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Thema

Haarstruktur, von der Wurzel bis zur Faser

Das Haar, das du siehst, ist totes, verhärtetes Keratin aus drei Schichten; deshalb geht es bei der Pflege um Schutz statt um Reparatur.

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Ein Haar hat bis zu drei Schichten. Die Kutikula ist die dünne Schutzhülle (etwa 10 % des Gewichts). Der Kortex gibt Festigkeit (86 bis 90 %). Ein Markkern ist nur bei manchen Haaren vorhanden. Plowman 2018 ↗ Wagner 2007 ↗
Zwei Abbildungen nebeneinander. Links: ein Haarstrang, dessen Kutikulaschuppen flach und glatt liegen. Rechts: ein geschädigter Strang mit abgesplitterten, angehobenen Schuppen und einem ausgefransten Spliss.
Abbildung. Links gesunde Kutikula, rechts abgenutzte Kutikula und ein Spliss. Bleichen zerbricht die Kutikula in kleine Stücke, und Spliss kann im Inneren der Faser beginnen. Kizawa 2005 ↗ Taylor 2024 ↗

Die wichtigsten Punkte

  • Eine Haarfaser hat bis zu drei Schichten: eine äußere Kutikula (überlappende tote Zellen, etwa 10% des Gewichts), einen zentralen Kortex (86-90% des Gewichts, dort liegt die Festigkeit) und manchmal eine Medulla, einen hohlen oder locker gepackten Kern, der bei dickeren Fasern häufiger vorkommt Plowman 2018.
  • Die Kutikula ist die Seite, die dein Haar der Welt zeigt. Ihre Schuppen steuern Glanz, Reibung, Verheddern und wie Wasser eindringt. Sie nutzt sich zuerst ab. Bei Haar, das länger als 2,4 m ist, nutzte sich die Kutikula über etwa den ersten Meter schrittweise ab, bevor der Kortex betroffen war Thibaut 2010.
  • Eine Fettsäure, 18-Methyleicosansäure (18-MEA), ist an die Außenseite der Kutikulazellen gebunden und macht die Faser wasserabweisend. Ihr Entfernen macht die Faser wasseranziehend, und alkalische Behandlungen lösen sie nachweislich ab Jones and Rivett 1997.
  • Der Kortex ist ein Verbund aus steifen Keratinfilamenten in einer weicheren Proteinmatrix. Die Vernetzung in der Matrix hält die Filamente auch im nassen Zustand steif Greenberg and Fudge 2013.
  • Die Verbindungsstelle zwischen Kutikula und Kortex ist eine Schwachstelle. Bei Belastungstests an lockigem Haar eines Spenders entstanden Risse dort und verbanden sich, bis die Faser an unvorhersehbaren Stellen brach Camacho-Bragado 2015.
  • Bruch entsteht meist kumulativ: Pflege und Umwelteinflüsse summieren sich zu inneren Rissen. Täglich schonender Umgang ist wichtiger als ein einzelnes Rettungsprodukt.
  • Die feine innere Struktur ist bei Menschen nahezu identisch. Bei 12 Personen, darunter Zwillinge, fand die Röntgenbeugung dieselben Keratin- und Lipidsignale; nur einige zusätzliche Lipidsignale unterschieden sich, und die verliefen in Familien Yang 2014.

Der Haarfollikel bildet die Faser

Haar entsteht in der Haarzwiebel des Follikels und verhärtet sich beim Aufsteigen; bis es austritt, sind die Zellen tot. Die Form des Follikels bestimmt die Krümmung der Faser (siehe Lockenmuster), und den Wachstumszyklus behandelt der Haarwachstumszyklus. Nichts, was du aufträgst, verändert, was der Follikel bereits gebildet hat. Produkte verändern nur, was danach mit der Faser passiert. Behauptungen über „Reparatur“ meinen daher eigentlich das Beschichten, Auffüllen oder Vernetzen einer festen Struktur.

Schicht für Schicht

Schicht Anteil an der Faser Was sie ist Warum sie wichtig ist
Kutikula Etwa 10% des Gewichts Flache tote Zellen, die wie Dachziegel überlappen, von der Wurzel zur Spitze zeigen und außen eine dünne Lipidschicht haben Glanz, Reibung, Verheddern, Wasseraufnahme. Nutzt sich zuerst ab, hebt sich ab oder splittert
Kortex 86-90% Spindelförmige Zellen, dicht gepackt mit Keratinfilamenten in einer Proteinmatrix Festigkeit, Dehnung und Locke. Schäden hier (Bleichen, sehr hohe Hitze) sind die ernsten
Medulla Variabel Eine zentrale Säule aus Hohlräumen mit luftgefüllten Körnchen Kein klarer Einfluss auf die Festigkeit; Fasern mit und ohne Medulla hatten ähnliche mittlere mechanische Eigenschaften, aber die mit Medulla waren weniger gleichmäßig Wagner and Joekes 2007
Zellmembrankomplex Sehr klein Lipid- und Proteinkleber zwischen den Zellen Hält Schuppen und Kortexzellen zusammen; hier breiten sich Risse aus

Bindungen, die das Keratin zusammenhalten

  • Wasserstoffbrückenbindungen sind schwach und zahlreich. Wasser stört die Protein-Protein-Bindungen, deshalb behält Haar, das nass gelegt und getrocknet wurde, seine Form, bis es wieder nass wird Harland 2022.
  • Disulfidbrücken sind stark und dauerhaft. Dauerwellen, Glätter und Bleichmittel wirken auf sie. Unter Spannung brechen einige zuerst nahe den Proteinenden, und das unterscheidet sich zwischen nassen und trockenen Fasern (eine Studie an Schafswolle, nicht an menschlichem Haar) Harland 2022.

Wasser und die Faser

Haar nimmt Wasser auf und quillt. In einer Zugstudie an gebleichtem und ungebleichtem Haar mit Hitzebehandlung wurde die Steifigkeit im nassen Zustand (Modul) als bestes einzelnes Maß für Schäden durch chemische und physikalische Behandlungen eingestuft Wortmann 2022. Kalzium und Magnesium aus hartem Wasser lagern sich in der Kutikula ab, bei chemisch geschädigtem Haar stärker, und machen die Faser steifer. Die Formhaltung verbesserte sich bei unbehandeltem Haar, sank bei gebleichtem Haar aber leicht Evans 2011 (Autoren mit Industriebezug).

Wie Haar von der Wurzel bis zur Spitze altert

Bei sehr langem, unbehandeltem Haar nutzte sich die Kutikula über etwa den ersten Meter ab, während der Kortex intakt blieb. Weiter außen war der Schuppenschaden erheblich und fiel mit sinkenden Ceramid- und 18-MEA-Werten zusammen. Danach verfielen die meisten mechanischen und optischen Eigenschaften Thibaut 2010 (von der Industrie finanziert). Deshalb sehen Spitzen auch ohne Styling-Schäden schlechter aus und fühlen sich schlechter an als Ansätze, und deshalb ist Spitzenschneiden die einzige echte Lösung für alte Spitzen.

Lipide

Ein systematischer Review von 2023 mit 59 Arbeiten ergab, dass die Lipidzusammensetzung des Haars je nach abstammungsbezogenem Haartyp und Schicht variiert und dass Lipidverlust durch Bleichen, Färben, Dauerwellen, Glätten, Tenside, Sonne und Alterung beschleunigt wird, was zu trockenem, brüchigem, glanzlosem Haar führt Csuka 2023. Laborstudien an afrikanischem Haar fanden mehr und ungeordnetere Kutikula-Lipide und schnellere Wasserdiffusion Marti 2016, Oliver 2020, Barba 2022. Zwischen kaukasischen, asiatischen und afrikanischen Proben wurde kein Unterschied in der inneren Faserstruktur gefunden, während sich Geometrie, Mechanik und Wasserquellung unterschieden Franbourg 2003. Mehr dazu unter Haar nach Abstammung.

Was das für dein Haar bedeutet

  • Lockenmuster: Biegungen bündeln Belastung. Siehe Lockenmuster und Bürsten und Entwirren.
  • Haardicke: grobe Fasern haben eher eine Medulla. Siehe Haardicke.
  • Porosität: in der Praxis ein Zeichen für Schäden an der Kutikula und der Lipidschicht. Siehe Haarporosität.
  • Länge: längeres Haar war mehr Einflüssen ausgesetzt. Je länger das Haar, desto mehr Abnutzung tragen die Spitzen; bei sehr langem Haar nutzte sich die Kutikula über etwa den ersten Meter schrittweise ab Thibaut 2010. Behandle Spitzen, die Bleichen, Hitze oder jahrelange Pflege hinter sich haben, als am stärksten abgenutzt.

Mythen und Fakten

  • „Haar kann repariert werden.“ Größtenteils falsch, weil die Faser tot ist. Produkte können glätten, beschichten oder temporäre Vernetzungen hinzufügen; siehe Bond-Builder.
  • „Lockiges Haar ist eine andere Art von Keratin.“ Im Nanobereich nicht belegt Franbourg 2003, Yang 2014. Geometrie und Oberflächenlipide unterscheiden sich.
  • „Bruch ist ein einzelnes schlimmes Ereignis.“ Häufiger ist er kumulatives inneres Reißen Camacho-Bragado 2015.

Praktische Hinweise

  1. Behandle die Spitzen als den ältesten, am stärksten abgenutzten Teil der Faser. Sie brauchen mehr Pflege und irgendwann einen Schnitt.
  2. Halte die mechanische Belastung im nassen Haar gering: entwirre sanft mit etwas Spülung.
  3. Vermeide, chemische und Hitzeschäden zu kumulieren. Sie summieren sich.
  4. Sei skeptisch gegenüber jeder Aussage, Produkte „bauten den Kortex von außen wieder auf“, die keine Eindringungs- und Festigkeitsdaten zeigt.
  5. Wenn Haar nahe der Kopfhaut bricht oder mit einer weißen Zwiebel ausfällt, denk eher an Ausfall oder Kopfhaut als an Faserschaden.

Fazit

Haar ist totes Keratin: schütze es, und erwarte nicht, dass du es reparieren kannst. Die Kutikula nutzt sich zuerst ab, Bruch summiert sich, und die Spitzen sind immer der älteste Teil. Die innere Struktur ist bei den Menschen weitgehend gleich; unterschiedlich sind Form, Oberflächenlipide und Behandlungsgeschichte. Mehrere der zentralen Studien sind klein oder von der Industrie finanziert, daher betrachte die Details als gutes Arbeitsmodell und nicht als gesicherte Tatsache.

Studien 15

Plowman JE, Harland DP. Fibre Ultrastructure. Adv Exp Med Biol. 2018

Design
review

Ergebnis: Die Kutikula macht etwa 10% des Fasergewichts aus, der Kortex 86-90%; eine Medulla tritt bei dickeren Fasern häufiger auf.

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Yang FC, Zhang Y, Rheinstadter MC. The structure of people's hair. PeerJ. 2014

Personen
12

Ergebnis: Die Röntgenbeugung zeigte bei allen untersuchten Personen dieselben Keratin- und Lipidsignale; nur einige zusätzliche Lipidsignale unterschieden sich, und diese traten familiär auf.

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Jones LN, Rivett DE. The role of 18-methyleicosanoic acid in the structure and formation of mammalian hair fibres. Micron. 1997

Design
review

Ergebnis: 18-Methyleicosansäure ist außen an die Kutikula-Zellen gebunden und macht das Haar wasserabweisend; alkalische Behandlungen entfernen sie und hinterlassen eine wasseranziehende Oberfläche.

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Thibaut S et al. Chronological ageing of human hair keratin fibres. Int J Cosmet Sci. 2010

Ergebnis: Bei Haar länger als 2,4 m wurde die Kutikula auf etwa dem ersten Meter abgetragen; weiter außen entsprach die Schuppenschädigung sinkenden Ceramid- und 18-MEA-Werten, und die mechanischen Eigenschaften nahmen ab.

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Greenberg DA, Fudge DS. Regulation of hard alpha-keratin mechanics via control of intermediate filament hydration: matrix squeeze revisited. Proc Biol Sci. 2013

Ergebnis: Vernetzungen in der Proteinmatrix halten die Keratinfilamente auch im nassen Haar steif.

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Harland DP et al. The susceptibility of disulfide bonds to modification in keratin fibers undergoing tensile stress. Biophys J. 2022

Ergebnis: Wasser löst Wasserstoffbrücken im Protein, und unter Spannung brechen einige Disulfidbrücken zuerst nahe den Proteinenden, auf unterschiedliche Weise im nassen und trockenen Zustand (Schafwolle, nicht menschliches Haar).

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9 weitere Studien anzeigen

Camacho-Bragado GA, et al. Understanding breakage in curly hair. Br J Dermatol. 2015

Personen
1

Ergebnis: Bei lockigem Haar einer Spenderperson begannen Risse an der Grenze zwischen Kutikula und Kortex und wuchsen unter der Belastung beim Kämmen, bis die Faser brach; eine Umfrage aus dem Jahr 2005 ergab, dass 96% der afroamerikanischen Frauen Haarbruch angaben.

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Wagner R, Joekes I. Hair medulla morphology and mechanical properties. J Cosmet Sci. 2007

Ergebnis: Fasern mit und ohne Medulla hatten ähnliche mittlere mechanische Eigenschaften, Fasern mit Medulla waren jedoch weniger gleichmäßig.

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Franbourg A et al. Current research on ethnic hair. J Am Acad Dermatol. 2003

Design
review

Ergebnis: Kein Unterschied in der Feinstruktur kaukasischer, asiatischer und afrikanischer Fasern, während sich Geometrie, Mechanik und Wasserquellung unterschieden.

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Wortmann FJ, Quadflieg JM, Wortmann G. Comparing hair tensile testing in the wet and the dry state. Int J Cosmet Sci. 2022

Ergebnis: Bei unbehandeltem Haar lag der Elastizitätsmodul nass bei 1,89 GPa vs. 3,95 GPa trocken (etwa die Hälfte), die Bruchspannung nass bei 191 vs. 229 MPa und die Bruchdehnung nass bei 57,5% vs. 46,9%; zweimal gebleichtes Haar war im nassen Zustand noch schwächer (167 MPa, 1,63 GPa). Etwa 30 Fasern pro Strähne, 16 Strähnen, eine Haarcharge, Laborstudie; ein Mitautor war an einer Industrieeinrichtung tätig. Der Elastizitätsmodul nass war der beste einzelne Schadensindikator, die Bruchspannung trocken eine praktikable Alternative.

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Evans AO, Marsh JM, Wickett RR. The structural implications of water hardness metal uptake by human hair. Int J Cosmet Sci. 2011

Ergebnis: Calcium und Magnesium aus hartem Wasser lagern sich in der Kutikula an, bei chemisch geschädigtem Haar stärker, und machen die Faser steifer; die Frisurenhaltbarkeit verbesserte sich bei unbehandeltem Haar, sank bei gebleichtem Haar aber leicht.

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Csuka DA et al. A systematic review on the lipid composition of human hair. Int J Dermatol. 2023

Design
systematic review
Personen
59

Ergebnis: Die Lipidzusammensetzung des Haares variiert je nach Haartyp und Schicht, und der Lipidverlust wird durch Bleichmittel, Farbe, Dauerwellen, Glätten, Tenside, Sonne und Alterung beschleunigt.

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Marti M et al. The influence of hair lipids in ethnic hair properties. Int J Cosmet Sci. 2016

Ergebnis: Afrikanisches Haar hatte mehr und ungeordnetere Kutikula-Lipide und eine höhere Wasserdurchlässigkeit; das Entfernen apolarer Lipide senkte die Durchlässigkeit und erhöhte die Festigkeit der getesteten afrikanischen Fasern.

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Oliver MA et al. Ethnic hair: thermoanalytical and spectroscopic differences. Skin Res Technol. 2020

Ergebnis: Ostasiatisches Haar widerstand Feuchtigkeitsveränderungen am stärksten und hatte sehr geringe Kutikula-Lipide, europäisches Haar nahm am meisten Wasser auf, und afrikanisches Haar hatte die schnellste Wasserdiffusion.

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Barba C et al. Lipid distribution on ethnic hairs by FTIR synchrotron spectroscopy. Skin Res Technol. 2022

Ergebnis: Die Lipidverteilung unterschied sich zwischen asiatischem, afrikanischem und kaukasischem Haar, mit ungeordneteren Kutikula-Lipiden bei afrikanischem Haar.

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