Objective: This research investigates how particle parameters, such as zeta potential, size, functional group, material composition, and hydrophobicity affect their affinity and deposition of particles onto hair.
Methods: Streaming potential was used as the technique for analysis. The streaming potential data obtained was then converted to surface coverage data. Scanning electron microscopy (SEM) was also done to visualize particle localization on the hair surface.
Results: This study found stronger particle affinity on healthy than on damaged (oxidatively bleached) hair, due to diminished interaction sites from the removal of the hair shaft's external lipid layer. SEM imaging supported these findings and offered insights into particle localization. Hydrophilic silica particles accumulated along the exposed hydrophilic cuticle edges of healthy hair, due to hydrogen bonding with the exposed endocuticle. This localization is hypothesized to be due to the limited hydrophilic binding sites on the hydrophobic healthy hair cuticle surface. In damaged hair, an abundance of hydrophilic sites across the cuticle surface results in more dispersed binding. Hydrogen bonding and electrostatic attraction were shown to be the predominant forces influencing deposition, with hydrophobic interactions playing a less influential role. The affinity studies also proved that electrostatic attractions work over a longer range and are more effective at lower particle conditions compared with hydrogen bonding which only start to play a bigger role at higher particle concentrations. Steric hindrance of bulky side groups acted as a significant repulsive force. Results also revealed that larger particles deposit poorly on both healthy and damaged hair compared with smaller ones. Compared with neutrally charged silica nanoparticles (SN-2), positively charged PMMA particles (PN+16) have a stronger affinity to healthy hair, with highly charged particles (PN+49) depositing most rapidly.
Conclusion: This study provides a fundamental understanding of how particle-surface parameters influence their affinity to hair and how damaging hair affects deposition.
Objectif: Cette étude examine comment les paramètres des particules, tels que le potentiel zêta, la taille, le groupe fonctionnel, la composition du matériau et l’hydrophobie, affectent l’affinité et le dépôt des particules sur les cheveux. MÉTHODES: Le potentiel d’écoulement a été utilisé comme technique d’analyse. Les données de potentiel d’écoulement obtenues ont ensuite été converties en données de couverture de surface. Une microscopie électronique à balayage (MEB) a également été réalisée pour visualiser la localisation des particules à la surface des cheveux. RÉSULTATS: Cette étude a mis en évidence une affinité plus forte des particules sur des cheveux sains que sur des cheveux abîmés (décolorés par oxydation), en raison de la diminution des sites d’interaction due à l’élimination de la couche lipidique externe de la tige du cheveu. L’imagerie MEB a confirmé ces résultats et a permis d’obtenir des informations sur la localisation des particules. Des particules de silice hydrophile se sont accumulées en bordure des cuticules hydrophiles exposées des cheveux sains, en raison de la liaison de l’hydrogène avec l’endocuticule exposée. Il est supposé que cette localisation est due au nombre réduit de sites de liaison hydrophiles à la surface hydrophobe saine de la cuticule capillaire. Sur des cheveux abîmés, l’abondance de sites hydrophiles sur la surface des cuticules entraîne une liaison plus dispersée. La liaison de l’hydrogène et l’attraction électrostatique se sont avérées être les forces prédominantes qui influencent le dépôt, les interactions hydrophobes jouant un rôle moins influent. Les études d’affinité ont également démontré que les attractions électrostatiques fonctionnent sur une plus longue plage et sont plus efficaces dans des conditions de concentration de particules inférieures par rapport à la liaison de l’hydrogène qui ne commence à jouer un rôle plus important qu’à des concentrations de particules plus élevées. L’entrave stérique des groupes latéraux volumineux a agi comme une force répulsive significative. Les résultats ont également révélé que les particules plus grosses se déposent faiblement sur des cheveux sains et des cheveux abîmés par rapport aux particules plus petites. Par rapport aux nanoparticules de silice à charge neutre (SN‐2), les particules de PMMA à charge positive (PN+16) ont une affinité plus forte avec les cheveux sains, les particules fortement chargées (PN+49) se déposant le plus rapidement.
Conclusion: Cette étude apporte une compréhension fondamentale de la façon dont les paramètres de la surface et des particules influencent leur affinité avec les cheveux et dans quelle mesure les cheveux abîmés affectent les dépôts.
Keywords: delivery; deposition; formulation/stability; hair treatment; kinetics; nanoparticles.
© 2024 The Author(s). International Journal of Cosmetic Science published by John Wiley & Sons Ltd on behalf of Society of Cosmetic Scientists and Societe Francaise de Cosmetologie.