Tech Trend - 분사형 필름형성
- 겔타입 화장품 조성물의 개발과 인체효능의 평가
개요
화장품산업은 인간의 미(美)와 신체에 관련한 소비자 욕구를 충족시켜주는 특수한 가치성을 가진다.
또한 아름다움에 대한 문화와 과학, 감성이 새로운 제품의 수요를 창출하고, 사회적인 가치가 공유되는 가치 지향적 산업이다.
이러한 화장품산업은 신기술 접목이 용이하고 시장에서 신기술/신소재의 적용이 비교적 쉽게 받아들여지기 때문에 IT(Information Technology), BT(Biology Technology), NT(Nano Technology), ET(Environment Technology), CT(Culture Technology) 분야와의 기술 융합을 통하여 새로운 산업적 가치를 도출하고 있다.
융합기술의 속성은 새로운 기술들의 접목을 통하여 큰 기술적인 진보를 유도하고 성능이 강화된 제품을 기반으로 시장에서 새로운 가치를 창출하는 것이다.
2005년 자사에서 특허 등록한 온도 감응성 상태변화 하이드로겔 조성물은 경피 약물 전달 시스템(Trans-dermal drug delivery system)으로 약물을 전달하거나, 상처용 드레싱에 사용되던 하이드로겔 기술을 화장품산업에 적용시킨 좋은 융합 사례로 볼 수 있다.
또한 2010년 특허 등록 된 가용성 웹 공극필름은 식품과 의약품 분야에서 코팅제로 사용되던 천연 폴리머의 필름 형성능을 이용하여 화장품산업과 융합시킨 제품으로 잘 알려져 있다.
이와 같이 자사에서는 지속적으로 다양한 소재, 분야와의 기술융합을 선보이고 있다.
기존 구강 연고의 불편성이나 구강 내 부착정제의 이물감 및 거부감을 해결하기 위하여 구내염 치료용 분사제 조성물이 개발된 바 있다(2005).
이는 약효성분을 필름 형성 불용성 고분자가 분산되어 있는 에탄올에 용해시킨 분사제로서 전체 구강이 아니라 구내염 발생 부위에만 분사할 수 있게 하여 기존 연고나 부착정제에 비해 편리성 및 생체 부착성을 향상시키고, 또한 구내염 발생부위에서 에탄올 용매가 순간적으로 살균 작용을 한 후 고분자 피막을 형성하여 외부환경과의 접촉을 방지하여 약효성분이 구내염 발생 부위에서 탁월하게 약효 작용을 나타낼 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
이에 착안하여 자사에서는 피부 주름 개선에 효과가 있는 기능성 성분을 미용 부위에 부착시켜 직접 필름을 형성하고, 효능 작용 중 외부로부터의 이물질 침투를 방지하는 분사형 필름형성-겔타입 화장품 조성물을 개발하게 되었다.
기술의 내용 및 특징
화장품산업 중 팩(Pack)은 스킨, 로션 및 크림과 같은 일반적인 기초 화장료 제품 유형의 하나로서, 피부에 단시간 적용하여 흡수시키는 다른 제품 유형들과 달리, 피부에 접촉 상태로 장시간의 적용을 통하여 수분 및 영양분의 공급을 극대화시킬 수 있는 기능성의 화장료 유형이다.
이러한 팩의 종류로는 1) 부직포에 에센스 액을 충진하거나 2) 고형의 겔 타입으로 제조하여 피부에 부착시킨 후 떼어내는 형태, 또는 3) 피부에 고르게 도포한 후 일정 시간이 지난 뒤에 씻거나 고형화된 화장료를 떼어내는 크림이나 젤 타입의 제품 등이 시판되고 있다.
이러한 팩 제품은 소비자의 기호나 용도에 따라 다양하게 선택하여 사용할 수 있다.
하지만 상기 타입들은 피부 적용 시 손으로 직접 내용물을 만져야하므로 불편하고, 세균으로부터의 오염 확률이 상대적으로 높다.
본 연구는 분사하여 필름을 형성하는 겔 타입의 조성물에 관한 것으로, 필름을 형성하는 고분자와 겔을 형성하는 고분자의 물리적 결합 형태로 분사되는 화장료 조성물에 관한 것이다.
본 연구에 따른 필름형성-겔타입 조성물은 균일한 분사력을 지니고, 흘러내림이 적으며 경화 속도가 빨라 피부에 분사 시 부착성이 높고, 피부 위에서 바로 필름을 형성하므로 함유된 유효성분과 수분의 손실이 적다.
또한 기존의 필름이나 마스크팩 제품으로는 적용할 수 없는 부위에 자유롭게 적용이 가능하다는 장점을 가진다.
필름 형성 고분자로는 VP/VA 공중합체(Vinylpyrrolidone/Vinyl acetate copolymer, Germany, Basf)를 사용하였다.
VP/VA 계열 제품들은 탁월한 필름-형성제(Film-former)로써, 의약품, 화장품 분야에서 널리 사용되고 있다.
VP/VA 공중합체는 스프레이 또는 로션 류 제품에 적용되어 일부의 방수(Waterproof) 기능을 부여한다.
이는 분자 내 비닐아세테이트(VA)의 비율이 증가함에 따라 흡습성이 감소하는 특성에 기인한다.
이와 같은 VP/VA 공중합체는 본 연구에서 제품에 필름 형성 후 유연성, 접착성 증가, 광택, 물에 의한 재습윤성(water remoistenability) 및 경도 증가의 특성을 보여준다(< 그림 3(a) > 참고).
필름 형성 고분자를 피부에 분사하는 것만으로는 에어로졸과 같은 가스 충진타입의 제품에 비하여 분사 정도가 부족하다.
따라서 본 연구에서는 분사 후 피부에 형태를 갖추어 부착되는 제형을 연구하여 겔-타입의 새로운 제형을 개발하였다.
겔 형성 고분자로는 glucose : glucuronic acid : rhamnose가 2 : 1 : 1의 비율로 구성된 젤란검(Gellan gum)을 사용하였다.
젤란검은 직선으로 4개의 당의 단위가 반복적으로 연결이 되는 기본구조를 갖는데, high acyl은 두 개의 acyl기와 acetate, glycerater가 존재하고 두 개의 acyl기는 하나의 glucose기에 붙어있으며 하나의 단위 당 하나의 glycerate, 두 개의 단위 당 하나의 acetate가 평균적으로 반복하고 있다(< 그림 3(b) > 참고).
Low acyl은 acyl기가 제거된 구조를 갖는다(< 그림 3(c) > 참고).
본 연구에서는 미국의 CPKelco사의 Low acyl 젤란검을 사용하였다.
인체 효능 평가
필름형성 고분자와 겔형성 고분자를 고온에서 물리적으로 혼합하여 제조된 필름형성-겔타입 조성물로 건강한 남녀 20명의 피험자에게 인체효능 테스트를 실시하였다(P&K피부임상연구센타, 2013년 4월).
세안한 시험자의 뺨-상악 부위에 조성물을 분사하고 30초간 방치한 뒤, 흘러내림 정도, 분사 정도 및 경화되는 시간을 측정한 후 사용 전, 4주 후, 8주 후 각 항목을 평가하였다.
실험군으로는 자사에서 개발한 분사형 필름형성-겔타입 제품을, 비교군으로는 자사의 다른 고농축 에센스 제품을 사용하였다.
피부 탄력도는 Cutometer CM580(Courage+Khazaka electronic GmbH, Germany)을 사용하여 측정하였다.
피부탄력 수치는 실험군이 사용 전에 0.6057 ± 0.0475, 사용 4주 후에는 0.6566 ± 0.0515, 사용 8주 후에는 0.6686 ± 0.0450으로 나타났다.
비교군의 피부탄력 수치는 사용 전에 0.5952 ± 0.0624, 사용 4주 후에는 0.6345 ± 0.0501, 사용 8주 후에는 0.6487 ± 0.0506으로 나타나 결과적으로 실험군의 결과가 상대적으로 높음을 확인하였다.
주름 정도의 측정 대상 부위는 피험자의 눈가부위로 Visiometer SV600(Courage+Khazaka electronic GmbH, Germany)을 이용하여 transparency profilometry analysis를 실시하였다.
실험군의 피부주름은 사용 전에 50.56 ± 12.04, 사용 4주 후, 사용 8주 후에는 각각 44.76 ± 12.19, 36.64 ± 7.02로 나타났다.
비교군의 피부주름 수치는 사용 전에 47.01 ± 10.97, 사용 4주 후, 사용 8주 후에는 각각 43.87 ± 10.33, 41.67 ± 10.19로 나타나 실시예의 피부주름이 상대적으로 더 감소했음을 확인하였다.
피부 보습 변화는 Corneometer CM825(Courage+Khazaka electronic GmbH, Germany)를 사용하여 측정하였다.
실험군은 사용 전에 54.6 ± 12.2, 사용 4주 후, 사용 8주 후에는 각각 62.9 ± 10.6, 66.9 ± 10.1로 나타났다.
비교군의 피부 보습 변화는 사용전에 54.3 ± 10.9, 사용 4주 후, 사용 8주 후에는 61.1 ± 10.9, 66.1 ± 12.1로 나타났다.
피부 보습 변화는 실험군과 대조군이 비슷한 결과를 보였다.
이와 같은 결과로, 필름형성-겔타입의 화장료 조성물은 고농축의 에센스 액제와 비교하여 보습효과가 우수하고, 피부탄력이 증가하였으며, 피부 주름이 감소하는 것을 확인하였다.
결론
본 연구는 분사하여 필름을 형성하는 겔 타입의 조성물에 관한 것으로, 필름을 형성하는 고분자와 겔을 형성하는 고분자의 물리적 결합 형태로 분사되는 융합기술이 적용된 화장료 조성물에 관한 것이다.
본 연구에 따른 필름형성-겔 타입 조성물은 균일한 분사력을 지니고, 흘러내림이 적으며 경화 속도가 빨라 피부에 분사 시 부착성이 높고, 피부 위에서 바로 필름을 형성하므로 함유된 유효성분과 수분의 손실이 적다.
또한 기존의 필름이나 마스크팩 제품으로는 적용할 수 없는 부위에 자유롭게 적용이 가능하다는 장점을 가진다.
실제 인체에 적용하여 시험한 결과 기존 제품군에 비하여 피부에 자극 없이 피부 주름, 탄력, 보습 개선에 도움을 주는 것을 확인하였다.