샤허 두치(Dr Shaher Duchi) 수석 과학자 및 대니 골드스타인(Dr Danny Goldstein) 연구개발 부사장, Tagra Biotechnologies Ltd. COSSMA 6/2023, pp. 26–29.

수용성 살리실산: 독창적인 살리실산 제형 설계를 위한 혁신적인 방법. 타그라(Tagra)의 'WS SA50'은 백색 분말 형태로 제공되며, 비듬에 효과적으로 작용하여 헤어 케어 제품에 새로운 가능성을 열어줄 것으로 기대됩니다. 샤허 두치 박사와 대니 골드스타인 박사가 이 새로운 발명품을 소개합니다.

살리실산(SA)은 1829년 피에르 조제프 르루(Pierre-Joseph Leroux)에 의해 처음 추출된 유기 베타 하이드록시산(BHA)입니다. SA는 무색의 결정성 고체로 쓴맛이 나며 여러 식물에 자연적으로 존재합니다. 널리 알려진 각질 용해 및 항염 효과 덕분에 SA는 민감한 피부 진정, 붉은 기 완화, 여드름 및 기타 피부 질환 치료를 위한 다양한 스킨케어, 두피 케어 및 헤어 케어 제품에 흔히 사용됩니다. SA는 또한 미생물의 증식으로부터 포뮬러를 보호하기 위해 최대 0.5% 농도의 보존제로도 사용됩니다 [1]. 최근에는 다양한 스킨케어 화장품의 경우 최대 2.0%, 특정 헤어 제품의 경우 최대 3.0% 농도까지 "기타 용도"로도 안전한 것으로 발표되었습니다 [2,3].

그러나 SA는 제형화와 관련해 몇 가지 문제점을 가지고 있습니다. 수용성이 낮은(20°C에서 0.2g/100ml) 결정성 분말이어서 수성 제형에서 재결정화되는 경향이 있습니다. 현재 국소용 SA는 제형 내 용해도를 높여 효과를 극대화하기 위해 다른 용매(주로 알코올 및 글리콜)에 용해시켜 널리 사용되고 있습니다. 하지만 SA의 가용화제로 알코올을 사용하면 피부 건조 및 자극과 같은 부작용이 발생할 수 있으며 결정화, 변색 등 제형에 뚜렷한 문제를 일으켜 제품에 대한 소비자의 매력도를 떨어뜨릴 수 있습니다.

SA의 효과를 개선하고 앞서 언급한 제형상의 난제를 극복하기 위해 타그라 바이오테크놀로지스(Tagra Biotechnologies)는 SA 농도가 50%인 혁신적인 수용성 분말 형태의 SA인 'WS SA50'을 개발했습니다. 'WS SA50'의 수용해도는 5g/100ml로, 유리 SA의 0.2g/100ml에 비해 월등히 높습니다. 타그라의 기술은 가용화제를 첨가하지 않고도 SA의 수용해도를 크게 향상시키고 재결정화를 방지하여 SA의 효능을 더욱 높여줍니다.

분말 특성 분석

'WS SA50'은 평균 SA 함량이 46.5% ± 0.2%인 백색 분말 형태입니다. SA의 정량 분석은 가변 자외선 검출기가 장착된 JASCO HPLC 시스템을 사용하여 역상 HPLC법으로 수행되었습니다. 입자 형태와 크기는 그림 1에 나타난 바와 같이 주사전자현미경(SEM)으로 분석되었습니다.

그림 1: 2~30 마이크로미터 범위의 구형 입자를 보여주는 'WS SA50' 분말의 SEM 관찰 결과.

용해도 테스트

WS SA50 분말의 수용해도 특성은 증류수(DW)에 각각 유리 SA 1%, 2%, 3%에 해당하는 2%, 4%, 6% 농도로 용해하여 측정했습니다. WS SA50은 유리 SA에 비해 SA의 용해도를 최대 15배까지 증가시키며 알코올을 가용화제로 사용할 필요가 없습니다. 마찬가지로 원치 않는 재결정화 현상도 발생하지 않습니다.

체외 효능 테스트: 여드름균(P. Acnes)에 대한 항균 특성

타그라 연구팀은 디스크 확산법을 통해 P. Acnes 증식에 대한 WS SA50의 효능을 테스트했으며, 그 결과 그림 2에 나타난 바와 같이 4% WS SA50을 함유한 수용액이 2% 유리 SA를 함유한 기존의 히드로알코올 용액 및 4µg/ml 암피실린(Ampicillin) 용액보다 더 강력한 것으로 나타났습니다.

그림 2: 디스크 확산법을 통해 체외(in-vitro) 테스트한 P. Acne에 대한 WS SA50의 항균 특성.

마찬가지로 4% WS SA50 용액과 2% SA 용액 모두에 대해 최소 억제 농도(MIC)를 비교했을 때, 그림 3에 표시된 것처럼 4% WS SA50을 함유한 수용액이 2% 유리 SA를 함유한 히드로알코올 용액(두 용액 모두 유효성분 기준 동일 %)보다 30~50% 더 효과적인 것으로 나타났습니다.

그림 3: 4% WS SA50 수용액과 2% 유리 SA 히드로에탄올 용액 간의 P. Acnes에 대한 최소 억제 농도 비교. 양성 대조군으로는 25% DDW에 희석된 암피실린(10μg/ml)이 사용되었습니다.

생체 내 비듬 완화 임상시험

노력의 일환으로 연구팀은 4% WS SA50이 함유된 두피 세럼, 즉 비듬 케어 트리트먼트 제형에 대한 임상 평가를 완료했습니다. 시험군은 18세에서 56세(평균 26.4 ± 9.7세)의 자원자 30명(남성 및 여성)으로 구성되었습니다. 자원자들은 특정 헤어 트리트먼트 없이(일반 샴푸만 사용) 15일간의 워시아웃 기간을 거친 후 과도한 지성 두피(피지 수치 > 120 µg/cm²) 및 눈에 띄는 비듬 각질(Van Abbe 평가 척도 1-3점)을 보였습니다. 자원자들은 두피에 직접 도포하는 일일 트리트먼트 프로토콜(1회 도포 시 6-7mL)에 따라 28일 동안 시험 제품을 사용하도록 안내받았습니다. 트리트먼트 시작 전(D0)과 사용 4주 후(D28)에 자원자들은 모발 비듬(개수 및 총 면적)을 평가하기 위해 두피 측정을 받았습니다.

자원자의 비듬은 2D 이미지 분석을 위한 HeadScan Bench Light Face 및 FrameScan NG-48 소프트웨어가 설치된 Nikon D5600을 사용하여 각 자원자의 특정 관심 영역(ROI)에서 정량화되었습니다. 또한 두 명의 독립된 전문가가 비듬에 대한 Van Abbe 평가 척도(0-3)를 사용하여 시각적 전문가 평가를 진행했습니다. 고해상도 매크로 사진은 HeadScan Bench Light Face에 설치된 Nikon D5600 카메라를 사용하여 획득했습니다. 각 시점(D0부터 D28까지)에서 각 자원자로부터 기록된 데이터는 기준값(D0) 대비 정규화되었으며 시점 간 통계 분석이 수행되었습니다.

4% WS SA50 세럼을 국소 도포한 결과, D0과 비교했을 때 도포 28일 후 비듬 입자 수가 51.1% 유의미하게 감소했습니다. 일관되게, 4% WS SA50 세럼 치료는 D28 시점에서 비듬의 총 면적을 54.9% 유의미하게 감소시켰습니다(그림 4).

그림 4: 4% WS SA50 세럼이 모발 비듬 매개변수에 미치는 영향. 4% WS SA50 세럼으로 치료하기 전(D0) 및 28일 후(D28) 이미지 분석을 통해 평가된 비듬 입자의 수와 총 면적을 그래픽으로 나타낸 것입니다.

보다 주관적인 평가인 임상 전문가 평가(CEE)에서도 눈에 띄는 비듬의 유의미한 감소가 나타났으며, 임상 점수는 기준 시점(D0)의 1.76점에서 D28 시점에 0.92점으로 감소했습니다(그림 5 및 6).

• 그림 5: 치료 전(D0) 및 국소 도포 치료 4주 후(D28) 4% WS SA50 세럼이 두피 비듬에 미치는 영향.

• 그림 6: 임상 전문가 평가 후 4% WS SA50 세럼이 모발 비듬에 미치는 영향. 치료 전(D0) 및 28일 후(D28) Van Abbe 평가 척도(0-3)를 사용하여 주관적으로 평가된 비듬 수준을 그래픽으로 나타낸 것입니다.

피부 적합성 및 수용성과 관련하여 참가자들은 치료 기간 및 이후 7일 동안 중대한 이상반응(SUE)을 보이지 않았습니다.

결론

WS SA50은 새로운 살리실산 기반 제형과 새로운 제품 컨셉을 설계하고자 하는 포뮬레이터 및 제품 개발팀에게 새로운 차원의 기회를 열어줍니다. 이러한 기술은 피부를 자극 없이 건강하게 가꾸어 주므로 더 나은 피부를 만드는 데 기여하고 소비자의 제품 수용도를 높여줍니다.

참고문헌

1. www.mayoclinic.org/drugs-supplements/salicylic-acid-topical-route/description/drg-20066030

2. www.ec.europa.eu/health/ph_risk/committees/sccp/documents/out170_en.pdf

3. www.cirs-group.com/en/cosmetics/sccs-issued-a-preliminary-opinion-on-salicylic-acid