이 연구는 남극에서 일어나는 지구온난현상, 오존층 파괴, 엘니뇨-남방진동 같은 지구의 환경변화와 관련이 있는 현상들을 정리한 것이다. 빙벽이 후퇴하고 빙붕이 갈라지는 현상은 지구환경변화, 그 가운데서도 최근 들어 심해진 지구온난현상을 반영한다. 또 서남극 남극반도에서 떨어진 남쉐틀랜드군도 킹조지 섬의 마리안 소만의 빙벽이 1956년부터 38년 동안에 후퇴한 것보다 최근 1994년부터 7년 동안에 더 많이 후퇴했다. 또한 세종기지에서 엘니뇨-남방진동과 관련된 기온과 강수량의 변화가 나타났다. 나아가 인공위성 자료 분석 결과, 세종기지가 있는 지역에서도 성층권의 오존층 파괴가 심한 남극 9월과 10월에 평균 오존전량이 감소하고 지상에 도달하는 자외선이 증가하였음을 확인하였다. 남극 오존층 파괴로 인한 자외선의 증가는 해양생물의 성장 환경을 변화시킨다. 또 남극생물의 생산력, 생물량, 종 조성의 변화를 일으키며, 자외선은 일차생산자인 식물플랑크톤 세포의 생리, 유전, 생태변화를 일으켜 남극 해양생태계 전체를 변화시킨다. 현재부터 42만 년 전까지 네 번의 빙하계(氷河階)를 밝힌 보스토크호수의 얼음연구 결과를 훑어보았다. 우리나라는 남극대륙을 덮는 빙원의 굴착과 해석, 빙원 아래에 있는 지역의 지질연구 같은 남극본연의 연구를 하기위하여 남극대륙을 연구해야겠다. 고층대기과학을 포함한 대기과학도 당연히 연구해야 한다.

닭의장풀(Commelina communis L., Dayflower) 추출물의 미백효능을 확인하기 위하여 B16 melanoma 세포를 이용하여 melanin 생성에 관련된 다양한 실험을 실시하였다. 닭의장풀 추출물은 버섯 tyrosinase 활성 실험에서 저해 효과를 보이지 않았으나, melanin 생성 저해효과를 나타내었다. B16-F10 멜라노마 세포를 이용한 활성시험 결과에서, 닭의장풀 추출물은 1,000 µg/mL의 농도에서 약 32 %의 멜라닌 생성을 억제하였으며, 세포내 티로시나제 활성 억제 능도 우수하여 닭의장풀 추출물 250 µg/mL 이상의 농도에서 50 % 이상의 저해 효과를 보였다. 추출물의 melanin 생성 기작에 대한 영향을 조사한 결과, melanin 합성의 key protein인 tyrosinase 발현의 우수한 저해 능력을 보였고, tyrosinase related protein-1 (TRP-1)의 발현 억제와 tyrosinase related protein-2 (TRP-2)의 N-glycosylation 억제를 통해 melanin 합성이 억제되는 것으로 분석되었다. 따라서 닭의장풀 추출물은 melanin 합성에 필수적인 효소(tyrosinase, TRP-1)의 발현 저해 및 TRP-2의 N-glycosylation 억제를 통해 미백 효과를 나타내는 것으로 확인되었으며, 이에 따라 본 추출물은 melanin 합성의 효소 경로를 저해하는 미백 소재로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

신선초 추출물 및 그의 분획물의 미백 효과를 알아보기 위하여, B16 멜라노마와 정상 사람 표피 세포를 이용하여 멜라닌 생성에 관련된 다양한 실험을 실시하였다. 70 % ethanol 용매로 추출한 신선초 추출물을 연속적으로 분획하여 hexane, ethyl acetate, n-butanol, 물 분획물을 얻었다. 버섯 티로시나제 활성 실험에서 신선초 추출물 및 그의 분획물은 저해 효과를 보이지 않았으나, B16 멜라노마를 이용한 멜라닌 생성 실험에서는 hexane 분획물과 ethyl acetate 분획물에서 억제 효과를 보였다. 세포내 멜라닌 생성의 초기 단계에 작용하는 티로시나제 단백질의 활성을 조사한 결과, hexane 분획(IC50 < 25 g/mL)과 ethyl acetate분획(IC50 < 5 g/mL)은 알부틴(IC50 250 g/mL)과 비교 시 더 낮은 농도에서 현저하게 티로시나제 활성을 저해시켰다. 따라서 신선초 추출물의 미백 작용 기전을 규명하기 위하여, 멜라노사이트의 mitogen으로 작용하는 endothelin-1 (ET-1)과 UVB에 의해 생성되어 염증을 매개하는 interleukin-1α (IL-1α)의 생성량을 측정하였다. Hexane 및 ethyl acetate 분획물은 IL-1α의 생성에 영향을 끼치지 못했으나, 표피세포에서 UVB에 의해 생성된 ET-1을 농도에 따라 감소시킴으로써 멜라노사이트의 melanogenesis를 저해하는 것으로 확인되었다. 따라서 신선초 추출물은 미백 효능을 갖는 화장품 소재로써 사용 가능하리라 판단된다.

세라마이드는 콜레스테롤, 지방산과 함께 각질층을 구성하는 주요성분으로 각질층의 피부장벽 기능에 중요한 역할을 하며, 아토피 피부염, 건선, 건성습진, 주부습진 등과 같은 염증성 피부질환 방지에 도움이 되는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서 2(2aminoethylamino)ethanol (AEEA)을 출발물질로 하여 신규 유사세라마이드 BPC16을 합성하고, 그 물리화학적 성질과 화장품의 신규 소재로 활용하기 위하여 세포독성, 보습, 각질제거효능 등을 평가하였다. 합성된 BPC16을 이용하여 콜레스테롤, 스테아린산을 포함하는 에멀젼을 제조했고, 편광현미경에서 ‘Maltese Cross'를 확인함으로써 BPC1이 라멜라 에멀젼을 형성함을 확인하였다. 단층배양세포와 삼차원배양세포에서의 세포독성 실험에서 BPC16은 보습과 피부손상회복 효과를 보이는 10 mM 이하의 농도에서 독성이 없음을 확인하였다. BPC16의 보습효능을 확인하기 위하여 Vapormeter와 Corneometer를 이용하여 임상실험을 실시하였으며, 우수한 효과를 확인할 수 있었다. 또한, 피부손상에 대한 회복효과와 Visioscan을 이용한 각질량의 변화 실험에서도 우수한 효과를 확인하였다.

이온교환수지를 이용하여 말단기에 이중결합 생성이나 고리열림반응 없이 저분자 히알루론산(oligo HA)을 제조하였다. 제조된 oligo HA의 화장품소재로서의 활용 가능성 및 그 효능을 평가하기 위하여 fibroblast, keratinocyte 및 SIRC cell을 이용하여 독성을 평가하였고, Caco-2 cell과 인공피부를 이용하여 피부 투과도를 평가하였다. Oligo HA는 fibroblast와 keratinocyte cell에서 각각 300 g/mL 및 1,000 g/mL까지의 농도에서 독성이 없었으며 in vitro ocular test에서도 2,000 g/mL의 높은 농도에서까지 자극에 의한 세포독성이 관찰되지 않았다. Caco-2 cell을 이용한 세포 투과실험에서는 HA는 거의 투과되지 않는 것에 비해 oligo HA은 16.0 %까지 투과되었고, 인공피부를 이용한 세포투과 실험에서도 약 90 %의 상당히 높은 투과도를 보였다. 사람 피부에서 보습효과를 확인하기 위하여 oligo HA를 함유한 제형을 피부에 도포한 후 피부 수분량과 경피수분 손실량을 측정한 결과 HA와 비슷하게 우수한 보습 효과를 확인할 수 있었다. 인체 피부 누적 첩포 실험 결과, 특별한 피부 자극이 확인되지 않았다. Oligo HA는 HA의 우수한 보습력을 유지하면서 높은 피부 투과도를 갖는 보습소재로써 화장품에 유용하게 활용될 수 있음을 확인하였다.