레틴알의 경피 전달을 위한 다양한 액정 에멀젼의 구조분석 및 피부흡수 연구

Abstract

액정(Liquid Crystal)은 물질의 삼태(三態) 중 액체와 고체의 중간 형태로 일반 유화보다 탁월한 경피전달 시스템(Trans Dermal Delivery System) 구조를 가지고 있다. 효능, 효과가 있는 물질이 효력발생 포스트까지 안정성을 유지하며 도달할 수 있도록 하기 위하여 로션(Lotion), 크림(Cream) 등과 같은 화장품산업 외 의약 및 식품산업에서도 이와 유사한 활용 목적으로 액정유화가 이용되고 있다. 액정유화는 피부 친화적이면서도 특정 유효물질을 안정하게 전달하는 우수한 장점을 갖고 있다. 본 연구는 실험방법으로 화장품의 액정 제조에 있어 액정을 형성하는 주요 성분의 항목과 성분 비를 다르게 처방하여 다양한 액정 에멀젼을 실험하고, 기기분석을 통하여 액정 형성을 검증한 후 가장 효율성 높은 액정구조 내에 여드름(Acne)과 주름개선의 유효성분인 레틴알(Retinal)을 안정화하여 화장품에서의 응용 가치와 잠재적 가능성을 탐색하는데 목적이 있다.

연구의 내용은 다음과 같다.

첫째, 액정을 형성하는 계면활성제, 고급알코올, 고급지방산 성분 비를 다양하게 원료들을 혼합하여 액정 에멀젼을 만들었다. 액정 에멀젼 1-7은 계면활성제 Polyglyceryl-10 Oleate(and) Caprylic/ Capric Triglyceride(and)Hydrogenated Lecithin(and)Glyceryl stearate (and) Brassica Campestris (Rapeseed) Sterol(and)PEG-5 Rapeseed Sterol(and) Cetearyl Alcohol(and)Behenyl Alcohol 4% 등의 성분 비와 실험방법을 항목별로 다르게 처방하여 만들었고, 액정 에멀젼 8-20은 계면활성제 항목 및 고급 지방산(Fatty Acid)인 스테아릭에씨드(Stearic Acid)의 성분 비를 0.1%-3.0%로 다양하게 처방하여 실험하였다. 액정 에멀젼 21-32는 계면활성제의 항목 및 고급 알코올(Fatty Alcohol) Cetearyl Alcohol의 성분 비를 0.1%-3.0%로 다양하게 처방하여 실험하였다. 둘째, 32종의 제조된 액정 에멀젼을 대상으로 다양한 기기 분석을 통하여 액정 구조 및 안정성을 확인하였다. 편광현미경(Polarization Microscope)분석 결과, 32종의 액정 에멀젼 중 4번, 12번, 13번, 15번, 17번 21번 액정 에멀젼에서 액정 구조의 광학적 특성임이 확인되는 Maltese cross 무늬의 수량과 선명함이 가장 두드러져 액정의 장점을 활용할 수 있음을 확인하였다. 액정 에멀젼의 레올러지(Rheology) 특성 분석을 위하여 레오미터로 E.I(Elastic Index)지수, M.V.I(Microscopic Viscosity Index)지수, S.L.B(Solid Liquid Balance)값을 측정한 결과 3번, 12번, 14번, 17번, 19번, 21번순으로 탄성률이 높게 나타나 점탄성이 강한 Solid-like System으로 확인되었다. 가혹 조건 및 시간 변화에 따른 안정도(Stability)를 터비스캔으로 분석한 결과, 안정상태로 평가되는 T.S.I(Turbiscan Stability Index)지수가 0.5 이하의 액정 에멀젼 4번과 18번, 21번의 순으로 나타나 안정성 있는 액정 에멀젼의 가치를 검증하였다. 셋째, 편광현미경, 레오미터, 터비스캔 등의 기기분석을 통하여 제조한 32종 액정 에멀젼의 측정 결과를 바탕으로 액정 형성에 있어 각 측정항목에서 공통적인 양호한 결과로 Hydrogenated Lecithin(and)Glyceryl stearate(and) Cetearyl Alcohol(and)Stearic acid(and)Polyglyceryl-3 Methylglucose Distearate 4%인 21번 액정 에멀젼을 도출하였고, 이를 대상으로 액정의 보다 세밀한 다층구조 분석 및 검증을 위해 Cryo - SEM(Cryogenic Scanning Electron Microscope)을 활용하여 분석한 결과 여러 겹으로 이루어진 다중 층 구조의 이미지를 확인할 수 있었다. 열분석 DSC (Differential Scanning Calorimetry) 분석결과 56.46℃에서 상전이가 일어난다는 것이 관찰되었으며, 액정 상이 상온에서 안정하게 유지하고 있음을 확인하였다. X선 산란분석인 SAXS(Small and Wide Angle X - ray Scattering) 기기분석 결과 소각 X선 산란의 피크(peak) q값의 결과가 라멜라 구조를 나타내어 피부친화적인 구조를 가지고 있는 액정 구조의 특징을 확인하였다. 넷째, 21번 액정 에멀젼으로 인체 적용 피부 수분 보유량 측정 결과 사용 전과 비교하여 2주 후 20.028%, 4주 후 34.000%로 개선되었고, 일반 에멀젼은 사용 2주 후8.077%, 4주후 15,472%로 개선되어 통계적으로 유의한 차를 나타내(p < 0.05) 액정 에멀젼이 우수한 피부 보습 개선기능이 있음을 확인하였다. 다섯째, 레틴알의 안정적 상태 유지와 피부 흡수 및 전달의 검증을 위하여 경피 흡수촉진 효과 실험(Franz Diffusion Cell)과 고속 액체 크로마토그래프(HPLC)을 이용하여 분석한 결과 레틴알을 담지한 21번 액정 에멀젼이 상온에서 안정적으로 일반 에멀젼에 비하여 우수하게 피부 깊숙히 침투하는 것을 알 수 있었다. 이와 같은 실험을 통하여 액정 형성에 영향을 미치는 원료의 성분비에 따른 액정 에멀젼을 제조하여 가장 이상적인 최적의 액정 에멀젼을 도출하였고, 다양한 분석 장비를 사용하여 에멀젼의 안정성 및 피부구조와 유사한 라멜라구조의 다중층상을 확인할 수 있었다. 액정 에멀젼은 인체 대상 피부 임상실험 결과, 피부 보습 개선 기능이 일반 에멀젼보다 우수하였으며, 상온에서 유효성분인 레틴알을 함유한 액정 에멀젼의 안정성을 검증하였고, 일반 에멀젼에 비하여 경피 흡수촉진 효과가 높음을 확인하였다. 이에 본 연구에서 액정 에멀젼은 다른 일반 에멀젼에 비하여 피부 친화적이고 에멀젼 제형의 안정성이 우수하며 레틴알과 같은 고기능성 유효물질을 안정성 있게 유지 시켜 줌으로써 피부 흡수에 매우 효과적인 것이 검증된 바 본 연구결과를 통해 화장품 산업의 기술개발 및 기술 향상에 도움이 되기를 기대한다. |Liquid Crystal is an intermediate form between liquid and solid among the three types of substances, and has a structure of Trans Dermal Delivery System that is superior to general emulsification. Liquid crystal emulsification is used for similar purposes in the pharmaceutical and food industries as well as the cosmetic industry, such as lotions and creams, in order to ensure that the efficacy-affecting substances can reach the effect post while maintaining stability. In this study, liquid crystal emulsion was prepared by prescribing various items and mixing ratios of major components that form liquid crystal in the production of liquid crystal in cosmetics, and liquid crystal formation was verified through device analysis, and then the liquid crystal structure with the highest efficiency. The purpose of this study is to explore the application value and potential potential in cosmetics by stabilizing Retinal, an anti-aging active ingredient, inside. Liquid crystal emulsions were prepared by mixing the raw materials of the components forming the liquid crystal. Liquid crystal emulsion 1-7 is surfactant was prepared by prescribing different mixing ratios and manufacturing methods for each item, and liquid crystal emulsion 8-20 was prepared with the mixing ratio of stearic acid, a fatty acid, 0.1% - 3.0%, and surfactant. Liquid crystal emulsions 21-32 were prepared by differently prescribing the mixing ratio of the fatty alcohol group Cetearyl Alcohol to 0.1% - 3.0% and surfactant. As a result of polarization microscope analysis to observe the optical properties of liquid crystal, No. 4, 12, 13, 15, 17, 21 in the quantity and clarity of the Maltese cross pattern, which is confirmed to be the optical characteristic of the liquid crystal structure, were the most prominent. The results for rheology characteristic analysis of 32 liquid crystal emulsions, showed high modulus of elasticity. All of them were basically solid-like systems with strong viscoelasticity. Based on the measurement results of 32 liquid crystal emulsions prepared through device analysis such as polarization microscope, rheometer, and Terbiscan, the liquid crystal emulsion No. 21 was derived. The results of analysis using Cryo-SEM (Cryogenic Scanning Electron Microscope) showed several image of the multi-layered structure made up of layers could be clearly confirmed. As a result of analyzing the DSC (Differential Scanning Calorimetry) device, observed that a phase transition occurred at 56.46℃, and the liquid crystal phase was confirmed that it was kept stable. The peak of small-angle X-ray scattering through SAXS (Small and Wide Angle X-ray Scattering) device analysis, which is an X-ray scattering analysis, targeting liquid crystal emulsion No. 21, indicating a lamellar structure. The Moisture retention function was analyzed with the skin surface clinical test targeting the human body for the No. 21 liquid crystal emulsion. In order to maintain a stable state of Retinal and verify skin absorption and delivery, the results of analysis using a transdermal absorption promotion experiment(Franz Diffusion Cell) and high-performance liquid chromatography(HPLC) showed that it was stable at room temperature. It was found penetrated deeply into the skin better than the general emulsion. In view of these experimental methods and results, the most ideal and optimal liquid crystal emulsion was derived by preparing a liquid crystal emulsion according to the mixing ratio of the raw materials that affect the formation of liquid crystal. was able to confirm the skin moisturizing improvement function was superior to that of the general emulsion through a human skin clinical test, and the stability of the liquid crystal emulsion containing the anti-aging active ingredient Retinal was verified at room temperature, and it was confirmed that the effect of promoting percutaneous absorption was higher than that of the general emulsion. Therefore, it is expected that this study will be helpful in the development and technology improvement of the cosmetic industry in terms of skin-friendly, more efficient and effective skin hydration and stable skin penetration of high-functional active substances including Retinal.