Nanoparticles are commonly used to avoid the opaque white color of TiO2 based sunscreen. However, a dispersing agent is typically required because of the tendency of the nanoparticles (NPs) to agglomerate. Stearic acid is one kind of dispersing agent often used for sunscreen products. However, according to the MSDS data sheet on stearic acid, stearic acid is highly hazardous to aquatic life and causes irritation on human skin. To avoid this problem, in this study a safer organic dispersing agent extracted from Korean seaweed has been studied to disperse TiO2 nanoparticles, and further use as an active agent in sunscreen products. The presence of phytochemicals in seaweed extract, especially alginate, can disperse TiO2 nanoparticles and improve TiO2 dispersion properties. Results show that seaweed extract can improve the dispersion properties of TiO2 nanoparticles and sunscreen products. Reducing the agglomeration of TiO2 nanoparticles improves sunscreen properties, by making it less opaque white in color, and increasing UV protection value. It was also confirmed that adding seaweed extract into sunscreen products had no irritating effects on the human skin, making it more desirable for cosmetics application.

Exposure to ultraviolet (UV) light is often associated with skin damage, sometimes very serious, and in recent times has received particular attention as a health risk. As a result, the proper use of sunscreen has long been recommended to protect against skin damage. The continued increase in the use of sunscreen may be linked to increased information about the risk of melanoma and non-melanoma skin cancer caused by prolonged exposure to ultraviolet rays. Natural and harmless materials that block and prevent UV light have emerged as essential household items in the field of skin beauty. New materials need to be considered and evaluated in relation to ultraviolet rays and their harmful effects. This study aims to explain the effect of UV exposure on human skin, the classification of sunscreens, the application of zeolite, nano clay, and LDH in sunscreen formulations, as well as the regulation of this service in various countries around the world.

본 연구의 목적은 천연 소재를 이용한 자외선 차단 제품 개발의 기초 자료로 제공하는 것을 목적으로 하였다. 연구 방법은 피부미용 관련 자외선 차단제의 국내외 산업 현황과 천연 소재 연구 동향, 그리고 특허 현황을 조사하여 분석하였다. 연구 결과 자외선 차단제는 미국 시장이 전 세계의 약 21%를 차 지하는 가장 큰 시장이며 중국 시장이 급격하게 성장하고 있다. 기능성 화장품 주요 4종의 국내 생산실적 1위는 복합기능제품이며, 주름개선과 자외선 차단제, 미백의 순으로 나타났으며 세계시장 및 국내시장 모두 지속적으로 성장하고 있다. 최근 10년간 천연 자외선 차단 소재 연구동향을 조사하여 분석한 결과 황금, 홉, 감초, 핑거루트, 녹차, 야관문 추출물 등이 효능이 있으며 그 이외에도 광노화, 항산화, 항염, 항균, 미백, 주름개선 등의 효능도 있는 것으로 나타났다. 특허 등록 현황은 건수가 증가하는 추세이며 식물이나 해조류에서 성분을 확보하고 있었다. 본 연구의 결론은 향후 세계적 트렌드에 맞춰 안전하고 효능이 증명된 천연 자외선 차단 소재들을 개발해 간다면 다기능 천연 기능성 화장품 소재로 충분히 활용 가능할 것으로 전망된다.

본 연구는 다양한 식물 추출물들이 가지고 있는 항산화 능력과 자외선 차단 능력을 동시에 조사하여 추후, 항산화 효과가 있는 자외선 차단제를 개발하고자 실험을 실시하였다. 먼저 33종의 식물 추출물들의 자외선 차단 능력을 조사하기 위하여 자외선 파장 280~400nm 사이의 흡광도 스펙트럼을 조사하고, 이로부터 우수한 자외선 차단능력을 갖는 것으로 보이는 식물 추출물로 황금, 홉, 녹차, 감초, 방풍, 칡, 그라비올라, 밀싹, 상백피, 가시박, 옻, 등 11종을 선별하였다. 선별된 식물추출물의 총 폴리페놀 함량, 총 플라보노이드 함량, DPPH radical 소거 활성을 측정하여 항산화 활성 정도를 살펴보고, 이로부터 다시 자외선 차단 능력과 항산화 활성이 동시에 우수한 식물 추출물로 황금, 홉, 감초추출물 3종을 선정하였다. 선정된 황금, 홉, 감초추출물을 1:1:1로 혼합하여 겔 형태의 크림을 제조하고, 이 크림이 가지는 자외선 차단 효과를 배양된 세포에 자외선을 조사하였을 때 보여주는 세포 손상 방어 효과를 측정하는 방법으로 결정하였다. 연구 결과, 선정된 식물 추출물의 혼합물은 자외선 흡수 능력에서 상호 보완적이며, 세포 손상 방어 효과도 증가하였음을 확인하였다. 이와 같은 결과를 통하여 다양한 식물 추출물들이 가지고 있는 항산화 능력과 자외선 차단 능력을 동시에 결정할 경우 항산화 효과가 있는 자외선 차단제 개발이 가능함을 확인하였다.

본 연구에서는 일반적으로 O/W 에멀젼에 비해 안정화가 어려운 W/O 에멀젼, 특히 유동성이 높은 저점도 W/O 에멀젼의 안정성 증진을 위하여 유화제, 전해질, 유화 안정화제, 겔화제 등을 적용한 다양한 실험을 수행하여 보았다. 그 결과 이번 실험에서는 Polyglyceryl-4 diisostearate/ polyhydroxystearate/sebacate를 주 유화제로 하면서 PEG-30 dipolyhydroxystearate와 Cetyl PEG/PPG-10/1 dimethicone을 보조 유화제로 하는 유화 체계에, 전해질로 Sodium chloride를 0.5 %, 유화 안정화제로 Distearyldimonium chloride를 1 %, 유상 겔화제로 Glyceryl behenate/eicosadioate를 0.5 % 적용한 유화 입자도 작고 조밀하며 점도도 2,000 cps 이하로 일정하게 유지되는 안정한 저점도 W/O 에멀젼을 제조할 수가 있었다. 또한 상기와 같은 에멀젼 베이스에 무기 자외선 차단성분의 적용 실험을 통하여 안정성이 우수한 저점도 플루이드형 자외선 차단제품의 개발 가능성도 긍정적으로 검토 할 수가 있었다.

This study is related to the developing method of a transparent sunscreen cosmetic which has waterproofing property and no white turbidity when applied to skin. The transparent sunscreen is prepared by exploiting refractive index difference between oil-phase and water-phase of water-in-oil(W/O) emulsion. The sunscreen according to this study is prepared as a W/O type emulsion so that it is water-stable and water resistance. Also, the stability of W/O type emulsion is developed by adjusting the content of oil phase part and water phase part. As a result of this studying, the transparent W/O emulsion is prepared by adjusting the refractive index of oil-phase and water-phase within 0.004 and it is found that the stability of the transparent sunscreen is increasing when the water phase part is over 75% (w/w) of the W/O emulsion.Through clinical test of transparent sunscreen, the value of sun protection Factor(SPF) and Protection Factor of UVA(PFA) were determined. SPF and PFA values of transparent sunscreen were indicated 30.99±1.65 and 3.01±0.30.

본 연구에서는 자외선 차단제품에서 오일의 극성도, 에멀젼의 종류, 제품의 점도, 증점제의 종류 그리고 광안정제 등이 자외선 차단 효율에 미치는 영향을 조사해 보았다. 그 결과 오일의 극성도 가 높으면 자외선 차단 효과는 높게 측정되었으며(Butyloctyl salicylate: SPF 44.10, PA 7.93), 반대로 오일의 극성도가 낮으면 자외선 차단 효과는 낮게 측정되었다(Dimethicone: SPF 16.40, PA 5.57). 에멀 젼의 종류는 O/W 에멀젼보다 유기 자외선 차단제가 외상에 존재하는 W/O 에멀젼에서 자외선 차단 효율이 더 높게 측정되었다. 제품의 점도는 높아질수록 자외선 차단 효율이 비례적으로 상승하는 경향을 나타내었으며, 증점제의 종류 및 유화입자 크기는 자외선 차단 효과에 미치는 영향이 크지 않았다. 또한 광안정제의 함유 여부도 자외선 차단 효율에 영향을 미치는 중요한 인자 중의 하나로 나타났다. 이러한 결과들은 자외선 차단제의 추가적인 증량이 없어도 자외선 차단 효율을 더 높일 수 있음을 의미하는 것 으로, 앞으로 자외선 차단제품 개발 시 경제적 효율성을 높이는데 큰 도움이 될 것으로 사료된다.

액체크로마토그래피법(HPLC)을 이용하여 화장품에 들어있는 자외선차단제류 등을 동시 분석하였다. 화장품 시료를 Tetrahydrofurane(THF)에 직접 용해시키고 0.45μm 필터로 여과하여 물/메탄올/THF를 이동상으로 하여 Extend C18의 비극성 컬럼을 사용하여 기울기용리조건에서 20분 안에 분리하여 UV/Vis detector방법으로 정량하였다. HPLC분석결과 검량선은 50~800μg/mL 농도범위에서 상관계수가 r2=0.9992 이상의 좋은 직선성을 나타내었으며 검출한계는 0.01μg/mL였다.

This study evaluated SPF (Sun Protection Factor) of various quntity and kind of sunscreen ingredients which is used in O/W and W/O emulsion by systematic and quantitative approach. Octylmethoxycinnamate(OMC), Buthylmethoxydibenzoylmethan (BMDM), Octocrylene (OC), Octylsalicylate(OS), Octyl Triazone (OT), Titanium dioxide (TD) are used for the experiment. As a result, when different chemical sunscreen ingredients are added to OMC, the synergy effect of SPF was high in order of BMDM, OC, OS, OT. There was no significant difference in O/W and W/O emulsions. It can be a guide to use sunscreen ingredients effectively when the relation between the results of in vitro SPF and in vivo SPF is comprehended.

블루라이트는 가시광선영역의 파장 중 가장 에너지가 높은 파장으로 피부노화 유발 및 활성산소를 유발하는 것으로 알려져 있으며, 피부의 유해 기작에 관한 연구가 진행 중이다. 화장품 분야에서의 블루라이트 차단 소재 연구 및 관련 제형연구는 아직 초기 단계에 있으며, 블루라이트 차단 측정과 관련된 시험법 또한 명확하게 정립되어 있지 않다. 블루라이트 차단 효능 평가 시험법은 해외 자외선 차단제의 차단효과 평가 방법을 참고하여 확립하였다. 국내에 고시되어 있는 자외선 차단제 원료 27종 중 17종에 대하여 블루라이트 차단효과를 평가하였으며, 블루라이트 차단 효과는 징크옥사이드가 14.97%, 비스에칠헥실옥시페놀메톡시페닐트리아진이 16.32%, 메칠렌비스-벤조트리아졸릴테트라메칠부틸페놀이 35.47%, 티타늄디옥사이드가 65.96% 순으로 나타났다. 또 한 동일 함량의 티타늄디옥사이드의 입자크기에 따른 블루라이트 차단효과를 확인한 결과 Nano-티타늄디옥사이드 보다 Micro-티타늄디옥사이드가 두 배 이상의 차단효과가 높게 나타냈다. 제시된 블루라이트 차단효과 평가 시험법은 블루라이트 차단 소재 탐색 및 화장품 제형 연구에 활용될 수 있을 것이다.

본 연구는 기존의 인공적으로 합성된 유기 자외선 차단제를 대체하는 안정적인 식물유래 천연 자외선 차단제(BHC-S)를 개발하기 위하여 수행하였다. 땅콩싹추출물, 병출추출물 및 곰피추출물로 구성된 천연 자외 선 차단제(BHC-S)는 합성 자외선 차단제인 Parsol MCX-XR (OMC)와 동등 수준의 자외선 차단 효과를 가질 뿐만 아니라, 피부에 대한 안전성을 가지며, 주름개선 등 다기능성 효과를 가지는 것으로 확인되었다. 이로써, 자외선 차단 및 항노화을 위한 천연 화장품 원료로서의 이용이 가능할 것으로 판단된다.

자외선 노출 증가로 인한 자외선의 유해성을 방지하기 위해 자외선차단제의 사용이 보편화되었다. 이러한 추세에 맞게 화장품 업계에서는 서로 다른 성분을 혼합하거나 천연물에서 유효성분을 추출하는 연구를 활발하게 진행하고 있다. 본 연구에서는 황금에서 추출한 천연성분인 황금추출물을 함유하는 자외선차단제품의 자외선 차단효과를 확인해보고자 하였다. 총 10명의 지원자를 대상으로 각 제품의 최소홍반량을 측정하였고 자외선 차단지수를 구하였다. 그 결과 황금추출물을 함유하는 자외선차단제품과 함유하지 않는 자외선차단제품의 자외선차단지수는 각각 34.52 ± 2.13, 32.67 ± 1.44였다. 두 제품 간의 자외선차단지수 차이는 통계적으로 유의하지는 않았지만, 인체를 대상으로 천연물 자외선차단제의 임상적 효과를 평가하였고 제품도포로 인한 이상반응이 없었다는 점에서 의미 있는 시도였다고 생각된다.

신규 자외선차단제로 개발된 methoxycinnamidopropyl polysilsesquioxane은 유기-무기 혼성 구조의 고분자 입자로, 본 연구진은 이미 신규 자외선차단제에 대한 제조방법, 물리적 특성 및 자외선차단 효과에 대해 보고한 바 있다. 본 연구에서는 기존의 대표적인 유기 자외선차단제인 ethylhexyl methoxycinnamate (EHMC)와 동일한 기능기를 갖는 methoxycinnamidopropyl polysilsesquioxane의 광화학적 특성과 자외선에 대한 광안정성을 평가하였다. 또한, 자외선 흡광도와 형광의 상관관계를 이용하여, 광안정성을 향상시킬 수 있는 광안정화제에 대하여 연구하였다. Methoxycinnamidopropyl polysilsesquioxane은 광화학적으로 EHMC와 유사한 특성을 보였으며, octocrylene, ethylhexyl methoxycrylene 및 bis-ethylhexyloxyphenol methoxyphenyl triazine이 우수한 광안정화제로 확인되었다.

화장품에서 일반적으로 사용되고 있는 대표적인 자외선차단 원료들과 방부제인 phenoxyethanol (PE), 항균효과가 있는 ethylhexylglyceirn (EG)의 분배계수와 흡착도를 측정하여 비교하였고, 제품의 포장재 재질에 따라 PE가 흡착되는 정도를 비교하였다. PE, EG에 대한 11개 자외선 차단제의 분배계수는 EG가 상대적으로 높게 나타났으며 그중 Tinsorb M, Solaveil CT434가 높은 분배계수를 보였다. 40 % 이상의 EG 흡착을 보인 자외선 차단 원료는 Gransil PSQ, UV Titan M 160, Micro TiO2 MT 100 TV였고, Gransil PSQ와 Scadder는 40 % 이상의 PE를 흡착하였다. 또한 PE는 포장재 원료인 polyoxymethylene에 의해 1개월 후 7 ~ 8 % 흡착됨을 확인하였다. 자외선차단제품의 방부처방을 설계할 때 사용되는 자외선 차단제와 방부제와의 상관성을 고려하여 적절한 방부제 및 차단제를 선정해야 적은 방부제로도 최적의 방부력을 갖는 제품 설계가 가능함을 보여준다. 또한 포장재의 종류에 따라 시간이 경과하면서 방부제가 포장재에 흡착되어 방부력이 저하될 수 있음을 확인하였다.