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문제 정의
- 본 연구에서는 사각파형 전압전류법(square wave voltammetry, SWV)을 이용하여 루틴의 전류가 최대로 검출되는 최적조건을 찾기 위해서 진폭(amplitude), 진동수(frequency), 전압의 시작(initial E) 및 증가량(increment E) 그리고 석출시간(deposition time) 등에 변화를 주어 각 조건에서 루틴의 전류가 최대로 검출되는 부분을 확인하였다(Figure 2). 진폭은 0.
- 본 연구에서는 루틴을 흑연 전극을 사용하여 검출할 수 있는 최적조건을 찾고 루틴의 함량 차이가 있는 스킨 로션을 제조하여 사각파형 전압전류법에 의해 루틴을 정량 분석했다. 이 결과들을 통하여 이미 알고 있는 루틴의 효능이 화장품에서는 얼마만큼의 효능을 나타내는지를 간접적으로 확인하고자 한다. 또한 화장품 분야에서도 전압전류법 응용의 가능성 여부를 확인하는데 중점을 두었으며, 본 연구를 통하여 화장품 특정 성분의 정량분석에 응용이 가능할 것으로 사료된다.
제안 방법
- 루틴의 전류가 최대로 검출되는 최적조건을 일정하게 유지시키고 루틴의 농도를 0 ~ 8 µg/mL로 1 µg/mL씩 증가시키면서 SWV를 측정하였다(Figure 3(A)). SWV 측정 결과, 육안으로도 확인할 수 있듯이 루틴의 농도가 증가할수록 피크가 더 높아짐을 확인할 수 있었고 더 확실한 결과를 나타내기 위하여 피크의 높이를 측정하였고 이를 통해서 검량선을 작성하였다(Figure 3(B)). 측정된 루틴은 거의 직선상에서 나타남을 확인 할 수 있었고, 검량선의 y절편도 거의 0에 가까워서 SWV의 측정에 신뢰성이 있음을 보여준다.
- Table 1과 같이 루틴의 함량에 차이를 두고 5종류의 스킨로션을 제조하였고 각각의 스킨로션의 SWV를 측정하여 루틴의 전류를 확인하였다. 이 결과들은 Table 2에서 확인할 수 있듯이 루틴의 함량이 0.
- 최적조건 확인 후, 루틴의 농도 증가에 따른 SWV를 측정하여 각 농도에서 피크의 높이를 계산하여 루틴의 농도에 따라 검출되는 전류에 관한 검량선을 작성하였다. 그리고 같은 조건 하에서 루틴의 전류가 검출되는 최소 농도범위를 확인하였다.
- 1 M 인산암모늄 용액 10 mL와 교반막대를 바이알에 넣고 3개의 전극으로는 흑연을 장치했다. 그리고 확인된 최적조건을 유지시킨 후, 루틴의 농도를 증가시키면서 전류를 측정하였고 루틴의 전류가 검출되는 최소 농도범위는 50 % 루틴 용액을 1/10로 희석시키면서 피크가 검출되지 않은 농도까지 측정하였다.
- 또한 흑연을 전극으로 사용하여 루틴의 검출한계를 확인하기 위하여 0.001 µg/mL의 농도까지 측정을 하였다.
- 루틴의 농도를 0 ~ 8 µg/mL로 1 µg/mL씩 증가시키면서 SWV를 측정하였고 측정된 결과들의 검량선을 작성하였다.
- 루틴의 전류가 최대로 검출되는 최적조건을 일정하게 유지시키고 루틴의 농도를 0 ~ 8 µg/mL로 1 µg/mL씩 증가시키면서 SWV를 측정하였다(Figure 3(A)).
- 이 검량선의 직선식은 루틴을 정량할 때의 지표로 사용하였다. 루틴의 함량이 0.001 ~ 0.020 %인 스킨로션 5종류를 제조하였고 제조된 스킨로션의 SWV를 측정하였다. 이 결과들은 검량선의 직선식을 참고하여 농도를 계산하였고 예상농도와 비교를 하였고 실험농도가 예상농도보다 약 2.
- 전극으로는 동일하게 흑연전극을 사용하였으며 루틴의 전류가 최대로 검출되는 최적조건으로 맞추어 놓았다. 먼저 루틴 0.001 % 함유하는 스킨로션을 0.1 mL 넣고 SWV를 측정하였고 순차적으로 높은 농도의 스킨로션을 측정하였다. 이때 다른 농도의 루틴을 함유하는 스킨로션의 SWV 측정 시에는 새로운 바이알에서 측정하였고 흑연전극 또한 교체하여 사용하였다.
- 본 연구에서는 루틴을 흑연 전극을 사용하여 검출할 수 있는 최적조건을 찾고 루틴의 함량 차이가 있는 스킨 로션을 제조하여 사각파형 전압전류법에 의해 루틴을 정량 분석했다. 이 결과들을 통하여 이미 알고 있는 루틴의 효능이 화장품에서는 얼마만큼의 효능을 나타내는지를 간접적으로 확인하고자 한다.
- 실험을 시작하기 전에, 루틴은 50 % 에탄올을 사용하여 1 µg/mL의 농도로 제조하고 사각파형 전압전류법 (square wave voltammetry, SWV)을 이용하여 진폭 (amplitude), 진동수(frequency), 전압의 시작(initial E) 및 증가량(increment E) 그리고 석출시간(deposition time) 등에 변화를 주어 루틴의 전류가 최대로 검출되는 최적조건을 찾았다.
- 1 M 인산암모늄 용액 10 mL와 교반막대를 바이알에 넣고 준비한다. 전극으로는 동일하게 흑연전극을 사용하였으며 루틴의 전류가 최대로 검출되는 최적조건으로 맞추어 놓았다. 먼저 루틴 0.
- 실험을 시작하기 전에, 루틴은 50 % 에탄올을 사용하여 1 µg/mL의 농도로 제조하고 사각파형 전압전류법 (square wave voltammetry, SWV)을 이용하여 진폭 (amplitude), 진동수(frequency), 전압의 시작(initial E) 및 증가량(increment E) 그리고 석출시간(deposition time) 등에 변화를 주어 루틴의 전류가 최대로 검출되는 최적조건을 찾았다. 최적조건 확인 후, 루틴의 농도 증가에 따른 SWV를 측정하여 각 농도에서 피크의 높이를 계산하여 루틴의 농도에 따라 검출되는 전류에 관한 검량선을 작성하였다. 그리고 같은 조건 하에서 루틴의 전류가 검출되는 최소 농도범위를 확인하였다.
대상 데이터
- , Korea)로부터 공급받았으며, 계면활성제로 사용한 POE (40) hydrogenated castor oil (HCO-40)은 Nikkol (Japan)에서 구입하였다. 루틴(rutin, quercetin-3-rutinoside)은 Sigma (USA)로부터, 에탄올(EtOH)은 Aldrich (USA)로부터 구입하였다.
- 실험과정은 0.1 M 인산암모늄 용액 10 mL와 교반막대를 바이알에 넣고 3개의 전극으로는 흑연을 장치했다. 그리고 확인된 최적조건을 유지시킨 후, 루틴의 농도를 증가시키면서 전류를 측정하였고 루틴의 전류가 검출되는 최소 농도범위는 50 % 루틴 용액을 1/10로 희석시키면서 피크가 검출되지 않은 농도까지 측정하였다.
- 실험에서 사용된 물은 Millipore Q (Millipore Co., USA)를 이용하여 18.3 MΩ cm-1로 통과시킨 정제수(DW)를 사용하였다.
- 이 연구에서 사용된 전압전류 시스템은 전기화학적 장치(VAC-2, D Tron Co. Ltd., Korea)를 이용하여 전극으로 사용된 흑연(DongA Pencil Co. Ltd., Korea)을 사용 하여 실험하였다. 전해질로 사용한 인산암모늄은 Sigma (USA) 제품으로 0.
- 전해질로 사용한 인산암모늄은 Sigma (USA) 제품으로 0.1 M로 제조하여 사용하였고, 스킨로션의 제조에 사용한 부틸렌 글리콜(1,3-butylene glycol, 1,3-BG), 시트르산(citric acid), EDTA-2Na, Na-citrate 는 풀무원 건강생활(Pulmuone Health & Living Co. Ltd., Korea)로부터 공급받았으며, 계면활성제로 사용한 POE (40) hydrogenated castor oil (HCO-40)은 Nikkol (Japan)에서 구입하였다.
데이터처리
- 모든 실험은 3회 반복하였고 통계분석은 5 % 유의수준에서 Student's t-test를 행하였다.
이론/모형
- 루틴의 농도를 0 ~ 8 µg/mL로 1 µg/mL씩 증가시키면서 SWV를 측정하였고 측정된 결과들의 검량선을 작성하였다. 이 검량선의 직선식은 루틴을 정량할 때의 지표로 사용하였다. 루틴의 함량이 0.
- 물에 대한 용해도가 매우 낮지만 혈관 보호 및 항산화, 항염증 효능을 가지는 루틴은 화장품에 널리 사용되고 있는 물질로 효능의 간접적인 평가 및 정량을 하기 위한 유효성분으로 선택하였다. 효능의 평가 및 정량을 하기 위한 방법에는 여러 가지 방법들이 있지만 그 중에서 저가의 장비와 빠른 반응을 유도하여 정확성과 재현성이 뛰어나 분석화학의 거의 모든 분야에 폭넓게 응용이 되고 있는 전압전류법(voltammetry)을 사용하였다. 특히 0.
성능/효과
- 먼저 전극으로 흑연 전극을 사용하여 루틴을 검출할 수 있는 최적조건이 진폭(amplitude)은 0.09 V, 진동수(frequency)는 35 Hz, 전압의 시작점(initial E)은 -0.6V, 전압의 증가량(increment E)은 0.01 V 그리고 산란 시간(deposition time)은 1200 s임을 확인하였다. 루틴을 검출할 수 있는 최적조건들은 뒤이어 행해진 모든 실험에서 모두 적용되었다.
- Table 1과 같이 루틴의 함량에 차이를 두고 5종류의 스킨로션을 제조하였고 각각의 스킨로션의 SWV를 측정하여 루틴의 전류를 확인하였다. 이 결과들은 Table 2에서 확인할 수 있듯이 루틴의 함량이 0.001 %에서 0.020 %로 증가할수록 루틴의 전류가 일정하게 증가함을 나타낸다. 그리고 제조된 스킨로션에 함유된 루틴을 정량하기 위하여 측정된 루틴의 전류값을 Figure 3(B) 의 검량선 직선식에 대입하여 각각의 스킨로션에 함유된 루틴의 농도를 구하였다.
- 020 %인 스킨로션 5종류를 제조하였고 제조된 스킨로션의 SWV를 측정하였다. 이 결과들은 검량선의 직선식을 참고하여 농도를 계산하였고 예상농도와 비교를 하였고 실험농도가 예상농도보다 약 2.5배 정도 더 크게 나타남을 확인하였다. 이것은 스킨로션의 입자크기가 50 % 에탄올에 녹였을 때보다 작고 넓은 표면적을 갖음으로써 더 큰 효능을 나타냄을 확인할 수 있었다.
- 이 결과로부터 흑연 전극을 사용하여 SWV를 측정 -하였을 경우, 루틴의 전류에 대한 검출한계 농도는 0.01 µg/mL 임을 확인할 수 있었다.
- 5배 정도 더 크게 나타남을 확인하였다. 이것은 스킨로션의 입자크기가 50 % 에탄올에 녹였을 때보다 작고 넓은 표면적을 갖음으로써 더 큰 효능을 나타냄을 확인할 수 있었다.
- SWV 측정 결과, 육안으로도 확인할 수 있듯이 루틴의 농도가 증가할수록 피크가 더 높아짐을 확인할 수 있었고 더 확실한 결과를 나타내기 위하여 피크의 높이를 측정하였고 이를 통해서 검량선을 작성하였다(Figure 3(B)). 측정된 루틴은 거의 직선상에서 나타남을 확인 할 수 있었고, 검량선의 y절편도 거의 0에 가까워서 SWV의 측정에 신뢰성이 있음을 보여준다.
후속연구
- 이 결과들을 통하여 이미 알고 있는 루틴의 효능이 화장품에서는 얼마만큼의 효능을 나타내는지를 간접적으로 확인하고자 한다. 또한 화장품 분야에서도 전압전류법 응용의 가능성 여부를 확인하는데 중점을 두었으며, 본 연구를 통하여 화장품 특정 성분의 정량분석에 응용이 가능할 것으로 사료된다.
- 이 연구를 통해서 사각파형 전압전류법(square wave voltammetry, SWV) 시스템의 화장품의 간접적인 효능 평가 및 유효성분 정량의 가능성을 보았고, 기존에 많이 사용하고 있는 백금, 수은, 나노튜브, DNA 등과 같은 전극을 이용한 실험 뿐만 아니라 동물을 이용한 ex vivo 실험을 통하여 제조된 화장품의 효능을 더 정확하게 측정할 수 있을 것으로 기대된다.
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