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CJK 2022년 6월호 [특집] 피부 장벽의 새로운 연구결과와 응용 6

피부 장벽에 중요한 물 분자의 각질층 내 침투 거동 분석

#피부 장벽에 중요한 물 분자의 각질층 내 침투 거동 분석 인체의 최외층을 덮는 각질층은 피부 장벽 기능에 대해 중요한 역할을 한다. 이 각질층은 주로 탈핵해 편평 상으로 된 각질세포와 그 주위를 둘러싼 세포간지질의 영역으로 구성되며 이들이 결정성이 높은 복합 구조를 형성함으로써 높은 장벽 성능이 발휘되고 있다고 생각된다1)2). 그림1에서 나타낸 바와 같이 각질층 내에서 세포간지질은 각질세포 주위에 지질 라멜라(lamella) 구조를 형성 하고 또한 그 내부에서는 지질 분자의 탄화수소 사슬이 중심이 돼 유동(流動) 상(phase)과 육방정계(hexagonal) 상, 사방정계(orthorhombic) 상을 형성하고 있는 것이 최근의 방사광 X선 회절과 전자 회절, 중성자선 회절, 근적외선 분광법 등의 방법으로 밝혀지고 있다3)~6). 그림1 피부 각질층 내에 존재하는 세포간지질의 탄화수소 사슬의 측면 배열 구조 또이들 보고에서는 세포간지질의 존재량과 구성비, 탄화수소 사슬의 길이와 이들의 배열구조가 피부 장벽 기능과 관련되어 있을 가능성에 대해서도 많이 언급되고 있어 양자의 관계성이 서서히 밝혀지고 있다2)7)~10). 각질층에는 자체 중량에 대해

CJK 2022년 6월호 [특집] 피부 장벽의 새로운 연구결과와 응용 5

타이트정크션 항상성 제어에 의한 장벽 기능 강화 가능성

#타이트정크션의 항상성 제어에 의한 장벽 기능 강화의 가능성 타이트정크션(tight junction, TJ)은 상피세포에 특징적인 세포 간 접착 장치이며 가장 위쪽에서 인접한 세포간극을 밀봉하고 있다. 마찬가지로 3개의 상피세포 접착점에서는 3세포 간 밀착결합(tricellular tight junction, tTJ)이 근접한 세포막을 모아서 그 간극을 메우고 있다. 이들이 협력해 세포 시트 위아래의 액체, 이온, 단백질과 같은 고분자의 투과와 확산을 제한하는 물리적 장벽의 역할을 하고 있다고 생각된다. TJ는 거대한 막 단백질 복합체이며4회 막 관통 단백질인 claudin(CLDN, 인체에서는 CLDN1~25까지 서브 타입을 포함해 27종류가 알려져 있다)과 occludin(OCLN), 그 세포 내의 스캐폴드 단백질(scaffold protein)인 ZO-1/ZO-2로 구성되어 있다1)~3). 그림1 세포 간 밀착결합(TJ)과 3세포 간 밀착결합(tTJ)의 주요 구성인자와 그 억제(분해)인자 또TJ는 OCLN과 비슷한 4회 막 관통 단백질인 tricelulin(Tric)과 면역글로불린 유사 도메인을 1개 가진 1회 막 단백질인 LSR(angulin

CJK 2022년 6월호 [특집] 피부 장벽의 새로운 연구결과와 응용 4

세라마이드에 의한 각질층 세포간지질 미세구조 재구축

#세라마이드에 의한 각질층 세포간지질 미세구조재구축 우리의 생체는 피부를 가지고 외계(外界)로부터 격리되어 독자적인 개체를 형성하고 피부는 생체와 외계의 계면(界面)으로서 생체를 보호하는 중요한 임무를 맡고 있다. 그중에서도 최외층의 ‘각질층’이라고 불리는 얇은 막은 물리적인 장벽, 즉 ‘배리어(barrier)’로서 생체와 외부의 물질 출입을 제어하고 있다. 각질층은 각질층 세포의 주위를 세포간지질이 둘러싼 ‘벽돌-모르타르(mortar) 구조’로서 도식화되며세포 간극(間隙)은 전자현미경의 이미지에서 줄무늬가 보이는 것으로부터 균일한 이중층으로서 그려지는 경우가 많았다(그림1). 세포 간극은 세포간지질이 충전되어 현재까지의 연구결과를 함께 생각하면 실제로는 더욱 복잡한 구조임이 분명하다. 케라틴을 중심으로 한 단백질이 주성분인 각질층 세포 주변을 각화 불용성막을 발판으로 세포간지질이 균질이 아닌 지질 이중층을 형성하고 있다. 그림2 인체 각질층의 온도 스캐닝 적외선 흡수 스펙트럼 각질층 세포는 비교적 친수성으로 각질층 내의 수분 유지에 중요한 역할을 하는 반면, 세포간지질은 세라마이드, 콜레스테롤, 유리 지방산이 많은 비중을 차지하고 있으며 이들의 화

CJK 2022년 6월호 [특집] 피부 장벽의 새로운 연구결과와 응용 3

리포좀 제제 갖는 각질층 배리어 보조 효과

#리포좀 제제갖는 각질층 배리어 보조 효과 이른바 스킨케어 화장품은 1. 유효 성분이나 미용 성분, 2. 제제의 제형이나 처방, 3. 텍스처, 4. 향기, 5. 도포 행위와 같은 복합적인 요인에 의해 그 효과가 발휘된다고 생각된다(그림1). 다양한 피부 고민에 대해서 혹은 보다 건강한 피부로 가꾸기 위해 소비자 요구에 맞춘 수많은 유효 성분과 미용 성분이 개발되고 있으며 그것 들이 갖는 상세한 피부 효과 메커니즘의 해명 연구가 활발히 진행되고 있다. 1. 유효 성분과 미용 성분 이외의 2. 제제가 발휘하는 스킨케어 효과에 대해서는 예를 들면 오다(織田) 팀이나 구메(久米) 팀이 고함수 α겔 제제의 피부 효과1)2)에 대해서, 그리고 오카모토(岡本) 팀이 고보습 스킨케어 제제의 처방 설계에 대해서3) 보고를 하고 있지만 유효 성분이나 미용 성분의 피부 효과 메커니즘 연구에 비하면 새로운 연구의 여지가 있다고 한다. 그림1 스킨케어 화장품이 가진 피부 효과에 관하여 유효 성분이나 미용 성분을 단순히 배합하기만 하는 것이 아니라 보다 적절한 제제와 조합해 효과를 발휘하게 할 필요가 있다는 점 등도 가미하면 제제 기술의 개발과 함께 제제 자체가 갖는 스킨케

CJK 2022년 6월호 [특집] 피부 장벽의 새로운 연구결과와 응용 2

표피 항상성 유지 메커니즘과 찔레꽃열매추출물 각화세포 분화 촉진작용

#표피항상성 유지 메커니즘과 찔레꽃열매추출물의 각화세포 분화 촉진작용 우리 몸은 조직 줄기세포가 자기복제 능력과 다(多)분화능력이라는 두 가지 능력을 제어하면서 방대한 세포의 집합체인 장기를 구축하고 그 후 증식과 분화의 균형을 교묘하게 조정함으로써 조직 항상성 유지를 가능하게 하고 있다. 그중에서도 피부는 생체 내의 환경과 외부를 사이에 두고 병원체와 유해 물질의 침입을 막는 동시에 생체 내로부터의 수분 증발을 억제하는 장벽으로서 작용하기 때문에 표피 줄기세포의 증식과 분화의 균형을 엄격하게 제어함으로써 수십 년에 걸쳐 구성세포의 증감을 교묘하게 조절하고 있다. 이러한 조직 줄기세포의 조절 메커니즘은 장기마다 다양하며 이것을 이해하는 것은 조직 노화와 병 상태를 이해하는데 있어서 필수 불가결한 문제가 된다. 그림1 피부 조직의 표피 줄기세포(A)와 뇌 조직의 신경 줄기세포(B) 본고에서는 표피 줄기세포를 조절하는 생체 시스템에 대한 연구 동향을 논술하는 동시에 이에 대한 찔레꽃 열매추출물(Rosa Multiflora Fruit Extract)의 생리활성에 대한 최근의 연구를 소개한다. 찔레꽃열매추출물은 장미과 찔레의 열매 등으로부터 추출되는 식물추

CJK 2022년 6월호 [특집] 피부 장벽의 새로운 연구결과와 응용 1

각질층 세포간지질 배향성 평가방법 구축

#각질층 세포간지질 배향성평가방법 구축 표피의 최외층을 덮고 있는 각질층은 각질층세포와 그 틈새를 채우는 세포간지질로 이루어지며 세포간지 질은 라멜라 구조라고 불리는 층상구조로 되어 있다. 이 구조에 의해 수분을 유지하기 위한 보습 기능과 체외로부터의 이물질 침입, 체내로부터의 수분 증발을 막는 장벽 기능을 갖고 있다. 피부의 장벽 기능은 각질 층의 하층에 있는 과립층의 라멜라 과립으로부터 각질 층으로 방출된 지질이 세포간지질이 되어 각질층 세포의 틈새를 메우고1)각질층 구조를 유지함으로써 발휘된다. 그 때문에 피부의 장벽 기능을 유지하기 위해서는 과립층으로부터 각질층으로의 지질 공급과 각질층의 구조 유지가 중요하다고 생각된다. 그림2 Laurdan에 의해 염색한 배양표피의 지질 배향성 (주)시세이도에서 개발된 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 랜덤 공중합체 디메틸에테르(polyoxyethylene/polyoxypropylene dimethylether : EPDME)(그림1)는 보습기능을 가지며도데실황산나트륨(sodium dodecyl sulfate, SDS)으로 거칠어진 피부에 경피수분증발량(TEWL)의 상승을 억제해 장벽 기능을 회복시키는 효과가

CJK 2022년 5월호 [특집] 환경을 배려한 화장품 원료 5

100% 재생 가능한 산화에틸렌으로 제조한 비이온계면활성제

#100% 재생 가능한 산화에틸렌으로 제조한 비이온계면활성제 계면활성제는 화장품 과학에서 빼놓을 수 없는 성분중 하나라는 것은 말할 필요도 없다. 그중에서도 폴리에틸렌 사슬이 붙은 폴리옥시에틸렌 알킬에터나 폴리옥시에틸렌 솔비탄 지방산 에스터 등의 산화에틸렌 축합형의 비이온계면활성제는 그 종류가 많고 기능성이 우수하기 때문에 다양한 화장품에 사용되고 있다. 그러나 종래의 폴리옥시에틸렌형 비이온계면활성제는 석유 유래의 산화에틸렌을 이용해 제조되고 있다. 석유는 다양한 제품의 원재료나 동력, 에너지원으로서 폭넓게 이용되고 있지만 지구의 한정된 천연자원이며 지금의 수준으로 계속 사용하면 채굴 가능 기간은 약 50년으로 추정되고 있다1). 또연소로 인해 발생하는 이산화탄소에 의해 지구 온난화를 일으키는 것으로 부터 최근 지속가능성의 관점으로부터 석유의 사용을 줄이는 것이 요구되고 있다.이에 크로다(Croda International)에서는 100% 식물유래, 100% 재생 가능한 비이온계면활성제인 ECO Range를 개발했다. 본 글에서는 그 특징, 이점, 소구내용, 처방에 대해 정리한다. 그림1 ECO Tween™ 20의 탄소 발자국(carbon footpr

CJK 2022년 5월호 [특집] 환경을 배려한 화장품 원료4

지속가능성과 고기능성의 양면을 갖춘 발효법으로 제조되는 바이오 계면활성제

#지속가능성,고기능성갖춘 발효법으로 제조되는 바이오 계면활성제 계면활성제는 특별한 분자구조에 의해 세정력을 발휘하는 물질이며 매일 하는 세정작업, 위생유지를 위해서 빼놓을 수 없다. 비누는 수세기에 걸쳐 세정제로서 사용되고 있으며 아마도 지금까지 알려진 가장 오래된 계면활성제일 것이다. 비누는 천연자원으로 만들어지지만 pH가 높기 때문에 피부 친화적인 점에서 떨어진 다. 세정력도 매우 높은 정도는 아니고 경수를 사용하면 칼슘, 마그네슘염이 침전되기 때문에 비누 찌꺼기가 생긴다. 1960년대에 개발된 초기 세대의 합성계면활성제는 세정력과 경수 중에서의 안정성면에서 비누보다 훨씬 뛰어났으나 생분해성이 낮기 때문에 하천이나 호수가 거품투성이가 되어 버렸다. 이 문제는 차세대 생분해성 계면활성제로 해결됐는데 이들 차세대 계면활성제도 피부에 특별히 친화적인 것은 아니고 석유화학원료로 제조된 제품이었다. 그림1 람노리피드의 구조와 pH에 따라 변하는 기능성람노리피드는 당지질의 일종으로 글리코사이드 결합의 친수그룹(람노스 부분)과 지방산의 친유그룹(fatty acid tail)으로 구성되어 pH에 의해 그 성질이 변화한다. 여기에서는 디람노리피드의 한 예를 제시한다

CJK 2022년 5월호 [특집] 환경을 배려한 화장품 원료3

프랑스 환경문제 녹조류 이용한 각질케어 원료

#프랑스환경문제녹조류이용한 각질케어 원료 최근 전 세계에서 환경문제가 다발하고 있다. 일례로 호주에서는 2019년 사상 최악의 삼림 화재가 발생했다1). 남태평양의 키리바시 섬에서는 해수면 상승으로 인해 2050년 이후로는 거주가 불가능질 것이라고 기후 변동 정부간 패널이 경고하고 있다2). 일본도 연평균 기온 편차가 상승해 호우나 수해, 토사 재해의 발생 리스크가 높아지고 있다3)~5). 지구 온난화와 그와 관련된 환경 문제의 주요 원인은 인간의 활동이다. 우리의 생활을 유지하기 위해 산업은 온실 효과 가스를 배출하고 지구 온난화 현상을 가속시키고 있다. 온난화와 환경 문제 개선 포함한 서스테이너블한 사회 실현을 위해 2015년 지속가능한 개발 목표(SDGs)가 채택됐다6). 현재 전 세계가 직면하고 있는 과제는 SDGs의 실현이다. 그림1 JADE ALGA의 형상 기억 테크놀로지 화장품 업계에서도 소비자는 기업의 SDGs에 대한 대처를 중요시해 제품을 선택하는 경향을 볼 수 있다7). 프랑스 북서쪽 해안에 있는 브르타뉴 지방에서도 지구 온난화가 원인으로 보이는 환경 문제가 계속되고 있다. 그것은 매년 라니옹(Lannion) 만에서 발생하는 ‘그린

CJK 2022년 5월호 [특집] 환경을 배려한 화장품 원료2

환경순환 목표 새로운 원료 개발 활동

#환경순환목표새로운 원료 개발 활동 산업계에서 SDGs에 대한 대응이 확대되고 있다. SDGs는 ‘Sustainable Development Goals(지속가능한 개발 목표)’의 약칭으로 2015년 9월 유엔 정상회의에서 채택되어 유엔 회원 193개국이 2016~2030년 15년간 달성하기 위해 내세운 목표이다. 17개의 큰 목표와 이를 달성하기 위한 구체적인 169개의 목표로 구성되어 지구상에서 ‘단 한 사람도 소외되지 않는 것(leave no one behind)’을 서약하고 있다. SDGs는 화장품 산업계에서도 현저하게 주목받고 있으며 각 회사의 여러 가지 노력이 소개되고 있다. 이에 호응해 천연과유기농을 소구한 화장품 시장도 확대되고 있다. 코로나19로 브랜드 메이커 출하 금액 베이스는 2020년 최초로 전년도를 밑돌았으나 천연과오가닉 시장은 계속해서 호조를 유지할 것으로 예측되고 있다1). 그리고 이러한 흐름을 받아들여 최근에는 클린 뷰티라는 화장품 장르가 새롭게 확립된 것도 기억에 새롭다. 그림1 클라우딘의 합성 촉진 효과 사진은 세포 내에서 합성된 클라우딘의 형광 관찰 이미지 화장품이 원료로 구성되어 있는 이상 특히 화장품 원료 메이커가