Химический состав волоса | МЦ Данимед

Трихология, косметология, восстановительная медицина | Санкт-Петербург

Поговорим о химическом составе волоса.
Здоровые волосы состоят в основном из белка кератина, который построен из аминокислот.

Химический состав может изменяться при действии на волосы различных факторов: химических или физических, но примерный химический состав здорового волоса таков:
78% кератина и составляющих его аминокислот,
15% вода,
6% липиды
1% пигмент, который обеспечивает цвет нашим волосам (но об этом в следующих статьях)

Питательные вещества и незаменимые аминокислоты поступают в наш организм с пищей и разносятся по всему организму. К волосяной луковице, а в частности к волосяному сосочку, питательные вещества также попадают с током крови. Поэтому для здоровых и красивых волос так важно правильное и сбалансированное питание.

Сам белок кератин

, кроме аминокислот, также обогащен железом, цинком, медью, хромом, марганцем и витаминами А, В, Р, С, D. Некоторые аминокислоты, в составе белка, также содержат атомы серы.

Кроме того, стержень волоса имеет в своем составе 15% воды. А что же мы делаем феном и еще «лучше» утюжками – мы высушиваем эту воду до 6-7%. Вследствие этого волосы становятся ломкими, теряют свою эластичность.

Как мы видим: волосы на 6% состоят из липидов. Поэтому, милые дамы, жиры не так и плохи для нашего организма!

При химической завивке, частом окрашивании, мелировании, злоупотреблении феном и утюжками, подборе неправильных средств ухода, химический состав стержней волос изменяется, а значит, ухудшается их внешний вид, против чего мы все так усердно боремся.

Таким образом, жизненно необходимо для наших волос, подбирать качественные средства ухода за волосами, которые будут восстанавливать нормальный уровень влаги и фосфолипидов, а также не содержать вредных ПАВ (моющие компоненты, сульфаты), парабенов и консервантов.

Врачи косметологи, трихологи Центра косметологии и трихологии «Данимед»,
Якубовская М.В., Кукушкина К.С.

Химический состав

Или, с чем мы имеем дело?

Волосы состоят в основном из кератина – белка, построенного из аминокислот. Аминокислоты являются строительным материалом для роста волос.

Примерный химический состав здорового волос таков: 78% белка, 15% вода, 6% липидов, 1% пигмента.

Незаменимые аминокислоты и другие питательные вещества поступают в наш организм с пищей. Они разносятся по всему телу кровотоком и по капиллярам, так они достигают волосяного сосочка. Вот почему долгий путь к здоровым волосам и здоровой коже лежит через соблюдение правильного сбалансированного режима питания.

Большое количество аминокислот, соединяясь между собой, образуют полипептидную цепь. 

Волосяной стержень по своему строению подобен канату или трехжильному электрическому кабелю. Полипептидные цепи переплетаются между собой, образуя нити. Эти нити, в свою очередь, навиваясь друг на друга, создают супер спирализованную структуру: объединяясь по несколько штук, они формируют сначала протофибриллы волоса, затем – микрофибриллы и, наконец, самые крупные волокна – макрофибриллы.

Обвиваясь друг вокруг друга, макрофибриллы формируют основные волокна коркового слоя (кортекс — второй слой волоса).

Длинные полипептидные цепи, расположенные во «втором слое» волоса параллельно друг другу, связываются между собой образуя поперечные мостики.

Если бы не эти ковалентные связи между определенными аминокислотными остатками соседних цепей, то цепи разошлись бы и волокно бы распалось. Именно эти поперечные связи придают кератину его уникальные качества: прочность и эластичность.

Виды связей

Водородная связь — самая слабая связь, разрушается водой и изменением температуры.

Ели уложить вручную влажный волос, после его высыхания волос сохранит направление укладки. Так же происходит после использования фена с горячим воздухом. 

В волосах таких связей очень много, примерно 1/3 от общей численности связей. При намокании связи разрушаются и волос легко вытягивается (парикмахер работает с мокрыми волосами). При высыхании, волос легко восстанавливается и принимает то положение, в котором оказался. Но со временем, наиболее прочные связи возвращают его в исходное положение.

Горячий воздух фена разрушает водородные связи, после остывания, волос принимает то положение, в котором оказался. Но со временем, наиболее прочные связи возвращают его в исходное положение.

Ионная связь — (*очень упрощенно) связь между молекулами.

В практике — ионная связь — это физическая реакция в химии. Физика такова, все элементы взаимодействуют друг с другом (как противоположные стороны магнита), если бы волосы были одной из одинаковых сторон магнита — мы не смогли бы ничего с ними сделать. Рассмотрите краткое объяснение.

Молекулы состоят из атомов и атомы нейтральны — это правило, имеет заряд ноль. Если атомы имеют какой-либо заряд (плюс или минус), то молекулу которая состоит из таких атомов называют Ионом. Если говорить о таких мельчайших частицах то, всегда ионы, так как молекул в природе не бывает. Потому как нейтральных частиц в природе не существует. Молекула — это расчетная величина имеющая условный заряд ноль. В природе и окружающем нас мире, у любой частички есть свой заряд, значит и у волос есть свой заряд.

Такой вывод означает — волос состоит из 3х слоев, каждый их этих слоев состоит из отдельных элементов связанных между собой. Эти отдельные элементы состоят из элементов таблицы менделеева (которые имеют свой заряд). Сумма всех зарядов имеет итоговый знак (плюс или минус) и это применимо для любого вещества в природе, от волоса до металла. Если упрощенно — сумма таких зарядов (сумма минусов и плюсов), называется ионным зарядом.

То есть, это физический процесс в химии и он не на что не влияет. Его не нужно намеренно восстанавливать или разрушать. Эти связи определяют принцип взаимодействия веществ в природе.

Дисульфидные связи (связи между двумя атомами серы) являются самыми прочными связями. При нарушении водородных связей, именно дисульфидные связи возвращают волосы в исходное состояние.

На разрыве и последующем восстановлении этих связей, основан принцип химической завивки и выпрямления волос, другие подобные процедуры.

В составе волос содержится белок кератин. В его молекуле имеется большое количество дисульфидных связей. С помощью химической завивки волосам можно придать другую форму. Для этого волосы сначала накручивают на бигуди, затем обрабатывают раствором реагента-восстановителя, разрушающего дисульфидные связи, и прогревают. В результате этого кератин приобретает иную пространственную структуру. Далее волосы промывают и обрабатывают реагентом-окислителем, при этом происходит образование новых дисульфидных связей. Вследствие этого вновь приобретенная структура кератина стабилизируется. Волосы приобретают другую форму. С выпрямлением волос происходит почти, то же самое.

Важно: обратить внимание на восстановление волоса после химического восстановления связей (после завивки или выпрямления). Такое восстановление происходит самостоятельно между атомами серы приблизительно за 1 месяц. После использования перечисленных процедур (а в них входят ботокс волос и многие другие) не рекомендуется использовать моющие средства в составе которых содержатся сульфаты, так как сульфаты вымывают составы запечатываемые в структуру волоса. В таких составах находятся элементы и атомы серы которые искусственно создают дисульфидные связи. Проблема в том, что такие составы вымываются и вместе с ними вымываются атомы серы, связи теряются из-за моющего средства.

Риски — необходимо избегать вымывания запечатанных элементов из структуры волоса после проведения таких процедур (так как вместе с составом вымываются атомы серы), до образования дисульфидных связей в естественной структуре волоса. Без таких связей, волос не имеет свойств прочности и эластичности. Легко ломается и травмируется. Есть риск легко испортить волосы. В таких случаях необходимо использовать безсульфатные шампуни до дня, когда эффект от таких процедур не пропадет полностью и при этом, самостоятельно.

Использование безсульфатных шампуней позволяет максимально долго обладать эффектом после проводимых процедур. К тому же, максимально долгое время позволяет волосам восстановиться вовремя и не упустить момент где, вымыт состав, и связи не успели восстановится.

p.s. — если бы было моющее средство без сульфатов и не проникающее в структуру волоса, показалось бы, одного выпрямления волос хватит на всю жизнь. Но поверхность волоса загрязняется, повреждается и в итоге структуру волоса необходимо очищать, увлажнять и ухаживать за ней, потому опять возвращаемся к необходимости использования вымывающих шампуней. К сожалению, любой эффект от уходовых процедур имеет временных характер.

Химический состав волоса человека – немного интересного о нас

Химический состав волоса человека в себя включает кератин – белок на основе аминокислот. Приблизительный состав здорового волоса такой: 15% составляет вода, 6% составляют жиры, 78% составляет белок и 1% составляет пигмент. Если локоны подвергаются химическому или физическому влиянию либо организм не здоров, то химический состав волоса может меняться. Таким образом, при регулярных экспериментах с окрашиванием, химической завивкой, сушкой при использовании фена, накручиванием на термобигуди прядки способны терять огромный процент влаги, становясь при этом безжизненными и ломкими.

Специфика построения и состав волос на человеке

С физиологической точки зрения стержень волоса, который есть у нас – это субстанция, которую по праву невозможно называть живой. Его не питает кровь, к нему не подходят нервные окончания и не присоединяются никакие мышцы. Когда волосы поддаются подстриганию, человек не чувствует никакой боли, волосы не кровоточат, а при их натягивании ни одна мышца не растягивается. В свою очередь волосы являются живой субстанцией, способной к самовоспроизведению. Живые клетки, которые размножаются с большой скоростью, расположены именно в корневой части головы, что залегает глубоко под кожей.

Волосяной фолликул является корнем волоса, на котором благодаря тканям формируются волосяно-железистый комплекс, а также внутреннее и наружное корневые влагалища, мышца, что поднимает волос, нервные окончания и кровеносные сосуды. Человек появляется на свет с определенным количеством этих фолликулов, а величина их генетически заложена, и в данном аспекте ничего поменять не удастся.

В основании фолликула и в дерме есть волосяной сосочек в виде соединительно-тканного образования, которое содержит сосуды. Благодаря ему обеспечивается питание и ростовая активность волосяного фолликула.

Химический состав волоса в каждый волосяной фолликул заложил собственную иннервацию и мускулатуру. За счет мышц и нервных окончаний волосяной фолликул имеет тактильную чувствительность, что позволяет ему делать едва заметные движения.

Если соответствующий мускул – мышца, что поднимает волос, начинает сокращаться от страха или под воздействием холода, то волосы способны приподниматься и сжимать кожу. В итоге этого на ней образуются пупырышки или так называемая “гусиная кожа”. Кровеносные сосуды, которые окружают волосяной фолликул и волосяной сосочек дают волосам все необходимые полезные вещества, которые нужны для роста волос и размножения клеток. Еще одной отличительной чертой волос является то, что скорость деления их клеток в организме человека занимает второе место после скорости пролиферации клеток в костном мозге.

Если вникнуть в состав волоса, то там каждый волосяной фолликул – независимое образование со своим ростовым циклом. В различных фолликулах данные циклы не синхронны, ведь в иной ситуации волосы на человеке выпадали бы все одновременно.

Волосы в основном состоят из кератина – белка, что построен из аминокислот. Некоторые из таких аминокислот в себе содержат атомы серы.

Основные слои человеческих волос

• Кутикула. Это первый наружный слой, который необходим для выполнения защитных функций и для образования тоненьких клеток, похожих на чешуйки. Когда чешуйки плотно прилегают друг к другу, перекрываясь как черепица на крыше, человеческие прядки становятся мягкими, сияющими и шелковистыми. Если же кутикула волоса была повреждена, а чешуйки начали топорщиться, то и локоны приобретают ломкость, тусклость, а также начинают спутываться.
• Кортекс. Это второй слой, расположенный после кутикулы. Он занимает почти 80% волоса, а также отвечает за прочность и эластичность прядок. Также в данной структуре есть пигмент меланин, которым обуславливается естественный цвет волос. Все преобразования на локонах, в особенности химическая завивка, обесцвечивание и окрашивание происходят именно на данном уровне.
• Сердцевина. Это центральный внутренний слой волоса, который сложен большими и свободно лежащими кератиновыми клетками. Между ними расположено множество воздушных полостей, и предположительно данные клетки отвечают за снабжение кортекса и кутикулы питательными веществами. До конца функция серцевины остается неизвестной.

Химический состав волоса человека включает в себя цистин, который снабжает волосы серой. Она в свою очередь нужна для образования кератина. Употребляя мясо, молоко, овощи и соевые продукты, недостатка цистина в волосах не будет заметно.

Гистидин в составе волоса воздействует как анти-стресс для организма, а также способствует обновлению и росту тканей. Последователем гистамина, гормона, который спасает от раздражителей, является гистидин. Он содержится в сыре, арахисе и сое.

Тирозин как аминокислота волоса нормализует работу щитовидной железы, спасая локоны от выпадения и проявления их ломкости. Также эта аминокислота несет ответственность за оттенок волос кожи. Содержится тирозин в миндальном орехе, в молочных продуктах, в кунжуте и в авокадо.

В составе волос есть и лизин. Он нужен для роста и восстановления тканей, а также он несет ответственность за здоровье прядок. При употреблении молочных, мясных и рыбных продуктов, а также чечевицы, сои и пророщенных зерен пшеницы, в организме будет появляться лизин. Эта аминокислота накапливаться в организме не способна.

Мне нравитсяНе нравится

Химический состав волос и кожи. | Презентация к уроку по биологии (8 класс):

Слайд 1

Химический состав волос и кожи

Слайд 2

Волосы покрывают почти все тело человека, кроме ладоней, подошв, красной каймы губ и некоторых других участков. Виды волос: длинные (на голове, подбородке, подмышечных впадинах) щетинистые (брови, ресницы и др.) пушковые (на всем теле). Волосы

Слайд 3

В волосе различают: Стержень — выступает над поверхностью кожи Корень — находится в толще кожи и оканчивается волосяной луковицей Корень вместе с луковицей заключен в волосяной фолликул, в который впадают выводные протоки сальных желез. В волосяную луковицу вдается соединительнотканный сосочек, снабженный кровеносными сосудами и нервными волокнам. Если удалить волосяной сосочек, то погибнет весь волос. Строение волос

Слайд 5

В луковице происходят все основные обменные, гормональные, иммунные реакции. Она хорошо кровоснобжается. В ней происходит деление клеток. Это «живая» структура, на которую мы можем воздействовать. Стержень — структура заведомо «мертвая». Мы можем только обеспечивать хороший и качественный уход за стержнем, позволяющий как можно дольше сохранить его красивый вид. Это именно эстетическая составляющая.

Слайд 6

СТРУКТУРА И ФИЗИОЛОГИЯ ВОЛОС Количество волосяных фолликулов определено генетически. Количество волос на голове каждого человека 115 000 – 120 000. На протяжении всей жизни из каждого фолликула может вырасти 20 – 30 волос. Каждый волос, находящийся в стадии «отдыха» в конце концов выпадает, и его заменяет вновь растущий волос. Как правило, 90% волос находятся в стадии роста и 10% — в фазе отдыха.

Слайд 7

Каждый волосяной фолликул имеет свою систему кровоснабжения, обладает собственной иннервацией и мускулатурой. Волосяной фолликул находится глубоко в жировом слое скальпа. СТРУКТУРА И ФИЗИОЛОГИЯ ВОЛОС Химический состав волоса Углерод: 45% Кислород: 28% Азот: 15% Водород: 7% Сера: 5%

Слайд 8

СТРОЕНИЕ СТЕРЖНЯ ВОЛОСА Стержень состоит из трех слоев: мозгового вещества коркового вещества кутикулы Мозговое вещество – сердцевина волоса. Оно отсутствует в пушковых волосах, самых многочисленных, тонких, коротких и бесцветных, покрывающих все участки кожного покрова. Корковое вещество составляет 90% от общей массы волоса. Каждая клетка коркового вещества представляет собой пучок волокон – макрофибрилл. Каждая макрофибрилла в свою очередь состоит из микрофибрилл.

Слайд 9

СТРОЕНИЕ ВОЛОС ОБОЛОЧКА Каждая клетка оболочки содержит внешнюю жирную кислоту, придающую волосу водоотталкивающие свойства. Она на смывается шампунем, но разрушается при химической завивке и отбеливании. Секрет сальных желез покрывает оболочку. Он выполняет защитную функцию. КУТИКУЛА Выполняет защитную функцию Образована 6-10 перекрывающимися слоями прозрачных пластинок кератина

Слайд 10

ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ ВОЛОСА Анаген — период постоянного роста; матричные клетки луковицы быстро делятся, активно вырабатывается меланин. Катаген — период атрофии волосяного сосочка. В результате клетки волосяной луковицы лишаются питания, перестают делиться и начинают ороговевать. Происходит деградация волосяной луковицы, Длительность стадии — 2-3 недели. Телоген — период атрофии волосяной луковицы. Волос становится тоньше, светлее. Спустя 3 месяца он достигает края воронки фолликула (т.к. постепенно поднимается) и затем выпадает.

Слайд 11

ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ ВОЛОСА

Слайд 12

ЦИКЛ ВОЛОС АНАГЕН Может продолжаться от 2 до 7 лет. Волосы могут достигать длины более 1 метра. Волосы вырастают на 1 см в месяц.

Слайд 13

ЦИКЛ ВОЛОС КАТАГЕН Промежуточная фаза. Деление клеток прекращается. Пигмент не образуется. Фолликул сокращается. Основание фолликула перемещается по направлению к коже. Длится 3-4 недели.

Слайд 14

ЦИКЛ ВОЛОС ТЕЛОГЕН Волос может выпасть спонтанно. Волос выпадает тогда, когда под ним начинается рост нового волоса. Новый волос вырастает из того же фолликула, что и старый. Продолжительность в среднем 3-4 месяца. За это время восстанавливается связь между волосяной луковицей и волосяным сосочком.

Морфология и биология волос: правильный выбор ингредиентов

Волосы – это природное украшение любого человека. Иметь красивые, ухоженные, блестящие волосы не откажется никто. Средства ухода за волосами – огромный сегмент косметического рынка, и именно этот сегмент рынка особенно важен для российского производителя косметики. Чтобы создавать средства для волос, которые будут востребованы потребителями, недостаточно хорошо разбираться в химии. Полезно иметь представление о том, что же такое волосы с точки зрения биологии, как они устроены и как живут. Именно этим вопросам и посвящена настоящая статья.

Волос под микроскопом

Биологическая функция волос – это защита головы от перегревания, охлаждения, механических повреждений. Примерный химический состав здорового волоса таков: 3–15% воды, 6% липидов,1% пигмента,78–90% белка (кератина). Основными элементами в составе волос являются углерод (49,6%), кислород (23,2%), азот (16,8%), водород (6,4%), сера (4%). Кроме того, в состав волоса входят магний, мышьяк, железо, фосфор, хром, медь, цинк, марганец, золото.

Рисунок 1. Строение волоса

С точки зрения физиологии, волос – это «мертвое» образование. Волосы не снабжаются кровью, к ним не подходят нервные волокна и не присоединяются мышцы. Поэтому при стрижке мы не чувствуем боли, волосы не кровоточат, при их натяжении не растягивается ни одна мышца. Но, если волос – это мертвое образование, то почему волосы растут и почему, когда мы выщипываем волосы, нам больно? Дело в том, что каждый волос состоит из двух частей: видимой части (стержня волоса) и скрытого в коже фолликула. Живые клетки, которые размножаются с огромной скоростью, находятся в волосяном фолликуле, залегающем глубоко в дерме.

Волосяной фолликул – это корень волоса с окружающими его тканями и волосяно-железистый комплекс (сальная и потовая железы; мышца, поднимающая волос; кровеносные сосуды и нервные окончания) (рис.1). Мы рождаемся на свет с определенным количеством таких фолликулов, величина эта генетически запрограммирована, и изменить здесь что-либо на данный момент времени невозможно. Количество волосяных фолликулов разное у людей с разным цветом волос. В среднем, общее количество волос на голове у блондинов – 140 тыс., у шатенов – 109 тыс., у брюнетов – 102 тыс., а у рыжих – 88 тыс.. Скорость деления клеток волосяного фолликула занимает в организме человека второе место после скорости деления клеток в костном мозге. Благодаря этому волосы вырастают примерно на 1–2 сантиметра за месяц.

Каждый волосяной фолликул имеет собственную иннервацию и мускулатуру. Благодаря нервным окончаниям, волосяной фолликул обладает тактильной чувствительностью. Мышцы, примыкающие к фолликулу, сокращаясь от страха или под влиянием холода, приподнимают волосы и сжимают кожу, в результате на коже образуются «мурашки». В устье волосяного фолликула открывается проток сальной железы. Эта железа вырабатывает кожное сало, которое, выделяясь в устье волосяного фолликула, смазывает растущий волос и поверхность кожи волосистой части головы. Кожное сало создает на волосах пленку, придавая им эластичность, гладкость и водоотталкивающую способность. Активность сальных желез контролируется половыми гормонами – андрогенами. В устье фолликула поселяются некоторые бактерии – представители микрофлоры кожи. Изменения микрофлоры ведут к нарушению кератинизации и появлению перхоти.

Основы анатомии и физиологии кожи и волос ↑

Кожа человека на любом участке тела состоит из одинаковых частей или слоев, т. е. кожа головы мало отличается от кожи живота, например. Кликните и рассмотрите рисунок ниже, на которой нарисован срез кожи с волосом. Как вы видите она состоит из трех слоев:

1. Эпидермис
2. Дерма
3. Жировая клетчатка

Эпидермис — это тонкий защитный слой клеток, который постоянно обновляется. Клетки расположены в несколько слоев. Наружные слои клеток в виде роговых чешуек отмирают и отшелушиваются, а снизу образуются новые. таким образом происходит обновление. Эпидермис выполняет защитную роль, защищая организм от внешних воздействий воды, химических веществ и ультрафиолетового облучения.

Дерма — это средний слой, находящийся под эпидермисом. В ней расположены сосуды, мышцы, сальные и потовые железы, а также фолликулы волос или корни волос. Именно дерма обусловливает эластичность и тонус кожи.

Жировая клетчатка также придает форму коже. В ней проходят сосуды и располагается нижняя часть фолликулов волос.

Какой Ph кожи головы и волос у человека? ↑

Ph кожи головы и волос у человека нейтральная и составляет 5,5.

Волосяной фолликул – «фабрика» по производству волос

Итак, волос «зарождается» в фолликуле (рис.2). Рост нового волоса начинается от волосяного (дермального) сосочка – соединительнотканного образования, находящегося в основании фолликула (волосяной луковицы). Волосяной сосочек содержит в себе кровеносные сосуды, снабжающие клетки луковицы кислородом и питательными веществами, необходимыми для размножения клеток и роста волос. Если гибнет сосочек – погибает и волос. Клетки фолликула делятся и размножаются в зоне, прилегающий непосредственно к волосяному сосочку. По мере продвижения к поверхности кожи головы фолликулярные кератиноциты постепенно теряют свои ядра, уплощаются и ороговевают, заполняясь твердым кератином. Среди клеток волосяной луковицы представлены и меланоциты, которые обуславливают интенсивность цвета волос. Чем больше меланоцитов – тем темнее волос. С возрастом активность меланоцитов падает, в результате чего волосы седеют. Оттенок волос определяется генетическими факторами и зависит от соотношения содержания двух основных пигментов: эумеланина и феомеланина (рыжие волосы). Таким образом, цвет волос зависит от комбинации двух факторов: соотношения пигментов и количества синтезирующих пигмент клеток.

Рисунок 2. Строение корня волоса

Каждый фолликул является независимым образованием со своим собственным жизненным циклом (рис.3). Жизненный цикл волоса состоит из трех стадий, его продолжительность колеблется от 2 до 5 лет. Каждый волосяной фолликул генетически запрограммирован на производство примерно 25–27 волос.

Рисунок 3. Жизненный цикл волос

Первая фаза жизненного цикла волос –анаген, когда фолликул производит тонкое волосяное волокно, которое постепенно растет и становится толстым и пигментированным. Анаген продолжается от двух до пяти лет. Следующая фаза – катаген – фаза покоя. Деление клеток фолликула замедляется и прекращается, волосяной фолликул «впадает в спячку». Волосяная луковица постепенно отсоединяется от волосяного сосочка. Эта фаза длится очень недолго – от одной недели до трех недель. И последняя фаза, завершающая жизненный путь волоса – телоген. В период телогена новый волос начинает расти, а старый выпадает. Обновление клеток прекращается приблизительно на 3 месяца (время, за которое восстанавливается связь между вновь синтезированной волосяной луковицей и волосяным сосочком, и новый волос входит в фазу анагена). Полностью отделившаяся от дермального сосочка телогеновая луковица приобретает вытянутую форму и начинает двигаться к поверхности кожного покрова волосистой части головы.

Каждый волос живет по своему «индивидуальному графику», потому разные волосы в одно и то же время находятся на разных стадиях своего жизненного цикла: 85% волос находятся в фазе анагена, 1% в фазе катагена и 14% – в стадии телогена. Когда соотношение между волосами, находящимися в фазах анагена и телогена, нарушается и в стадии выпадения оказываются более 14–15% волос, можно говорить о развитии облысения или алопеции. В норме в день мы теряем в среднем 70–80 волос в день.

Типы кожи головы и виды волос: краткая характеристика ↑

Как правило тип кожи и волос разделяют по степени сухости и жирности. Выделяют:

• Нормальные
• Жирные
• Сухие
• Смешанные

Жирность волос объясняется степенью активности сальных желез, о которых я говорила в начале статьи. И чем активнее эти железы работают, тем быстрее волосы засаливаются.

У сухих волос другая крайность. Они более ломкие и имеют тусклый цвет. У людей с сухим типом волос, чаще всего обнаруживается перхоть и секущиеся кончики. Давайте рассмотрим еще такой вопрос: «Какие волосы одновременно растут на теле человека»

На теле человека различают следующие группы волос:

• длинные
• щетинистые
• пушковые

Длинные располагаются на голове, подмышках и лобке. Щетинистые — это ресницы, брови, волосы в полости носа и уха. Пушковые — это остальные волосы на теле.

Каковы особенности роста различных волос у человека? ↑

Все волосы на теле у человека растут с одинаковой скоростью.

Стержень волоса

Стержень волоса имеет сложную конструкцию. В центре его находится мозговое вещество, окруженное кортексом, то есть корковым слоем (около 80–90% всего объема волоса). Снаружи волоса находится кутикула, которая покрывает кортекс, будто черепицей.

Медуллярный слой (центральное мозговое вещество) – это центральная часть волосяного стержня, которая представлена у человека не во всех видах волос. Например, в пушковых волосах медулла отсутствует. Мозговое вещество заполняют пузырьки воздуха – благодаря этому волос обладает определенной теплопроводностью. Медулла не играет никакой роли в изменении как химических, так и физических свойств волоса.

Корковый слой, или кортекс – это основное вещество волоса, которое составляет от 80 до 85% его объема. Кортекс состоит из рогового вещества кератина, образованного склеенными ороговевшими веретеновидными клетками. Как и любой другой белок, кератин состоит из аминокислот, которые формируют полипептидные цепи. Эти цепи переплетаются между собой, образуя нити. Эти нити, в свою очередь, навиваясь друг на друга, создают суперспирализованную структуру: объединяясь по несколько штук, они формируют сначала протофибриллы волоса, затем – микрофибриллы и, наконец, самые крупные волокна – макрофибриллы. Обвиваясь друг вокруг друга, макрофибриллы формируют основные волокна коркового слоя (рис.4). Фибриллы ориентированы параллельно оси волоса и параллельно друг другу. Они связываются между собой водородными и дисульфидными связями, которые образуют поперечные мостики между фибриллами. Если бы не дисульфидные мостики между остатками цистеина соседних белковых цепей, то цепи разошлись бы, и волокно распалось. Именно поперечные дисульфидные связи между остатками цистеина придают кератину его уникальные качества: прочность и эластичность. Но дисульфидные связи не очень прочные. В водном растворе дисульфидные мостики могут разъединяться и соединяться в новом положении. Например, если волос намочить и накрутить на бигуди, то перегруппировка дисульфидных связей приведет к тому, что высохший волос на какое-то время будет сохранять форму бигуди, – образуется завиток. На разрушении дисульфидных связей и формировании новых основан принцип химической завивки волос. Так как кортекс волоса, который главным образом обеспечивает прочность волоса, весь держится на дисульфидных связях, ему нужна дополнительная защита, в частности от воды. Функцию защиты волос от воды и механических воздействий выполняет барьерный слой – кутикула, которая также состоит из кератина, только более прочного.

Рисунок 4. Строение стержня волоса. Условные обозначения: 1-кутикула; 2- кортекс; 3- медуллярный слой

Кутикула представляет собой шесть-десять перекрывающихся слоев прозрачных черепицеобразно наложенных друг на друга плоских ороговевших клеток (кератиновых чешуек), содержащих в основном аморфный кератин. В кератине кутикулы очень много цистеина. Пространство между чешуйками кутикулы и между кутикулой и кортексом заполнено липидными пластами, напоминающими липидные пласты рогового слоя. Однако в волосе эта прослойка организована иначе. Если в роговом слое главную роль играют церамиды, то в волосах на первый план выступают жирные кислоты. В основном это разветвленная 18-углеродная метилэйкозаноевая кислота, которая связывается с цистеином тиоэфирной связью. Так как цистеина в кутикуле много, метилэйкозаноевая и другие жирные кислоты покрывают чешуйки кутикулы сплошным слоем (F-слой, или слой жирных кислот – fatty acid layer). Анализ липидного состава волос показывает, что в состав интегральных (ковалентно связанных с цистеином) липидов входит примерно 50% жирных кислот (из них 40% метилэйкозаноевой кислоты), 40% сульфата холестерина, 7% холестерина и 3% жирных спиртов. В составе полярных липидов (формирующих межклеточные липидные пласты) обнаружено около 60% церамидов, 7–10% гликофинголипидов, 30% сульфата холестерина.

Благодаря липидной прослойке и наличию дисульфидных связей, чешуйки кутикулы волоса плотно прилегают друг к другу. Так как все они располагаются в одной плоскости, луч света, падающий на волос, равномерно отражается от его поверхности – волос блестит. Поэтому блеск – обязательный признак здоровых волос. Среди средств, которые наносятся на волосы, присутствует много веществ, которые либо разрушают липидный слой (например, поверхностно–активные вещества шампуней), либо дезорганизуют дисульфидные связи. Это приводит к ослаблению связи между чешуйками кутикулы. В результате чешуйки кутикулы приподнимаются, зазубриваются и приходят в беспорядок. Свет, падая на такие волосы, отражается хаотично, и волосы перестают блестеть. Кроме того, зазубренные чешуйки кутикулы соседних волос цепляются друг за друга и слущиваются при расчесывании, обнажая кортекс, в результате волос теряет прочность и легко обламывается.

Кератины: что это такое

Это главные строительные белки человеческого тела, по своей прочности они уступают лишь хитину, который входит в состав многочисленных членистоногих и не только. В человеческом теле этот белок формирует структуру эпителиальных клеток, которые выстилают поверхность кожи, слизистых оболочек, в том числе и во внутренних органах, желез. В косметологии этот белок также нашел широкое применение: используется «профессиональный» кератин – косметические средства, которые призваны восстанавливать волосы, ногти, а также стимулировать регенерацию кожи после травм. Этот белок важен еще и для нормальной работы и поддержания обменных процессов в:

• мышцах;
• костях;
• сухожилиях;
• связочном аппарате суставов;
• глазах;
• многочисленных тканях организма.

Без достаточного присутствия этого белка клетки не смогут полноценно делиться и расти, а ткани восстанавливаться после травм. Даже после царапин могут оставаться следы, которые будут требовать косметического лечения.

Вещества, необходимые для синтеза кератина в организме

Некоторые питательные вещества, поступающие с пищей, необходимы для синтеза этого белка. С целью улучшения состояния ногтей, кожи, волос нужно включать продукты, являющиеся источниками следующих веществ:

Или витамин В7, который играет важную роль в синтезе белка, обеспечивает здоровый рост волос и ногтей.

Является составной частью белка, также эта аминокислота важна для выработки коллагена, она обеспечивает эластичность кожи, помогает организму правильно использовать эти белки.

Этот микроэлемент важен для здоровья кожи, поддерживает регенерацию кератиноцитов, то есть клеток, которые вырабатывают кератин.

Витамины – катализаторы обменных процессов, а витамин С поддерживает образование кератиноцитов, защищают кожу от окислительного стресса. Кроме того, витамин С стимулирует выработку коллагена , а коллаген поддерживает кожный матрикс и таким образом оказывает антивозрастное действие, поэтому эти компоненты включают в состав косметики.

Этот витамин поддерживает регенерацию тканей, причем любых клеток, в том числе и кератиноцитов. Кстати, ретинол стимулирует именно развитие кератиноцитов.

Продукты-источники кератина

Можно выделить ряд продуктов, являющихся источниками ценного белка, а также других веществ, обеспечивающих его усвоение. В рацион рекомендовано включать куриные яйца, являющиеся источником витаминов В12, А. Одно сваренное яйцо покроет треть суточной потребности. Репчатый и зеленый лук содержит N-ацетилцистеин – это антиоксидант, который организм использует для синтеза L-цистеина. В чесноке также содержится N-ацетилцистеин, но по своим химическим свойствам он несколько отличается, да и предназначение его иное – помощь в усвоении биотина.

В этих продуктах содержится большое количество цинка, различных витаминов. В ходе исследований было установлено, что чеснок защищает кератиноциты от агрессивного действия ультрафиолетовых лучей. Морепродукты – еще один источник ценного белка, цинка, Омега-жирных кислот, которые поддерживают обменные процессы в организме и важны для работы нервной системы и кожи. Семена подсолнечника весьма полезны для поддержания здоровья кожи, также в них содержится цинк, витамины В, Е и др. Капуста – продукт, который богат питательными веществами. Это источник витамина А, С, а также железа и фолиевой кислоты. Не менее полезна морковь, которая содержит множество витаминов и цинка.

Косметические процедуры: ожидания и реальность

«Профессиональный кератин для волос», «кератиновое выпрямление» — процедуры, которыми хвалятся салоны красоты и обещают волшебный эффект. Однако не все так хорошо, как кажется, и порой ожидания не совпадают с реальностью. Кроме пользы, от кератина для волос может быть и вред. Парикмахеры используют составы, в которых, помимо этого строительного и важного белка, присутствуют и другие компоненты, например, формальдегид. В ходе процедуры, например, выпрямления, происходит термическая обработка волос. И как раз в ходе воздействия высоких температур происходит выделение токсичного газа, который может быть опасен не только для клиента, но и для мастера, проводящего процедуру. Конечно, на современном бьюти-рынке есть средства, которые содержат безопасные концентрации вещества и вредных примесей, но они отличаются высокой ценой и требуют определенного мастерства от парикмахера, который проводит процедуру. Кроме того, любой избыток вреден, поэтому к процедурам нужно относиться с осторожностью, с соблюдением показаний и противопоказаний. Придерживаясь правильного питания, в котором присутствует достаточное количество веществ для выработки белков и их усвоения, можно быть уверенным в его достаточном количестве для поддержания здоровья кожи и ее производных. Плюс ко всему этот белок вводят в различные косметические средства, например, для ухода за волосами и ногтями.
Текст: Юлия Лапушкина.

Изменение структуры волос на протяжении жизни человека

Во время наблюдений учёными за процессом роста волос человека, было установлено, что их формирование происходит ещё до рождения, а на разных этапах жизни их структура меняется. Как это происходит?

1. Сначала появляются пушковые. Они вырастают при рождении и остаются у ребёнка до возраста трёх лет. Название само говорит, что их структура очень мягкая и тонкая.
2. В возрасте от трёх до шестнадцати лет у ребёнка начинают формироваться подростковые волосы, которые развиваются в генетически заложенный тип и уже можно определить, какими они будут в дальнейшем.
3. В юношеском возрасте — 16–17 лет, волосы переходят в стадию зрелости. А к 18 годам, формирование их структуры окончательно завершается.

В период полового созревания у мужчин появляется растительность на теле и лице — усы, борода. А у женщин — только на теле. К старости у пожилых людей наблюдается интенсивный рост бровей, появляются волосы в ушах и увеличивается их количество в носу. С возрастом структура становится жёстче, а луковица углубляется в кожу.

Однако, то, что волосы продолжают расти и после смерти — это миф. Такое предположение изначально сделали наблюдатели за эксгумацией, когда видели их неизменными после раскрытия могил. Но врачи-патологоанатомы опровергли такую возможность, объяснив это явление тем, что ткань волоса разлагается гораздо дольше остальных органов и не подвергается воздействию паразитов.

Скрининг элементного состава волос (40 микроэлементов)

  Профиль включает в себя максимальный перечень как макроэлементов, так и микроэлементов. Рекомендуется как профилактическое исследование или как программа общей диагностики. Рекомендуется при отклонении в Профиле результатов анализа от референсных величин назначать профили, оценивающие текущий обмен МЭ в организме: № МЭ 3 (сыворотка, цельная кровь) и № МЭ4 (моча) или отдельные тесты для этих биосубстратов. Однако стоит отметить, что диагностическое применение для ряда тестов ограничено и трудно подаётся интерпретации. Необходимо внимательно прочитать и соблюдать правила сбора волос. Сравнивая анализ МЭ в волосах с их анализом в крови и моче, следует отметить, что концентрация МЭ в волосах значительно выше, чем в вышеупомянутых субстратах. Волосы не требуют особых условий хранения и отвечают принципам неинвазивности при отборе материала. В отличие от жидких биосубстратов концентрация МЭ в волосах менее подвержена строгому гомеостатическому регулированию (только до границы зоны волосяного сосочка и собственно медуллярной части волоса, которая быстро подвергается «омертвению» и прекращает обмен с внутренней средой организма) и кратковременному изменению содержания МЭ в жидких биосубстратах, зависящего от поступления МЭ извне. В связи с этим, по мнению ряда авторов, волосы стоит рассматривать как донозологическую диагностику и раннее выявление патологических изменений в организме, связанных с недостатком или избытком МЭ в тканях. Стоит особенно отметить (необходимо для понимания анализа элементного обмена в организме), что динамика депонирования МЭ в мобильных клеточных элементах цельной крови не всегда совпадает с динамикой распределения МЭ в медленно обменивающихся структурах: волосах и ногтях (в т. ч. в неанализируемых структурах – паренхиматозных органах, костях, хрящах. Это связано с анатомическими и физиологическими особенностями кинетики распределения МЭ между компартментами организма. Анализ волос «зеркально» отражает эндогенное тканевое содержание для ряда МЭ, уровень выведения из организма, в особенности для токсичных МЭ (образно – «волосяные почки»), а также экзогенное воздействие (следует учитывать химическую структуру вещества в состав которого входит определяемый МЭ). Также для оценки элементного состав волос необходимо учитывать такие факторы как скорость роста волос и влияние факторов окружающей среды.

Метод определения: Масс-спектрометрия c источником ионов в виде индуктивно связанной плазмы (ИСП-МС). 

Стойкая краска для волос: состав, химия, применение, последствия

СОСТАВ КРАСКИ ДЛЯ ВОЛОС КРАСИТЕЛИ И ПИГМЕНТЫ

Эумеланин. Иногда вместо COOH может быть H

Сегодня, стойкая краска для волос широко используются, либо чтобы прикрыть седые волосы, либо просто для того, чтобы изменить свой естественный цвет волос.

Прежде, чем говорить про состав краски для волос, необходимо напомнить о красителях для волос. Пигменты и красители для волос – это молекулы способные окрашивать волосы. В первую очередь это пигменты, которые называются меланины. Выделяют два типа меланинов: эумеланин и феомеланин.

Эумеланин окрашивает в оттенки начиная от коричневого и до черного, в то время феомеланин придает цвета в диапазоне от светлых до рыжих оттенков. Различные цвета волос являются лишь следствием содержания различных остатков этих двух пигментов, входящих в состав краски для волос.Светлые волосы часто результат низкой концентрации меланина в целом.

 

ОКРАШИВАНИЕ ВОЛОС ХИМИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ

Парафенилендиамин (PPD)

Есть много способов, как можно провести окрашивание волос. Мы будем рассматривать окрашивание волос с применением окислительной или, как её еще называют, стойкой краски для волос. Основой этих красителей является парафенилендиамин (PPD), впервые использованный более 150 лет назад.  Окрашивание волос происходит при действии окислителей и идет до коричневого цвета.

2,5-диаминотолуол

Сегодня, парафенилендиамин (PPD) по-прежнему является одним из основных химических веществ, применяемых в красах для волос. Даже спустя 150 лет после открытия парафенилендиамина так и не нашлось лучшего аналога основного красящего вещества.  
PPD – производное 2,5-диаминотолуола и п-аминофенола, которые также иногда используются в качестве первичных промежуточных продуктов при производстве других красок для волос.

 

Первичные промежуточные продукты получают при взаимодействии молекулы красителя с окислителем. Поэтому перекись водорода входит в состав почти всех красок для волос. Перекись водорода является сильным окислителем и может окислять природные пигменты меланина в волосах, и удалять некоторые сопряженные двойные связи с целью обесцвечивания молекул красителя.

Конечно же, в темно-коричневый цвет всё красить не будем, поэтому в химический состав краски для волос добавляются и множество других компонентов. Известны связующие агенты, которые сами по себе представляют собой бесцветные вещества, а при взаимодействии с первичными промежуточными соединениями могут воспроизводить широкий спектр различных цветов. Химический состав стойкой краски для волос, как правило, включает целый ряд связующих веществ (агентов) в разных концентрациях. Это необходимо для того чтобы достигнуть требуемого оттенка.

Связующие агенты делятся на три категории:

• синие;
• красные;
• зеленые.

Процесс окрашевания волос

Аммиак

Химическая реакция, в которую вступают компоненты краски при её применении, проходит в щелочной pH. В большинстве случаев pH среды регулируется добавлением аммиака в состав стойкой краски для волос. Кроме регулирования pH, аммиак заставляет кутикулы волос набухать, что позволяет молекулам красителя пройти в глубь волоса и в итоге вызывает постоянную (стойкую) окраску.

Этот процесс может привести к повреждению волос, особенно если вы часто их окрашиваете. Поэтому многие компании производят краски для волос без аммиака, используя аналоги, например, этаноламин. Это более мягкий агент. Он не заставляет кутикулу набухать настолько, насколько это делает аммиак.

 

Этаноламин

Этаноламин имеет ряд недостатков:

• краситель относительно быстро вымывается (в отличии от стойких красок на аммиаке)
• менее эффективен при осветлении, чем стойкие краски для волос на основе аммиака.

 

ПОСЛЕДСТВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ СТОЙКАЯ КРАСКА ДЛЯ ВОЛОС

Некоторые компоненты при повторном применение могут вызывать аллергическую реакцию

Если стойкая краска для волос вами регулярно используется, то вас могут заинтересовать последствия применения таких красок.  Некоторые компоненты в красках для волос были классифицированы как “сенсибилизаторы” – то есть, после первоначального применения, повторное применение может привести к аллергической реакции. Поэтому рекомендовано на некоторые краски для волос выполнять аллергическую пробу за 48 часов до её нанесения, для того чтобы избежать тяжелой аллергической реакции. Пока подвергающие опасности жизни аллергические реакции редки, но были зафиксированы случаи тяжелых осложнений, в т.ч. с летальным исходом.

Риск рака от некоторых химикатов в красках для волос также обсуждался. Некоторые исследования обнаружили корреляцию с незначительным увеличением темпов рака мочевого пузыря.

Производители краски для волос
настоятельно рекомендуют:

1. всегда использовать перчатки при нанесении краски
2. не передерживать краску на волосах;
3. обязательно следить за временем.

 

ИСКУССТВО НАПОСЛЕДОК

 

Делитесь впечатлениями!

 

Структура и состав волос

Анатомия волосистой части головы

Волосы растут из фолликулов, расположенных на стыке между глубокими слоями дермы и гиподермы. Эти фолликулы также известны как волосяные луковицы.

Кровоток обеспечивается небольшим сосудом, который проходит через внутреннюю часть стержня волоса, таким образом обеспечивая волосы всеми жизненно важными элементами, необходимыми для поддержания здоровья, такими как аминокислоты, минеральные соли или витамины.

Стержень волоса окружен железами, наиболее важной из которых является сальная железа, которая вырабатывает кожное сало, действующее как естественная смазка для волос.

На поверхности кожи головы через поры отводится пот, вырабатываемый потовыми железами.

Структура волос

Волосы на 95 % состоят из кератина, волокнистого спиралевидного белка (в форме спирали), который образует часть кожи и всех ее придатков (волосы на теле, ногти и т.).

Кератин синтезируется кератиноцитами и не растворяется в воде, что обеспечивает непроницаемость и защиту волос.

В волосах содержится около 18 аминокислот, таких как пролин, треонин, лейцин и аргинин. Кератин особенно богат цистеином (разновидность сульфированной аминокислоты), который образует дисульфидные связи между молекулами, придавая жесткость и устойчивость всей структуре.

Структуру волос можно разделить на 3 отдельные части:

          Продолговатый мозг: самый внутренний слой волосяного стержня, состоящий из аморфного, мягкого, маслянистого вещества

—          Кутикула: тонкий защитный внешний слой, содержащий питательную часть, необходимую для роста волос.Он сильно ороговевший, состоит из клеток
            в форме чешуек, расположенных одна над другой, размером около 60 микрометров в длину и около 6 микрометров в ширину.

 —          Кортекс: основной компонент волос, содержащий длинные кератиновые цепи, придающие волосам эластичность, эластичность и прочность. Клетки
            коры головного мозга соединены между собой межклеточным цементом, богатым липидами и белками. Каждая клетка состоит из пучков, расположенных в направлении
            длины волоса: это макрофибриллы, состоящие из микрофибрилл, которые, в свою очередь, содержат протофибриллы.

Роль меланоцитов и кератиноцитов

Кора волоса также содержит меланин. Вырабатываемый специализированными клетками, называемыми меланоцитами, меланин является пигментом, отвечающим за цвет волос.

Расположенные вблизи волосяной луковицы меланоциты вводят пигменты в кератиноциты нового стержня волоса.

Цвет сохраняется в течение всего цикла роста волос, от зарождения до конца, когда волосы выпадают.

Анатомия и состав волос – ПКП

Структура и химический состав волос дают информацию о взаимодействии между лекарствами ¹ , которые попадают в волосяной фолликул ² , и самими волосами. Волосы состоят в основном из волокнистого белка (65-95 %). Кроме того, он содержит небольшое количество липидов и воды. Волосы состоят из мешкообразных структур, называемых фолликулами.Фолликулы представляют собой достаточно простые органы, проходящие фазы роста и покоя. Они состоят из эпителиальных клеток ³ , переходящих в поверхностный эпидермис (самый внешний слой кожи) (рис. 4). Фолликулы прорастают в слой дермы и ниже, образуя канал, удерживающий стержень волоса. Группы клеток в фолликуле образуют оболочку вокруг волоса, помогая ему расти внутри канала.

Рисунок 4   Детальный вид волосяного фолликула. Поперечное сечение стержня волоса показывает 3 слоя клеток.Небольшие темные пятна в корковом слое клеток представляют собой гранулы меланина.

Сальные железы связаны с большинством фолликулов вблизи поверхности кожи. На дне фолликула находится луковица, содержащая пучок клеток. Эти клетки являются частью матрицы и отвечают за формирование волос. Им требуется много питательных веществ, потому что они постоянно проходят митоз, чтобы не отставать от своих синтетических потребностей. Клетки матрикса включают кератиноциты ⁴ («циты» = клетки), которые вырабатывают кератин.Кератин — это волокнистый белок, содержащий много серных связей, которые помогают придать волосам силу и структуру. [Во время химической завивки связи серы разрушаются и восстанавливаются, чтобы обеспечить завиток.] Существуют также специальные клетки, называемые меланоцитами ⁵ , которые вырабатывают меланин ⁶ или пигмент для волос. Выше в луковице волосы приобретают более организованную форму, состоящую из 3 слоев клеток. Самый наружный слой — кутикула, очень чешуйчатая (легко просматривается под микроскопом). Клетки кутикулы помогают закрепить волосы в фолликуле и защитить средний слой клеток, называемый корой.Корковый слой образует основную часть волоса и содержит кератиноциты и меланоциты. Выше фолликула кератиноциты ороговевают; то есть они заканчивают вырабатывать кератин, а затем умирают. Самый внутренний слой называется мозговым веществом. В мозговом слое имеются крупные ороговевшие клетки, а также множество воздушных карманов. Эти воздушные карманы помогают определить блеск и оттенки цвета волос, влияя на отражение света.

 

Определения:
¹ вещество, влияющее на структуру или функцию клетки или организма.
² маленький мешочек; волосяные фолликулы представляют собой внутренние структуры эпителиальных клеток, в которых синтезируются и растут волосы
³ клетки, выстилающие все свободные поверхности, такие как кожа, носовые ходы и кишечник
⁴ клетки, в которых синтезируется кератин внутри фолликула
⁵ клетки матрикса волос и коры, синтезирующие меланин.
⁶ пигмент, содержащийся в волосах, коже, перьях и т. д. Это биополимер, содержащийся в гранулах меланоцитов и перенесенный в кератиноциты для обеспечения цвета волос.

Структура волос народа

, , и и и 0 Департамент физики и астрономии McMaster, Университет Макмастер, Гамильтон, Онтарио, Канада

ЮЧЕН Чжан

Департамент физики и астрономии , McMaster University, Hamilton, Ontario, Canada

Maikel C. Rheinstädter

Кафедра физики и астрономии, McMaster University, Hamilton, Ontario, Canada

Академический редактор: Микко Карттунен

Факультет физики и астрономии, McMaster University, Hamilton , Онтарио, Канада

Автор, ответственный за переписку.

Поступила в редакцию 7 августа 2014 г .; Принято 22 сентября 2014 г.

Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution, которая разрешает неограниченное использование, распространение, воспроизведение и адаптацию на любом носителе и для любых целей при условии, что она правильно указана. Для указания авторства должны быть указаны первоначальный автор(ы), название, источник публикации (PeerJ) и либо DOI, либо URL-адрес статьи. Эта статья цитировалась в других статьях в PMC.

Дополнительные материалы

Дополнительная информация 1: Двухмерные рентгеновские данные всех 12 субъектов Двумерные рентгеновские данные всех 12 субъектов, участвовавших в этом исследовании.Данные представлены в виде двумерных матриц в формате Matlab («subject1.mat»). Файл PeerJ_load_data.m представляет собой макрос Matlab для загрузки и визуализации двумерных наборов данных.

DOI: 10.7717/peerj.619/supp-1

Abstract

Волосы представляют собой нитевидный биоматериал, состоящий в основном из белков, в частности кератина. Структура человеческого волоса хорошо известна: мозговое вещество представляет собой рыхло упакованную, неупорядоченную область вблизи центра волоса, окруженную корой , которая содержит большую часть массы волокон, в основном состоящую из кератиновых белков и структурных липиды.Кора окружена кутикулой , слоем мертвых, перекрывающихся клеток, образующих защитный слой вокруг волос. Соответствующие структуры широко изучались с использованием различных методов, таких как световой, электронный и атомно-силовой микроскопы, а также рентгеновской дифракции. Нас интересовал вопрос, насколько молекулярная структура волос отличается от человека к человеку, между мужскими и женскими волосами, волосы разного внешнего вида, такие как цвет и волнистость.Мы включили в исследование волосы родителей и детей, однояйцевых и разнояйцевых близнецов, чтобы увидеть, будут ли генетически сходные волосы иметь схожие структурные особенности.

Молекулярная структура образцов волос была изучена с помощью рентгеновской дифракции высокого разрешения, которая охватывает масштабы длины от молекул до организации вторичных структур. Сигналы, обусловленные спиральной фазой α -спиральных кератиновых белков, промежуточных кератиновых филаментов в коре и от липидных слоев в комплексе клеточной мембраны, наблюдались в образце всех особей с очень небольшими отклонениями.Несмотря на относительно небольшое число лиц (12), включенных в данное исследование, можно сделать некоторые выводы. В то время как общие черты наблюдались у всех людей и соответствующие молекулярные структуры были почти идентичными, в некоторых образцах наблюдались дополнительные сигналы, которые относились к разным типам липидов в комплексе клеточной мембраны. Генетика, по-видимому, играет роль в этом составе, поскольку идентичные узоры наблюдались в волосах отца и дочери и однояйцевых близнецов, но не у разнояйцевых близнецов.Выявление и характеристика этих особенностей является важным шагом на пути к выявлению аномалий в молекулярной структуре волос как потенциальному диагностическому инструменту при определенных заболеваниях.

Ключевые слова: Человеческие волосы, Молекулярная структура, Рентгеновская дифракция, Кератин, Промежуточная нить, Скрученные белки, Альфа-спираль, Комплекс клеточных мембран

Введение

Волосы головы человека представляют собой биосинтезированный сложная внутренняя структура.Волосы взрослого человека имеют ширину около 20–180 мкм и обычно вырастают примерно до 90 см в длину. Он состоит из многих слоев, включая кутикулу , кору и мозговое вещество . Эти слои связаны между собой комплексом клеточной мембраны (Robbins, 2012).

Структура человеческого волоса хорошо известна, и, в частности, рентгеновская дифракция выявила детали молекулярной структуры и организации волос (Fraser et al., 1986; Briki et al., 2000; Busson, Engstrom & Doucet, 1999; Randebrook , 1964; Fraser, MacRae & Rogers, 1962; Kreplak et al., 2001б; Уилк, Джеймс и Амемия, 1995; Полинг и Кори, 1951 год; Охта и др., 2005; Эстбери и улица, 1932 год; Эстбери и Вудс, 1934 г .; Эстбери и Сиссон, 1935 г .; Франбург и др., 2003 г.; Рафик, Дусе и Брики, 2004 г .; Джеймс и др., 1999; Вероника и Амемия, 1998; Брики и др., 1999; Джеймс, 2001). В частности, методы малоуглового рентгеновского рассеяния микропучка позволяют определять структуру волос с высоким пространственным разрешением (Iida & Noma, 1993; Busson, Engstrom & Doucet, 1999; Kreplak et al., 2001б; Охта и др., 2005; Каджиура и др., 2006). Давно стоит вопрос, могут ли изменения в молекулярной структуре ногтей или волос быть связаны с определенными заболеваниями и потенциально использоваться в качестве диагностического инструмента. Такой метод был бы особенно интересен и актуален как простой неинвазивный метод скрининга рака (James et al., 1999; Briki et al., 1999; James, 2001). Аномальные курчавые волосы, например, характерны для гигантской аксональной невропатии (Berg, Rosenberg & Asbury, 1972).

Целью данного исследования является использование рентгеновской дифракции для анализа структуры волос на голове человека у людей с различными характеристиками. 12 человек в этом исследовании включают волосы мужчин и женщин, а также волосы разного цвета и внешнего вида, такие как прямые, волнистые и вьющиеся. Помимо внешности, в исследование также включены волосы отца и дочери, пары идентичных и разнояйцевых близнецов, чтобы выявить генетическое сходство. Все волосы были собраны у здоровых людей, и были приняты меры, чтобы волосы не подвергались химической завивке или окрашиванию перед экспериментами.

Сигналы из-за спиральной организации α -спиральных белков кератина и промежуточных филаментов в коре , а также липидов в комплексе клеточной мембраны наблюдались в волосах всех людей. В то время как эти общие черты проявляются независимо от пола или внешнего вида волос с очень небольшим стандартным отклонением основных молекулярных размеров, мы обнаруживаем значительные различия между людьми в составе плазматической мембраны в комплексе клеточных мембран.Генетика, по-видимому, является наиболее важным фактором, определяющим состав мембран, поскольку в образцах генетически связанных волос не наблюдалось никаких различий или они были незначительными, а не внешние факторы, такие как питание или средства по уходу за волосами.

Свойства человеческого волоса

Кутикула представляет собой внешний слой, образованный плоскими перекрывающимися клетками в виде чешуйчатого образования (Robbins, 2012). Эти клетки имеют толщину примерно 0,5 мкм, длину 45–60 мкм и встречаются с интервалами 6–7 мкм (Robbins, 2012).Внешний слой кутикулы , эпикутикула, представляет собой липопротеиновую мембрану, толщина которой оценивается в 10–14 нм (Swift & Smith, 2001). Под ним находится слой A с высоким содержанием цистеина и толщиной 50–100 нм, экзокутикула с высоким содержанием цистеина и сильно варьирующейся толщиной от 50 до 300 нм и эндокутикула с низким содержанием цистеина. и толщиной также в пределах от 50 до 300 нм.

Большая часть волосяного волокна представляет собой кору, содержащую веретенообразные клетки, лежащие параллельно оси волокна.Было обнаружено, что эти кортикальные клетки имеют диаметр приблизительно 1–6 мкм и длину 50–100 мкм (Randebrook, 1964). В шерстяных волокнах, а также в человеческом волосе клетки коры были разделены на различные области, называемые ортокортексом, паракортексом и мезокортексом (Mercer, 1953). Различие в распределении этих типов клеток является важным фактором для определения кривизны волосяного волокна (Kajiura et al., 2006). В частности, прямые волосы, как правило, имеют симметричное распределение орто- и паракортикальных клеток, тогда как вьющиеся волосы имеют тенденцию к несимметричному распределению этих корковых клеток (Kajiura et al., 2006). Большинство клеток коры головного мозга состоят из белка, известного как кератин (Robbins, 2012).

На молекулярном уровне кератин представляет собой спиральный белок (Pauling & Corey, 1950). В волосах существуют два типа кератиновых волокон: тип I с кислыми аминокислотными остатками и тип II с основными аминокислотными остатками. Одна нить волокна типа I и одна нить волокна типа II скручиваются вместе, образуя спиральные димеры. В свою очередь, эти димеры скручиваются антипараллельно, образуя тетрамеры (Crewther et al., 1983; Фрейзер и др., 1988).

Когда тетрамеры соединены от головы к хвосту, они известны как протофиламенты (Robbins, 2012). Считается, что эти тетрамеры или протофиламенты взаимодействуют друг с другом, образуя единую промежуточную нить диаметром примерно 75–90 Å. Текущая модель промежуточного филамента была предложена в 1980-х годах и включает 7 протофиламентов, окружающих одно ядро ​​протофиламента (Robbins, 2012; Fraser et al., 1988). Затем промежуточные филаменты объединяются вместе, образуя макрофиламенты диаметром от 1000 до 4000 Å (Robbins, 2012; Randebrook, 1964).Между промежуточными филаментами находится матрица, состоящая из связанных с кератином белков, имеющих неправильную структуру. Макрофибриллы, состоящие из промежуточных филаментов и окружающего их матрикса, являются основными единицами кортикальной клетки.

Комплекс клеточной мембраны представляет собой материал, склеивающий волосковые клетки. Существуют различные типы комплексов клеточных мембран: кутикула-кутикула , кутикула-кора и кора-котекс в зависимости от локализации (Robbins, 2012).Общая структура мембраны представляет собой один 15-нм белковый дельта-слой, заключенный между двумя 5-нм липидными бета-слоями (Rogers, 1959). До сих пор существует много предположений относительно точной структуры бета- и дельта-слоев. Однако было установлено, что 18-метилэйкозановая кислота, ковалентно связанная жирная кислота, присутствует в верхнем бета-слое кутикулы-кутикулы , но не в мембранах коры-коры (Ward & Lundgren, 1954). На самом деле, большая часть жирных кислот в бета-слоях мембран кутикулы –кутикулы ковалентно связана, а большая часть жирных кислот в бета-слоях коры –кора связана нековалентно (Robbins, 2012).Дальнейшие данные свидетельствуют о том, что жирные кислоты в мембранах кутикула-кутикула организованы в монослой, тогда как жирные кислоты в клеточных мембранах коры-коры представляют собой бислои (Robbins, 2012). Таким образом, комплекс кутикула-кора клеточной мембраны представляет собой смесь двух: сторона, обращенная к кутикуле , похожа на мембраны кутикула-кутикула , а сторона, обращенная к коре, подобна мембранам коры-коры (Robbins, 2012) .

Материалы и методы

Подготовка образцов волос

Это исследование было одобрено Советом по этике объединенных исследований Гамильтона (HIREB) под номером утверждения 14-474-T.Письменное согласие было получено от всех участвующих лиц. Образцы волос скальпа были взяты у 12 взрослых людей разного возраста, пола, национальности, цвета волос и кривизны волос. Интересно отметить, что есть 3 пары участников исследования с генетическими отношениями, включая отца и дочь, разнояйцевых близнецов и однояйцевых близнецов. Характеристики образцов приведены в .

Таблица 1

Список всех образцов волос в этом исследовании.

К индивидуумам относятся мужчины и женщины и волосы различного внешнего вида, такие как толщина, цвет и волнистость, а также генетически родственные образцы волос отца и дочери, пары однояйцевых и пары разнояйцевых близнецов.Маркировка соответствует данным, приведенным на рис.

Тема	гендер	гендер	диаметр (мкм) ± SD	цвет	Появление		4
1	F	30 ± 3	Светло-блондинки	Прямо	дочь
2	м	49 ± 5	49 ± 5	Brown / Grey	Beake	отца
3	F	74 ± 7	черный	волнистые	—
4	М	50 ± 5	светло-коричневый	фигурная	—
5	F	49 ± 5	светлые	фигурная	—
6	F	43 ± 4	светло-коричневый	прямой	–
7	F	61 ± 6	3 светло-коричневый	волнистой	—
8	F	49 ± 5	черный	волнистой	—
9	F	31 ± 3	светлые	волнистые	близнецом
10	F	66 ± 7	черный	прямые	братская твин
11	F	69 ± 7	черный	прямые	братская твин
12	F	48 ± 5	светлые	завитые	однояйцевые близнецы

Во время этого процесса старались не растягивать и не деформировать пряди волос. Для каждого субъекта около 10 прядей были прикреплены скотчем к гибкому картонному устройству, как показано на рис. Вырез в середине аппарата — это место, где происходит рассеяние на образце волос. Затем картонный аппарат устанавливают вертикально на загрузочную пластину для эксперимента по биологической дифракции под большим углом (BLADE) с помощью липкой замазки, как показано на рис. Все образцы волос были измерены при комнатной температуре и влажности 22°C и относительной влажности 50%.

Устройство, используемое для закрепления прядей волос в эксперименте.

Картонный аппарат устанавливается вертикально на загрузочную пластину эксперимента по биологической дифракции под большим углом (BLADE) с помощью липкой замазки.

Эксперимент по дифракции рентгеновских лучей

Данные дифракции рентгеновских лучей были получены с помощью эксперимента по биологической дифракции под большим углом (BLADE) в Лаборатории мембранной и белковой динамики Университета Макмастера. BLADE использует вращающийся анод CuK α Rigaku Smartlab мощностью 9 кВт (45 кВ, 200 мА) на длине волны 1.5418 Å. Фокусирующая многослойная оптика обеспечивала параллельный пучок высокой интенсивности с интенсивностью монохроматического рентгеновского излучения до 10 ¹⁰ отсчетов/(с × мм ² ) в положении образца. Чтобы максимизировать рассеянную интенсивность, пряди волос были выровнены параллельно параллельному лучу для максимального освещения. Щели были установлены таким образом, чтобы освещалось около 15 мм прядей волос при ширине около 100 мкм. Эффект этой конкретной геометрии луча виден в 2-мерных данных в: хотя он обеспечивает высокое разрешение вдоль экватора, главный луч значительно размыт в направлении q _z — до q _z — значения около 0.5 Å ^-1 , что ограничивает максимальную наблюдаемую шкалу длины примерно до 13 Å.

Двухмерные рентгеновские данные всех 12 субъектов.

Пряди волос были ориентированы так, чтобы длинная ось волос была параллельна вертикальной оси z . Показанный диапазон ( q _∥ , q _z ) был определен в предварительных экспериментах, чтобы охватить особенности, наблюдаемые с помощью рентгеновской дифракции. Измерения охватывают шкалу длины примерно от 3 до 90 Å для изучения особенностей спиральной спирали α -кератиновой фазы, кератиновых промежуточных филаментов в коре головного мозга и мембранного слоя в мембранном комплексе.Хотя на 2D-графиках можно легко определить общие черты, видны тонкие различия, которые подробно обсуждаются в тексте.

Интенсивность дифракции была собрана с помощью точечного детектора. Щели и коллиматоры устанавливались между рентгеновской оптикой и образцом и между образцом и детектором соответственно. Выравнивая пряди волос в рентгеновском дифрактометре, можно было определить молекулярную структуру вдоль направления волокон и перпендикулярно волокнам. Эти компоненты полного вектора рассеяния, Q→, мы обозначаем как q _z и q _‖ соответственно в дальнейшем.Иллюстрация ориентации q _z и q _‖ показана на . Результатом рентгеновского эксперимента является двумерная карта интенсивности большой области обратного пространства −2,5 Å ⁻¹ < q _z < 2,5 Å ⁻¹ и −2,5 Å ⁻¹ < q _‖ < 2,5 Å ⁻¹ . Соответствующие масштабы длины в реальном пространстве определяются как d = 2 π /| В | и охватывают шкалы длины примерно от 3 до 90 Å, включая типичные молекулярные размеры и расстояния для вторичных белковых и липидных структур.

Схема рентгеновской установки и пример рентгеновских данных.

Пряди волос были ориентированы в рентгеновском дифрактометре длинной осью вдоль q _z . Двумерные рентгеновские данные были измерены для каждого образца, охватывающего расстояния примерно от 3 до 90 Å, включая сигналы от спирально-спиральной фазы α -кератина, промежуточных фибрилл в коре и от комплекса клеточной мембраны. Двумерные данные были объединены и преобразованы в линейные развертки и пригодны для количественного анализа.

Интеграция 2-мерных данных выполнена с помощью Matlab, MathWorks. Путем сложения интенсивностей пиков вдоль направлений q _z и q _‖ были получены одномерные данные по каждому из двух направлений. Интенсивность q _z интегрировалась по азимуту под углом 25 градусов к меридиану. Интенсивность q _‖ была проинтегрирована по азимуту для угла 25 градусов над экватором, как показано на рис.

Процесс подгонки выполняется как для одномерных данных q _z , так и для q _‖ данных, полученных в результате интегрирования. Наблюдались различимые пики, которые аппроксимировались наименьшим количеством лоренцевских пиковых функций с фоном экспоненциального затухания в форме ( a ⋅ q ^b + c ) в первом прогоне. Начальные параметры были выбраны на основе наблюдаемых положений, ширины и высоты пиков и свободного перемещения по всему диапазону q .Критерием окончательных параметров было минимизировать средний квадрат разницы между интенсивностью данных и подобранной интенсивностью. Если подобранная интенсивность не может соответствовать форме интенсивности данных, в следующих прогонах будет добавлено больше пиков, пока не будет достигнуто хорошее соответствие. Этот процесс был повторен для всех 12 испытуемых и выполнялся практически без учета предыдущих настроек, чтобы свести к минимуму систематическую ошибку.

Что касается данных SAXS, вместо них используются функции Гаусса. Отметим, что использование оптических компонентов на пути луча влияет на форму наблюдаемых брэгговских пиков: было обнаружено, что вместо лоренцевских или бесселевых пиковых функций профили гауссовых пиков лучше всего описывают пики МУРР.Процесс подгонки был таким же, как упоминалось ранее: три гауссианы были подогнаны к данным SAXS с использованием параметров свободного перемещения и экспоненциального затухания фона. Однако для некоторых испытуемых третий пик был зашумлен, и наименьший среднеквадратический логарифм не мог достичь хорошего соответствия, и поэтому данные были сопоставлены только с двумя гауссианами.

Результаты

Всего в этом исследовании приняли участие 12 взрослых субъектов. Подробная информация о поле и внешнем виде прядей волос указана в . Из кожи головы вырезали около 10 прядей, наклеивали на держатель образца и выравнивали в рентгеновском дифрактометре.Полученные в результате двухмерные рентгеновские карты интенсивности обратного пространства раскрывают мельчайшие детали молекулярной структуры волос на голове человека, как показано на рис. Пряди волос были ориентированы так, чтобы длинная ось волос была параллельна вертикальной оси z . Отображаемый ( q _z , q _‖ ) диапазон был определен для охвата масштабов длины интересующих объектов в предварительных экспериментах.

Данные показывают отчетливое неизотропное распределение дифрагированной интенсивности с ярко выраженными и хорошо выраженными интенсивностями вдоль длинной оси волоса и в экваториальной плоскости ( q _z и q _‖ — осей соответственно), что свидетельствует о высокой степени молекулярного порядка в пряди волос.Некоторые признаки были общими для всех образцов и относились к определенным молекулярным компонентам, как объясняется в следующем разделе.

Присвоение общих сигналов рассеяния

Белковая фаза спиральной спирали в коре

Известно, что белки кератина в коре организованы в пучки, в структуре которых преобладают α -спиральные спиральные спирали (Pauling & Corey , 1950; Пинто и др., 2014; Ян и др., 2014). Основными особенностями этого паттерна являются ∼9.5 Å (соответствует q q _‖ ~ 0,6 Å ^-1 ) Экваториальное отражение, соответствующее интервалу между соседними спиральными катушками и ~ 55,0 Å меридионным отражением (соответствующие Q _Z ~ 1.25 Å ⁻¹ ), что соответствует суперспиральной структуре α -спиралей, закрученных друг вокруг друга внутри спиральных спиральных витков (Crick, 1952; Cohen & Parry, 1994; Lupas & Gruber, 2005). Как показано на , эти сигналы наблюдались в рентгеновских данных во всех образцах и относились к фазе спирально-скрученного белка.Мы отмечаем, что эти пики связаны с общими α спиральными спиральными структурами мономерных белков, а не специфичными для определенного типа белка.

Иерархическая структура волос в коре и кутикуле .

Основным компонентом коры является кератиновая спиральная белковая фаза. Белки образуют промежуточные филаменты, которые затем объединяются во все более и более крупные волокна. Волос окружен кутикулой , слоем мертвых клеток.Общими чертами, наблюдаемыми в рентгенограммах всех образцов, являются сигналы, относящиеся к фазе спирально-скрученного кератина и образованию промежуточных филаментов в коре , а также комплексу клеточной мембраны. Назначение сигналов и соответствующие шкалы длины показаны на рисунке.

Липиды в комплексе клеточной мембраны

Комплекс клеточной мембраны в основном состоит из моно- и бислоев липидов. Соответствующие особенности рассеяния соответствуют ламеллярной периодичности около 45 Å и кольцам на расстоянии около 4.3 Å, что характерно для порядка внутри слоев (Busson, Engstrom & Doucet, 1999). Обе эти особенности наблюдаются в 2-мерных рентгеновских данных всех людей в , как интенсивность рассеяния в виде колец при q -значения ∼0,1 Å ^-1 и широкое кольцеобразное рассеяние при ∼ 1,5 Å ^-1 в результате упорядочения липидов в слоях мембраны. Соответствующий дифракционный сигнал имеет максимум на оси q _z , что указывает на преимущественную ориентацию плоскости мембраны параллельно поверхности волоса.

Промежуточные филаменты в коре головного мозга

Кератиновые клубки образуют промежуточные филаменты, структура и упаковка которых в плоскости волоса приводят к дополнительным сигналам рассеяния. Упаковка этих фибрилл путем связывания в макрофибриллы характеризуется на рентгенограмме тремя экваториальными пятнами, расположенными примерно на 90, 45 и 27 Å (Busson, Engstrom & Doucet, 1999). Соответствующие сигналы наблюдаются в двумерных данных в . Однако точное положение особенностей лучше всего определяется в экспериментах по малоугловой дифракции (SAXS), которые предлагают значительно улучшенное разрешение и будут показаны ниже.Мы отмечаем, что осевая упаковка спиральных витков внутри кератиновых филаментов в волосах дает начало ряду тонких дуг вдоль меридиана ( z ). Обычно наблюдаемый сигнал на меридиане 67 Å, ​​возникающий из-за осевого смещения молекул вдоль микрофибриллы (Briki et al., 2000; Rafik, Doucet & Briki, 2004), не мог наблюдаться в наших экспериментах из-за релаксации. разрешение параллельного луча в этом направлении. Хотя особенности, наблюдаемые в экспериментах по рассеянию, хорошо известны, молекулярная архитектура промежуточных филаментов все еще обсуждается (Rafik, Doucet & Briki, 2004).Обсуждаются сверхскрученные спиральные катушки или модели, включающие прямые димеры с разным количеством спиральных катушек.

Три описанных выше признака наблюдались у всех людей в . Лежащие в основе молекулярные структуры будут количественно проанализированы в следующем разделе (Количественный анализ результатов рассеяния). Мы отмечаем, что в некоторых измерениях наблюдаются дополнительные особенности, в основном в широком мембранном кольце около 1,5 Å ^-1 , что указывает на различие в молекулярном составе комплекса клеточной мембраны между людьми.Мы вернемся к этим различиям в Обсуждении.

Количественный анализ результатов рассеяния

Для количественного определения положения соответствующих признаков рассеяния двумерные данные для всех 12 человек были интегрированы в экваториальной плоскости (ось q _‖ ) волос волокон и вдоль волокон волос ( q _z -оси). Полученные графики показаны на . В направлении вдоль оси волосяного волокна ( q _z ) есть два основных пика, одинаковых для всех испытуемых, один узкий пик около 5.0 Å и один более широкий пик около 4,3 Å.

Интегрирование данных двумерного рассеяния в экваториальной плоскости ( q _‖ ) (A) и вдоль оси волосков ( q _z ) (C) соответственно для всех предметы. Два сигнала, присутствующие у всех людей в экваториальной плоскости ( q _‖ ), соответствуют расстоянию между двумя спиралями 9,5 Å и между двумя липидными хвостами в коре клеточной мембраны 4,3 Å. Общий меридиональный сигнал вдоль длинной оси волоса ( q _z ) на 5 Å соответствует α -спиралей, закручивающихся друг вокруг друга внутри спиральных катушек.Средние значения и стандартные отклонения указаны в (B).

В направлении, перпендикулярном оси волосяного волокна ( q _‖ ), также есть два основных пика, одинаковые для всех испытуемых: один узкий пик около 9,5 Å и один широкий пик около 4,3 Å. Полный профиль рассеяния хорошо аппроксимировался двумя профилями лоренцевских пиков (и фоном), положение которых показано на рис. Сигналы при 5,0 Å и 9,5 Å превосходно согласуются с сигналами, полученными от спирально-скрученных кератиновых белков (Pauling & Corey, 1950), как показано на рисунке.Широкий сигнал около 4,3 Å присутствует в обоих направлениях из-за кольцеобразного рассеяния от липидов в мембранном компоненте. Как показано на графике, существует узкое распределение соответствующих шкал длины со стандартными отклонениями 9,51 ± 0,07 Å и 5,00 ± 0,02 Å для кератиновых спиральных спиралей и 4,28 ± 0,08 Å для мембранного сигнала, что указывает на то, что общие черты, наблюдаемые в все индивидуумы четко определены с небольшим разбросом в соответствующих молекулярных размерах.

Из-за задействования больших масштабов длины сигналы от промежуточных нитей возникают при малых векторах рассеяния, как показано на .Профиль малоуглового рассеяния рентгеновских лучей (SAXS) хорошо соответствовал трем гауссовским пикам при 90 Å, 45 Å и 27 Å. Отметим, что третий пик наблюдался не во всех образцах волос. Соответствующие положения пиков и распределения показаны на рисунке. Пик 90 Å ранее упоминался в литературе как расстояние между промежуточными нитями в человеческом волосе. Как более подробно уточнили Рафик, Дусет и Брики (2004), эти пики соответствуют радиальным структурам промежуточных филаментов и могут быть хорошо смоделированы, если предположить, что параллельные тетрамеры образованы двумя спиральными витками с небольшим беспорядком в положениях и ориентациях, как изображено на рисунке.Также здесь стандартные отклонения 90 ± 2 Å, 47 ± 2 Å, 27 ± 1 Å, как показано на рисунке, малы, что указывает на то, что организация промежуточных филаментов на наноуровне очень мало различается у разных людей.

Особенности дифракции при малых углах рассеяния.

Маленький диапазон q _‖ показан в увеличенном виде на (A). Образец большинства людей показал 3 отчетливых отражения при ~90 Å, 46,5 Å и 27 Å, связанных со свойствами промежуточных кератиновых филаментов (B).

Обсуждение

Все волосы, использованные в этом исследовании, были в естественном состоянии, собраны у здоровых людей и не подвергались химической обработке перед экспериментами. Тем не менее, все люди регулярно использовали шампуни для мытья и дополнительные средства, такие как кондиционеры, воск и гель. Эти продукты функционируют в основном на поверхности волокон или рядом с ними, удаляя, например, грязь с поверхности волос, и, по-видимому, не оказывают влияния на внутреннюю структуру кератина, как будет обсуждаться ниже.

Об аномальном сигнале ранее сообщали James et al. (1999) в образцах волос больных раком молочной железы. Такой подход весьма интригующий, поскольку сканирование образцов волос может быть использовано в качестве простого, недорогого и неинвазивного метода скрининга при диагностике рака. Джеймс и др. (1999) наблюдали кольцевидный сигнал при 44,4 Å в положении сигнала ламеллярной плазматической мембраны и связывали этот сигнал с наличием рака молочной железы. Позднее анализ и назначение были подвергнуты сомнению Briki et al.(1999) и Howell et al. (2000), которые наблюдали эту особенность в равной мере как у здоровых, так и у онкологических больных. Кольцевой сигнал 45 Å также присутствует в данных для всех лиц, включенных в наше исследование, так что связь с раком молочной железы, скорее всего, можно исключить.

Общие структурные особенности, полученные в результате рентгеновских экспериментов

Из данных двухмерного рентгеновского исследования в и и анализа в и мы идентифицируем три особенности, присутствующие у всех людей. Эти сигналы связаны с спиральным расположением кератиновых белков в коре , образованием промежуточных филаментов в коре и липидами в комплексе клеточной мембраны волос.Статистический анализ соответствующих размеров молекул выявил довольно небольшое распределение между разными людьми. Эти общие свойства человеческих волос наблюдаются во всех волосах, независимо от пола, цвета или внешнего вида волос (как указано в списке) в пределах количества людей, включенных в это исследование.

Различия в рентгенологических данных между людьми наблюдались в широкоугольной области (WAXS) 2-мерных данных в , связанные со свойствами мембранного компонента.показывает сравнение между отдельными 3 и 4, чтобы проиллюстрировать эффект. Для простоты сравнения исходные данные были разрезаны пополам и повторно объединены, так что левая половина изображает индивидуума 3, а правая половина — индивидуума 4. В то время как сигналы от фазы спирального белка, диффузная, кольцеобразная интенсивность от липидов в комплексе клеточной мембраны и малые угловые сигналы из-за образования промежуточных филаментов наблюдаются у обоих индивидуумов, дополнительные сигналы возникают у Субъекта 3 вокруг положения мембранного кольца.Почти идентичные закономерности наблюдаются в и , а различия видны в ; это будет подробно обсуждаться ниже.

Сравнение образцов волос.

(A) показывает сравнение между особями 3 и 4. Хотя оба образца демонстрируют общие черты, различия наблюдаются в области сигнала от комплекса клеточной мембраны. (B) Сравнение между людьми 1 и 2, отцом и дочерью. Данные в (C) (индивиды 9 и 12) получены от однояйцевых близнецов. Данные в (D) были взяты у разнояйцевых близнецов (лица 10 и 11).В то время как у разных людей в целом наблюдаются разные мембранные узоры (A), черты (B) и (C) полностью совпадают. Разнояйцевые близнецы демонстрируют небольшие различия в своем образце (D).

Дополнительные сигналы, наблюдаемые примерно между 1,34 Å ^-1 и 1,63 Å ^-1 , могут быть отнесены к жирным кислотам, расположенным внутри плазматической мембраны комплекса клеточной мембраны. Положение этих липидов внутри волоса определяли с помощью синхротронной инфракрасной микроспектроскопии (Kreplak et al., 2001a) с обнаружением соответствующих полос CH ₂ и CH ₃ . Липидный компонент комплекса клеточной мембраны состоит из трех основных классов липидов: глицеролипидов (в основном фосфолипидов), стеролов и сфинголипидов (Furt, Simon-Plas & Mongrand, 2011). Наиболее распространенные виды липидов относятся к структурным липидам, до 80% которых составляют фосфолипиды фосфохолина (ФХ) и фосфоэтаноламина (ФЭ).

Положение и ширина широкой кольцеобразной интенсивности, наблюдаемой во всех образцах, хорошо согласуются с пиками липидной корреляции, зарегистрированными для одно- и многокомпонентных фосфолипидных жидких липидных мембран (Kučerka et al., 2005; Петраче и др., 1998 г.; Куч, Тристрам-Нагле и Нагле, 2006; Райнштадтер и др., 2004 г.; Райнштедтер, Сейдель и Салдитт, 2007 г .; Райнштедтер и др., 2008 г.; Пан и др., 2008 г.; Шнеггенбургер и др., 2011; Harroun et al., 1999) и дифракцию, наблюдаемую на плазматических мембранах (Welti et al., 1981; Poinapen et al., 2013). Широкий корреляционный пик является явным признаком жидкообразной неупорядоченной структуры мембраны. Это связано с упаковкой липидных хвостов в ядре гидрофобной мембраны, где липидные ацильные цепи образуют плотно упакованную структуру с гексагональной симметрией (плоская группа p6) (Armstrong et al., 2013). Расстояние между двумя ацильными хвостами определено как aT=4π/3qT (Mills et al., 2008; Barrett et al., 2012; Barrett et al., 2013), где q _T — положение пик мембранной корреляции. Среднее расстояние до ближайшего соседа между двумя липидными хвостами рассчитывается от положения пика до 4,97 Å. Отметим, что интенсивность компонента неупорядоченной мембраны не распределена изотропно по окружности, что свидетельствует о неориентированной, изотропной мембранной фазе.Соответствующий сигнал рассеяния имеет максимум вдоль оси q _z , что свидетельствует о том, что большинство мембран выровнены параллельно поверхности волос.

Дополнительные узкие компоненты между примерно 1,34 Å ^-1 и 1,63 Å ^-1 , наблюдаемые в некоторых образцах волос, согласуются со структурными особенностями липидных мембран различного состава. Пик корреляции ~1,5 Å ^-1 обнаружен в гелевой фазе насыщенных фосфолипидных мембран, таких как ДМФХ (димиристоил-sn-глицеро-3-фосфохолин) и DPPC (дипальмитоил-sn-глицеро-3-фосфохолин) ( Тристрам-Нагл и др., 2002; Катсарас и др., 1995; Райнштедтер и др., 2004). Сообщалось, что ненасыщенные липиды упорядочиваются в структуре с немного большими расстояниями между ближайшими соседними хвостами, что приводит к пику корреляции ацильной цепи при ~1,3 Å ^-1 , как сообщалось для DOPC и POPC (Mills et al., 2009), для пример. Сообщалось, что липиды, такие как димиристоилфосфатидилэтаноламин (DMPE) и заряженный DMPS (димиристоил-sn-глицеро-3-фосфосерин) с меньшими головными группами упорядочиваются в более плотно упакованные структуры (Rappolt & Rapp, 1996).Соответствующие пики корреляции ацильных цепей наблюдались при значениях Q ~ 1,65 Å ^-1 . Наблюдаемые различия в рентгенограммах у разных индивидуумов поэтому, скорее всего, можно отнести к различиям в молекулярном составе плазматической мембраны в клеточно-мембранном комплексе. Генетика играет важную роль в этом составе.

Генетическое сходство

Некоторые субъекты имеют генетические отношения в пуле субъектов.В частности, Субъекты 1 и 2 — дочь и отец, Субъекты 10 и 11 — разнояйцевые близнецы, а Субъекты 9 и 12 — однояйцевые близнецы. Соответствующие дифракционные данные показаны на и . В то время как в целом картины дифракции в области мембраны оказались разными (как показано на рис. ), генетически сходные волосы отца и дочери и однояйцевых близнецов показывают идентичные картины в пределах разрешения нашего эксперимента.

Интересно отметить, что различия наблюдаются для разнояйцевых близнецов в .Этот вывод согласуется с ожиданием того, что люди с похожей генетикой будут иметь схожие физические черты, такие как структура волос. Идентичные или монозиготные близнецы происходят из одной зиготы во время эмбрионального развития и имеют 100% общего генетического материала. Разнояйцевые или дизиготные близнецы развиваются в результате оплодотворения двух разных яйцеклеток, и в среднем они имеют только 50% общей ДНК (Nussbaum et al., 2007).

Как и ожидалось, идентичные близнецы имеют почти идентичную структуру волос, в то время как разнояйцевые пары демонстрируют явные различия.Потомство получает половину своих хромосом от каждого родителя, поэтому генетическое сходство между родительской и дочерней парой примерно такое же, как у разнояйцевых близнецов (Creasy et al., 2013). Поэтому удивительно, что пара отца и дочери имеет значительно больше общего, чем пара разнояйцевых близнецов. Это можно объяснить тем фактом, что выражение сложного признака, такого как структура волос, будет зависеть от модели наследования многих генов, определяющих фенотип, например, являются ли они доминантными или рецессивными признаками.Генетическое сходство не гарантирует идентичную структуру волос, и точно так же генетическая изменчивость не гарантирует различий. Хотя мы можем сообщить об этом открытии, небольшое количество связанных образцов исключает более подробный и количественный анализ этого эффекта в настоящее время.

Сравнение отца и дочери также позволяет изучить влияние средств по уходу за волосами, таких как шампунь и кондиционер, на молекулярную структуру волос. В то время как Субъект 2 (отец) использует мыло и гель для душа для мытья головы и волос, Субъект 1 (дочь) регулярно использует шампунь и кондиционер.Идентичные рентгеновские сигналы указывают на то, что эти продукты не влияют на молекулярную структуру кератина и мембран глубоко внутри волоса (в пределах разрешения нашего эксперимента).

Отметим, что для максимизации рассеянных сигналов в наших экспериментах вся прядь волос освещалась с использованием относительно большого рентгеновского луча. Микролучевая дифракция рентгеновских лучей на синхротронных источниках, в которой используются пучки малых микрометровых размеров (Iida & Noma, 1993; Busson, Engstrom & Doucet, 1999; Kreplak et al., 2001б; Охта и др., 2005; Kajiura et al., 2006), дает высокое пространственное разрешение. Освещая отдельные участки волос, появление наблюдаемых нами сигналов можно определить в зависимости от их расположения в волосах в будущих экспериментах.

Выводы

Мы исследовали молекулярную структуру волос нескольких человек с помощью рентгеновской дифракции. Образцы волос были взяты у 12 здоровых людей с различными характеристиками, такими как пол, внешний вид и генетическое родство.В эксперименте наблюдались сигналы, соответствующие спирально-спиральной фазе молекул кератина, образованию промежуточных филаментов в коре и от молекул липидов в комплексе клеточной мембраны. Соответствующие сигналы наблюдались у всех людей, независимо от пола или внешнего вида волос, таких как цвет или волнистость, в пределах разрешения этого эксперимента. Учитывая небольшое стандартное отклонение молекулярных размеров этих общих признаков, аномалии, возможно, связанные с определенными заболеваниями, должны быть легко обнаружены.

В то время как все образцы волос показали эти общие черты, различия между отдельными людьми наблюдались в составе плазматической мембраны в комплексе клеточной мембраны. Генетика, по-видимому, играет важную роль в свойствах этих мембран, поскольку генетически сходные образцы волос отца и дочери и однояйцевых близнецов показали одинаковые узоры, а волосы разнояйцевых близнецов — нет.

Дополнительная информация

Дополнительная информация 1

Двухмерные рентгеновские данные всех 12 субъектов:

Двухмерные рентгеновские данные всех 12 субъектов, участвовавших в этом исследовании.Данные представлены в виде двумерных матриц в формате Matlab («subject1.mat»). Файл PeerJ_load_data.m представляет собой макрос Matlab для загрузки и визуализации двумерных наборов данных.

Заявление о финансировании

Это исследование финансировалось Советом по естественным и инженерным исследованиям Канады (NSERC), Национальным исследовательским советом Канады (NRC), Канадским фондом инноваций (CFI) и Министерством экономического развития и инноваций Онтарио. . MCR является лауреатом премии «Ранний исследователь» провинции Онтарио.Спонсоры не участвовали в разработке исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Дополнительная информация и декларации

Конкурирующие интересы

Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

Вклад авторов

Fei-Chi Yang, Yuchen Zhang и Maikel C. Rheinstädter задумали и разработали эксперименты, провели эксперименты, проанализировали данные, предоставили реагенты/материалы/инструменты для анализа, написали статью, подготовили рисунки и/или таблицы , просмотрел черновики статьи.

Человеческая этика

Была предоставлена ​​следующая информация, касающаяся этических разрешений (т. е. утверждающий орган и любые ссылочные номера):

Hamilton Integrated Research Ethics Board (HIREB) под номером утверждения 14-474-T.

Ссылки

Armstrong et al. (2013) Армстронг С.Л., Марквардт Д., Дайс Х., Кучерка Н., Ямани З., Харрун Т.А., Катсарас Дж., Ши А.С., Райнштедтер М.С. Наблюдение высокоупорядоченных доменов в мембранах с холестерином. ПЛОС ОДИН. 2013;8:e619.doi: 10.1371/journal.pone.0066162. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]Astbury & Sisson (1935) Astbury WT, Sisson WA. Рентгенологическое исследование структуры волос, шерсти и связанных с ними волокон. III. Конфигурация молекулы кератина и ее ориентация в биологической клетке. Труды Лондонского королевского общества. Серия А, Математические и физические науки. 1935; 150: 533–551. doi: 10.1098/rspa.1935.0121. [CrossRef] [Google Scholar]Astbury & Street (1932) Astbury WT, Street A.Рентгенологическое исследование структуры волос, шерсти и связанных с ними волокон. I. Генерал. Философские труды Лондонского королевского общества. Серия A, содержащая документы математического или физического характера. 1932; 230: 75–101. doi: 10.1098/rsta.1932.0003. [CrossRef] [Google Scholar]Astbury & Woods (1934) Astbury WT, Woods HJ. Рентгенологическое исследование структуры волос, шерсти и связанных с ними волокон. II. Молекулярная структура и эластичные свойства кератина волос. Философские труды Лондонского королевского общества.Серия A, содержащая документы математического или физического характера. 1934; 232: 333–394. doi: 10.1098/rsta.1934.0010. [CrossRef] [Google Scholar] Барретт и др. (2012) Барретт М.А., Чжэн С., Рошанкар Г., Олсоп Р.Дж., Белангер Р.К.Р., Хюинь С., Кучерка Н., Райнштадтер М.С. Взаимодействие аспирина (ацетилсалициловой кислоты) с липидными мембранами. ПЛОС ОДИН. 2012;7:e619. doi: 10.1371/journal.pone.0034357. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Barrett et al. (2013) Барретт М.А., Чжэн С., Топпозини Л.А., Олсоп Р.Дж., Дайс Х., Ван А., Яго Н., Мур М., Райнштедтер М.С.Растворимость холестерина в липидных мембранах и образование несмешивающихся холестериновых бляшек при высоких концентрациях холестерина. Мягкая материя. 2013;9:9342–9351. doi: 10.1039/c3sm50700a. [CrossRef] [Google Scholar] Берг, Розенберг и Эсбери (1972) Берг Б.О., Розенберг С.Х., Эсбери А.К. Гигантская аксональная невропатия. Педиатрия. 1972; 49: 894–899. [PubMed] [Google Scholar] Briki et al. (2000) Briki F, Busson B, Kreplak L, Dumas P, Doucet J. Исследование биологической ткани от атомного до макроскопического масштаба с использованием синхротронного излучения: пример волос.Клеточная и молекулярная биология. 2000;46:1005–1016. [PubMed] [Google Scholar] Briki et al. (1999) Briki F, Busson B, Salicru B, Estève F, Doucet J. Диагностика рака молочной железы с помощью волос. Природа. 1999; 400: 226–226. дои: 10.1038/22244. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Busson, Engstrom & Doucet (1999) Busson B, Engstrom P, Doucet J. Существование различных структурных зон в ороговевших тканях, выявленное с помощью рентгеновской микродифракции. Журнал синхротронного излучения. 1999; 6: 1021–1030. doi: 10.1107/S0909

37.[CrossRef] [Google Scholar]Cohen & Parry (1994) Cohen C, Parry DA. Альфа-спиральные катушки: больше фактов и лучшие прогнозы. Наука. 1994; 263:488–489. doi: 10.1126/science.82. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Creasy et al. (2013) Creasy RK, Resnik R, Iams JD, Lockwood CJ, Greene MF, редакторы. Медицина матери и плода Кризи и Резника: принципы и практика. В. Б. Сондерс; 2013. [Google Scholar] Crewther et al. (1983) Crewther WG, Dowling LM, Steinert PM, Parry DAD. Структура промежуточных филаментов.Международный журнал биологических макромолекул. 1983; 5: 267–274. doi: 10.1016/0141-8130(83)

-5. [CrossRef] [Google Scholar] Крик (1952) Крик FHC. Является ли

α -кератин спиральной спиралью? Природа. 1952; 170: 882–883. дои: 10.1038/170882b0. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]Franbourg et al. (2003) Franbourg A, Hallegot P, Baltenneck F, Toutaina C, Leroy F. Текущие исследования этнических волос. Журнал Американской академии дерматологии. 2003;48:S115–S119. doi: 10.1067/mjd.2003.277. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Fraser et al.(1986) Fraser RD, MacRae TP, Parry DA, Suzuki E. Промежуточные филаменты в альфа-кератинах. Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 1986; 83: 1179–1183. doi: 10.1073/pnas.83.5.1179. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Fraser, MacRae & Rogers (1962) Fraser RD, MacRae TP, Rogers GE. Молекулярная организация альфа-кератина. Природа. 1962; 193: 1052–1055. дои: 10.1038/1931052a0. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Fraser et al. (1988) Fraser RDB, MacRae TP, Sparrow LG, Parry DAD.Дисульфидное связывание в α -кератине. Международный журнал биологических макромолекул. 1988; 10: 106–112. doi: 10.1016/0141-8130(88)

-7. [CrossRef] [Google Scholar] Furt, Simon-Plas & Mongrand (2011) Furt F, Simon-Plas F, Mongrand S. In: Плазматическая мембрана растений. Мерфи А.С., Шульц Б., Пир В., редакторы. об. 19. Берлин, Гейдельберг: Springer-Verlag; 2011. С. 57–85. (Монографии о растительных клетках). [CrossRef] [Google Scholar] Harroun et al. (1999) Harroun TA, Heller WT, Weiss TM, Yang L, Huang HW.Экспериментальные доказательства гидрофобного соответствия и мембранно-опосредованных взаимодействий в липидных бислоях, содержащих грамицидин. Биофизический журнал. 1999; 76: 937–945. doi: 10.1016/S0006-3495(99)77257-7. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Howell et al. (2000) Хауэлл А., Гроссманн Дж. Г., Чунг К. С., Канби Л., Д. Гарет Р. Е., Хаснайн С. С. Можно ли использовать волосы для скрининга рака молочной железы? Журнал медицинской генетики. 2000; 37: 297–298. doi: 10.1136/jmg.37.4.297. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Иида и Нома (1993) Иида А., Нома Т.Синхротронный рентгеновский музонд и его применение для анализа волос человека. Ядерные приборы и методы в физических исследованиях Раздел B: Взаимодействие пучков с материалами и атомами. 1993; 82: 129–138. doi: 10.1016/0168-583X(93)95092-J. [CrossRef] [Google Scholar] Джеймс (2001) Джеймс В. Важность хороших изображений при использовании волос для скрининга рака молочной железы. Журнал медицинской генетики. 2001;38:e619. doi: 10.1136/jmg.38.5.e16. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Veronica & Amemiya (1998) James VJ, Amemiya Y.Промежуточная упаковка филамента в α -кератине пера ехидны. Журнал текстильных исследований. 1998; 68: 167–170. doi: 10.1177/004051759806800303. [CrossRef] [Google Scholar] Джеймс и др. (1999) Джеймс В., Кирсли Дж., Ирвинг Т., Амемия Й., Куксон Д. Использование волос для скрининга рака молочной железы. Природа. 1999; 398:33–34. дои: 10.1038/17949. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Kajiura et al. (2006) Kajiura Y, Watanabe S, Itou T, Nakamura K, Iida A, Inoue K, Yagi N, Shinohara Y, Amemiya Y. Структурный анализ одиночных волокон человеческого волоса путем сканирования микролучевых саксофонов.Журнал структурной биологии. 2006; 155: 438–444. doi: 10.1016/j.jsb.2006.04.008. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Katsaras et al. (1995) Katsaras J, Raghunathan VA, Dufourc EJ, Dufourcq J. Доказательства двумерной молекулярной решетки в бислоях dppc субгелевой фазы. Биохимия. 1995; 34:4684–4688. doi: 10.1021/bi00014a023. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Kreplak et al. (2001a) Креплак Л., Брики Ф., Дюво Ю., Дусе Дж., Меригу ​​С., Лерой Ф., Левек Дж.Л., Миллер Л., Карр Г.Л., Уильямс Г.П., Дюма П.Профилирование липидов в поперечных срезах волос европеоидов и афроамериканцев с использованием синхротронной инфракрасной микроспектрометрии. Международный журнал косметической науки. 2001а; 23:369–374. doi: 10.1046/j.0412-5463.2001.00118.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Kreplak et al. (2001b) Креплак Л., Меригу ​​С., Брики Ф., Флот Д., Дусе Дж. Исследование структуры кутикулы человеческого волоса с помощью микродифракции: прямое наблюдение за набуханием комплекса клеточной мембраны. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — структура белка и молекулярная энзимология.2001b; 1547: 268–274. doi: 10.1016/S0167-4838(01)00195-9. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Kučerka et al. (2005) Кучерка Н., Лю Ю., Чу Н., Петраче Х.И., Тристрам-Нэгл С., Нэгл Дж. Ф. Структура липидных бислоев полностью гидратированной жидкой фазы DMPC и DLPC с использованием рассеяния рентгеновских лучей от ориентированных многослойных массивов и от однослойных везикул. Биофизический журнал. 2005; 88: 2626–2637. doi: 10.1529/biophysj.104.056606. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Kuč, Tristram-Nagle & Nagle (2006) Kučerka N, Tristram-Nagle S, Nagle JF.Более пристальный взгляд на структуру полностью гидратированных двойных слоев dppc жидкой фазы. Биофизический журнал. 2006; 90:L83–L85. doi: 10.1529/biophysj.106.086017. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Lupas & Gruber (2005) Lupas AN, Gruber M. Структура α -спиральных спиральных катушек. Достижения в области химии белков. 2005; 70:37–38. [PubMed] [Google Scholar] Mercer (1953) Mercer EH. Неоднородность кератиновых волокон. Журнал текстильных исследований. 1953; 23: 388–397. doi: 10.1177/004051755302300603.[CrossRef] [Google Scholar] Миллс и др. (2009) Миллс Т.Т., Хуанг Дж., Фейгенсон Г.В., Нэгл Дж.Ф. Влияние холестерина и ненасыщенного липида доппероксидазы на упаковку цепей насыщенных бислоев дппк в гелевой фазе. Общая физиология и биофизика. 2009; 28: 126–139. doi: 10.4149/gpb_2009_02_126. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Mills et al. (2008) Миллс Т.Т., Тумбес Г.Е.С., Тристрам-Нэгл С., Смилгис Д.М., Фейгенсон Г.В., Нэгл Дж.Ф. Параметры порядка и области в жидкофазно-ориентированных липидных мембранах с использованием широкоугольного рассеяния рентгеновских лучей.Биофизический журнал. 2008; 95: 669–681. doi: 10.1529/biophysj.107.127845. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Nussbaum et al. (2007) Nussbaum RL, McInnes RR, Willard HF, Hamosh A. Принципы молекулярного заболевания: уроки гемоглобинопатий. Генетика Томпсона и Томпсона в медицине. 2007;т. 6: 181–202. [Google Scholar] Охта и др. (2005) Охта Н., Ока Т., Иноуэ К., Яги Н., Като С., Хатта И. Структурный анализ комплекса клеточной мембраны волосяного волокна с помощью микролучевой рентгеновской дифракции.Журнал прикладной кристаллографии. 2005; 38: 274–279. doi: 10.1107/S002188980403403X. [CrossRef] [Google Scholar] Pan et al. (2008) Пан Дж., Миллс Т.Т., Тристрам-Нэгл С., Нэгл Дж.Ф. Холестерин неуниверсально возмущает липидные бислои. Письма о физическом обзоре. 2008;100:198103. doi: 10.1103/PhysRevLett.100.198103. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]Полинг и Кори (1950) Полинг Л., Кори Р.Б. Две спиральные конфигурации полипептидной цепи, связанные водородными связями. Журнал Американского химического общества.1950; 72: 5349–5349. doi: 10.1021/ja01167a545. [CrossRef] [Google Scholar]Полинг и Кори (1951) Полинг Л., Кори Р.Б. Структура волос, мышц и связанных с ними белков. Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 1951; 37: 261–271. doi: 10.1073/pnas.37.5.261. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]Petrache et al. (1998) Петраче Х.И., Гуляев Н., Тристрам-Нагл С., Чжан Р., Сутер Р.М., Нэгл Дж.Ф. Межбислойные взаимодействия в рентгеновском рассеянии высокого разрешения.Physical Review E. 1998; 57:7014–7024. doi: 10.1103/PhysRevE.57.7014. [CrossRef] [Google Scholar] Пинто и др. (2014) Пинто Н., Ян Ф.К., Негиши А., Райнштедтер М.С., Гиллис Т.Э., Фадж Д.С. Самосборка повышает прочность волокон, состоящих из белков промежуточных филаментов виментина. Биомакромолекулы. 2014; 15: 574–581. doi: 10.1021/bm401600a. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Poinapen et al. (2013) Poinapen D, Toppozini L, Dies H, Brown DCW, Rheinstädter MC. Статические магнитные поля улучшают порядок липидов в нативной плазматической мембране растений.Мягкая материя. 2013;9:6804–6813. doi: 10.1039/c3sm50355k. [CrossRef] [Google Scholar] Rafik, Doucet & Briki (2004) Rafik MEr, Doucet J, Briki F. Архитектура промежуточных филаментов, определенная с помощью рентгеновского дифракционного моделирования твердого α -кератина. Биофизический журнал. 2004; 86: 3893–3904. doi: 10.1529/biophysj.103.034694. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Randebrook (1964) Randebrook RJ. Neue erkenntnisse über den morphologischen aufbau des menschlichen haares. Журнал Общества косметических химиков.1964; 15: 691–706. [Google Scholar] Рапполт и Рапп (1996) Рапполт М., Рапп Г. Одновременная мало- и широкоугольная дифракция рентгеновских лучей во время основного перехода димиристоилфосфатидилэтаноламина. Berichte der Bunsengesellschaft и Physikalische Chemie. 1996; 7: 1153–1162. doi: 10.1002/bbpc.19961000710. [CrossRef] [Google Scholar] Rheinstädter et al. (2008) Rheinstädter MC, Das J, Flenner EJ, Brüning B, Seydel T, Kosztin I. Когерентность движения в жидких фосфолипидных мембранах. Письма о физическом обзоре.2008;101:248106. doi: 10.1103/PhysRevLett.101.248106. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Rheinstädter et al. (2004) Rheinstädter MC, Ollinger C, Fragneto G, Demmel F, Salditt T. Коллективная динамика липидных мембран, изученная методом неупругого рассеяния нейтронов. Письма о физическом обзоре. 2004;93:108107. doi: 10.1103/PhysRevLett.93.108107. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Rheinstädter, Seydel & Salditt (2007) Rheinstädter MC, Seydel T, Salditt T. Наносекундная молекулярная релаксация в липидных бислоях, изученная с помощью рассеяния нейтронов с высоким энергетическим разрешением и дифракции на месте.Physical Review E. 2007; 75:011907. doi: 10.1103/PhysRevE.75.011907. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Роббинс (2012) Robbins CR. Химическое и физическое поведение человеческих волос. 5-е изд. Нью-Йорк: Спрингер; 2012. [Google Scholar] Роджерс (1959) Rogers GE. Электронная микроскопия шерсти. Журнал ультраструктурных исследований. 1959; 2: 309–330. doi: 10.1016/S0022-5320(59)80004-6. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Schneggenburger et al. (2011) Шнеггенбургер П., Бирлинк А., Вайнхаузен Б., Салдитт Т., Дидерихсен У.Пептидные модельные спирали в липидных мембранах: вставка, расположение и реакция липидов на агрегацию, изученная с помощью рассеяния рентгеновских лучей. Европейский биофизический журнал. 2011;40:417–436. doi: 10.1007/s00249-010-0645-4. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Swift & Smith (2001) Swift JA, Smith JR. Микроскопические исследования эпикутикулы кератиновых волокон млекопитающих. Журнал микроскопии. 2001; 204: 203–211. doi: 10.1046/j.1365-2818.2001.00957.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Tristram-Nagle et al.(2002) Тристрам-Нэгл С., Лю Ю., Леглейтер Дж., Нэгл Дж. Ф. Структура гелевой фазы dmpc определена методом рентгеноструктурного анализа. Биофизический журнал. 2002; 83: 3324–3335. doi: 10.1016/S0006-3495(02)75333-2. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Ward & Lundgren (1954) Ward WH, Lundgren HP. Образование, состав и свойства кератинов. Достижения в области химии белков. 1954; 9: 243–297. [PubMed] [Google Scholar] Welti et al. (1981) Велти Р., Ринтоул Д.А., Гудсаид-Залдуондо Ф., Фелдер С., Силберт Д.Ф.Фосфолипиды гель-фазы в плазматической мембране истощенных по стеролам клеток lm мыши. Журнал биологической химии. 1981; 256:7528–7535. [PubMed] [Google Scholar]Wilk, James & Amemiya (1995) Wilk KE, James VJ, Amemiya Y. Структура промежуточных нитей человеческого волоса. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — общие предметы. 1995;1245:392–396. doi: 10.1016/0304-4165(95)00111-5. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] Yang et al. (2014) Ян Ф.К., Петерс Р.Д., Дайс Х., Райнштадтер М.С. Иерархическая, самоподобная структура в родном загоне для кальмаров.Мягкая материя. 2014;10:5541–5549. doi: 10.1039/C4SM00301B. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Химический состав различных типов волос

Действия

‘) 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( «представить», 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() })()

Журналы открытого доступа | ОМИКС Интернэшнл

Дом О нас Открытый доступ Журналы Поиск по теме Acta Rheumatologica Журнал открытого доступа Достижения в области профилактики рака Журнал открытого доступа Американский журнал этномедицины Американский журнал фитомедицины и клинической терапии Анальгезия и реанимация: текущие исследования Гибридный журнал открытого доступа Анатомия и физиология: текущие исследования Журнал открытого доступа Андрология и гинекология: текущие исследования Гибридный журнал открытого доступа Андрология-открытый доступ Журнал открытого доступа Анестезиологические коммуникации Ангиология: открытый доступ Журнал открытого доступа Анналы инфекций и антибиотиков Журнал открытого доступа Архивы исследований рака Журнал открытого доступа Архив медицины Журнал открытого доступа Архив Медицины Журнал открытого доступа Рак молочной железы: текущие исследования Журнал открытого доступа Британский биомедицинский бюллетень Журнал открытого доступа Канадский отчет о слушаниях Журнал открытого доступа Химиотерапия: открытый доступ Официальный журнал Итало-латиноамериканского общества этномедицины Хроническая обструктивная болезнь легких: открытый доступ Журнал открытого доступа Клинические и медицинские отчеты о случаях Клинический гастроэнтерологический журнал Журнал открытого доступа Клиническая детская дерматология Журнал открытого доступа Колоректальный рак: открытый доступ Журнал открытого доступа Косметология и оральная хирургия лица Журнал открытого доступа Акушерство и гинекология интенсивной терапии Журнал открытого доступа Текущие исследования: интегративная медицина Журнал открытого доступа Здоровье зубов: текущие исследования Гибридный журнал открытого доступа Стоматология Журнал открытого доступа, Официальный журнал Александрийской ассоциации оральной имплантологии, Лондонская школа лицевой ортотропии Дерматология и дерматологические заболевания Журнал открытого доступа Отчеты о дерматологических случаях Журнал открытого доступа Диагностическая патология: открытый доступ Журнал открытого доступа Экстренная медицина: открытый доступ Официальный журнал Всемирной федерации обществ педиатрической интенсивной и интенсивной терапии Эндокринология и исследования диабета Гибридный журнал открытого доступа Эндокринология и метаболический синдром Официальный журнал Ассоциации осведомленности о СПКЯ Эндокринологические исследования и метаболизм Эпидемиология: открытый доступ Журнал открытого доступа Доказательная медицина и практика Журнал открытого доступа Семейная медицина и медицинские исследования Журнал открытого доступа Общая медицина: открытый доступ Журнал открытого доступа Гинекология и акушерство Журнал открытого доступа, Официальный журнал Ассоциации осведомленности о СПКЯ История болезни гинекологии и акушерства Журнал открытого доступа Терапия волос и трансплантация Журнал открытого доступа Исследования рака головы и шеи Журнал открытого доступа Гепатология и наука о поджелудочной железе Травяная медицина: открытый доступ Журнал открытого доступа Взгляд на кровяное давление Журнал открытого доступа Взгляд на болезни грудной клетки Журнал открытого доступа Взгляд в гинекологическую онкологию Журнал открытого доступа Внутренняя медицина: открытый доступ Журнал открытого доступа Международный журнал болезней пищеварения Журнал открытого доступа Международный журнал микроскопии Международный журнал физической медицины и реабилитации Журнал открытого доступа JOP.Журнал поджелудочной железы Журнал открытого доступа Журнал аденокарциномы Журнал открытого доступа Журнал эстетической и реконструктивной хирургии Журнал открытого доступа Журнал артрита Журнал открытого доступа Журнал спортивного совершенствования Гибридный журнал открытого доступа Журнал аутакоидов и гормонов Журнал крови и лимфы Журнал открытого доступа Журнал болезней крови и переливания крови Журнал открытого доступа, Официальный журнал Международной федерации талассемии Журнал исследований крови и гематологических заболеваний Журнал открытого доступа Журнал отчетов и рекомендаций по костям Журнал открытого доступа Журнал исследований костей Журнал открытого доступа Журнал исследований мозга Журнал клинических испытаний рака Журнал открытого доступа Журнал диагностики рака Журнал открытого доступа Журнал исследований рака и иммуноонкологии Журнал открытого доступа Журнал науки и исследований рака Журнал открытого доступа Журнал канцерогенеза и мутагенеза Журнал открытого доступа Журнал сердечно-легочной реабилитации Журнал клеточных наук и апоптоза Журнал детства и нарушений развития Журнал открытого доступа Журнал детского ожирения Журнал открытого доступа Журнал клинических и медицинских исследований Журнал клинической и молекулярной эндокринологии Журнал открытого доступа Журнал клинической анестезиологии: открытый доступ Журнал клинической иммунологии и аллергии Журнал открытого доступа Журнал клинической микробиологии и противомикробных препаратов Журнал клинических респираторных заболеваний и ухода Журнал открытого доступа Журнал коммуникативных расстройств, исследований глухих и слуховых аппаратов Журнал открытого доступа Журнал врожденных нарушений Журнал противозачаточных исследований Журнал открытого доступа Журнал стоматологической патологии и медицины Журнал диабета и метаболизма Официальный журнал Европейской ассоциации тематических сетей по биотехнологии Журнал диабетических осложнений и медицины Журнал открытого доступа Журнал экологии и токсикологии Журнал открытого доступа Журнал судебной медицины Журнал открытого доступа Журнал желудочно-кишечной и пищеварительной системы Журнал открытого доступа Журнал рака желудочно-кишечного тракта и стромальных опухолей Журнал открытого доступа Журнал половой системы и расстройств Гибридный журнал открытого доступа Журнал геронтологии и гериатрических исследований Журнал открытого доступа Журнал токсичности и болезней тяжелых металлов Журнал открытого доступа Журнал гематологии и тромбоэмболических заболеваний Журнал открытого доступа Журнал гепатита Журнал открытого доступа Журнал гепатологии и желудочно-кишечных расстройств Журнал открытого доступа Журнал ВПЧ и рака шейки матки Журнал открытого доступа Журнал гипертонии: открытый доступ Журнал открытого доступа, Официальный журнал Словацкой лиги против гипертонии Журнал визуализации и интервенционной радиологии Журнал открытого доступа Журнал интегративной онкологии Журнал открытого доступа Журнал почек Журнал открытого доступа Журнал лейкемии Журнал открытого доступа Журнал печени Журнал открытого доступа Журнал печени: болезни и трансплантация Гибридный журнал открытого доступа Журнал медицинской и хирургической патологии Журнал открытого доступа Журнал медицинских методов диагностики Журнал открытого доступа Журнал медицинских имплантатов и хирургии Журнал открытого доступа Журнал медицинской физики и прикладных наук Журнал открытого доступа Журнал медицинской физиологии и терапии Журнал медицинских исследований и санитарного просвещения Журнал медицинской токсикологии и клинической судебной медицины Журнал открытого доступа Журнал метаболического синдрома Журнал открытого доступа Журнал микробиологии и патологии Журнал молекулярной гистологии и медицинской физиологии Журнал открытого доступа Журнал молекулярной патологии и биохимии Журнал морфологии и анатомии Журнал молекулярной патологической эпидемиологии MPE Журнал открытого доступа Журнал неонатальной биологии Журнал открытого доступа Журнал новообразований Журнал открытого доступа Журнал нефрологии и почечных заболеваний Журнал открытого доступа Журнал нефрологии и терапии Журнал открытого доступа Журнал нейроэндокринологических исследований Журнал новых физиотерапевтических методов Журнал открытого доступа Журнал расстройств питания и терапии Журнал открытого доступа Журнал ожирения и расстройств пищевого поведения Журнал открытого доступа Журнал ожирения и терапии Журнал открытого доступа Журнал лечения ожирения и потери веса Журнал открытого доступа Журнал ожирения и метаболизма Журнал одонтологии Журнал онкологической медицины и практики Журнал открытого доступа Журнал онкологических исследований и лечения Журнал открытого доступа Журнал онкологических трансляционных исследований Журнал открытого доступа Журнал гигиены полости рта и здоровья Журнал открытого доступа, Официальный журнал Александрийской ассоциации оральной имплантологии, Лондонская школа лицевой ортотропии Журнал ортодонтии и эндодонтии Журнал открытого доступа Журнал ортопедической онкологии Журнал открытого доступа Журнал остеоартрита Журнал открытого доступа Журнал остеопороза и физической активности Журнал открытого доступа Журнал отологии и ринологии Гибридный журнал открытого доступа Журнал детской медицины и хирургии Журнал обезболивания и медицины Журнал открытого доступа Журнал паллиативной помощи и медицины Журнал открытого доступа Журнал периоперационной медицины Журнал физиотерапии и физической реабилитации Журнал открытого доступа Журнал исследований и лечения гипофиза Журнал беременности и здоровья ребенка Журнал открытого доступа Журнал профилактической медицины Журнал открытого доступа Журнал рака простаты Журнал открытого доступа Журнал легочной медицины Журнал открытого доступа Журнал пульмонологии и респираторных заболеваний Журнал редких расстройств: диагностика и терапия Журнал регенеративной медицины Гибридный журнал открытого доступа Журнал репродуктивной биомедицины Журнал сексуальной и репродуктивной медицины подписка Журнал спортивной медицины и допинговых исследований Журнал открытого доступа Журнал стероидов и гормональной науки Журнал открытого доступа Журнал хирургии и неотложной медицины Журнал открытого доступа Журнал хирургии Jurnalul de Chirurgie Журнал открытого доступа Журнал тромбоза и кровообращения: открытый доступ Журнал открытого доступа Журнал заболеваний щитовидной железы и терапии Журнал открытого доступа Журнал традиционной медицины и клинической натуропатии Журнал открытого доступа Журнал травм и лечения Журнал открытого доступа Журнал исследований опухолей Журнал открытого доступа Журнал исследований опухолей и отчетов Журнал открытого доступа Журнал сосудистой и эндоваскулярной терапии Журнал открытого доступа Журнал сосудистой медицины и хирургии Журнал открытого доступа Журнал женского здоровья, проблем и ухода Гибридный журнал открытого доступа Журнал йоги и физиотерапии Журнал открытого доступа, Официальный журнал Федерации йоги России и Гонконгской ассоциации йоги Ла Пренса Медика Борьба с малярией и ее ликвидация Журнал открытого доступа Материнское и детское питание Журнал открытого доступа Медицинские и клинические обзоры Журнал открытого доступа Медицинская и хирургическая урология Журнал открытого доступа Отчеты о медицинских случаях Журнал открытого доступа Медицинские отчеты и тематические исследования открытый доступ Нейроонкология: открытый доступ Журнал открытого доступа Медицина труда и здоровье Журнал открытого доступа Журнал радиологии OMICS Журнал открытого доступа Отчеты об онкологии и раке Журнал открытого доступа Здоровье полости рта и лечение зубов Журнал открытого доступа Официальный журнал Лондонской школы ортотропии лица Отчеты о состоянии полости рта Журнал открытого доступа Ортопедическая и мышечная система: текущие исследования Журнал открытого доступа Отоларингология: открытый доступ Журнал открытого доступа Заболевания поджелудочной железы и терапия Журнал открытого доступа Педиатрическая помощь Журнал открытого доступа Педиатрическая неотложная помощь и медицина: открытый доступ Журнал открытого доступа Педиатрия и медицинские исследования Педиатрия и терапия Журнал открытого доступа Пародонтология и протезирование Журнал открытого доступа Психология и психиатрия: открытый доступ Реконструктивная хирургия и анапластология Журнал открытого доступа Отчеты по раку и лечению Отчеты в маркерах заболеваний Отчеты в исследованиях щитовидной железы Репродуктивная система и сексуальные расстройства: текущие исследования Журнал открытого доступа Исследования и обзоры: журнал стоматологических наук Журнал открытого доступа Исследования и обзоры: медицинская и клиническая онкология Исследования и отчеты в области гастроэнтерологии Журнал открытого доступа SEO соргула Журнал открытого доступа Кожные заболевания и уход за кожей Журнал открытого доступа Хирургия: текущие исследования Официальный журнал Европейского общества эстетической хирургии Трансляционная медицина Журнал открытого доступа Травма и неотложная помощь Журнал открытого доступа Тропическая медицина и хирургия Журнал открытого доступа Универсальная хирургия Журнал открытого доступа Всемирный журнал фармакологии и токсикологии

Химия геля для волос. гель для волос представляет собой патоку, как вещество.Я решил сделать свой проект с гелем для волос, потому что это было первое, что пришло мне в голову. Я также решила выбрать гель для волос из-за того, что я использую гель для волос регулярно, и в день проекта у меня был гель для волос. Я использую гель для волос почти каждый день, поэтому густая жидкость является очень важным аспектом в моей жизни и внешности. . Гель для волос — необходимость для многих людей в этом мире, в том числе и для меня!

Состав …

Гель для укладки состоит в основном из полимеров для укладки, которые обычно основаны на виниловых мономерах, таких как PVP (поливинилпирролидон) или VP (винилпирролидон).

• Стайлинг состоит из многих компонентов, и некоторые типы геля изготавливаются из различных материалов в зависимости от того, как должен выглядеть конечный результат, но обычный гель состоит из этих веществ.
  • Вода, карбомер (загуститель), динатрий ЭДТА (регулирующий агент), глицерин (увлажнитель), бензофенон-4 (стабилизатор), дазолидинилмочевина или йодопрофинилбутилкарбамат (консервант), вода (растворитель), PVP K-90 (полимер для укладки ) Сополимер ПВП/диметиламиноэтилметакрилата (гель для укладки), Олет-20 (солюбилизатор), отдушка и аминометилпропанол (нейтрализатор)

Происходят ли какие-либо химические реакции?

• В косметике и при изготовлении геля для волос химические реакции плохи и могут быть обнаружены как признак нестабильности продукта.Хотя это связано с тем, что если продукт не может вызвать химическую реакцию в волосах покупателя, то гель не сможет удерживать волосы неподвижно в течение длительного периода времени.
• При формировании геля для волос полимеры для укладки, такие как (PVP) или катионные полимеры, реагируют с солюбилизатором или водой с образованием гелеобразного вещества. Кроме того, при нанесении геля полимеры, используемые для того, чтобы гель реагировал с отрицательными аминокислотами и кератином на вашей коже, что позволяет гелю затвердевать и сохранять ваши волосы такими, как вы хотите.

Основные химические вещества, соединения, комплектующие

0
• Вода- (H3O)
• Carbomer, сделанный из вставки (C2) блока до данной молекулы
• Дизатрий EDTA (регулировка агента)
• глицерин (увлажняющий) -(C3H8O3)
• Бензофенон-4(Стабилизатор)-(C14h22O6S)
• , Дазолидинилмочевина или йодопрофинилбутилкарбамат (консервант)-(IPBC)
• PVP K-90(Styling Polymer) PVP/диметиламиноэтилполимерметакрилат )-(без химической формулы, но чаще всего используется в виде порошка или прозрачного водного раствора для образования гелеобразной текстуры)
• Олет-20 (солюбилизатор)-(C38H76O11)
• Аминометилпропанол (нейтрализатор)- (C4h21NO)

Основные химические вещества Компоненты и соединения, содержащиеся в геле для волос.

(два основных аминометилпропанола и ПВП К-90 или также известный как сополимер диметиламиноэтилметакрилата)

Аминометилпропанол (C4h21NO) является нейтрализатором. Он растворим в воде и имеет примерно такую ​​же плотность, как вода. Теперь, когда у вас есть некоторая справочная информация об аминометилпропаноле, давайте посмотрим, как, что, когда, где и почему он используется для изготовления геля для волос.

How- Аминометилпропанол используется в производстве геля для волос и косметики только потому, что он является нейтрализатором, который действует как регулятор pH.Обычно это бесцветные жидкости или кристаллические твердые вещества. Его добавляют в смесь химических компонентов и соединений для нейтрализации химической реакции. Думайте об этом как об противоположности катализатора, который ускоряет химическую реакцию, только он нейтрализует химическую реакцию, регулируя PH вещества геля для волос.

What- Аминометилпропанол представляет собой либо кристаллическое вещество, либо бесцветную жидкость. В косметике это вещество довольно часто используется для придания косметическому продукту нейтральности.Без него ваш гель для волос или лак для волос могли бы сделать обратное и свести ваши волосы с ума.

Когда- Аминометилпропанол довольно часто используется в производстве геля для волос. Он используется, когда вещество, которое в конечном итоге станет гелем для волос, нестабильно. Аминометилпропанол действует как рефери, он не дает химической реакции нагреваться, как рефери в баскетбольном матче.

Где- Аминометилпропанол используется во многих вещах. Например, для создания кремов, лосьонов, гелей для волос, лаков для волос, наборов для завивки, красок и красок для волос, продуктов для глаз и лица и многих других продуктов для волос / кожи, но в целом он используется во всей области косметологии.

Почему- Почему аминометилпропанол так часто используется при создании геля для волос и косметических продуктов в целом? Используется для стабилизации вещества. Это уникальное вещество, которое является регулятором PH. Это также позволяет продукту оставаться плодородным и свежим, поэтому компания может хранить его на своих полках в течение длительного периода времени.

ПВП К-90, также известный как сополимер диметиламиноэтилметакрилата, является основным ингредиентом для изготовления геля для волос. Это сам гель для укладки, и он превращает гель для волос в то, что на самом деле является веществом, позволяющим удерживать волосы на одном и том же месте в течение многих часов или даже иногда (если вы не принимаете душ….EEEEWWWW) в течение нескольких дней.

How- K-90 PVP является основой геля для волос. K-90 PVP — это не только вещество, которое создает фиксацию в геле, и эта фиксация — это то, что позволяет вашим волосам оставаться такими, какие они есть, когда вы наносите гель для волос, но K-90 PVP также растворяется в воде, что делает его легко выходит из волос, когда вы принимаете душ или просто моете голову.

What- K-90 PVP – полимер для укладки, придающий гелю для волос текстуру.

Когда- К-90 ПВП всегда используется в процессе изготовления геля для волос.Он также известен как загуститель вещества. Его очень важно использовать в процессе изготовления геля для волос из-за того, что он совместим со многими анионными, катионными и неионными косметическими полимерами.

Где- К-90 ПВП используется во многих косметических средствах, таких как муссы для волос и гели для волос. Это связано с его характеристиками, такими как сильная фиксация и высокая вязкость.

Почему- K-90 PVP или сополимер диметиламиноэтилметакрилата используется, потому что он является строительным блоком большинства продуктов для волос и очень необходим в большинстве косметологических процедур.Как я уже говорил ранее, K-90 PVP используется в гелях для волос из-за его впечатляющих характеристик, таких как способность действовать как загуститель, высокая вязкость, совместимость со многими анионными, катионными и неионными косметическими полимерами, его растворимость. в воде, и лучшая характеристика заключается в том, как K-90 PVP создает фиксацию в геле и как он позволяет гелю оставаться в ваших волосах и сохранять их стабильность в течение дня.

Роль химии

Гель для волос создан человеком, а также может быть изготовлен на фабрике.Это процесс чистой химии. Карбомеры в геле для волос реагируют с большинством полимеров для укладки, которые растворимы в воде, и придают гелю характеристики отличного средства для фиксации волос. Одним из основных компонентов геля для волос является ПВП К-90, который был впервые синтезирован Вальтером Реппе, который сделал этот компонент искусственным. Химия используется в производстве этого компонента геля для волос, потому что Уолтер Реппе впервые использовал методы экстрагирования с использованием многих химических веществ, таких как диспергаторы, чтобы он мог экстрагировать клей в виде порошка или жидкости, который сейчас называется PVP K-90.Еще одним основным компонентом геля для волос является аминометилпропанол. Этот компонент синтезируется из многих источников витамина Е. Это означает, что с помощью химии химики могут извлечь эту форму клея в виде кристаллических твердых веществ или бесцветных жидкостей.

Базовые исследования

• Гель для волос — это средство для укладки волос, помогающее создать прическу, чтобы она оставалась в таком положении в течение длительного периода времени.
• Гель для волос бывает трех видов: гелеобразная, жидкая и аэрозольная.
• Гель придает волосам «влажный вид» и очень хорошо совместим с сухими волосами.
• Чтобы нанести гель, вы можете просто руками уложить волосы так, как вы хотите, чтобы они выглядели. В его составе есть химические вещества, которые склеивают волосы и сохраняют форму в течение большей части дня. С гелем-спрей он действует так же, как лак для волос: вы просто распыляете волосы и укладываете их так, как хотите
• Некоторые типы геля для волос могут образовывать волосяные фолликулы, но эту проблему можно решить, используя шампунь после каждого использования геля!
• гель может быть любой степени фиксации! От максимальной фиксации до легкой фиксации — все зависит от того, какой тип волос или прически вы ищете.

Ресурсы

http://www.wisegeek.com/what-is-hair-gel.htm

объясняет мою справочную информацию и информацию о том, для чего предназначен гель и для чего он используется

http:// chemistscorner.com/wp-content/uploads/2011/07/gel-formula1.jpg

Схема рецепта геля для волос ручной работы. Помогли найти все компоненты геля для волос.

Chemical Reactions in Cosmetic Science

Описывает химический состав геля для волос.Также помогает создать хорошее представление о справочной информации обо всех косметических средствах.

http://en.wikipedia.org/wiki/Hair_gel

Базовый поиск слова гель для волос. Это объясняет его историю, где он был основан, что это такое, катионные полимеры и типы геля для волос.

http://www.ashland.com/products/pvp-k-series

Относится ко всем PVP серии k и тому, как он используется в косметике, такой как гель для волос.

http://www.whatsinsidescjohnson.com/en-us/ingredients/A/aminomethyl-propanol.aspx

определяет аминометилпропанол и для чего он используется.

http://cosmeticsinfo.org/ingredient/aminomethyl-propanol

Объясняет ингредиенты аминометилпропанола, почему он используется в косметике и что это такое.

Luviskol K 90

Этот веб-сайт объясняет, почему k-90 так важен для геля для волос и химии

http://en.wikipedia.org/wiki/Polyvinylpyrrolidone

Поиск одного из основных компонентов геля для волос.Это дает мне хорошее представление о том, почему гель для волос такой, какой он есть, и как он дошел до того, что его можно продавать в магазине.

Об авторе

Клэй Смит учится в старшей школе Биллингса. Он был университетским борцом все три года своей школьной карьеры и дважды занимал призовые места. На втором курсе он занял четвертое место, а в этом году он занял третье место. Он имеет средний балл 4.0 и является членом Национального общества почестей. Школа — его главный приоритет, и когда он не в школе, некоторые из его увлечений — рыбалка, вождение автомобиля и отдых с друзьями.

Волосы | Биология для специальностей II

Результаты обучения

• Описать структуру и функцию волос

Рисунок 1. Волосяные фолликулы берут начало в эпидермисе и состоят из множества различных частей.

Волосы представляют собой ороговевшие нити, растущие из эпидермиса. Он в основном состоит из мертвых ороговевших клеток. Пряди волос возникают в месте проникновения эпидермиса в дерму, называемом волосяным фолликулом .Стержень волоса — это часть волоса, не прикрепленная к фолликулу, и большая ее часть обнажена на поверхности кожи. Остальная часть волоса, закрепленная в фолликуле, лежит ниже поверхности кожи и называется корнем волоса . Корень волоса заканчивается глубоко в дерме на волосяной луковице и включает слой митотически активных базальных клеток, называемый матриксом волоса . Волосяная луковица окружает волосяной сосочек , который состоит из соединительной ткани и содержит кровеносные капилляры и нервные окончания дермы (рис. 1).

Подобно тому, как базальный слой эпидермиса образует слои эпидермиса, которые выталкиваются на поверхность по мере отшелушивания омертвевшей кожи, базальные клетки волосяной луковицы делятся и выталкивают клетки наружу в корне и стержне волоса по мере того, как волосы растет. Сердцевина образует центральное ядро ​​волоса, которое окружено корой , слоем сжатых ороговевших клеток, покрытых внешним слоем очень твердых ороговевших клеток, известных как кутикула .Эти слои изображены в продольном сечении волосяного фолликула (рис. 2), хотя не все волосы имеют медуллярный слой.

Рис. 2. На слайде показано поперечное сечение волосяного фолликула. Базальные клетки волосяного матрикса в центре дифференцируются в клетки внутреннего корневого влагалища. Базальные клетки в основании корня волоса образуют наружную корневую оболочку. LM × 4. (Источник: модификация работы «kilbad»/Wikimedia Commons)

Текстура волос (прямые, вьющиеся) определяется формой и структурой коры, а в той степени, в которой она присутствует, — мозговым веществом.Форма и структура этих слоев, в свою очередь, определяются формой волосяного фолликула. Рост волос начинается с производства кератиноцитов базальными клетками волосяной луковицы. Когда новые клетки откладываются в волосяной луковице, стержень волоса выталкивается через фолликул к поверхности. Кератинизация завершается, когда клетки выталкиваются на поверхность кожи, образуя видимый снаружи стержень волоса. Внешние волосы полностью мертвы и полностью состоят из кератина.По этой причине наши волосы не обладают чувствительностью. Кроме того, вы можете стричь волосы или бриться, не повреждая структуру волос, потому что срез поверхностный. Большинство химических средств для удаления волос также действуют поверхностно; однако электролиз и выдергивание пытаются разрушить луковицу волоса, чтобы волосы не могли расти.

Стенка волосяного фолликула состоит из трех концентрических слоев клеток. Клетки внутреннего корневого влагалища окружают корень растущего волоса и доходят до стержня волоса.Они происходят из базальных клеток волосяного матрикса. Наружное корневое влагалище , являющееся продолжением эпидермиса, окружает корень волоса. Он состоит из базальных клеток у основания корня волоса и имеет тенденцию быть более ороговевшим в верхних отделах. Стекловидная мембрана представляет собой толстую прозрачную соединительнотканную оболочку, покрывающую корень волоса, соединяющую его с тканью дермы.

Волосяной фолликул состоит из нескольких слоев клеток, которые формируются из базальных клеток в матриксе волоса и в корне волоса.Клетки волосяного матрикса делятся и дифференцируются, образуя слои волос. Посмотрите это видео, чтобы узнать больше о волосяных фолликулах.




Волосы выполняют множество функций, включая защиту, сенсорный ввод, терморегуляцию и общение. Например, волосы на голове защищают череп от солнца. Волосы в носу и ушах, а также вокруг глаз (ресницы) защищают организм, улавливая и удаляя частицы пыли, которые могут содержать аллергены и микробы.Волосы на бровях предотвращают попадание пота и других частиц в глаза и их раздражение. Волосы также выполняют сенсорную функцию благодаря сенсорной иннервации корневого сплетения волос, окружающего основание каждого волосяного фолликула. Волосы чрезвычайно чувствительны к движению воздуха или другим возмущениям в окружающей среде, гораздо более чувствительны, чем поверхность кожи. Эта функция также полезна для обнаружения присутствия насекомых или других потенциально опасных веществ на поверхности кожи. Каждый корень волоса связан с гладкой мышцей, которая называется arrector pili , которая сокращается в ответ на нервные сигналы от симпатической нервной системы, заставляя внешний стержень волоса «вставать».«Основная цель этого состоит в том, чтобы уловить слой воздуха, чтобы добавить изоляцию. Это заметно у людей в виде мурашек по коже и еще более очевидно у животных, например, когда испуганная кошка поднимает шерсть. Конечно, это гораздо более очевидно у организмов с более густой шерстью, чем у большинства людей, таких как собаки и кошки.

Рост волос

Волосы растут и со временем выпадают и заменяются новыми волосами. Это происходит в три этапа. Первой является фаза анагена , во время которой клетки у корня волоса быстро делятся, выталкивая стержень волоса вверх и наружу.Продолжительность этой фазы измеряется годами, обычно от 2 до 7 лет. Фаза катагена длится всего 2–3 недели и знаменует собой переход от активного роста волосяного фолликула. Наконец, во время фазы телогена волосяной фолликул находится в состоянии покоя, и новый рост не происходит. В конце этой фазы, которая длится от 2 до 4 месяцев, начинается другая фаза анагена. Затем базальные клетки волосяного матрикса производят новый волосяной фолликул, который вытесняет старые волосы, поскольку цикл роста повторяется.