KR102298451B1

KR102298451B1 - 자일로올리고당을 유효성분으로 함유하는 중금속 및 미세 먼지 제거용 화장료 조성물

Info

Publication number: KR102298451B1
Application number: KR1020190131977A
Authority: KR
Inventors: 이지영; 이춘몽; 이광식; 이건국
Original assignee: 주식회사 코리아나화장품
Priority date: 2019-10-23
Filing date: 2019-10-23
Publication date: 2021-09-07
Also published as: KR20210048108A

Abstract

본 발명은 중금속 및 미세먼지 제거용 화장료 조성물에 관한 것으로서, 자일로올리고당을 유효 성분으로 함유한다. 본 발명에 따른 화장료 조성물은 미세먼지에 의한 세포사멸 억제효과, 염증성 사이토카인 발현 억제 효과, 콜라겐 생합성 저해 억제효과, 히아루론산 분해 억제효과 및 피부손상 회복효과를 갖는다.

Description

자일로올리고당을 유효성분으로 함유하는 중금속 및 미세 먼지 제거용 화장료 조성물{COSMETIC COMPOSITION FOR REMOVING HEAVY METAL CHELATION AND PARTICULATE MATTER COMPRISING XYLOOLIGOSACCHARIDE AS ACTIVE INGREDIENT}

본 발명은 자일로올리고당을 유효 성분으로 함유하는 중금속 및 미세먼지 제거용 화장료 조성물에 관한 것이다.

미세먼지는 우리 눈에 보이지 않는 아주 작은 물질로 대기 중에 오랫동안 떠다니거나 흩날려 내려오는 직경 10㎛ 이하의 입자상 물질을 의미한다. 구체적으로, 석탄, 석유 등의 화석연료가 연소될 때 또는 제조업ㆍ자동차 매연 등의 배출가스에서 나오며, 기관지를 거쳐 폐에 흡착되어 각종 폐질환을 유발하는 대기오염물질이다.

먼지는 입자의 크기에 따라 총 먼지(TSP, Total Suspended Particle), 지름이 10㎛ 이하인 미세먼지(PM 10), 지름이 2.5㎛ 이하(PM 2.5)인 초미세먼지로 나뉜다. 미세먼지는 질산염(NO₃ ^-), 암모늄(NH₄ ⁺), 황산염(SO₄ ^2-) 등의 이온 성분과 탄소화합물(carbon compounds), 금속(elements) 화합물 등으로 이루어져 있는데 세계보건기구(WHO)는 미세먼지 중 디젤에서 배출되는 BC(black carbon)을 1급 발암물질로 지정한 바 있다. 장기간 미세먼지에 노출될 경우 면역력이 급격히 저하되어 감기, 천식, 기관지염 등의 호흡기 질환은 물론 심혈관 질환, 피부질환, 안구질환 등 각종 질병에 노출될 수 있다. 특히 직경 2.5㎛ 이하의 초미세먼지는 인체 내 기관지 및 폐 깊숙한 곳까지 침투하기 쉬워 기관지, 폐 등에 붙어 각종 질환을 유발한다(PM 2.5).

황사는 중국의 고비사막과 몽골에서 주로 3월 봄철에 날아오는 모래를 말한다. 반면 세계보건기구(WHO)에서 1급 발암물질로 정한 미세먼지는 중국 상하이와 칭다오 지역의 매연과 자동차 배기가스 등이 포함된 고농도의 대기오염물질이다.

미세먼지는 건선, 아토피성 피부염, 여드름과 같은 염증성 피부질환뿐 아니라 피부노화, 탈모, 피부암에도 영향을 미친다. 미세먼지는 모공의 크기보다 최대 20배 정도 작기 때문에 피부 내로 쉽게 침투할 수 있으며 지속적인 미세먼지의 공격은 피부장벽의 보호 기능을 상실시킴으로써 심각한 질병을 초래할 수 있다. 또한 미세먼지에 의한 염증성 사이토카인의 증가와 체내 활성산소의 증가가 피부 세포에서 염증 반응, 주름 생성, 색소 침착을 증가시키며 심각하게는 피부암 발병에도 영향을 준다고 알려져 있다. 미세먼지는 단기적으로 조기 노화, 수분 부족, 색소 침착, 잔주름과 주름을 증가시키고, 장기적으로는 되돌릴 수 없는 피부 손상으로 인해 피부가 환경적 요소들로부터 몸을 보호하는 기능을 상실하면서 피부암과 같은 심각한 병을 초래할 수 있다.

한국등록특허 제10-1629706호는 진귤(Citrus sunki) 과피 추출물, 고사리삼(Sceptridium ternatum 또는 Botrychium ternatum) 추출물 및 백기생(Korthalsella japonica) 추출물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 추출물을 유효성분으로 포함하는 황사 또는 미세먼지로부터 유발되는 피부 염증 완화용 조성물에 관하여 기재되어 있다. 또한, 한국공개특허 제10-2016-0108015호는 구아바, 조릿대, 울금, 백수오 및 섬오가피의 복합 식물 추출물을 유효성분으로 함유하는 중금속에 의한 피부 손상의 예방 또는 치료용 조성물에 관하여 기재되어 있다.

본 발명자들은 미세먼지 및 중금속을 제거하는 물질을 연구한 결과 자일로올리고당을 선정하여 이의 중금속 및 미세먼지 흡착효과, 미세먼지에 의한 세포사멸 억제효과, 미세먼지에 의한 염증성 사이토카인 억제효과, 미세먼지에 의한 콜라겐 합성 저해 억제효과, 미세먼지에 의한 히아루론산 분해 억제효과, 피부손상 회복효과를 측정한 그 효능이 매우 우수하므로 화장품으로서의 효능을 기대할 수 있다는 것을 발견하게 되었다.

본 발명의 목적은 자일로올리고당을 함유하여 중금속 및 미세먼지 흡착효과, 미세먼지에 의한 세포사멸 억제효과, 미세먼지에 의한 염증성 사이토카인 억제효과, 미세먼지에 의한 콜라겐 합성 저해 억제효과, 미세먼지에 의한 히아루론산 분해 억제효과, 피부손상 회복효과를 나타내는 화장료 조성물을 제공하는데 있다.

바람직하게는, 상기 화장료 조성물은 미세먼지에 의한 세포사멸 억제효과, 염증성 사이토카인 발현 억제 효과, 콜라겐 생합성 저해 억제효과, 히아루론산 분해 억제효과 또는 피부손상 회복효과를 갖는다.

바람직하게는, 상기 자일로올리고당은 화장료 조성물의 전체 중량에 대하여 0.0001 내지 30.0 중량% 함유된다.

바람직하게는, 상기 화장료 조성물은 용액, 현탁액, 유탁액, 페이스트, 겔, 크림, 로션, 파우더, 비누, 클렌징, 오일, 분말파운데이션, 유탁액파운데이션, 왁스파운데이션, 팩, 마사지크림 및 스프레이로 구성된 군으로부터 선택되는 제형을 갖는다.

본 발명에 따른 자일로올리고당은 중금속 및 미세먼지 흡착효과(실험예 1), 미세먼지에 의한 세포사멸 억제효과(실험예 2), 미세먼지에 의한 염증성 사이토카인 발현 억제 효과(실험예 3), 미세먼지에 의한 콜라겐 생합성 저해 억제효과(실험예 4), 미세먼지에 의한 히아루론산 분해 억제효과(실험예 5) 및 미세먼지에 의한 피부손상 회복효과(실험예 6)를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 자일로올리고당에 의해 합성된 히알루론산의 양을 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 화장료 조성물은 중금속 및 미세먼지 제거를 위한 유효성분으로 함유하는 자일로올리고당을 함유하는 화장료 조성물이다.

자일로올리고당(Xylooligosaccharide)은 헤미셀룰로오스(hemicellulose)에서 추출한 자일란(xylan)을 효소에 의해 가수분해하여 자일로스(xylose)가 2~10개인 β-1,4 xyloside로 결합된 당류 혼합물이다. 자일로올리고당은 저칼로리(1.0~3.0 Kcal/Mol)감미료로서 감미도가 설탕의 약 40%정도로 낮지만 열과 pH에 대해서도 안정하다는 특징이 있다. 자일로올리고당은 자연적으로 과일, 야채, 대나무, 꿀, 우유 등에 존재하는 물질이다. 다른 올리고당에 비해 하루에 0.7~7.5 g의 비교적 적은 양으로 유효섭취량을 충족시키며 장내 유익균 증식, 유해균 억제 및 배변활동에 도움을 줄 수 있어 건강기능식품 개별인정형 원료로 등록되어 있다. 자일로올리고당은 사람의 타액, 췌장액, 소장점액, 대장액, 인공장액 등의 소화효소에 의하여 분해되지 않는 난소화성 물질로 보고되어 있다. 따라서 체내로 흡수되어 에너지원으로 이용될 수 없어 소장 내에서 체류하는 시간이 길어짐에 따라 혈당저감효과를 나타낼 수 있을 것으로 판단된다. 대장에서는 비피도박테리아(Bifidobacterium) 및 락토바실러스(Lactobacillus) 등과 같은 유익균들이 자일로올리고당을 선택적으로 이용하기 때문에 대장내 유익균 개체를 증가시켜 장 건강에 도움 준다. 또한, 건강한 성인의 경우 1일 0.4~0.7g의 자일로올리고당 섭취로 비피더스균의 증식촉진효과가 확인되었다.

본 발명에 따르면, 상기 자일로올리고당은 화장료 조성물의 전체 중량에 대해서 0.0001 ~ 30.0 중량% 함유되며, 더욱 바람직하게는, 상기 자일로올리고당은 화장료 조성물의 전체 중량에 대해서 0.01 ~ 10 중량% 함유되는 것을 특징으로 한다. 상기 자일로올리고당의 함량이　0.0001 중량% 미만인 경우에는 피부 개선 효과가 나타나지 않으며, 30.0 중량%를 초과하는 경우에는 함유량 증가에 대한 피부 개선 효과 증대 정도가 미미하며, 제형상의 안전 및 안정성에 문제가 있으며 경제적이지도 못하다.

따라서, 이러한 다양한 기능을 가진 자일로올리고당을 포함하는 본 발명의 화장료 조성물은 중금속 및 미세먼지 제거에 효과적이다. 또한 본 발명에 따른 화장료 조성물은 중금속 및 미세먼지로 인해 발생하는 피부 염증 예방하고 피부 손상을 회복시킨다. 구체적으로 상기 중금속 및 미세먼지 제거용 화장료 조성물은 우수한 중금속 및 미세먼지 흡착효과, 세포사멸 억제효과, 항염효과, 피부손상 회복효과를 통해 이루어질 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다.　이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.

제조예 1: 자일로올리고당

본 발명에서 사용된 자일로올리고당은 (주)태경식품에서 구입하였다.

실험예 1: 중금속 및 미세먼지 흡착효과

자일로올리고당의 중금속과 미세먼지 흡착효과를 확인하기 위해, 각각 100ppm의 납, 카드뮴, 구리, 비소, 아연 및 미세먼지(PM2.5)를 10,000ppm 농도의 제조예 1을 1시간 동안 반응시킨 뒤 필터하였다. 필터하고 남은 필터액의 잔존 중금속 및 미세먼지 함량을 원자흡수분광법(Atomic absorption spectrometry)을 통해 측정하였다. 대조군으로는 제조예 대신 정제수를 포함하는 군을 사용하였다. 흡착율은 중금속과 미세먼지 흡착 후 시료의 농도를 흡착 전 시료의 농도로 나눠 계산하였으며, 흡착율이 높을수록 중금속 및 미세먼지를 효과적으로 흡착하여 제거하는 것을 의미하였으며 그 결과를 표 1에 나타냈다.

시료	흡착율(%)
	납	구리	카드뮴	아연	비소	미세먼지
						(PM2.5)
대조군 (무첨가)	0	0	0	0	0	0
제조예1	55	48	47	49	51	48

상기 표 1의 결과에서 알 수 있듯이, 본 발명의 자일로올리고당을 함유하는 제조예 1은 중금속 및 미세먼지 흡착효과가 우수함을 확인할 수 있었다.

실험예 2: 미세먼지에 의한 세포사멸 억제효과

실험예 2는 제조예 1의 미세먼지에 의한 세포사멸을 억제하는 효과를 측정한 것이다.

인간 피부 각질형성 세포(한국 세포주 은행, 대한민국)를 48-웰 마이크로 플레이트(Nunc, 덴마크)에 각 웰당 1×10⁴ 세포가 되도록 접종하고, DMEM 배지(Sigma, 미합중국)에서 37℃의 조건에서 24시간 동안 배양하였다. 배양 후 미세먼지(100ppm) 또는 황사와 상기 제조예 1을 1000ppm을 첨가한 무혈청 DMEM 배지 및 대조군으로 미세먼지만 단독 포함된 무혈청 DMEM 배지에서 24시간 동안 추가로 배양하였다.　사용된 미세먼지는 황사 또는 대기중에 떠다니는 직경 0.001㎛에 이르는 모든 입자상물질인 TSP(total suspended particle), PM2.5(Particulate matter 2.5), PM10(Particulate matter 10) 및 urban dust(Standard Reference Material 1649b)이다. 배양 후, MTT 시약을 첨가하고 4시간 동안 배양한 후, 배양액을 제거하고 1N NaOH/이소프로판올 용액을 첨가하여 20분간 교반한 후 흡광 광도계로 565nm에서 흡광도를 측정하고 세포의 생존율을 계산하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

구분	세포생존율(%)
구분	황사 -0.01%	PM2.5 -0.01%	PM10 -0.01%	urban dust-0.01%	TSP -0.01%
대조군 (무첨가)	41.3	32.3	37.1	38.6	37.1
제조예1	72.8	76.5	73.2	77.2	73.2

상기 표 2의 결과에서 알 수 있듯이, 황사, TSP(total suspended particle), PM2.5(Particulate matter 2.5), PM10(Particulate matter 10) 및 urban dust에 의해 피부 각질형성세포의 세포사멸이 유발됨을 확인할 수 있었다. 본 발명의 제조예 1은 피부 각질형성세포에서 미세먼지에 의해 유발된 세포사멸을 억제시켜 세포생존율을 증가시킬 수 있음을 확인하였다.

실험예 3: 미세먼지에 의한 염증성 사이토카인 발현 억제효과

실험예 3은 제조예 1의 미세먼지 및 중금속에 의해 발현되는 염증성 사이토카인 발현 억제 효과를 평가하기 위한 것이다. 사람의 표피 조직에서 분리한 섬유아세포(fibroblast)를 24-웰 시험 플레이트에 5×10⁴개씩 넣고 24시간 동안 부착시켰다. 각 웰을 PBS로 1회 세척하고 각 웰에 500 μl의 PBS를 넣었다. 이 섬유아세포에 미세먼지(100ppm) 또는 황사와 상기 제조예 1을 1000ppm을 첨가한 무혈청 DMEM 배지 및 대조군으로 미세먼지만 단독 포함된 무혈청 DMEM 배지에서 24시간 동안 추가로 배양하였다.　배양 상층액을 150 μl을 취하여 IL-1α를 정량함으로서 제조예1의 염증성 사이토카인 발현 억제 효과를 판단하였다. IL-1α의 양은 효소 면역 분석법 (Enzyme-linked immunosorbent assay)을 이용하여 정량화하였으며, 염증성 사이토카인(IL-1α)의 발현 억제율(%)은 하기 수학식 1에 의해 계산하였다.

Bo : 자외선 조사하지 않고 시료 처리하지 않은 웰의 IL-1α 생성량

Bt : 자외선 조사하고 시료 처리하지 않은 웰의 IL-1α 생성량

St : 자외선 조사하고 시료 처리한 웰의 IL-1α 생성량

시료명	염증성 사이토 카인 발현 억제율(%)
시료명	황사(0.01%)	PM2.5(0.01%)	PM10(0.01%)
제조예1	54.07 ± 1.06	53.27 ± 0.93	53.15 ± 1.01
인도메타신(100ppm)	60.25 ± 1.13	62.21 ± 1.02	60.53 ± 0.77

표 3에 따르면, 제조예 1은 미세먼지에 의한 염증성 사이토카인인 IL-1α의 생성을 억제하는 것을 알 수 있었다.

실험예 4: 미세먼지에 의한 콜라겐 생합성 저해 억제효과

실험예 4는 제조예 1의 미세먼지에 의한 콜라겐생합성 저해를 억제하는 효과를 측정하였다.

인간 정상 상피 세포인 섬유아세포를 48-웰 마이크로 플레이트에 각 웰당 1 x 10⁴세포가 되도록 접종하고, DMEM 배지에서 24시간 동안 배양하였다. 배양 후 미세먼지(100ppm) 또는 황사와 상기 제조예 1을 1000ppm 첨가한 무혈청 DMEM 배지 및 대조군으로 미세먼지 또는 황사만 단독 포함된 무혈청 DMEM 배지에서 24시간 동안 추가로 배양하였다.　 배양 후, 각 웰의 상층액을 모아 콜라겐 키트(Takara, 일본)를 이용하여 프로콜라겐(procollagen) 타입 I C-펩타이드(PICP) 양을 측정하여 ng/㎖ 환산하였으며, 이에 의해 합성된 콜라겐 양을 측정하였다. 콜라겐 생합성 증가율(%)은 하기 수학식 2에 따라 계산하였으며, 그 결과를 표 4에 나타내었다.

처리 농도(중량%)	콜라겐 생합성율(%)
처리 농도(중량%)	황사(0.01%)	PM2.5(0.01%)	PM10(0.01%)
제조예1	64.3	65.7	63.6
대조군(제조예 무첨가/미세먼지처리)	22.1	21.5	23.6
미세먼지 무처리	100	100	100

표 4에 따르면, 본 발명의 제조예 1이 미세먼지에 의해 저하된 콜라겐 생합성을 다시 회복시키는 것을 확인할 수 있었다.

실험예 5: 미세먼지에 의한 히아루론산 분해 억제 효과

상기 제조예 1이 미세먼지에 의해 히아루론산이 분해되는 것을 억제할 수 있는지 확인하기 위해 실험예 5를 실시하였다. 사람의 섬유아세포를 10% FBS가 포함된 DMEM에 배양하여 24웰 플레이트에 2x10⁴ cells/웰의 농도로 첨가하여 배양하였다. 24시간 후 70-80%로 자란 세포의 배지를 Serum-free DMEM로 교체하고 5시간 배양하였다. 5시간 배양 후 제조예 1 을 500ppm을 처리하였다. 배양 3일 후 배지내 총 히아루론산의 양을 Hyaluronan Quantikine ELISA Kit(R&D biosystem)을 이용하여 합성된 히아루론산의 양을 측정하고, 그 결과를 도 1에 나타내었다.

도 1에 따르면, 발명의 제조예 1이 미세먼지에 의한 히아루론산 분해를 억제하는 것을 확인할 수 있었다.

제형예 1: 자일로올리고당을 함유하는 화장료 조성물의 제조

제조예 1 의 자일로올리고당을 농도별로 포함하는 화장료(제형예 1 내지 3)를 제조하였으며, 보습제로서 세라마이드를 포함하는 화장료 조성물(비교제형예 1), 보습제를 포함하지 않는 화장료 조성물(비교제형예 2)을 하기 표 5(단위:중량%)에 나타내었다.

구분	성분	제형예1	제형예2	제형예3	비교제형예1	비교제형예2
A	제조예1	0.5	1	2	-	-
	세라마이드	-	-	-	0.5	-
	EDTA-2Na	0.02	0.02	0.02	0.02	0.02
	정제수	to100	to100	to100	to 100	to 100
B	세토스테아릴알코올	2	2	2	2	2
	글리세릴스테아레이트	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
	마이크로크리스탈린	0.7	0.7	0.7	0.7	0.7
	스쿠알란	5	5	5	5	5
	유동파라핀	3	3	3	3	3
	트리옥타노인	5	5	5	5	5
	폴리솔베이트	1.2	1.2	1.2	1.2	1.2
	솔비탄스테아레이트	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
	토코페릴아세테이트	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
	사이클로메치콘	3	3	3	3	3
	BHT	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
C	향,방부제	적량	적량	적량	적량	적량

실험예 6: 피부손상 회복효과

TEWL(Trans-Epidermal Water Loss)은 피부를 통해 증발되는 수분(땀은 제외)을 나타내는 지표로 각질층의 손상 정도와 피부장벽 기능을 평가하는데 이용된다. 높은 수준의 TEWL은 피부장벽이 손상됐다는 것을 나타낸다. TEWL의 측정은 항온(22℃) 및 항습(47%) 상태에서 이루어졌으며 단위는 g/h/m²이다. 측정방법은 다음과 같다: 우선, 테이프-스트립핑 (tape-stripping)을 30회 실시하여 피부장벽의 손상을 유발시켰다. 피부장벽의 손상을 유발한 후 시험 제품을 도포하기 전 TEWL 수치를 Tewameter TM210 (Courage+Khazaka, 독일국)을 사용하여 측정하였다. 손상된 피부에 표 5의 제형예 1 내지 3과 비교제형예 1, 2를 1일 2회씩 3일 동안 도포한 뒤 TEWL 수치의 변화를 측정하여 수학식 3에 따라 경피수분 손실의 회복도를 측정하였다. 그 결과는 표 6에 나타내었다.

[수학식 3]

시료명	TEWL값			TEWL 회복도(%)
시료명	스트립핑 전	스트립핑 후	도포 3일후	TEWL 회복도(%)
제형예1	7.2	18.7	10.2	73.9
제형예2	7.3	19	9.1	84.6
제형예3	7.2	18.5	8	92.9
비교제형예1	7.1	18.2	8	91.9
비교제형예2	7.2	19.1	15.4	31.1

표 6과 같이 제형예 1 내지 3과 세라마이드를 함유하는 비교제형예 1, 유효성분을 포함하지 않는 비교제형예 2을 피부에 도포한 후 TEWL을 측정하여 피부 손상 회복 효과를 확인한 결과, 제형예 1 내지 3을 함유하는 화장료 조성물이 피부손상을 빠르게 회복시키는 것을 알 수 있다.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims

자일로올리고당을 유효 성분으로 함유하는 중금속 및 미세먼지 제거용 화장료 조성물로서,
상기 화장료 조성물은 미세먼지에 의한 세포사멸 억제효과, 염증성 사이토카인 발현 억제 효과, 콜라겐 생합성 저해 억제효과, 히아루론산 분해 억제효과 또는 피부손상 회복효과를 갖는, 중금속 및 미세먼지 제거용 화장료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 자일로올리고당은 상기 화장료 조성물의 전체 중량에 대하여 0.0001 ~ 30.0 중량% 함유되는 중금속 및 미세먼지 제거용 화장료 조성물.
제1항에 있어서, 상기 화장료 조성물은 용액, 현탁액, 유탁액, 페이스트, 겔, 크림, 로션, 파우더, 비누, 클렌징, 오일, 분말파운데이션, 유탁액파운데이션, 왁스파운데이션, 팩, 마사지크림 및 스프레이로 구성된 군으로부터 선택되는 제형을 갖는, 중금속 및 미세먼지 제거용 화장료 조성물.
삭제