преобразованы в «дескрипторы измерений» путем обработки данных, включая спектральное дифференцирование, бинирование, уменьшение размеров с помощью PCA или деконволюцию кривой (рис. 2). Дифференцирование второго порядка было применено к спектрам ¹ H с широкой линией, спектрам ¹ H MAS, ¹³ C CP-MAS ЯМР-спектрам, ИК-Фурье-спектрам и кривым ДТГ, чтобы улучшить характеристики профилей. .Дифференциация также эффективна для коррекции смещения или линейного дрейфа базовой линии. Биннинг был проведен для расчета средних значений в определенных областях профилей, чтобы представить характеристические пики как разрешенные. Уменьшение размерности направлено на извлечение коррелирующих наборов переменных для эффективного представления характеристик данных. Деконволюция кривых для спектров ЯМР с широкими линиями ¹ Н и кривых затухания TD-ЯМР заключалась в разделении смешанных сигналов на небольшое количество компонентов путем подгонки функций.Схемы сгенерированных бинов и компонентов после деконволюции показаны вместе с соответствующими результатами измерений на рис. С1–С6. Следовательно, всего было сгенерировано 902 дескриптора. Все дескрипторы измерений подробно описаны в таблице S1.

Рисунок 2

Схема разработки дескрипторов измерения. Необработанные измеренные данные волос были предварительно обработаны с дифференциацией или без нее. Предварительно обработанные данные впоследствии подвергались обработке биннингом, уменьшением размерности или деконволюцией кривой.Затем из данных, измеренных с помощью различных аналитических методов, были сгенерированы различные «дескрипторы измерений»: всего 902 дескриптора.

Для обзора взаимосвязи между сгенерированными дескрипторами и физическими свойствами был проведен CCorA. CCorA определяет набор линейных комбинаций переменных в двух наборах данных (т. е. физических свойств и дескрипторов измерений), чтобы максимизировать корреляцию между ними ⁵⁸ . Результаты CCorA были получены для наборов дескрипторов каждого измерения (рис.S8) и комбинированный набор (рис. 3). Разрывная сила была нанесена с относительно большой оценкой (~ 1) на первой или наиболее доминирующей канонической оси на всех графиках. Эта тенденция показала, что разрывная сила хорошо объяснялась подготовленными дескрипторами. С другой стороны, модуль упругости, растяжение и предел текучести были выражены в основном на второй канонической оси на большинстве графиков. Кроме того, модуль упругости и предел текучести были нанесены близко друг к другу. Этот результат показывает, что эти два свойства имеют аналогичную корреляцию с измеренными данными.Между тем, расширение было нанесено на противоположную сторону графика, что указывает на различную и отчетливую корреляцию с измерениями (рис. 3). Относительный вклад измеренной информации в физические свойства было трудно сравнить на основе этих результатов CCorA. Однако некоторые из менее многообещающих дескрипторов, на которые указывают небольшие баллы за физические свойства, были дескрипторами спектров ЯМР с широкой линией ¹ H для удлинения (рис. S8a) и дескрипторами спектров ¹ H-MAS ЯМР для модуля упругости ( Инжир.С8б).

Рисунок 3

Анализ канонической корреляции между физическими свойствами и дескрипторами измерения волос. Наборы данных дескрипторов измерения были подготовлены из всех экспериментов с использованием корреляции менее 0,3. Наборы данных физических свойств и дескрипторы измерений были стандартизированы заранее. Расчетные баллы для дескрипторов спектров ¹ H с широкой линией, ¹ H MAS и ¹³ C CP-MAS ЯМР-спектров; Спектры TD-NMR и FT-IR, а также кривые DTG были построены с незакрашенными точками красного, оранжевого, зеленого, синего, фиолетового и черного цвета соответственно.Баллы физических свойств разрывного усилия (BF), модуля упругости (EM), растяжения (EX) и предела текучести (YS) представлены сплошными стрелками.

Прогнозирование физических свойств с помощью дескрипторов измерений

Дескрипторы измерений были дополнительно связаны с физическими свойствами путем построения моделей прогнозирования с использованием RF и PLSR, которые представляют собой нелинейный и линейный алгоритмы соответственно. Здесь каждое из физических свойств (выходные данные) было предсказано дескрипторами измерений (входными данными), сгенерированными из их соответствующих или всех измерений.Построенные модели были проверены десятикратным CV. Десятикратное CV было повторено 100 раз, а затем были рассчитаны средние значения и стандартные отклонения RMSE и R ² (таблица S2). Согласно результатам CCorA, разрывное усилие было предсказано точно с высоким значением ~ 0,913; между тем, предсказания модуля упругости, растяжения и предела текучести показали относительно низкую точность или отсутствие значимых корреляций ( R ² < 0.4). Ожидалось, что набор дескрипторов, объединенный из всех измерений, обеспечит превосходные прогнозы с использованием нескольких типов измеренной информации. Однако точность предсказания, полученная с помощью комбинированного набора дескрипторов, была сравнима или немного хуже, чем у дескрипторов из каждого измерения. Этот результат показал, что наличие некоррелированных дескрипторов измерения в наборе объясняющих переменных, возможно, препятствует эффективному прогнозированию, что затрудняет интегративную интерпретацию.Следовательно, выбор дескрипторов, принятых для прогнозного моделирования, был необходим для повышения точности прогноза, а затем для определения тех, которые вносят значительный вклад в физические свойства.

Выбор и интерпретация дескрипторов измерений

Для реализации надежной интегративной интерпретации нескольких измеренных данных ожидается наличие достаточных корреляций с помощью прогностического моделирования. Таким образом, впоследствии был выполнен выбор вспомогательных дескрипторов измерений из всех 902 сгенерированных с целью повышения производительности модели.При построении модели RF или PLSR важность каждого дескриптора измерения оценивалась с помощью 100 повторений десятикратного CV. После этого 90% дескрипторов измерений, ранжированных с более высокими значениями важности, использовались для построения следующей модели, после чего количество принятых дескрипторов ступенчато сокращалось. Точность прогнозирования (то есть RMSE и R ² ) моделей RF и PLSR, построенных на каждом этапе, показана для их соответствующих физических свойств (выходных данных) на рис. 4. Как правило, начиная с 902 дескрипторов, Значения R ² сначала увеличивались (и СКО уменьшались), затем достигали максимума.Этот процесс должен соответствовать исключению незначимых дескрипторов. Дальнейшее уменьшение количества дескрипторов привело к уменьшению значений R ², что свидетельствует об исключении вспомогательных дескрипторов. Следовательно, уточненные наборы дескрипторов, показавшие самые высокие значения, были определены как лучшие среди каждой серии отбора. При этом для значимых корреляций были обеспечены значения R ² более 0,5.На рис. S9 показаны графики предсказанных значений физических свойств с лучшими наборами дескрипторов в сравнении с наблюдаемыми значениями. В результате модели RF и PLSR для каждого физического свойства показали общие дескрипторы 20-й степени важности (рис. 5). Такие дескрипторы, обычно выбираемые двумя разными алгоритмами, указывали на выбор надежных дескрипторов на основе оценки важности и были бы особенно полезны для интерпретации связи с физическими свойствами. Как тенденции, разрывная сила в значительной степени зависела от дескрипторов спектров ¹ H MAS и ¹³ C CP-MAS ЯМР; предсказания модуля упругости, растяжения и предела текучести в основном были связаны с дескрипторами спектров FT-IR и кривых DTG.Кроме того, процесс выбора дескриптора значительно способствовал уменьшению ошибок прогнозирования (рис. 4 и таблица 1). Несмотря на то, что наблюдаемые физические свойства сами по себе включали значительные вариации в каждом образце волос (рис. S7), среднеквадратическая ошибка, полученная в лучших моделях, была значительно ниже экспериментальных стандартных отклонений, а R ² превышала 0,5 (таблица 1). Этот результат показывает, что разработанные прогностические модели существенно отражали корреляцию между наблюдаемыми физическими свойствами.В то же время не чрезмерная R ² указывает на результат избегания переподгонки к экспериментальным ошибкам наблюдаемых физических свойств, а также соответствующих измерений.

Рисунок 4

Выбор дескрипторов измерений для предсказания физических свойств волос. Ряды прогнозных моделей были построены для ( a ) разрывной силы, ( b ) модуля упругости, ( c ) растяжения и ( d ) предела текучести с использованием случайного леса (RF) (вверху, черные маркеры). ) и частичной регрессии методом наименьших квадратов (PLSR) (внизу, серые маркеры).Количество принятых дескрипторов постепенно уменьшалось с 902. Точность предсказания R ² (кружки) и RMSE (треугольники) оценивались на каждом этапе. Наилучшие результаты с самым высоким значением R ² обозначены красными стрелками для каждой серии моделей.

Рисунок 5

Дескрипторы измерений, выбранные для прогнозирования физических свойств волос. 20 лучших дескрипторов, выбранных с использованием случайного леса (RF) (вверху, черные столбцы) и частичной регрессии наименьших квадратов (PLSR) (внизу, серые столбцы), перечислены с оцененной важностью для ( a ) разрушающей силы, ( b ) модуль упругости, ( c ) растяжение и ( d ) предел текучести.Дескрипторы, обычно выбираемые RF и PLSR, выделены красным цветом.

Таблица 1. Прогнозирование физических свойств с использованием наборов дескрипторов измерений, выбранных как наилучшие.

На основе дескрипторов, обычно выбираемых алгоритмами RF и PLSR до 20-го наилучшего (рис. 5), описывается интегративная интерпретация взаимосвязи между соответствующими физическими свойствами. Разрывная сила выбрана несколькими дескрипторами спектров ¹ H MAS ЯМР, около 3.1–3,9 м.д. и 5,6–6,8 м.д., что указывает на обе стороны пика с участием аминокислоты Hα (синие стрелки на рис. 6а). Эти сигналы можно отнести к белкам с сильной анизотропной диполярной связью и, следовательно, с медленной подвижностью. Кроме того, дескриптор, выбранный на спектрах ¹³ C CP-MAS («cpmas.95»), соответствует карбонильным атомам углерода в форме α-спирали около 176 м.д. (рис. 6b) ^9,28,46,47 . α-спирали и спирально-спиральные структуры кристаллических волокнистых кератинов являются отличительными чертами коркового компонента.Следовательно, доля жестких пучков α-кератина в коре была связана с сопротивлением волоса растяжению, а также с площадью поперечного сечения. Этот результат также продемонстрировал, что дескрипторы измерения успешно отражают вторичную структуру и подвижность кератинов. В то же время ожидается, что дескрипторы спектров ЯМР с широкой линией ¹ Н и TD-ЯМР будут проявлять молекулярную подвижность; однако их редко выбирали. Этот результат показал, что дескрипторы спектров ¹ H MAS и ¹³ C CP-MAS ЯМР были в значительной степени эффективными, поскольку они были хорошо разрешены в спектрах и затем связаны с соответствующими молекулярными составами.

Рис. 6

Назначение дескрипторов измерения измеренным данным. Дескрипторы, обычно выбираемые как для моделей RF, так и для моделей PLSR, показаны стрелками для разрывной силы (синий), модуля упругости (оранжевый), растяжения (розовый) и предела текучести (зеленый) на ( a ) второй производной ¹ H MAS спектр, ( b ) непроизводный ¹³ C CP-MAS спектры ЯМР, ( c ) непроизводный и кривые ДТГ второй производной и ( d ) второй производный FT-IR спектр.Символы некоторых отличительных дескрипторов также обозначены соответствующими цветами физических свойств на каждом рисунке.

Отличительными дескрипторами, выбранными для модуля упругости, были «dtg.2der.36» и «dtg.2der.37» кривых DTG и «ftir.2der.51» спектров FT-IR. «dtg.2der.36» и «dtg.2der.37» соответствуют диапазону 265–276 ° C кривых второй производной DTG (оранжевые стрелки на рис. 6c). Этот температурный диапазон может быть связан с разложением кутикулы, особенно микротрубочек, после исчезновения коры ^11,31 .Коровья шерсть с высоким модулем упругости показала высокие или положительные значения этих дескрипторов, что указывало на относительно низкую скорость потери массы в этом температурном диапазоне. Более того, «ftir.2der.51» указывает на поглощение амида I при 1631–1649 см ^-1 , что соответствует структуре случайного клубка (рис. 6d) ^{50,51,52,59,60,61} . Метод FT-IR ATR измеряет только поверхность образца глубиной в несколько микрометров. Таким образом, «ftir.2der.51» предположительно соответствует аморфным кератинам кутикулы.Между тем, волокнистые кристаллические кератины в коре остаются в α-спиральной форме при удлинении от нуля до нескольких процентов для оценки модуля упругости на основе закона Гука ^14,62,63,64 . Поэтому мы предположили, что модуль упругости зависит от количества дисульфидных связей или запутанности аморфного кератина в кутикуле, а не в кортексе.

Расширение было связано с некоторыми дескрипторами кривых ДТГ («dtg.21», «dtg.22» и «dtg.45») (рис. 6c), спектров FT-IR (рис.6d) и спектры ¹³ C CP-MAS ЯМР («cpmas.66») (рис. 6b). Упомянутый диапазон (244–263 °C) кривых ДТГ в вышеупомянутых дескрипторах, возможно, связан с потерей связанной воды в кутикуле. «ftir.2der.52» и «ftir.2der.31» представляют собой пики амида I и амида III при 1651–1669 и 1246–1264 см ^-1 соответственно (розовые стрелки на рис. 6d). Эти области могут быть назначены структурам β-витка или произвольной катушки ^{50,51,52,59,60,61,65} . В то же время, удлинение волос увеличивается с увеличением влажности ^14,64 .Таким образом, выбранные дескрипторы потенциально продемонстрировали, что неорганизованные аморфные кератины в кутикуле обеспечивают доступ к воде, а затем усиливают наращивание волос. Другие области, выбранные на спектрах FT-IR, составляли 2763–2781 («ftir.2der.60»), 976–993 («ftir.2der.17»), 822–839 («ftir.2der.9»), и 783–800 см ⁻¹ («фтир.2дер.7»). Хотя отнесение было трудным, эти дескрипторы, возможно, представляют гидрофильные группы (например, C-O и NH) в белках, которые связаны с ассоциацией с водой.«cpmas.66» представляет собой сигнал около 124 м.д. в спектрах ¹³ C CP-MAS ЯМР, который может быть результатом гидрофильных ароматических аминокислот, таких как тирозин. «дтг.45» тоже трудно понять, но мог представлять собой науглероживание жаростойких составов.

Наконец, предел текучести в значительной степени зависел от дескрипторов кривых ДТГ (рис. 6c) и спектров FT-IR (рис. 6d). Некоторые из выбранных дескрипторов (например, «dtg.2der.36», «dtg.2der.37» и «ftir.2der.51») были общими с модулем упругости, что согласуется с результатами CCorA (рис.3 и рис. S8). «dtg.22» и «dtg.23» представляют диапазон 254–273 °C на кривой ДТГ и почти перекрывают области «dtg.2der.36» и «dtg.2der.37». «dtg.31»–«dtg.34» для диапазона 344–383 °C отличались пределом текучести (зеленые стрелки на рис. 6c), который был выше для кошачьей шерсти и ниже для коровьей и свиной шерсти. Эти дескрипторы предположительно указывают на высокотермостойкие компоненты в слоях кутикулы, которые вызывают ломкость волос.

Точность прогнозирования модуля упругости, растяжения и предела текучести не была высокой по сравнению с показателями для разрывного усилия (таблица 1).Этот результат указывает на то, что модуль упругости, растяжение и предел текучести нуждаются в дополнительной информации для достаточного описания. В то же время ошибки оцениваемых значений физических свойств, которые не учитывались при построении модели, возможно, препятствовали достижению более высокой точности прогноза. Тем не менее, дескрипторы измерения и стратегия отбора, продемонстрированные в настоящем исследовании, успешно обеспечили представление о взаимосвязях с соответствующими физическими свойствами. Кроме того, другие выбранные дескрипторы, которые не обсуждались выше, могут поддерживать интерпретацию физических свойств.Улучшение характеристик модели можно ожидать за счет увеличения разнообразия доноров волос и увеличения количества повторений тестирования и измерений физических свойств соответствующими аналитическими методами. Кроме того, оценка важности и выбор дескрипторов могут выполняться с использованием других алгоритмов моделирования ⁶⁶ . Они заслуживают дальнейшего детального изучения в будущем.

Что касается обработки данных, дифференциация оказалась эффективной для усиления характеристик перекрывающихся или широких сигналов, особенно в спектрах ¹ H MAS ЯМР и кривых DTG.Кроме того, выбранные выше дескрипторы измерений в основном были сгенерированы путем бинирования, а не уменьшения размерности и деконволюции кривой. Это связано с тем, что бинирование позволяет сжимать измеренную информацию более конкретно для определенных молекулярных структур, динамики и экспериментальных событий. В то же время существуют альтернативные методы уменьшения размерности и деконволюции, такие как анализ независимых компонентов ⁶⁷ , неотрицательная матричная факторизация ⁶⁸ и t-распределенное стохастическое встраивание соседей ⁶⁹ , которые могут быть полезны для более эффективного извлечения измеренной информации, чем PCA.Дальнейшее изучение методов обработки данных будет способствовать разработке дескрипторов с более эффективной и потенциально композиционной информацией.

Книги по медицине и здравоохранению @ Amazon.com

Человеческие волосы являются предметом удивительно широкого круга научных исследований. Его химические и физические свойства важны для косметической промышленности, судебно-медицинских экспертов и биомедицинских исследователей. Пятое издание этой книги подтверждает ее статус исчерпывающей монографии по данному вопросу.Предыдущие выпуски были признаны «краткими и тщательными» (Журнал Американского химического общества), «бесценным ресурсом» (Журнал Канадского общества судебной медицины) и «настоятельно рекомендуемым» (Журнал текстильных исследований). «Химическое и физическое поведение человеческих волос» является учебным пособием и справочным изданием для химиков-косметологов и других ученых, занимающихся производством средств для ухода за волосами, ученых-исследователей, изучающих волосы и рост волос, ученых-текстильщиков и судебно-медицинских экспертов.
Особенности пятого издания:
Описаны последние достижения в классификации и характеристике различных белков и генов IF и связанных с кератином белков в волосах человека.
Механизм и частота роста и выпадения волос, а также густоты волос в зависимости от возраста мужчин и женщин описаны для азиатов, европеоидов и африканцев в различных областях кожи головы.
Подробная информация о липидах поверхности волос и мембранах кутикулы обеспечивает лучшее понимание поверхности и организации CMC и ее участия в стрессовом напряжении.
Недавние данные демонстрируют более двустороннюю структуру вьющихся волос и более концентрическое расположение различных кортикальных белков в более прямых волосах.
Описаны SNP, участвующие в формировании волос (кудрявость и жесткость) и пигментации, а также гены, ответственные за алопецию и аномалии волос.
Описана новейшая схема биосинтеза пигментов для волос и структур для них, а также различная реакция красных и коричнево-черных пигментов на фотодеградацию.
В этой книге для определения искривления используется новый метод кривизны у 2400 человек из разных стран и групп.
Дополнительные данные о возрасте и влиянии на диаметр, эллиптичность, модуль упругости, разрывное напряжение и другие параметры представлены в гораздо больших наборах данных, включающих статистический анализ.
Определены и описаны параметры кондиционирования волос, силы, ломкости, секущихся кончиков, непослушности, блеска, легкости расчесывания, густоты, сохранения укладки, управляемости и ощущения.
Новый раздел, посвященный различным стадиям жизни по возрастным группам, с учетом коллективных и индивидуальных изменений свойств волосяных волокон с возрастом и того, как они влияют на свойства сборки.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОЛОС

Узнать еще:

Физические свойства волос | Салон красоты в Киеве

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОЛОС — Студопедия

3.2.3. Трудовая функция / КонсультантПлюс

турмалиновый кварц, магические свойства, волосы Венеры, характеристики рутила, волшебный агат

Краткая информация

Описание кварца волосатик

Рутиловый кварц (видео)

Применение

Целебные свойства

Кварц-волосатик (видео)

Магические свойства камня

Lipex SheaLight™ – эфир масла ши для шелковистых волос и бороды.

Физические свойства волокон волос

Действия

Химические и физические свойства волос: сравнение азиатских, черных и кавказских волос

Действия

Наука о физических свойствах волос — ParachuteGold

НАУКА О ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВАХ ВОЛОС

Химические и физические свойства волос: сравнение азиатских, черных и кавказских волос

Взаимозависимость между физическими, механическими, биохимическими и геометрическими свойствами натуральных здоровых волос

Elsabe Cloete

Nonhlanhla P. Khumalo

Jennifer C. Van Wyk

Malebogo N.Ngoepe

Abstract

Систематическое рассмотрение волокна человеческого волоса

Биологическая структура

Биохимическая сеть

Геометрическая сеть

Физико-механический профиль

Отношения между сущностями волосяных волокон

Заключение

Вклад авторов

Заявление о конфликте интересов

Ссылки

Интегративный анализ измерений с помощью выбора дескриптора машинного обучения для исследования физических свойств биополимеров в волосах

Физические свойства и измерения волос

Генерация дескрипторов измерений

Прогнозирование физических свойств с помощью дескрипторов измерений

Выбор и интерпретация дескрипторов измерений

Книги по медицине и здравоохранению @ Amazon.com

Добавить комментарий Отменить ответ