본 연구에서는 천연물 화장품 원료의 유기용매 추출법과 미생물을 이용한 발효법의 장단점을 보완하기 위해, 생(生) 천연물에 미생물을 이용한 발효를 통해 과즙을 만드는 새로운 제조법으로 화장품 소재를 개발하였다. 천연물은 다양한 색상과 비타민이 풍부한 것으로 알려진 파프리카 중 두 가지 색상(빨간색, 녹색)을 선정하였고, 발효에 사용된 미생물로서 당분해 효소능이 있는 유산균(Lactobacillus plantarum)을 이용해 파프리카에 접종하여 발효하였다. 먼저 고압으로 착즙한 파프리카 생즙 2종과 유산균으로 발효한 발효즙 2종의 생리활성 변화를 확인해 보았다. 총 페놀함량과 총 플라보노이드 함량 측정 실험 결과, 파프리카 생즙보다 발효즙에서 모두 함량이 높았으며 특히 빨간색 파프리카 발효즙에서 가장 높은 함량을 나타내었다. 프리라디칼 소거효과와 지질과산화 억제효과 역시 파프리카 생즙에 비해 발효즙에서 우수한 항산화 효과가 나타났으며, 그중 빨간색 파프리카 발효즙의 효과가 가장 높았다. 항산화 효과가 높은 빨간색 파프리카 발효즙을 이용해 MMP-1 발현 실험을 한 결과 농도 의존적으로 MMP-1 mRNA와 MMP-1 단백질의 발현을 억제하였다. 노화에 따른 glycation (당화현상) 실험의 경우, 파프리카 발효즙에서 상대적으로 anti-glycation 효과로 최종 당화산물 (advanced glycation end-products, AGEs) 생성 억제 활성이 높아 항산화효과와 밀접한 연관성을 나타내었다. 또한, 세포노화 지표물질인 senescence-associated β-galactosidase (SA-β-gal) 활성을 사람 섬유아 세포(HDF)를 이용하여 실험한 결과, 파프리카 발효즙을 처리하였을 때 노화에 의해 염색된 세포의 수가 감소하여 세포의 senescence를 억제하는 것을 확인할 수 있었다. 결론적으로, 파프리카는 생즙보다 유산균을 이용한 발효즙이 항산화 효과와 항노화 효능이 우수했으며, 그중 빨간색 파프리카 발효즙이 가장 우수한 항산화와 항노화 효능을 가져 이를 이용한 항산화 및 항노화의 천연 신소재로 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

노화는 생리학적으로 비가역적으로 일어나는 과정으로 노화가 진행됨에 따라 단백질의 산화화학반응 등 으로 노화징후가 축적된다. 활성산소와 당화된 최종 당화산물(advanced glycation endproducts, AGEs 최종 당화산물)은 생체 조직과 세포를 공격하여 노화를 촉진한다고 알려져 있다. 본 연구에서는 항산화 물질로 알려 진 aminoguanidine을 양성 대조군으로 anti-glycation 효과를 확인하였으며, methoxy PEG-45 thioctate (LA-PEG)를 농도별로 처리하여 anti-glycation 효과를 평가하였다. 실험결과 LA-PEG는 매우 우수한 anti- glycation 효과로 최종 당화산물(AGEs) 생성억제 활성이 매우 우수하게 나타났으며, 항산화 효과와 밀접한 연관을 나타냈다. 또, 세포노화 지표물질인 senescence-associated β-galactosidase (SA-β-gal) 활성을 사람 섬유아세포(HDF)를 이용하여 확인한 결과, LA-PEG를 처리하였을 때 염색된 세포의 수가 감소하여 세포 의 senescence를 억제하는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구결과, LA-PEG의 anti-glycation 효과 및 산화로 인한 단백질 손상에 대한 보호 효과가 우수하게 나타났으며, 항노화 화장품에 적용 시 효과적으로 적용할 수 있을 것으로 사료된다.

파극천은 전통적으로 피부염증 치료에 사용되어온 약초이다. 본 연구에서는 파극천 뿌리를 고온(132˚C) 및 고압(1.2kgf/cm2)에서 15분 동안 처리한 후 추출물을 분리하여 이들의 MMP-1 효소 억제 효능을 확인하였다. 고온고압 처리된 파극천 추출물의 성분변화를 확인한 결과, 고온고압 처리가 파극천 추출물의 페놀 및 플라보노이드 함량을 약 1.5배 이상 증가시키는 것으로 나타났다. DPPH 및 superoxide 라디칼 소거능을 확인해 본 결과 500μg/mL에서 각각 79.25%, 94.5%의 라디칼 소거 효과가 나타났으며, 기존 추출물 대비 농도 의존적으로 활성 증가를 확인하였다. 또한, 항염 효과를 5-LOX 및 COX-2 저해능을 통해 확인한 결과 고온고압 처리된 파극천 추출물에서 약 45% 증가된 저해능이 나타났다. 이에 자외선에 대한 고온고압 처리된 파극천 추출물의 피부 콜라겐 단백질 분해효소 발현 저해 양상도 농도 의존적으로 발현이 억제되었으며 약 16% 정도 저해 효과가 유의적으로 증가되었다. UVB의 세포보호 효과도 고온고압 처리된 파극천 추출물을 함께 처리하였을 때 세포생존율이 증가됨을 확인할 수 있었다. 결론적으로 파극천 추출물에 고온고압 처리를 통해 기존 추출물보다 뛰어난 항산화, 항염 및 MMP-1 발현 억제 효과의 증가를 확인하였으며, 앞으로 기능성 소재로서 화장품에 응용될 수 있을 것으로 사료된다.

본 연구에서는 예로부터 민간에서 사용되어진 약초인 토인삼 추출물의 피부보호 효과를 측정하기위해항산화, 자외선에 의해 유도된 matrix metalloproteinases-1 (MMP-1) 발현저해효과, 자외선에 대한 세포보호효과, 노화세포를 이용한 senescence-associated β-galactosidase (SA-β-gal) 활성을 사람 섬유아세포(HDF)를 이용하여 확인하였다. 그 결과, 토인삼 추출물의 free radical과 superoxide radical 소거효과는 처리농도가 증가함에 따라 농도 의존적으로 나타났으며, 토인삼 잎, 줄기 추출물(LSE) 500 μg/mL에서 98.45%와 97.01%의 DPPH와 superoxide radical을 소거하여 우수한 항산화 효과를 나타내었다. 토인삼 잎, 줄기 추출물(LSE)의 MMP-1의 발현 저해효과는 섬유아세포에서 UVA조사 실험에서 우수하게 나타났으며, UVB 조사에 의한 세포보호 효과도 우수하게 나타났다. 또한 노화세포를 이용한 SA-β-gal활성은 토인삼 잎, 줄기 추출물(LSE)을 처리하였을 시 염색된 세포의 수가 감소하여 세포내 senescence를 억제하는 것을 확인할 수 있었다. 이상의 결과들을 종합해 보면, 토인삼의 지상부분인 잎, 줄기 추출물(LSE)은 항노화 및 항산화제로서의 우수한 특성으로 피부손상에 의한 산화적 스트레스에 대응하는 새로운 기능성 소재로서의 가능성을 가지는 것으로평가된다.

자외선에 의한 활성산소 종의 생성과 피부 광노화 촉진은 피부표면 조직의 파괴와 피부염증유발, 홍반 등을 수반하며, 일상생활에서 항상 생활 자외선에 노출되어 있는 피부는 이러한 위험 요인과 직면하고 있다. 병이소초추출물의 유해 라디칼 소거 효과 실험 결과 IC50 values가 18.2 µg/mL로 superoxide 소거 효과가 우수하게 나타났으며, 세포 내에서 ROS에 의해 형광을 띠는 물질로 전환되는 CM-DCFDA를 이용하여 ROS의 양을 측정한 결과 자외선에 의해 증가된 세포 내 ROS의 양이 병이소초 추출물을 처리함으로써 100 µg/mL 농도에서 30 % 이상의 우수한 소거효과를 나타내었다. 섬유아세포에 자외선(UVA) 6.3 J/cm2으로 조사하고 병이소초 추출물을 처리한 결과, 자외선에 의해 높아졌던 MMP-1 단백질 발현량이 농도의존적으로 감소하였으며, 50 µg/mL의 농도에서 37.7 % 정도의 MMP-1 발현 억제효과를 나타냈다. RT-PCR 실험에서는 병이소초 추출물을 10 ∼ 50 µg/mL 농도로 처리한 결과, 자외선에 의해 높아졌던 MMP-1 mRNA의 발현이 농도 의존적으로 확연히 감소함을 확인할 수 있었다. 따라서 병이소초추출물은 자외선에 의해서 발생할 수 있는 피부손상에 대하여 효과적으로 보호할 수 있는 우수한 항산화 및 피부세포 보호소재로 적용될 수 있다.