Anti-Oxidative and Anti-Aging Effects of Breynia vitis-idaea Ethanol Extract in vitro

신채윤 성균관대학교 일반대학원 2023 국내석사

피부는 인체에서 가장 큰 기관이며 위험요소 등에 가장 먼저 노출되어 있다. 따라서 우리 몸을 보호하는데 피부는 첫번째 보호 장벽으로 중요한 역할을 한다. 평상시에 노출되기 쉬운 자외선은 우리 몸에 활성 산소를 생성을 촉진시키며 노화와 산화 스트레스를 불러 일으킨다. 본 연구에서는 Breynia vitis-idaea 에탄올 추출물이 활성 산소로부터 피부를 보호하여 항노화, 항산화 효능에 대해 연구하였다. ROS를 유도하기 위해 UVB 와 H2O2를 각질형성세포인 HaCaT cell 과 섬유아세포인 HDF cell에 처리하였다. 결과적으로, Bv-EE가 ROS를 직접적으로 소거하는 것을 현미경을 통해 볼 수 있었고, 라디칼을 소거하는 능력을 갖고 있음을 확인하였다. 또한 Bv-EE를 처리하였을 때, 콜라겐 분해 효소인 MMP와 염증 인자인 COX-2를 억제하는 것을 Real-time PCR을 통해 확인하였고, Western blot analysis를 통해 AP-1 신호 전달 경로를 하향 조절한다는 것도 확인할 수 있었다. 더 나아가 노화의 대표적인 현상 중 주름을 방지하는 것 또한 연구하였다. 단독 Bv-EE를 섬유아세포에 처리하였을 때 콜라겐의 발현이 증가함을 확인하였고, UVB와 H2O2를 주었을 때도 콜라겐 발현이 증가함을 확인하였다. 이러한 모든 실험에 앞서 세포 독성을 확인하여 실험에 영향을 끼치지 않는다는 것을 확인하였다. 따라서, 천연 화장품 소재 연구 개발에 Bv-EE는 피부 보호에 유익한 역할을 하는 재료가 될 가능성을 제시한다. Skin is the largest organ of human body and it is also the most exposed one to external environmental contaminants. Consequently, skin plays its role as the first defense line to the harmful environmental stimuli including ultraviolet B-rays (UVB) and other hazardous chemicals. Therefore, proper caring of the skin is required for the prevention of skin-related diseases or aging-related symptoms. In this paper, we discovered the anti-aging and anti-oxidative effect of Breynia vitis-idaea ethanol extract (Bv-EE) in human keratinocytes and dermal fibroblasts. Bv-EE shown to have free radical scavenging activity and the mRNA expression of MMPs and COX-2 was decreased by Bv-EE in H2O2- or UVB-induced HaCaT cells. Meanwhile, Bv-EE was able to inhibit AP-1 transcriptional activity as well as the phosphorylation of c-Jun N-terminal kinase (JNK), Extracellular signal-regulated kinase (ERK), and mitogen-activated protein kinase 14 (p38), which are known as major AP-1 activators, under H2O2- or UVB-induced conditions. In addition, promoter activity and mRNA expression level of collagen type I (Col1A1) were increased in HDF cells when treated with Bv-EE. Bv-EE could also recover the decreased collagen mRNA expression after H2O2 or UVB induction. Taken together, Bv-EE exerts anti-oxidative effect by inhibiting AP-1 signaling pathway and shows anti-aging effect by up-regulating collagen synthesis.

산화아연 입자 크기와 비율에 따른 분산성 및 자외선 차단 효능의 비교에 관한 연구

박현선 성균관대학교 일반대학원 2024 국내석사

최근 클린뷰티의 제품군이 확대되면서 선케어 시장에서도 산호초의 백화현상을 초래하는 유기계 자외선 차단제 보다 무기계 자외선 차단제에 대한 관심이 급증하고 있다. 특히, 무기 자외선 차단제는 입자크기와 굴절률에 의한 빛의 산란에 영향을 받고 이산화티탄보다 산화아연의 수요가 많다. 이 성질을 적용하여 입자 크기가 다른 산화아연을 혼합하여 사용함으로써 높은 자외선 차단 효능을 갖는 선케어 제품을 개발하려고 하는 실정이다. 하지만, 산화아연으로만 높은 자외선 차단 효능과 높은 안정성을 확인하기는 어렵다. 또한, 3가지 이상의 다른 입자크기의 산화아연을 혼합하여 최고의 효능을 나타내는 연구와 이에 따른 경제성을 비교한 연구는 미흡하다. 본 실험에 사용된 3종의 산화아연은 Triethoxycaprylsilane으로 코팅하였고 입자크기는 SEM을 이용하여 각각 15 nm(ZnO-15), 40 nm(ZnO-40), 150 nm(ZnO-150)임을 확인했다. In-vitro를 통해 각 분체의 자외선 차단 효능을 측정한 결과, 입자 크기가 가장 작은 ZnO-15의 자외선 차단 효능이 가장 높게 나타났다. 또한, 같은 조성비로 제조한 산화아연 분산액과 각 분체의 In vitro 결과를 비교해보았다. 분체와 분산액의 효능을 비교한 결과, 분산액의 효능이 우수하다는 것을 확인했다. 입자크기가 다른 3가지의 산화아연 분체를 비율별로 혼합하여 자외선 차단 효율을 최대로 높이는 조성비를 확인했다. 세가지 입자크기를 혼합하였을 때 산화아연의 혼합 비율이 ZnO-15: ZnO-40: ZnO-150=5:3:2 일 때 가장 우수한 자외선 차단 효능의 결과를 나타냈다. 본 연구에서는 입자 크기가 다른 세가지 산화아연을 혼합하여 높은 자외선 차단 능력을 나타내는 최적의 비율을 확인하였고 클린뷰티에 부합하는 상용성이 좋은 오일을 찾아 분산액을 제조하였다. 분산액의 안정성 및 효능뿐만 아니라 이를 OW & WO 제형에 적용하여 자외선 차단 효과 및 안정성, 백탁을 측정하였고 단일 크기의 산화아연을 적용한 제품에 비교하였을 때 경제성 측면에서도 우수하다는 결과를 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 클린뷰티를 선호하는 소비자들과 환경을 생각하는 제품 트랜드에 다양한 니즈를 충족시키고 새로운 선케어 제품 개발에도 도움이 될 것임을 시사한다. With the recent expansion of the product line of clean beauty, interest in inorganic sunscreen is also increasing rapidly in the sun care market than organic sunscreen that causes the whitening phenomenon of coral reefs. In particular, inorganic sunscreen is affected by light scattering by particle size and refractive index, and there is a higher demand for zinc oxide than titanium dioxide. By applying this property, we are trying to develop sun care products with high UV protection effects by mixing and using zinc oxide with different particle sizes. However, it is difficult to confirm the high UV protection effect and high stability only with zinc oxide. In addition, studies showing the best efficacy by mixing three or more different particle sizes of zinc oxide and comparing the economic feasibility accordingly are insufficient. The three types of zinc oxide used in this experiment were coated with Triethoxycaprylsilane, and the particle sizes were 15 nm (ZnO-15), 40 nm (ZnO-40), and 150 nm (ZnO-150), respectively, using the SEM. As a result of measuring the UV protection effect of each powder through In-vitro, the UV protection effect of ZnO-15 with the smallest particle size was the highest. In addition, the results of the zinc oxide dispersion prepared at the same composition ratio and the Invitro of each powder were compared. As a result of comparing the efficacy of the powder and the dispersion, it was confirmed that the efficacy of the dispersion was excellent. The composition ratio of maximizing UV protection efficiency was confirmed by mixing three zinc oxide powders with different particle sizes by ratio. When the three particle sizes were mixed, the results of the best UV protection effect were shown when the mixing ratio of zinc oxide was ZnO-15: ZnO-40: ZnO-150=5:3:2. In this study, three zinc oxides with different particle sizes were mixed to confirm the optimal ratio showing high UV protection ability, and a dispersion was manufactured by finding an oil with good compatibility suitable for clean beauty. In addition to the stability and efficacy of the dispersion, the UV protection effect, stability, and white cast were measured by applying it to the O/W & W/O formulation and compared to products with single-sized zinc oxide, it was confirmed to be excellent in terms of economy. These results suggest that it will meet various needs for consumers who prefer clean beauty and environmentally conscious product trends and help develop new sun care products.

카르복시메틸화 셀룰로스 나노피브릴을 이용한 마스크팩 시트 제조에 관한 연구

이세희 성균관대학교 일반대학원 2024 국내석사

In this study, an eco-friendly mask pack sheet system with enhanced water absorption as well as improved physical properties, while providing a soft feel, was established through a bar-coating-based fiber finishing method. For this purpose aqueous solution containing carboxymethyl cellulose nanofibrils(c-CNF) was bar-coated onto cotton non-woven fabrics(COF), followed by drying to generate a sheet form. As a result, the c-CNF/COF exhibited enhanced tensile strength, water absorption, and coefficient of friction coefficient. We observed the increase in weight proportional to the amount of the coated c-CNF, whereas the thickness decreased due to compression during the bar-coating. Despite the formation of a non-porous structure, the addition of c-CNF led to substantial improvement in water absorption capacity. Furthermore, the c-CNF/COF showed longer drying times, a reduced friction coefficient, and enhanced mechanical properties. Cytotoxicity evaluation confirmed the biocompatibility of the c-CNF/COF. This study underscores the feasibility of utilizing the c-CNF to produce non-woven fabrics for the development of eco-friendly mask-pack sheets, which allows us to explore potential applications in the cosmetics industry. 본 연구에서는 바코팅 섬유 마감 공정이 수분 흡수성과 물성을 향상시키고 사용감이 부드러운 친환경 마스크 팩 시트를 제조할 수 있음을 소개한다. 카르복시메틸셀룰로스 나노피브릴(carboxymethyl cellulose nanofibrils, c-CNF)이 분산된 수용액을 면부직포(cotton non-woven fabrics, COF)에 바코팅(bar-coating)하고 건조하여 마스크팩 시트를 제조하였다. 제조한 시트는 향상된 인장강도, 수분 흡수성, 마찰계수 등을 보였다. 시트의 무게는 코팅된 c-CNF의 양에 비례하여 증가한 반면, 공정중 압축으로 인해 두께가 감소함을 확인하였다. c-CNF의 코팅은 비다공성 구조의 형성에도 불구하고 수분 흡수성을 향상시켰다. 또한, 시트는 건조 시간이 길어지고 마찰계수가 감소하며 기계적 물성이 개선되었다. 시트의 세포 독성 평가 결과 생체적합성이 우수함을 확인했다. 본 연구에서 개발한 친환경 마스크팩 시트 제조 기술은 화장품 산업에서 기반기술로 다양하게 활용될 것으로 기대된다.

표면 개질된 세륨옥사이드 적용을 통한 다기능성 자외선 차단제에 관한 연구

오민호 성균관대학교 일반대학원 2024 국내석사

자외선은 과도하게 노출되는 경우 홍반이나 색소 침착, 기미 등 피부 노화, 심한 경우 피부 암을 일으키는 원인으로서 자외선 차단에 대한 인식이 점점 증대되어 왔다. 자외선 차단제는 땀이나 피지, 물 등에 의해 지워지므로 자외선 차단제는 내수성이 중요하다. O/W제형은 연속 상이 물이기 때문에 내수성이 떨어진다는 단점이 있어 W/O 제형이 내수성에 적합하다. 자외선 외에도 가시광선 영역의 단파장(400-500nm)의 블루 라이트는 LED 램프, 스마트폰, 컴퓨터 등 일상에서 많이 발생되며 가시광선 중 가장 높은 에너지를 가지므로 보통의 가시광선이 각막과 수정체까지 도달하는데 비해 블루 라이트는 망막까지 도달하며 눈의 피로, 안구건조증, 망막의 손상, 색소 침착과 같은 노화 현상이 촉진된다는 많은 연구 결과가 있어 이에 대한 우려가 증대되고 있다. 세륨옥사이드가 자외선 이외에도 블루 라이트 영역의 빛 차단이 가능하지만 제형에 단순 첨가하는 경우 응집이 일어나기 쉽고 분산이 어려워 피부에 골고루 도포되기 어렵다는 문제점을 가지고 있다. 본 연구에서는 논나노 입자의 세륨옥사이드에 트라이에톡시카프릴릴실레인과 아이소프로필티타늄트라이이소스테아레이트 성분으로 복합 표면 처리하여 응집을 막고 제형에서의 분산성과 피부 밀착력을 증가시켜 자외선 및 블루 라이트 차단 효과뿐만 아니라 높은 내수성 효과를 나타냈다. 유해파장의 전 영역대를 차단할 수 있음과 동시에 우수한 내수성의 선케어 제품을 개발할 수 있을 것이다. Ultraviolet rays are the cause of skin aging such as erythema, pigmentation, freckles, and in severe cases, skin cancer, and awareness of UV protection has been increasing. Since sunscreen is erased by sweat, sebum, and water, water resistance is important for sunscreen. The O/W formulation has the disadvantage of poor water resistance because the continuous phase is water, so the W/O formulation is suitable for water resistance. In addition to ultraviolet rays, blue light with short wavelengths (400-500 nm) in the visible light area is frequently generated in everyday life such as LED lamps, smartphones, and computers, and has the highest energy among visible light. In addition to ultraviolet rays, cerium oxide can block light in the blue light area, but if it is simply added to the formulation, aggregation is easy to occur and dispersion is difficult, making it difficult to apply evenly to the skin. In this study, cerium oxide of non-nanoparticles was surface-treated with triethoxycaprilsilane and isopropyl titanium triisostearate to prevent aggregation and increase dispersibility and skin adhesion in the formulation, showing high water resistance as well as ultraviolet and blue light blocking effects. It will be able to block the entire range of harmful waves and develop excellent water-resistant suncare product.

미세먼지에 의해 유발된 피부 스트레스에 대한 용암해수 숙성 미야베모자반 추출물, 고리매 추출물의 효능 연구

윤지혜 성균관대학교 일반대학원 2024 국내석사

환경오염은 전 세계적으로 심각한 문제가 되고 있다. 이러한 문제는 불완전한 석탄 연소 및 디젤 차량 배기가스에서 비롯된 미세먼지(PM)의 방출과 관련이 있다. 여러 독성 및 역학 연구에 따르면 미세먼지는 폐, 면역 체계, 심혈 관계, 신경계를 포함한 여러 주요 기관에 부정적인 생물학적 영향을 미친다고 알려져 있다. PAH (polycyclic aromatic hydrocarbons)와 같은 미세먼지를 함유한 유기화학 물질은 각질 세포와 멜라닌 세포에서 발현되는 리간드 의존적 전사 인자인 아릴 탄화수소 수용체 AhR (aryl hydrocarbon receptor)의 강력한 활성제로, PAH에 의한 AhR 활성화는 생물의 대사에 관여하는 Cytochrome P450의 발현을 상향 조절하고 세포 내 여러 종의 활성 산소 생성을 촉진한다. 이것은 산화 스트레스가 PM으로 인한 손상의 일반적인 메커니즘임을 나타낸다. 본 연구에서는 미세먼지에 따른 피부 염증 완화를 목적으로 제주 지역 해양 소재 원료를 선정하였다. 저온 숙성하여 추출한 제주 지역 해양 소재 6종을 세포독성이 없는 농도를 확인한 후 그 농도의 추출물을 HaCaT에 적용하여 NO assay를 통해 PM2.5와 PM10에 대한 Nitric Oxide (NO) 생성 억제 효능을 확인하였으며, 그중 가장 효과가 좋은 미아베모자반 저온숙성 7일 추출물과 고리매 저온숙성 14일 추출물을 이용하여 화장품 원료로 개발하였다. 화장품 원료로 개발 된 미아베모자반, 고리매 저온숙성 추출물을 이용해 염증 관련 질병을 유발하는 COX-2 단백질 발현 억제를 확인하였으며, AhR 유전자의 발현 억제 및 이에 따른 Cytochrome P450 유전자 발현 억제도 확인하여 유의미한 결과를 얻었다.

나노스케일 다공성 셀룰로오스 에어로겔을 이용한 소수성 유기 오염물질 제거에 대한 연구

오승훈 성균관대학교 일반대학원 2024 국내석사

본 연구에서는 화학적 가교, 동결건조, 메틸트리클로로실란(MTCS)을 이용한 소수성 처리를 통해 초경량, 유연하며 소수성인 셀룰로오스나노피브릴(CNF) 기반 에어로겔을 간단하고 친환경적인 방식으로 제조하는 방법을 제시한다. CNF, 폴리비닐알코올(PVA), 글루타르알데하이드, 알긴산나트륨(SA)의 화학적 가교 및 동결건조 후 MTCS로 소수성 처리하여 제조된 CNF 에어로겔은 서로 연결된 매우 다공성 구조를 가지며, 기공 크기는 출발 용액의 농도에 따라 다양하게 나타났다. MTCS로 개질된 0.5% CNF/SA/PVA 에어로겔은 평균 139.5°의 물 접촉각을 보여 우수한 소수성을 유지하였다. 또한 소수성 및 유연한 0.5% CNF/SA/PVA 에어로겔은 물 속에 있는 유기용매와 오일을 표면과 바닥에서 신속하게 흡수할 수 있었고, 해바라기유에 대해 40.25 g/g의 탁월한 흡착 능력과 함께 재활용이 가능한 것으로 나타났다. 이론적 평형 흡착량은 Pseudo-second-order reaction 동역학 보다 Pseudo-first-order reaction 동역학에 더 잘 부합하여 물리적 흡착 메커니즘을 따르는 것으로 확인되었다. 결과적으로 소수성과 유연성을 겸비한 0.5% CNF/SA/PVA 에어로겔은 산업용 유성 폐수 정화 및 유출 기름 제거에 효과적으로 활용될 수 있는 유망한 소재로 활용할 수 있을 것이다.

Synadenium grantii 에탄올 추출물의 항산화 효능

김성지 성균관대학교 일반대학원 2023 국내석사

본 연구에서는 Synadenium grantii 에탄올 추출물 (Sg-EE)의 항산화 효과와 피부세포 생존에 미치는 영향을 조사했다. 폴리페놀과 플라보노이드의 함량을 분석하였고 Ferric Reducing Antioxidant Power (FRAP), Cupric Reducing Antioxidant Capacity (CUPRAC), 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) 및 2,2-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6- sulfonic acid) (ABTS) 라디칼 소거 활성 측정을 통해 항산화력을 확인했다. 또한 Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) 및 Cell viability assay 결과를 바탕으로 화장품 기능성 성분으로서 잠재력을 확인했다. 그 결과, 폴리페놀 농도는 56.41 mg GAE/g ± 0.044 및 플라보노이드 농도는 28.125 mg QE/g ± 0.234 만큼 함유되어 있음을 확인했다. 또한 모든 항산화 활성 실험에서 Synadenium grantii 에탄올 추출물 (Sg-EE)의 활성도는 농도 의존적으로 증가했다. Ferric Reducing Antioxidant Power (FRAP) 와 Cupric Reducing Antioxidant Capacity (CUPRAC) 분석법을 통해서 양성 대조군 대비 충분한 항산화 능력이 있음을 확인하였다. 그리고 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) 라디칼, 2,2-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6- sulfonic acid) (ABTS) 라디칼 소거능 측정 결과, 각각 Inhibitory Concentration 50 (IC50)값이 36.882 µg/mL및 25.066 µg/mL으로 항산화 기능성 물질로의 잠재성을 보여줬다. 또한 Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) 분석으로 피부 항산화 효과가 이미 검증된 성분 5 가지가 함유되었음을 확인하였고, HaCaT 세포를 통한 세포 생존율 측정 결과 약 107 %의 생존율을 나타냈다. 결론적으로 Synadenium grantii 에탄올 추출물 (Sg-EE)을 이용하여 항산화 및 피부세포 생존에 미치는 영향력이 검증되었고, 항산화 기능성 소재로서의 가능성을 확인했다. In this study, we investigated the antioxidant effects and potential impact on skin cell survival of the ethanol extract from Synadenium grantii (Sg-EE). We analyzed the content of polyphenols and flavonoids, and evaluated the antioxidant capacity through various assays with Ferric Reducing Antioxidant Power (FRAP), Cupric Reducing Antioxidant Capacity (CUPRAC), 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging activity, and 2,2-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) radical scavenging activity. Furthermore, based on the results of Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) and cell viability assay, we identified the potential of the extract as functional cosmetic ingredients. As a result, the polyphenol concentration of Sg-EE was determined to be 56.41 mg GAE/g ± 0.044, and the flavonoid concentration was found to be 28.125 mg QE/g ± 0.234. Furthermore, the antioxidant activity of Sg-EE showed a concentration-dependent increase in all antioxidant activity assays. The Ferric Reducing Antioxidant Power (FRAP) and Cupric Reducing Antioxidant Capacity (CUPRAC) assays confirmed significant antioxidant capacity compared to the positive control. Additionally, the results of the 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) radical and 2,2-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) radical scavenging assays demonstrated Inhibitory Concentration 50 (IC50) values of 36.882 µg/mL and 25.066 µg/mL, respectively, indicating the potential of the extract as an antioxidant substance. Furthermore, through Gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) analysis, the presence of five ingredients with validated skin antioxidant effects was identified, and the cell viability measurement using HaCaT cells showed a survival rate of the cells up to 107 %. In conclusion, the ethanol extract from Synadenium grantii (Sg-EE) has been validated for its antioxidant and skin cell survival effects, demonstrating its potential as an antioxidant functional material.

불소 실란을 이용한 표면개질 실리카 제조와 특성 연구 및 색조화장품에 응용

김민지 성균관대학교 일반대학원 2023 국내석사

색조 화장품의 기능적인 측면이 중요해지면서 오랜 시간 지속성에 대한 연구가 활발히 일어나고 있다. 땀과 피지의 분비가 활발한 인체에서 지워지지 않고 유지되기 위해서는 방수, 방유의 기능이 중요하다. 화장을 한 피부 표면에 외부 물질이 접촉하지 않고 흘러내리는 방향으로 개선하기 위해서는 접촉각을 낮추는 방향이 있다. 이에 불소 실란을 커플링제로 응용하여 색조 제형에서 안정성과 사용감을 위해 흔히 사용되는 실리카를 표면 개질하였다. 코팅을 하지 않은 실리카와 파우더 코팅에 주로 사용되는 알킬 실란으로 코팅한 실리카, 알킬 실란과 불소 실란의 비율을 달리 코팅하여 그 효과 정도를 비교하였으며, 실리카 파우더를 색조 화장품 제형에 적용하여 비교 실험하였다. 색조 제형은 기본적으로 수상과 유상의 조합만이 중요한 것이 아니라 다양한 종류의 분체가 제형에 존재하기 때문에 안정성을 유지하기가 쉽지 않다. 따라서, 여러 형태의 제형에 적용 가능성을 평가하기 위해 스틱의 형태로 데오도란트, 크림 형태로 유분산 마스카라 제형, 파우더 제형으로는 프레스드 파우더로 활용하였다. 각 제형에 적용한 후 마찰계수와 접촉각 등을 측정하여 비교하였다. 파우더 코팅을 하지 않은 실리카와 알킬 실란 코팅으로 이뤄진 샘플들에 비해 불소 실란 코팅이 된 실리카의 방수 특성이 높아졌으며 더욱이 불소 실란 커플링제와 알킬 실란의 비율에 따라 그 정도가 다름을 알 수 있었다. 이로써 플루오르 실란과 알킬 실란을 1:1 비율로 배합한 코팅제로 실리카의 표면에 코팅하는 것이 접촉각이 가장 높고 코팅이 되지 않은 실리카와 비슷한 사용감을 가져 실리카로서 대체가 가능하며 제형 안정성에도 도움을 주는 것으로 드러났다. 또한, 동량의 비율로 코팅한 실리카가 접촉각이 가장 높은 것으로 미뤄보아 워터프루프 효과(방수효과)가 가장 뛰어남을 확인하였다. 최근 여름과 겨울이 길어지는 계절의 변화로 폴루션프루프(pollution proof), 워터프루프 (water proof)등 다양한 프루프 제형 개발에 대한 니즈가 증가하고 있으며 이 연구에서 기존의 단일 종류 파우더 코팅이 아닌 복합적 파우더 코팅 방향성에 대해 제시하는 바이다. As the functional aspect of color cosmetics becomes important, research on long-term durability is actively taking place. In the human body where sweat and sebum secretion are active, waterproofing and oil-proofing are important for makeup to be maintained. The purpose was to reduce the contact area between the two substances and improve the direction in which external substances do not come into contact with the skin surface and flow down. Fluorine silane was applied as a coupling agent to surface-modify silica, which is commonly used for stability and usability in various color formulations. Uncoated silica, silica coated with alkylsilane which is mainly used for powder coating and silica coated with different ratios of alkylsilane and fluorine silane were compared for the degree of effect. And the coated powder was applied to a color cosmetic formulation for a comparative experiment. In the color formulation, not only the combination of the aqueous phase and the oil phase is basically important, but it is not easy to maintain stability because the powder called pigment is located inside the formulation. It was used as a deodorant in the form of a stick, oil-dispersion mascara in the form of a cream, and pressed powder in the form of a powder. After applying to each formulation, the friction coefficient and contact angle were measured and compared. Compared to the samples composed of silica without powder coating and alkyl silane coating, the water resistance of the silica coated with fluorine silane was higher, and it was found that the degree of difference remained depending on the ratio of the fluorine silane coupling agent and the alkyl silane. As a result, coating the surface of silica with a coating mixture of fluorosilane and alkylsilane in a ratio of 1:1 has the highest contact angle and has a similar tendency to uncoated silica, so it can be replaced with silica and helps with formulation stability. Also, it was confirmed that the silica coated in the same ratio had the most excellent waterproof effect. Recently, with the seasonal change of longer summer and winter, the need for the development of various proof formulations such as pollution proof and water proof is increasing, and this study suggests the direction of improved powder coating.

지방산 원료를 이용한 방부효과 연구 및 화장품 제형개발

박민식 성균관대학교 일반대학원 2023 국내석사

방부제는 화장품 제형을 개발하는데 있어 빼놓을 수 없는 원료이며 동시에 파라벤, 페녹시에탄올 등의 일부 방부제는 인체에 축적되었을 경우 호르몬 장애를 유발하여 자궁내막증, 생리통, 유방 질환 등 호르몬 질환을 야기하는 인체에 유해한 것 으로 잘 알려져 있다. 이러한 유해성 논란으로 인해 이들을 대체할 방부제 연구도 지속 되었다. 그 대안 중 하나로 천연방부제에 대한 연구가 주목받고 있지만 추가적인 신소재를 발굴해야 하며 방부효과를 보이는 물질을 개발해도 방부력이 상대적으로 약하거나 천연물의 알레르기 반응의 가능성이 있으며 기존의 화학방부제에 비해 과할 정 도의 높은 함량을 사용해야 효과가 있으므로 생산비용이 높아진다는 문제점들이 있다. 무엇보다 화장품 원료의 경우 파라벤과 같이 많은 시간이 흐른 뒤 그 유해성이 드러나는 경우가 많아 천연방부제로 쓰인 물질의 유해성을 검증하거나 보장하기가 어렵다는 문제점도 지닌다. 화학방부제의 유해성을 줄이면서 천연방부제 보다 뛰어난 효과를 보이는 소재의 연구는 여전히 연구자로서 놓을 수 없는 주제이다. 지방산은 동물에 있어 중요한 에너지원이며, 세포에서는 중요한 구조적 구성성분이다. 다양한 물질의 피부침투에 영향을 미치는 것으로 확인됐으며, 일반적으로 화장품 제조에서 유화제, 안정화제, 용해 촉진제 등 국소 포뮬라에 일반적으로 사용 되고 있다. 그리고 일부 미생물들에 대해 항균 효과가 뛰어난 것으로 밝혀져 있다. 본 연구에서는 지방산의 이 항균 효과에 주목하며 다양한 지방산들의 항균실험을 수행하므로 어떠한 지방산들이 항균 효과가 뛰어난지를 실험을 통해 밝히고 실제 제형개발을 통해 상용성이 있는지를 확인하고자 한다. 연구는 지방산 중 항균력이 우수한 지방산을 가려내는 실험을 먼저 수행하여 탄소수가 짧은 ‘중간 사슬 지방산’ 중 2종류를 선정하고 또 탄소수가 긴 ‘긴 사슬 지방산’ 중 2종류를 선정하여 사용하였다. 항균력 실험법은 최소저해농도법(Minimum Inhibitory Concentration, MIC)과 최소살균농도법(Minimal Bactericidal Concentration, MBC)를 사용하였다. 나아가 Microtiter Dish Biofilm Formation Assay를 통해 생물막 형성에 있어 억제력 또한 가지고 있는지도 실험하였다. 이렇게 선정된 항균력 높은 중간 사슬 지방산들과 긴 사슬 지방산들을 다른 비율로 배합하여 항균력 실험을 한 번 더 수행하였다. 그 중 가장 항균력 높은 배합비의 지방산복합체을 실제 적용하여 화장품 제형을 개발하였으며 이렇게 만든 실험군과 방부제를 첨가한 대조군의 항균력을 비교 실험하였다. 더불어 안정성, pH, 점도 측정을 통해 상용성 확인을 위한 물성검사를 진행하였다. 그 결과 그램양성균과 진균에서는 지방산의 항균 효능이 뛰어남을 확인하였고 대비적으로 그램음성균에서는 그 효능이 약함을 확인하였다. 그램음성균에 대해서는 지방산의 함량을 높이는 것으로 소구할 수 있을 것으로 보이며 나아가 폴리올 종류들이 그램음성균에 대한 효능이 있다는 연구자료들을 선행학습을 통해 확인하였으므로 추가적인 연구로 더 나은 결과를 볼 수 있을 것으로 기대된다. 이 실험은 화학성 방부제를 배제하고 또한 천연방부제 개발을 위한 신소재 개발을 하지 않고 일반적으로 사용하는 화장품 원료로도 충분히 화장품 제형의 항균 효능을 낼 수 있음을 확인한 것으로 의미가 크다고 볼 수 있으며 지방산이 향후 향장 업계에 방부제 부작용은 줄이는 동시에 보습력까지 제공하는 원료로 대체 가능성이 있다는 것을 보여 주었다. 나아가 현 향장업계가 추구하는 DNA, Cytokine, Enzyme, Autoregulation 관련 원료와도 호환성이 높을 것으로 기대된다. Preservatives are essential ingredients in the development of cosmetic formulations, and some preservatives like parabens and phenoxyethanol have been known to accumulate in the human body, potentially causing hormonal disorders such as endometriosis, menstrual pain, and breast diseases. Due to these concerns, research on alternative preservatives has been ongoing. Among the alternatives, natural preservatives have gained attention. However, they often require additional novel materials and may exhibit weaker preservation effects or potential allergenic reactions compared to chemical preservatives. Additionally, they may require higher concentrations than traditional chemical preservatives, leading to increased production costs. Furthermore, the challenge lies in the difficulty of verifying or guaranteeing the safety of natural preservatives, as the harmful effects of these substances, similar to parabens, often become apparent after a considerable amount of time has passed. Therefore, researching materials that exhibit superior efficacy to chemical preservatives while reducing their harmfulness remains an important topic for researchers. Fatty acids are important energy sources for animals and serve as essential structural components in cells. They have been found to influence the penetration of various substances into the skin and are commonly used as emulsifiers, stabilizers, and solubilizers in cosmetic manufacturing. Some fatty acids have also demonstrated excellent antibacterial effects. This study focuses on the antibacterial properties of fatty acids, aiming to identify fatty acids with superior antimicrobial effects through experiments and determine their commercial viability through formulation development. The research initially screened fatty acids to identify two types of "medium-chain fatty acids" with excellent antibacterial properties and two types of "long-chain fatty acids." The minimum inhibitory concentration (MIC) and minimal bactericidal concentration (MBC) methods were used to evaluate the antibacterial effects. Additionally, a Microtiter Dish Biofilm Formation Assay was conducted to assess their inhibitory effects on biofilm formation. The selected medium-chain and long-chain fatty acids with high antimicrobial potency were then mixed in different ratios and subjected to another round of antimicrobial testing. The fatty acid complexes with the highest antimicrobial efficacy were incorporated into cosmetic formulations, and their antimicrobial effectiveness was compared to a control group with added preservatives. Stability, pH, and viscosity measurements were also conducted to assess their commercial viability. The results confirmed the superior antibacterial efficacy of fatty acids against Gram-positive bacteria and fungi, while demonstrating relatively weaker efficacy against Gram-negative bacteria. For Gram-negative bacteria, increasing the concentration of fatty acids may be a potential solution. Additionally, previous studies have shown that certain polyols have efficacy against Gram-negative bacteria, suggesting that further research can yield better results. This study is significant as it demonstrates that cosmetic formulations can achieve sufficient antimicrobial efficacy without the use of chemical preservatives or the development of novel natural preservatives. Moreover, it highlights the potential of fatty acids as ingredients that not only reduce the side effects of preservatives in the cosmetics industry but also provide moisturizing properties. Furthermore, fatty acids are expected to be compatible with other ingredients pursued by the cosmetics industry, such as those related to DNA, cytokines, enzymes, and autoregulation. Overall, this research sheds light on the antimicrobial properties of fatty acids and their potential as alternative ingredients in the cosmetics industry, offering the dual benefits of minimizing preservative-related side effects and providing moisturization. Furthermore, they hold promise for compatibility with various desired ingredients in the cosmetics industry.

Cyanocobalamin이 함유 된 나노 리포좀 제조 및 안정성에 관한 연구

김지연 성균관대학교 일반대학원 2023 국내석사

Cyanocobalamin은 비타민 B12의 일종이다. 시아노코발라민은 물에 용해되지만, 시아노코발라민 수용액이 열에 노출되면 시간과 온도에 따라 분해된다. 시아노코발라민은 산화질소 제거제로서의 효능을 보였고 일부 임상 시험에서 피부 병리 치료에 긍정적인 결과를 보였다. 이런 효능에도 Cyanocobalamin의 분자량(1355 Da)과 친수성은 피부의 주요 기능 중 하나인 외인성 물질이 신체에 침투하는 것을 방지하는 것이기 때문에 온전한 인간 피부를 통한 확산을 제한된다. 시아노코발라민을 함유한 나노 리포좀 조성에는 피부 표면 지질로 아토피 피부에 부족한 지질 성분들로 조성하였고 레시틴을 함유하였으며, 제조에 사용되는 장비는 대량 생산이 가능한 마이크로플루다이져를 사용하여 나노 리포좀을 제조하였다. 본 실험에서는 시아노코발라민 나노 리포좀을 피부에 사용하기에 보다 안전한 원료들을 사용하여, 안정한 제형 조건을 확립 하고자하였다. 시아노코발라민을 함유한 나노 리포좀 안정성 평가는 각 온도 조건(4℃, 25℃, 45℃)에서 30일간 성상, pH를 확인하였으며, 제타사이져를 통해 입자의 사이즈, 제타 전위를 확인하였다. HPLC를 통해 만들어진 시아노코발라민 함유 나노 리포좀의 함량 변화를 확인하였으며, Cryo-TEM을 통해 나노 리포좀으로 형성된 구형의 입자를 확인하였다. 성상 안정성 확인 결과 시아노코발라민 함유 나노 리포좀이 시간 경과함에 따라 pH 가 낮아지는 현상이 발견되었으며, pH 약산성에 가까워짐에 따라 제형이 분리되는 현상을 확인하였다. 이에 제형 제조에 pH를 보완할 수 있는 요소로 트로메타민을 추가하였을 때, pH 유지되었으며, 제형의 성상 변화 없음을 확인하였다. 또한, 시아노코발라민의 함량 분석에서도 시아노코발라민 함유 나노리포좀 보다 트로메타민 추가된 시아노코발라민 함유 나노 리포좀의 함량이 더 안정하게 유지되는 것을 확인하였다. 최근 화장품 분야에서 불안정한 소재를 안정화하는 방법으로 리포좀에 대해 많은 연구가 진행되고 있으며, 더 안정한 시아노코발라민 나노 리포좀 제형 연구 개발에 도움될 것으로 판단된다. 향후 시아노코발라민 나노 리포좀을 화장품 제형에서의 활용도 기대된다. Cyanocobalamin is a type of vitamin B12. Cyanocobalamin is soluble in water, but decomposes with time and temperature when aqueous solutions of cyanocobalamin are exposed to heat. Cyanocobalamin has shown efficacy as a nitric oxide scavenger and has shown positive results in the treatment of skin pathologies in some clinical trials. Despite this efficacy, Cyanocobalamin's molecular weight (1355 Da) and hydrophilicity limit its diffusion through intact human skin because one of the main functions of skin is to prevent exogenous substances from penetrating the body. The nanoliposome composition containing cyanocobalamin was composed of lipid components lacking in atopic skin as skin surface lipids and contained lecithin. In this experiment, we tried to establish stable formulation conditions by using raw materials that are safer for using cyanocobalamin nanoliposomes on the skin. The stability evaluation of nano-liposomes containing cyanocobalamin was confirmed for 30 days at each temperature condition (4 ° C, 25 ° C, 45 ° C), pH, and particle size and zeta potential were confirmed through a zeta sizer. Changes in the content of the cyanocobalamin-containing nanoliposomes made through HPLC were confirmed, and spherical particles formed of nanoliposomes were confirmed through cryo-TEM. As a result of confirming the stability of the properties, it was found that the pH of the nano-liposome containing cyanocobalamin decreased over time, and it was confirmed that the formulation was separated as the pH approached weakly acidic. Accordingly, when tromethamine was added as a factor capable of supplementing the pH in the preparation of the formulation, the pH was maintained and it was confirmed that there was no change in the properties of the formulation. In addition, in the content analysis of cyanocobalamin, it was confirmed that the content of the cyanocobalamin-containing nanoliposomes to which tromethamine was added was maintained more stably than the cyanocobalamin-containing nanoliposomes. Recently, many studies on liposomes have been conducted as a method of stabilizing unstable materials in the field of cosmetics, and it is believed that it will be helpful for research and development of more stable cyanocobalamin nano-liposome formulations. In the future, the use of cyanocobalamin nanoliposomes in cosmetic formulations is also expected.