Ionete
Lúcia Milani Barzotto
Um
cabelo saudável e brilhante é desejado por todos, no entanto, os mesmos são
expostos ao estresse diário e a ação dos raios ultravioleta, o que podem
levá-lo a enfraquecer e ficar com uma aparência desagradável. Pesquisas indicam
que tanto a radiação UVA quanto a UVB causam danos à fibra capilar. Portanto é
de grande interesse a pesquisa no campo de fotoproteção em cabelos.
Assim
como a lã e a seda, o cabelo é um polipeptídeo, cuja característica é a unidade
de repetição –CO-NH-C-, com grande variedade de grupos no segundo átomo de
carbono (SILVA, 2008). O cabelo humano é um filamento queratinizado que cresce
a partir de cavidades em forma de sacos chamados folículos, cada um possui seu
próprio ciclo de desenvolvimento, que compreende três fases: Anágena, que é a
fase do desenvolvimento e do crescimento do cabelo, 85% dos cabelos estão nesta
fase de desenvolvimento. Catágena, fase transitória que dura apenas algumas
semanas, onde o cabelo para de crescer e não há mais irrigação sangüínea, 1%
dos cabelos estão nesta fase. Telógena, fase em que o cabelo cai, sendo
empurrado por um novo folículo que nasce no mesmo local (POZZEBON, 1999).
A
composição do cabelo é de aproximadamente 95% de proteínas, das quais a
principal é a α-queratina, uma proteína de alto peso molecular, composta por
cadeias de polipeptídeos formadas por aproximadamente 18 aminoácidos diferentes
(SILVA, 2008). Os componentes restantes são água, lipídios (estruturais e livre),
pigmentos e elementos traços. Uma característica da α-queratina comparada a
outros tipos de proteínas é o grande conteúdo de enxofre (S). Quando duas ou
mais α-hélices estão próximas, as cadeias laterais dos aminoácidos de
diferentes proteínas criam ligações covalentes enxofre-enxofre, difíceis de
serem rompidas, chamadas de ligações dissulfeto (OLIVEIRA, 2014).
Os cabelos são formados por três estruturas básicas: a cutícula,
o córtex e a medula. A cutícula é responsável pela proteção das células do córtex,
pelas propriedades superficiais (brilho, atrito, penteabilidade,
desembaraçamento) e regula a entrada e saída de água. O córtex é responsável
pelas propriedades elásticas e resistência mecânica e contém grânulos de
melanina que variam em tipo, quantidade e tamanho, sendo responsáveis pela cor
e fotoproteção do cabelo. A medula contribui de forma insignificante nas
propriedades mecânicas da fibra capilar (CUELHO, 2013).
O cabelo humano contém dois pigmentos principais, a eumelanina e
a feomelanina, responsáveis respectivamente pelos tons marrom e vermelho visto
nos cabelos. Um terceiro pigmento
conhecido como oximelanina é encontrado no cabelo humano exposto à luz solar,
gerado pela fotodegradação da melanina, cuja presença afeta quimicamente a
coloração dos cabelos e determina o fotoenvelhecimento da fibra capilar
(DRAELOS, 2006).
As
melaninas atribuem proteção fotoquímica às proteínas do cabelo, especialmente
em baixos comprimentos de onda, onde tanto os pigmentos quanto as proteínas
absorvem luz (254 a 350 nm). Os pigmentos atuam absorvendo e filtrando a
energia recebida, e subsequentemente dissipando esta energia na forma de calor.
Todavia, ao proteger as proteínas do cabelo da luz, os pigmentos são degradados
ou oxidados. A melanina age como um dissipador de energia proveniente dos raios
solares, atuando como um scavenger (varredor) de radicais livres,
prevenindo o transporte de espécies deletérias para a matriz da queratina
(NOGUEIRA & JOEKES, 2004).
Alguns
pesquisadores demonstraram que cabelo despigmentado é mais suscetível a danos
por UV induzido do que cabelo pigmentado, o que significa que a os grânulos de
cor oferecem alguma proteção contra danos oxidativos (DRAELOS, 2006; SIGNORI,
2004; PANDE, 2001)). A taxa de ruptura das ligações dissulfeto de cistina
causadas pela exposição ambiental é maior em cabelo não pigmentado do que em
pigmentado. Assim, cabelos brancos e
cabelos grisalhos são mais suscetíveis aos efeitos nocivos da radiação UV que
cabelo pigmentado jovem. Atualmente, a tintura de cabelo é o melhor protetor
solar disponível. Protetor solar contendo xampus e condicionadores podem
oferecer fotoproteção limitada, na melhor das hipóteses (DRAELOS,2006).
O
cabelo humano é constituído de matéria “não viva”, portanto a exposição solar
não gera alterações morfofuncionais, como ocorre em neoplasias na pele humana,
mas podem ocorrer modificações físicas na fibra capilar, tornando-o mais fraco,
tornando-o frágil e menos maleável. O fotoenvelhecimento acarreta ainda a
quebra das pontes de dissulfeto, e pode propiciar aumento das ligações cruzadas
dessas pontes com peptídeos, tornando o cabelo mais fraco e suscetível a
quebras (BALOGH, 2010).
O córtex e a cutícula são sensíveis ao ultravioleta responsável
pela alteração da cor, brilho e resistência dos fios. Fibras de cabelos
expostas à radiação UV sofrem intensa alteração da morfologia com aumento
significativo das rugosidades das cutículas, que demonstra alto índice de
quebra das fibras (devido à cisão das pontes de dissulfeto de cistina) e diminuição da espessura com
consequente exposição da matriz interna da fibra de cabelo a condições
agressivas (RIBEIRO, 2010; DRAELOS,2006). A radiação UV também danifica os
lipídios cabelo, assim, o cabelo fotodanificado é seco, frágil e sem brilho
(DRAELOS,2006).
O conhecimento atual, no entanto, sobre fotodano em cabelo humano e mecanismos fotodegradação ainda não
estão bem elucidado, uma melhor compreensão das alterações estruturais de
cabelo causadas por diferentes comprimentos de onda também é ainda deficiente.
Há controvérsias sobre os efeitos da exposição ao sol em diferentes tipos de
cabelo. Explanações a estas perguntas são freqüentemente sustentadas
baseando-se na quantidade e tipo de melanina de cada cabelo, mas fatores tais
como a falta de conhecimento da estrutura da melanina, bem como metodologias
estabelecidas para usar em estudos de cabelo humano tornam difícil chegar a um
acordo geral sobre estas questões (NOGUEIRA et al, 2006).
Até
recentemente, a abordagem principal para fotoproteção do cabelo não era
diferente do da pele. Protetores solares UV-B e UV-A eram adicionados às
preparações concebidas para utilização no cabelo, no entanto, o principal
problema com esta abordagem tópica de fotoproteção de cabelo foi a incapacidade
de criar uma película uniforme para proteger toda a área da superfície de cada
fio de cabelo, outro desafio é a criação de uma formulação de protetor solar
que vá aderir a cutícula do cabelo. Além disso, o uso do protetor solar capilar
não pode deixar o cabelo oleoso e sem movimento (DRAELOS,2006).
O efeito dos diferentes comprimentos de onda sobre as propriedades de
cabelo é um dos principais tópicos discutidos na literatura, bem como os tipos
de cabelo mais propenso a fotoxidação, pois esta informação é especialmente
importante para escolher os filtros corretos para formular protetores solares
para cabelo. Mudanças nas perdas de proteínas e de cor são dependentes no tipo
de cabelo, estudos demonstram que a radiação UVB é o principal responsável pela
perda de proteína do cabelo e que as alterações de cor são causadas
principalmente pela radiação UVA. A quantidade total de aminoácidos mais
sensíveis à fotodegradação (triptofano, cistina, tirosina e histidina) depende
do tipo de cabelos. Dentre as técnicas
para caracterização de cabelos destacam-se microscopias, espectrocopias e
ensaios de tração.
MICROSCOPIA
A microscopia requer amostragem pequena e mínima preparação, e o cabelo
pode ser observado no seu ambiente natural com menos danos do que por outros
métodos microscópicos tal como microscópio óptico e eletrônico de varredura
(HADJUR, 2001).
Esta
técnica é rotineiramente usada para monitorar a eficiência de limpeza xampus,
para avaliar a homogeneidade dos polímeros de camadas, e avaliar as mudanças
que eles induzem nas propriedades óptica de superfície do cabelo em termos de
opacidade, transparência e brilho. Um segundo campo importante de investigação usa
o canal de fluorescência, que revela a estrutura interna do cabelo. As sondas
fluorescentes (rodamina e seus derivados) demonstram as vias de penetração e
delinear a geometria das células do córtex e da medula de acordo com as suas
propriedades hidrófilas ou lipófilas (HADJUR, 2001).
LAGARDE et al (1994) usando solução aquosa de rodamina B
a 1% demonstraram que a
microscopia confocal é um método excelente para o estudo da localização
manchas fluorescentes, sendo que as imagens obtidas em 3D são de alta
qualidade e permitem a visualização da cutícula e seu padrão de
distribuição, e oferecem muito potencial
para o futuros trabalhos de avaliação de dermocosméticos. Com o objetivo de
investigar a conformação e a orientação das cadeias polipeptídicas, Ackermann
et al (2008) estudaram o fio de cabelo por microscopia e Raman. Uma compreensão da espectroscopia de componentes do cabelo abre
caminho para a investigação de molecular.
ESPECTROSCOPIA RAMAN
Dentre as técnicas desenvolvidas devido aos avanços
tecnológicos ocorridos nas últimas décadas destaca-se a espectroscopia Raman,
que é governada por processos de espalhamento de luz pela matéria. Se uma onda
eletromagnética atinge a superfície de um meio, uma fração da luz é refletida
enquanto que o resto é transmitida para dentro do material. Da parcela da radiação
transmitida através da superfície, uma fração desta é absorvida na forma de
calor e outra é retransmitida na forma de luz espalhada.
A luz emergente apresenta em seu bojo uma pequena
parcela composta de frequências diferentes daquela incidente; o processo que
rege este fenômeno recebe o nome de espalhamento Raman. Os processos deste
espalhamento inelástico podem ser classificados de duas formas: se a frequência
da radiação espalhada for ligeiramente menor que a frequência da radiação
incidente, o processo de espalhamento absorve energia, que é retirada do campo
de radiação e transformada no meio espalhador. Esse espalhamento é denominado
Stokes. Por outro lado, se a radiação espalhada tiver frequência ligeiramente maior
que a da radiação incidente, o processo de espalhamento cedeu energia, que foi
retirada do meio espalhador e transformada em energia do campo de radiação.
Esse espalhamento recebe o nome de anti-Stokes. Quando uma onda eletromagnética
atinge um material, seu campo elétrico oscilante imprime deslocamentos nos íons
constituintes, gerando momentos de dipolos oscilantes que influem na
suscetibilidade elétrica e, por consequência, na polarização do material (RODRIGUES
& GALZERANI, 2012).
Espectroscopia
Raman é um método não destrutivo com uma gama de possíveis aplicações no campo
de pesquisa cosmética. GNIADECKA (1998) analisaram a estrutura da água,
proteínas e lipídeos em pele humana, cabelos e unhas intactos. Uma vez que esta
técnica é não invasiva, é de particular interesse para a pesquisa da pele e
cabelo. Em muitos casos, este método pode ser aplicado tanto in vitro como in
vivo para dar direta informações sobre o estado da pele ou cabelo antes e após
o tratamento com produtos cosméticos (HADJUR, 2001).
Os dados
Raman são de alta qualidade tanto na superfície como na profundidade em pele e
em cabelo. As informações 3D gravadas por microscopia confocal Raman é crucial
para melhorar a compreensão da pele e do cabelo por análise in situ da composição do produto químico
(água, lipídios, proteínas, enxofre e aminoácidos). É também muito útil para a
localização espacial de ingredientes cosméticos em substratos em função do
tempo (LAGARTE, 1994). Todos estes componentes apresentam características
distintivas em espectros Raman, Medidas Raman são relatados em cabelos pigmentados
e descoloridos (KUZUHARA, 2003). Os
espectros de Raman podem assim ser utilizados para avaliar as alterações
químicas associadas com branqueamento do cabelo, como fizeram Akhtar (1997), diferenças na produção
de ácido cisteico de cisteína foram verificadas.
A fim de investigar a influência de tratamentos químicos (redução,
aquecimento e,
oxidação) sobre fibras de queratina, a estrutura do cabelo humano virgem branco resultante a partir de um processo de alisamento permanente cabelo em várias profundidades de amostras transversal foi analisada diretamente sem isolar a cutícula e córtex, utilizando espectroscopia de Raman. A partir destas experiências, concluiram que o tratamento térmico após o tratamento alisamento permanente de cabelo causa a randomização de proteínas existentes em toda a região do córtex, contribuindo assim para a aceleração da religação dos grupos de dissulfeto, durante o processo de oxidação.
oxidação) sobre fibras de queratina, a estrutura do cabelo humano virgem branco resultante a partir de um processo de alisamento permanente cabelo em várias profundidades de amostras transversal foi analisada diretamente sem isolar a cutícula e córtex, utilizando espectroscopia de Raman. A partir destas experiências, concluiram que o tratamento térmico após o tratamento alisamento permanente de cabelo causa a randomização de proteínas existentes em toda a região do córtex, contribuindo assim para a aceleração da religação dos grupos de dissulfeto, durante o processo de oxidação.
Pudney et al (2013) descreveram a aplicação da
espectroscopia Raman nas fibras do cabelo inteiro, demonstrando ser uma técnica
dequada para investigar as propriedades do mesmo devido ao fato de ser uma
técnica sensível à estrutura molecular e conformação de proteinas. Inicialmente
demostraram as diferenças na composição das proteínas das estruturas do córtex,
e representaram graficamente. A
penetração de agentes ativos foi
mostrado em cabelos tratados de maneiras diferentes, por exemplo, pelo
branqueamento, ou com o resorcinol
seguido por lavagem e também foi observado o tratamento com um produto para cuidado
do cabelo. Em todos os casos, as alterações do cabelo foram identificados e associadas
a partes específicas da fibra. Uma vez que a fibra de cabelo é mantida intacta,
pode ser tratada repetidamente e medida e, portanto, os processos de tratamento
de múltiplas etapas podem ser avaliados.
Fibras de cabelo foram analisadas por espectroscopia Raman para avaliar a
adequação de uma gama de comprimentos de onda de excitação para a coleta de
dados através de longos períodos de tempo. Considerou-se que o comprimento de
onda de excitação ótimo para o detalhe espectral dos testados, foi de 780 nm e
que este comprimento de onda resultou em pouca degradação do sinal ao longo do
tempo (CARPENTER, 2009).
As medidas realizadas para avaliação da
eficácia dos fotoprotetores capilares são: mudanças na coloração, testes de
degradação proteica, de decomposição do triptofana, peroxidação lipídica,
testes mecânicos de resistência à tração, quimiluminescência e calorimetria
exploratória dinâmica de alta pressão (ZULLI, 1996; BALOGH, 2010; FERNANDES,
2011).
Testes de
tração mecânico
Teste de
cabelo constitui em estudo de tensão a taxa constante (40 mm/min) de fibra de
cabelo individualmente. Talvez a mais
intuitiva indicação da força do cabelo envolva a determinação força ou tensão
(força por área) requerida para quebra uma fibra individual. A ruputura é
dependente das dimensões do cabelo como espessura e tratamentos.
Gao &
Bedell (2001) analisaram fibras individuais a uma taxa constante de
deslocamento por tempo em ambiente controlado e determinaram que o cabelo
suporta ~ 6,8GPa antes de quebrar.
CONCLUSÃO
Produtos com apelo fotoprotetor são
importantes na manutenção de cabelos saudáveis.
Esses produtos são produzidos com substâncias catiônicas que apresentam
afinidade intrínseca com a fibra, apresentando efeito formador de filme. No entanto, as dificuldades em relação a mensuração
da eficácia desses produtos ainda é uma lacuna a ser preenchida no campo de
pesquisa cosmética.
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