くせ毛・ツヤに一石二鳥「毛髪制御は水に学べ」

「なぜ歳を重ねると、髪のツヤが落ちてパサつきを感じやすくなるのか？」

1975年から40年以上、日本人女性の髪質実態調査を実施してきた花王。2006年には10歳～70歳の日本人女性230人を対象に、頭髪の外観に関する調査が行われた。顕著な傾向として捉えられたのは、加齢に伴う「ツヤ」の低下。これが「くせ毛」の仕業であることを渡邊さんたちは突き止めた。

「多くの人の毛髪を撮影していく中で気づいたのは、部分的に光の反射の仕方が異なると白い点のように見えることです。感覚的に言うと“チラチラ”して見えると言いますか……。これがツヤを乱していると考えられました」

そこで研究チームは、年代ごとに、直毛とくせ毛の比率を髪のカール具合に着目して調べた。くせ毛は髪全体の毛流れから外れ、光の反射を乱すからだ。カールの半径が大きいほど直毛（図２の緑）、小さいほどうねり毛（橙）ということになる。結果はやはり加齢に伴い、さまざまな強さのくせ毛が増えることを示していた。だが、まだこれだけでは、くせがツヤを奪う犯人とは言い切れない。

次に、同一人物から提供された髪の毛から、まず直毛のみを集め、そこにくせ毛を全体の2.5%、5%、10%と徐々に混ぜていった。すると、わずか10％、全体の1割のうねりがあるだけでも、ツヤは低下。複数の研究員が手触りで確かめた感触評価においても、パサつき、ごわつきが感じられるようになり「なめらかでない」と判定される結果となった。

やはり問題の一因は「くせ毛」にあるようだ。既存の対処法としては、縮毛矯正剤やヘアアイロンによる熱処理などの直毛化が定番だが、いずれも髪に与えるダメージが気になる。

高温の熱や薬剤により強制的に直毛にする過程では、毛髪の内部にあるタンパク質の構造を乱したり、化学結合（シスチン）を一度断ち切り、ストレートにした状態で再度結びつかせることで、くせを矯正している。効果は抜群だが、いずれにせよ化学的に強い処理なので、タンパク質の変性（タンパク質の構造が崩れ、性質が変化すること）や、流出を抑えることが技術課題になる。

多少傷んでも直毛になれば確かに目標は達成できる。しかし、くせ毛の割合は10本に一本程度。こうしたダメージへの懸念を考えると、全体的な処理を行うのはためらわれる。

「高温の熱や化学反応を使わずに、くせを緩和し扱いやすくできないか」

渡邊さんたち研究チームはまず、くせの原因を探った。そもそも、なぜうねるのか、くせ毛の理由は十分に解明されていなかったのだ。そこで、人毛よりはるかに強い"くせ毛"である羊毛に注目し、その解析で先行していたニュージーランド羊毛研究所（現AgResearch）との共同で研究は進められた。

まず確かめられたのは、人毛には羊毛と同じく「オルトコルテクス」と「パラコルテクス」の２種類のコルテクス細胞（図５）があることだった（以下、オルト細胞、パラ細胞と表記する）。

非常に重要な発見となったのは、このオルトとパラの細胞の分布の仕方だった。図6は共同開発した方法で二種類の細胞を染め分けた結果だ（※４）。カールの強い羊毛ではこれらがはっきりと分かれている。オルト細胞（赤）がカールの外側、パラ細胞（緑）がカールの内側という位置関係だ。一方、ヒトの直毛ではこのような偏りがなく、くせ毛はこれらの中間、つまり羊毛ほど顕著ではないがカールの外側にオルト細胞（赤）が偏って分布していた。

さらにくせ毛での細胞分布の偏りは、くせの強さ（カールの曲率）に伴って大きくなっていくことも確認された。これは加齢に伴って増えるくせ毛でも、生まれながらのくせ毛でも同じ傾向だ。

では、なぜオルト細胞が外側に偏ると、うねるのか？　これには、コルテクス細胞を形成する「インターメディエイトフィラメント」（IF）というケラチン線維が関係すると考えられた。IFは髪の弾性（乱れても元に戻ろうとする性質）など、髪の形状に関与することが知られている。オルトとパラでは、このIFの配列が異なる。オルト細胞ではIFはらせん状に、パラ細胞では平行になっているのだ（※５,６）。

渡邊さんたちが採用した仮説はこうだ（※７, ８）。

「毛髪はいわゆる“死んだ細胞の集まり”で、細胞が角化（角質化）して硬くなったものです。地肌の下で毛根にある毛母細胞が細胞分裂を繰り返し、キューティクルやコルテクスなど毛髪特有の構造を形成しながら伸びていきます。そして最後に角化して毛穴から皮膚の外へ押し出されたのが毛髪なのです。

この角化の過程では、必ず脱水が起こります。水分がなくなれば細胞はその分だけ収縮します。押し潰されるように横方向に縮むわけです。このとき、IF（ケラチン繊維）がらせん状に入っているオルト細胞は、バネが伸びるように縦方向に伸びる力が働きます。しかしIFが平行になっているパラ細胞はこのような力が働きません（上図）。ここで“長さの差”が生じます。オルト細胞が外側に偏っていると、その差が顕著なものとなり、長い方を外側にして髪の毛が曲がってしまうのではないか。このようにオルト・パラの細胞分布の偏りが、うねりの一因^※になると考えられます」

※くせ毛が曲がる原因は、毛根自体の曲がりや細胞分裂速度の偏差など様々な機構が複合するものと考えられている（※９）


下記の動画では、より直感的に“長さの差”が生じる理由をお分かりいただけるだろう。

くせ毛の科学は大きく前進した。とくにその構造の解明は「熱や化学反応を使わずにくせ毛を扱う」上での大きな手がかりとなった。先ほどの仮説の裏を返せば「水分を戻せば（細胞を膨潤させれば）、くせも緩和する」と言えるからだ。

この考えを後押ししたのは、偶然にも毛髪へのハリ・コシ付与の研究過程で見つかった現象だった。ハリ・コシを与えようと調製した溶液に毛髪を浸す実験で、たまたまサンプルに含まれていたくせ毛のカールが、一晩経つと伸びていたのだ。

もちろん純水でも、先ほどの理屈通り、毛髪は膨潤しカールもある程度伸びるが、乾かせば水が揮発して元通りになる。驚くべきは、この「ハリ・コシ付与剤」に浸した場合は、水よりカールが伸びるだけなく、乾燥した後もそれが維持されていたのだ。予想外にも良いはたらきをしてくれた救世主の正体は、何なのか？

詳細な検討により、ハリ・コシ付与成分（疎水化剤）として含まれていた2-ナフタレンスルホン酸（NSA）やp-トルエンスルホン酸（PTS）という化粧品原料成分が吸着することで、まずケラチン線維が太くなり、結果的にコルテクス細胞、最後に毛髪という順で膨潤していることが明らかになった。例えばNSAの場合なら、ケラチン線維の直径は最大で10％ほども太くなる（※１０）。

では、この原理を活用した技術はどんなイメージになるのだろうか？

「NSAやPTSによるくせ緩和作用は、アイロンやくせ毛矯正に比べればはるかに穏和なものですから、これを直毛化に応用するのはあまり意味がありません。むしろ、矯正技術にはない特徴、つまりくせの強さによって『効き』が変わるという特徴（図11）を活かせないだろうかと考えています。さまざまな強さのカールを均一化できれば、くせを美しく揃えることが容易になるからです。くせ毛を矯正すべき悩みとしてではなく、個性を生かした美しいウェーブとして楽しめるような技術を開発していきたいですね」

ハリコシ付与実験から発見された想定外のくせ緩和物質。じつはこの実験にはもう一つの想定外があった。毛のカールが緩くなる一方で、なんと１本１本のツヤまで上がっていたのだ。カールの緩和（毛揃い向上）によるツヤ向上とは全く異なる現象だ。これについては、また別の成分がカギを握っていた。浸透促進剤として含まれていたリンゴ酸（MA）やベンジルアルコール（BA）が、髪の芯部にある「メデュラ」という組織（図5）を膨潤させることで、そこに含まれる多くの空洞を潰すことが分かったのだ。実はこの空洞も“チラチラ”して見える光散乱のもう一つの原因だった。

ケラチンを膨らませ、空洞を潰すという髪内部へのダブルのアプローチが新たなヘアケア技術の礎を築いたことは言うまでもない。これは「水の作用に学び、水素結合の大群を味方につける戦略」だと渡邊さんは語る。NSAやPTS、そしてリンゴ酸などの基剤は、水による毛髪の膨潤作用に学びながら見出した、いわば「飛ばない（揮発しない）水」だ。

「縮毛矯正剤など強い処理でなければ切れない共有結合に比べ、水素結合を始めとするその他の物理的結合は弱い結合です。切れたり、くっついたりするのは厄介でもありますが、可逆的ということは、ダメージを与えにくいマイルドな方法と言えます。それに一つひとつが弱くても、数が多いんです。だから従来のアプロ―チにも負けないくらいにそのポテンシャルを引き出すことに挑戦していきたいですね」

毛髪科学に真正面から向き合う地道な研究。それは人々の悩みに寄り添い、髪にやさしい技術を育んでいる。

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