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문제 정의
- 이와 같이 응력 스윕으로부터 얻은 복소 모듈러스 값의 변화가 나타나게 되며 이러한 현상으로부터 에멀젼의 안정성 및 점탄성 특성을 판단하여 제품화에 이용할 수 있게 된다. 이와 같은 이론적 배경을 바탕으로 본 연구는 어성초 추출물이 에멀젼 제형의 유화안정성과 점탄성 특성에 미치는 영향을 평가하기위해 레오미터 (Rheometer)와 터비스캔(Turbiscan)을 이용하여 측정하였다. 이러한 연구를 통해 어성초 추출물은 물론 천연물을 에멀젼에 적용하는 데에 필요한 제품 안정성을 확보할 수 있을 것으로 사료된다.
- 일반적으로 천연 한방추출물에 의한 제형의 점도하락이 문제시 되는 경우가 많으나 점도측정 외에 유화입자의 거동에 대한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 이와 관련하여 본 연구에서는 어성초의 다양한 효능을 이용하여 화장품 원료로서의 가치를 평가하기 위해 어성초가 에멀젼 유화 입자 안정성에 미치는 영향과 점탄성도의 변화 및 in vitro 효능을 관찰하고자 하였다. 그 결과 어성초의 농도가 높을수록 에멀젼 유화 입자 안정성의 하락을 나타내었으며 이는 화장품에 적용 시 어성초 추출물의 농도에 유의해야 하는 것을 의미한다.
제안 방법
- 1. 유변학적 물성치는 레오미터를 통해 측정 할 수 있으며, 이를 통해 어성초추출물이 에멀젼 내부의 점탄성도에 미치는 영향을 판단하였다. 그 결과 추출물의 농도에 비례하여 손실각은 증가하였으며 이는 에멀젼 내부의 탄성이 감소한 것을 의미한다.
- 1 ml 접종하여 3～6시간 본 배양한 후 평판배지 1개당 균액을 약 107 cells되게 접종하여 멸균 면봉으로 균일하게 도말하였다. 멸균된 filter paper disc(Tokyo, 8 mm, Japan)를 고체 평판배지에 올려놓은 다음 각각 0.05 ml/disc가 되도록 시료를 농도별로 흡수시켜 35℃에서 18～24시간 배양하여 disc주위의 clear zone (mm) 균 성장억제 영역의 직경을 측정하였다.
- 즉, 유화제의 계면장력 저하 능력을 이용하여 유화제/오일/물의 상 거동의 해석에 근거하여 물리화학적 방법으로 에멀젼을 안정화 시키는 다양한 에멀젼 제조 방법 연구가 중요하다. 본 실험에서는 어성초 추출물이 포함된 에멀젼의 안정성을 평가하는 객관적인 방법으로써 터비스캔을 활용하여 수치로 객관화 하였다.
- 본 연구는 어성초추출물이 에멀젼 제형에 미치는 영향에 대하여 터비스캔과 레오미터 장비를 활용해 측정하였다. 어성초는 PSE 추출법을 이용해 수득률을 높였으며 화장품 원료로 많이 쓰이는 1, 3-butylene glycol을 용매로 하여 추출하고 농도별로 에멀젼 제형화 하였다.
- 본 연구에서는 유변학 (Rheology)을 접목하여 물리화학적인 연구방법을 활용하여 어성초 추출물이 에멀젼에 미치는 영향을 레오미터 장비 측정을 통해 도표화하여 살펴보았다. 그 결과 어성초 추출물을 에멀젼에 첨가하면 농도 의존적으로 제형 안정성이 저하되는 것을 알 수 있었다.
- 시료제조를 위하여 호모믹서 (TOKUSHU KIKA, Japan)를 이용해 유화하였으며 어성초 추출물을 농도별로 처리한 에멀젼을 탈포하여 안정화시킨 후 제조된 에멀젼의 유화안정성을 평가하기 위해 터비스캔 (Turbiscan, Formulaction, France)을 이용하였으며6-7) 어성초 추출물이 에멀젼에 미치는 영향을 유변학적 관점에서 관찰하기 위해 레오미터(Rheometer AR550, TA Instruments, USA)장비를 이용하여 점탄성도를 측정하였다8). 또한 추출물의 항산화 효능 평가를 위해 microplate reader (Sunrise Remote, Tecan, Austria)를 사용하였다.
- 어성초 추출물을 함유한 화장품 제형의 유화 입자 안전성 실험결과는 아래의 그래프와 같다. 어성초 추출물을 0, 0.1, 0.5, 1.0, 5.0% 농도별로 에멀젼에 첨가한 후 상온(room temperature)에서 21일 동안 1주 간격으로 터비스캔 장비로 평가하였다. 그 결과 Table 2, Fig.
- 본 연구는 어성초추출물이 에멀젼 제형에 미치는 영향에 대하여 터비스캔과 레오미터 장비를 활용해 측정하였다. 어성초는 PSE 추출법을 이용해 수득률을 높였으며 화장품 원료로 많이 쓰이는 1, 3-butylene glycol을 용매로 하여 추출하고 농도별로 에멀젼 제형화 하였다. 제조된 시료를 이용하여 레오미터와 터비스캔 측정, 항균효능평가, 항산화효능 수준 변화를 관찰한 결과 다음과 같은 결과를 얻었다.
- 어성초와 용매의 추출 비율의 1:9이며 온도는 85℃로 패들믹서(paddle mixer) 40rpm으로 유지하여 3시간동안 추출하였으며 최종 추출물을 100μm filter로 정제하여 실험에 사용하였다.
- 유변학적 영향을 평가하기위해 에멀젼의 점탄성도를 측정 하였다. 레오미터의 콘(cone)은 지름이 60 mm 이고 기울기가 2도인 것을 사용하였고 절삭(truncation)간격은 60 μm이다.
- 일반적으로 피부상재균 중 피부에 염증을 유발할 수 있는 세균인 Staphylococcus aureus와 Staphylococcus epidermidis를 이용하여 생육저해환 (clear zone) 효능을 확인하였다. 그 결과 Staphylococcus epidermidis에서는 뚜렷한 항균 효능을 나타내지 않았지만 Fig.
- 어성초는 PSE 추출법을 이용해 수득률을 높였으며 화장품 원료로 많이 쓰이는 1, 3-butylene glycol을 용매로 하여 추출하고 농도별로 에멀젼 제형화 하였다. 제조된 시료를 이용하여 레오미터와 터비스캔 측정, 항균효능평가, 항산화효능 수준 변화를 관찰한 결과 다음과 같은 결과를 얻었다.
- 실험온도는 25℃±3로 일정하게 유지되었으며 3주의 기간 동안 유화입자 안정성을 측정하였다. 터비스캔 전용 유리용기에 어성초 추출물이 함유된 에멀젼 20ml를 주사기를 이용해 기포가 발생하지 않도록 채워주고 라벨링 (labeling) 후 유화입자의 BS%(backscattering) 수준을 평가하였으며 측정원리는 Fig. 3과 같다.
대상 데이터
- 레오미터의 콘(cone)은 지름이 60 mm 이고 기울기가 2도인 것을 사용하였고 절삭(truncation)간격은 60 μm이다.
- 레오미터의 콘(cone)은 지름이 60 mm 이고 기울기가 2도인 것을 사용하였고 절삭(truncation)간격은 60 μm이다. 실험 온도는 25℃로 일정하게 유지되었으며 응력 스윕(stress sweep)에서 응력의 범위는 0.1파스칼에서 100파스칼까지 사용했으며 정현파로 주어지는 응력의 주파수는 1s-1 이다. 동적 점탄성의 측정 데이터는 레오미터 분석 프로그램(TA rheometer Data Analysis Software, version 5.
데이터처리
- 1파스칼에서 100파스칼까지 사용했으며 정현파로 주어지는 응력의 주파수는 1s-1 이다. 동적 점탄성의 측정 데이터는 레오미터 분석 프로그램(TA rheometer Data Analysis Software, version 5.0)을 이용하여 처리하였다.
이론/모형
- Superoxide anion radical 소거능은 nitroblue tetrazolium (NBT) 환원방법에 의해 측정하였다. 각 시료용액 0.
- 건조된 어성초를 파우더 타입으로 분쇄한 후 PSE (pressurized solvent extraction)추출법으로 1, 3-butylene glycol 용매를 이용하여 획득하였다. 어성초와 용매의 추출 비율의 1:9이며 온도는 85℃로 패들믹서(paddle mixer) 40rpm으로 유지하여 3시간동안 추출하였으며 최종 추출물을 100μm filter로 정제하여 실험에 사용하였다.
- 항균력 측정은 paper disc법으로 측정하였다. 즉, 평판 배지에 배양된 각 균주를 1 백금이량 취해서 액체 배지 10 ml 에서 18～24시간 배양하여 활성화시킨 후 다시 액체 배지 10 ml에 균액을 0.
성능/효과
- 2. 터비스캔을 이용하여 어성초추출물이 에멀젼의 유화입자 안정성에 미치는 영향을 측정한 결과 농도가 높을수록 BS(%)의 수치가 대조군과 비교하여 감소한 것으로 보아 어성초 추출물에 의해 유화입자의 합일이 유도되어 응집현 상이 나타난 것으로 사료된다.
- 3. 어성초 추출물의 in vitro 효능을 평가한 결과 추출물의 농도에 비례하여 SOD activity와 피부상재균에 대한 항균 효능이 높게 나타났다.
- 일반적으로 피부상재균 중 피부에 염증을 유발할 수 있는 세균인 Staphylococcus aureus와 Staphylococcus epidermidis를 이용하여 생육저해환 (clear zone) 효능을 확인하였다. 그 결과 Staphylococcus epidermidis에서는 뚜렷한 항균 효능을 나타내지 않았지만 Fig. 8과 Table 3와 같이 Staphylococcus epidermidis에서 농도 의존적으로 매우 높은 항균력을 나타내었다.
- 0% 농도별로 에멀젼에 첨가한 후 상온(room temperature)에서 21일 동안 1주 간격으로 터비스캔 장비로 평가하였다. 그 결과 Table 2, Fig. 6 과 같이 backscattering (%)의 수치는 어성초추출물이 포함되지 않은 0%시료에서부터 어성초 추출물이 포함된 1.5%까지 측정한 결과로 시료 중간 부분 (시료 높이 약 5~35mm 부분)을 관찰한 것이며 BS(%)가 전체적으로 감소한 것을 알 수 있었다. BS(%)은 모든 물질에 대해서 동일하게 입자의 크기가 0.
- 본 연구에서는 유변학 (Rheology)을 접목하여 물리화학적인 연구방법을 활용하여 어성초 추출물이 에멀젼에 미치는 영향을 레오미터 장비 측정을 통해 도표화하여 살펴보았다. 그 결과 어성초 추출물을 에멀젼에 첨가하면 농도 의존적으로 제형 안정성이 저하되는 것을 알 수 있었다. 즉 어성초 추출물을 첨가할 때 제형 내부의 탄성 구조에 영향을 주어 점탄성도 변화를 나타내었다.
- 이와 관련하여 본 연구에서는 어성초의 다양한 효능을 이용하여 화장품 원료로서의 가치를 평가하기 위해 어성초가 에멀젼 유화 입자 안정성에 미치는 영향과 점탄성도의 변화 및 in vitro 효능을 관찰하고자 하였다. 그 결과 어성초의 농도가 높을수록 에멀젼 유화 입자 안정성의 하락을 나타내었으며 이는 화장품에 적용 시 어성초 추출물의 농도에 유의해야 하는 것을 의미한다. 그리고 어성초 추출물을 대표적인 피부상재균인 Staphylococcus aureus와 Staphylococcus epidermidis에 처리한 결과 Staphylococcus aureus에서 뚜렷한 항균효능을 나타내었으며 농도 의존적으로 높은 효능을 나타내었다.
- 유변학적 물성치는 레오미터를 통해 측정 할 수 있으며, 이를 통해 어성초추출물이 에멀젼 내부의 점탄성도에 미치는 영향을 판단하였다. 그 결과 추출물의 농도에 비례하여 손실각은 증가하였으며 이는 에멀젼 내부의 탄성이 감소한 것을 의미한다. 또한 복소 모듈러스 값은 감소하여 제형사용감에 영향을 끼치는 것으로 관찰되었다.
- 그 결과 어성초의 농도가 높을수록 에멀젼 유화 입자 안정성의 하락을 나타내었으며 이는 화장품에 적용 시 어성초 추출물의 농도에 유의해야 하는 것을 의미한다. 그리고 어성초 추출물을 대표적인 피부상재균인 Staphylococcus aureus와 Staphylococcus epidermidis에 처리한 결과 Staphylococcus aureus에서 뚜렷한 항균효능을 나타내었으며 농도 의존적으로 높은 효능을 나타내었다. 이는 어성초추출물이 피부염증의 원인이 되는 균의 활성을 억제하는 것으로 사료되며 화장품의 효능원료로서 가치가 높다고 할 수 있다.
- 그 결과 추출물의 농도에 비례하여 손실각은 증가하였으며 이는 에멀젼 내부의 탄성이 감소한 것을 의미한다. 또한 복소 모듈러스 값은 감소하여 제형사용감에 영향을 끼치는 것으로 관찰되었다.
- 실험온도는 25℃±3로 일정하게 유지되었으며 3주의 기간 동안 유화입자 안정성을 측정하였다.
- 다르게 표현하자면 입자의 크기가 증가할수록 평균적인 입자간의 거리가 멀어지기 때문에 Photon의 Mean Free Path는 증가하고 따라서 Backscattering(%)은 감소하게 된다. 즉 대조군과 비교하여 어성초추출물이 포함된 에멀젼이 농도 의존적으로 유화 입자이동 (particle migration)으로 인한 응집현상을 예측할 수 있었으며 이는 어성초 추출물을 화장품에 사용 시 농도 결정에 유의해야한다는 것을 의미한다.
후속연구
- 이는 어성초추출물이 피부염증의 원인이 되는 균의 활성을 억제하는 것으로 사료되며 화장품의 효능원료로서 가치가 높다고 할 수 있다. 그리고 어성초 추출물의 SOD activity 수준을 측정한 결과 농도가 높을수록 항산화력이 증가하는 것으로 보이며 이는 피부의 산화를 억제하는 항노화의 원료로 적용할 수 있음을 의미한다.
- 이와 같은 이론적 배경을 바탕으로 본 연구는 어성초 추출물이 에멀젼 제형의 유화안정성과 점탄성 특성에 미치는 영향을 평가하기위해 레오미터 (Rheometer)와 터비스캔(Turbiscan)을 이용하여 측정하였다. 이러한 연구를 통해 어성초 추출물은 물론 천연물을 에멀젼에 적용하는 데에 필요한 제품 안정성을 확보할 수 있을 것으로 사료된다.
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