[논문]미백 기능성 화장품 원료의 유효성 평가를 위한 In Vitro 색소화피부모델 개발

김설영; 이건희; 곽은지; 김수지; 이수현; 임경민

doi:10.15230/scsk.2021.47.4.297

미백 기능성 화장품 원료의 유효성 평가를 위한 In Vitro 색소화피부모델 개발
Development of an In Vitro Pigmented Skin Model to Evaluate the Effectiveness of Whitening Functional Cosmetic Ingredients 원문보기

大韓化粧品學會誌 = Journal of the society of cosmetic scientists of Korea, v.47 no.4, 2021년, pp.297 - 304

김설영 ((주)바이오솔루션 부설연구소) , 이건희 ((주)바이오솔루션 부설연구소) , 곽은지 ((주)바이오솔루션 부설연구소) , 김수지 ((주)바이오솔루션 부설연구소) , 이수현 ((주)바이오솔루션 부설연구소) , 임경민 (이화여자대학교 약학대학)

초록
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본 연구에서는 미백 기능성 화장품 및 원료의 효능을 평가하는 동물대체시험법을 개발하기 위하여 세포수준과 색소화피부모델(KeraSkin-M^TM)에서 기존에 잘 알려진 4종의 미백기능성원료(arbutin, ascorbic acid, kojic acid, niacinamide)의 효능을 평가하였다. 특히 기존 시험법의 보완을 위해 인체피부유래 케라틴세포와 멜라닌세포를 혼합하고 공배양하여 색소화피부모델을 제작하였다. 그 결과 색소화피부모델을 이용하여 미백효능을 평가함으로써 세포수준에서는 확인이 어려웠던 각 피부세포층에 따른 멜라닌 과립과 멜라닌캡(melanin cap)의 분포 등의 지표들을 추가로 확인할 수 있었으며 이미지분석을 통한 정량화로 음성대조군 대비 통계적 유의성을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 KeraSkin-M^TM을 이용한 미백효능평가법이 기존에 사용하던 총멜라닌함량와 타이로시나아제 저해 평가를 보완할 수 있는 새로운 평가법으로 사용할 수 있음을 시사한다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, we prepared a pigmented skin model, KeraSkin-MTM for the in vitro evaluation of whitening agents. For the purpose of complementing the existing mono-layer cell culture testing method, KeraSkin-MTM was produced through the co-culture of human skin-derived keratinocytes and melanocytes. The efficacy of four well-known whitening agents (arbutin, ascorbic acid, kojic acid, niacinamide) was evaluated in KeraSkin-MTM in order to assess its usefulness in assessing whitening efficacy. As a result, it was possible to observe additional details such as the distribution of melanin granules and melanin capping in each skin layer through KeraSkin-MTM, which was previously difficult to assess in the traditional 2D cell culture system. In addition, quantification through image analysis of KeraSkin-MTM allowed for a statistical analysis of the whitening effects. These results suggest that the KeraSkin-MTM can be used as a new evaluation method of evaluating whitening efficacy, as well as complement the traditional total melanin content and tyrosinase inhibition assays.

주제어

표/그림 (7)

그림 Figure 1. Tyrosinase inhibition rate (A) and inhibitory effect of melanin contents by whitening ingredients (B). Each value is presented as mean ± SD (N = 2). ^****p < 0.0001 compared the negative control group.
표 Table 1. Mode of Action of Whitening Ingredients
그림 Figure 2. Morphology analysis of melanocytes after treatment with whitening ingredients using HMB45 stain. The whitening substance was diluted to three concentrations and incubated for 72 h.
그림 Figure 3. Reconstructed human pigmented skin model, KeraSkin-M^TM. Reconstructed human epidermis pigmented model, KeraSkin-M^TM, is consists of normal human epidermal keratinocyte and melanocytes. It consists of four layers (basal, spinous, granular and stratum corneum layer), and the basal layer contains melanocytes and melanin spots are observed (A). As the incubation time gets longer, the pigmented skin model turns grayish-brown, and when a whitening ingredient is treated, the color becomes lighter (B).
그림 Figure 4. Depigmentation efficacy evaluation method using pigmented skin model. Melanocytes and melanin spots can be observed by staining with Fontana-Mason. After selecting only the dyed part using an image analysis program, the area and circumference are measured to quantify the melanin content, and the significance can be confirmed through statistical analysis. (Yellow inverted triangle : melanin cap).
그림 Figure 5. Histological analysis of melanin deposition in reconstructed pigment skin model, KeraSkin-M^TM, with cosmetic ingredients using Fontana-Masson stain. 5 whitening substances (0.5 mM kojic acid, 2 mg/mL niaciamide, 100 μg/mL ascorbic acid, 1 mg/mL arbutin) diluted in a solvent were incubated for 24 h. (Yellow inverted triangle : melanin cap).
표 Table 2. The Inhibition Activity of Whitening Ingredient in Reconstructed Pigmented Skin Model

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