앞서 언급한 인체 성장인자에 대한 배경 지식을 종합하면, 피부는 성장인자의 노화 방지 효과를 검증하기에 가장 안전한 시험대라고 할 수 있다. 그리고 성장인자를 화장품에 적용하는 것은 인간 피부에서 노화 방지 효과를 검증할 수 있는 가장 안전한 방법 중 하나이다. 

이제 어떻게 하면 성장인자를 화장품 성분으로 가장 효과적으로 활용할 수 있을지 고민해 보자. 대표적인 예로 한 가지 성장인자를 선택해 보자. 여기서는 hGH (human growth hormone, 인간 성장 호르몬)을 예로 든다. 

hGH는 기존 화장품 성분에 비해 분자 크기가 매우 큰 물질이다. 메티오닌이 포함된 형태(Met-hGH)의 경우, 192개의 아미노산으로 구성돼 있으며 분자량은 약 23 kDa에 달한다. 따라서 친수성인 hGH가 피부 장벽을 스스로 통과해 장벽 아래 살아있는 세포층에 도달하는 것은 쉽지 않다. 게다가 hGH는 용액 상태에서 주변 환경의 다양한 공격(변성, 분해, 산화, 응집, 침전, 비특이적 결합에 의한 생체 활성 억제 등)에 취약하다.

일반적으로 성장인자의 효능 및/또는 구조는 용액 상태에서 며칠 또는 몇 주 정도만 지속되며, 수개월 이상 유지되는 경우는 흔치 않다. 화장품 활성 성분으로서의 성장인자의 효능은 피부의 살아있는 세포층으로의 전달과 수용체와의 상호작용, 그리고 표적 세포 및 조직에 생물학적 신호를 전달하는 능력에 전적으로 달려 있다. 따라서 무엇보다 먼저 성장인자의 생물학적 활성과 물리적 완전성을 보호하고, 이를 손상되지 않은 상태로 표적 세포에 전달하는 것이 필수적이다.

이러한 측면(용액 내 hGH의 장기 안정성 및 생물학적 활성)과 관련해, hGH를 리포좀 제형으로 캡슐화함으로써 이 두 가지 조건을 모두 충족할 수 있음을 제시한 바 있으며, 관련 실험적 증거를 제시하며 자세히 설명했다. (오달균, 기능성 화장품 원료로서의 단백질 검증 - hGH 사례. SOFW 135, 5-2009, 2-11)

요약하자면, 리포좀(liposome)은 hGH를 용액 상태에서 장기간 안정적으로 유지할 수 있다. 실온에서 최대 2년 이상 보관하더라도 초기 생물학적 활성의 70% 이상이 유지된다. hGH를 캡슐화한 리포좀 운반체는 각질층이 없는 모낭을 통해 hGH를 피부의 살아있는 세포층으로 전달할 수 있다. 피부 모낭에는 성장호르몬 수용체 (GHR; growth hormone receptor)를 발현하는 세포가 충분히 존재하며, 이 세포들과의 상호작용을 통해 hGH는 모낭 세포, 특히 피부 표피 세포에 생물학적 신호를 전달하고 진피층 세포에도 영향을 미칠 수 있다.

이 표피층과 진피층의 세포들에는 각각의 줄기세포가 포함돼 있다. 즉, hGH는 피부 장벽을 관통하거나 손상시키지 않고도 (손상되지 않은) 정상 피부에 작용할 수 있으며, 결과적으로 실제 피부 상태 개선(예: 주름 개선, 자외선 손상 복구 등)으로 이어질 수 있다. (참고 문헌 및 슬라이드 23의 그림 참조). 따라서 성장인자를 화장품 활성 성분으로 활용할 가능성은 과학적 및 임상적으로 입증됐다고 볼 수 있다. 

앞서 언급된 성장인자를 화장품 성분으로 사용하는 것과 관련된 다섯 가지 주요 요건 또는 문제점 중 세 가지는 서로 연관돼 있다. 이는 비분말/비고체 화장품 제형에서의 안전성, 안정성 및 전달/효능 문제이다. 이러한 측면들은 이전에 자세히 논의된 바 있다(참고문헌-4). 따라서 여기서는 리포좀 전달체 시스템이 피부(특히 모낭)에 성장인자를 효율적으로 전달하고, 용액 상태에서의 물리적 안정성과 생물학적 활성을 보호하는 가장 효과적인 방법 중 하나라는 점을 언급하는 것으로 충분할 것이다.

리포좀 운반체를 보호막이자 전달 매개체로 활용

생물학적 물질을 보호하는 방법 중 하나는 대상 물질을 보호막 안에 두는 것이다. 예를 들어, 우리 몸에서는 세포 내부가 그러한 보호 환경에 해당한다. 이와 마찬가지로 인체 성장인자도 리포좀 운반체에 캡슐화됨으로써 보호받을 수 있다. 리포좀 운반체는 보호막으로서의 역할뿐 아니라 피부 상피로의 전달을 촉진하는 매개체로서 작용한다는 추가적인 이점을 가지고 있는데, 이는 바이러스가 숙주 세포막에서 유래한 외피를 보호막이자 전달 매개체로 활용하는 것과 유사하다. 

리포좀 자체는 지질 이중층의 ‘호흡’ 활동으로 인해 소분자의 누출이 발생할 수 있어 이상적인 보호막이라 보기는 어려우나, 거대 분자, 특히 인체 성장인자와 같은 물질에 대해서는 탁월한 보호막임이 밝혀졌다. 지질 이중층 구조는 작은 분자에는 상당히 투과성이 높지만, 폴리머나 폴리펩타이드와 같은 큰 분자에 대해서는 거의 투과성이 없다. 따라서 인간 성장인자가 리포좀 보호막 안에 안전하게 캡슐화되면 용액에서 상당히 오랫동안 안정성을 유지할 수 있다.

이러한 보호 효과는 양방향으로 작용하기 때문에, 캡슐화된 성장인자는 외부 유해 요인, 특히 단백질 분해효소나 고분자 계면활성제로부터 보호될 수 있다. 이는 완제품 제형에도 적용된다. 

고온, 극단적인 pH, 고속 교반, 고농도 유기 용매와의 직접 접촉과 같은 가혹한 제형 공정을 적절히 관리하기만 하면, 인간 성장인자는 보관 조건에 따라 수년간 상당히 안정적으로 유지될 수 있다. 

이는 본래 매우 불안정하다고 알려진 거대분자 성장인자가, 유연한 리포좀 보호 전달체에 캡슐화된 용액 상태에서는 오히려 소분자 화합물보다 더 오래, 더 안정적으로 유지될 수 있다는 다소 역설적인 사실을 보여준다.