본 연구는 내수성을 지니고 사용 시 백탁 현상이 없는 투명한 외관을 가지는 자외선 차단 화장료 제재를 개발 하는 방법이다. 외관이 투명한 자외선 차단제는 유화물의 수상부와 유상부의 굴절률 차이에 따른 투명도를 통하여 외관이 투명한 유중수 타입의 자외선 차단제를 연구하였다. 지속성 및 내수성이 우수한 유중수 타입의 에멀젼을 연구하고 제형의 수상부 및 유상부의 비율을 조정하여 유중수형 유화의 안정성을 극대화시키는 방향으로 제형을 설계하는 연구를 수행 하였다. 연구 결과, 수상부와 유상부의 굴절률 차가 0.004이하일 때 투명한 유중수형 에멀전을 형성 할 수 있었으며, 내상부인 수상의 함량이 70% (w/w) 이상에서 안정한 유중수형 에멀젼을 형성하였다. 임상 시험을 통하여 투명한자외선차단제의 자외선 A 차단지수와 자외선 B차단 지수를 측정하였다. 그 결과, 자외선 A 차단지수는 $3.01{\pm}0.30$ 으로 나타났으며, 자외선 B 차단지수는 $30.99{\pm}1.65$로 측정되었다.
본 연구는 내수성을 지니고 사용 시 백탁 현상이 없는 투명한 외관을 가지는 자외선 차단 화장료 제재를 개발 하는 방법이다. 외관이 투명한 자외선 차단제는 유화물의 수상부와 유상부의 굴절률 차이에 따른 투명도를 통하여 외관이 투명한 유중수 타입의 자외선 차단제를 연구하였다. 지속성 및 내수성이 우수한 유중수 타입의 에멀젼을 연구하고 제형의 수상부 및 유상부의 비율을 조정하여 유중수형 유화의 안정성을 극대화시키는 방향으로 제형을 설계하는 연구를 수행 하였다. 연구 결과, 수상부와 유상부의 굴절률 차가 0.004이하일 때 투명한 유중수형 에멀전을 형성 할 수 있었으며, 내상부인 수상의 함량이 70% (w/w) 이상에서 안정한 유중수형 에멀젼을 형성하였다. 임상 시험을 통하여 투명한자외선차단제의 자외선 A 차단지수와 자외선 B차단 지수를 측정하였다. 그 결과, 자외선 A 차단지수는 $3.01{\pm}0.30$ 으로 나타났으며, 자외선 B 차단지수는 $30.99{\pm}1.65$로 측정되었다.
This study is related to the developing method of a transparent sunscreen cosmetic which has waterproofing property and no white turbidity when applied to skin. The transparent sunscreen is prepared by exploiting refractive index difference between oil-phase and water-phase of water-in-oil(W/O) emul...
This study is related to the developing method of a transparent sunscreen cosmetic which has waterproofing property and no white turbidity when applied to skin. The transparent sunscreen is prepared by exploiting refractive index difference between oil-phase and water-phase of water-in-oil(W/O) emulsion. The sunscreen according to this study is prepared as a W/O type emulsion so that it is water-stable and water resistance. Also, the stability of W/O type emulsion is developed by adjusting the content of oil phase part and water phase part. As a result of this studying, the transparent W/O emulsion is prepared by adjusting the refractive index of oil-phase and water-phase within 0.004 and it is found that the stability of the transparent sunscreen is increasing when the water phase part is over 75% (w/w) of the W/O emulsion. Through clinical test of transparent sunscreen, the value of sun protection Factor(SPF) and Protection Factor of UVA(PFA) were determined. SPF and PFA values of transparent sunscreen were indicated $30.99{\pm}1.65$ and $3.01{\pm}0.30$.
This study is related to the developing method of a transparent sunscreen cosmetic which has waterproofing property and no white turbidity when applied to skin. The transparent sunscreen is prepared by exploiting refractive index difference between oil-phase and water-phase of water-in-oil(W/O) emulsion. The sunscreen according to this study is prepared as a W/O type emulsion so that it is water-stable and water resistance. Also, the stability of W/O type emulsion is developed by adjusting the content of oil phase part and water phase part. As a result of this studying, the transparent W/O emulsion is prepared by adjusting the refractive index of oil-phase and water-phase within 0.004 and it is found that the stability of the transparent sunscreen is increasing when the water phase part is over 75% (w/w) of the W/O emulsion. Through clinical test of transparent sunscreen, the value of sun protection Factor(SPF) and Protection Factor of UVA(PFA) were determined. SPF and PFA values of transparent sunscreen were indicated $30.99{\pm}1.65$ and $3.01{\pm}0.30$.
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문제 정의
본 연구는 유중수형을 통하여 내수성을 지니고, 피부에 적용했을 때 백탁 현상이 없는 투명한 외관을 가지는 자외선 차단 화장료 제재를 개발하고 투명성에 의한 자외선 차단 효과를 확인하는 것을 목적으로 두고 실험을 진행하였다. 내수성을 증가시키기 위해 유중수형을 기본으로 수상부 및 유상부의 비율을 조절하여 안정성을 높이고, 유화물의 수상부와 유상부의 굴절률 차이에 따른 투명도를 통하여 외관이 투명한 유중수 타입의 자외선 차단제 제형을 설계하는 연구를 수행하였다.
본 연구에서는 유중수형 에멀젼을 통하여 내수성을 지니고 사용 시 백탁 현상이 없는 투명한 외관을 가지는 자외선 차단 화장료 제재 기술을 개발하는 방법으로 투명한 자외선 차단 화장료 제재 기술을 개발하기 위하여 수상부 및 유상부의 굴절률 차이를 확인 하였으며, 유중수 에멀젼의 안정성을 높이기 위하여 수상부와 유상부의 함량 조절을 통하여 안정한 유화물을 개발 하고자 실험 한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
제안 방법
UVA+B 광량을 측정하기 위해서 광세기측정기(PMA-2100, Solar Light, USA)를 사용하였고, 색차계(Chromameter, CR-400, Konica Minolta, Japan)를 이용하여 피부타입을 판정하였다.
각 원료와 유상부 및 수상부의 굴절률 측정을 위하여, 굴절계(Refractometer, Rudolph Research Analytical, USA)를 사용하였고, 유중수형 에멀젼의 유화 기기로 호모 믹서(T. K. Homomixer Mark II Model 2.5, Tokushu Kika Kogyo, Japan)를 사용하였다.
굴절계를 이용하여 25℃의 조건에서 굴절률을 측정하였다. 액상 원료의 굴절률은 각각의 원액의 상태에서 측정하였으며, 파우더 형태인 Phenylbenzimidazole Sulfonic Acid 및 BisEthylhexyloxyphenol Methoxyphenyl Triazine는 Table 1과 같은 조합으로 용해하여 측정 하였다.
본 연구는 유중수형을 통하여 내수성을 지니고, 피부에 적용했을 때 백탁 현상이 없는 투명한 외관을 가지는 자외선 차단 화장료 제재를 개발하고 투명성에 의한 자외선 차단 효과를 확인하는 것을 목적으로 두고 실험을 진행하였다. 내수성을 증가시키기 위해 유중수형을 기본으로 수상부 및 유상부의 비율을 조절하여 안정성을 높이고, 유화물의 수상부와 유상부의 굴절률 차이에 따른 투명도를 통하여 외관이 투명한 유중수 타입의 자외선 차단제 제형을 설계하는 연구를 수행하였다.
수상부 및 유상부 각각의 혼합 굴절률은 Snell's 방법[13]을 일부 변형하여 굴절률을 조정하고, 실측치와 오차범위를 실험으로 줄여가며 측정하였다.
굴절계를 이용하여 25℃의 조건에서 굴절률을 측정하였다. 액상 원료의 굴절률은 각각의 원액의 상태에서 측정하였으며, 파우더 형태인 Phenylbenzimidazole Sulfonic Acid 및 BisEthylhexyloxyphenol Methoxyphenyl Triazine는 Table 1과 같은 조합으로 용해하여 측정 하였다. 수상부 및 유상부 각각의 혼합 굴절률은 Snell's 방법[13]을 일부 변형하여 굴절률을 조정하고, 실측치와 오차범위를 실험으로 줄여가며 측정하였다.
유상부 및 수상부의 함량에 따른 안정도 측정을 위하여 유상부 및 수상부의 함량 비율은 유상부를 각각 40%, 35%, 30%, 및 25%(w/w)로 하였으며, 수상부는 유상부에 비례하여 60%, 65%, 70% 및 75%(w/w)로 총 100%(w/w)가 되도록 하였다. 추가적으로 투명성을 유지하기 위하여 각각의 유상부 굴절률에 맞추어 수상부의 글리세린의 함량으로 굴절률을 동일하게 조정하였다.
원료별 굴절률 측정 결과 Table 6과 같이 나타났다. 유상부에서는 Cyclopentasiloxane이 1.383로 비교적 낮은 굴절률을 나타내었으며, 수상부에서는 Glycerin이 높은 굴절률을 나타내어, 유상부에서는 Cyclopentasiloxane으로, 수상부는 Glycerin을 이용하여 굴절률을 조절 하였다.
유상부의 굴절률을 기준으로, 굴절률 차이는 수상부의 글리세린의 함량을 조절하여 0.04의 단위로 굴절률 차이를 두고 Fig. 1의 공정에 따라 에멀젼을 형성한 뒤 투명성의 정도를 육안으로 관찰 하였다.
2와 같이 소구획을 나누어 1 ml 일회용 주사기를 이용해 제품을 취해 도포하고, 균일하게 제품을 도포하여 순차적으로 광량을 증가시켜 측정하였다. 자외선 A 차단치수(PFA)를 측정하기 위해 시험 기간 동안 UVA 범위에서 태양광과 유사한 광원을 사용하였으며, 자외선 B 차단지수(SPF)를 측정하기 위해 UVA+B (290~400nm) 범위에서 태양광과 유사한 스펙트럼을 가지는 광원을 사용하였다.
자외선 차단지수(PFA)는 아래와 같은 방식으로 산출하고, 10 명의 평균값으로 제품의 자외선 A 차단지수를 결정하였다. 얻어진 자단선 A차단지수는 Table 4 와 같이 자외선 A등급을 표시하였다.
자외선 차단지수(SPF)는 아래와 같은 방법으로 산출하고, 10 명의 평균값으로 제품의 자외선 B 차단지수를 결정하였다.
추가적으로 투명성을 유지하기 위하여 각각의 유상부 굴절률에 맞추어 수상부의 글리세린의 함량으로 굴절률을 동일하게 조정하였다. 준비된 유상부와 수상부를 Fig. 1의 공정에 따라 에멀젼을 형성한 뒤 5℃, 35℃, 50℃에서 4주동안 에멀젼의 분리 정도를 육안으로 관찰 하였다.
착색이나 피부 손상이 없는 등의 평평한 부위를 대상으로 Fig. 2와 같이 소구획을 나누어 1 ml 일회용 주사기를 이용해 제품을 취해 도포하고, 균일하게 제품을 도포하여 순차적으로 광량을 증가시켜 측정하였다. 자외선 A 차단치수(PFA)를 측정하기 위해 시험 기간 동안 UVA 범위에서 태양광과 유사한 광원을 사용하였으며, 자외선 B 차단지수(SPF)를 측정하기 위해 UVA+B (290~400nm) 범위에서 태양광과 유사한 스펙트럼을 가지는 광원을 사용하였다.
유상부 및 수상부의 함량에 따른 안정도 측정을 위하여 유상부 및 수상부의 함량 비율은 유상부를 각각 40%, 35%, 30%, 및 25%(w/w)로 하였으며, 수상부는 유상부에 비례하여 60%, 65%, 70% 및 75%(w/w)로 총 100%(w/w)가 되도록 하였다. 추가적으로 투명성을 유지하기 위하여 각각의 유상부 굴절률에 맞추어 수상부의 글리세린의 함량으로 굴절률을 동일하게 조정하였다. 준비된 유상부와 수상부를 Fig.
투명 자외선 차단제의 인체 적용시험은 피엔케이 피부임상연구센타(주) 에 의뢰하여 실시하였다. Table 2 의 Fitzpatrick 의 피부 유형 분류기준표[14]의 기준에 따라 UVA 차단지수 측정은 Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ 에 해당하는 신체 건강한 성인 남·여 10을 대상으로, UVB 차단지수 측정은 Ⅰ, Ⅲ, Ⅳ에 해당하는 성인 남·여 10을 대상으로 투명 자외선 차단지수 시험을 실시하였고, 화장품에 민감한 반응을 가지거나 일상적인 광노출에 알러지가 있는 자 또는 연구자 판단에 부적합 하다고 평가되는 자는 제외하였다.
대상 데이터
유상부는 유화제로서 일반적으로 유중수 크림과 로션에 사용되는 것으로, 일반 하이드로카본류의 오일 및 실리콘 오일과의 상용성이 좋은 Cetyl PEG/PPG-10/1 Dimethicone (ABIL EM 90, Degussa, Germany)를 사용하였고, 외상에 사용한 오일은 굴절률이 낮은 Cyclopentasiloxane (KF995, Shin-Etsu, Japan) 및 유기자외선차단제의 용해성을 높여주는 C12-15 Alkyl Benzoate (Finsolv TN-O, Innospec, USA)를 사용하였다. UVB영역 자외선 흡수제로서 Octocrylene (Parsol 340, DSM Nutritional Product, Taiwan), Polysilicone-15 (Parsol SLX, DSM Nutritional Product, Germany), Ethylhexyl Salicylate (Parsol EHS, DSM Nutritional Product, Taiwan)를 사용하였으며, Bis-Ethylhexyloxyphenol Methoxyphenyl Triazine(Tinosorb S, BASF, USA)을 UVA 및 UVB 자외선 흡수제로 사용하였다.
실험에 사용된 원료는 원료 공급 업체에서 제공받아 사용하였다.
유상부는 유화제로서 일반적으로 유중수 크림과 로션에 사용되는 것으로, 일반 하이드로카본류의 오일 및 실리콘 오일과의 상용성이 좋은 Cetyl PEG/PPG-10/1 Dimethicone (ABIL EM 90, Degussa, Germany)를 사용하였고, 외상에 사용한 오일은 굴절률이 낮은 Cyclopentasiloxane (KF995, Shin-Etsu, Japan) 및 유기자외선차단제의 용해성을 높여주는 C12-15 Alkyl Benzoate (Finsolv TN-O, Innospec, USA)를 사용하였다. UVB영역 자외선 흡수제로서 Octocrylene (Parsol 340, DSM Nutritional Product, Taiwan), Polysilicone-15 (Parsol SLX, DSM Nutritional Product, Germany), Ethylhexyl Salicylate (Parsol EHS, DSM Nutritional Product, Taiwan)를 사용하였으며, Bis-Ethylhexyloxyphenol Methoxyphenyl Triazine(Tinosorb S, BASF, USA)을 UVA 및 UVB 자외선 흡수제로 사용하였다.
이론/모형
Table 2 의 Fitzpatrick 의 피부 유형 분류기준표[14]의 기준에 따라 UVA 차단지수 측정은 Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ 에 해당하는 신체 건강한 성인 남·여 10을 대상으로, UVB 차단지수 측정은 Ⅰ, Ⅲ, Ⅳ에 해당하는 성인 남·여 10을 대상으로 투명 자외선 차단지수 시험을 실시하였고, 화장품에 민감한 반응을 가지거나 일상적인 광노출에 알러지가 있는 자 또는 연구자 판단에 부적합 하다고 평가되는 자는 제외하였다. 그 외의 시험방법은 자외선차단효과측정방법 및 기준(식품의약품안전청고시 제 2009-130호)에 따라 수행되었다.
성능/효과
1) 수상부와 유상부의 굴절률이 동일한 경우 아주 투명한 유화물을 얻을 수 있으며, 수상부와 유상부의 굴절률 차가 0.004인 경우에도 현탁도가 미비하여 투명한 자외선 차단 화장료 제재에 적용 가능함을 나타내었다.
2) 유중수형 에멀젼의 안정성을 높이기 위하여, 수상부의 함량을 높여 경시적 안정도를 측정한 결과, 수상부의 함량이 70%(w/w)이상에서는 안정한 에멀젼을 얻을 수 있음을 나타내었다.
3) 임상 시험을 통한 본 제재의 자외선 A 차단지수와 자외선 B 차단 지수를 측정한 결과, 자외선 A 차단지수는 3.01±0.30 으로 나타났으며, 자외선 B 차단지수는 30.99±1.65로 측정되었다.
Fig. 4와 Fig. 5를 비교해 보았을 때 시간이 지남에 따라 안정도의 차이를 보였는데, 수상부의 함량이 60% 일 때 전 온도 구간에서 분리 현상이 나타났으며, 65% 에서는 50℃ 에서 미세한 분리 현상이 나타났고 수상부의 함량이 70% 이상일 경우 모든 온도에서 경시적으로 안정한 상을 유지함을 나타내었다.
SPF의 경우 자외선 차단지수가 30.99±1.65로 나타났으며, 95% 신뢰구간이 SPF 평균값의 ±20% 구간 안에 포함되어 시험의 신뢰성 검증에서 검증을 완료하였다(Table 11).
본 연구를 통하여 외관이 투명한 자외선 차단 화장료 개발 시 굴절률을 동일하게 조성하고 수상부의 함량을 조절함에 따라, 외관이 투명하며 안정도가 우수한 자외선 차단 화장료를 개발 할 수 있음을 확인 하고, 외관의 투명성에 따른 자외선 차단능의 변화는 없는 것으로 확인 된다. 이러한 제형 기술 확립에 따른 의약 및 화장품 산업 기술이 향상되고 신규 제형 연구 개발의 과학기술적인 측면에서 도움이 될 것으로 판단된다.
유중수 유화물은 시간이 경과함에 따라 경시 안정성이 나쁘나 수상부의 비율을 증가시킴으로 해결이 가능하다[10,15-18]. 본 연구에서는 수상부의 함량 비율을 60%, 65%, 70% 및 75%로 증가 시켜 유화물의 안정도를 5℃, 35℃, 50℃에서 1-4 주 보관 후 경시적 안정도를 측정하였고 Table 9와 같이 수상부와 유상부의 굴절률을 측정한 결과, 동일한 굴절률을 나타내었으며 투명한 상태에서 안정도를 측정할수 있었다(Table 10).
004의 차이가 나타 내었다(Table 8). 유중수형으로 유화한 결과 굴절률의 차이가 없을 경우 투명한 유화물을 얻을 수 있었으며, 수상부의 굴절률차가 유상부의 비하여 0.004 더 높은 경우 미세한 현탁이 발생되었고, 굴절률의 차가 0.008이상의 차이가 날 때 현탁한 제형을 나타내었다(Fig. 3). 이를 통해 수상부와 유상부의 굴절률 차를 0.
표준오차가 PFA의 평균값의 ±10% 구간 안에 포함되어 시험의 신뢰성 검증에서 검증을 완료하였다.
후속연구
본 연구를 통하여 외관이 투명한 자외선 차단 화장료 개발 시 굴절률을 동일하게 조성하고 수상부의 함량을 조절함에 따라, 외관이 투명하며 안정도가 우수한 자외선 차단 화장료를 개발 할 수 있음을 확인 하고, 외관의 투명성에 따른 자외선 차단능의 변화는 없는 것으로 확인 된다. 이러한 제형 기술 확립에 따른 의약 및 화장품 산업 기술이 향상되고 신규 제형 연구 개발의 과학기술적인 측면에서 도움이 될 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
자외선이 피부에 주는 이로운 효과에는 어떤 것들이 있는가?
태양광으로부터 조사되는 자외선은 파장에 따라 UVC (200∼280 ㎚), UVB (280∼320 ㎚), UVA (320∼400 ㎚)로 분류되며, 대부분의 UVC는 오존층을 통과하면서 지표면에 도달하지 못하고 소실되기 때문에 피부에 영향을 미치는 자외선은 UVB, UVA이다[1]. 자외선은 피부표면의 살균작용, 비타민 D의 생합성 등 피부에 유용한 측면이 있는 반면, 피부에 침투된 UVA+B는 홍반과 주근깨, 부종 등을 유발시키고, 진피까지 침투하여 피부암과 주름, 멜라닌 형성을 촉진하는 것으로 알려져 있다[2-4]. 뿐만 아니라, 자외선에 장시간 노출시 콜라겐과 엘라스틴을 변형시켜 탄력을 감소시키는 등 피부노화 및 피부 자극의 원인이 된다[5-7].
자외선 차단제의 유형별 특징은 무엇인가?
이처럼 피부 노화 속도를 줄여주기 위한 목적으로 자외선 차단제가 개발되고 있으며, 자외선 차단제의 유형은 유화물의 내상 및 외상의 조성 혹은 유화제에 따라 유중수형 에멀젼과 수중유형 에멀젼으로 구분할 수 있다[8,9]. 수중유형 에멀젼의 경우 사용감은 우수하나 내수성이 떨어지기 때문에 땀이나 물에 의해 자외선 차단효과가 감소되는 문제점이 있고, 유중 수형 에멀젼은 수중유형 에멀젼에 비해 내수성은 우수하지만 낮은 사용감과 시간 경과에 따른 경시적 안정성 문제를 가지고 있다[10,11]. 사람의 피부는 친수성의 성질보다 친유성의 성질에 더 가깝기 때문에, 최근에는 피부에 더 적합한 유중 수형 에멀젼이 기초제품으로 다양하게 적용되고 있다[12].
자외선의 종류에는 어떤 것들이 있는가?
태양광으로부터 조사되는 자외선은 파장에 따라 UVC (200∼280 ㎚), UVB (280∼320 ㎚), UVA (320∼400 ㎚)로 분류되며, 대부분의 UVC는 오존층을 통과하면서 지표면에 도달하지 못하고 소실되기 때문에 피부에 영향을 미치는 자외선은 UVB, UVA이다[1]. 자외선은 피부표면의 살균작용, 비타민 D의 생합성 등 피부에 유용한 측면이 있는 반면, 피부에 침투된 UVA+B는 홍반과 주근깨, 부종 등을 유발시키고, 진피까지 침투하여 피부암과 주름, 멜라닌 형성을 촉진하는 것으로 알려져 있다[2-4].
참고문헌 (18)
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