[논문]화장품 소재 개발을 위한 미세조류 유래 오일의 광노화 억제 효과 연구

박은경; 박상희; 윤상아; 김유선; 이우람; 김우중

doi:10.15433/ksmb.2018.10.2.083

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Ultraviolet (UV) radiation causes inflammation and matrix metalloproteinase (MMP) over-expression and extra cellular matrix depletion, leading to skin photo-aging such as wrinkle formation, dryness, and sagging. In this study, we demonstrated that pretreatment with the hexane extract of microalgae p...

Ultraviolet (UV) radiation causes inflammation and matrix metalloproteinase (MMP) over-expression and extra cellular matrix depletion, leading to skin photo-aging such as wrinkle formation, dryness, and sagging. In this study, we demonstrated that pretreatment with the hexane extract of microalgae protects UVB mediated cell damages. The results of clinical study showed that Microalgal Oil treated group reduced wrinkle and improve elasticity. All these results suggest Microalgal Oil may be useful as new photo-aging cosmetics for protection against UV induced activity.

주제어

표/그림 (10)

그림 Figure 1. Cell mass extraction process
$Figure 2. Cell viability of Microalgal fraction. (A) Heterotropic cultured Ettlia texenxis fractions. (B) Autotropic cultured Ettlia texenxis fractions. (C) Chlorella vulgaris fractions (D) Chlorella protothecoides fractions (E) Chlorella sp. fractions (F) Spirulina platensis fractions$ 그림 Figure 2. Cell viability of Microalgal fraction. (A) Heterotropic cultured Ettlia texenxis fractions. (B) Autotropic cultured Ettlia texenxis fractions. (C) Chlorella vulgaris fractions (D) Chlorella protothecoides fractions (E) Chlorella sp. fractions (F) Spirulina platensis fractions
$Figure 3. Collagen synthesis effect of Microalgae fractions. Collagen synthesis of Heterotropic cultured Ettlia texenxis fractions. (B) Collagen synthesis of autotropic cultured Ettlia texenxis fractions. (C) Collagen synthesis of Chlorella vulgaris fractions (D) Collagen synthesis of Chlorella protothecoides fractions (E) Collagen synthesis of Chlorella sp. fractions (F) Collagen synthesis of Spirulina fractions$ 그림 Figure 3. Collagen synthesis effect of Microalgae fractions. Collagen synthesis of Heterotropic cultured Ettlia texenxis fractions. (B) Collagen synthesis of autotropic cultured Ettlia texenxis fractions. (C) Collagen synthesis of Chlorella vulgaris fractions (D) Collagen synthesis of Chlorella protothecoides fractions (E) Collagen synthesis of Chlorella sp. fractions (F) Collagen synthesis of Spirulina fractions
그림 Figure 4. Cell Proliferation of Chlorella sp. Oil
그림 Figure 5. Cell viability of HaCaT cell treated with Chlorella sp. Oil and UVB. Cells were treated with Chlorella sp. Oil for 6 h, exposed to UVB (20 mJ/㎠) and cell viability were measured at 24 h incubation. Results were shown as mean ± SD (n = 3).
그림 Figure 6. Cell viability of B16F10 cell treated with Chlorella sp. Oil and UVA. Cells were treated with Chlorella sp. Oil for 6 h, exposed to UVB (3J/㎠) and cell viability were measured at 24 h incubation. Results were shown as mean ± SD (n = 3).
표 Table 1. Oil content of Microalgae
그림 Figure 7. Wrinkle improvement effect. R3z : Base roughness depth
그림 Figure 8. Improvement of skin elasticity after using test product (Unit:A.U.)
그림 Figure 9. Increase skin moisture after using test product (Unit : A.U.)

AI 본문요약
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문제 정의

이에 본 연구에서는 육상식물이 아닌 미세조류 유래의 지질 성분의 세포증식능에 대한 효능으로 광노화 억제 효과가 있는 미세조류를 선정하여 피부에 대한 임상평가를 수행하고, 피부탄력, 주름개선, 보습력 증가의 항노화 효능을 검증한 화장품 소재를 연구하고자 하였다. ;

제안 방법

70% ethanol 추출물을 그림 1과 같이 동량의 hexane, ethyl acetate, butanol 각각의 용매를 3회 반복 분획한 후 감압농축하여 각 용매별 Fraction을 수득하였다.
Chlorella sp. 오일이 함유된 제형을 4주가 시험부 위에 도포하여 주름 개선효과를 확인하였다. 눈가 주름 변화 분석 결과, 제품 사용 전(0주) Ra는 13.
, Germany)를 이용하여 안면 부위에 3회의 수분 측정을 하였으며, 3개의 값을 이용해 평균값을 구하였다. 측정은 제품 사용 전(0주), 제품 사용 2주 후와 제품 사용 4주 후에 실시하였다.

대상 데이터

눈가 주름 개선 효과에 대한 평가는 세명대학교 한 방바이오산업 임상지원센터에서 실시하였다. 만 35 세에서 50세까지의 피험자 5명을 대상으로 미세조류 유래 오일을 얼굴의 안면(눈가) 부위에 실시하였다.
본 연구를 위한 미세조류로는 Chlorella vulgaris (㈜대상), Chlorella protothecoids (한국생명공학연구원 생물자원센터, AG10002), Ettlia texensis, (한국생명공학연구원 생물자원센터, 12109BP), Spirulina platensis (한국해양과학기술원 해양시료도서관, LIMS-PS-0056), Chlorella sp. (한국생명공학연구원 생물자원센터, C-196)의 총 5종을 사용하였으며, BG-11 배지를[2] 이용, 고체배지에서 3회의 pure colonies 선별과정을 통해 순수배양하여 각 미세 조류의 바이오매스를 획득하였다.

이론/모형

Procollagen Type I C-Peptide PIP EIA kit로 세포의 I형 collagen 검출을 하는 ELISA assay법을 이용하여 미세조류 시료에 대한 HDF 세포의 콜라겐 합성능을 평가하였 다. Atibody-POD conjugate solution 100 ㎕를 취하여 Antibody coated microtiterplate 각 well에 넣은 다음 배양액을 각각 20 μL씩 넣고 37℃에서 3시간 배양하였다.
세포 생존율을 평가하기 위해 MTT assay를 실시하였다. 계대 배양한 HDF, HaCaT 및 B16F10세포를 96-well plate에 각각 1×104cells/㎖로 분주하고 37℃, 5% 이산화탄소를 포함하는 배양기내에서 24시간 동안 배양한 후 배양 media를 serum free media로 교체하였다.

성능/효과

의 hxane 분획물에서 높은 콜라겐 합성률을 확인하여 노화방지 소재로서 가능성을 확인하였다. 세포증식 능과 콜라겐 합성률이 높은 분획성분이 포함된 chlorella sp. 오일은 지원자를 대상으로 한 4주간의 피부도포를 진행한 결과 주름개선, 피부탄력 증가, 피부 수분 증가 효과가 확인되었다. 이러한 연구를 토대로 Chlorella sp.
UVB는 20 mJ/㎠, UVA는 3J/㎠의 세기로 자외선을 조사한 후 CCK-8을 이용하여 세포 생존율을 측정하였다. Chlorella sp. 오일은 HaCaT 세포주에 대해 1 ppm 이상에서 UVB에 대해 26%의 세포 보호 효과를 나타내었다(Fig 5). UVA에 대해서도 B16F10세포주에 서 100ppm이상에서 100% 이상의 세포생존율로서 세포 보호 효과를 확인하였다(Fig 6).
본 연구에서는 미세조류 유래 오일의 피부에 대한 광노화 억제 효과를 알아보고자 Chlorella vulgaris, Chlorella protothecoids, Ettlia texensis,, Spirulina platensis, Chlorella sp. 5종의 미세조류에 대한 다양한 용매 추출 분획물에서 Human Dermal Fibroblast에 대한 세포 증식능을 확인하였고, Chlorella protothecoides의 ehyl acetate 분획물, Chlorella sp. 의 hxane 분획물에서 높은 콜라겐 합성률을 확인하여 노화방지 소재로서 가능성을 확인하였다. 세포증식 능과 콜라겐 합성률이 높은 분획성분이 포함된 chlorella sp.

후속연구

오일은 지원자를 대상으로 한 4주간의 피부도포를 진행한 결과 주름개선, 피부탄력 증가, 피부 수분 증가 효과가 확인되었다. 이러한 연구를 토대로 Chlorella sp. 오일은 노화의 주범인 광노화를 억제하고 주름을 개선시키는 노화방지 기능성 소재로서 개발 가능성이 클 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	자외선 중에서 UV-A, B의 특징은 무엇입니까?	광노화를 발생시키는 주요 원인은 자외선이다. 자외선은 그 파장의 길이에 따라 UV-A, B, C로 나눌 수 있는데 이중 UVA는 피부에 대한 자극이 미약하여 UVB보다는 피부에 해가 적지만 오랫동안 노출될 경우 기미나 검버섯 등의 색소 침착이 일어나고 피부 노화를 심화시킬 뿐만 아니라 심한 경우 피부암까지 발생시킬 수 있다. 반면 UVB는 피부에 강한 자극을 일으켜 일광 화상이나 피부암을 일으킨다. 이와 같이 피부에 직접적인 영향을 주는 자외선은 피부의 표피와 진피층에 깊숙하게 투과하여 활성산소를 생성시키며 이렇게 내적, 외적인 요인으로 인하여 생체내에서 과잉의 활성산소가 생성되면 돌연변이, 염증, 세포살상, 발암과 피부 노화 등이 나타나게 된다.
	항노화 제품의 세계시장은 어떻게 분류됩니까?	항노화 제품의 세계시장은 식품(항산화, 면역조절, 항대사성질환, 심혈관질환예방, 노인성질환예방의 항노화 식품, 항노화 보조식품), 의약품(심혈관, 뇌신경질환, 암, 당뇨, 비만), 화장품(노화피부관리,모발관리, 기타 외모관리)으로 분류되고 있으며 이 중 피부노화 과정을 지연시키고 방지하여 건강한 피부를 유지하기 위한 목적의 화장품 및 식품의 개발이 특히 활발하게 진행되고 있다[14].
	피부노화는 내인적 노화와 광노화로 구분되는데 각각의 특징은 무엇입니까?	피부노화는 내인적 노화와 광노화로 구분된다. 내인적 노화는 나이가 먹으며 나타나는 생물학적노화이고, 진피층이 위축되고 피하 지방층이 감소되면서 미세한 주름이 관찰된다. 이에 반해 광노화는 햇볕에 노출되는 부위에 일어나는 퇴행성 변화로 내인적 노화와 복합적으로 발생한다. 광노화를 발생시키는 주요 원인은 자외선이다.

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