본 연구는 퍼머넌트 웨이브 시술과 같은 잦은 화학적 시술에 의해 발생되는 모발손상 완화를 위한 천연모발 화장품 개발 가능성을 검토하고자 하였다. 따라서 시술과정에서 발생되는 활성산소를 억제하는 항산화 효능이 있는 애기똥풀을 이용하여 모발에 어떠한 효능이 있는지 알아보고자 하였다. 이에 애기똥풀 에탄올 추출물의 모발 화장품 원료로서 특성을 조사하고, 애기똥풀 추출물의 항산화 활성, 항균효과를 측정하였다. 이를 바탕으로 애기똥풀 헤어 트리트먼트를 제조하여 퍼머넌트 웨이브 시술 후 모발손상도를 평가하였으며, 다음과 같은 결과를 도출하였다.
DPPH radical 소거능은 90.5 ± 0.001%로 나타났다. 애기똥풀 추출물은 0.01, 0.05, 0.1, 0.5, 1 ㎎/㎖의 농도 범위 일 때 0.3%, 11.0%, 22.9%, 82.1%, 83.5%로 농도 의존적으로 증가하는 것으로 나타났으며 양성대조 Vit C에 비해 다소 낮은 활성도를 보였으나 83% 이상의 radical 소거능을 보였다.
ABTS radical 소거활성은 양성대조군인 Vit C의 radical 소거능이 100.6 ± 0.001로 나타났고 애기똥풀 추출물의 농도별 항산화능 측정결과 0.01, 0.05, 0.1, 0.5, 1 ㎎/㎖의 농도 범위 일 때 3.5%, 15.0%, 28.6%, 94.6%, 95.3%로 나타나 양성대조군에 다소 못 미치나 농도 의존적으로 증가하는 것으로 확인되었다.
총 플라보노이드 함량을 측정한 결과 121.3 ± 3.85 ㎎ QE/g으로 나타났으며 총 폴리페놀 함량 측정을 gallic acid를 기준물질로 하여 측정한 결과 29.1 ± 0.1 ㎎/g 로 나타나 산화를 억제하는 항산화 활성이 우수한 것으로 확인되었다.
애기똥풀 추출물의 항균활성을 측정한 결과 여드름 원인균인 Staphylococcus aureus(황색포도상구균)과 S. epidermidis 에서 여드름 균에서는 10 ㎎/㎖에서 15.3 ㎜의 생육 저해환을 형성하는 것으로 나타났다. S. epidermidis는 20 ㎎/㎖에서 17 ㎜의 항균력이 있는 것을 확인하였다.
GC/MS(Gas Chromatography/ Mass Spectrometer)를 사용하여 애기똥풀 추출물의 성분검사결과 50개의 Peak가 검출되었으며 D-Fructose가 29.37%, D-Glucitol 8.75%, Galactopyranose 5.52%, Glucose 4.58%, 2-Thiobarbituric acid 3.54% 등으로 나타났다. 따라서 애기똥풀 추출물의 구성성분들이 항산화 작용으로 피부노화 방지와 천연화장품 제조 시 계면활성제로 대체 사용할 수 있을 뿐 만 아니라 다양한 기능성 모발화장품 제조에 사용가능할 것으로 확인되었다.
인체 폐쇄 첩포 검사 실시 결과 피부에 자극이 없는 것으로 나타나 애기똥풀 헤어 트리트먼트의 사용은 인체에 무해한 것으로 확인 되었다.
퍼머넌트 웨이브 효율성은 트리트먼트로 전처리를 하지 않은 대조군(C)이 140.55 ㎜로 가장 낮은 퍼머넌트 웨이브 효율성을 나타낸 반면 애기똥풀 트리트먼트로 열처리 후 퍼머넌트 웨이브 시술한 TBCH가 119.85 ㎜의 높은 웨이브효율성을 보였으며 대조군 C보다 9.86%의 웨이브 증가율을 보였다.
모발 굵기 측정은 Virgin hair가 0.041 ± 0.0027 ㎜로 측정되었다. 애기똥풀 트리트먼트 도포한 다음 자연방치 후 퍼머넌트 웨이브를 시술한 TBCH가 0.041 ± 0.0040 ㎜로 Virgin hair와 가장 근접한 모발 두께로 가장 손상이 적은 것으로 나타난 반면 전처리를 하지 않은 대조군이 0.029 ± 0.0020로 나타나 모든 실험군에 비해 가장 손상이 많은 것으로 나타났다.
보습력 측정결과 Virgin hair는 80.10%로 비교적 많은 수분을 함유하고 있는 것으로 확인되었으며 트리트먼트로 전 처리하지 않은 대조군 C의 경우 51.00%로 Virgin hair 보다 현저히 낮은 결과를 나타내었다. 트리트먼트 실험군에서는 애기똥풀 트리트먼트 후 열처리를 하고 퍼머넌트 웨이브를 시술한 TBCH가 74.32 ± 1.10%로 가장 높은 보습력을 나타냈다.
인장강도 측정은 Virgin hair가 141.85 ± 11.84 gf/㎟로 나타났다. 트리트먼트 실험군에서는 애기똥풀 트리트먼트 도포 후 열처리를 하고 퍼머넌트 웨이브를 시술한 TBCH가 116.93 ± 11.24 gf/㎟로 Virgin hair보다 낮게 측정되었으나 실험군중에서는 가장 높게 측정되었다. 대조군이 83.83 gf/㎟ 로 나타나 가장 낮게 측정되었다.
SEM을 이용한 모표피 관찰 결과 퍼머넌트 웨이브 시술 전 Virgin hair 모발의 큐티클은 전체적으로 스케일의 윤곽이 뚜렷하고, 표면이 매끈하며, 측면을 관찰했을 때 스케일의 들뜸 영역이 거의 보이지 않고 곧은 형태의 큐티클 상태를 유지하고 있는 것으로 확인되었다. 전처리를 하지 않고 퍼머넌트 웨이브를 시술한 대조군의 모표피는 스케일의 마모현상과 탈피로 마멸된 부분이 많고, 탈락현상이 진행되고 있는 부분이 상당수 발견되어 퍼머넌트 웨이브의 시술에 의해 큐티클 손상이 매우 심각한 수준임이 확인되었다. 반면에 애기똥풀 트리트먼트 전처리 후 열처리한 TBCH가 전체 트리트먼트 실험군 중에서 가장 밀착된 큐티클의 형태를 보여 손상이 적은 것으로 나타나 애기똥풀 트리트먼트가 모발의 큐티클을 모발을 보호하는 역할을 한 것으로 볼 수 있다.
미세구조 관찰한 결과 트리트먼트 전처리를 하지 않은 대조군은 296.37 ± 15.89 ㎜로 측정되었다. 애기똥풀 트리트먼트로 전처리 후 열처리한 TBCH가 423.91 ± 4.65 ㎜로 나타났다. 따라서 Virgin hair와 가장 근접한 결과의 TBCH가 트리트먼트 실험군 중에서 가장 손상이 적은 것으로 나타났다.
AFM을 이용한 모발의 표면 거칠기 관찰 결과 Virgin hair의 경우 모발 표면 거칠기는 139 ㎚로 측정되었다. 전처리를 하지 않고 퍼머넌트 웨이브 시술을 한 대조군의 경우 모발 표면 거칠기가 84.4 ㎚로 측정되었으며 2D image, 3D image를 관찰한 결과 큐티클의 들뜸 현상과 소실로 인해 스케일이 매끄럽지 못하고 모표피의 배열이 고르지 못함을 확인할 수 있었으며 모든 실험군 중에 가장 손상을 많이 받은 것으로 확인되었다.
트리트먼트 실험군에서는 제조 베이스 트리트먼트에 애기똥풀 추출물을 첨가 도포 후 열처리한 TBCH 모발의 표면 거칠기는 137 ㎚로 측정되었으며 2D image, 3D image에서는 전체적으로 모발 표면이 가장 깨끗하고 규칙적이며 두 번째 스케일만 탈락되었을 뿐 매끄러운 형상을 나타냈다.
EDS를 이용한 표면원소 분석 결과 Virgin hair의 원소 질량율은 탄소가 51.83%, 산소가 22.10%, 질소가 12.34%, 황이 10.72% 실리콘 0.79% 등으로 나타났다. 대조군은 탄소가 52.68%, 산소가 23.02%, 질소가 13.62%, 황이 8.56% 실리콘이 0.10% 등으로 나타났다. 모발의 성분 중 퍼머넌트에 가장 중요한 역할을 하는 각 시료의 황 함유량을 보면 애기똥풀 추출물로 트리트먼트를 제조하여 전처리 후 열처리한 TBCH가 9.69%로 제일 많은 황을 함유하고 있었으며 Virgin hair 보다 4.03% 적은 함유량으로 측정되었다.
이와 같은 결과로 보아 애기똥풀 추출물은 항산화 및 항균의 효과를 갖는 천연 모발 화장품 원료로의 가능성을 확인하였으며 이를 통해 애기똥풀 추출물을 이용한 트리트먼트를 제조하여 사용하였을 때 모발의 손상을 완화시키는 효과를 나타내는 것으로 확인되었다. 전체적인 모발실험에서도 제조 트리트먼트에 애기똥풀 추출물을 첨가한 트리트먼트를 도포한 후 열처리하여 퍼머넌트 웨이브 시술할 경우에 효능이 우수함을 확인하였다. 따라서 미용현장에서 퍼머넌트 웨이브 시술 시 전처리 도포제로 애기똥풀 트리트먼트를 사용하는 것이 화학적 시술로 인한 손상을 완화 시킬 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구의 제한점은 1명의 고객으로부터 채취한 모발을 시료로 사용하였다는 한계가 있으며 모발은 개인에 따라 각기 다른 특성을 갖고 있으며 실험에 있어서도 시료추출 시 시료건조방식과 시약 및 용매 등 제품회사와 실험방법에 따라 약간의 차이가 있어 모든 실험결과가 100% 일치할 수 없다.
추후 다양한 모발 시료를 선정하여 더욱 많은 연구가 진행되어야 할 것으로 사료되며, 본 연구결과가 미용 산업 현장에서 모발손상을 완화 시킬 수 있는 다양한 모발 화장품 개발에 크게 기여할 수 있는 중요한 자료가 되기를 바라는 바이다.

This study aim to review the natural hair cosmetics development to relieve hair damage that is caused by frequent chemical treatment like perm. Thus, the study examined the effectiveness of chelidonium majus that has antioxidant resisting active oxygen caused during treatment. To achieve this, the study investigated extract of chelidonium majus as hair cosmetics ingredient, and measured the antioxidant and antibacterial effectiveness of chelidonium majus. Based on this, the study made chelidonium majus hair treatment, evaluated hair damage after eave treatment, and drew up results as below.
DPPH radical elimination was 90.5 ± 0.001%. When the concentration range of chelidonium majus was 0.01, 0.05, 0.1, 0.5, 1 ㎎/㎖, the concentration increased in 0.3%, 11.0%, 22.9%, 82.1%, 83.5%, and had relatively lower activity than positive control Vit C, but showed radical elimination over 83%.
As for the ABTS radical elimination activity, radical elimination of Vit C, the positive control was 100.6 ± 0.001, and as for the antioxidant function by concentration of chelidonium majus was 3.5%, 15.0%, 28.6%, 94.6%, 95.3% each in concentration range of 0.01, 0.05, 0.1, 0.5, 1 ㎎/㎖, which was concentration dependently increasing.
As the result of measuring total flavonoid, it was 121.3 ± 3.85 ㎎ QE/g, and as the result of measuring the entire polyphenol by setting gallic acid as standard, it was 29.1 ± 0.1 ㎎/g which confirmed its excellent antioxidant activity.
As the result of measuring antibacterial activity of 3.5%, 15.0%, 28.6%, 94.6%, 95.3%, it formed growth resisting circle of 15.3mm in 10㎎/㎖ in acne germs such as Staphylococcus aureus and S. epidermidis. S. epidermidis had 17 ㎜ of antibacterial effectiveness in 20 ㎎/㎖.
As the result of chemical experiment of chelidonium majus using GC/MS(Gas Chromatography/ Mass Spectrometer), there were 50 peaks, and D-Fructose(29.37%), D-Glucitol(8.75%), Galactopyranose(5.52%), Glucose(4.58%), 2-Thiobarbituric acid (3.54%). Thus, the composition of chelidonium majus extract can not only replace detergent when making natural cosmetics for antioxidant activity and anti-skin aging, but also used in functional hair cosmetics.
As the result of body patch test, it had no stimulation on skin indicating that chelidonium majus treatment is not harmful to human body.
As for the perm wave effectiveness, the control group(C) without treatment preprocessing had the lowest effectiveness of 140.55 ㎜ while TBCH that got perm after heat processing with chelidonium majus treatment had higher wave effectiveness of 119.85 ㎜, and confirmed 9.86% increased rate of wave.
As for the hair thickness, virgin hair was 0.041 ± 0.0027 ㎜. TBCH that got perm after naturally leaving the spread chelidonium majus treatment was 0.041 ± 0.0040 ㎜, which had the least damage with the closest thickness with virgin hair. Meanwhile, the control group without preprocessing was 0.029 ± 0.0020 and had the most severe damage than any other experiment group.
As for the moisturizing ability, virgin hair contained relative high moisture(80.10%), while the control group C without preprocessing of treatment had low result that virgin hair(51.00%). As for the treatment group, TBCH that got perm after heat processing using chelidonium majus treatment had highest moisturizing ability of 74.32 ± 1.10%.
As for the tensile strength, virgin hair was 141.85 ± 11.84 gf/㎟. TBCH that got perm after heat processing using chelidonium majus treatment was 116.93 ± 11.24 gf/㎟ which was lower than virgin hair, but highest among experiment group. The control group(83.83 gf/㎟) was the lowest.
As the result of observing cuticle using SEM, virgin hair before getting perm had cuticle that has clear outline of scale, with smooth surface and when observing side, the scale did not elation and maintained straight cuticle. As for the cuticle of control group that got perm without preprocessing, there were many parts that wore out due to abrasion of scale, and there were many parts that were dropped out, confirming the severe damage in cuticle due to treatment. Meanwhile, TBCH that got perm after heat processing using chelidonium majus treatment had the most adhesive cuticle among experiment group with less damage, confirming the chelidonium majus treatment protecting hair cuticle.
As the result of observing ultrastructure, the control group that did not have preprocessing of treatment was 296.37 ± 15.89 ㎜. TBCH that got perm after heat processing using chelidonium majus treatment was 423.91 ± 4.65 ㎜. Thus, TBCH that had the closest result of virgin hair had the least damage among treatment experiment group.
As the result of observing hair surface roughness using AFM, virgin hair was 139 ㎚. Meanwhile, the control group that got perm without preprocessing was 84.4 ㎚, and as the result of observing 2D and 3D image, due to elation of cuticle and loss, the scale was not smooth and cuticle was not even. Also it was confirmed to have the most severe damage among experiment groups.
In treatment experiment group, the hair surface roughness of TBCH that got perm after heat processing using chelidonium majus treatment was 137㎚, and in 2D, 3D image, the entire hair surface was very clean, regular and smooth with only the second scale dropped out.
As the result of surface element analysis using EDS, the element mass of virgin hair was carbon 51.83%, oxygen 22.10%, nitrogen 12.34%, sulfur 10.72% silicon 0.79%. The control group was carbon 52.68%, oxygen 23.02%, nitrogen 13.62%, sulfur 8.56% silicon 0.10%. As for the sulfur content that plays most significant role in perm in hair, TBCH that got perm after heat processing using chelidonium majus treatment had the most sulfur(9.69%), which is 4.03% less than virgin hair.
As the result, chelidonium majus extract is feasible for natural hair cosmetics ingredient with antibacterial and antioxidant effectiveness, and through this, when making treatment containing the extract, it could relieve the damage of hair. In entire hair experiment, when applying treatment with chelidonium majus extract, process with heat and do perm, its effectiveness was confirmed to be excellent. Thus, in beauty industry, it is considered that using the chelidonium majus treatment for preprocessing applicant for perm treatment, it could relieve damage from chemical treatment.
The limitation of this study is that it used hair collected from 1 customer as sample. As hair is different for everyone, the experiment result cannot accord 100% in accordance with sample drying method, solvent, manufacturer and experiment method.
For follow-up studies, there should be more studies with various hair samples, and hope this study could be significant material that could contribute to development of various hair cosmetics development to relieve hair damage.