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Liquid crystal colloidal structures for increased silicone deposition efficiency on colour-treated hair

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Synopsis An approach is described to increase the deposition efficiency of silicone conditioning actives from a shampoo on colour-treated hair via liquid crystal (LC) colloidal structures, created with a high charge density cationic polymer, poly(diallyldimethyl ammonium chloride) and negatively charged surfactants. LCs are materials existing structurally between the solid crystalline and liquid phases, and several techniques, including polarized light microscopy, small angle X-Ray analysis, and differential scanning calorimetry, were used to confirm the presence of the LC structures in the shampoo formula. Silicone deposition from the LC-containing shampoo and a control shampoo was measured on a range of hair substrates, and data from inductively coupled plasma optical emission spectroscopy analysis and ToF-SIMS imaging illustrate the enhancement in silicone deposition for the LC shampoo on all hair types tested, with the most pronounced enhancement occurring on hair that had undergone oxidative treatments, such as colouring. A model is proposed in which the LC structure deposits from the shampoo onto the hair to: (i) provide ‘slip planes’ along the hair surface for wet conditioning purposes and (ii) form a hydrophobic layer which changes the surface energy of the fibres. This increase in hydrophobicity of the hair surface thereby increases the deposition efficiency of silicone conditioning ingredients. Zeta potential measurements, dynamic absorbency testing analysis and ToF-SIMS imaging were used to better understand the mechanisms of action. This approach to increasing silicone deposition is an improvement relative to conventional conditioning shampoos, especially for colour-treated hair.

French
Résumé

Structures colloïdales à cristaux liquides pour améliorer l’efficacité de dépôt de silicone sur les cheveux colorés Une approche est décrite pour augmenter l’efficacité de dépôt de silicone, agents conditionneurs d’un shampooing pour cheveux colorés via des structures colloïdales de cristaux liquides (LC), créées avec un polymère à haute densité de charge le poly(Diallyldimethyl Ammonium Chloride) et des tensioactifs chargés négativement. Les LCs sont des structures existant entre les phases cristallines solides et les phases liquides. Plusieurs techniques, y compris la microscopie à lumière polarisée, l’analyse aux rayons X et la calorimétrie différentielle ont été utilisées pour confirmer la présence des structures LC dans les formules de shampooings. Les dépôts de silicone à partir du shampooing contenant des LC et d’un shampooing contrôle ont été mesurés sur une gamme de substrats de cheveux. Les données de spectroscopie d’émission plasma (ICP-OES) et l’image par spectrométrie de masse d’ions secondaires à temps (ToF-SIMS) illustrent la majoration du dépôt de silicone sur tous les types de cheveux évalués, avec une majoration plus prononcée pour les cheveux ayant subit des traitements oxydatifs, comme la coloration. Il est ainsi proposé un modèle dans lequel les dépôts de LC à partir du shampooing sur les cheveux : 1) fournissent des “slip planes” le long de la surface du cheveu pour des conditionneurs en milieu humide et 2) forment une couche hydrophobe qui modifie l’énergie de surface des fibres. Cette augmentation d’hydrophobie de surface favorise ainsi l’efficacité du dépôt de silicone comme agent conditionneur. Des mesures de potentiel Zeta, des analyses d’absorption dynamique et l’analyse d’image par ToF-SIMS ont été utilisées pour mieux comprendre les mécanismes d’action. Cette approche pour augmenter le dépôt de silicone est une amélioration quant aux shampooings conditionneurs conventionnels, et particulièrement pour les cheveux colorés.
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Keywords: hair; liquid crystals; oxidative damage; poly(diallyldimethyl ammonium chloride)

Document Type: Research Article

Affiliations: 1: Sharon Woods Innovation Center, The Procter & Gamble Company, 11511 Reed Hartman Highway, Cincinnati, OH 45241 2: Miami Valley Innovation Center, The Procter & Gamble Company, 11810 East Miami River Road, Cincinnati, OH 45252, U.S.A.

Publication date: June 1, 2010

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