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.

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 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.

본 연구에서는 유기 자외선 흡수제와 오일들 간의 용해도에 따른 자외선 차단제의 안정성과 유기 자외선 흡수제의 조합에 따른 이들의 자외선 차단 효율 변화를 조사하여 보다 안정하고 효율이 높은 자외선 차단제품 개발에 도움이 되고자 하였다. 그 결과 오일의 종류, 농도 그리고 보관 조건에 따라서 유기 자외선 흡수제의 용해도 및 안정성이 다양하게 관찰되었으며, 이러한 현상은 에멀젼상에서도 자외선 차단지수에 영향을 나타냄을 확인하였다. 또한 유기 자외선 흡수제의 조합에 따라 다양한 자외선 흡광도가 측정되었으며, 조합 시 각각의 자체 흡광도보다 높은 시너지 효과를 나타내는 성분이 있었고, 특정 성분과의 조합 시에만 시너지 효과가 나타나는 경우도 있었다. 보관 조건에 따라서도 자외선 흡광도는 상이하게 측정되어, 자외선 차단 효율에 영향을 나타내는 다양한 변수가 있음을 확인할 수 있었다.

산화아연은 뛰어난 자외선 산란효과로 인해 자외선 차단 화장품에 널리 이용되고 있다. 최근 화장품용으로 쓰이는 산화아연은 자외선 차단 특성, 사용감, 광촉매 활성 저하, 분산성 및 안정성 등을 보다 우수하게 하기 위해 이산화규소 등의 물질로 표면처리 하는 방법이 시행되어지고 있다. 본 연구에서는 광 노화의 원인인 자외선을 차단하는 이산화규소가 코팅된 산화아연 복합 분체를 개발하였다. 화장품 업계에서 일반적으로 쓰이는 마이크로 크기의 산화아연에 사용감, 자외선 차단 특성을 보다 우수하게 하기 위해 산업적인 용도로 많이 쓰이는 규산나트륨을 사용하여 코팅하였다. 이산화규소를 코팅하기 위해 규산나트륨과 산의 가수분해 반응에 의한 수열합성법을 적용하였다. 제조된 복합 분체의 자외선 차단 효과는 UV-Vis과 in-vitro 측정을 통하여 평가하였다. 또한 화장품에 실제 적용 하였을 때의 실질적인 장점을 확인하기 위해 사용자 관능 평가를 통해 비교분석 하였다.

테린 계열의 화합물은 생체 내에 존재하여 여러 가지 효소들의 cofactor로써의 역할을 담당하며, 활성 산소에 대하여 제거 작용을 갖는 비단백질 화합물로서 널리 알려져 있다. 테린 계열의 화합물은 (6R)-5,6,7,8-tetrahydrobiopterin (이하 6-BH4)인 완전히 환원된 형태로 활성을 가지며 공기에 노출되었을 경우 쉽게 산화 형태로 전환된다. 6-BH4의 결핍 증상으로서 정신 질환 관련된 파킨슨 질환, 알츠하이머 질환, 우울증 등의 증상이 있으며, 피부 질환으로는 백반증이 있다. 최근에는 6-BH4의 멜라닌 합성 저해와 관련된 연구가 수행되어지고 있다. 본 연구에서는 6-BH4와 유도체인 (6R)-5-methyl-5,6,7,8-tetrahydrobiopterin (이하 methyl-BH4)의 항산화 효능과 미백 효능 및 자외선 손상 방어 효능에 관한 연구를 수행하였다. 테린 화합물의 DPPH 라디칼 소거능 평가 결과 항산화 표준 물질인 quercetin과 유사한 효능을 갖는 항산화 물질임을 확인하였으며, 피부 세포주에서의 세포 독성이 없는 안전한 물질임을 확인하였다. 또한 미백 효능을 평가하기 위하여 효소 수준에서의 tyrosinase 활성 저해능과 세포 수준에서의 tyrosinase, TRP-1단백질의 발현 저해 효능을 확인하였다. In vivo에서의 미백 효능 평가 결과 역시 증류수 처리군과 비교시 테린 화합물 처리군에서 멜라닌 수치가 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 테린 화합물의 또 다른 효능으로서 항산화 효능을 기반으로 하는 자외선 손상 방어 효능을 평가한 결과, 자외선에 의해 유도되는 cytokines의 발현양을 감소시켰으며, 멜라닌의 합성을 저해하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과들로부터 테린 화합물의 화장료적 특성을 확인할 수 있었다.