# 3차원 배양 인체 피부 모델 이용한 제형별 시판화장품 활성성분 피부투과 순서 평가

In vitro 피부 투과 실험은 어떤 제형이 더 높은 피부 투과율 또는 농도를 갖는지 평가하는 데 유용하다. 그러나 적출된 인체 피부를 사용하는 실험에서는 화학물질의 투과율에 대한 높은 변동성이 종종 문제가 된다. 이에 3차원(3D) 배양 인체 피부 모델은 각질층의 장벽 기능은 약하지만 화학물질의 피부 투과를 평가할 수 있는 대체 막으로 관심을 받고 있다.

본 연구에서는 LSE-high 및 EpiDerm 606X와 같은 3D 배양 인체 피부 모델을 선택하고 다른 제형(화장수, 로션, 크림)인 시판 화장품으로부터 피부 모델을 통한 화장품 활성 화합물의 투과율을 평가했다. 친유성이 다른 화장품 활성 성분을 포함한 제형(트라넥사믹애씨드, 니코틴아마이드, 4-부틸레조시놀)을 사용했다.

우리는 화장품 활성 성분의 친유성과 무관하게 3D 피부 모델을 통한 다양한 투여량(dosage)의 피부 투과율 순서가 적출된 인체 피부를 통해 얻은 것과 일치한다는 것을 발견했다. 또 인체 피부에서 얻은 화학물질의 투과 계수와 3D 피부 모델에서 얻은 투과 계수 사이에는 1:1 기울기는 아니지만 중간 정도의 관계가 있는 것으로 확인됐다. 이 결과는 3D 피부 모델이 어떤 제형 또는 제품이 높은 투과성을 나타내는지 평가하는 데 사용될 가능성이 있음을 보여준다.

인체 피부와 LSE-high, EpiDerm 사이의 화학물질 투과 계수(log값)의 관계

2009년 4월 13일 일본 식약처는 ‘의약부외품(quasi-drug) 임상 평가 가이드라인 제0413-1호를 발표했다[1]. 이 가이드라인은 의약부외품 승인을 위한 임상 평가 관련 서류를 작성할 때 고려해야 할 중요한 사항을 제시하고 있다. 이 자료는 ‘안전성 자료’와 ‘효능 또는 효과에 관한 자료’가 모두 포함되며 제조와 판매 승인 신청서의 일부로 제출돼야 한다. 가이드라인에서는 의약부외품의 실제 적용 현장에서의 인체 장기 투여(안전성) 연구를 요구하고 있다.

일본화장품학회는 인체 장기투여(안전성) 연구에서 실제 사용 시 예상되는 피부 내 농도를 고려한 in vitro 피부 투과 실험을 기반으로 한 투여량 설정 개념을 보고했다[2]. 무한 용량을 이용한 in vitro 피부 투과 실험은 피부 농도가 가장 높은 제형을 평가하는 데 사용된다.

일반적으로 적출된 인체 피부는 in vitro 피부 투과 실험의 표준으로 간주된다[3]. 최근에는 3D 배양 인체 피부 모델(3D 피부 모델)이 국소 노출 화학물질에 의한 피부 자극/부식 평가를 위해 동물과 인체 피부의 대체 막으로 널리 사용되고 있다. 또 in vitro 피부 투과 시험[4]에서 3D 피부 모델의 유용성에 대한 많은 보고가 발표됐지만 인체 피부[5,6]에 비해 장벽 기능이 부족하다.

3Rs(동물실험의 축소, 개선과 대체) 원칙은 동물의 피부를 이용한 in vitro 시험 대신 화장품의 위험성 평가를 수행하는 데 고려된다[7-9]. 그러나 3D 피부 모델을 통한 화학물질 투과율은 적출된 인체 피부를 통한 투과율보다 더 높다. 따라서 3D 피부 모델을 통한 화학물질의 누적 투과량을 평가해 인체 피부를 통해 흡수되는 양을 판단하는 것은 적절하지 않다. 더욱이 피부의 화학물질 농도는 각질층과 그 밑에 있는 생존 가능한 표피와 진피층의 장벽 기능의 상대적 비율과 관련이 있다[10]. 이 보고는 화학물질의 위험성 평가에 3D 피부 모델을 사용하는 데 따르는 어려움을 보여준다.

본 연구에서는 복잡한 제형을 적용한 후 적출된 인체 피부와 3D 피부 모델을 통해 화학적 투과를 달성한 화장품 유효 성분의 누적량을 비교해 어떤 제형이 더 높은 피부 투과율을 보이는지 확인했다. 일본 시장에 의약부외품으로 등록된 기능성 화장품 중 친유성이 서로 다른 화장품 유효 성분을 함유한 제품을 선정했다.

화장수, 로션, 크림 등 다양한 제품군을 대상으로 인체 피부와 3D 피부 모델을 통해 투과 계수인 P 값을 평가했다. 3D 피부 모델로는 수용액에서 얻은 화학 화합물의 투과 계수와 적출된 인체 피부에서 얻은 투과 계수 간에 상당히 좋은 관계를 가지고 있기 때문에 LSE-high와 EpiDerm™ 606X(EpiDerm)를 선택했다[11].