[논문]자외선에 의해 자외선 차단 효율이 상승하는 선크림 제형 개발

최민성; 조형진; 송경희; 송승진; 강내규; 박선규

doi:10.15230/scsk.2019.45.2.139

자외선에 의해 자외선 차단 효율이 상승하는 선크림 제형 개발
Development of a Sunscreen Formulation that Increases UV Blocking Ability by UV Light 원문보기

大韓化粧品學會誌 = Journal of the society of cosmetic scientists of Korea, v.45 no.2, 2019년, pp.139 - 150

최민성 ((주)LG생활건강 기술연구원) , 조형진 ((주)LG생활건강 기술연구원) , 송경희 ((주)LG생활건강 기술연구원) , 송승진 ((주)LG생활건강 기술연구원) , 강내규 ((주)LG생활건강 기술연구원) , 박선규 ((주)LG생활건강 기술연구원)

초록
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자외선에 의해 자외선 차단 효율이 상승하는 선크림에 대한 연구를 수행하였다. Ethylhexyl methoxycinnamate (OMC)는 가장 널리 쓰이는 자외선 차단제이고, OMC에 대한 광안정성 연구는 오랫동안 수행되어왔다. OMC는 자외선에 의해 trans구조가 cis구조로 변하거나, dimer를 비롯한 광반응물을 생성하여 자외선 차단효율이 떨어진다고 알려져 왔다. 하지만 본 연구에서는 OMC나 isoamyl p-methoxycinnamate(IMC)와 같이 메톡시신나메이트 구조를 공유하는 자외선 차단제들이 실제 사용조건과 유사한 조건에서 자외선에 노출 시키고 잘 설계된 실험 방법으로 in vitro SPF 수치를 측정하였을 때 오히려 자외선 차단 효율이 증가하는 것을 발견하였다. 이것은 자외선에 의해서 생성된 광반응물과 OMC간의 ${\pi}-{\pi}$ stacking을 통한 ${\pi}-{\pi}^*$ 전이 에너지 변화(UV activated transition) 때문인 것으로 생각된다. 이 발견을 선크림 개발에 적용하기 위해서는 함께 사용되는 에몰리언트의 극성 및 상용성을 적절히 고려해야 한다. 상용성이 좋은 극성 에몰리언트를 포함하면 자외선에 의해 OMC가 광반응물을 생성하지 않기 때문에 발견의 효과가 감소하는 것으로 보인다. 이러한 작용 기전(UV activated SPF boosting)을 바탕으로 상업용 수준의 선크림을 제조하여 평가해보았다. 그 결과 자외선(2 MED)에 노출되었을 때 in vitro SPF 수치는 50.69에서 72.33으로 42.69%로 증가하였고 in vivo SPF 평가에서는 53.7을 얻어 같은 조건의 대조군의 선크림(SPF 34.4 이하) 대비 56.10% 이상 높게 측정되었다. 따라서 OMC와 IMC가 특정 조건에서 UV sensor처럼 작용하여, 자외선에 노출 되었을 때 자외선 차단 효율을 높일 수 있는 선크림을 제조할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study is investigated sunscreen formulation that enhances UV absorption efficiency by UV light. Ethylhexyl methoxycinnamate (OMC) is one of the most common UV filters. Many studies have been conducted about photostability of OMC. It is well known that under the UV exposure, trans-OMC could turn to cis-OMC, or produce various photoproducts including its dimers. Those chemical structure changes were understood as the reason of a decrease in UV absorption efficiency upon UV exposure. However, it was found that OMC and isoamyl p-methoxycinnamate (IMC) could even enhance its UV absorption efficiency when it was exposed to UV light in an environment similar to actual use. In order to develop sunscreen formulation that enhances UV absorption efficiency by UV light, emollient with high polarity and compatibility should be avoided from the formular. Those emollient seemed to prevent OMC or IMC from producing photoproducts under UV light. Finally, a sunscreen formulation (UV sensing SPF boosting formular) enhancing UV absorption efficiency by UV was developed by the UV activated SPF boosting technology, and the effect of the sunscreen was evaluated. in vitro SPF of the sunscreen was increased from 50.69 to 72.33 when it was exposed to UV light and its in vivo SPF (53.7) was 56.10% higher than that of the control sunscreen (below 34.4).

주제어

표/그림 (14)

그림 Figure 1. Common UV filters liquid form in room temperature.
그림 Figure 2. Change of absorbance profile of OMC before and after UV irritation (2 MED).
표 Table 1. Changes of In Vitro SPF of UV Filters Before and After UV Irritation (2 MED)
그림 Figure 3. Types of π-π stacking between OMC and OMC photoproducts.
표 Table 2. Simple Sunscreen Formulations with Various UV Filters
표 Table 3. Changes of in vitro SPF of Simple Sunscreens with Various UV Filters Before and After UV Irritation (2 MED)
그림 Figure 4. Rates of changes of in vitro SPF of simple formulations with various emollients by UV irritation.
표 Table 4. Simple Sunscreen Formulations with Various Emollients
표 Table 5. Changes of in vitro SPF of Simple Sunscreens with Various Emollients Before and After UV Irritation (2 MED)
표 Table 6. Simple Sunscreen Formulations with Various Polyols
표 Table 7. Changes of in vitro SPF of Simple Sunscreens with Various Polyols Before and After UV Irritation (2 MED)
그림 Figure 5. Change of in vitro SPF of UVF_3 and UVF_4 by UV irritation. The grey bars are in vitro SPF before UV irritations, and the black bars are in vitro SPF after UV　irritation.
표 Table 8. Sunscreen Formulation that Enhances UV Absorption Efficiency by UV Light (UVF_3), and Control Sunscreen Formulation (UVF_4)
표 Table 9. In Vivo SPF Comparision between UVF_3 and UVF_4

AI 본문요약
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문제 정의

10% 이상 높게 측정되었다. 따라서 본 연구의 목적인 OMC와 IMC가 UV sensor로써 자외선을 감지하여, 자외선에 노출되었을 때 자외선 차단 효율을 높일 수 있는 선크림(UV sensing SPF boosting formular) 제형 기술을 개발하였다. 이 기술을 이용하면 강한 자외선에 노출되어도 덧바를 필요 없이 오랫동안 자외선으로부터 피부를 보호할 수 있도록 자외선 차단 지속력이 유지되는 이상적인 선크림을 개발할 수 있다.
따라서, 본 연구에서는 OMC와 IMC가 광반응물을 생성할 때 자외선 흡광능력의 변화를 알아보기 위해 자외선 노출 전 후의 in vitro SPF 수치를 비교하였다. 또한, 자외선 노출에 따른 OMC의 흡광도의 변화를 실제 사용 환경과 유사한 필름 형태에서 관찰 하였다.
OMC, IMC와 광반응물과의 상호작용을 밝히기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다. 본 연구에서는 자외선에 의해 자외선 차단 효율이 상승하는 효과(UV force)를 얻고자, 메톡시신나메이트 구조를 공유하는 OMC와 IMC를 자외선을 감지하는 소재(UV sensor)로 활용하여, 자외선에 노출되었을 때 자외선 차단 효율을 높이는 이상적인 선크림 처방(UV sensing SPF boosting formular) 개발을 위한 연구에 그 목적을 두었다.
실제 사용 환경과 유사한 조건에서 자외선에 의해 자외선 차단 효율이 어떻게 변하는지 관찰하기 위해 실험을 진행하였다. 대표적인 유기 자외선 차단제 (Figure 1)의 자외선 노출 전 후의 in vitro SPF 수치 변화를 관찰하였다.

제안 방법

In vitro SPF 수치는 다음과 같은 방법으로 측정되었다. PMMA plate (HelioScreen Labs, France)에 시료를 1.3 mg/cm²의 두께로 도포하고 15 min 동안 건조시킨 후 SPF-290S (Optometrics Corporation, U.S.A.)를 통해 측정하였다. PMMA plate의 6개의 다른 위치에서 측정된 in vitro SPF값의 평균값을 사용하였다.
5 cm 이면서 내부에 5 X 5 cm의 PMMA plate 를 놓을 수 있도록 특수 제작된 홀더를 사용하여 흡광도를 측정하였다. PMMA plate의 9개의 다른 위치에서 250 nm부터 400 nm까지의 흡광도를 1 nm 파장 간격으로 측정하고, 측정된 흡광도의 평균값을 사용하였다. 같은 방법으로 DPG가 도포된 PMMA plate의 흡광도를 측정하여 9개의 다른 위치의 흡광도 평균값을 구하고 흡광도 기준점으로 삼았다.
실제 선크림에서도 자외선에 의한 자외선 차단 효율이 상승하는 효과가 있는지 알아보기 위해서 Table 2 같이 최소한의 구성요소를 포함하는 선크림을 제조하였다. Table 2처럼 제조된 선크림을 가지고 같은 방법으로 자외선 조사 전 후의 in vitro SPF 수치를 측정하였다. 그 결과 UVF_1처럼 OMC와 IMC를 고함량 처방하면 자외선에 노출 시 in vitro SPF 수치가 16.
UVF_3과 UVF_4로 in-vivo SPF를 측정해 보았다(Table 9). 그 결과 UVF_3이 UVF_4 보다 56.
상업용 선크림 수준의 처방에서도 자외선에 의한 자외선 차단 효율 상승효과가 나타나는 지 알아보기 위해서 Table 8 같이 선크림을 제작하였다. UVF_3는 자외선을 감지하여 자외선 차단 효율을 높이는 UV sensor로서 OMC와 IMC를 각각 7%, 8%로 처방했다. 또한 보습제는 가장 효과가 좋았던 DPG를 선택했으며, 에몰리언트는 최소화하여 비극성오일인 D5와 ID을 각각 2%, 0.
5% 처방하여 제조하였다. UVF_4는 동일한 함량의 자외선 차단제를 포함하면서 자외선에 의한 자외선 차단 효율 상승효과를 최소화하기 위해 보습제 중에서는 GLY을 선택하고, 에몰리언트는 극성오일인 CEH를 10% 처방하여 제조하였다. 제작된 선크림을 가지고 같은 방법으로 자외선에 노출 전 후의 in vitro SPF 수치를 비교하여 Figure 5 나타내었다.
PMMA plate의 9개의 다른 위치에서 250 nm부터 400 nm까지의 흡광도를 1 nm 파장 간격으로 측정하고, 측정된 흡광도의 평균값을 사용하였다. 같은 방법으로 DPG가 도포된 PMMA plate의 흡광도를 측정하여 9개의 다른 위치의 흡광도 평균값을 구하고 흡광도 기준점으로 삼았다.
실제 사용 환경과 유사한 조건에서 자외선에 의해 자외선 차단 효율이 어떻게 변하는지 관찰하기 위해 실험을 진행하였다. 대표적인 유기 자외선 차단제 (Figure 1)의 자외선 노출 전 후의 in vitro SPF 수치 변화를 관찰하였다. 자외선은 한여름 낮에 햇빛에 약 30 min 가량 노출할 때의 자외선 양인 2 MED (42 mJ/cm²)로 정하였다.
UVF_3는 자외선을 감지하여 자외선 차단 효율을 높이는 UV sensor로서 OMC와 IMC를 각각 7%, 8%로 처방했다. 또한 보습제는 가장 효과가 좋았던 DPG를 선택했으며, 에몰리언트는 최소화하여 비극성오일인 D5와 ID을 각각 2%, 0.5% 처방하여 제조하였다. UVF_4는 동일한 함량의 자외선 차단제를 포함하면서 자외선에 의한 자외선 차단 효율 상승효과를 최소화하기 위해 보습제 중에서는 GLY을 선택하고, 에몰리언트는 극성오일인 CEH를 10% 처방하여 제조하였다.
따라서, 본 연구에서는 OMC와 IMC가 광반응물을 생성할 때 자외선 흡광능력의 변화를 알아보기 위해 자외선 노출 전 후의 in vitro SPF 수치를 비교하였다. 또한, 자외선 노출에 따른 OMC의 흡광도의 변화를 실제 사용 환경과 유사한 필름 형태에서 관찰 하였다. 그 결과 OMC와 IMC는 실제 사용 환경과 유사한 형태로 자외선에 노출 되었을 때 오히려 자외선 차단 효율이 상승하게 됨을 최초로 확인하였다.
이 발견을 선크림 처방 개발에 적용하기 위해서 자외선 차단제, 에몰리언트, 보습제가 미치는 영향을 각각 확인하였다. 마지막으로 상업용 수준의 선크림 처방(UV sensing SPF boosting formular)을 개발하여 그 효과를 평가하였다. 자외선에 노출되었을 때 in vitro SPF 수치는 50.
분광광도계를 이용하여 자외선에 노출 전 후의 OMC의 흡광도를 측정하였다. 분광광도계는 Epoch (Biotek, U.
3 mg/cm²의 두께로 시료를 도포하고 15 min 동안 건조한다. 분광광도계에서 사용할 수 있도록 가로 12.7 cm, 세로 8.5 cm 이면서 내부에 5 X 5 cm의 PMMA plate 를 놓을 수 있도록 특수 제작된 홀더를 사용하여 흡광도를 측정하였다. PMMA plate의 9개의 다른 위치에서 250 nm부터 400 nm까지의 흡광도를 1 nm 파장 간격으로 측정하고, 측정된 흡광도의 평균값을 사용하였다.
위와 같은 방법으로 자외선에 따른 자외선 차단 효율 상승효과를 극대화한 상업용 수준의 선크림 처방을 제조하였다. 이렇게 제조된 선크림은 자외선에 의해 in vitro SPF 수치가 증가하는 경향을 보였으며, 그렇지 못한 선크림에 비해 in vivo SPF 수치가 56.
그 결과 OMC와 IMC는 실제 사용 환경과 유사한 형태로 자외선에 노출 되었을 때 오히려 자외선 차단 효율이 상승하게 됨을 최초로 확인하였다. 이 발견을 선크림 처방 개발에 적용하기 위해서 자외선 차단제, 에몰리언트, 보습제가 미치는 영향을 각각 확인하였다. 마지막으로 상업용 수준의 선크림 처방(UV sensing SPF boosting formular)을 개발하여 그 효과를 평가하였다.
화장품에 널리 쓰이는 DPG, (1,3BG), glycerin (GLY)을 사용하였다. 이렇게 제작된 선크림을 같은 방법으로 자외선에 노출 시키고, 노출 전 후의 in vitro SFP 수치를 비교하였다. 그 결과 보습제의 종류와 함량에 상관없이 노출 전 수치 대비 약 30%∼40% in vitro SPF 수치가 상승하였다(Table 7).
10% 이상 높게 측정되었다. 이를 통해 자외선에 노출되었을 때 자외선 차단 효율을 높일 수 있는 선크림(UV sensing SPF boosting formular) 제형 기술을 개발하였다. 이 기술은 자외선에 노출되어도 차단 지속력이 유지되어 덧바르지 않고도 피부를 강한 자외선으로부터 오랫동안 보호할 수 있는 이상적인 선크림을 제작할 수 있게 해준다.
또한 OMC와 IMC는 다른 자외선 차단제들과 다르게 자외선에 노출된 후 노랗게 변하는 것을 관찰할 수 있었다. 자외선에 노출된 OMC의 파장에 따른 흡광도 변화를 관찰하기 위해서 분광광도계를 이용하여 자외선 노출 전 후의 OMC의 흡광도 변화를 관찰하였다(Figure 2). 자외선 2 MED에 노출된 OMC는 UVB 영역에서는 미세한 흡광도 감소가 일어났고, UVA영역의 흡광도는 크게 증가하였다.
)를 사용하였다. 자외선에 의해 SPF의 변화를 알아보기 위해서 in vitro SPF 측정이 완료된 PMMA plate에 2 MED (42 mJ/cm²)의 자외선을 조사하고 다시 in vitro SPF를 측정하였다.
탄화수소오일에서는 비교적 분자량이 큰 HPD와 분자량이 작은 ID를 선택하였고, 실리콘오일에서는 사슬형태인 DMC과 고리형태인 D5를 사용하였다. 제작된 선크림을 같은 방법으로 자외선에 노출 시키고, 노출 전 후의 in vitro SFP 수치를 비교하였다(Table 5). 그 결과를 Figure 4 나타내었다.
에몰리언트가 자외선에 의해 자외선 차단 효율이 상승하는 선크림에 끼치는 영향을 알아보기 위해서 Table 4 같이 선크림을 제작하였다. 화장품에 사용되는 에몰리언트를 극성오일, 하이드로카본오일, 실리콘오일로 분류하고 각 오일군으로부터 대표적인 오일을 2가지씩 선정하였다. 극성오일에서는 에스터오일인 CEH와 트리글리세라이드인(MCT)를 선정하였다.

대상 데이터

)를 통해 측정하였다. PMMA plate의 6개의 다른 위치에서 측정된 in vitro SPF값의 평균값을 사용하였다. 자외선 조사를 위한 자외선의 광원은 solar simulator modle 16S(Solar light company, U.
in vivo SPF 평가는 생명윤리위원회(Institutional Review Board, IRB, Korea)의 승인 (UVF_2: IRB-180521CF009, UVF_3: IRB-180521CF010)후 엘리드(Korea)에서 수행되었다. 각 시료에 대한 피시험자 수는 3명이었다. 피시험자는 성별에 관계없이 모집하였다.
화장품에 사용되는 에몰리언트를 극성오일, 하이드로카본오일, 실리콘오일로 분류하고 각 오일군으로부터 대표적인 오일을 2가지씩 선정하였다. 극성오일에서는 에스터오일인 CEH와 트리글리세라이드인(MCT)를 선정하였다. 탄화수소오일에서는 비교적 분자량이 큰 HPD와 분자량이 작은 ID를 선택하였고, 실리콘오일에서는 사슬형태인 DMC과 고리형태인 D5를 사용하였다.
본 연구를 위한 선크림을 제조하기 위해 T.K. robomix (Primix, Japan)를 사용하였다. 선크림 제작 과정은 다음과 같다.
본 연구에서 사용된 시약은 모두 화장품 원료로 유통되는 시약을 사용하였다. 본 실험에서 사용한 시약은 다음과 같다.
분광광도계를 이용하여 자외선에 노출 전 후의 OMC의 흡광도를 측정하였다. 분광광도계는 Epoch (Biotek, U.S.A.)를 사용하였다. 흡광도 측정 방법은 다음과 같다.
실제 선크림에서도 자외선에 의한 자외선 차단 효율이 상승하는 효과가 있는지 알아보기 위해서 Table 2 같이 최소한의 구성요소를 포함하는 선크림을 제조하였다. Table 2처럼 제조된 선크림을 가지고 같은 방법으로 자외선 조사 전 후의 in vitro SPF 수치를 측정하였다.
PMMA plate의 6개의 다른 위치에서 측정된 in vitro SPF값의 평균값을 사용하였다. 자외선 조사를 위한 자외선의 광원은 solar simulator modle 16S(Solar light company, U.S.A.)를 사용하였다. 자외선에 의해 SPF의 변화를 알아보기 위해서 in vitro SPF 측정이 완료된 PMMA plate에 2 MED (42 mJ/cm²)의 자외선을 조사하고 다시 in vitro SPF를 측정하였다.
극성오일에서는 에스터오일인 CEH와 트리글리세라이드인(MCT)를 선정하였다. 탄화수소오일에서는 비교적 분자량이 큰 HPD와 분자량이 작은 ID를 선택하였고, 실리콘오일에서는 사슬형태인 DMC과 고리형태인 D5를 사용하였다. 제작된 선크림을 같은 방법으로 자외선에 노출 시키고, 노출 전 후의 in vitro SFP 수치를 비교하였다(Table 5).
보습제가 자외선에 의해 자외선 차단 효율이 상승하는 선크림에 끼치는 영향을 알아보기 위해 Table 6 같이 선크림을 제작하였다. 화장품에 널리 쓰이는 DPG, (1,3BG), glycerin (GLY)을 사용하였다. 이렇게 제작된 선크림을 같은 방법으로 자외선에 노출 시키고, 노출 전 후의 in vitro SFP 수치를 비교하였다.

이론/모형

피시험자는 성별에 관계없이 모집하였다. 실험은 Cosmetics Europe의 SPF test method (ISO 24444)와 엘리드 표준작업지침서(EL-P-7400)에 제시된 실험 방법에 따라 수행되었다.

성능/효과

또한, 자외선 노출에 따른 OMC의 흡광도의 변화를 실제 사용 환경과 유사한 필름 형태에서 관찰 하였다. 그 결과 OMC와 IMC는 실제 사용 환경과 유사한 형태로 자외선에 노출 되었을 때 오히려 자외선 차단 효율이 상승하게 됨을 최초로 확인하였다. 이 발견을 선크림 처방 개발에 적용하기 위해서 자외선 차단제, 에몰리언트, 보습제가 미치는 영향을 각각 확인하였다.
Table 2처럼 제조된 선크림을 가지고 같은 방법으로 자외선 조사 전 후의 in vitro SPF 수치를 측정하였다. 그 결과 UVF_1처럼 OMC와 IMC를 고함량 처방하면 자외선에 노출 시 in vitro SPF 수치가 16.69% 증가하였고, DHHB, EHT, BEMT와 같은 고상의 자외선 차단제나 EHS, octocrylene, polysilicone 15와 같은 액상의 자외선 차단제를 함께 처방하여도 그 효과가 유지 되었다(Table 3). 특히 EHT와 BEMT 같은 원료가 함께 처방되었을 때 자외선에 의해 in vitro SPF 수치는 각각 42.
그 결과 UVF_3과 UVF_4의 자외선 노출 전 in vitro SPF 수치는 각각 50.69 ± 4.56와 51.94 ± 8.7로 비슷한 수치를 나타내었다.
자외선은 한여름 낮에 햇빛에 약 30 min 가량 노출할 때의 자외선 양인 2 MED (42 mJ/cm²)로 정하였다. 그 결과 메톡시신나메이트 구조를 공유하는 OMC와 IMC는 in vitro SPF가 각각 46.91%, 44.75% 증가한 반면, EHS, polysilicon15, octocrylene은 각각 - 0.1%, 0.41%, - 8.18% 감소하였다(Table 1). 또한 OMC와 IMC는 다른 자외선 차단제들과 다르게 자외선에 노출된 후 노랗게 변하는 것을 관찰할 수 있었다.
그 결과 보습제의 종류와 함량에 상관없이 노출 전 수치 대비 약 30%∼40% in vitro SPF 수치가 상승하였다(Table 7).
보습제는 극성 에몰리언트보다 더 극성이 높다. 그래서 보습제가 자외선에 노출되었을 때 자외선 차단 효율 변화에 더 부정적으로 작용할 것으로 예상되었다. 하지만, 상대적으로 극성이 높은 GLY만 부분적으로 부정적으로 작용했을 뿐, 자외선에 노출 되었을 때 모두 자외선 차단 효율이 증가하였다.
Hanson과 동료 연구자들은 OMC가 극성용매에 희석되어 있을 때에 비극성용매에 희석되어 있을 때보다 자외선에 노출 시 cis-trans 구조 변화 반응이 더 많이 일어난다고 밝혔고, OMC가 얇은 필름 형태로 자외선에 노출 되었을 때 다양한 광반응물을 형성한다고 보고했다[13]. 기존 연구 결과를 종합해 보면, OMC와 IMC는 극성이 높은 에몰리언트에 희석되어 있을 경우에는 자외선에 의해 cis-trans 구조 변화 반응을 하고, 비극성 용매나 단독으로 존재할 때에는 자외선에 의해 광반응물을 생성하는 것으로 보인다. 따라서 선크림에 극성이 높은 에몰리언트가 함께 처방되면 OMC와 IMC가 자외선에 노출 될 때 cis-trans 구조 변화 반응을 하여 자외선 차단효과가 감소하는 것으로 판단된다.
기존의 연구를 종합해 보면 본 연구에서 OMC와 IMC가 자외선에 노출 되었을 때 미세하게 UVB영역의 흡광도 감소하고 UVA영역의 흡광도가 증가하는 현상을 설명할 수 있는 가설을 세울 수 있다. 본 연구에서 OMC와 IMC가 얇은 필름 형태로 PMMA plate 위에서 자외선 노출됐을 때, 색이 노랗게 변하면서 흡광도에 변화가 생겼다.
기존 연구 결과를 종합해 보면, OMC와 IMC는 극성이 높은 에몰리언트에 희석되어 있을 경우에는 자외선에 의해 cis-trans 구조 변화 반응을 하고, 비극성 용매나 단독으로 존재할 때에는 자외선에 의해 광반응물을 생성하는 것으로 보인다. 따라서 선크림에 극성이 높은 에몰리언트가 함께 처방되면 OMC와 IMC가 자외선에 노출 될 때 cis-trans 구조 변화 반응을 하여 자외선 차단효과가 감소하는 것으로 판단된다. 반면에 탄화수소계오일이나 실리콘오일과 같은 비극성 에몰리언트가 함께 처방 되면 OMC와 IMC는 자외선에 의해 광반응물질을 생성할 수 있으며, 생성된 광반응물질에 기인하여 in vitro SPF 수치가 상승한 것으로 판단된다.
18% 감소하였다(Table 1). 또한 OMC와 IMC는 다른 자외선 차단제들과 다르게 자외선에 노출된 후 노랗게 변하는 것을 관찰할 수 있었다. 자외선에 노출된 OMC의 파장에 따른 흡광도 변화를 관찰하기 위해서 분광광도계를 이용하여 자외선 노출 전 후의 OMC의 흡광도 변화를 관찰하였다(Figure 2).
68% 감소하였다. 또한, 극성오일을 포함하는UVF_CEH와 UVF_MCT의 자외선 노출 전 in vitro SPF 수치도 오일을 포함하지 않거나 탄화수소계오일이나 실리콘 오일이 포함된 선크림보다 낮았다.
12% 증가하였다. 또한, 탄화수소계오일이나, 실리콘오일을 포함하는 경우에도 자외선에 의해 자외선 차단 효율이 상승하는 효과는 그대로 나타났다. 하지만 극성오일을 포함하는 UVF_CEH는 단지 1.
기존의 연구를 종합해 보면 본 연구에서 OMC와 IMC가 자외선에 노출 되었을 때 미세하게 UVB영역의 흡광도 감소하고 UVA영역의 흡광도가 증가하는 현상을 설명할 수 있는 가설을 세울 수 있다. 본 연구에서 OMC와 IMC가 얇은 필름 형태로 PMMA plate 위에서 자외선 노출됐을 때, 색이 노랗게 변하면서 흡광도에 변화가 생겼다. 이것은 자외선에 의해 OMC와 IMC의 광반응물질이 생성되었음이 분명하다.
그 결과를 Figure 4 나타내었다. 어떤 오일도 포함하지 않은 UVF_2는 자외선 노출 후 in vitro SPF 수치가 44.12% 증가하였다. 또한, 탄화수소계오일이나, 실리콘오일을 포함하는 경우에도 자외선에 의해 자외선 차단 효율이 상승하는 효과는 그대로 나타났다.
위와 같은 방법으로 자외선에 따른 자외선 차단 효율 상승효과를 극대화한 상업용 수준의 선크림 처방을 제조하였다. 이렇게 제조된 선크림은 자외선에 의해 in vitro SPF 수치가 증가하는 경향을 보였으며, 그렇지 못한 선크림에 비해 in vivo SPF 수치가 56.10% 이상 높게 측정되었다. 따라서 본 연구의 목적인 OMC와 IMC가 UV sensor로써 자외선을 감지하여, 자외선에 노출되었을 때 자외선 차단 효율을 높일 수 있는 선크림(UV sensing SPF boosting formular) 제형 기술을 개발하였다.
자외선에 노출된 OMC의 파장에 따른 흡광도 변화를 관찰하기 위해서 분광광도계를 이용하여 자외선 노출 전 후의 OMC의 흡광도 변화를 관찰하였다(Figure 2). 자외선 2 MED에 노출된 OMC는 UVB 영역에서는 미세한 흡광도 감소가 일어났고, UVA영역의 흡광도는 크게 증가하였다.
마지막으로 상업용 수준의 선크림 처방(UV sensing SPF boosting formular)을 개발하여 그 효과를 평가하였다. 자외선에 노출되었을 때 in vitro SPF 수치는 50.69에서 72.33으로 42.69%로 증가하였고, in vivo SPF 평가에서 SPF 수치 53.7을 얻어 대조군의 선크림(SPF 34.4 이하) 대비 56.10% 이상 높게 측정되었다. 이를 통해 자외선에 노출되었을 때 자외선 차단 효율을 높일 수 있는 선크림(UV sensing SPF boosting formular) 제형 기술을 개발하였다.
69% 증가하였고, DHHB, EHT, BEMT와 같은 고상의 자외선 차단제나 EHS, octocrylene, polysilicone 15와 같은 액상의 자외선 차단제를 함께 처방하여도 그 효과가 유지 되었다(Table 3). 특히 EHT와 BEMT 같은 원료가 함께 처방되었을 때 자외선에 의해 in vitro SPF 수치는 각각 42.64%, 52.61%로 크게 증가하였다. 이는 두 분자가 벤젠고리를 3개씩 가지고 있는 비교적 큰 분자로 앞에서 세운 가설에 따라 리그닌과 유사한 분자구조를 가지고 있다고 볼 수 있다.
그 결과 보습제의 종류와 함량에 상관없이 노출 전 수치 대비 약 30%∼40% in vitro SPF 수치가 상승하였다(Table 7). 하지만 DPG와 1,3BG가 포함된 선크림은 보습제가 포함되지 않은 UVF_2와 비슷한 수준의 자외선 노출 전 in vitro SPF 수치를 나타내었고 상승폭도 비슷한 반면, GLY이 포함된 선크림은 UVF_2 보다 자외선 노출 전 in vitro SPF 수치가 낮았고 변화된 수치도 작았다.
하지만 UVF_3은 자외선 노출 후에 72.33 ± 5.31로 노출 전 수치 대비 42.69%로 크게 상승한 반면, UVF_4는 자외선 노출 후에 54.27 ± 9.2로 노출 전 수치 대비 4.49% 상승하여 비슷한 수준으로 유지함을 확인하였다.
또한, 탄화수소계오일이나, 실리콘오일을 포함하는 경우에도 자외선에 의해 자외선 차단 효율이 상승하는 효과는 그대로 나타났다. 하지만 극성오일을 포함하는 UVF_CEH는 단지 1.49%만 상승하였고, UVF_MCT는 오히려 5.68% 감소하였다. 또한, 극성오일을 포함하는UVF_CEH와 UVF_MCT의 자외선 노출 전 in vitro SPF 수치도 오일을 포함하지 않거나 탄화수소계오일이나 실리콘 오일이 포함된 선크림보다 낮았다.
그래서 보습제가 자외선에 노출되었을 때 자외선 차단 효율 변화에 더 부정적으로 작용할 것으로 예상되었다. 하지만, 상대적으로 극성이 높은 GLY만 부분적으로 부정적으로 작용했을 뿐, 자외선에 노출 되었을 때 모두 자외선 차단 효율이 증가하였다. 이는 보습제가 수용성이기 때문에 OMC와 IMC에 직접적으로 작용할 수 없었기 때문이라고 설명할 수 있다.

후속연구

PMMA plate 위에서 반응시킨 OMC나 IMC는 그 양이 너무 적어 HPLC 분석이나 광반응물질을 분리해 낼 수 없었다. OMC, IMC와 광반응물과의 상호작용을 밝히기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다. 본 연구에서는 자외선에 의해 자외선 차단 효율이 상승하는 효과(UV force)를 얻고자, 메톡시신나메이트 구조를 공유하는 OMC와 IMC를 자외선을 감지하는 소재(UV sensor)로 활용하여, 자외선에 노출되었을 때 자외선 차단 효율을 높이는 이상적인 선크림 처방(UV sensing SPF boosting formular) 개발을 위한 연구에 그 목적을 두었다.
따라서 본 연구의 목적인 OMC와 IMC가 UV sensor로써 자외선을 감지하여, 자외선에 노출되었을 때 자외선 차단 효율을 높일 수 있는 선크림(UV sensing SPF boosting formular) 제형 기술을 개발하였다. 이 기술을 이용하면 강한 자외선에 노출되어도 덧바를 필요 없이 오랫동안 자외선으로부터 피부를 보호할 수 있도록 자외선 차단 지속력이 유지되는 이상적인 선크림을 개발할 수 있다.
이는 자외선에 의해 만들어진 광반응물과 OMC, IMC의 π-π stacking에 따른 π- π* 전이 에너지 변화로 생각되어진다. 자외선에 의한 자외선 차단 효율 상승의 원리를 명확하게 이해하기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	선크림의 올바른 사용법은 무엇인가?	유해한 자외선으로부터 피부를 보호하기 위해서는 선크림의 적절한 사용이 중요하다. 전문가들은 선크림의 올바른 사용법으로 자주 덧바르는 것을 추천한다[4,5]. 선크림을 자주 덧발라줘야 하는 이유는 땀이나 물에 의해 지워질 수 있기 때문이기도 하지만, 선크림이 자외선에 노출 되었을 때 자외선 차단 효율이 감소하는 것도 중요한 이유 중 하나다.
	선크림 기능에 있어서 선크림의 광안정성이 중요한 요소인 이유는 무엇인가?	선크림의 광안정성은 선크림의 올바른 기능을 수행함에 있어서 중요한 요소이다. 왜냐하면, 어떤 자외선차단제들은 자외선에 노출 되었을 때 구조 변화를 일으킬 수 있으며, 그에 따른 자외선 차단 효율이 감소할 수 있기 때문이다[6-8]. Ethylhexyl methoxycinnamate (OMC)는 가장 널리 쓰이는 자외선 차단제이며, 오랫동안 OMC에 대한 광안정성 연구가 진행되었다.
	π-π stacking은 무엇인가?	리그닌은 벤젠고리를 무수히 많이 가지고 있는 폴리머이고 이러한 구조의 분자들 간에는 π-π stacking이 작용한다[19]. π-π stacking은 벤젠고리 간에 작용하는 상호작용으로서 sandwich-type 배열(H-aggregation)과 head-to-tail 배열(J-aggreation)의 형태로 작용할 수 있다. J-aggregation은 π-π stacking 에 참여하는 두 분자의 중앙을 잇는 축과, 분자의 전이 쌍극자 모멘트와 이루는 각도가 54.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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