KR102482805B1 - 단백질을 포함하는 자외선 차단제 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자외선 차단 성분을 포함하는 자외선 차단제 조성물에 있어서, 상기 자외선 차단 성분의 가용화를 위한 단백질을 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 차단제 조성물을 제공한다. 본 발명에 따르면 자외선 차단제 처방에서 단백질, 바람직하게는 전 처리된 단백질을 첨가할 경우 사용하는 지질의 양을 줄일 수 있어 제품의 사용감을 대폭 개선시킬 수 있음을 확인하였다. 또한 단백질과 결합된 자외선 차단 성분은 피부 투과가 어려워져 피부에 대한 안전성은 증가하면서 자외선 차단시간은 길어지는 일석이조의 효과를 얻을 수 있다.

Description

단백질을 포함하는 자외선 차단제 조성물 및 그 제조방법{Component of UV-screening Materials containing Protein and preparing method the same}

본 발명은 자외선 차단제 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단백질을 포함하는 자외선 차단제 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

자외선 차단제는 현재 판매되고 있는 어떤 종류의 항노화 화장품보다도 더 확실한 항노화 화장품에 속한다. 그것은 피부 노화가 주로 태양으로부터 오는 자외선 노출(UV irradiation)에 의해 진행되는 광노화(photo-aging)가 주된 원인이며, 자외선 차단제를 10년 이상 사용한 그룹과 그렇지 않은 그룹 사이를 비교했을 때 나타나는 피부 나이 차이가 현격하기 때문이다. 이러한 이유로 해서 현재 많은 소비자들이 평상시에도 꾸준히 자외선 차단제를 사용하고 있으며, 2017년 한국 갤럽의 조사에 따르면 국내 성인의 36% 이상이 계절과 무관하게 자외선 차단제를 사용하고 있는 것으로 나타났다.

그러나 자외선 차단제를 수시로 사용할 경우 발생할 수 있는 문제점 또한 많아 질 수 있다. 예를 들어 자외선 차단제에는 UVA와 UVB를 효율적으로 차단하기 위해 인공 합성 차단 성분들(solar filters)이 많이 들어가는데 이들 성분들은 대체로 수용성 용해도가 낮아 화장품 처방에 많은 양의 오일을 사용하게 된다. 그러나 처방하는 오일의 양이 많아질수록 화장품의 끈적임이 심해지고 모공을 막아 피부 트러블을 유발하는 경우가 많다. 특히 피지 분비가 많은 청소년이나 지성 피부를 가진 사람들에게는 자외선 차단제 사용이 매우 힘들어 진다. 지금까지 용해도가 낮은 물질의 용해도를 높이기 위해서는 유기용매나 계면활성제를 첨가제로 이용하는 방법, 이온화 그룹을 가지고 있을 경우 염의 형태로 제조하는 방법, pH를 조절함으로써 용해도를 증가시키는 방법 등이 이용되고 있다. 또한 리포좀, 마이크로에멀젼, 사이클로덱스트린, 나노 분체화 등의 기술을 가용화에 도입시켜 난/불용성 물질들이 갖는 종래의 문제점을 개선하고자 하는 다양한 시도들이 진행되고 있다. 그러나 이러한 방법들은 대체로 화장품에 적용하거나 대량 생산 공정에 적용하기에는 다소 부적합한 특성들을 가지고 있다.

자외선 차단제의 또 다른 문제는 자외선 차단 성분들의 신체 유해성이다. 피부 착색, 피부 노화, 피부 암 등을 방지하기 위해 자외선 차단제를 매일 사용하지만 차단 성분 중에는 피부 트러블을 유발하는 경우가 많다. 예를 들면 현재 시판되는 자외선 차단제에서 가장 빈번하게 사용되고 있는 차단 성분 중 하나인 에칠헥실메톡시신나메이트(ethylhexylmethoxycinnamate)의 경우 EWG(Enviromental Working Group) 등급이 6등급에 해당되며, 이는 어린아이와 같은 약한 피부에는 매우 심각한 피부 문제를 유발할 수 있다. 또한 자외선 차단 성분 중 UVA에 유효한 아보벤존(avobenzone)은 저렴하고 안전한 자외선 차단 성분으로 널리 이용되고 있으나, UVB에 의해 쉽게 분해되는 단점이 있다. 따라서 광노출이 심한 환경에서는 자외선 차단제를 반복해서 발라야하고 자외선에 의해 분해된 분해물이 피부에 흡수되어 피부를 자극할 수도 있다. UVB 차단 성분으로 널리 사용되고 있는 PABA(para aminobenzoic acid) 계통의 물질들은 매우 심각한 부작용들이 보고되고 있는데 예를 들면 PABA가 자외선에 의해 분해될 경우 간독성, 피부 알레르기와 광독성을 유발하는 물질이 만들어 진다고 한다.

자외선 차단 성분들은 피부 트러블 유발에만 그치지 않고 이들의 체내 축적 또한 자외선 차단제 사용과 함께 오랫동안 논란이 되어온 주제 중 하나이다. 예를 들어 프란츠 확산 셀(Franz Diffusion Cell)과 돈피를 이용하여 자외선 차단 성분의 경피 흡수량을 측정한 논문에 따르면 에칠헥실메톡시신나메이트의 경우 피부 1 ㎡ 당 약 0.25 g 정도의 양이 체내 흡수된다고 하는데 이는 바른 양의 무려 14%에 해당하는 양이다. 또 벤조페논의 경우 282명의 중국 선전 시에 사는 초등학생들의 소변을 검사한 결과 53.2%의 소변 샘플에서 미량이라도 벤조페논이 검출되었으며, 남자아이보다는 여자아이의 경우 검출 빈도가 더 높았다. 자외선 차단제를 단 1회 발랐을 때 실제로 피부와 체내를 통과해서 소변에 검출되는 양은 차단 성분의 종류와 제형에 따라 달라지지만 여러 논문에 따르면 처음 바른 양의 적게는 0.1%에서 많게는 5.8%까지, 상당히 많은 양이 체내로 침투하는 것으로 나타나고 있다.

따라서 자외선 차단 성분의 체내 축적은 향후 커다란 사회적 문제가 될 수 있으며 이러한 문제를 해결하기 위해 여러 가지 대안들이 제시되고 있다. 자외선 차단 성분의 피부 투과와 체내 축적을 감소시키기 위해 많이 사용하는 방법들 중에는 차단 성분을 캡슐에 싸거나 수용성 분자로 포집하는 방법들이 있다. 고체지질 나노입자나 폴리머 나노캡슐에 차단 성분을 포집시키면 난용성 차단 성분의 수용성 용해도를 증가시키면서 동시에 피부 투과율은 낮출 수 있다. 그러나 고체지질 나노입자를 이용할 경우 차단 성분의 포집율이 낮고 제품의 안정성, 사용감 등에서 문제점을 일으키고 있으며 대량으로 생산하기도 쉽지 않다. 무정형 실리카겔 캡슐도 대안으로 제시되고는 있지만 아직 연구실 단계에 머물러 있다고 할 수 있다.

[선행특허문헌]

- 한국 등록특허 제10-1953328호(2019.02.22. 등록)

- 한국 등록특허 제10-2106870호(2020.04.27. 등록)

배경기술에서 소개한 바와 같이 자외선 차단 성분으로 이용되는 물질들은 대부분 수용성 용해도가 낮아 제품 처방에서 오일, 왁스, 버터와 같은 지질 성분들을 많이 이용하게 되는데 이럴 경우 화장품 자체가 끈적임이 많고 기름지게(oily하게) 된다는 것이다. 특히 여드름성 피부에서는 이런 지질 성분이 많은 자외선 차단제를 사용할 경우 화장품이 피부 트러블 메이커 역할을 하게 되어 그 사용이 제한된다.

한편 자외선 차단제를 피부에 적용했을 때 자외선 차단 성분이 피부에 흡수되거나 혈액을 통해 전신의 조직으로 전달, 축적될 경우 또 다른 문제를 야기할 수 있다. 일반적으로 기초 화장품의 유효 성분은 피부에 잘 흡수되어 표적세포에게 전달되어야 그 화장품의 효능을 달성할 수 있지만, 자외선 차단제의 경우에는 가급적 피부에 흡수되지 않고 피부 표면에 남아 외부에서 오는 자외선을 차단하는 기능을 수행해야 한다. 지금까지 자외선 차단제의 차단 성분이 신체 내에 축적되는 현상을 억제하기 위해 개발된 방법으로는 사이클로덱스트린, 고체지질 나노입자와 폴리카프로락톤 나노캡슐을 이용하는 방법 등이 있으나 이러한 방법들은 대체로 소재 자체의 가격이 높거나 제품에 적용했을 때 제품의 안정성이 떨어지고 사용감이 나빠지는 경향을 지니고 있다.

일반적으로 자외선 차단제는 땀에 씻겨나가지 않고 야외활동에서도 오래 유지되는 방수(waterproof) 타입을 선호하나, 영유아 보호자들은 자외선 차단제 사용 후 딥 클렌징을 해야 하는지 질문하면서 세정이 쉬운 자외선 차단제 개발을 요구하고 있다. 그러나 자외선 차단제의 처방에서 지질 성분들을 많이 쓰게 되면 세안 시 물로만 세척해 내기 어려워 질 것이다. 또 영유아들에게 자주 자외선 차단제를 사용해도 안전한지 하는 질문을 자주하는 것을 볼 수 있는데 이것은 자외선 차단 성분이 피부에 침투할 경우 야기될 수 있는 문제점들을 염두에 두고 한 질문일 것이다.

따라서 본 발명에서는 자외선 차단 성분이 가지고 있는 다양한 문제점들을 해결하는 방안의 하나로 수용성 단백질의 사용을 제안하고자 한다. 즉 지질 성분 대신 적절하게 변형시킨 단백질을 이용하여 차단 성분의 가용성을 증가시킴으로써 세안이 비교적 쉽고, 사용감이 우수하며, 동시에 차단 성분이 단백질과 결합하여 피부 침투 효과를 낮춘, 안전하고 산뜻한 자외선 차단제 조성물 및 그 제조방법을 개발하고자 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 자외선 차단 성분을 포함하는 자외선 차단제 조성물에 있어서, 상기 자외선 차단 성분의 가용화를 위한 단백질을 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 차단제 조성물을 제공한다.

또한 상기 단백질은 케라틴, 젤라틴, 카제인, 보바인시럼알부민, 락트알부민, 오브알부민, 에그알부민, 밀크 프로테인, 유청 단백질, 콜라겐, 효모 단백질, 목화 단백질, 완두콩 단백질, 벼 단백질, 대두 단백질, 밀 단백질 및 옥수수 단백질로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 단백질인 것을 특징으로 하는 자외선 차단제 조성물을 제공한다.

또한 상기 단백질은 0.01 내지 30 %(w/v) 포함된 것을 특징으로 하는 자외선 차단제 조성물을 제공한다.

상기 또 다른 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 자외선 차단 성분을 포함하는 자외선 차단제 조성물 제조방법에 있어서, 상기 자외선 차단 성분의 가용화를 위한 단백질을 첨가하는 단계를 포함하되, 상기 단백질을 부분적으로 불활성화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 차단제 조성물 제조방법을 제공한다.

또한 상기 불활성화 단계는 온도 증가, 유기용매 첨가, 자외선 조사 및 유레아 첨가로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 자외선 차단제 조성물 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 자외선 차단제 처방에서 단백질, 바람직하게는 전 처리된 단백질을 첨가할 경우 사용하는 지질의 양을 줄일 수 있어 제품의 사용감을 대폭 개선시킬 수 있음을 확인하였다. 또한 단백질과 결합된 자외선 차단 성분은 피부 투과가 어려워져 피부에 대한 안전성은 증가하면서 자외선 차단시간은 길어지는 일석이조의 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에서 단백질 첨가가 BEMT 용해도에 미치는 영향을 나타낸 HPLC 스펙트럼,
도 2는 본 발명의 실시예 2에서 단백질 UV 조사가 BEMT 용해도에 미치는 영향을 나타낸 그래프,
도 3은 본 발명의 실시예 3에서 여러 가지 단백질 첨가가 BEMT 용해도에 미치는 영향을 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명의 실시예 4에서 단백질 첨가가 BEMT 자외선 흡수력 변화에 미치는 영향을 나타낸 그래프,
도 5는 본 발명의 실시예 5에서 단백질 첨가가 chlorpromazine 광독성 저하에 미치는 영향을 나타낸 그래프,
도 6은 본 발명의 실시예 6에서 단백질 첨가가 세포독성 저하에 미치는 영향을 나타낸 그래프,
도 7은 본 발명의 실시예 7에서 단백질 첨가가 BEMT 경피흡수량 저감에 미치는 영향을 나타낸 그래프,
도 8은 본 발명의 실시예 8에서 단백질 첨가가 BEMT 용해도에 미치는 영향을 나타낸 사진.

이하 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예의 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

본 발명에서는 자외선 차단제 처방에서 단백질, 바람직하게는 전 처리된 단백질을 첨가할 경우 사용하는 지질의 양을 줄일 수 있어 제품의 사용감을 대폭 개선시킬 수 있으면서도 단백질과 결합된 자외선 차단 성분은 피부 투과가 어려워져 피부에 대한 안전성은 증가하면서 자외선 차단시간은 길어지는 예상치 못한 효과까지 구현되는 것을 확인하였다.

따라서, 본 발명은 자외선 차단 성분을 포함하는 자외선 차단제 조성물에 있어서, 상기 자외선 차단 성분의 가용화를 위한 단백질을 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 차단제 조성물을 개시한다.

현재 자외선 차단용 화장품 제조에 많이 사용되고 있는 유기 자외선 차단 성분들은 물에 대한 용해도가 낮아 이를 가용화하기 위해 화장품 조성에 많은 양의 지질을 사용하고 있다. 그러나 과도한 지질 처방은 화장품 사용감을 나쁘게 할 뿐만 아니라 모공을 막아 피부 문제를 유발할 수 있다. 또한 오일 성분은 자외선 차단 성분이 피하 조직에 침투하는 과정에서 일종의 케리어 역할을 하여 차단 성분의 체내 축적이라는 문제를 야기하기도 한다. 따라서 본 발명에서는 단백질, 바람직하게는 변형된 단백질을 이용하여 이러한 문제점들을 해결하고자 한다.

즉, 본 발명은 자외선 차단제 조성물에 있어 단백질을 이용하여 녹기 어려운 자외선 차단 성분을 가용화하는 방법에 관한 것으로, 수용성 단백질을 적절하게 변형시켜 물에 녹기 어려운 자외선 차단 성분과 함께 녹일 경우 동반 가용화(co-solubilization) 방식으로 용해도를 증가시킬 수 있어 자외선 차단제 조성물 제조에 사용되는 지질의 사용량을 줄여, 보다 사용감이 우수한 제품을 만들 수 있다. 또한 단백질과 차단 성분이 서로 결합하는 성질을 이용하여 단백질-차단 성분 혼합물을 만들 경우 인체에 유해한 차단 성분이 피부로 침투하는 것을 줄일 수 있어 자외선 차단 성분의 체내 축적을 감소시킬 수 있는 피부 친화적 자외선 차단제를 구현할 수 있다.

본 발명에서 자외선 차단 성분의 가용화 물질로서 다양한 단백질이 사용될 수 있다. 단백질은 중량평균분자량(Mw)이 500 내지 1,000,000 수준의 단백질이 모두 사용 가능하지만 자외선 차단 성분과 결합하여 이들 성분들을 용해시키는 효과를 가져야 하므로 분자량이 어느 정도 큰 단백질, 예컨대 중량평균분자량이 5,000 이상, 바람직하게는 10,000 이상인 단백질이 유리하다.

본 발명에서 사용될 수 있는 단백질로는 상기와 같은 자외선 차단 성분과 결합하여 이들 성분들을 용해시키는 성질이 있는 경우라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예컨대 케라틴, 젤라틴, 카제인, 보바인시럼알부민, 락트알부민, 오브알부민, 에그알부민, 밀크 프로테인, 유청 단백질, 콜라겐, 효모 단백질, 목화 단백질, 완두콩 단백질, 벼 단백질, 대두 단백질, 밀 단백질 및 옥수수 단백질로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 단백질이 사용될 수 있고, 바람직하게는 락트알부민, 카제인, 유청 단백질 또는 대두 단백질이 사용될 수 있다.

또한 본 발명에서 단백질은 전체 자외선 차단제 조성물 중에 0.01 내지 30 %(w/v) 포함될 수 있으며, 함유량 대비 효율, 과량 첨가에 따른 침전 문제 등을 고려할 때 바람직하게는 0.05 내지 10 %(w/v), 더욱 바람직하게는 0.1 내지 5 %(w/v), 더욱 더 바람직하게는 0.5 내지 2 %(w/v) 함량으로 포함될 수 있다.

본 발명에서 자외선 차단 성분으로는 물에 녹기 어려운 차단 성분들을 대상으로 동반 가용화를 이용하여 용해도를 높일 목적으로 사용하기 때문에 비교적 물에 녹기 어려운 자외선 차단 성분을 이용하며, 예컨대 후술하는 실시예에서는 비스에칠헥실옥시페놀메톡시페닐트리아진(Bis-ethylhexyloxyphenol methoxyphenyl triazine, BEMT)을 이용하였으나, 이에 한정하지 않는 것은 물론이다.

본 발명에 따른 자외선 차단제 조성물의 제조는 통상의 방법, 예컨대 자외선 차단 성분, 지질, 계면활성제 및 정제수를 포함하는 구성성분을 혼합하여 제조될 수 있으나, 상기 지질 성분의 일부를 대체하여 상기 자외선 차단 성분의 가용화를 위한 단백질을 첨가하는 단계를 포함한다. 여기서 본 발명에서는 사전에 단백질을 일부 불활성화 시켜 소수성 잔기들을 노출시키기 위해 단백질을 부분적으로 불활성화시키는 단계를 포함한다.

이러한 불활성화 방법으로 본 발명에서 특별히 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 온도 증가, 유기용매 첨가, 자외선 조사, 유레아 첨가 등이 있으며, 바람직하게는 자외선 조사 방법이 사용될 수 있다.

이하, 구체적인 실시 예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

실시예 1 : 단백질을 이용한 자외선 차단 성분의 가용화

실시예 1에서는 단백질을 이용하여 물에 용해되기 어려운 자외선 차단 성분의 용해도를 증가시키고자 하였다. 여기서는 대표적인 우유 단백질 중 하나인 Lactalbumin(LCA, Mw; 14,178)을 이용하였다. LCA는 이미 많은 종류의 폴리페놀이나 플라보노이드와 결합한다는 선행 연구가 있으나 자외선 차단 성분과 결합한다는 보고는 지금까지 없었다.

실시예 1에서는 단백질과 차단 성분을 동시에 녹이기 위하여 화장품 조성과 유사한 용매를 준비하여 사용하였으며 그 조성을 하기 표 1에 나타내었다.

성분	Glycerine	1,3-Butylene Glycol	Water	Ethanol
vol%	31	31	31	7

상기 조성은 수용성 물질을 녹이기는 쉬우나 비스에칠헥실옥시페놀메톡시페닐트리아진(Bis-ethylhexyloxyphenolmethoxyphenyl triazine, BEMT)와 같은 지용성 물질은 거의 녹지 않는 특징을 가지고 있다. BEMT는 비교적 피부 자극성이 적은 그린 등급의 자외선 차단 성분으로 이를 녹이기 위해서는 현재 고체-지질 나노입자(solid-lipid nanoparticle)를 이용한 방법을 많이 사용한다. 본 실시예에서는 BEMT의 용해도 증가를 측정하기 위하여 상기 용매에 BEMT 0.5 %(w/v)와 LCA 0 또는 2 %(w/v)를 각각 첨가하고 50℃에서 72시간 반응시킨 후, 샘플을 취하여 각각의 수용액에 녹아있는 BEMT 농도를 HPLC로 분석하였다.

도 1을 참조하면, 단백질을 첨가하지 않은 경우 BEMT 용해 농도는 0.87(mAU*min)이었고 LCA 2 %(w/v)를 첨가한 경우 BEMT 용해 농도는 6.325(mAU*min)으로 약 7배 정도 증가하였다. 이러한 결과는 BEMT가 LCA와 결합하면서 동반 가용화(co-solubilization) 현상이 일어났기 때문이다.

실시예 2 : 단백질 불활성화에 의한 자외선 차단 성분의 가용화

상기 실시예 1에서 BEMT가 첨가된 용매에 단백질을 첨가하여도 BEMT가 즉시 가용화되지는 않았고 50℃에서 72시간 정도 소요되었다. 이는 천연 상태의 단백질의 표면은 친수성이 매우 높아 BEMT와 잘 결합하지 못하기 때문에 생기는 현상이다. 즉 50℃에서 72시간 동안 단백질의 불활성화가 서서히 일어나면서 서로 결합하고 BEMT의 용해가 시작되는 것으로 파악되었다. 단백질을 불활성화 시키는 방법으로는 온도를 올리는 방법 외에도 수많은 방법이 존재하는데 본 실시예에서는 단백질 용액에 자외선을 조사하여 단백질을 불활성화 시키는 방법을 사용하였다. 상기 수용액에 녹인 LCA(2 %(w/v)) 단백질 용액을 500㎖ 비이커에 200㎖ 정도 담아 UVB를 220 mW/h 로 0 내지 8시간 동안 조사한 후 0.5 %(w/v) BEMT를 첨가하고 용해된 BEMT 농도를 HPLC로 분석하였다. 단백질 용액에 미리 자외선 조사를 하면 BEMT 가용화 시간을 단축할 수 있다는 것을 확인하고 그 결과를 도 2에 나타내었다.

도 2를 참조하면, LCA 단백질 용액에 자외선을 조사하면 조사 시간이 증가함에 따라 BEMT의 용해도도 비례하여 증가하였다. 따라서 단백질을 이용하여 난용성 자외선 차단 성분을 가용화시키기 위해서는 사전에 단백질을 가볍게 불활성화 시켜 소수성 잔기들을 노출시킬 필요가 있다. 즉 단백질을 부분적으로 불활성화 시키면 단백질의 소수성 성질이 커져서 자외선 차단 성분들과의 결합력은 높아지지만 물에 대한 용해는 여전히 가능하다는 것이다. 만약 이 때 단백질의 불활성화가 지나치게 높아지면 차단 성분과의 결합이 과도하게 일어나고 결국 침전이 일어나게 되므로 사용하는 단백질의 종류에 따라 최적의 불활성화 정도를 결정해야 할 것이다.

실시예 3 : 여러 가지 단백질을 이용한 자외선 차단 성분의 가용화

실시예 3에서는 여러 가지 단백질을 이용하여 BEMT 가용화에 미치는 영향을 조사하였다. 대상 단백질로는 동물성 단백질인 에그알부민(egg albumin), 보바인알부민(bovine serum albumin), 락트알부민(lactalbumin), 농축훼이프로테인(whey protein isolate), 농축밀크프로테인(milk protein isolate), 카제인(casein), 콜라겐(collagen), 케라틴(keratin), 젤라틴(gelatin) 등을, 식물성 단백질인 대두단백질(soybean protein), 밀단백질(wheat protein) 등을, 그리고 효모 단백질(yeast hydrolysate)과 피쉬콜라겐 가수분해물(fish collagen hydrolysate)을 이용하였다. 이상의 단백질들을 2 %(w/v) 용액으로 만들어 500㎖ 비이커에 200㎖ 정도 담고 UVB를 220 mW/h 로 3시간 동안 조사한 후 0.5 %(w/v) BEMT를 첨가하고 용해된 BEMT 농도를 HPLC로 분석하였다.

도 3을 참조하면, 다양한 단백질 중에서도 특히 농축훼이프로테인과 카제인 등이 BEMT 용해도를 증가시키는 것으로 나타났다.

실시예 4 : 단백질에 의한 자외선 흡수 능력의 증가

실시예 4에서는 단백질 첨가가 BEMT의 자외선 흡수 능력에 미치는 영향을 조사하기 위해 BEMT의 자외선 흡수 스펙트럼을 조사해 보았다. 상기 수용액에 녹인 LCA(0 내지 1.5 %(w/v)) 단백질 용액에 0.5 %(w/v) BEMT를 동시에 첨가하고 UVB를 220 mW/h 로 3시간 동안 조사한 후 용액의 자외선 흡수력을 측정하기 위하여 UV spectrophotometer를 이용하여 280 내지 400 nm 사이의 흡광도를 측정하였다.

도 4를 참조하면, 수용성 용매에 LCA를 0 내지 1.5 %(w/v) 까지 첨가하였을 때 BEMT 자외선 흡수력도 비례하여 증가하였다. 단백질을 첨가하지 않은 경우 낮은 BEMT 용해도로 인해 자외선 흡수력도 매우 낮아 330 nm에서 흡광도는 0.04로 측정되었다. 그러나 단백질을 첨가할 경우 BEMT 용해도가 증가하면서 자외선 흡수력도 같이 증가하였다. 0.5 %(w/v) 단백질 첨가 시 BEMT의 용해도는 약 2.7배 증가하는 것으로 나타났으나 330 nm에서 BEMT 흡광도는 1.53으로 단백질을 첨가하지 않은 경우에 비해 자외선 흡수력이 38배 정도로 증가하였다. 이는 단백질 첨가가 BEMT의 용해도를 증가시켜 자외선 흡수력을 증가시키는 외에도 또 다른 효과가 있음을 의미한다. 즉 BEMT가 단독으로 존재할 때 보다 단백질과 결합물을 형성하였을 때 자외선 흡수력이 더 증가할 수 있다는 것이다. 이는 BEMT가 단백질과 함께 일종의 결합 복합체를 형성하고, 이 경우 BEMT 단독 보다 자외선 흡수력이 상대적으로 상승하는 효과가 있음을 알 수 있다. LCA와 같은 단백질에 자외선을 조사하면 단백질 변성이 일어나면서 소수성 아미노산이 노출되고 따라서 LCA-BEMT 결합력이 더욱 증가하게 된다.

실시 예 5 : 단백질을 이용한 자외선 차단성분의 광분해 억제

자외선 차단제에 이용되는 차단성분 중에는 UV에 의해 쉽게 분해되는 것들이 있는데 부틸메톡시디벤조일메탄(butylmethoxydibenzoylmethane, BMBM, Avobenzone)이 그 대표적인 예이다. 이들 차단 성분은 UV에 의해 분해된 뒤 세포 독성이 증가하는 일종의 광독성을 보인다. 본 실시예에서는 Avobenzone보다 광독성이 더 높다고 알려져 있는 chlorpromazine(CP)를 이용하여 단백질 첨가가 광독성에 미치는 영향을 조사하였다. 먼저 배양액에 0.1 %(w/v) CP 용액과 0.1 %(w/v) LCA 용액 그리고 0.1 %(w/v) CP + 0.1 %(w/v) LCA 용액을 준비하고 여기에 5시간 동안 UVA를 조사하고 조사 전, 후의 세포 독성 변화를 측정하였다. 배양세포는 인간섬유아세포(human dermal fibroblast)를 96 well plate에 24시간 전 배양한 후 UVA를 조사한 CP 용액과 LCA 용액 그리고 이들의 혼합물 용액을 각각 농도 별로 첨가하고 48시간 후 Neutral red assay 방법으로 세포생존도를 측정하였다.

도 5를 참조하면, CP 용액 만을 UVA에 노출시킨 경우와 LCA-CP 혼합물 형태로 UVA 노출시켰을 때 CP의 세포 독성 변화를 조사한 결과, CP는 자외선에 노출되기 전(차광)에는 세포 독성이 크지 않아 25 ㎍/mL와 50 ㎍/mL 농도에서 세포 생존율이 85% 이상 유지되었으나 UVA 조사 후에는 세포 생존율이 각각 34%와 29%로 감소하였다. 이는 CP의 광독성 현상 때문이라 볼 수 있다. 그러나 수용액 속에 LCA 0.01 %(w/v)를 첨가하면 UVA 조사 후에도 세포 생존율은 55%와 49%로 증가한다. 이는 LCA와 결합한 CP가 UVA에 의한 분해 속도가 느려지거나 세포에 침투하는 능력이 감소하였기 때문으로 볼 수 있다.

실시예 6 : 단백질-차단성분 혼합물의 세포독성 저하 효과

상기 실시예 5에서 확인한 바와 같이 단백질-차단 성분이 UV에 의한 광독성을 어느 정도 억제할 수 있다면 차단 성분 그 자체에 의해 발생할 수 있는 세포 독성의 저하도 가능할 것이다. 이러한 효과를 실험하기 위하여 DMSO에 용해시킨 BEMT와 LCA-BEMT의 세포독성 변화를 조사하였다. 배양세포는 인간섬유아세포(human dermal fibroblast)를 96 well plate에 24시간 전 배양한 후 DMSO에 녹인 BEMT와 LCA-BEMT 혼합물을 각각 농도 별로 첨가하고 48시간 후 Neutral red assay 방법으로 세포생존도를 측정하였다. LCA-BEMT의 경우에는 DMSO에 녹이지 않고 배양액을 이용하여 용해시키고 자외선 처리 후 농도 별로 첨가하였다.

도 6을 참조하면, BEMT 20 ㎍/mL 농도에서 HDF의 생존율은 72.1%로 낮아졌으나 LCA 0.05 %(w/v)를 첨가할 경우 세포 생존율은 84.2%까지 증가하여 BEMT의 세포독성을 감소시켰다. 이러한 결과는 단백질과 BEMT가 결합하여 BEMT의 세포 내 투과를 억제하여 생긴 결과로 해석할 수 있다.

실시예 7 : 단백질-차단성분 혼합물의 피부투과 저해 효과

단백질-차단 성분 혼합물이 자외선에 의한 광분해 현상을 막아줄 수 있다면 이는 동시에 차단 성분이 피부에 흡수되는 것도 어느 정도 막아줄 수 있을 것이다. 이러한 가정을 확인하기 위하여 Franz Diffusion Cell을 이용하여 pig ear를 통과하는 자외선 차단 성분의 양을 측정하여 보았다. 먼저 피하 조직을 제거한 pig ear를 Franz Diffusion Cell에 장착하고(0.64 ㎠) 여기에 1.5 %(w/v) 유청단백질이 첨가되거나 첨가되지 않은 자외선 차단제(BEMT 농도 3 %(w/v)) 0.3 ㎖을 도포하고 30, 60, 120, 240, 360 및 480 min이 경과한 후 수용부(receptor chamber) 0.3 ㎖씩 취하여 HPLC로 BEMT 농도를 측정하였다. 시험이 끝난 후 면봉으로 시험 물질을 제거하고 3회 세척 후 피부 조직을 분쇄하여 조직 내에 남아있는 BEMT를 회수하여 HPLC로 BEMT 농도를 측정하였다.

도 7을 참조하면, 시험 8시간이 경과했을 때 단백질이 첨가되지 않은 경우 BEMT의 투과량은 처음 투입한 양의 16.09%가 통과하는 것으로 나타났으며 피부 내 잔존량은 2.05%로 pig ear를 통과한 BEMT의 총량은 18.14%였다. 반면에 유청단백질 1.5 %(w/v)가 첨가된 자외선 차단제 조성물의 경우 피부 투과량은 11.75%이고 피부 내 잔존량은 1.64%로 투과 총량이 13.39%로 낮아져 대조군에 비해 26% 정도 감소하는 것으로 나타났다. 이는 자외선 차단제를 사용할 때 생길 수 있는 자외선 차단 성분의 체내 축적을 어느 정도 감소시킬 수 있음을 의미하는 것으로 안전한 자외선 차단제 개발에 중요한 특성으로 볼 수 있다.

실시예 8 : 단백질을 포함하는 자외선 차단제의 조성

자외선 차단제에 단백질을 첨가하여 차단제 처방에 소요되는 지질의 양을 하기 표 2와 같이 21.6 wt%에서 13.05 wt%로 40% 이상 대폭 감소시켰다. 특히 끈적임이 심한 shea butter와 mango butter의 양을 1 wt%에서 각각 0.3 wt%와 0.2 wt%로 낮추었다. 대조군은 단백질이 첨가되지 않고 자외선 차단 성분(BEMP 4.5 %(w/v))만으로 구성된 차단제이고 시험군에는 유청단백질 0.5 내지 1.5 %(w/v)가 처방된 자외선 차단제이다(도 8 참조). 지질 외의 성분은 모두 동일하다. 그 결과 유청단백질이 없는 대조군에 비해 유청단백질을 첨가하여 지질의 양을 대폭 줄임으로써 자외선 차단제의 끈적임은 줄이고 사용감은 대폭 개선되었다.

또한 도 8을 참조하면, BEMT가 처방된 시험군 자외선 차단제 조성에 단백질을 첨가하지 않을 경우 48시간 후 BEMT가 다량 석출되는 것을 확인할 수 있었으며(1번) 여기에 유청단백질의 첨가량을 0.5, 1, 1.5 %(w/v)로 증가시킬수록 석출되는 BEMT 양이 감소하는 것을 확인할 수 있었다(2, 3, 4번). 자외선 차단제에 용해된 BEMT의 농도를 측정한 결과 1번의 경우 2.7 %(w/v)로 나왔으며, 4번의 경우 BEMT 농도는 4.4 %(w/v)로 증가하여 첨가한 BEMT가 거의 완전히 용해되었음을 확인할 수 있었다.

No.	지질 성분	대조군 (wt%)	시험군 (wt%)
1	Cyclomethicone	5	0
2	Butylene Glycol Dicaprylate/Dicaprate	5	5
3	Arachidyl Alcohol / Behenyl Alcohol / Arachidyl Glucoside	2.5	2
4	Jojoba seed oil	2	0
5	Safflower oil	0	2
6	Caprylic/capric triglyceride	2	2
7	Cetearyl alcohol	2	1
8	Shea butter	1	0.3
9	Mango butter	1	0.2
10	Dimethicone 100cs	0.5	0
11	1,2 Hexane diol	0.5	0.5
12	Caprylyl glycol	0.1	0.05
	합계	21.6	13.05

이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상 및 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (5)

1. 자외선 차단 성분인 비스에칠헥실옥시페놀메톡시페닐트리아진을 포함하는 자외선 차단제 조성물에 있어서,
   상기 비스에칠헥실옥시페놀메톡시페닐트리아진의 가용화를 위한 단백질로 락트알부민을 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 차단제 조성물.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 락트알부민은 0.01 내지 30 %(w/v) 포함된 것을 특징으로 하는 자외선 차단제 조성물.
4. 자외선 차단 성분인 비스에칠헥실옥시페놀메톡시페닐트리아진을 포함하는 자외선 차단제 조성물 제조방법에 있어서,
   상기 자외선 차단 성분의 가용화를 위한 락트알부민을 첨가하는 단계를 포함하되, 상기 락트알부민을 부분적으로 불활성화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 차단제 조성물 제조방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 불활성화 단계는 온도 증가, 유기용매 첨가, 자외선 조사 및 유레아 첨가로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 자외선 차단제 조성물 제조방법.
   
   
   

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