Saher Duchi 박사(수석 과학자), Danny Goldstein 박사(R&D 부사장), Tagra Biotechnologies. COSSMA 9/2021, pp. 10–13.

안정화: 레티놀은 노화 방지 피부를 위한 업계 최고의 표준 성분 중 하나로 간주됩니다. 하지만 이 놀라운 성분이 어떻게 더 나은 효과를 낼 수 있을까요? Saher Duchi 박사와 Danny Goldstein 박사는 미세캡슐화 기술로 이를 보호하는 방법을 알고 있습니다.

레티놀은 비타민 A의 유도체로, 노화 방지 피부를 위한 업계 최고의 표준 성분 중 하나로 인정받고 있습니다. 레티놀은 사용자가 더 젊고 맑으며 건강해 보이는 피부를 가꿀 수 있도록 돕습니다 [1,2,3]. 이는 콜라겐 생성을 촉진하는 동시에 세포 턴오버를 증가시킴으로써 이루어지며, 이러한 작용의 조합은 잔주름과 깊은 주름을 줄이고 모공을 열어주며 여드름을 완화하고 피부 결을 매끄럽고 정돈되게 만듭니다. 그러나 레티놀은 탁월한 효능으로 잘 알려져 있는 반면, 산화에 대한 민감도가 높아 효능이 쉽게 저하될 수 있습니다. 공기, 햇빛, 산성 조건 및 중금속에 노출되면 분해되어 궁극적으로 역가가 감소하고 효과가 제한됩니다.

이러한 문제는 미세캡슐화된 레티놀을 통해 극복할 수 있습니다 [4]. 이 혁신적인 기술은 활성 성분을 안정화된 미세캡슐화 형태로 전달함으로써 최종 포뮬러의 성능과 보관 수명을 향상시키는 데 기여합니다. 고분자 껍질은 포뮬러를 피부에 문지를 때만 파열되어 시간이 지남에 따라 캡슐화된 레티놀을 방출합니다. 이 순간까지 미세캡슐은 깨지지 않은 상태로 유지되며, 이는 레티놀의 안정성과 최종 효능을 유지하는 역할을 합니다.

미세캡슐의 제조

레티놀이 담지된 미세캡슐은 용매 추출법으로 제조되었습니다 [5,6]. 미세캡슐은 에틸아세테이트에 중합체인 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 레티놀 및 기타 지용성 첨가제를 용해시켜 제조되었습니다. 에틸아세테이트를 PVA가 함유된 수상과 혼합하여 에멀션을 형성했습니다. 그런 다음 에멀션을 추출 수상으로 옮겼습니다. 미세캡슐이 완전히 침전된 후, 여과를 통해 수집하고 불순물을 제거하기 위해 물로 세척했습니다. 미세캡슐은 동결 건조(lyophilisation)를 사용하여 건조함으로써 유동성 있는 분말을 얻었습니다.

미세캡슐의 특성 분석

레티놀은 가변 자외선 검출기가 장착된 Jasco HPLC 시스템을 사용하는 역상 HPLC를 통해 정량화되었습니다. 분리는 Ace 3, C18-PFP 컬럼(150 × 4.6mm)을 사용하고, 85% v/v 메탄올과 15% v/v 물을 포함하는 등용매 이동상을 1.0ml/min의 유속으로 흘려보내 수행되었습니다. 레티놀은 325nm에서 검출되었습니다. 평가된 파라미터는 함량(미세캡슐 내 레티놀 농도의 백분율) 및 포집 효율(추정 함량/이론 함량의 백분율)이었습니다. 미세캡슐의 크기와 입도 분포는 Horiba LA-350 레이저 회절 입도 분포 분석기를 사용하여 분석되었습니다.

연구 및 시험

안정성: 미세캡슐의 안정성을 평가하고 유리(free) 레티놀과 비교했습니다. 캡슐화된 레티놀과 유리 레티놀을 수성 겔 베이스 포뮬러(pH 7.3)에 혼합하고 차광된 밀폐 유리 용기 내에서 40°C로 배양했습니다. 보관 2주 및 4주 후 HPLC 방법으로 레티놀 함량(초기 대비 백분율)을 측정하여 안정성을 평가했습니다.

생체 내(In-vivo) 효능 시험: 미세캡슐의 항노화 활성을 평가하기 위해 임상 연구를 수행했습니다. 20명의 피험자가 1.1%의 미세캡슐(유리 레티놀 0.1%에 해당)이 함유된 베이스 나이트 크림을 4주 동안 매일 2회 도포했습니다. 치료 효능은 Visia CR 이미징 시스템을 통해 평가되었습니다. 안면 피부 결 외관의 변화를 확인하기 위해 이미지를 ImagePro 소프트웨어로 분석했습니다 [7,8]. 기준 시점(베이스라인) 및 사용 4주 후에 숙련된 전문가가 각 피험자의 피부 탄력을 측정하기 위해 Cutometer 측정을 수행했습니다.

항산화 활성: 2,2-디페닐-1-피크릴히드라질(DPPH)법을 사용하여 유리 레티놀 대비 항산화 활성을 측정했습니다. DPPH의 환원은 분광광도계로 측정되었습니다 [9].

결과

미세캡슐 특성 분석: 수득된 유동성 미세캡슐 분말의 평균 레티놀 함량은 8.6 ± 0.5%였으며, 평균 포집 효율은 90.1 ± 1.7%였습니다. 미세캡슐의 평균 크기 값은 약 14µm였습니다. 하나의 좁은 피크가 나타난 것은 미세캡슐 군집의 크기가 균일함을 나타냅니다(그림 1).

그림 1: 미세캡슐의 평균 크기 및 입도 분포를 나타내는 대표 그래프.

안정성: 국소용 베이스 겔 포뮬러(pH 7.3)에 각각 혼합된 캡슐화된 레티놀과 유리 레티놀의 안정성을 40°C에서 4주간 평가했습니다. 각 시료의 상대적 레티놀 함량(초기 대비 백분율)은 그림 2와 같이 측정되었습니다. 결과에 따르면, 40°C에서 4주 후 평균 상대 레티놀 함량은 유리 레티놀에 비해 미세캡슐로 제형화했을 때 유의하게 더 높았습니다. 또한 미세캡슐로 제형화함으로써 시간이 지남에 따른 겔 제형의 변색이 방지된다는 점도 명확히 입증되었습니다.

그림 2: 40°C에서 4주 동안 배양된 겔 포뮬러에서의 레티놀 안정성, 유리 레티놀 대비 CelluCap R. 데이터는 평균 레티놀 함량(초기 대비 백분율)으로 표시됩니다.

생체 내(In-vivo) 효능 결과: 피부에 대한 미세캡슐 1.1%(유리 레티놀 0.1%) 함유 포뮬러의 효능 평가를 위해 Visia CR 이미징 시스템을 사용했습니다. 각 피험자의 피부 탄력은 Cutometer를 사용하여 측정되었습니다. 안면 피부 결 외관의 변화를 확인하기 위해 이미지를 분석했습니다.

매일 2회씩 4주간 사용한 결과, 그림 3과 4에 나타난 바와 같이 피부 탄력이 55.2% 증가하고 잔주름 및 굵은 주름의 외관이 11.2% 개선되었습니다(기준 시점 대비 통계적으로 유의미한 차이, p < 0.05).

또한, 참가자의 90%가 잔주름과 굵은 주름이 감소했다는 데 동의했으며, 100% 전원이 피부가 더 탄력 있고 더 젊고 건강하며 맑고 부드럽고 매끄러우며 균일해 보인다는 데 동의했습니다.

• 그림 3: 기준 시점(좌) 및 CelluCap R 사용 28일 후(우) 이마 주름 외관 감소의 대표 이미지.

• 그림 4: 기준 시점(좌) 및 CelluCap R 사용 28일 후(우) 마리오네트 주름의 눈에 띄는 완화를 보여주는 대표 이미지.

항산화 활성: DPPH 라디칼의 억제 백분율을 결정하는 DPPH 분석법을 통해 유리 레티놀 대비 미세캡슐의 항산화 활성을 평가했습니다. 캡슐화 기술을 통해 레티놀을 캡슐화한 후, 그림 5에 표시된 바와 같이 DPPH 라디칼을 "소거"하는 능력이 크게 향상되었습니다.

그림 5: 유리 레티놀 대비 CelluCap R 미세캡슐의 항산화 활성(테스트된 두 시료의 최종 레티놀 농도는 동일함).

결론

레티놀은 스킨케어에서 가장 인기 있는 성분 중 하나입니다. 그러나 이 민감한 성분을 스킨케어 포뮬러에 배합할 때 과학자들이 직면하는 특정 문제와 과제, 즉 시간이 지나도 안정성과 역가를 유지해야 하는 과제가 존재합니다.

그러나 캡슐화된 안정적인 형태의 레티놀을 개발하여 역가와 효능을 보존하면서 효율적인 전달을 보장하는 것이 가능해졌습니다. 이 미세캡슐은 기계적 압력을 가할 때 레티놀을 방출하도록 설계되었으며, 이로 인해 고분자 껍질이 파열됩니다. 바를 때 포뮬러를 피부에 문지르면 고분자 껍질이 붕괴되고 미세캡슐이 파쇄되기 시작하여 캡슐화된 레티놀을 방출합니다. 미세캡슐은 눈에 보이지 않는 입자로 분해되지만 여전히 내용물의 일부를 보유하여 시간이 지남에 따라 지속적으로 방출합니다.

본 연구의 결과는 레티놀 미세캡슐이 유리 형태의 레티놀보다 훨씬 더 안정적임을 명확하게 보여줍니다. 또한, 생체 내 임상 연구를 통해 캡슐화 공정이 빠른 효능을 나타내는 항노화/주름 개선제로서 레티놀의 피부과적 활성을 보존한다는 사실이 명확히 확인되었습니다.

참고문헌

1. Pandel R., Poljšak B., Godic A., Dahmane R. (2013) Skin Photo-aging and the Role of Antioxidants in Its Prevention. ISRN Dermatology. 12, eCollection 2013

2. Poljsak B., Dahmane R., Godic A. (2013) Skin and antioxidants. Journal of Cosmetic and Laser Therapy. 15, 107-113

3. Chen L, Hu JY, Wang SQ. (2012) The role of antioxidants in photoprotection: a critical review. Journal of the American Academy of Dermatology. 67, 1013-1024

4. CelluCap R, INCI: 레티놀, 셀룰로오스아세테이트부티레이트, 트리 카프릴린, 펜타에리스리틸테트라-다이-t-부틸하이드록시하이드로신나메이트

5. Jelvehgari M, Montazam SH. (2012) Comparison of microencapsulation by emulsion-solvent extraction/evaporation technique using derivatives cellulose and acrylate-methacrylate copolymer as carriers. Jundishapur Journal of Natural Pharmaceutical Products. 7, 144-152.

6. Freitas S, Merkle HP, Gander B. (2005) Microencapsulation by solvent extraction/evaporation: reviewing the state of the art of microsphere preparation process technology. Journal of Controlled Release. 102, 313-332

7. Corinne Granger et al. Prospective Evaluation of the Efficacy of a Food Supplement in Increasing Photoprotection and Improving Selective Markers Related to Skin Photo-Ageing. Dermatol Ther. 2020 Feb; 10(1):163-178

8. Jong-Seong Ryu et al. Improving lip wrinkles: lipstick-related image analysis. Skin Res Technol. 2005 Aug; 11(3):157-64

9. Formagio AS, et al. 2014. Evaluation of Antioxidant Activity, Total Flavonoids, Tannins and Phenolic Compounds in Psychotria Leaf Extracts. Antioxidants (Basel, Switzerland), 10: 745-757.