'금속-유기 골격체(MOFs)' 화장품 분야 적용 기대

2018.03.02 05:12:47

2월 28일 ‘제1회 FJK 테크니컬 세미나’ 이창연 교수 발표

▲ 이창연 인천대학교 교수.

[코스인코리아닷컴 장미란 기자] 최근 주목받고 있는 화장품 신기술 분야인 바이오 인 캡슐레이션 최신 연구 동향과 이슈를 공유하는 세미나가 열려 업계 관계자들의 이목을 집중시켰다.코스

인은 한국화장품미용학회와 공동으로 2월 28일 성신여자대학교 미아운정그린캠퍼스 C동 311호에서 ‘제1회 FJK 테크니컬 세미나 - 바이오 인 캡슐레이션(Bioencapsulation) 최신 연구개발(R&D) 동향과 이슈’를 개최했다.

국내 화장품 연구개발 분야의 전문가를 육성하고 기술력을 높이기 위해 마련된 이날 세미나에는 화장품 제조업체 연구소와 원료업체, 연구기관 등에 재직 중인 연구개발(R&D) 관계자들이 참석했다.

이날 세미나는 ▲Self-assembly of lipid molecules 이용한 Nanoparticle ▲다양한 나노 파티클을 이용한 경피흡수 기술 ▲금속-유기 골격체(MOFs)를 활용한 bioencapsulation ▲뷰티케어용 기능성 세라믹 하이브리드 소재 기술 ▲화장품의 피부투과 효과와 독성평가 등이 주요 내용으로 다뤄졌다.

첫번째 발표를 맡은 이창연 인천대학교 교수는 ‘금속-유기 골격체(MOFs)를 활용한 bioencapsulation’을 주제로 강단에 섰다.

‘금속-유기 골격체(Metal-Organic Frameworks, MOFs)’라는 신물질을 이해하기 위해서는 우선 배위화학에 대해 알아야 한다. 유기물과 무기물이 같이 존재하는 경우, 유기물이 전자를 금속에게 줘서 복합체를 만들면 이 화합물을 배위화합물이라고 하며, 이 결합을 배위화합이라고 한다.

또 금속에서 전자를 줄 수 있는 물질을 ‘리간드’라고 한다. 리간드가 금속에 전자를 줘서 이루는 결합이 배위 결합이다.

새로운 다공성 물질로 알려진 금속-유기 골격체(MOFs)는 금속 이온 또는 클러스터로 구성된 결정성 화합물로, 견고한 유기 분자에 대해 조정돼 다공성이나 이중 또는 삼중 구조물이 될 수 있다.

금속-유기 골격체는 ▲높은 표면적 ▲높은 공극률과 잘 정의된 동공 사이즈 ▲조절 가능한 동공 사이즈 ▲동공 내부 특성이 쉽게 조절된다는 장점을 가지고 있다.

1999년 금속-유기 골격체와 관련한 의미있는 연구가 발표됐다. 금속-유기 골격체에 질소의 압력을 높이며 흡착율을 살펴본 결과 처음에는 흡착곡선이 치솟았지만 곧 안정화됐다.

이는 미세 다공성 물질의 전형적인 특징으로, 금속-유기 골격체 내부가 워낙 작아 한번 질소가 쌓이고 나면 더 이상 쌓일 공간이 없어 흡착이 이뤄지지 않는 것을 보여주는 것이다. 질소의 지름을 기준으로 금속-유기 골격체의 크기를 확인해 본 결과 기존 다공성 물질에 비해 10배 이상 높게 나타났다.

이 연구결과를 통해 금속-유기 골격체가 높은 표면적과 저장 공간을 가지고 있다는 점이 밝혀졌고, 가스 저장체로 사용할 수 있을 것으로 기대를 모았다. 여러 장점 때문에 금속-유기 골격체에 대한 발표는 활발히 진행됐고, 현재 최고로 발표돼 있는 금속-유기 골격체의 표면적은 7140m2/g에 이른다. 여러 가지 유기 리간드와 금속 연결 클러스터도 개발됐다.

이창연 교수는 금속-유기 골격체의 합성법과 특성을 소개하고 이를 활용한 생체 활성 물질과 화장품 원료의 encapsulation(캡슐화) 기술에 대해 소개했다.

그는 “아직 화장품 업계에서는 ‘금속-유기 골격체’에 대한 연구가 제대로 이뤄지지 않고 있다”면서 “다만 2건의 논문을 통해 ‘금속-유기 골격체’가 화장품 분야에서 활용될 수 있는 가능성을 살펴볼 수 있다”고 말했다.

2013년 발표된 논문은 금속-유기 골격체에 향수를 넣어 겨드랑이에 사용할 수 있는 탈취제를 만든 것이다. 금속-유기 골격체가 수분에 약하니, 향을 내는 물질을 담아놓고 수분이 많은 환경에서 향이 날 수 있도록 한 것이다.

2016년 논문은 금속-유기 골격체를 활용해 몸에 사용할 수 있는 패치를 만드는 내용을 담고 있다. 비교군으로 사용될 다양한 카페인 패치를 제작, 물에 넣어서 카페인이 나오는 정도를 살펴보자 폴리머와 카페인이 섞인 것은 급작스럽게 카페인이 방출되지만 금속-유기 골격체를 사용한 경우 금속-유기 골격체를 통과해야 하기 때문에 카페인이 천천히 방출되는 것을 확인했다. 카페인이 패치에 남아있는 정도를 살펴봤을 때도 금속-유기 골격체를 사용한 경우 높은 투과율을 보였다.

이창연 교수는 “지르코늄(Zirconium)을 베이스로 한 금속-유기 골격체(MOFs) UiO-66, UiO-67과 ZIF-8(Zeolitic imidazolate framework)에 대한 연구가 진행 중”이라며 “하지만 아직까지 금속-유기 골격체를 화장품 분야에 적용하기 위해서는 넘어야 할 산이 많다”고 말했다.

한편, 이날 세미나에는 지홍근 H&A파마켐 연구소장, 나건 가톨릭대학교 교수, 이창연 인천대학교 교수, 장정호 한국세라믹기술원 융합바이오세라믹소재센터장, 김지만 성균관대학교 교수, 양수근 인하대학교 의과대학 교수 등 국내 업계, 학계 전문가들이 강사로 나서 ‘바이오 인 캡슐레이션’에 대한 궁금증에 답했다.

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