본 연구에서는 우수한 미백 및 주름 개선 기능을 갖는 천연 유래 해초추출물 톱니모자반 추출물(학명 Sargassum serratifolium, MES)의 저장 안정성과 피부투과성을 향상시키는 목적으로 oil-in-water (O/W) 나노 에멀젼 구조를 적용하였으며 나노에멀젼에 대한 최적의 제조 조건을 연구하였다. 톱니모자반으로부터 추출되어 농축, 탈염 및 탈당 과정을 거친 MES의 주성분은 소수성의 활성성분으로 구성되어 있어 산화가 쉽게 일어나고 화장품 성분으로 사용하기에는 적합하지 않다. 본 연구에서는 PEG 400, 폴리옥실 캐스터오일 (EL), Poloxamer 407 등 다양한 계면활성 제와 첨가제 성분을 사용하여 MES가 함유된 O/W 나노에멀젼을 제조하였다. 그 과정에서 사용된 구성성분의 배합순 서와 화학적 조성 비율이 미치는 영향을 체계적으로 연구하였다. 최적화된 조건에서 제조된 나노에멀젼의 평균 크기는 20 ~ 30 nm 범위로 나타났으며, 시간 변화에 따른 나노에멀젼의 멜라닌 합성 억제 효율 성능은 5 사이클의 시간 변화에도 큰 차이가 없었다. 이것은 나노에멀젼의 우수한 장기간 저장 안정성과 피부투과성을 시사한다.

식품산업에서의 나노기술은 많은 연구와 가능성 있는 제품으로 새롭게 각광받는 분야이다. 나노와 마이크로 크기의 고체 입자는 유화된 오일 또는 물 입자를 함유하는 분산계의 처방에 적용 가능성이 매우 높은 것으로 인식되고 있다. 본 논문은 식용의 지방 결정, 실리카 나노 입자 및 생체 유래의 나노 결정체에 기반을 둔 식품 에멀젼의 성질과 개발에 관한 리뷰논문으로 다양한 피커링 안정화 분야에 관하여 검토하였다. 특히, 단백질로 안정화된 일반적인 에멀젼과 비교하여 Pickering 안정화 입자에 대해 초점을 맞추고자한다. 또한, 식품 산업에서 이들의 응용 예를 다루고자한다.

In this study, We investigated the properites of nano-emulsions containing hydrogenated lecithin prepared by high pressure homogenizer. The size of droplet of emulsions prepared by homogenizer at various rpm (rotation per minute) was not measured due to the unstability of emulsions, however, the size of droplet of nano-emulsions prepared by high pressure homogenizer was around 300 nm and the appearance of emulsions was bluish. The stability of emulsions with various lecithin concentration was tested against time. POV (Peroxide value) of emulsions were plotted against time. POVs of emulsions prepared with an egg lecithin and a soy lecithin were increased with time, however, POV of emulsion with Lecinol S-10® was kept constant within 60 hours and at 60℃. In consumer test, the nano-emulsion showed higher affinity regardless of skin type. Both of irritation scores of emulsions were similar.

본 실험에서는 화장품에 널리 사용되는 지방산과 지방알코올을 Tween 80과 Span 80을 함께 사용하여 조성 상전이 유화법으로 O/W (oil-in-water) 저점도 나노에멀젼을 제조하였다. 지방알코올의 오일상에서의 농도가 증가할수록 나노에멀젼의 입자 크기가 증가하였다. 혼합계면활성제의 HLB를 조절하여 입도 분포가 좁 고 안정한 나노에멀젼의 제조가 가능하였다. 전상점 부근에서 지방산 및 지방알코올을 함유한 계 모두에서 유사 한 점도와 전기전도도의 변화를 보였으나 오일과 계면활성제만으로 구성된 계와는 다르게 넓은 수용액상 분율 범위에서 높은 점도를 나타냈다. 입자 크기가 100 nm 미만의 저점도 나노에멀젼은 실온에서 한 달 이상 안정하 였다. 지방산 또는 지방알코올을 함유하고, 저에너지 유화법으로 제조된 저점도 O/W 나노에멀젼 제형은 화장품 의 기재로서 널리 사용될 수 있다.

본 연구에서는 미백제인 RS White를 함유한 O/W 나노에멀젼의 형성 가능성을 유화제 종류별로 실험하 였다. 친수성계면활성제로 Tween 80, 60, HCO 60 및 40과 친유성 계면활성제로 Span 80을 사용한 시스템 에서는 적정한 농도에서 나노에멀젼이 형성되었으나 Myrj 52, Montanov L 및 Tegocare 450과 Span 80을 사용한 시스템에서는 형성되지 않았다. 형성된 나노에멀젼은 입자의 직경이 100 nm 미만의 반투명 외관을 보 였으며 시간 경과에 따른 안정성 평가에서도 안정성을 유지하였다. 이들의 경피흡수 정도를 마크로에멀젼과 비 교한 결과 24 h 동안 피부 투과량은 나노에멀젼은 70.84 μg/cm2, O/W 마크로에멀젼은 28.97 μg/cm2으로 나 타났다. 따라서, 본 연구는 RS White 미백제를 함유한 안정한 나노에멀젼이 기능성 소재의 효율적인 피부 전달 체로서 응용 가능성이 있음을 시사한다.

경피흡수 증진의 수단으로 나노에멀젼의 화장품 응용이 관심의 대상이 되고 있다. 본 연구에서는 저에너지 유화법으로 제조된 나노에멀젼 구성 원료들의 조성을 달리하여 안정성을 확인해 보고자 하였다. 시간 경과에 따른 나노에멀젼의 입자 크기 측정을 통한 안정성 실험 결과, 폴리올을 수상에 첨가한 경우 에탄올상 첨가에 비해 안정성이 크게 증가하였다. 에탄올상의 수상에 대한 첨가속도는 입자 크기나 안정성에 큰 영향이 없었다. 오일의 종류에 따라서도 안정성에는 영향이 없었으나 초기에 형성되는 입자 크기는 오일의 분자량과 polarity에 상관관계를 보이는 것으로 생각되었다. 폴리올의 종류에 따른 안정성과 초기 입자 크기는 1,2 헥산디올을 제외하고는 유사한 경향을 보였다. 오일과 계면활성제 농도 변화는 제조된 나노에멀젼의 초기 입자 크기에는 영향을 주었으나 시간 경과에 따른 변화는 없었다. 에탄올의 농도 변화는 초기 입자 크기와 안정성에 큰 영향을 미치는 것으로 관찰되었다.

본 연구에서는 가용화법을 이용하여 점도가 낮은 나노에멀젼을 얻기 위해서 계면활성제와 오일을 변화시켰다. 헥실라우레이트, 세테아레스-20, PEG-40 수첨 피마자유, 글리세릴스테아레이트 및 스테아린산을 함유하며 입자 크기가 100 nm 정도 되는 나노에멀젼을 제조할 수 있었다. 이렇게 제조된 에멀젼은 안정하였으며 안정성은 입자의 변화로 측정하였다. 가용화법으로 안정한 나노에멀젼을 얻기 위해서는 에멀젼을 제조한 후 냉각과정이 중요한 변수로 작용하였다. 냉각과정을 신속하게 진행하였을 때 최대의 안정성을 보였다.

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.

오일/수첨 레시틴/물 계에서 전단력이 다른 두 혼합기로 제조된 나노에멀젼의 안정성에 대하여 연구하였으며, 계면활성제의 농도에 따른 나노에멀젼의 입자 크기와 안정성을 조사하였다. 입자의 크기는 광산란법에 의하여 측정하였으며 입자크기의 시간에 따른 변화를 관찰하였다. 실험 결과 나노 에멀젼 불안정화 과정은 Ostwald ripening에 의해 지배되었다. 입자 크기가 100 ∼ 200 nm 범위에서는 오일에 대한 계면활성제의 비율이 증가함에 따라 안정성이 감소하였으나 입자 크기가 300 ∼ 400 nm의 범위에서는 반대의 경향을 보였다.