[코스인코리아닷컴 박상현 기자] '금속-유기 골격체'(Metal-Organic Frameworks, MOFs)라는 다소 생소한 개념이 소개됐다. 금속-유기 골격체는 금속과 유기물을 결합해 공극과 표면적의 크기를 극단적으로 확장한 다공성 신소재로 각광받고 있다. 흡착력이 강해 최근 이를 환경분야에 응용하려는 연구가 진행되고 있다.

이번에는 바이오인캡슐레이션과 광역학 치료제 개발을 위해 금속-유기 골격체를 활용하는 방안이 논의됐다.인캡슐레이션은 열, 수분, 산소 등 여러가지 조건에서 불안정한 유효 성분을 안정화시키고 난용성 성분의 가용화, 기능성 유효 성분의 분비 조절과 유지, 전달, 제형이나 소재의 유동 특성, 관능 특성 개선 등으로 제품에 부가가치를 제공하는 기술이다. 또 습식, 건식, 분말, 비드, 캡슐 등의 여러가지 입자 유형과 나노에서 밀리미터에 이르는 입자 크기를 구체화할 수 있고 캡슐 내부에 기체, 액체, 고체 등의 물질을 담지할 수 있다. 이 때문에 인캡슐레이션 기술은 화장품 업계의 최신 이슈이기도 하다.

코스인(대표 길기우)은 국내 최초의 화장품 연구개발(R&D) 기술 전문저널인 프레그런스저널코리아 창간 4주년을 기념해 4월 26일 서울 강남구 청담동 프리마호텔 에메랄드홀에서 국내외 화장품 연구개발 전문가 7명을 초청해 기능성 화장품 연구개발 분야의 최신 동향과 향후 기술 방향 등을 모색하는 ‘제5회 국제 기능성 화장품 연구개발(R&D) 이노베이션 포럼’을 개최했다.

이날 포럼은 국내외 화장품 제조업체 대표와 원료업체 대표, 연구소 책임자, 연구개발자, 대학 교수, 연구개발 기관단체 관계자 등 업계 관계자들이 참석해 성황을 이뤘다.

이날 이창연 인천대학교 에너지화학공학과 교수는 '금속-유기 골격체를 활용한 바이오인캡슐레이션(bioencapsulation) 및 광역학 치료제 개발'이라는 주제발표에서 금속-유기 골격체가 화장품 업계에서 유용하게 활용될 수 있음을 소개했다.

금속-유기 골격체에 대한 대략 개요를 설명한 이창연 교수는 "표면적이 넓고 높은 공극률과 잘 정의된 동공 사이즈, 조절 가능한 동공 사이즈 등 여러가지 장점이 있다. 실리카나 알루미나, 제올라이트 같은 동공을 가진 구조체가 있긴 하지만 무기물이어서 유기합성을 하기 어렵다"며, "그러나 이는 유기물이기 때문에 여러 용도로 활용될 수 있다"고 말했다.

일단 넓은 표면적은 금속-유기 골격체만의 가장 큰 장점이다. 조그만 량으로도 미식축구 경기장을 덮을 정도의 표면적을 가지고 있다. 무수한 조합으로 많은 구조물을 만들어낼 수 있다. 최신 연구에서는 1g의 양으로 무려 7839㎡의 표면적을 보였다고 이 교수는 밝혔다.

게다가 합성도 쉽고 대량생산으로 가격도 저렴하다. 중고등학생도 합성이 가능할 정도다. 이창연 교수는 "군인을 살리기 위한 방독면 흡착물질은 물론이고 반도체 공정에서 발생하는 독가스를 흡착하는 흡착제로서 활용될 수 있지만 바이오 분야에서도 금속-유기 골격체는 매우 유용하다"며, "고부가가치산업에서 쓰일 수 있다. 무엇보다도 드럭 딜리버리 분야에서 각광을 받고 있다"고 전했다. 항암제를 이에 적용시키니 생체조건에서 자연스럽게 약효성분이 풀린다는 실제 적용 사례도 소개됐다.

이창연 교수는 "화장품 분야에서는 아직 큰 진전이 없지만 냄새가 오래 지속될 수 있는 방향제를 개발할 수 있다. 흡착이 잘 되기 때문에 기존 물질보다 천천히 냄새를 풍기게 할 수 있다"며, "또 피부패치에서도 사용될 수 있다. 금속-유기 골격체에 카페인을 넣어 폴리머 패치를 만들었는데 투과성은 크림보다 더 좋았고 천천히 성분이 풀렸다"고 말했다.

이와 함께 비타민처럼 불안정한 물질도 금속-유기 골격체에 넣어두면 안전성과 안정성을 모두 보장할 수 있을 것이라고 예견했다. 이 교수는 "비타민A 레티놀로 실험해 보니 성능을 확인할 수 있었다. 레티놀은 뭉치는 경향이 있는데 성분이 천천히 풀리는 것을 확인했다. 심지어 pH 7에서도 성분이 풀렸다"고 설명했다.

이밖에 이창연 교수는 2017년과 지난해 금속-유기 골격체를 이용해 종양에 빛을 쪼여 활성산소 활용해 암세포를 제거했다는 사실도 함께 밝혔다.

이날 포럼 축사에서 강학희 대한화장품학회장은 "최근 소셜 미디어로 세상이 크게 바뀌고 있다"고 말하고 "브랜드력이 약화되고 명문가의 명성이 퇴색되는 현상이 벌어지고 있으며 고객은 브랜드만을 고집하지 않고 단품 형태로 상품을 찾고 있다"고 말했다. 강 회장은 "이러한 급변하는 환경에서 글로벌 경쟁력을 높이기 위해서는 무엇보다 신기술과 프로세스 혁신이 절실히 요구되고 있다"고 전제하고 "기존의 물리, 화학적인 제형 측면의 신기술 개발을 지속적으로 해 나가면서 여기에 더해 소셜 미디어 시대의 소비 행동에 맞는 감성적인 신기술 개발을 추진해야 하고 상품과 고객의 접점에 대한 프로세스 혁신이 절실한 상황이다"며 업계의 변화를 강조했다.

한편, 이날 포럼은 랑문정 배제대학교 제약공학과 교수가 좌장을 맡은 가운데 박경찬 서울대학교 의과대학 피부과 교수 겸 웰스킨 대표이사, 에디쓰 필레르(Pr Edith FILAIRE) 교수, 그린테크 Research and Development SD(Scientific Director), 오카베 미요지 일본 뷰티사이언스 대표 겸 뷰티사이언티스트, 사카이 토시오 신슈대학 공학부 생물화학과 준교수, 김제경 큐젠바이오텍 연구개발팀장, 이창연 인천대학교 에너지화학공학과 교수, 김현정 차의과대학교 분당차병원 피부과 부교수 겸 차바이오 F&C 연구개발총괄사장 등 전문가들이 참여해 기능성 화장품에 대한 다양한 학문적 정보를 제공했다.