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문제 정의
- 본 연구에서는 저자극 세정원료를 첨가한 에탄올베이스 드라이샴푸를 제조하고 피부 안전성을 비교하기 위하여 일반샴푸의 세정원료인 암모늄라우레스설페이트(25%)를 대조군으로 하여 세정원료의 세포독성실험과 드라이샴푸의 피부자극 및 항균효과를 실험하고자 한다. 본 연구에서 제조하는 에탄올베이스 드라이샴푸는 항균력을 갖고 피부에 안전하며 미용목적뿐만 아니라 위생적인 모발관리가 가능할 것으로 기대한다.
제안 방법
- 항균효과를 측정하기 위해 Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027 (녹농균), Staphylococcus aureus ATCC 6538 (황색포도상구균), Eschrichia coli ATCC 8739 (대장균), Aspergillus niger ATCC 8739 (흑국균)을 사용하였다. 100 mL 멸균 비이커에 드라이샴푸 50 mL 을 측량하고 실험균주를 접종한 후 교반하여 1분, 5분, 10분, 30분 시간별로 시료를 1 mL 취한 후 Microbial Content Test Agar plate에 도말, 72시간 배양하여 균체수를 확인하였다[12-15].
- 100 mL 멸균 비이커에 드라이샴푸 50 ml을 측량하고 실험균주를 접종한 후 교반하여 1분, 5분, 10분, 30분 시간별로 시료를 1 mL 취한 후 Microbial Content Test Agar plate에 도말, 72시간 배양하여 균체수를 확인하였다[12-15].
- Table 2와 같이 에탄올 40%의 드라이샴푸와 에탄올 60%의 드라이샴푸에각각의 세정원료를 1가지씩 첨가하여 드라이샴푸를 제조하였다.
- pH에 대한 안정성을 확인하기위해 25℃에서 3주간 pH를 측정하였고, 보존테스트는 보관조건에 따른 안정성을 확인하기 위해 각각의 샘플을 0℃, 25℃, 40℃에서 3주간 변색, 변취, 침전의 경시변화를 관찰하였다.
- 시간별 pH 안정성에 대한 시험방법은 식품의약품안전처의 화장품 시험방법의 기준에 따라 진행하였다. pH측정은 25℃에 항온 보관한 드라이샴푸를 제조 시, 1주 경과, 2주 경과, 3주 경과를 측정하였고 pH 측정기는 TOA사의 HM-30S를 사용하였다. 보관에 대한 안정성시험은 식품의약품안전처의 화장품 안정성시험 가이드라인의 시험방법에 따라 보존테스트, 가혹테스트, 광안정성테스트를 진행하여 경시변화를 관찰하였다.
- 가혹테스트는 계절별 온도변화에 따른 안정성을 확인하기 위해 -15℃, 0℃, 25℃, 40℃에서 24시간씩 보관 후 이를 1사이클로 순환 10회 반복하여 변색, 변취, 침전의 경시변화를 측정하였다.
- 각각의 세정원료 농도에 따른 세포독성을 측정하기 위하여 MTT assay를 실시하였고 세포주는 mouse fibroblast NIH3T3-L1을 사용하였다. 세포주를 1×10⁵ cells/mL로 96-well plate에 각각 100 μL씩 분취한 다음 24 시간 동안 37℃, 5% CO2 배양기에서 배양하고, 이 세포에 1.
- 광안정성테스트는 빛에 노출되어 보관 시의 드라이샴푸의 안정성을 확인하기 위해 자연 일광, 자외선, 형광등 조건에서 2주간 보관하여 변색, 변취, 침전의 경시변화를 관찰하였다.
- 0 kg 제조하였다. 동일한 방법으로 각각의 세정원료를 첨가하여 4가지 세정원료별 에탄올 40% 드라이샴푸 4종과 각각의 세정원료를 첨가하여 4가지 세정원료별 에탄올 60% 드라이샴푸 4종을 제조하여 에탄올 함량에 따른 각각의 세정원료에 대한 총 8종의 드라이샴푸를 제조하였다.
- 반응 후 상등액을 제거하고 DMSO 100 μL를 첨가하여 바닥에 형성된 formazan 결정을 용해시켜 ELISA reader(Multi-well microplatereader, DYNEX, USA)를 이용하여 540 nm에서 흡광도를 측정하였다[7-11].
- pH측정은 25℃에 항온 보관한 드라이샴푸를 제조 시, 1주 경과, 2주 경과, 3주 경과를 측정하였고 pH 측정기는 TOA사의 HM-30S를 사용하였다. 보관에 대한 안정성시험은 식품의약품안전처의 화장품 안정성시험 가이드라인의 시험방법에 따라 보존테스트, 가혹테스트, 광안정성테스트를 진행하여 경시변화를 관찰하였다.
- 본 연구의 드라이샴푸 제조에 사용되는 세정원료에 대한 세포독성테스트를 MTT assay 방법으로 실험하였고, 세포독성테스트 흡광도 데이터의 4회 실험 데이터의 평균 값을 이용하여 세포생존율을 Table 4로 나타내었고 세포생존율은 다음과 같이 계산하였다.
- 세포주를 1×10⁵ cells/mL로 96-well plate에 각각 100 μL씩 분취한 다음 24 시간 동안 37℃, 5% CO2 배양기에서 배양하고, 이 세포에 1.000%, 0.100%, 0.010%, 0.001% 농도의 세정원료(20μL)를 처리하였다.
- 제조한 4가지 세정원료별 에탄올 40% 드라이샴푸와 에탄올 60% 드라이샴푸 샘플 8개에 Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027 (녹농균), Staphylococcus aureus ATCC 6538 (황색포도상구균), Eschrichia coli ATCC 8739 (대장균), Aspergillus niger ATCC 8739 (흑국균) 4종을 각각 접종하여 1분, 5분, 10분, 30분 시간별로 균체수를 관찰하였다. 항균력 테스트 결과 모든 샘플에서 4종의 균주는 5분 이내에 사멸하는 것을 확인하였다.
- 제조한 드라이샴푸에 균주를 접종하여 균의 사멸을 확인하는challenge test로 항균력 시험을 진행하였다. 항균효과를 측정하기 위해 Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027 (녹농균), Staphylococcus aureus ATCC 6538 (황색포도상구균), Eschrichia coli ATCC 8739 (대장균), Aspergillus niger ATCC 8739 (흑국균)을 사용하였다.
- 05 ml 묻히고 Figure 2와 같이 피시험자의 팔 안쪽부위 피부에 첩포한다. 첩포는 24시간 동안 도포 후 챔버를 제거하여 30분, 24시간, 48시간 경과 후에 시험부위를 관찰하였다.
대상 데이터
- 드라이샴푸를 제조하기 위해 사용된 물질은 Table 1에 제시한 재료를 사용하였다. 세정목적으로 펜틸렌글리콜, PEG-7 글리세릴코코에이트, 포타슘코코일글리시네이트, 암모늄라우레스설페이트(25%)를 각각 사용하였다.
- 드라이샴푸를 제조하기 위해 사용된 물질은 Table 1에 제시한 재료를 사용하였다. 세정목적으로 펜틸렌글리콜, PEG-7 글리세릴코코에이트, 포타슘코코일글리시네이트, 암모늄라우레스설페이트(25%)를 각각 사용하였다. 암모늄라우레스설페이트(25%)는 일반 샴푸의 주원료로 다른 세정원료를 첨가한 드라이샴푸와 비교하기 위하여 사용하였다[6].
- 세정원료별 에탄올 함량에 따른 8개의 드라이샴푸를 Fig. 1의 공정에 따라 제조하였다. 비이커에 순수 537.
- 세정목적으로 펜틸렌글리콜, PEG-7 글리세릴코코에이트, 포타슘코코일글리시네이트, 암모늄라우레스설페이트(25%)를 각각 사용하였다. 암모늄라우레스설페이트(25%)는 일반 샴푸의 주원료로 다른 세정원료를 첨가한 드라이샴푸와 비교하기 위하여 사용하였다[6].
- 제조한 드라이샴푸의 피부안전성을 확인하기 위해 20~40대의 남녀 피시험자 10명을 대상으로 피부첩포에 의한 실험을 진행하였다. 피시험자의 팔 안쪽부위의 피부를 시험부위로 지정하고 시험부위를 70% 에탄올로 닦아낸 뒤 건조시킨 다음 챔버(chamber) 안에 드라이샴푸를 0.
- 제조한 드라이샴푸에 균주를 접종하여 균의 사멸을 확인하는challenge test로 항균력 시험을 진행하였다. 항균효과를 측정하기 위해 Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027 (녹농균), Staphylococcus aureus ATCC 6538 (황색포도상구균), Eschrichia coli ATCC 8739 (대장균), Aspergillus niger ATCC 8739 (흑국균)을 사용하였다. 100 mL 멸균 비이커에 드라이샴푸 50 mL 을 측량하고 실험균주를 접종한 후 교반하여 1분, 5분, 10분, 30분 시간별로 시료를 1 mL 취한 후 Microbial Content Test Agar plate에 도말, 72시간 배양하여 균체수를 확인하였다[12-15].
이론/모형
- 드라이샴푸는 투명 초자로 만든 뚜껑을 닫을 수 있는 샘플병에 담아 실험하였다. 시간별 pH 안정성에 대한 시험방법은 식품의약품안전처의 화장품 시험방법의 기준에 따라 진행하였다. pH측정은 25℃에 항온 보관한 드라이샴푸를 제조 시, 1주 경과, 2주 경과, 3주 경과를 측정하였고 pH 측정기는 TOA사의 HM-30S를 사용하였다.
- 제조한 드라이샴푸의 경시변화에 대한 안정성시험은 식품의약품안전처의 기준에 따라 시험하였다. 드라이샴푸는 투명 초자로 만든 뚜껑을 닫을 수 있는 샘플병에 담아 실험하였다.
- 피부자극의 평가기준은 Table 3의 국제접촉피부염연구회(ICDRG:International Contact Dermatitis Research Group)의 평가기준에 따라 자극 정도를 분류하여 평가하였다[16-19].
성능/효과
- 1. 세정원료에 대한 세포독성은 펜틸렌글리콜이 일반샴푸의 세정원료인 암모늄라우레스설페이트 보다 약 30배이상 세포독성이 낮게 확인되었다.
- 2. 제조한 드라이샴푸의 항균력 시험결과 모든 샘플에서 접종한 4가지 균주 모두 5분 이내 사멸하는 결과를 확인하였다.
- 3. 피부첩포에 의한 피부안전성은 펜틸렌글리콜을 첨가한 에탄올 40%와 에탄올 60% 드라이샴푸에서 피시험자 모두 자극이 없었으며 경시변화에서도 안정함이 확인되었다.
- 4. 펜틸렌글리콜을 세정원료로 첨가한 에탄올베이스의 드라이샴푸가 PEG-7 글리세릴코코에이트, 포타슘코코일글리시네이트, 암모늄라우레스설페이트를 세정원료로 첨가한 에탄올 드라이샴푸에 비하여 피부의 안전성이 가장 우수하면서 항균력과 물성의 안정성이 우수한 것으로 확인되었다.
- 4가지 세정원료를 대상으로 실험한 세포독성 테스트 결과 펜틸렌글리콜이 높은 희석 농도에서도 세포생존율이 가장 높으며 일반 샴푸의 주원료인 암모늄라우레스설페이트(25%)가 세포생존율이 가장 낮게 확인되었다. 따라서, 펜틸렌글리콜이 다른 세정원료보다 세포생존율이 높아 세포에 대한 독성이 낮아 4가지 세정원료 중 피부안전성이 가장 우수한 것으로 판단 된다.
- Fig. 2는 균주를 1000배 희석한 샘플은 항균 결과의 대조군으로 사용하기 위해 실험에 사용한 4종의 균을 나타낸 사진이며 균주를 10배 희석한 샘플은 제조한 드라이 샴푸에 녹농균, 황색포도상구균, 대장균, 흑국균 4종의 균주을 각각 접종하고 5분 후 균체수를 확인한 결과 4종의 균주 모두 사멸하는 결과를 사진으로 나타내었다.
- Table 6은 PEG-7 글리세릴코코에이트와 포타슘코코일글리시네이트를 첨가한 드라이 샴푸의 피부자극 테스트 결과를 표로 나타내었다. PEG-7 글리세릴코코에이트를 첨가한 에탄올 40% 드라이샴푸와 에탄올 60% 드라이샴푸, 포타슘코코일글리시네이트를 첨가한 에탄올 40% 드라이샴푸와 에탄올 60% 드라이샴푸의 피부자극 테스트 결과 피시험자 일부에서 첩포 제거 후 초기 30분 확인 시 홍반이 관찰되었으나 24시간 이후 피시험자에게서 홍반은 사라지고 관찰되지 않았다. 따라서, 펜틸렌글리콜을 첨가한 에탄올 40% 드라이샴푸와 펜틸렌글리콜을 첨가한 에탄올 60% 드라이샴푸의 피부첩포에 의한 피부자극 판정결과 피시험자 모두 피부반응이 나타나지 않음으로써 피부에 안전한 것으로 확인되었다.
- 각 세정원료의 에탄올 함량별 드라이샴푸의 온도에 따른 보존테스트 결과는 0℃, 25℃, 40℃에서 항온 보관 시 3주간 변색, 변취, 침전 등의 경시변화는 확인되지 않았다.
- PEG-7 글리세릴코코에이트를 첨가한 에탄올 40% 드라이샴푸와 에탄올 60% 드라이샴푸, 포타슘코코일글리시네이트를 첨가한 에탄올 40% 드라이샴푸와 에탄올 60% 드라이샴푸의 피부자극 테스트 결과 피시험자 일부에서 첩포 제거 후 초기 30분 확인 시 홍반이 관찰되었으나 24시간 이후 피시험자에게서 홍반은 사라지고 관찰되지 않았다. 따라서, 펜틸렌글리콜을 첨가한 에탄올 40% 드라이샴푸와 펜틸렌글리콜을 첨가한 에탄올 60% 드라이샴푸의 피부첩포에 의한 피부자극 판정결과 피시험자 모두 피부반응이 나타나지 않음으로써 피부에 안전한 것으로 확인되었다.
- 4가지 세정원료를 대상으로 실험한 세포독성 테스트 결과 펜틸렌글리콜이 높은 희석 농도에서도 세포생존율이 가장 높으며 일반 샴푸의 주원료인 암모늄라우레스설페이트(25%)가 세포생존율이 가장 낮게 확인되었다. 따라서, 펜틸렌글리콜이 다른 세정원료보다 세포생존율이 높아 세포에 대한 독성이 낮아 4가지 세정원료 중 피부안전성이 가장 우수한 것으로 판단 된다. 세정원료의 희석농도 1%에서 펜틸렌글리콜과 포타슘코코일글리시네이트, PEG-7 글리세릴코코에이트, 암모늄라우레스설페이트(25%)의 높은 세포독성차이는 펜틸렌글리콜이 계면활성제가 아닌 용제로써 세정효과가 있는 보습제로 계면활성제의 독성이 나타나지 않아 계면활성제인 포타슘코코일글리시네이트, PEG-7 글리세릴코코에이트, 암모늄라우레스설페이트(25%)와는 세포독성의 차이를 나타내는 것으로 판단된다.
- 따라서, 펜틸렌글리콜이 다른 세정원료보다 세포생존율이 높아 세포에 대한 독성이 낮아 4가지 세정원료 중 피부안전성이 가장 우수한 것으로 판단 된다. 세정원료의 희석농도 1%에서 펜틸렌글리콜과 포타슘코코일글리시네이트, PEG-7 글리세릴코코에이트, 암모늄라우레스설페이트(25%)의 높은 세포독성차이는 펜틸렌글리콜이 계면활성제가 아닌 용제로써 세정효과가 있는 보습제로 계면활성제의 독성이 나타나지 않아 계면활성제인 포타슘코코일글리시네이트, PEG-7 글리세릴코코에이트, 암모늄라우레스설페이트(25%)와는 세포독성의 차이를 나타내는 것으로 판단된다.
- 반응 후 상등액을 제거하고 DMSO 100 μL를 첨가하여 바닥에 형성된 formazan 결정을 용해시켜 ELISA reader(Multi-well microplatereader, DYNEX, USA)를 이용하여 540 nm에서 흡광도를 측정하였다[7-11]. 실험은 희석함량별 4회 반복하여 진행하였으며 결과값의 평균으로 세포생존율(%)을 나타내었다.
- 제조한 드라이샴푸로 20~40대 남녀 피시험자 10명을 대상으로 실시한 피부첩포에 의한 피부자극 판정결과 펜틸렌글리콜을 첨가한 드라이샴푸는 피부반응이 나타나지 않았고 PEG-7 글리세릴코코에이트, 포타슘코코일글리시네이트, 암모늄라우레스설페이트(25%)를 첨가한 드라이샴푸는 정도의 차이는 있으나 피시험자에게서 피부반응이 나타났다.
- 제조한 드라이샴푸로 식품의약품안전처의 기준에 따라 안정성을 확인한 결과 pH는 모든 샘플이 3주간 제조 시 pH 값과 동일하게 안정하였다.
- Table 5는 펜틸렌글리콜과 암모늄라우레스설페이트(25%)를 첨가한 드라이 샴푸의 피부자극 테스트 결과를 표로 나타내었다. 펜틸렌글리콜을 첨가한 에탄올 40% 드라이샴푸와 에탄올 60% 드라이샴푸에서는 시간별 전 구간에서 피시험자 모두 자극 없음으로 판정되었고 암모늄라우레스설페이트(25%)를 첨가한 에탄올 40% 드라이샴푸와 에탄올 60% 드라이샴푸에서는 대부분의 피시험자에게서 홍반등이 관찰되었으며 48시간 이후에도 피시험자 2명은 홍반이 관찰되었다.
- 제조한 4가지 세정원료별 에탄올 40% 드라이샴푸와 에탄올 60% 드라이샴푸 샘플 8개에 Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027 (녹농균), Staphylococcus aureus ATCC 6538 (황색포도상구균), Eschrichia coli ATCC 8739 (대장균), Aspergillus niger ATCC 8739 (흑국균) 4종을 각각 접종하여 1분, 5분, 10분, 30분 시간별로 균체수를 관찰하였다. 항균력 테스트 결과 모든 샘플에서 4종의 균주는 5분 이내에 사멸하는 것을 확인하였다.
후속연구
- 본 연구에서는 저자극 세정원료를 첨가한 에탄올베이스 드라이샴푸를 제조하고 피부 안전성을 비교하기 위하여 일반샴푸의 세정원료인 암모늄라우레스설페이트(25%)를 대조군으로 하여 세정원료의 세포독성실험과 드라이샴푸의 피부자극 및 항균효과를 실험하고자 한다. 본 연구에서 제조하는 에탄올베이스 드라이샴푸는 항균력을 갖고 피부에 안전하며 미용목적뿐만 아니라 위생적인 모발관리가 가능할 것으로 기대한다.
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