Effects of Citrus junos Essential Oil as a Cosmeceutical Ingredient = 유자 정유의 항노화 기능성 화장품 소재 연구|RISS 상세보기

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Citrus junos Siebold ex Tanaka (C. junos) is a representative citrus fruit in Korea. C. junos essential oil (CJEO), mostly composed of volatile constituents with a distinctive and enticing aroma, has been widely studied for its psychological benefits in aromatherapy and its value as a fragrance in cosmetics. However, the bioactive properties of CJEO that are beneficial to the skin remain unknown. Therefore, this study assessed the ability of CJEO to improve skin health as a significant source of anti-aging agents. The chemical composition of CJEO was determined by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The influence of CJEO on cell viability, anti-inflammatory activities, melanogenesis, collagen degradation, collagen synthesis, and hydration efficacy was assessed in HEKa, HDF, and SK-MEL-2 cell lines. Active ingredients in the final product that have volatile properties were quantified by high performance liquid chromatography (HPLC). A double-blind, randomised clinical study was performed to assess signs of skin anti-aging effects, such as improved hydration, elasticity, and anti-pigmentation, using Cutometer, Corneometer, and ANTERA 3D in 20 females aged 20–60 years over 4 weeks. GC-MS analysis showed that CJEO was composed of 26 constituents, with the major component being d-limonene, other minor ingredients included γ-terpinene, ρ-cymene, β-myrcene and α-pinene. In vitro efficacy tests showed that CJEO significantly inhibited mushroom tyrosinase, nitric oxide, and melanin synthesis. Furthermore, CJEO significantly inhibited the expression of TNF-α, IL-1β, IL-6, NF-κB, MITF, TRP1, MMP-1 and MMP-3. Moreover, the expression of HAS1, HAS2, HAS3, COL1A1 and COL3A1 increased significantly after treatment with CJEO. Quantification via HPLC revealed that the optimal formulation containing the highest concentrations of active ingredients of CJEO was an oil-in-water type emulsion with fatty acid. In the clinical trial, the application of CJEO emulsion significantly improved hydration and elasticity and reduced pigmentation without any adverse reaction on the skin. Therefore, these findings support that CJEO may help reduce skin aging and be used as an anti-aging material in future cosmeceuticals.

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국문 초록 (Abstract)

유자 (Citrus junos Siebold ex Tanaka)는 한국을 대표하는 감귤류 중 하나이다. 유자 과피의 분비강 내에 존재하는 정유는 휘발성 성분으로 이는 시트러스 계열 특유의 상큼하고 매력적인 향기가 난다. 아로마테라피 분야에서 유자 정유는 스트레스 감소, 항불안 작용 등의 심리적 효과가 인정되어 이에 대한 연구가 활발하게 이루어져 왔다. 그러나 화장품 분야에서 유자 정유는 천연향료로 사용되는 경우가 많을 뿐, 기능성 소재로 활용되는 경우는 거의 없으며 피부에 미치는 효능·효과와 관련된 연구도 아직 미비하다. 따라서 본 논문은 유자 정유가 피부의 노화에 어떠한 영향을 주는가에 대한 연구를 통해 기능성 화장품 소재로서의 가능성을 확인하는데 목적이 있다. 유자 정유를 GC-MS를 이용해 성분을 분석하여 리모넨, 감마 테르피넨, 파라시멘, 베타 미르센, 알파 피넨 등의 물질이 주요 성분으로 존재함을 확인하였다. 생체 외 실험에서 유자 정유가 산화질소, 타이로시나아제 및 멜라닌 생성을 저해하는 것을 확인하였다. qRT-PCR을 이용한 실험에서는 유자 정유가 염증 관련 유전자인 TNF-α, IL-1β, IL-6 및 NF-κB와 멜라닌 생성 관련 유전자인 MITF 및 TRP1, 콜라겐 분해 관련 유전자인 MMP-1 및 MMP-3의 발현을 유의미하게 저해함을 확인하였다(p<0.05). 또한, 콜라겐 생성 관련 유전자인 COL1A1 및 COL3A1, 히알루론산 생성 관련 유전자인 HAS1, HAS2 및 HAS3의 발현이 유자 정유를 처리한 실험군에서 유의미하게 증가함을 확인하였다(p<0.05). 유자 정유의 유효성분을 가장 많이 함유할 수 있는 최적의 화장품 제형을 선정하기 위해 유화와 가용화 제형을 제작하고 HPLC를 이용한 정량분석을 통해 최적의 제형을 선정하였다. 이 결과를 바탕으로 제작된 제품을 20–60세의 성인 여성 20명을 대상으로 인체 적용 임상시험을 4주에 걸쳐 진행하였다. 피부 자극 시험을 실시하여 유자 정유의 무자극을 확인하였고, 노화와 관련된 피부의 대표적인 양상인 미백효과, 탄력 개선 및 보습력이 모두 유의미하게 개선되었음을 확인하였다(p<0.05). 또한, 피부 안전성 평가를 통해 제품 사용 전·후 피부에 문제가 없음을 확인하였다. 이러한 결과를 통해 유자 정유가 피부 항노화에 효과가 있음이 입증되었으며, 추후 코스메슈티컬 화장품 또는 기능성 화장품에의 신규 항노화 물질로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

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유자 (Citrus junos Siebold ex Tanaka)는 한국을 대표하는 감귤류 중 하나이다. 유자 과피의 분비강 내에 존재하는 정유는 휘발성 성분으로 이는 시트러스 계열 특유의 상큼하고 매력적인 향기가 난...

목차 (Table of Contents)

Chapter 1. Introduction 1
1.1. Skin aging 1
1.2. Essential oils 3
1.3. Citrus junos Siebold ex Tanaka (C. junos) 5
1.4. Role of cytokines in skin aging 11

Chapter 1. Introduction 1
1.1. Skin aging 1
1.2. Essential oils 3
1.3. Citrus junos Siebold ex Tanaka (C. junos) 5
1.4. Role of cytokines in skin aging 11
1.5. Pigmentation in skin aging 14
1.6. Collagen degradation and synthesis in skin aging 17
1.7. Hyaluronic acid in skin aging 18
1.8. Research aims and overview of study 20
Chapter 2. Materials and Methods 22
2.1. Materials 22
2.1.1. Preperation of CJEO 22
2.1.2. Cell lines 22
2.2. Phytochemical analysis 25
2.3. In vitro evaluation 27
2.3.1. Cell viability assay 27
2.3.2. NO concentration 27
2.3.3. Melanin content assay 28
2.3.4. Tyrosinase inhibitory assay 28
2.3.5. RNA isolation and quantitative RT – PCR 29
2.3.6. Statistical analysis 34
2.4. Quantitative analysis of active ingredients in formulations 36
2.5. Clinical studies 39
2.5.1. Recuitment and inclusion/exclusion criteria 39
2.5.2. Formulation for clinical study 42
2.5.3. Procedure 44
2.5.4. Dermal safety test 46
2.5.5. Evaluation of skin hydration 48
2.5.6. Evaluation of skin elasticity 48
2.5.7. Evaluation of skin pigmentation 49
2.5.8. Statistical analysis 50
Chapter 3. Results 52
3.1. Chemical composition of CJEO 52
3.2. Evaluation of in vitro efficacy 56
3.2.1. Cell viability 56
3.2.2. Inhibitory effect of CJEO on NO production 60
3.2.3. Inhibitory effect of CJEO on melanin synthesis 62
3.2.4. Inhibitory effect of CJEO on tyrosinase 64
3.2.5. Effects of CJEO on gene expression 66
3.3. Quantification in cosmetic formulations 82
3.4. Clinical studies 86
3.4.1. Dermal patch test 86
3.4.2. Skin hydration assessment 90
3.4.3. Skin elasticity assessment 95
3.4.4. Skin pigmentation assessment 100
3.4.5. Safety evaluation 105
Chapter 4. Discussion 107
Chapter 5. Conclusion 116
References 119
Appendix 139
Abstract (in Korean) 145

참고문헌 (Reference)

1. Introduction to skin aging, Tobin DJ, 26 ( 1 ) : 37-46, , 2017

2. `` Limonene hydroperoxides '', De Groot A, 30 ( 6 ) : 331-335, , 2019

3. `` Paracrine regulation of melanogenesis '', Yuan XH , Jin ZH, 178 ( 3 ) : 632-639, , 2018

4. `` Physiological effects in aromatherapy '', Hongratanaworakit T, 26 ( 1 ) : 117-125, , 2004

5. `` Photoaging and pigmentary changes of the skin ., Taylor SC, , 2005

6. `` The effect of aging in primary human dermal fibroblasts '', Lago JC , Puzzi MB, 14 ( 7 ) : 1-14, , 2019

7. `` Fighting against skin aging : The way from bench to bedside '', Zhang S , Duan E, 27 ( 5 ) : 729-738, , 2018

8. `` Studies on the storage quality of CO2-extracted cardamom and clove bud oils '', Gopalakrishnan N., 42 ( 3 ) : 796- 798, , 1994

9. `` Antioxidant and anti-inflammatory activities of essential oils : A short review '', Miguel MG, 15 ( 12 ) : 9252-9287, , 2010

10. `` Effects of storage conditions on the physical stability of d-limonene nanoemulsion '', Li PH , Lu WC, 53 : 218-224, , 2016