毛发弹性试验（人体功效评价）

毛发弹性试验：人体功效评价的关键指标

摘要： 毛发弹性是衡量头发健康状态及评价护发产品功效的核心物理属性。本文系统阐述了毛发弹性试验的定义、原理、人体评价方法、结果分析及其在功效评价中的应用价值，为相关研究与产品开发提供科学依据。

一、引言 毛发作为人体重要的皮肤附属器，其物理特性（如弹性、强度、光泽度）直接影响外观美感与感知健康度。其中，毛发弹性是指头发在外力拉伸作用下发生形变（伸长），并在外力撤除后恢复原状的能力。优异的弹性意味着头发能够更好地抵抗日常梳理、造型带来的机械损伤，不易断裂、毛躁，呈现出强韧、顺滑、有活力的状态。因此，毛发弹性试验成为评价洗发水、护发素、发膜、造型品以及专业护理项目效果的重要人体功效学方法之一。

二、毛发弹性的定义与重要性

• 定义： 毛发弹性通常指毛干在特定外力（拉力）作用下可被拉伸的程度（延伸率），以及撤去外力后恢复原始长度的能力（回复率）。它综合反映了毛小皮完整性、皮质层中角蛋白分子间二硫键、氢键等化学键的强度与连接状态。
• 重要性：
  • 抗损伤能力： 高弹性头发能更好地吸收和分散梳理、牵拉、热造型等产生的机械应力，减少断裂和分叉。
  • 外观表现： 弹性良好的头发通常更顺滑、有光泽、不易毛躁卷曲，造型保持性好。
  • 健康指示： 化学处理（染烫）、日晒、环境污染等因素会显著降低毛发弹性，弹性下降是毛发损伤的重要标志。

三、毛发弹性试验（人体功效评价）方法

毛发弹性试验通常在严格控制的实验室环境下，使用专业的力学测试仪器进行。以下为关键步骤：

1. 受试者筛选与纳入：

   • 招募符合试验要求（如特定发质状况、年龄范围）的健康志愿者。
   • 试验前详细说明流程、潜在风险（极小，主要为拔取少量头发），并签署知情同意书。
   • 遵循伦理委员会审批要求。

2. 样本采集：

   • 定位： 通常在头部后枕区（生长相对稳定）选定区域。
   • 拔取： 使用精密镊子在靠近头皮处拔取完整发束（通常包含20-50根毛发）。确保毛根完整（球状毛囊），以识别发根端与发梢端。
   • 标记与分组： 仔细记录发束来源位置、受试者编号、分组（如基线组、使用产品后不同时间点组）。同一受试者不同时间点的取样需精确对应。
   • 预处理： 采集的发束需轻柔清洁（如需），并在标准恒温恒湿环境（如25°C±2°C， 相对湿度50%±5%）下平衡至少24小时，以消除环境因素影响。

3. 试验仪器与方法：

   • 仪器： 精密力学测试仪（如万能材料试验机），配备适用于单根或小束毛发的专用夹具（避免夹伤或滑动）。
   • 单根毛发测试（常用）：
     • 从平衡后的发束中随机选取单根毛发。
     • 使用显微镜或精密测量装置精确测量其初始长度（L0）。
     • 将毛发两端分别固定在仪器的两个夹具上，确保毛发伸直但不承受预张力。
     • 设定恒定拉伸速率（通常为头发断裂延伸率的较小百分比，如每分钟10%-20%，具体速率需标准化）。
     • 启动测试，仪器持续拉伸毛发，直至达到预设的最大载荷（通常低于断裂点，以确保可回复）或固定的伸长率（如10%）。
     • 保持最大伸长状态短暂时间（如30秒）。
     • 以相同速率卸载（回复）。
     • 记录整个过程中的载荷-位移曲线。
   • 小发束测试： 原理类似，但测试整束毛发，结果反映整体平均性能。需确保束中各毛发受力均匀。

4. 关键弹性参数计算：

   • 延伸率 (Elongation, %): (Lmax - L0) / L0 * 100%。其中Lmax为拉伸至最大载荷或预设伸长时的长度。反映毛发的可拉伸性。
   • 弹性回复率 (Elastic Recovery, %): (Lmax - Lfinal) / (Lmax - L0) * 100%。其中Lfinal为卸载后毛发恢复稳定时的残余长度。反映毛发恢复原状的能力，是弹性的核心指标。理想值为100%。
   • 断裂延伸率 (Elongation at Break, %)：在破坏性试验中测量，反映毛发在断裂前能达到的最大拉伸程度。
   • (可选) 杨氏模量 (Young’s Modulus, GPa): 应力-应变曲线初始线性部分的斜率，反映毛发在低应变下的刚度或抵抗形变的能力。

5. 干态与湿态测试：

   • 干态测试： 反映头发在常态下的弹性性能。
   • 湿态测试： 将毛发样本在蒸馏水中浸泡规定时间（如2分钟）后，立即进行拉伸测试。头发在湿态下更易拉伸，湿态弹性更能反映头发在洗发、湿梳等状态下的易损性和护发产品的湿梳理性改善效果。湿态弹性通常是评价的关键点。

6. 对照组与数据处理：

   • 必须设立基线对照组（使用产品前或安慰剂组）。
   • 使用平行对照组（安慰剂组）或自身前后对照设计。
   • 每个样本组需有足够的重复（通常每受试者每个时间点测试多根头发，如10根以上）。
   • 使用统计学方法（如t检验、方差分析）比较不同组间（如使用产品前后、试验组vs对照组）各弹性参数的显著性差异 (p<0.05 通常认为显著）。

四、结果分析与功效评价

1. 数据分析：

   • 计算各样本组的平均延伸率、弹性回复率等参数及标准差。
   • 比较试验组（使用测试产品后）与基线组或对照组在干态和湿态下的弹性参数变化。
   • 确定变化是否具有统计学显著性（p<0.05 或更严格标准）。

2. 功效评价解读：

   • 弹性回复率显著提升（尤其湿态）： 这是最核心的积极结果。表明产品能有效增强头发抵抗形变和恢复原状的能力，减少塑性形变（不可恢复的拉伸），改善头发强韧度，降低湿梳和干梳过程中的断裂风险。
   • 延伸率适度变化： 过高的延伸率（尤其湿态）可能意味着头发过于“软”，缺乏支撑力。适度的增加可能有益，但需结合回复率判断。理想状态是保持或适度增加延伸率的同时显著提高回复率。
   • 干/湿态差异缩小： 如果产品能有效降低湿态下延伸率的过度增加，提高湿态回复率，使其更接近干态性能，则表明产品显著改善了头发的湿态抗损伤能力，这是重要的功效宣称点。
   • 与主观评估关联： 可将弹性测试结果与受试者的感官评估（如问卷询问头发是否更柔顺、易梳理、强韧、有弹性）进行相关性分析，增强结果的说服力。

五、毛发弹性试验在功效评价中的应用价值

1. 客观量化核心功效： 为“强韧发丝”、“减少断裂”、“改善损伤”、“提升秀发活力”等功效宣称提供直接、可量化的物理力学证据，是功效评价的核心指标之一。
2. 评估不同处理的影响：
   • 护发产品评价： 比较不同配方（如不同活性成分、不同硅油、蛋白质）、不同使用周期对毛发弹性的修复或保护效果。
   • 损伤模型验证： 评估化学处理（漂白、染烫）后弹性的下降程度，验证产品对受损发质的修护效果。
   • 环境损伤研究： 评价紫外线照射、氧化处理等对弹性的破坏及防护产品的效果。
3. 产品机理研究支撑： 弹性变化可间接反映产品作用于毛发的机理，如补充角蛋白、修复二硫键、形成保护膜等。
4. 质量控制与宣称支持： 作为产品质量稳定性监控的指标之一，并为产品宣传提供科学背书。

六、结论

毛发弹性试验是人体功效评价体系中不可或缺的组成部分，它通过精密仪器客观测量头发在拉伸-回复过程中的力学行为，主要聚焦于弹性回复率和延伸率（尤其在湿态下），为评价头发强韧度、抗损伤能力及护发产品的真实功效提供了关键、定量的科学依据。标准化的样本采集、严格的测试环境控制、精确的参数计算和可靠的统计学分析是确保试验结果准确、可靠、可重复的关键。结合消费者的主观感官评价，毛发弹性数据能有力地支撑产品的功效宣称，指导产品研发与优化，最终服务于消费者追求健康强韧秀发的需求。

七、注意事项

• 个体差异： 不同种族、年龄、性别、头发类型（直径、卷曲度）的个体间基线弹性存在差异，分组设计需考虑匹配或使用自身对照。
• 样本代表性： 单个位置少量头发是否能代表整个头部？通常枕后区头发受环境因素（如日晒）影响较小，被认为是相对稳定的代表区域。
• 测试条件标准化： 恒温恒湿环境、拉伸速率、浸润时间（湿态）、测试根数等必须严格统一才有可比性。
• 损伤处理： 拔取和夹持过程需极其小心，避免引入额外机械损伤影响结果。
• 伦理合规： 人体试验必须严格遵守伦理规范，保护受试者权益。

毛发弹性试验，作为连接头发微观结构与宏观性能感知的桥梁，其科学性和客观性使其在化妆品功效评价领域持续发挥着不可替代的重要作用。