Objective: Evaluating friction in human skin is important to assess its condition and the effects of skincare cosmetics. In this study, we evaluated the friction dynamics of moisturized skin to show the effects of moisturization on its mechanical properties.
Methods: Friction force was evaluated using a sinusoidal motion friction evaluation system. The skin of the upper arm of 20 subjects was rubbed using a contact probe. The water content of the stratum corneum and the softness of the skin were measured using a Corneometer and a Cutometer, respectively.
Results: When human skin was treated with water or 10 wt% glycerol aqueous solution, the friction coefficients increased by 0.23 ± 0.01 and 0.17 ± 0.14, respectively, and the delay times (normalized by calculating the time interval from contact with the probe to the friction response divided by the friction time for one round trip) increased by 0.048 ± 0.034 and 0.055 ± 0.024, respectively. Three different friction profiles were observed: (a) a stable pattern, in which a smooth profile was observed during the sliding process; (b) an oscillation pattern, in which significant oscillation was obtained; and (c) a stick pattern, in which the friction coefficient increased even during the deceleration process. In the case of untreated skin, the oscillation pattern was observed for the majority of subjects. The appearance rate of the stick pattern increased by 80.3% ± 29.4% after treatment with 10 wt% glycerol aqueous solution. These characteristic friction profiles can be explained by a two-step friction model consisting of two modes: (a) friction at the skin surface and (b) the delayed response due to skin deformation.
Conclusion: Moisturizing the skin with water or 10 wt% glycerol aqueous solution increased the friction coefficient and delay time, dramatically changing the friction profile. These changes were considered to be due to the swelling and softening of the stratum corneum and the increased true contact area between the contact probe and the skin surface.
Objectif: Une évaluation des effets de la friction sur la peau humaine demeure importante dans le but de juger de l'état de la peau ou de l'efficacité des produits cosmétiques pour les soins de la peau. Dans cette étude, nous avons évalué les propriétés d'une peau hydratée soumise à une friction afin d'identifier les effets de l'hydratation sur les propriétés mécaniques de la peau. MÉTHODE: Les forces de friction ont été évaluées grâce à un système d'évaluation du frottement par mouvement sinusoïdal. Une sonde de contact a été utilisée pour frotter la peau sur le haut du bras de 20 participants. La teneur en eau de la couche cornée et la souplesse de la peau ont été mesurées respectivement à l'aide d'un cornéomètre et d'un cutomètre. RÉSULTAT: Le traitement de la peau humaine avec de l'eau ou une solution de glycérol à 10% a entraîné une augmentation du coefficient de friction respectivement de 0.23 ± 0.01 et de 0.17 ± 0.14, ainsi que du délai de réaction (normalisé en divisant l'intervalle de temps entre le contact avec la sonde jusqu’à l'apparition de la réaction à la friction, par le temps de friction pour un aller-retour), de 0.048 ± 0.034 et de 0.055 ± 0.024. Trois profils de friction différents ont également été observés : (1) un modèle stable, (2) un modèle avec une grande oscillation, et (3) un modèle « collé-glissé » où le coefficient de friction augmente même pendant la décélération. Lorsque la peau est sèche, le modèle oscillant a été observé chez la majorité des participants. Le taux d'apparition du modèle « collé-glissé » a augmenté de 80.3 ± 29.4% dans le cas où la peau a été traitée avec une solution de glycérol à 10%. Ces profils caractéristiques de friction ont pu être expliqués à partir d'un modèle de friction composé de deux modes, (a) une friction à la surface de la peau et (b) un délai de réaction dû à la déformation de la peau.
Conclusion: L'hydratation de la peau avec de l'eau ou une solution de glycérol à 10% a considérablement modifié le profil de friction en raison d'une augmentation du coefficient de friction et du délai de réaction. Nous avons estimé que ces changements sont relatifs au gonflement et à l'assouplissement de la couche cornée, engendrant une augmentation de la surface de contact réel entre la sonde de contact et la surface de la peau.
Keywords: friction; glycerol; human skin; hydration; two-step friction model; viscoelasticity.
© 2021 Society of Cosmetic Scientists and Societe Francaise de Cosmetologie.