N , N - 디아실 , O - 아실 키토산 올리고머의 물리화학적 특성에 관한 연구

이옥섭,하병조,김준오,박성규,이윤식 ( Ok Sub Lee,Byung Jo Ha,Jun Oh Kim,Soeng Kyu Park,Yoon Sik Lee ) 한국공업화학회 1997 공업화학 Vol.8 No.3

천연 고분자인 키토산의 1차 아민기를 아질산 나트륨에 의해 oxidative-deamination 반응을 일으켜 reducing end에 알데히드기를 갖는 키토산 올리고머를 얻었으며, 이를 수소화붕소산나트륨으로 환원하여 2,5-anhydro-D-mannitol로 전환하였다. 얻어진 키토산 올리고머의 평균 중합도는 겔 투과 크로마토그래피를 통해 2정도임을 알 수 있었고, 키토산에 비해 친유성 유기 용매에 대한 높은 용해성을 나타내었다. 키토산 올리고머에 아실클로라이드를 4-디메틸아미노피리딘 촉매하에서 반응시켜 N,N-디아실, O-아실 키토산 올리고머를 합성하였다. 시차주사열량 분석을 실시한 결과 N,N-디라우로일,O-라우로일 키토산 올리고머의 경우 액정 영역을 나타내었고, 편광현미경을 통해 이를 확인할 수 있었다. X-선 회절분석 실험결과 키토산 올리고머와 달리 N,N-디라우로일,O-라우로일 키토산 올리고머는 높은 결정성 구조를 나타냄을 알 수 있었다. Chitosan oligomer having aldehyde group at reducing end was prepared by oxidative-deamination reaction of chitosan by using sodium nitrite, and the resulting aldehyde group was reduced to 2,5-anhydro-D-mannitol group. The obtained chitosan oligomer showed an average degree of polymerization(DP) 2 by GPC analysis. It was highly soluble in lipophilic solvents. N,N-diacyl, O-acyl chitosan oligomer was obtained from the reaction between chitosan oligomer and acyl chloride under 4-dimethoxyaminopyridine catalyst. From DSC measurement, N,N-dilauroyl, O-lauroyl chitosan oligomer showed mesophase region, which was confirmed by polarizing microscope as thermotropic liquid crystalline state. X-ray diffraction pattern revealed that N,N-dilauroyl, O-lauroyl chitosan oligomer was highly crystalline, whereas chitosan oligomer was not.

화장품 연구의 현재와 미래

이옥섭 ( Ok-sub Lee ) 대한화장품학회 1998 대한화장품학회지 Vol.24 No.2

앞으로의 화장품 연구에 있어서 과거 화장품 기술이 어떻게 발전되어 왔으며, 또 현재 중점적으로 연구되고 있는 분야에 관하여 살펴 보았다. 이러한 분야 중 주름방지, 미백, 자외선차단, 방향효과, 제형개발, 안전성 유효성 연구에 관하여 현재의 연구되고 있는 분야를 간략히 살펴보았다. 그리고 앞으로 화장품은 어떠한 방향으로 이루어지며, 또 이러한 화장품을 개발하기 위하여 어떠한 방향에서 연구가 이루어져야 하는지에 관하여 개략적으로 살펴보았다.

Novel Synthesis and Biological Properties of GHK - Chitosan Conjugate

하병조,이옥섭,이윤식 ( Byung Jo Ha,Ok Sub Lee,Yoon Sik Lee ) 한국공업화학회 1995 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.1990 No.3

몇 가지 키토산 비드들의 물리화학적 특성에 관한 연구

하병조,이옥섭,이윤식 ( Byung Jo Ha,Ok Sub Lee,Yoon Sik Lee ) 한국공업화학회 1996 공업화학 Vol.7 No.1

몇 가지 키토산 비드들을 W/O 에멀젼법과 capillary extrusion법에 의해 제조하여, SEM 사진을 통해 표면 구조와 표면적의 차이를 관찰하였고, BET법으로 표면적을 측정하였으며, 피크린산 적정에 의해 유효 아민함량을 측정하여 상기 결과들과의 상관관계를 알아 보았다. W/O 에멀젼법에 의해 제조한 비드의 경우 capillary extrusion법에 의해 제조된 비드들보다 입자의 크기가 작았으며, 반대로 표면적, 유효 아민함량은 높게 나타났다. 또한 비드의 표면적, 유효 아민함량, 겉보기 밀도(apparent density) 및 기계적 강도(hardness)는 제조시 건조방법에 따라 매우 큰 편차를 나타내었다. Hardness 측정결과 solvent dehydration법에 의해 건조된 비드들이 동결건조법에 의해 건조된 비드들에 비해 높은 강도를 나타내었다. 또한 겉보기 밀도에 있어서도 solvent dehydration한 비드들이 동결건조한 비드들에 비해 높은 걸보기 밀도를 보였다. SEM 사진 분석결과 solvent dehydration법에 의한 비드들은 매우 작은 pore들이 비드의 표면에 무수히 존재한 반면 동결건조한 비드에서는 벌집모양의 pore들이 존재하고 있음을 알 수 있었다. 피크린산 적정결과 solvent dehydration한 비드의 경우 동결건조한 비드보다 약 10배의 높은 유효 아민함량을 나타내었으며 비드의 표면적이 클수록 유효 아민함량은 높게 나타났다. 또한 fluorescamine을 반응시킨 후 형광현미경으로 관찰하여 비드의 표면과 내부의 pore 주위에 노출된 1차 아민의 존재를 정성적으로 확인할 수 있었다. Several chitosan beads were prepared by W/O emulsion and capillary extrusion methods. The surface structures were observed through SEM pictures, the surface areas were determined by BET method, the available amine contents were measured by picric acid titration method, and the results were correlated each other. The beads from W/O emulsion method were smaller in size but had higher hardness, surface area, and available amine contents than the ones from capillary extrusion method. Moreover, the surface area, available amine contents, apparent density and the hardness showed large differences according to the drying processes. As compared between the solvent dehydration and the freeze drying technique in W/O emulsion method, the former showed higher surface area, higher available amine contents and hardness than the latter. SEM pictures revealed that in case of solvent dehydration method, very small pores existed, whereas in case of freeze drying method, cell-like pores existed on the surface. The results of picric acid titration showed that the beads dried by solvent dehydration method were 10 times higher in amine contents than those from freeze drying method, and the amount of amine contents were increased as the surface area was increased. After fluorescamine was reacted with chitosan beads, the fluorescence labeled beads were observed through fluorescence microscope. The results showed that most of primary amine existed on the surface of beads and pores.

Bisamino - PEG 가 함유된 키토산 비드의 팽윤성 및 방출 특성

하병조,이옥섭,이윤식 ( Byung Jo Ha,Ok Sub Lee,Yoon Sik Lee ) 한국공업화학회 1996 공업화학 Vol.7 No.1

양말단에 아미노기가 결합된 일련의 bisamino-PEG(Jeffamine^ⓡED)를 함유한 키토산 비드들을 알칼리 용액을 사용한 capillary extrusion method에 의해 제조하였다. 제조된 각각의 비드들에 대한 swelling kinetics를 조사한 결과, 키토산비드 내부에 PEG 사슬이 길어질수록 팽윤이 늦게 진행되었다. 또한 키토산 비드에 함유된 bisamino-PEG들의 방출현상을 정량적으로 알아 보기 위해 양말단의 1차 아민기에 fluorescamine을 결합시킨 후, UV spectra로 방출과정을 추적하였다. 실험결과 키토산 비드 내부에 있는 PEG 사슬이 길수록 방출시간은 Jeffamine^ⓡED-600<Jeffamine^ⓡED-900<Jeffamine^ⓡED-2001 순으로 지연되는 경향을 나타내었다. 이는 PEG 사슬이 길어질수록 키토산과의 수소결합에 의한 상호작용이 강화되고 그 결과 방출기간이 지연된 것으로 사료된다. Novel chitosan beads containing a series of bisamino-terminated polyethylene glycol (Bisamino-PEG, Jeffamine^ⓡED series) have been prepared via capillary extrusion method using an alkaline solution. The results of swelling kinetics of chitosan beads showed that as the chain length of PEG in chitosan beads increased, the swelling process of the beads proceeded slowly. In order to study the releasing kinetics quantitatively, fluorescamine was coupled to the pendant amino groups and the releasing processes were followed by W spectra. The results revealed that the releasing process was retarded in the order of Jeffamine^ⓡED-600<Jeffamine^ⓡED-900<Jeffamine^ⓡED-2001 as the chain length of PEG was increased. The slow release of PEG from the beads is considered to be governed by the chain length of PEG and interpolymeric hydrogen bonding between PEG and the chitosan molecule.

메틸 바이올렛이 함유된 키토한 마이크로 캡슐의 제조와 그 방출특성

하병조,이옥섭,이윤식 ( Byung Jo Ha,Ok Sub Lee,Yoon Sik Lee ) 한국공업화학회 1995 공업화학 Vol.6 No.5

에멀젼 상분리법과 글루타르알데히드를 사용한 가교반응에 의해 메틸바이올렛이 함유된 키토산 마이크로캡슐을 제조하였다. 이들의 제조를 위해 먼저 수상/유화제/유기상으로 이루어진 W/O 에멀젼을 형성시킨 후 에멀젼의 안정도에 미치는 요소들에 대해 조사하였다. 유기상이 톨루엔인 경우 솔비탄 모노올레이트 (HLB=4.3)를 사용했을 때 상대적으로 높은 유화안정성을 나타내었다. 또한 보조계면활성제로 n-헥산올을 첨가해 줌으로써 유화안정성이 상승적으로 증가함이 관찰되었다. 제조된 마이크로캡슐의 내부를 전자현미경을 통해 관찰한 결과 약 8㎛ 정도의 표피층이 발견되었으며, 마이크로캡슐의 평균 입자크기는 약 250㎛이었다. 마이크로캡슐의 pH변화에 따른 팽윤부피를 관찰한 결과 산성조건 (pH=3)일수록 높은 팽윤성을 나타내었으며, 알칼리조건 (pH=9)에서는 팽윤이 거의 일어나지 않음을 알 수 있었다. 또한 양성자성 용매가 비양성자성 용매에 비해 상대적으로 높은 팽윤성을 보였다. 한편 키토산 마이크로캡슐에 함유된 메틸바이올렛의 방출거동을 pH 변화 및 lysozyme 존재하에서 관찰한 결과, pH 5.1의 초산염 완충용액에서 lysozyme을 첨가한 경우 가장 높은 방출현상을 나타내었다. Crosslinked-chitosan microcapsules containing methyl violet were prepared by emulsion phase separation method. The factors influencing the stability of W/O emulsions, composed of water phase/emulsifier/organic phase were examined. Sorbitan monooleate (HLB=4.3) showed higher emulsion stability in water/toluene system. The addition of n-hexanol as cosurfactant synergistically increased the emulsion stability. A typical microcapsules had a mean diameter of 250㎛ with a skin layer of 8㎛. The swelling volumes at different pH indicated that the degree of swelling increases in acidic condition, but not in alkaline condition. Also, the swelling volumes in protic solvents showed relatively higher than in aprotic solvents. Release of methyl violet from the microcapsules was also examined at different pH conditions with or without lysozyme. The results showed that the addition of lysozyme to the suspension medium at pH 5.1 acetate buffer gave the highest release rate of methyl violet.

수용액상에서의 키토산 구조에 대한 분광학적 연구

하병조,유병희,이옥섭,이윤식 ( Byung Jo Ha,Byung Hee Yoo,Ok Sub Lee,Yoon Sik Lee ) 한국공업화학회 1995 공업화학 Vol.6 No.6

수용액상에서 키토산의 구조변화를 UV spectra 및 CD spectra를 이용하여 연구하였다. 요오드와 키토산의 상호작용을 UV spectra로 관찰한 결과 pH 감소에 따라 246㎚에서의 새로운 상호작용 peak가 증가되었으며, 이는 NaCl의 농도가 증가함에 따라 나타나는 246㎚의 상호작용 peak와 일치하였다. 그러나 urea의 농도를 변화시킨 경우에는 246㎚의 상호작용 peak가 관찰되지 않았다. 또한 CD spectra에서는 키토산용액의 경우 197㎚에서 강한 양의 Cotton효과를 나타내었으며, 208㎚ 및 222㎚에서 강한 음의 Cotton 효과를 보였다. 이러한 peak들은 NaCl의 농도를 증가시켜 줌에따라 그 세기가 감소하는 경향을 나타내었다. For the study of structural change of chitosan which is dissolved in aqueous solution, UV spectra and CD spectra were used. The interaction between chitosan and iodine observed in UV spectra shows that new interaction peak at 246㎚ increases as the pH decreases, which is also observed as NaCl concentration increases. But there is no observable peak at 246㎚ when the concentration of urea is varied. CD spectra of chitosan solution reveals the strong positive Cotton effect at 197㎚, and strong negative Cotton effect at 208㎚, 222㎚. As the concentration of NaCl increases, the intensity of these peaks decreases.

W/O 에멀젼에 의한 chitosan microcapsule 및 microbead의 morphology와 팽윤성

하병조 ( Byung-jo Ha ),이옥섭 ( Ok-sub Lee ),이충남 ( Choong-nam Lee ),이윤식 ( Yoon-sik Lee ) 대한화장품학회 1995 대한화장품학회지 Vol.21 No.2

키토산 마이크로캡슐 및 마이크로비드를 W/O emulsion법에 의해 제조하였으며, SEM을 통해 이들의 morphology를 관찰하였다. 마이크로캡슐은 SEM을 통해 관찰한 결과 약 8μm 정도의 표피층을 가지고 있었으며, 평균 입자의 크기는 약 250μm 이였다. 마이크로캡슐의 팽윤부피를 측정한 결과 양성자성 용매가 비양성자성 용매에 비해 상대적으로 높은 팽윤성을 보였다. 또한 메칠바이올렛을 함유시킨 후 그 방출거동을 pH 변화 및 라이소자임 첨가에 따라 관찰한 결과, pH 5.1에서 라이소자임 첨가시 방출속도가 높게 나타났다. 한편 W/O emulsion법에 의해 제조한 마이크로비드의 경우 70μm정도의 크기를 보였으며 다공성의 표면구조를 나타내었다. 용매 종류별 팽윤성을 측정한 결과 수용액에서 마이크로캡슐에 비해 2배 이상의 팽윤부피를 나타내었다. Chitosan microcapsules and microbeads were prepared by W/O emulsion method, and their morphologies were observed through SEM. The microcapsules have sk-in layer of 8 μm and 250 μm of mean diameter, The swelling test showed higher swelling ability in protic solvents than in aphotic solvents. After containing moth-yl violet in the microcapsules, the release patterns were investigated. The results sho wed that the addition of Iysozyme in pH 5.1 acetate buffer accelerated the re-lease rate. In case of the microbeads, the mean diameter was about 70 μm. The surface of the microbeads showed porous structures. The swelling ability of the beads revealed two times higher than the one of the microcapsules.

자외선 조사에 의한 모발구조의 형태학적 변화

김정환 ( Jung Hoan Kim ),이옥섭 ( Ok-sub Lee ),한지숙 ( Ji-sook Han ),신성연 ( Sung-yeon Shin ),백두현 ( Doo-hyun Baek ),하병조 ( Byung-jo Ha ) 대한화장품학회 2008 대한화장품학회지 Vol.34 No.4

본 연구에서는 모발의 내부 및 외부구조에 자외선이 미치는 영향에 관하여 조사를 수행하였다. 자외선이 조사된 모발의 형태학적 및 화학적 구조의 변화를 알아보기 위해 주사전자현미경(SEM), 투과전자현미경(TEM), 공초점레이져주사현미경(CLSM) 등을 사용하였다. SEM상에서 자외선이 조사된 모발은 자외선에 의한 화학적 산화반응에 의해 표면이 거칠고 부풀어진 형태를 보였다. 이황화결합(disulfide bond)의 산화에 의한 시스테인산(cysteic acid)의 분해로 팽윤부위가 관찰되었다. 또한 자외선 조사에 의해 표면색의 변화를 나타내었다. TEM 분석결과 버진헤어(virgin hair)의 경우에는 매끄러운 표면구조를 나타내었지만, 자외선 조사모발에 있어서는 거칠고 모수질층이 갈라진 형태를 보여주었다. 모피질층에 존재하는 멜라닌 입자의 크기가 감소하고 소실되는 것이 관찰 되었다. CLSM에 의해 3차원적 구조의 입체영상을 얻을 수 있었으며, 광학분할에 의해 버진헤어는 강한 형광을 나타내었지만, 자외선 조사모발은 낮은 형광을 보여주었다. 이는 버진헤어의 경우 자동형광을 나타낼 수 있는 방향족 아미노산이 많이 존재하는데 비해 자외선 조사모발은 방향족 아미노산이 파괴되어 낮게 나온 것으로 여겨진다. In this study, we have investigated the effects of ultraviolet (UV) irradiation on the external and internal structure of human hair. For changes in morphological and chemical structure of UV-exposed hair, we utilized several microscopic techniques such as scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), confocal laser scanning microscope (CLSM), and etc. The SEM showed the scales of UV-exposed hair appeared to be rough and bulkier because of chemical oxidation during UV irradiation. Small bulgy area of UV-exposed hair surface was appeared as a result of the decomposition in cysteic acid. In the TEM picture, the UV-exposed hair showed the cleaved aperture of hair and destruction of melanin granules. Three dimensional topographical images were obtained by using CLSM. In the optical single section, high fluorescent intensity appeared in virgin hair. In the case of UV-exposed hair, low fluorescence intensity appeared. This means the aromatic amino acids in virgin hair were more abundant than UV-exposed hair.

키토산 올리고당의 보습성과 생리활성에 관한 연구

하병조 ( Byung-jo Ha ),이옥섭 ( Ok-sub Lee ) 대한화장품학회 1999 대한화장품학회지 Vol.25 No.1

천연고분자인 키틴으로부터 저분자 키토산을 얻은 후 이를 아질산을 이용한 분해반응에 의해 세포증식효과 및 상처치유효과 등의 생리적인 효과가 있는 키토산 올리고당을 합성하였다. 이를 위해 아질산을 이용하여 deamination한 후, sodium borohydride로 환원시켜 reducing-end residue들을 alditol unit로 치환하였으며 MBTH시약을 사용하여 반응이 진행하였음을 확인하였다. 얻어진 키토산 올리고당의 분자량 분포를 HPLC로 확인한 결과 중합도가 2~6 인 올리고당이 얻어졌음을 알 수 있었다. 상대습도 43%와 81%에서 측정한 흡습력 실험결과, 글리세린에 대해 각각 63%, 57%의 흡습력을 보였으며, 상대습도 43%와 실리카겔 분위기 하의 보습력 측정결과, 각각 98%, 91%의 수분잔존률을 나타내었다. 키토산 올리고당은 0.000032~0.01% 농도 범위에서 세포증식효과를 보였으며, 2%와 20%로 처리한 경우 상처치유효과를 나타내었다. Chitosan oligosaccharide having physiological activity, such as cell proliferation and wound healing, was prepared by NaNO2 oxidation-NaBH4 reduction from natural chitosan. After deamination by NaNO2 oxidation, the reducing-end residue from NaBH4 was converted to alditol unit, and the reduction was checked by MBTH reagent. The resulting chitosan oligosaccharide had a degree of polymeration of 2-6 from HPLC analysis. From moisture absorption test at relative humidity of 43% and 81%, the moisture absorption ability was 63% and 57%. Moisture retention ability at relative humidity of 43%, silica gel emvironment, was 98% and 97% respectively. Cell proliferation was showed in the range of 0.000032~0.01%, wound healing effect was also appeared in the concentration of 2% and 20%. Antioxidative effect (SC50) was 3213 ppm. Chitosan oligosaccharide was compatible with most of ingredients used in cosmetic products.