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문제 정의
- 본 연구에서는 천연식물 중에서 인체에 무해하고 다량의 기능성 성분을 함유하고 있는 4가지의 약용식물, 홍삼(Korean red ginseng), 인진쑥(Artemisia capillaries Thunb), 형개(Schizonepeta tenuifolia Briq), 회향(Foeniculum vulgare Mill)을 선택하여 maltol, adenosine, limonene, menthone, pulegone, fenchone, estragole, β-pinene, anethole과 같은 기능성 성분을 다량 함유하고 있음을 확인한 바 있다[11]. 또한 기능성 화장품 제조에 사용되는 식물에서 추출되는 많은 기능성 물질들이 상온, 수용액에서 불용성임에 착안하여, 수용성 분자 담지체와 이들 비수용성 기능성 물질의 초분자체를 형성시켜, 수용액 내에서도 안정하게 존재하는 화장품 제재를 개발하고자 하였다. 이에 선정된 수용성 담지체는 cyclodextrin이다.
- 본 보고에서는 선정된 4가지 약용식물의 추출물과 β-cyclodextrin과의 초분자체를 함유한 화장제품 중 크림이 피부에 미치는 생리활성을 알아보았다.
- 약용식물은 여러 기능성 물질을 함유하고 있는데 대부분 물에 난용성이므로, 수용성 분자 담지체인 β-cyclodextrin에 포접하여 초분자 복합체를 형성시킨다. 이렇게 제조한 초분자체를 함유한 화장제재가 피부활성과 육모에 미치는 영향을 살펴보았다. 약용식물의 기능성 성분이 함유된 초분자 복합체를 첨가한 크림제재는 마우스에서 피부활성증강에 밀접한 영향을 주는 hydroxyproline의 양을 증가시켰으며, 헤어토닉 제재는 마우스의 육모성장속도를 증가시켰다.
제안 방법
- C57BL/6 마우스를 사육실에서 1주일 적응 시킨 후 배부 체모를 제거하고 4마리씩 4군으로 나눈다. 각 군별로 헤어토닉으로 가공된 시료들을 체모가 제거된 부위에 1일 1회 21일간 100 μL씩 도포하여 고르게 분포시켜 주었고, 시간 경과에 따른 육모성장 상태를 육안으로 관찰하였다[19,20].
- 각 군별로 헤어토닉으로 가공된 시료들을 체모가 제거된 부위에 1일 1회 21일간 100 μL씩 도포하여 고르게 분포시켜 주었고, 시간 경과에 따른 육모성장 상태를 육안으로 관찰하였다[19,20].
- 그리고 선정된 4가지 약용식물의 추출물과 β-cyclodextrin과의 초분자체를 함유한 화장품의 안전성을 독성실험을 통하여 확인하였으며, 그람양성균과 비듬을 발생시키는 효모에 대한 항균기능성 또한 확인하였다[17].
- β-cyclodextrin 단독처리의 경우에는 TC 처리군의 경우와 유사한 육모성장효과를 관찰하였으므로 본 실험 결과는 식물추출 기능성 물질에 기인한다고 사료된다. 또한 T2 샘플의 경우가 초분자 복합체를 형성에 따른 피부 표면에 잔류하는 시간이 T1 샘플보다 상대적으로 길어 두피에 더욱 효과적으로 전달되어 나타난 결과로 판단되지만, 본 실험에서는 육모성장에 긍정적 영향을 준다고 생각되는 기능성 물질의 표면잔류 농도 향상을 측정하는 직접적인 실험은 수행하지 않았다. 그러나 기존의 초분 자체 형성의 확인 실험 시, 시료 제조 후, 실온에서 24시간이 경과하여도 초분자체의 안정성에 큰 변화가 없었음을 확인하였으며[15,16], 본 실험에서 사용한 1일 1회 21일간 100 μL씩 고르게 도포하는 방법이 cyclodextrin을 이용한 초분자체 형성에 의한 포접화합물의 서방성 약제 효과와 기본적으로 동일하므로[24-26], 동물의 피부표면에 기능성 물질들의 서방성 잔류효과에 기여하였다고 간접적으로 판단하였다.
- 본 보고에서는 선정된 4가지 약용식물의 추출물과 β-cyclodextrin과의 초분자체를 함유한 화장제품 중 크림이 피부에 미치는 생리활성을 알아보았다. 또한 초분자 복합체가 포함된 헤어토닉의 기능적 효과를 육모성장을 통해 확인하였다.
- 모든 실험동물은 사육실 환경에 일주일간 적응 시켰으며, 실험기간 동안 온도 22 ± 2 ℃, 습도 50 ± 5 %, 명암 주기 12 h 채광, 12 h 차광의 환경에서 식수와 사료를 자유롭게 섭취하도록 하였다.
- 크림 시료들의 피부생리 활성을 측정하기 위해 크림으로 가공된 시료들을 마우스 배부의 검정색 털을 완전히 제거한 뒤, 1일 1회 100 μL씩 4주간 도포하였다.
- 화장품 시료의 경우, 전보와 같이 (1) 아무것도 첨가하지 않은 대조군과, (2) 식물추출물 성분만을 함유하는 화장제재군, (3) 식물추출물 성분과 β-cyclodextrin을 함유하는 화장품제재군, (4) 시판중인 화장제재군 등 4개의 처리군으로 제조하였으며, 명명은 각 시료의 영어단어 첫 자와 아라비아 숫자로 표시하였다.
대상 데이터
- Maltol, adenosine, anethole, estragole, fenchone, perchloric acid, β-cyclodextrin, Chloromine-Treagent, aldehyde-perchloric acid, citric acid는 Sigma (USA)에서, beta-pinene, menthone, pulegone, limonene, hydroxyproline은 Fluka (Switzerland)에서, glacial acetic acid는 Junsei (Japan), sodium acetate는 Shinyo (Japan), sodium hydroxide는 Samchun (Korea), toluene은 Ducksan (Korea) 제품을 사용하였다.
- Maltol, adenosine, anethole, estragole, fenchone, perchloric acid, β-cyclodextrin, Chloromine-Treagent, aldehyde-perchloric acid, citric acid는 Sigma (USA)에서, beta-pinene, menthone, pulegone, limonene, hydroxyproline은 Fluka (Switzerland)에서, glacial acetic acid는 Junsei (Japan), sodium acetate는 Shinyo (Japan), sodium hydroxide는 Samchun (Korea), toluene은 Ducksan (Korea) 제품을 사용하였다. UVvisible spectrometer는 Agilent Technologies 8453 (USA)를 이용하였다.
- 본 실험에서는 생후 6주령 C57BL/6종 웅성 마우스를 오리엔트바이오사(Korea)로부터 구입하여 사용하였다. 모든 실험동물은 사육실 환경에 일주일간 적응 시켰으며, 실험기간 동안 온도 22 ± 2 ℃, 습도 50 ± 5 %, 명암 주기 12 h 채광, 12 h 차광의 환경에서 식수와 사료를 자유롭게 섭취하도록 하였다.
- 실험에 사용한 화장품(크림과 헤어토닉)의 성분 조성은 Table 1에 나타내었다.
- 또한 기능성 화장품 제조에 사용되는 식물에서 추출되는 많은 기능성 물질들이 상온, 수용액에서 불용성임에 착안하여, 수용성 분자 담지체와 이들 비수용성 기능성 물질의 초분자체를 형성시켜, 수용액 내에서도 안정하게 존재하는 화장품 제재를 개발하고자 하였다. 이에 선정된 수용성 담지체는 cyclodextrin이다. Cyclodextrin은 인체에 무해하며, 환상의 고리구조로 인해 안쪽에 소수성의 공동을 가지고 있으며, 외부로 노출되어 있는 수산기가 친수성을 나타낸다.
- 홍삼(Korean red ginseng), 인진쑥(Artemisia capillaries Thunb), 회향(Foeniculum vulgare Mill), 형개(Schizonepeta tenuifolia Briq)는 금산 재래시장에서 구입하였다. Maltol, adenosine, anethole, estragole, fenchone, perchloric acid, β-cyclodextrin, Chloromine-Treagent, aldehyde-perchloric acid, citric acid는 Sigma (USA)에서, beta-pinene, menthone, pulegone, limonene, hydroxyproline은 Fluka (Switzerland)에서, glacial acetic acid는 Junsei (Japan), sodium acetate는 Shinyo (Japan), sodium hydroxide는 Samchun (Korea), toluene은 Ducksan (Korea) 제품을 사용하였다.
데이터처리
- 모든 실험은 3 ~ 5회 반복 시행되었으며, 결과는 평균 ± SEM 또는 SD로 나타냈으며, 그룹 간 비교를 위하여 Student’ t-test를 실시하였으며, 통계적 유의수준은 a = 0.05로 설정하였다.
이론/모형
- Hydroxyproline의 양은 Edwards 방법에 따라 마우스의 진피 10 mg을 절개하여 6 N HCl로 120 ℃에서 3 h 동안 가수 분해 시켜, chloramine-T reagent 200 μL로 20 min 간 산화시킨 후 aldehyde-perchloric acid reagent (p-dimethylaminobenzaldehyde) 200 μL와 60 ℃에서 15 min간 발색시켜 540 nm에서 흡광도 측정하였다[18].
- 약용 식물에서 추출한 pulegone을 β-cyclodextrin과 γ-cyclodextrin에 첨가하여 제조한 초분자 복합체형성은 이미 보고하였다[15,16]. 그리고 나머지 소수성 유용 성분들의 복합체 형성도 1H NMR 분광법, IR (Infra Red), 열중량 분석법(TGA), dynamic light scattering(DLS)을 이용하여 확인하였다[17].
성능/효과
- 정량 결과는 Table 2에 나타내었다. 10mg의 피부에서 검출한 hydroxyproline의 함량은 추출물이 함유된 cream이 그렇지 않은 대조군 cream의 경우보다 23.5 % 증가하였고, 이는 현재 시판 중인 동일용도 제품(C3)과 유사한 증가량(33.7 %)이라는 것을 확인할 수 있었다. 또한 Cyclodextrin을 함유한 경우(C2)에는 대조군에 비해 71.
- 그러나 기존의 초분 자체 형성의 확인 실험 시, 시료 제조 후, 실온에서 24시간이 경과하여도 초분자체의 안정성에 큰 변화가 없었음을 확인하였으며[15,16], 본 실험에서 사용한 1일 1회 21일간 100 μL씩 고르게 도포하는 방법이 cyclodextrin을 이용한 초분자체 형성에 의한 포접화합물의 서방성 약제 효과와 기본적으로 동일하므로[24-26], 동물의 피부표면에 기능성 물질들의 서방성 잔류효과에 기여하였다고 간접적으로 판단하였다.
- 이로써 T2 시료의 육모성장에 대한 효과를 확인할 수 있었으며 21일 경과 후에는 T2 처리한 샘플에서 모두 육모 효과를 관찰 할 수 있었다. 또한 T1 처리군에 비해 T2에서 보다 빠른 육모성장을 확인하였다.
- 7 % 증가하였다. 본 실험결과는 약용 성분 초분자 복합체인 C2 시료가 효과적으로 피부에서 콜라겐의 양을 증가시켰고, 결과적으로 피부 생리 활성을 향상시켰음을 시사한다.
- 약용식물의 기능성 성분이 함유된 초분자 복합체를 첨가한 크림제재는 마우스에서 피부활성증강에 밀접한 영향을 주는 hydroxyproline의 양을 증가시켰으며, 헤어토닉 제재는 마우스의 육모성장속도를 증가시켰다. 본 연구결과 phytochemical을 함유한 기능성 화장제재 제조 시 이미 확보한 안정성[17]과 더불어 피부노화방지와 육모성장이라는 부가기능성까지 확보하게 되었다. 추후 본 연구에서 제조한 화장제재의 기능성 성분을 동정하여, 단일 성분을 함유한 초분자체의 기능성 연구를 하고자 한다.
- 본 연구에서는 천연식물 중에서 인체에 무해하고 다량의 기능성 성분을 함유하고 있는 4가지의 약용식물, 홍삼(Korean red ginseng), 인진쑥(Artemisia capillaries Thunb), 형개(Schizonepeta tenuifolia Briq), 회향(Foeniculum vulgare Mill)을 선택하여 maltol, adenosine, limonene, menthone, pulegone, fenchone, estragole, β-pinene, anethole과 같은 기능성 성분을 다량 함유하고 있음을 확인한 바 있다[11].
- 마우스의 제모 한 배부에 도포한 헤어토닉의 조성은 Table 1에 나타내었으며, 시료를 처리하는 동안 시간 경과에 따른 발모상태를 디지털 카메라로 찍어 기록하였다(Figure 3). 시료 도포 12일째 다른 시료에 비해 약용식물 추출물 포함 헤어토닉(T1) 처리군과 약용 성분 초분자 복합체를 포함 헤어토닉(T2) 처리군에서 차이를 보이기 시작하여 16일이 지나면서 T2 처리군의 일부에서 피부가 털에 의해 대부분 가려졌음을 확인하였다. 이로써 T2 시료의 육모성장에 대한 효과를 확인할 수 있었으며 21일 경과 후에는 T2 처리한 샘플에서 모두 육모 효과를 관찰 할 수 있었다.
- 시료 도포 12일째 다른 시료에 비해 약용식물 추출물 포함 헤어토닉(T1) 처리군과 약용 성분 초분자 복합체를 포함 헤어토닉(T2) 처리군에서 차이를 보이기 시작하여 16일이 지나면서 T2 처리군의 일부에서 피부가 털에 의해 대부분 가려졌음을 확인하였다. 이로써 T2 시료의 육모성장에 대한 효과를 확인할 수 있었으며 21일 경과 후에는 T2 처리한 샘플에서 모두 육모 효과를 관찰 할 수 있었다. 또한 T1 처리군에 비해 T2에서 보다 빠른 육모성장을 확인하였다.
후속연구
- 그러나 기존의 초분 자체 형성의 확인 실험 시, 시료 제조 후, 실온에서 24시간이 경과하여도 초분자체의 안정성에 큰 변화가 없었음을 확인하였으며[15,16], 본 실험에서 사용한 1일 1회 21일간 100 μL씩 고르게 도포하는 방법이 cyclodextrin을 이용한 초분자체 형성에 의한 포접화합물의 서방성 약제 효과와 기본적으로 동일하므로[24-26], 동물의 피부표면에 기능성 물질들의 서방성 잔류효과에 기여하였다고 간접적으로 판단하였다. 따라서 본 실험결과를 더욱 명료하게 하기 위해서는, 발모촉진에 따른 조직학적 확인 즉 모낭의 깊이와 수, 진피 두께의 변화, 실험동물의 안전성 확인을 위한 혈액학적 분석 등도 추가적으로 필요하다고 사료된다.
- 본 연구결과 phytochemical을 함유한 기능성 화장제재 제조 시 이미 확보한 안정성[17]과 더불어 피부노화방지와 육모성장이라는 부가기능성까지 확보하게 되었다. 추후 본 연구에서 제조한 화장제재의 기능성 성분을 동정하여, 단일 성분을 함유한 초분자체의 기능성 연구를 하고자 한다.
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