Objective: This study aimed to identify structural changes in age-related curved hair (referred to as "YUGAMI" hair in Japanese) induced by cyclical extension using infrared (IR) spectroscopy coupled with chemometrics, such as multivariate curve resolution (MCR) and two-dimensional correlation spectroscopy (2DCOS).
Methods: The hair fibres were stretched at a strain level of 0.3-N, and this operation was counted as one cycle and was repeated 500 cycles. Every 25 cycles, IR spectra were obtained using an attenuated total reflection IR (ATR-IR) microscope. The spectra were analysed by MCR to investigate the structural changes of keratin protein inside of the hair. 2DCOS was conducted to investigate the genesis pathway of SO3H in the 1000-1150 cm-1 range and the change in the secondary structure of keratin protein of hair in the 1600-1700 cm-1 range.
Results: For age-related curved hair, 0.3-N strain levels increased the CH2 and C=O signals after 125 cycles and the SO3H signal after 225 cycles, but no architectural modifications were observed in straight hair. Two results were obtained from 2DCOS. One was cyclical extension increased the S-SO3H signal, followed by SO3H signal. The other in the 1600-1700 cm-1 range indicated an increase in the secondary structural motif and β-structure after the formation of SO3H.
Conclusion: This study shows that the process of internal transformations can be split into three steps in age-related curved hair caused by cyclical extension. The first step is the surface transfer of internal lipids, and the second step is two distinct patterns of disulfide bond cleavage: C-S and S-S fission. The final step is further transformation of the unravelled α-helices into β-structures which occurs above roughly 225 stretched. Our findings can be an effective factor in care the increase of curvature by cyclical extension such as everyday grooming.
Objectif: Cette étude visait à identifier les modifications structurelles dans les cheveux ondulés en raison de l'âge (appelés cheveux « YUGAMI » en japonais) induites par l'extension cyclique en utilisant la spectroscopie infrarouge (IR) couplée à la chimiométrie, telle que la résolution de courbes multivariées (RCM) et la spectroscopie de corrélation en deux dimensions (2DCOS). MÉTHODES: Les fibres capillaires ont été étirées à un niveau de tension de 0.3 N, et cette opération a été comptée comme un cycle et a été répétée 500 fois. Tous les 25 cycles, des spectres IR ont été obtenus à l'aide d'un microscope IR à réflectance totale atténuée (IR‐ATR). Les spectres ont été analysés par résolution de courbes multivariées pour étudier les modifications structurelles de la protéine de kératine à l'intérieur du cheveu. Une spectroscopie de corrélation en deux dimensions a été réalisée pour étudier la voie de genèse du SO3H dans la gamme 1 000 à 1 150 cm−1 et la modification de la structure secondaire de la protéine de kératine du cheveu dans la gamme 1 600 à 1 700 cm−1. RÉSULTATS: Pour les cheveux ondulés en raison de l'âge, les niveaux de tension de 0,3 N ont augmenté les signaux CH2 et C=O après 125 cycles et le signal SO3H après 225 cycles, mais aucune modification architecturale n'a été observée dans les cheveux lisses. Deux résultats ont été obtenus à partir de la spectroscopie de corrélation en deux dimensions. L'un est que l'extension cyclique a augmenté le signal S–SO3H, suivi par le signal SO3H. L'autre, dans la gamme 1 600 à 1 700 cm−1, a indiqué une augmentation du motif structurel secondaire et de la structure β après la formation de SO3H.
Conclusion: Cette étude montre que le processus de transformation interne peut être divisé en trois étapes dans les cheveux ondulés en raison de l'âge causés par l'extension cyclique. La première étape est le transfert de surface des lipides internes, et la deuxième étape est constituée de deux modèles distincts de clivage des liaisons disulfure : la fission C–S et S–S. L'étape finale est la transformation ultérieure des hélices α démêlées en structures β qui se produit à partir d'environ 225 étirements. Nos résultats peuvent être un facteur efficace pour soigner l'augmentation de la courbure par une extension cyclique telle que les soins quotidiens.
Keywords: age‐related hair; chemometrics; infrared spectroscopy; multivariate curve resolution; secondary structure; two‐dimensional correlation spectroscopy.
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