[보고서]해양생물자원유래 다기능성 소재의 피부노화방지 작용기작 연구

변희국

해양생물자원유래 다기능성 소재의 피부노화방지 작용기작 연구
Studies on anti skin-aging mechanism of multi-functional compounds dervied from marine bioresources 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	강릉원주대학교
연구책임자	변희국
보고서유형	최종보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2019-06
과제시작연도	2018
주관부처	과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT
등록번호	TRKO201900021855
과제고유번호	1711071541
사업명	개인기초연구(과기정통부)(R&D)
DB 구축일자	2020-05-23
키워드	기능성 화장품.피부노화 방지.다기능성 소재.해양생물자원.피부미백.피부주름개선.항산화.항염증.인공피부모델.

초록 ▼

□ 연구개요
ㅇ 화장품산업은 국내뿐만 아니라 해외시장의 확대 및 성장에 힘입어 고부가가치의 기능성 화장품을 제조하기 위하여 다양한 육상생물자원으로부터 기능성 소재개발이 이루어져 왔다. 하지만 최근 들어 육상생물자원 유래의 소재개발에 대한 한계에 이르러 다양한 해양생물자원 유래의 기능성 화장품 소재개발에 대한 필요성이 높아지고 있다.
ㅇ 본 연구과제는 피부노화 방지 효과를 갖는 다기능성의 소재를 해양생물자원에서 분리하여 개발하고자 하였다. 이 목표를 달성하기 위하여 해양생물자원인 어류 및 해조류로부터 피부노화 방지기전에 기반한 피부주름 개선, 미백 및 피부세포 보호효과를 갖는 다기능성 펩타이드 및 기능성물질에 대하여 연구하고자 하였다. 또한, 분리된 물질은 피부세포 및 인공피부모델 실험을 통하여 효능, 작용기작 및 안전성을 규명하여 다기능성의 피부노화 방지 및 화장품소재를 개발하고자 하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
ㅇ 어류 5종과 동해안 해조류 12종에 대한 에탄올 추출물의 활성측정으로 스크리닝하였다.
ㅇ 항산화 펩타이드의 아미노산서열을 분석하였으며, 해조류 유래의 활성획분의 분자량을 확인하였다.
ㅇ 해조류 추출물 활성획분의 항염증 활성(NO생성억제 및 iNOS, COX-2의 저해활성)결과를 도출하였다.
ㅇ 해조류 추출물 활성획분의 Melanin세포(B16F10) 및 섬유아세포 (CCD-986SK)내 에서의 melanin 합성 억제와 collagenase억제활성에 대한 결과를 얻었다.
ㅇ 해조류 추출물 활성획분의 인공피부모델 Neoderm-ED와 Neoderm-ME 내에서 피부재생탄력 효능 및 melanin생합성 억제활성에 대한 결과를 도출하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
ㅇ 해양생물자원 중에서 동해안 어종인 고등어, 방어, 삼치, 도루묵, 오징어 육과 껍질을 효소처리에 의해 제조된 가수분해물 중에서 삼치껍질 가수분해물로부터 항산화성 펩타이드는 Ala-Phe-Arg (393.22 Da)의 3개의 아미노산 잔기로 구성된 것으로 밝혀졌다.
ㅇ 동해안에서 채집한 해조류 12종에 대하여 에탄올 추출물은 elastase 및 tyrosinase 저해활성은 참가죽그물바탕말 및 구멍쇠미역이 높게 나타났으며, 피부 주름개선 및 미백효과를 이용한 화장품 소재로써의 이용가능성을 알 수 있었다.
ㅇ 참가죽그물바탕말과 구멍쇠미역 에탄올 추출물의 활성획분은 Raw 264.7 cell에 염증유도물질인 LPS처리시 NO생성을 억제하는 것으로 보였다.
ㅇ 참가죽그물바탕말 에탄올 추출물의 활성획분은 인공피부모델(Neoderm-ED) 내에서 피부재생탄력에 의한 주름개선 효과가 나타나는 것을 IHC stain법을 이용하여 입증되었으며, 인공피부조직 관찰을 통하여 효능을 확인할 수 있었다.
ㅇ 구멍쇠미역 에탄올 추출물의 활성획분은 인공피부모델(Neoderm-ME) 내에서 melanin 생성억제활성을 Fontana-Masson stain법을 이용하여 입증되었으며, 인공피부조직 관찰을 통하여 효능을 확인할 수 있었다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

표지 ... 1
연구결과 요약문 ... 2
목차 ... 3
1. 연구개발과제의 개요 ... 4
2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
2-1. 삼치 (Scomberomorus niphonius)껍질 가수분해물의 항산화 효과 ... 5
2-2. 참가죽그물바탕말 (Dictyota coriacea) 에탄올 추출물의 피부주름 개선 효과 ... 7
2-3. 구멍쇠미역 (Agarum cribrosum) 에탄올 추출물의 피부미백 개선 효과 ... 11
3. 연구개발결과의 중요성 ... 15
4. 참고문헌 ... 16
5. 연구성과 ... 16
붙임1. 대 표 연 구 실 적 ... 20
끝페이지 ... 20

표/그림 (21)

표 Proximately composition of S. niphonius
표 Amino acid composition of S. niphonius
표 DPPH radical scavenging activity of S. niphonius hydrolysate by enzymatic hydrolysis
$EC50 value of DPPH radical scavenging activity of ion exchange chromatography fraction$ 표 EC50 value of DPPH radical scavenging activity of ion exchange chromatography fraction
$HPLC chromatogram of potent antioxidant activity F1 isolated from CM ion exchange chromatogram. (A) Separation was performed with linear gradient of acetonitrile from 0% to 10% in 60 min at a flow rate of 1.0 ml/min and YMC Triart, C18 column (5 μm, 250 × 10.0 mm). Elution was monitored at 215 nm. (B) The fractions showing DPPH radical scavenging activity were designated Fh1~Fh7 and EC50 values (mg/mL) were determined as the up per panel$ 표 HPLC chromatogram of potent antioxidant activity F1 isolated from CM ion exchange chromatogram. (A) Separation was performed with linear gradient of acetonitrile from 0% to 10% in 60 min at a flow rate of 1.0 ml/min and YMC Triart, C18 column (5 μm, 250 × 10.0 mm). Elution was monitored at 215 nm. (B) The fractions showing DPPH radical scavenging activity were designated Fh1~Fh7 and EC50 values (mg/mL) were determined as the up per panel
$RP-HPLC chromatogram of potent antioxidant activity isloated from fraction Fh4. Separation was performed with linear gradient of acetonitrile from 20% in 60 min at a flow rate of 1.0 ml/min and YMC- Triart C18, ø 10.0 × 250 mm, 5μm. Elution was monitored at 280 nm (A). Identification of molecular mass and amino acid sequence of the purified peptides from S. niphonius skin pepsin hydrolysate by HPLC. MS/MS experiments were performed on a Q-TOF tandem mass spectrometer equipped with a nano-ESI source (B)$ 표 RP-HPLC chromatogram of potent antioxidant activity isloated from fraction Fh4. Separation was performed with linear gradient of acetonitrile from 20% in 60 min at a flow rate of 1.0 ml/min and YMC- Triart C18, ø 10.0 × 250 mm, 5μm. Elution was monitored at 280 nm (A). Identification of molecular mass and amino acid sequence of the purified peptides from S. niphonius skin pepsin hydrolysate by HPLC. MS/MS experiments were performed on a Q-TOF tandem mass spectrometer equipped with a nano-ESI source (B)
표 Effect of purified CM-F1 on the viability of RAW 264.7 cells. Sample concentration is serial dilution of 125, 250, 500, 1000 and 2000 μg/mL (A). Protective effect of purified CM-F1 on hydroxyl radicals induced oxidation of genomic DNA. Control: distilled water instead of sample. Blank: Untreated Sample and H2O2 (B)
$The collagenase and elastase inhibitory activity and total phenol contents of the Ethanol extract and its solvent fractions of D. coriacea$ 표 The collagenase and elastase inhibitory activity and total phenol contents of the Ethanol extract and its solvent fractions of D. coriacea
$The fractions isolated by Sephadex LH-20 column were separated (F1-F4) and elastase inhibitory activity determined as upper panel (A), Collagenase inhibitory activity determined as upper panel (B)$ 표 The fractions isolated by Sephadex LH-20 column were separated (F1-F4) and elastase inhibitory activity determined as upper panel (A), Collagenase inhibitory activity determined as upper panel (B)
표 Elastase inhibitory activity of F3-T-F8 separated by HPLC. Separation was performed with gradient of MeOH from 100% in 60 min at a flow rate of 1.0 ml/min and YMC- Triart C18 (ODS, ø 4.6 x 250 mm, 5 μm). Elution was monitored at 215 nm (A). Identification of molecular mass of the purified F3-T-F8 on a Q-TOF tandem mass spectrometer equipped with a nano-ESI source (B)
표 Collagenase inhibitory activity of F1-T-F17 separated by HPLC. Separation was performed with gradient of MeOH from 100% in 60 min at a flow rate of 1.0 ml/min and YMC- Triart C18 (ODS, ø 4.6 x 250 mm, 5 μm). Elution was monitored at 215 nm (A). Identification of molecular mass of the purified F1-T-F17 on a Q-TOF tandem mass spectrometer equipped with a nano-ESI source (B)
$Cell cytotoxicity of CCD-986SK fibroblast cell treated with concentrations of F3-T-F8 (A) and F1-T-F17 (B) fraction (12, 25, 50, and 100 μg/mL) for 24 h$ 표 Cell cytotoxicity of CCD-986SK fibroblast cell treated with concentrations of F3-T-F8 (A) and F1-T-F17 (B) fraction (12, 25, 50, and 100 μg/mL) for 24 h
표 Western blot analysis of MMPs and TIMP-1 protein expression in CCD-986SK fibroblast cell after treatment of F3-T-F8 (A) and F1-T-F17 (B) for 1 h and stimulated by UV for 24 h. Expression of β-actin protein was the control for normalization of MMPs and TIMP-1 protein
표 Inhibition of nitric oxide production by F1-T-F17 in LPS stimulated Raw 264.7 cell. Values are mean ± S.D, n=3. *significant difference (P<0.05) from control (I). Morphological change in macrophage Raw 264.7 cells. Morphology of Raw 264.7 cell visualized by optical microscopy (x400). The cells were pretreated with F1-T-F17 before incubation with LPS for 72h. (A) LPS (-) (B) LPS (+) (C) LPS-treated with F1-T-F17 10 μg/mL (D) 25 μg/mL (E) 50 μg/mL (F) 100 μg/mL (II)
표 Anti wrinkle activity (anti-Ki-67 (I) and collagenase type IV (II)) by F1-T-F17 in a Neoderm-ED by using IHC stain. The artificial skin model with control (PBS), Positive control (L-ascorbic acid), F1-T-F17 and cultured in the maintenance media provided by the company for 3 day. Values are mean ± S.D, n=3. *significant difference (P<0.05) from control
표 IC50 value of tyrosinase inhibitory activity from A. cribrosum obtained by ethanol extract
$Tyrosinase inhibitory activity of separated fractions from ethyl acetate fraction of A. cribrosum by silica gel column (A). IC50 value of tyrosinase inhibitory activity from Sephadex LH-20 fraction by TLC (B)$ 표 Tyrosinase inhibitory activity of separated fractions from ethyl acetate fraction of A. cribrosum by silica gel column (A). IC50 value of tyrosinase inhibitory activity from Sephadex LH-20 fraction by TLC (B)
표 Effects of EA-F4-g on cell viability of B16F10 melanoma cells. Cells were exposed to 1 μ M α-MSH in the presence of 10, 25, 50 μg/mL EA-F4-g or 1 mg/mL kojic acid (kojic) was used as a positive control for tyrosinase inhibition at concentration 100 μg/mL. Cell viability was determined by MTT assay after 48 h (A). Effect on EA-F4-g on cellular tyrosinase activity in B16F10 melanoma cells. Cells were exposed to 1 μM α-MSH in the presence of 10, 25, 50 μg/mL EA-F4-g or 1 mg/mL kojic acid (kojic) of tyrosinase inhibitor. Each percentage value for the treated cells is reported relative to that in the control cells (B)
표 Inhibitory effect on EA-F4-g on cellular melanogenesis in B16F10 melanoma cells. Cells were exposed to 1 μM α-MSH in the presence of 10, 25, 50 μg/mL EA-F4-g or 1 mg/mL kojic acid (kojic) of tyrosinase inhibitor. Each percentage value for the treated cells is reported relative to that in the control cells (A). Effect of EA-F4-g on protein expression level of tyrosinase, TRP-1, TRP-2 and MITF in B16F10 melanoma cells stimulated with α-MSH (1 μM). Cells were pretreated with different concentrations of EA-F4-g and kojic acid concentration (1 mg/mL) for 72 h. β-actin was used as an internal standard (B)
표 Inhibition of nitric oxide production by EA-F5-g in LPS stimulated Raw 264.7 cell. Values are mean ± S.D, n=3. *significant difference (P<0.05) from control (I). Morphological change in Raw 264.7 cells. Morphology of Raw 264.7 cell visualized by optical microscopy (x400). The cells were pretreated with EA-F5-g before incubation with LPS for 72h. (A) LPS (-) (B) LPS (+) (C) LPS-treated with EA-F5-g 10 μg/mL (D) 25 μg/mL (E) 50 μg/mL (F) 100 μg/mL (II)
표 Melanin synthesis inhibitory activity of EA-F5-g on Neoderm-ME. Values are mean ± S.D, n=3. *significant difference (P<0.05) from control (I). Inhibition of melanin accumulation by EA-F5-g in a Neoderm-ME. The artificial skin model with control (PBS), positive control (L-ascorbic acid), EA-F5-g and cultured in the maintenance media provided by the company for 3 day. (A) Control (B) L-ascorbic acid (C) EA-F5-g (D) Calculation melanin synthesis by using Image J program (II)

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과제기간(DetailSeriesProject) :	-
총연구비 (DetailSeriesProject) :	-
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