나노에멀젼은 일반적으로 입자 크기가 20~200nm로 특유의 푸른빛을 띠며 투명하거나 반투명한 외관부터 유백색의 외관을 띤다. 입자가 작고 고르므로 장기간 안정할 수 있고, 유효성분의 피부 투과율 증 진에 도움을 줄 수 있어 다방면으로 활용되고 있다. 본 연구에서는 고에너지 유화 방법과 저에너지 유화 방법을 사용하여 나노에멀젼 형성 능력을 비교하였다. Polysorbate 60 (HLB 14.9), PEG-60 hydrogenated castor oil (HLB 14.0)을 계면활성제로써 각각 사용하여 나노에멀젼을 제조하였다. 제조 방 식으로는 직접 유화와 고압 유화, 상반전 유화를 활용하였다. 오일의 종류에 따라 나노에멀젼의 형성 능력 이 달랐으며, 에스터계 오일만이 21.5~105.0 nm 범위의 입자 사이즈를 나타내어 우수한 나노에멀젼 형성 을 보여주었다. 더불어, 제조 방식에 따라 나노에멀젼의 입자 사이즈가 다름을 나타내었다. 특히 Rotor/Stator 교반기를 이용한 직접 유화 방식의 입자 사이즈는 28.0~61.2 ± 1.2~17.5 nm로 비교적 큰 변화를 보이지 않고 안정한 것을 확인할 수 있었다. 저에너지와 고에너지 유화 방법의 입자 사이즈는 각각 24.9~105.0 nm와 24.1~75.3 nm로 얻어졌다. 이는 저에너지 방법으로도 입자가 작은 나노에멀젼을 효과 적으로 형성할 수 있음을 나타내며, 이러한 방법에 대한 에너지 효율을 시사한다. 또한, 본 실험에선 동일한 조성에서 유화 방법보다는 오일의 종류가 나노에멀젼 형성에 좀 더 지배적임을 확인함으로써 나노에멀 젼 제조 시에 필요한 물리적인 에너지 크기보다는 상호작용하는 물질 간의 친화성이 비교적 중요한 것으로 사료된다.

본 연구에서는 높은 항산화, 항염증, 피부 미백 및 멜라닌 생성억제 활성을 지닌 톱니모자반 추출물(학명 Sargassum serratifolium, ESS)의 저장 안정성을 향상시킬 목적으로 oil-in-water (O/W) 나노 에멀젼을 제조하였다. 톱 니모자반으로부터 추출되어 농축, 탈염 및 탈당 과정을 거친 ESS의 주성분은 지용성 성분으로 높은 항산화 활성 때문 에 산화가 쉽게 일어남으로써 기능성 화장품 소재로써의 단점이 있다. 본 연구에서는 이전의 연구에서 확립된 PEG 400, 폴리옥실 캐스터오일 (EL) 및 Poloxamer 407의 농도를 적용하여 MES가 함유된 O/W 나노에멀젼을 제조하였다. 확립된 조건에서 제조된 나노에멀젼의 평균 크기는 16 ~ 22 nm로 나타났으며, 나노에멀젼은 항산화, NO 생성억제 능, 멜라닌생석억제능 alc MMP-1 생성억제능이 우수한 것으로 나타났다. 저장기간에 따른 이들 효능을 분석한 결과 5 사이클의 시간 변화에도 큰 차이가 없었으므로 장기간 저장에 따른 활성변화가 없음을 나타내었다.

올레아놀릭산은 항암, 신행혈관 생성방지, 항염증, 항산화 및 주름 개선효과가 알려져 있다. 본 연구자들은 천연에서 분리한 올레아놀릭산의 항산화효과에 주목하여 연구하였고 미백효과가 있음을 확인하였다. 본 연구에서는 천연유래의 폴리글리세릴계 계면활성제를 사용하여 간단한 교반만으로 올레 아놀릭산을 안정화하였고 고가의 장비인 마이크로풀루다이저를이용하여 제조한 레시틴리포좀과 경피흡 수투과율을 비교하였다. 0.4% 올레아놀릭산을 안정화한 폴리글리세릴 나노에멀젼의 12시간 후 경피흡수 투과율은 95%였다. 레시틴 리포좀은 92%로 유사하였으나 폴리글리세릴 나노에멀젼은 3시간 경피 흡수 투과율이 65%로 레시틴리포좀의 45%에 비해 속방성의 특징을 보였다. 인체대상 임상시험결과 올레아 놀릭산을 무배합한 대조군에 비해 올레아놀릭산을 배합한 폴리글리세릴 나노에멀젼은 MEXAMETER의 한 멜라닌 색소감소효과가 2주차 25%, 4주차 58%, 8주차 58%이상 높았다.

본 연구에서는 농축유청단백질을 이용하여 내부젤화 방법으로 나노크기(<~200 nm)의 W1/O/W2 다중 에멀젼을 제조하고, 제조 공정요인(가교제인 CaCl2 농도, 초음파처리, 유화제)에 따른 나노다중에멀젼의 형태학적, 물리화학적(입자크기, 다분산지수, 제타전위) 특성 평가와 모델 유식품(우유, 요구르트, 치즈)을 이용한 저장 안정성을 연구하였다. 나노다중에멀젼의 형태학적 특성은 투과전자현미경을 이용하여 관찰하였으며 물리화학적 특성 및 유식품 저장 안정성 평가는 입도분석기를 이용하여 수행되었다. 실험 결과 가교제인 CaCl2을 첨가함에 따라 다중에멀젼의 크기가 유의적으로(p<0.05) 감소하였으며, 이용된 CaCl2 모든 농도(0, 4, 6, 8 mM)에서 음전하를 지닌 다중에멀젼은 다분산지수 0.2 이하의 균질의 입자 분포를 지니고 있음을 알 수 있었다. 또한 투과전자현미경을 이용하여 관찰한 결과, ~ 180 nm 크기의 내부에 오일상이 포함된 구형의 나노다중에멀젼이 성공적으로 제조되었음을 확인하였다. 초음파 처리시 다중에멀젼 크기는 유의적으로(p<0.05) 감소하였으며, 다분산지수 0.2 이하의 나노다중에멀젼이 생성됨을 확인하였다. 또한 수상 내 유화제 첨가 시 입자크기가 유의적으로(p<0.05) 감소하였고, 다분산지수 0.2 이하의 나노다중에멀젼이 생성됨을 확인하였다. 모델 유식품 저장 환경에서의 안정성 평가 결과 14일 동안 나노다중에멀젼은 물리화학적 안정성을 유지하였으며, 결과적으로 농축유청단백질 나노다중에멀젼은 유식품 적용성이 뛰어남을 확인하였다.

나노에멀젼은 서브마이크론 크기의 에멀젼으로 치료 약물의 전달을 향상시키는 약물 전달체로서 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구의 목표는 폴리머를 함유한 나노에멀젼의 안정성에 대한 연구이다. 고농도의 Carbopol 941, Aristoflex AVC, Aronbis M, Permulen TR 2 및 Aculyn 44를 함유한 나노에멀젼의 안정성은 마크로에멀젼과는 다르게 불안정하였다. 폴리머를 유화 전에 첨가하여 제조한 에멀젼이 유화 후 폴리머를 첨가하여 제조한 에멀젼에 비해 초기 입자 크기가 더 크게 형성되었다. 저 농도의 폴리머를 함유한 경우에도 폴리머를 함유하지 않은 나노에멀젼에 비해 안정성이 감소하였으나 그 정도는 고농도에 비해 적었다. 점도가 유사한 경우 안정성에 미치는 순서는 Aristoflex AVC < Carbopol 941 < Permulen TR2 < Carbopol 941 + Aculyn 44 < Aronbis M의 순서로 불안정하였다.

다양한 화장품에 응용을 위하여 제주산 유채오일 추출물을 대상으로 PIT유화시스템을 이용한 나노에멀젼을 제조하였다. 천연 유채오일 추출물은 n-헥산을 용매로 사용하여 추출하였다. 천연유채오일 추출물은 엷은 노란색의 점성을 가진 액체이었고, 수율은 43±2.5%이었다. 산가는 2.76±0.5이었고, 비중은 0.89±0.05 이었다. 20wt%의 유채오일을 사용한 PIT-Yuche-NE의 입자크기는 50-120nm (평균입자크기: 82±5.8nm)이었고, 제타 포텐셜은 -29.5mV 이었다. 이것은 (PEG)5-30 지방산 에테르를 사용하기 때문에 열역학적으로 안정하였다. 특징적인 결과로부터 얻은 몇 개의 결론을 다음과 같이 나열하였다. 첫째, DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical)방법을 이용한 자유 라디칼 소거력을 측정하였다. PIT-Yuche-NE의 항산화력은 37.2±6.7%이었고, 비교군인 10 mg/mL의 PIT-Toco-NE(토코페롤 20wt% 나노에멀젼)은 28.8±6.5%, 10 mg/mL의 PIT-Nokcha-NE (녹차추출물 20wt% 나노에멀젼)은 29.6±7.2%이었다. 둘째, PIT-Yuche-NE의 콜라겐합성율은 148±15.2% 이었고, 동일 농도에서 비교군인 PIT-Toco-NE은 121±13.5%, PIT-Nokcha-NE은 95±12.7%이었다. 셋째, 6시간 후, Aramo-TS를 사용한 Yuche-CRM의 피부보습효과는 47±3.9% (*p-value￡0.05, n=7)이었다. 반면, Toco-CRM은 30±5.2%(*p-value￡0.05, n=7)이었고, Nokcha-CRM은 35±4.5%이었다. 따라서 Yuche-CRM은 다른 두 크림보다 높은 보습효과를 보였다. 최종적으로 본 연구는 화장품 산업 및 제약산업에서도 폭넓게 응용될 것으로 기대한다.

본 연구에서는 인지질-비이온계면활성제의 혼합계면활성제를 이용하여 옥틸도데실미리스테이트를 조성상전이 유화법으로 O/W 타입 나노에멀젼을 제조하였다. 혼합 계면활성제와 오일의 농도 비가 1 : 1 정도의 매우 좁은 영역에서 나노에멀젼이 형성되었다. 비이온계면활성제로만 제조된 나노에멀젼과는 달리 전상점 이후에 수용액상을 첨가함에 따라 에멀젼의 입자 크기가 감소하였다. 제조된 나노에멀젼은 실온에서 한 달 이상 안정하였다. 인지질을 함유하고 저에너지 유화법으로 제조된 나노에멀젼 제형은 화장품의 기재로서 널리 사용될 수 있다.

Oil-in-ethanol (O/E) 마이크로에멀젼을 물에 희석하여 얻은 O/W 나노에멀젼의 성질에 대하여 다른 희석 과정의 영향을 연구하였다. 물/에탄올/비이온성계면활성제/실리콘 오일 계를 모델 계로 선택하였다. 희석과정은 물(또는 마이크로에멀젼)을 마이크로에멀젼(또는 물)에 단계별로 첨가하는 방법으로 구성되었다. O/E 마이크로에멀젼을 물에 첨가하여 혼합하면 30 nm 정도의 입경을 가진 나노에멀젼을 얻을 수 있었다. 반면에 물을 O/E 마이크로에멀젼에 첨가하면 400 nm의 입경을 가진 에멀젼을 얻을 수 있다. 희석 방법이 얻어지는 에멀젼의 성질에 중요한 역할을 하였다.시간에 따른 나노에멀젼의 입자 변화는 관찰되지 않았으나 입자가 큰 에멀젼은 시간에 따라 입경이 증가하였으며 불안 정화 기작은 오스트왈드 라이퍼닝으로 추정되었다.

본 연구에서는 poly(oxyethylene) hydrogenated castor oils (HCOs)/오일/에탄올/물로 이루어진 에멀젼에 대한 에탄올의 영향을 연구하였다. 에멀젼은 고에너지법인 균질기(homogenizer)를 병합하여 제조하였다. 에멀젼에 대한 에탄올의 영향을 평가하기 위해 입자 크기와 입자 분포 등의 물리적 특성을 측정하였으며 다른 성분의 조성은 같도록 하였다. HCO-20의 경우 에멀젼의 크기가 마이크로미터 크기에서 에탄올이 증가할수록 입자의 크기가 감소하는 것을 확인하였다. HCO-30의 경우 계면활성제 농도 4.00 %에서 입자 크기가 나노미터 크기로 나타났으며, 에탄올의 농도가 4.25 % 일 때 조성 1에서 입자 크기가 128.15 ± 1.06 nm이고 조성 2에서는 136.10 ± 0.99 nm로 가장 안정한 나노에멀젼이 생성되었다. 마찬가지로 HCO-40은 계면활성제 농도 4.00 %에서 입자가 나노미터 크기로 나타났으며, 에탄올이 4.50 %일 때 조성 1에서 입자 크기가 115.85 ± 0.78 nm이고 조성 2는 121.15 ± 0.35 nm로 안정한 나노에멀젼이 생성되었다. HCO-60의 경우에서는 계면활성제 농도 4.00 %, 에탄올 농도 2.25 %에서 에멀젼의 크기가 262.35 ± 0.64 nm인 안정한 나노에멀젼이 생성되었다. 마이크로 크기의 에멀젼에서는 에탄올의 함량이 증가할수록 입자의 크기가 감소하는 것을 알 수 있었고, 나노에멀젼에서는 에탄올의 특정 농도에서 최저값을 나타냄을 확인하였다. 나노에멀젼의 불안정화 과정은 Ostwald ripening에 의한 것으로 보여진다. 계면활성제 종류에 따른 에멀젼에 대한 에탄올의 영향을 연구함으로써 안정한 에멀젼을 만들기 위한 에탄올의 함량을 계산할 수 있을 것으로 사료된다.

본 연구에서는 화장품과 의약품 분야에서 항산화 물질로 널리 사용되고 있는 지용성 비타민인 vitamin E acetate(VEA, tocopheryl acetate)를 이용한 스킨토너 제형의 나노 입자 크기의 에멀젼을 제조하고, 이 에멀젼을 이용해 ICR outbred albino mice (12주령 약 50 g, 암컷) 피부로의 VEA 침투와 receptor phase 조성에 따른 VEA의 용해도 차이에 대한 실험을 수행하였다. VEA를 0.07 wt% 함유한 nano-emulsion의 입자는 에탄올(ethanol, EtOH) 함량이 많을수록 그 크기가 커지는 경향을 보였고 계면활성제 함량이 많은 경우 크기가 작아지는 것을 확인하였다. Receptor phase에서 적절한 EtOH 함량이 VEA의 용해도를 증가시켰다. EtOH 함량이 5.0, 40.0 wt%인 경우보다 10.0, 20.0 wt% 일 때 VEA의 용해도가 높은 것을 확인하였다. Receptor phase의 계면활성제 종류 역시 VEA 용해도에 영향을 주는 것을 확인하였다. 화학구조와 HLB값이 다른 세 가지 계면활성제를 비교한 결과 sorbitan sesquioleate (Arlacel 83; HLB 3.7) > POE (10) hydrogenated castor oil (HCO-10; HLB 6.5) > sorbitan monostearate (Arlacel 60; HLB 4.7)순으로 VEA에 대한 용해도가 증가하였다. Receptor phase에 첨가된 산화 방지제 종류에 따라서도 VEA의 용해도는 차이를 보였다. Ascorbic acid를 함유한 시료는 EDTA-2Na가 첨가된 시료보다 VEA 용해도가 높았고 이 두 가지 산화방지제를 혼합한 시료와 초기에 비슷한 용해도를 보였지만 시간이 지남에 따라 양상이 달라져 최종 24 h 뒤에는 2배 정도의 높은 용해도를 보였다. 네 가지 다른 함량의 VEA 함유 nano-emulsion을 이용하여 쥐 피부 Franz diffusion cell 실험을 수행한 결과 EtOH 함량이 10.0 wt%인 경우에 128.8 μg/㎠으로 VEA가 가장 높게 검출되었다. 이것은 초기 VEA 투입량인 220.057 μg/㎠과 비교하여 58.53 %가 투과된 것으로 EtOH 함량이 1.0, 20.0 wt%인 에멀젼과 비교해 볼 때 각각 45 %, 15 %씩 높았다. 동일한 EtOH 농도로 제조한 에멀젼과 비교했을 때, 0.5 wt% 계면활성제를 사용한 에멀젼의 입자 크기는 계면활성제 0.007 wt% 에멀젼 입자 크기의 1/20 정도인 26.0 nm로 매우 작았다. 하지만 쥐 피부를 투과하는 VEA의 양은 54.848 μg/㎠ 로 128.8 μg/㎠ 의 투과량을 보인 0.007 wt% 계면활성제 함유 에멀젼보다 적었다. 이상의 결과들로 VEA를 함유한 nano-emulsion의 피부 투과도와 receptor phase 조성에 따른 VEA의 용해도 차이를 확인하였다. 이러한 결과들을 이용하여 VEA를 피부 내로 침투시키는 데 필요한 최적의 조건을 확립할 수 있을 것으로 사료된다.

본 연구에서는 고농도의 쿼세틴을 함유하는 안정한 나노에멀젼의 조성을 찾고 POE (30) hydrogenated castor oil (HCO-30)/오일/쿼세틴/에탄올/물로 이루어진 나노에멀젼에 대한 에탄올의 영향을 연구하였다. 나노에멀젼은 저에너지법인 emulsion inversion point (EIP) 법과 고에너지법인 균질기(homogenizer)를 병합하여 제조하였다. 나노에멀젼에 대한 에탄올과 다른 성분들의 영향을 평가하기 위해 입자 크기, 에멀젼의 형태, 그리고 입자 분포와 같은 물리적 특성을 조사하였다. 나노에멀젼에 대한 쿼세틴의 최적 농도는 0.2 %였다. 계면활성제인 POE (30) hydogenated castor oil (HCO-30) 농도에 따른 나노에멀젼의 입자 크기를 보면, 2.00 %부터는 에멀젼의 입자 크기는 300 nm 이하였으며 HCO-30을 4.75 % 함유하는 나노에멀젼이 가장 안정하고 입자 크기도 172.40 nm로 나타났다. 마지막으로 에탄올 4.00 %를 함유한 나노에멀젼의 입자 크기는 128.15 nm이고 입도 분포 또한 좁게 나타났다. 나노에멀젼의 불안정화 과정은 Ostwald ripening에 의한 것으로 보여진다. 나노에멀젼에 대한 에탄올의 영향을 연구함으로써 소량의 에탄올을 이용하여 약물의 봉입률을 증가시킬 수 있으며, 안정한 나노에멀젼을 만듦으로써 스킨 로션, 에센스 및 향수와 같은 화장품과 제약 등에 응용될 수 있을 것으로 사료된다.