본 연구에서는 화장품에 널리 쓰이는 컨디셔닝제이면서 항균력을 가지는 성분들인 1,2-hexanediol, ethylhexylglycerin, glyceryl caprylate를 대상으로, 이들이 화장품 제형 내에서 다양한 제형 원료와 혼합될 때 그람 양성, 음성 세균에 대한 항균력이 어떻게 변화하는지 확인하고자 하였다. 검토할 제형 원료로는 제형 내에서 항균력을 향상시킬 것으로 예상되는 물질 7종(1,3-propanediol, 1,3-butanediol, glycerin, dipropylene glycol, niacinamide, EDTA-2Na, ethanol)을 선정하였으며, checkerboard assay를 이용하여 해당 물질들과 항균력을 지닌 3종 물질에 대한 항균 시너지 효과를 확인하였다. 시험 결과, 세균에 대해 눈에 띄는 항균 시너지 효과를 보인 물질은 ethanol과 EDTA-2Na였으며 특히 ethanol은 항균력을 지닌 컨디셔닝제 3종 모두와 세균에 대해 항균 시너지 효과를 나타냄을 확인할 수 있었다. Glyceryl caprylate는 시험한 물질 7종 모두와 그람 양성균인 S. aureus에 대해 항균 부가 및 상승 효과를 나타내었으며, 4종의 폴리올이 첨가된 제형에는 1,2-hexanediol, glyceryl caprylate 조합으로 방부처방을 하는 것이 그람 양성, 음성 세균을 모두 제어하기에 용이하다고 판단되었다. 본 연구는 화장품에서 자주 이용되는 항균력을 지닌 컨디셔닝제와 주요 제형 원료의 항균 시너지 효과를 확인함으로써 항균력을 지닌 컨디셔닝제의 제형 내 항균력을 예측하는 데 기여했다는 점에서 의의가 있다.
본 연구에서는 항산화 및 미백 소재의 개발을 위해 다양한 추출법을 이용하여 용담화 추출물을 제조하고 항산화 효과 및 멜라닌 생합성 저해능을 평가하였다. 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) 라디칼 소거활성을 평가한 결과 용담화 추출물의 항산화 활성은 모두 농도 의존적으로 증가하였다. 또한 용담화 추출물은 tyrosinase 활성을 저해시켰으며, B16F10 세포에서 멜라닌 생성을 감소시키는 효과를 보였다. 멜라닌 생합성에 관여하는 유전자의 발현에 미치는 영향을 알아보기 위해 tyrosinase-related protein (TRP)-1 및 2 mRNA 발현을 확인한 결과 용담화 추출물에 의해 TRP-1 및 2의 발현이 감소되는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과로 보아 용담화 추출물은 항산화 및 미백 기능성 화장품 소재로서의 응용이 가능할 것으로 사료된다.
UV 뿐 아니라 가시광선, 적외선에 의해 발생된 열로 인해 피부 온도 상승, MMP-1의 증가에 따른 피부 노화가 진행된다. 따라서 열에 의한 노화에서 피부 온도 조절은 노화 억제에 중요한 핵심 요소이다. 일시적인 수용체 전위 통로인 TRPM8은 멘솔 수용체(CMR1)로써 25 ℃ 이하의 온도에서 활성화되고 시원한 감각을 발생시키는 냉 수용체로 보고되어 있다. TRPM8 조절을 통해 시원한 감각과 피부 온도를 조절하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 천연물인 영지버섯을 이용하여 냉 수용체인 TRPM8 발현에 어떠한 영향을 주는지 확인하였다. 영지버섯추출물 및 용매 분획물의 TRPM8 발현에 대한 영향을 측정한 결과, 영지버섯추출물, n-hexane 분획물 및 water 분획물에서 농도의존적으로 TRPM8 발현이 증가함을 확인하였 다. Hex 분획물에서 유효성분을 찾고자 크로마토그래피를 실시하여 1개의 화합물을 분리하였으며 1H 및 13C NMR spectrum 분석을 통하여 화학구조를 동정하였다. 분리된 화합물은 에르고스테롤로 TRPM8 발현 증가에 효과가 있음을 확인하였다. 결과를 토대로, 영지버섯추출물 및 에르고스테롤은 화장품 분야에서 새로운 쿨링 소재로서 개발가능성이 있다고 사료된다.
본 연구에서는 생체재료인 콜라겐과 합성 단량체인 아크릴아마이드를 연속가교 하여, 하이드로젤 기반의 콜라겐 겔을 제조하였다. 아크릴아마이드의 함량 및 가교 정도에 따라, 1.5 kPa에서 3.0 kPa까지 다양한 강도 (E)를 갖는 콜라겐 겔을 제조할 수 있었다. 또한, 콜라겐 겔에 다공성 기공을 도입하고 진피세포를 내부에 담지하여, 겔 강도에 따른 세포 성장 및 거동을 확인하였다. 상대적으로 강도가 높은 겔에서 세포의 성장은 느렸지만 GAG 합성 및 분비는 활성화되는 것을 확인하였다. 콜라겐 겔의 기계적 물성에 따라 세포의 성장 및 활성이 영향을 받는 것을 알 수 있었으며, 이는 향후 인공피부 제조 및 응용, 나아가 다양한 조직공학 분야의 기반 기술로 활용 가능하리라 기대된다.
오일/정제수(O/W) 나노에멀젼은 피부의 투과성을 변화시키는 효과적인 매개체이다. 본 연구에서 우리는 콜레스테롤, 팔미틴산과 같은 피부 각질층 지질과 세라마이드 IIIB (CIIIB)의 피부 적용을 위한 콜로이드성 운반체 역할을 하는 나노에멀젼의 제조와 특성화에 초점을 두었다. 나노에멀젼을 최적화하기 위해, 입자 크기, 나노에멀젼 안정성 및 CIIIB의 용해도와 관련하여 유화 공정 조건을 검토하였다. 80 ℃의 유화 온도 및 PIC (phase inversion composition) 유화법을 통해 입자 크기의 감소가 관찰되었다. CIIIB는 오일 및 물에 대한 용해도가 낮다. CIIIB의 농도가 증가하면 나노 에멀젼의 입자 크기가 증가하였다. Lipoid S75-3을 오일상에 첨가하면 CIIIB의 용해도가 증가하여 DSC 측정에서 보여지는 일부 상호 작용을 나타냈다. CIIIB와 피부 각질층 지질은 결정화 또는 물리적 불안정성 없이 성공적으로 나노 에멀젼에 혼입될 수 있었다. 결론적으로, 피부 각질층 지질을 함유하는 안정한 나노 에멀젼은 피부를 위한 효과적인 보습 시스템으로서 효과적일 수 있다.
본 연구에서는 커피생두의 로스팅 과정에서 쉽게 발견되는 커피 은피(coffee silver skin)의 열수와 에 탄올 추출물을 사용하여 항산화, 미백, 주름개선, 세포독성실험을 진행하였다. 커피 은피의 열수와 에탄올 추출 물은 농도가 증가함에 따라 농도 의존적으로 DPPH와 ABTS 라디칼 소거활성이 높아졌으며, 열수 추출물보다 에탄올 추출물이 항산화력이 높게 나타났다. 특히 에탄올 추출물의 경우 50 μ g/mL에서 92.26%의 ABTS 라디칼을 소거시켜 양성대조군과 비슷한 항산화 효과를 나타내었다. 미백효과의 정도를 조사하기 위하여 tyrosinase 저해효과와 DOPA 산화 저해효과를 조사한 결과 농도 의존적으로 저해효과를 나타내었다. 또한 주름개선효과의 정도를 조사하기 위해 elastase와 collagenase 저해 효과를 조사한 결과 elastase와 collagenase를 농도 의존적으로 저해 효과를 나타내었다. 각질형성세포(HaCaT)를 이용하여 세포독성 및 증식실험을 진행하였다. 커피 은피 추출물의 세포생존율은 무처리 대조군과 유사한 결과를 나타내었다. 그러므로 커피 은피는 주름개선, 미백, 항산화 효과를 나타내므로 화장품에 응용 가능한 기능성 소재로 평가된다.
Propionibacterium acnes (P. acnes)는 여드름의 주요 병원성균으로 염증성 질환에 관련된 미생물 중 에 하나이다. 본 연구에서는 여드름 주요 유발 균주인 P. acnes에 대하여 70% Ethanol로 추출한 제주 자생 식물 추출물의 항균활성을 disc diffusion test 실험을 이용하여 측정하였다. 실험 결과 61개의 제주 자생 식물 추출물 중에서 45개 추출물의 항균 활성이 검출되었으며, 16개의 추출물은 항균 활성이 검출되지 않았다. 그중 에서 여우 구슬(Phyllanthus urinaria L.) - 줄기⋅잎 추출물이 18.96 ± 0.69 mm로 가장 높은 항균 활성을 나타내었고, 참당귀(Angelica gigas Nakai) - 뿌리, 돌외(Gynostemma pentaphyllum (Thunb.) Makino), 참당귀(Angelica gigas Nakai) - 잎⋅줄기, 산박하(Isodon inflexus (Thunb.) Kudo), 차나무(Camellia sinensis L.) - 꽃, 그리고 로즈마리(Rosmarinus officinalis L.) - 줄기 추출물 순으로 높은 항균 활성을 나타내었다. 이러한 결과는 제주 자생 식물 추출물이 여드름 치료⋅예방의 항균제 및 기능성 화장품 천연 원료로써의 이용 가능성을 제안한다.
녹차(Camellia sinensis L.)는 약용으로도 널리 사용되어 왔다. 하지만, 대부분의 연구는 녹차 잎을 연구의 대상으로 이루어졌으며, 지금까지도 잎 외의 다른 부분은 연구가 많이 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 외부환경의 미세먼지(particulate matter 2.5; PM2.5)에 의한 normal human epidermal keratinocytes (NHEKs)의 손상을 뿌리 추출물이 효과적으로 보호할 수 있는 효과를 확인하였다. 30년 된 녹차뿌리 표본은 아모레퍼시픽의 Dolsongi tea field에서 채취되었으며 70%의 에탄올로 추출한 녹차 뿌리 추출물은 총 순수 사포닌 함량이 54%로, 인삼 추출물보다 더 많은 사포닌을 함유한 것을 확인하였다. 그리고 PM2.5에 의한 손상으로부터의 보호 효과를 평가하기 위해 건선환자의 특이적 바이오 마커인 IL-36G를 관찰한 결과 IL-36G mRNA 발현량은 PM2.5 처리시 녹차 뿌리 추출물 처리를 통해 IL-36G 식의 유의적인 감소를 확인할 수 있었 다. 결론적으로, 30년 된 녹차뿌리 추출물은 사포닌 함량이 높은 자연 계면 활성제로 사용될 수 있으며, 또한 피부질환마커인 IL-36G 발현의 억제를 통해 PM2.5에 의해 유발되는 손상에 대한 보호 효과가 있음을 알 수 있었다.
일차 섬모(primary cilia)는 세포에서 안테나처럼 돌출되어 나온 기관인데, 외부 자극에 반응할 수 있는 각종 수용체와 채널, 신호 전달 인자들을 가지고 있다. 피부는 자외선, 온도, 습도, 중력, 장력 등 외부 환경에 반응하여 멜라닌이나 콜라겐을 만들고 피부 장벽을 형성한다. 피부에서는 일차 섬모가 없으면 헤어의 생성이나 각질의 분화가 억제된다는 보고가 있다. 또한 피부 색소 생성과 관련하여서는 일차 섬모가 sonic hedgehog- smoothened-GLI2 신호 전달에 의해 활성화되면 멜라닌 생성이 억제된다는 것이 알려져 있다. 피부가 자외선을 받으면 멜라닌 생성 호르몬의 양이 증가하고 멜라닌 생성 호르몬은 멜라닌 생성 세포 내 cAMP의 양을 증가시켜 멜라닌 생성 효소의 발현을 높인다. 이에 멜라닌 생성 호르몬과 세포 내 cAMP의 양을 증가시키는 물질을 처리하여 멜라닌 생성을 높였을 때 일차 섬모의 변화를 확인한 결과 일차 섬모가 감소하는 것을 확인하였다. 또한 기존 미백 원료인 유용성 감초 추출물(an ethanol extract of Glycyrrhiza glabra (EGG) root)과 Melasolv (3,4,5-trimethoxy cinnamate thymol ester (TCTE))가 일차 섬모의 발현을 증가시키고 멜라닌 생성 효소인 tyrosinase의 발현을 억제함을 확인할 수 있었다. 따라서 일차 섬모를 조절할 수 있다면 피부 색소 침착을 효과적으로 조절할 수 있을 것이다.
본 연구에서는 각질층의 산란에 대한 새로운 분석 방법을 제공하고 광학에 사용되는 광산란 감소 물질들 의 피부 각질층에서의 영향을 확인하였다. 각질층과 피부 구성 성분에 의해 산란되어지는 빛의 변화를 측정하기 위해 각질 테이프로 분리한 각질세포의 다크 필드 이미지 분석을 통해 다양한 광산란 감소 물질들의 각질층에서의 광산란 효과를 측정하고 분석하였다. 광산란 감소 물질의 처리 후 각질층의 물리적 특성(수분 함량, 케라틴 구조 및 두께) 변화는 FT-IR, 3D 레이저 현미경으로 관찰하였는데 화장품에서 보습제로 사용되는 단당류, 당 알코올, 환원당, 히알루론산 등은 광산란을 감소시킬 수 있었다. 그러나 광학에서의 탈수 현상과 달리 낮은 농도 조건의 광산란 감소 물질은 각질층 케라틴 구조의 내부로 물의 침투를 향상시켜 각질층의 부피를 증가시키고 강성을 감소시키는 효과를 나타내었다. 이러한 광산란 감소 물질에 의한 각질층 각질세포의 수화 현상은 각질층의 광산란을 감소시켜 피부를 보다 투명하게 보이게 해 줄뿐만 아니라 지속적인 보습효과를 제공할 수 있는 각질층 타겟의 새로운 피부 개선 연구의 가능성을 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 바이오셀룰로오스를 산화 촉매인 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidine-N-oxy radical (TEMPO)을 이용해 카복실기로 치환된 수분산 바이오셀룰로오스 미세섬유(TC)를 합성하였다. 합성된 수분산 바이오셀룰로오스는 수용액 및 에멀젼에서도 그 구조를 유지하였다. 피부 표면에 미세섬유 구조로 안착된 수분 산 바이오셀룰로오스는 바이오셀룰로오스의 고유의 물성인 물리적 강도, 수분 흡수능을 유지하였다. 모델 피부인 젤라틴 젤에 수분산 바이오셀룰로오스를 코팅 후 경도 측정 시, 바이오셀룰로오스 미세섬유가 피부 표면을 잡아주기 때문에 코팅하지 않았을 때에 비해 약 20% 증가하는 것을 확인하였다. 수분 흡수능을 측정하기 위해 돼지피부에 수분산 바이오셀룰로오스를 도포 후 접촉각을 측정하였을 때, 낮은 초기 접촉각을 가지면서도 시간에 따라 급격히 감소하는 것을 확인하였다. 또한 O/W 제형에서도 수분산 바이오셀룰로오스가 함유된 O/W 제형 에서 시간에 따른 접촉각이 감소하는 것을 확인하였다. TC에 대한 연구는 피부 위에서의 미세섬유의 기능에 대한 새로운 인식을 제공할 뿐만 아니라, fiber-cosmetics이라는 새로운 개념의 화장품 제형 연구의 초석이 될 것으로 기대된다.
표피는 각질형성세포의 분화로부터 재생되어 계층화되는 상피 조직으로서 물리적 장벽을 형성함으로써 다양한 외부 오염원으로부터 개체를 보호한다. 자가포식 작용(autophagy)은 단백질 축적물, 손상된 세포 소기관, 세포내 미생물 등이 리소좀으로 운반되고 분해되도록 매개하는 기작이다. 최근 연구 결과에 의하면 자가포식 작용이 각질형성세포의 대사 기관과 핵을 제거하여 각질층으로 최종 분화하는데 중요한 역할을 하는 것이 보고 되었다. 그러나 자가포식 작용을 촉진함으로써 표피 분화를 유도할 수 있는지는 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 천연물 유래 단일 화합물 라이브러리를 스크리닝하여 베타인(betaine)이 인간 각질형성세포주인 HaCaT 세 포에서 세포질 내 LC3 punctate 소포체 및 LC3-I에서 LC3-II로의 변환을 증가시켜 자가포식 작용을 촉진함을 규명했다. 자가포식 작용의 억제 신호인 mTOR 경로는 베타인에 의해 영향을 받지 않았으므로, 베타인에 의해 유도된 자가포식 작용은 mTOR에 독립적임을 알 수 있었다. 베타인에 의해 촉진되는 자가포식 작용은 primary keratinocyte 및 skin equivalent에서도 관찰되었다. 또한, 베타인 처리된 인공피부에서 표피층 두께가 증가함을 확인하였다. 이러한 결과들로부터, 자가포식 작용의 새로운 조절소재로서 베타인이 표피의 턴오버를 촉진하여 표피의 장벽기능을 개선하고 피부노화를 방지할 수 있음을 시사한다.