과학적으로 진화하는 화장품 성분

과학적으로 진화하는 화장품 성분

 

 

 

 

 

 

 

화장이란 말뜻은 일반적으로 인간의 신체, 특히 용모를 아름답게 꾸민다는 것으로 해석하고 있으나 정확히 표현하면 인간의 용모를 아름답게 보이게 꾸민다는 뜻이고 이러한 목적에 사용되는 것이 곧 화장품이다. 화장품에 대한 정의는 인체의 청결, 미화에 사용되는 것으로서 인체에 대하여 강한 작용이 없고 완전무해하며 부작용이나 독성이 없어야 한다는 것이 특징이라고 하겠다. 이러한 화장품이 최근에는 더욱 진화하여 특수하고 다양한 화장품 성분이 함유되어 피부를 더욱 아름답게 가꿔주고 있다. 피부에 바르는 과학이라 할 정도로 진화된 화장품 성분과 이들의 효능에 대해 자세히 알아보자.

 

미래의 화장품 개발은 안정성을 강조한 일반화장품에 비해 효능이 강조되는 기능성 화장품의 중요성이 강조되고 있으며 미백, 주름, 자외선 차단을 축으로 향후 카테고리의 확대가 화장품 산업의 현안이 되고 있다. 즉 여드름, 아토피, 체형개선 등 소비자 니즈와 결부된 다양한 신소재들이 연구되고 있기에 우리는 노화방지, 주름개선, 미백의 소재에 대해 알아둘 필요가 있다.

 

기능성 화장품이란

기능성 화장품이란 법령을 근거로 다음의 분류에 국한한다. 피부의 미백에 도움을 주는 제품(미백화장품), 피부의 주름개선에 도움을 주는 제품(주름개선 화장품) 및 피부를 곱게 태워주거나 자외선으로부터 피부를 보호하는데 도움을 주는 제품(자외선차단 화장품)으로 구분할 수 있다.

 

■ 기능성 화장품과 일반 화장품

세정과 미용목적 외에 특수기능이 부여된 기능성 화장품은 전 세계적으로 통용되는 것은 아니며 미국의 클리만(Kligman) 박사가 화장품(cosmetics)과 의약품(pharmaceuticals)에 해당되는 용어를 합성하여 코스메슈티컬(cosmeceuticals) 이라는 신조어를 제안하여 현재 사용되고 있다.

 

2000년 7월부터 화장품법이 시행되고 2001년 9월 26일자로 기능성 화장품 등의 심사에 관한 규정이 제정됨에 따라 기능성 화장품은 법적인 근거를 갖는 실체로서 일반 소비자들에게 인식되기 시작하였다. 기능성 화장품이 도입됨으로 해서 일반 화장품에서 표현이 금지된 여러 가지 효능 효과 등을 표시 광고를 할 수 있게 되었으나 그러기 위해서는 이에 대한 안전성, 유효성을 증명하기 위한 효력시험 자료나 임상시험 자료 및 유효성분의 안정성시험 자료 등을 구비하여 식품의약품안전청으로부터 승인을 받아야 한다.

 

■ 기능성 화장품의 도입에 따른 환경 변화

기능성 화장품이 도입됨에 따라 국내 화장품 시장에서의 여러 가지 환경 변화가 일고 있다. 우선 기능성 신소재의 개발이 활발해지고 있다. 대기업을 중심으로 독자적인 소재 개발은 물론 외부 전문 업체와의 공동연구를 통한 연구가 활발하며 이에 따른 관련 기술의 발달이 가속화되고 있다. 또한 소비자의 효능 효과에 대한 욕구 증대와 상품 선택에 있어서의 신뢰 증진 및 분별력 향상 등 소비자 인식이 변화되고 있다.

 

그리고 기존 회사의 이미지나 브랜드력 보다는 기능(기술)이 우수한 제품이 경쟁력 확보에 유리한 경쟁구조에 있어서의 변화도 일고 있으며 기능성 화장품의 고가화 고급화 및 카운슬링의 중요성 확대에 따른 유통구조의 변화 및 고부가가치 산업으로의 육성을 위한 정부 정책의 변화로 인한 화장품 사업 전반에 대한 지원이 확대되고 있다.

 

■ 기능성 노화방지 화장품 소재

화장품이 어떻게 피부노화를 지연시킬 수 있을까? 이미 알려진 피부노화의 외적 요인으로 자외선, 환경오염, 스트레스 등이 있으며 이들 외적 요인에 의한 피부노화를 지연시키기 위해 새로운 보습제의 개발과 세포간지질의 구성 성분인 세라마이드에 의한 보습효과 개선에 대한 연구가 진행되었다.

 

피부 보호에는 자외선 방어에 관한 연구, 유해산소 같은 프리라디칼을 효과적으로 제거하는 연구 및 피부 면역 기능을 높여 주고자 하는 연구 등을 들 수 있으며 혈행 촉진과 피부 신진대사 개선에 관한 연구도 진행되고 있다. 주름 개선 원료로는 레티놀 및 이의 안정화 원료가 주류이며 최근 민간요법 및 전통의학에 근거한 천연추출물이 개발되고 있다.

 

현재 주름개선 기능성 고시 원료로 알려져 있는 레티놀, 레티놀 팔미테이트, 아데노신 이외에도 다양한 신소재 개발이 추진되고 있다. 노화방지 화장품 개발을 위한 연구의 타깃은 주로 표피세포의 분화 재생 분야, 셀의 기질 응용분야 또는 활성산소 제어 분야이다.

 

▷ 표피 세포 분화 재생을 조절하는 항노화 소재

레티노이드_ 레티노이드는 천연물 유래의 비타민A 또는 합성 비타민A군을 총칭하는 것으로 레티놀, 레티날, 레티노인산 등이 포함된다. 1980년대에 여드름 치료의 임상으로부터 시작된 레티노이드의 광노화에 대한 효과는 과학적인 입증을 거쳐 현재 항노화 화장품 소재로 가장 많이 사용되는 소재이다. 단기간 투여로는 주로 표피의 분화 재생에 효과가 있으며 진피까지 효과를 얻으려면 4개월 이상 투여할 필요가 있다.

 

작용 기작은 콜라겐이나 히알루론산의 합성 촉진작용 의한 것으로 알려져 있다.

 

AHA 젖산(lactic acid), 글리콜산(glycolic acid) 및 시트르산(citric acid) 등의 AHA 중에서 특히 글리콜산이 표피세포의 증식 축진 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 또한 젖산은 유기산의 농도에 따라 효과가 보고되어 있으며 그 작용기작으로는 낮은 pH에 의한 각층의 박리효소의 활성화와 세포의 혈관내피증식인자(VGEF, vascular endothelial growth factor)의 분비 촉진 등이 알려져 있다.

 

 

 

VGEF는 UVB의 조사에 의해서 표피층에서 발현이 항진 된다고 알려져 있다. 그밖에 혈관신생이나 혈관 투과성을 증가시키는 요인이 되기도 한다. 또한 AHA는 RA와 같이 표피에서 히알루론산 글리코스아미노글리칸(glycosaminoglycan)의 합성을 촉진하는 것으로 알려져 있다.

 

▷ 세포외기질매트릭스(Extracellular matrix, ECM)성분을 조절하는 항노화 소재

콜라겐 대사 제어 소재_ 콜라겐은 3층 구조를 가진 비교적 안정한 섬유상의 단백질로 피부의 탄력을 유지시켜 주는 물질이다.

엘라스틴 대사 제어 소재_ 콜라겐과 함께 ECM 단백질의 일종인 엘라스틴 대사를 제어하는 물질들이 기능성 항노화 소재로 개발 이용되고 있다. 특히 엘라스틴은 피부 탄력성에 크게 기여하고 있다.

히알루론산 대사 제어 소재_ 히알루론산은 높은 수분 보유기능이 있어 피부에서 히알루론산의 대사를 촉진시키는 소재를 개발하는 것은 항노화에 주요한 일이 될 수 있다. 히알루론산은 피부에 아주 중요한 작용을 하는데 피부를 탄력 있게 하고 피부 손상 시 피부 하층부의 손상을 줄여주는 역할을 한다. 그리고 중요한 콜라겐이 세포 사이로의 움직임을 원활하게 하여 주며 뼈나 관절의 움직임을 원활하게 하도록 윤활유와 같은 역할을 한다. 또한 외부에서의 박테리아와 같은 물질의 침투를 예방하여 피부 감염과 같은 질병을 예방하여 주는 역할을 한다

 

▷ 세포외기질매트릭스(Extracellular matrix, ECM)성분을 조절하는 항노화 소재

콜라겐 대사 제어 소재_

콜라겐은 3층 구조를 가진 비교적 안정한 섬유상의 단백질로 피부의 탄력을 유지시켜 주는 물질이다.

 

엘라스틴 대사 제어 소재_

콜라겐과 함께 ECM 단백질의 일종인 엘라스틴 대사를 제어하는 물질들이 기능성 항노화 소재로 개발 이용되고 있다. 특히 엘라스틴은 피부 탄력성에 크게 기여하고 있다.

 

히알루론산 대사 제어 소재_

히알루론산은 높은 수분 보유기능이 있어 피부에서 히알루론산의 대사를 촉진시키는 소재를 개발하는 것은 항노화에 주요한 일이 될 수 있다. 히알루론산은 피부에 아주 중요한 작용을 하는데 피부를 탄력 있게 하고 피부 손상 시 피부 하층부의 손상을 줄여주는 역할을 한다.

그리고 중요한 콜라겐이 세포 사이로의 움직임을 원활하게 하여 주며 뼈나 관절의 움직임을 원활하게 하도록 윤활유와 같은 역할을 한다. 또한 외부에서의 박테리아와 같은 물질의 침투를 예방하여 피부 감염과 같은 질병을 예방하여 주는 역할을 한다.

 

▷ 활성산소 소거 물질을 이용한 항노화 소재

활성산소는 세포의 구성 성분들인 지질, 단백질, 당, DNA 등에 비선택적, 비가역적으로 파괴 작용을 함으로서 세포노화를 촉진하고 있다. 이러한 활성산소를 적절히 소거하는 소재도 항노화 화장품 개발에 유용한 도구가 되고 있다.

코엔자임Q-10_

1950년대 발견된 물질로 생물의 세포 내에서 산화 환원 반응에 중요한 역할을 감당하고 있는 화합물이다. 특히 미토콘드리아에 많이 존재하고 있다고 알려져 있다. 또한 세포외 체액 중이나 혈액 중에서도 존재하며 지질 미립자 중에 분포하면서 지질의 항산화 역할을 담당하고 있다. 특히 혈장 중에서 비타민보다도 강력한 지질 과산화를 억제하기 때문에 기능성 건강식품으로 활용되다가 최근에는 노화방지 화장품 소재로 활용되고 있다.

 

■이슈로 부각되고 있는 줄기세포 화장품

줄기세포는 출생 후부터 몸에 있는 여러 종류의 조직에 존재하는 성체줄기세포(adult stem cell)와 생명의 시초가 되는 수정란에서 유래하는 배아줄기세포(embryonic stem cell) 두 종류로 나눌 수 있다. 성체줄기세포는 특정한 조직을 구성하는 세포이다. 몸속에 극히 미량으로 존재하면서 항상 건강한 상태를 유지하는 데 필요로 하는 최소한의 세포를 제공해 준다.

성체줄기세포는 의학적으로 이용하기에 안전하다. 장기 재생을 위해 몸속에 이식해도 문제가 없으며, 신체조직에 어떤 손상이 발생하면 다른 장기에 있던 줄기세포가 몰려와서 손상된 조직으로 변하는 분화의 유연성이 있다. 또한 성인의 몸속에 있기 때문에 자기 자신의 세포를 자가 이식할 수 있다는 점에서 면역거부반응이 발생하지 않을 수 있다.

이러한 줄기세포가 화장품 성분으로 활용되기도 하는데 줄기세포 화장품이란 줄기세포와 관련된 기술이 응용된 화장품을 말한다. 다시 말하면 줄기세포 연구를 통해 얻어진 소재를 주성분으로 하는 화장품을 말하며, 줄기세포 화장품은 크게 인간유래 줄기세포 화장품과 식물 줄기세포 화장품으로 나뉜다.

 

인간유래 줄기세포_

줄기세포 화장품에 사용되는 줄기세포는 배아줄기세포와 성체줄기세포다.

배아줄기세포는 질병을 치료하기 위한 목적으로 연구되고 있는데 배아줄기세포는 남성의 생식세포인 정자와 여성의 생식세포인 난자가 결합하여 생성된 수정란(배아)에서 유래한다. 일반 세포와는 다르게 몸을 구성하는 모든 종류의 세포로 분화할 수 있는 특성을 갖고 있어 특별한 조건에서 배양한다면 무한대로 세포증식이 가능하다.

 

또한 노화가 되지 않는 세포이기 때문에 한 개의 배아줄기세포만으로도 수많은 환자의 치료에 이용될 수 있으며, 오랜 기간 동안 배양해도 염색체의 이상이 나타나지 않는다. 이처럼 배아줄기세포는 무한한 능력을 갖고 있는 줄기세포다. 하지만 배아줄기세포는 세포성장, 조직분화, 기관형성은 물론 한 생명체의 존재 원리를 밝혀주는 이상적인 답을 담고 있기는 하지만 윤리적인 문제로 인해 관련 연구가 한정돼 있다.

성체줄기세포는 출생 후부터 몸의 여러 조직에 있는 세포이다. 몸속에 극히 미량으로 존재하면서 항상 건강한 상태를 유지하는 데 필요로 하는 최소한의 세포를 제공해준다. 성인이 된 몸의 각 부위에서 얻어지는 줄기세포와 태아의 출산 때 태반과 태아를 연결하는 제대에서 얻어지는 제대혈에 존재하는 줄기세포 등이 성체줄기세포이다.

 

성체줄기세포는 의학적으로 이용하기에 안전하다. 장기 재생을 위해 몸속에 이식해도 문제가 없으며 주변 조직의 특성에 자신을 맞추어 분화하는 조직 특이적 분화능력이 있다. 신체조직에 어떤 손상이 발생하면 다른 장기에 있던 줄기세포가 몰려와서 손상된 조직으로 변하는 분화의 유연성이 있으며, 주입된 몸속에서 자가 재생산을 할 수 있다.

 

또한 성인의 몸속에 있기 때문에 자기 자신의 세포를 자가 이식할 수 있다는 점에서 면역거부반응이 발생하지 않을 수 있다. 이러한 점에서 성체줄기세포는 거의 모든 종류의 난치병 해결에 도움이 될 것으로 보고 있다.

 

식물 줄기세포 화장품_

식물 줄기세포 성분을 이용한 것이 식물줄기 세포 화장품이다. 관련 전문가들이 식물의 재생력을 그대로 간직한 식물 줄기세포 성분을 다양하게 확보해왔으며 연구 끝에 화장품에 적용 가능한 몇 가지 식물 줄기세포를 성분을 획득하게 되었다.

 

대표적으로 스위스 자생사과의 하나인 ‘우트빌러 스페트라우벌(Uttwiler Spatlauber)' 성분이 있다. 한 겨울에도 신선한 과육을 유지하는 우트빌러 스페트라우벌 줄기세포 리포좀은 지난해 세계 최대의 화장품 원료 전시회인 ’인-코스메틱스 2008‘에서 최고의 첨단 활성성분상을 수상하였다.

 

줄기세포가 피부에 미치는 영향_ 피부와 관련된 줄기세포 연구는 피부재생 촉진을 통한 상처치료 및 노화방지 분야와 모낭줄기세포를 이용한 탈모치료분야에서 활발히 이루어지고 있다. 최근에는 멜라닌 세포 분화를 통한 백반증 치료와 지방유래 줄기세포를 지방성형 이식물로 이용하는 등 그 응용범위가 넓어지고 있는 것이 사실.

 

성체줄기세포는 필요한 때에 특정한 조직의 세포로 분화하게 되는 미분화상태의 세포로, 한 조직에 있는 성체줄기세포는 오직 그 조직의 세포로만 분화한다고 알려져 있었으나 최근에는 다른 조직의 세포로도 분화할 수 있다는 연구 결과들이 보고되고 있어 이목이 집중되고 있다. 성체줄기세포가 치료에 이용이 된다면 치료하고자 하는 환자로부터 직접 성체줄기세포를 얻을 수 있어 배아줄기세포에 비해 윤리적인 문제가 불거질 일이 적고 환자 자신의 세포를 이용하는 것이기 때문에 면역거부반응도 적다.

그러나 소량으로 존재하기 때문에 분리가 쉽지 않다는 문제점이 아직 남아 있다.

 

■ 계면활성제(Surfactants)

계면활성제란 한 분자 내에 물과 친화성을 갖는 친수기와 유성 성분과 친화성을 갖는 친유기를 동시에 갖는 물질로서 계면에 흡착하여 계면의 성질을 현저히 바꿔주는 물질, 즉 계면 자유에너지를 낮추어 주는 물질이다. 계면활성제의 작용은 유화, 가용화, 분산, 습윤, 세정, 대전방지 등 그 구조에 따라 다양한 기능을 가지고 있으며 이온 성질에 따라 음이온, 비이온, 양이온 등의 계면활성제로 분류한다.

화장품에서 사용되는 계면활성제는 에멀젼과 같이 물과 오일을 혼합하기 위한 유화제, 향 등과 같이 물에 불용인 물질을 용해하기 위한 가용화제, 안료를 분산하기 위한 분산제 및 세정을 목적으로 세정제가 대표적 응용 분야이다. 그러나 화장품은 인체에 도포하는 제품으로 피부 안전성이 무엇보다 중요하므로 피부 자극성과 관련이 있는 경피 흡수나 방부제 불활성화 등 여러 가지 현상을 고려하여 선정되어야 한다.

-양이온성 계면활성제 : 살균, 소독작용, 정전기 발생 억제, 헤어린스 및 헤어트리트먼트에 사용

-음이온성 계면활성제 : 세정작용과 기포형성 작용 우수, 비누, 샴푸, 클렌징폼에 사용

-비이온성 계면활성제 : 피부자극이 적어 화장수의 가용화제, 크림의 유화제, 클렌징크림의 세정제 등에 사용

-양쪽성 계면활성제 : 세정작용이 있고 피부에 자극이 적어 저자극 샴푸, 베이비 샴푸 등에 사용

이외에도 천연 계면활성제가 있는데 천연 계면활성제로는 인산에스터의 음이온 계면활성제와 4급 암모늄염의 양이온 계면활성제를 공유하는 레시틴이 대표적이다. 레시틴의 주성분은 대두, 난황 등에서 얻어지며 포스파티딜세린, 포스파티딜에탄올아민, 포스파티딜콜린으로 이루어진다.

 

레시틴은 특이한 용해성, 이중막 형성을 이용한 리포좀 등의 구조체를 형성함으로 응용 범위가 넓다. 또한 사포닌의 인산염도 주요한 천연 계면활성제이다. 계면활성제를 분류하면 물과 기름이 잘 섞이게 하는 유화제, 소량의 기름을 물에 투명하게 녹이는 가용화제, 피부의 오염물질을 제거해 주는 세정제, 고체입자를 물에 균일하게 분산시켜 주는 분산제 등으로 구분할 수 있다.

 

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