Penetration of oils into hair.

ABSTRACT

OBJECTIVE: The objective of this work was to understand how triglyceride plant oils can deliver strength and softness benefits to hair by their penetration. These plant oils are complex mixtures of TAGs, so the initial studies performed were with pure TAGs and then these data compared to plant oils and their measured TAG compositions. METHODS: LC-MS was used to identify the di and triglycerides in coconut oil, Camellia oleifera oil and safflower seed oil. Penetration of these plant oils and pure individual triglycerides was measured by a differential extraction method. Cross-sections of oils treated with 13C-labelled triolein were studied by NanoSIMS to visualize location of triglyceride inside hair. Fatigue strength was measured using constant stress to generate a survival distribution. Models of the lipid-rich cell membrane complex (CMC) were created with the equimolar ratio of 18-methyl-eicosanoic acid (MEAS), palmitic acid (C160) and oleic acid (C181). RESULTS: Penetration of the individual pure TAGs was confirmed for all chain lengths and degree of unsaturation tested with higher penetration for shorter chain lengths and unsaturated fatty acids. Detailed compositional analysis of selected plant oils showed a wide variety of TAGs and penetration was also demonstrated for these oils. NanoSIMS and modelling confirmed these TAGs are penetrating the lipid-rich CMC of hair and are interacting with the fatty acids that make up the CMC. All plant oils delivered a fatigue strength improvement by penetration into the CMC and it is proposed that these oils prevent formation and/or propagation of flaws in the CMC network that leads to breakage. CONCLUSIONS: Many plant oils with a wide range of triglyceride compositions can penetrate into hair and NanoSIMS data confirmed these oils partition into the lipid-rich cell membrane complex. Penetration studies of individual TAGs shown to be present in these oils confirmed TAGs of varying chain length can penetrate and there is a correlation between increased penetration efficacy and shorter chain lengths and presence of unsaturation in the fatty acid chains. All the oils studied delivered single fibre fatigue strength benefits.

OBJECTIF L'objectif de ce travail était de comprendre comment les huiles végétales à base de triglycérides peuvent apporter aux cheveux des bienfaits en termes de résistance et de douceur grâce à leur pénétration. Ces huiles végétales sont des mélanges complexes de TAG, donc les études réalisées initiales ont porté sur des TAG purs et ces données ont été comparées à des huiles végétales et leurs compositions en TAG mesurées. MÉTHODES La LC­MS a été utilisée pour identifier les di­ et triglycérides dans l'huile de noix de coco, l'huile de Camellia oleifera et l'huile de graines de carthame. La pénétration de ces huiles végétales et des triglycérides individuels purs a été mesurée par une méthode d'extraction différentielle. Des coupes transversales d'huiles traitées avec de la trioléine marquée au C13 ont été étudiées par NanoSIMS pour visualiser l'emplacement des triglycérides à l'intérieur des cheveux. La résistance à la fatigue a été mesurée à l'aide d'une sollicitation constante pour générer une distribution de la survie. Des modèles du complexe de membrane cellulaire riche en lipides (CMC) ont été créés avec le rapport équimolaire en acide 18­méthyleicosanoïque (MEAS), acide palmitique (C160) et acide oléique (C181). RÉSULTATS La pénétration des TAG purs individuels a été confirmée pour toutes les longueurs de chaîne et le degré d'insaturation a été testé avec une pénétration plus élevée pour les chaînes plus courtes et les acides gras insaturés. Une analyse détaillée de la composition de certaines huiles végétales a montré une grande variété de TAG et la pénétration a également été démontrée pour ces huiles. Le NanoSIMS et la modélisation ont confirmé que ces TAG pénètrent dans la CMC riche en lipides des cheveux et interagissent avec les acides gras qui composent le CMC. Toutes les huiles végétales ont produit une amélioration de la résistance à la fatigue par pénétration dans le CMC et il est proposé que ces huiles préviennent la formation et/ou la propagation de défauts dans le réseau CMC qui entraînent une rupture. CONCLUSIONS: De nombreuses huiles végétales avec un large éventail de compositions de triglycérides peuvent pénétrer dans les cheveux et les données du NanoSIMS ont confirmé que ces huiles se divisent en complexe de membrane cellulaire riche en lipides. Les études de pénétration des TAG individuels qui se sont avérés présents dans ces huiles ont confirmé que les TAG de longueur de chaîne variable peuvent pénétrer et il existe une corrélation entre l'augmentation de l'efficacité de pénétration et les longueurs de chaîne plus courtes et la présence d'une insaturation dans les chaînes d'acides gras. Toutes les huiles étudiées ont montré des bienfaits en matière de résistance à la fatigue pour une seule fibre.