KR20210000456A - 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연증점제 제조 방법 및 이에 의해 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연증점제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 친환경 소재인 나노셀룰로오스를 이용하고 화학적인 첨가제의 비사용으로 친환경적인 증점제를 제공할 수 있고, 증점제로서 요구되는 물성과 안정성 및 무자극성을 확보할 수 있으며, 최종적으로는 피부에 이용되는 화장품의 베이스 재료로서 적용할 수 있는 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연증점제 제조 방법 및 이에 의해 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연증점제에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 화장료용 증점제를 제조하기 위한 방법으로서, 셀룰로오스 현탁액을 마련하는 셀룰로오스 현탁액 마련 단계; 상기 셀룰로오스 현탁액의 셀룰로오스 펄프를 해리시키는 셀룰로오스펄프 해리 단계; 상기 해리된 셀룰로오스 펄프를 분쇄하는 셀룰로오스 펄프 분쇄 단계; 및 상기 셀룰로오스 펄프 분쇄 단계를 거친 셀룰로오스 펄프를 나노화 처리하여 셀룰로오스 증점제를 얻는 셀룰로오스 나노화 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화장료용 천연 증점제 제조 방법이 제공된다.

Description

나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연증점제 제조 방법 및 이에 의해 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연증점제{MANUFACTURING METHOD FOR NATURAL THICKENER OF BEAUTY EXPENSES BASED ON NANO-CELLULOSE AND NATURAL THICKENER OF BEAUTY EXPENSES BASED ON NANO-CELLULOSE MANUFACTURED BY THE SAME}

본 발명은 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연증점제 제조 방법 및 이에 의해 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연증점제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 친환경 소재인 나노셀룰로오스를 이용하고 화학적인 첨가제의 비사용으로 친환경적인 증점제를 제공할 수 있고, 증점제로서 요구되는 물성과 안정성 및 무자극성을 확보할 수 있으며, 최종적으로는 피부에 이용되는 화장품의 베이스 재료로서 적용할 수 있는 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연증점제 제조 방법 및 이에 의해 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연증점제에 관한 것이다.

통상 화장료에는 사용에 적합한 점도의 실현, 사용감의 향상, 및 유화계의 안정화 등을 목적으로 하여, 여러가지 종류의 증점제가 배합되어 있다. 그 대부분은 수용성 고분자 화합물이고, 유래에 따라 천연 고분자(잔탄검이나 히알루론산 등), 천연 고분자에 합성 반응에 의해 관능기를 부가한 반합성 고분자, 및 합성 고분자로 분류되고 있다.

이 중, 천연 고분자 화합물에 대해서는 공급 안정성이나 품질 안정성(로트에 의한 점도의 변동이나 미생물에 의한 오염 등)이라는 문제가 있어 합성 고분자 화합물의 수요가 높아지고 있으나, 특히 화장품과 같은 미용 재료 분야에서는 친환경 소재에 대한 수요 증대가 확대되고 있다.

한편, 천연 고분자 셀룰로오스는 지구상에 있는 유기물 가운데 가장 많은 양을 차지하고 있으며, 목재에서 얻어지므로 공급받기 쉽고 비용을 낮출 수 있는 재료이다.

나노 셀룰로오스, 특히 나노셀룰로오스 파이버(CNF)는 강한 수분 흡착력과 증점 효과를 갖으며, 장연에서 얻은 재료이기 때문에 무해한 자원이며 재생산하기 쉽고 폐기 처리 시 자연분해가 가능하다는 장점이 있다.

그러나 종래의 셀룰로오스 제조기법은 화학적 산화 처리법(TEMPO, 인산에스테르 등)에 의한 방법과 그라인더 방식의 물리적 힘을 가하여 제조하는 방법 등이 있으나, 기계적 물성의 저하 등 셀룰로오스의 고유 성질을 저하시킬 수 있으며, 특히 화장료 증점제로는 적합하지 않은 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 10-1517998(2015.05.06. 공고) 대한민국 등록특허공보 10-0588831(2006.06.14. 공고) 대한민국 공개특허공보 10-2016-0056878(2016.05.20. 공개) 대한민국 공개특허공보 10-2018-0066699(2018.06.19. 공개) 대한민국 공개특허공보 10-2016-0025018(2016.03.07. 공개)

따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 친환경 소재인 나노셀룰로오스를 이용하고 화학적인 첨가제의 비사용으로 친환경적인 증점제를 제공할 수 있는 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제 제조 방법 및 이에 의해 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 증점제로서 요구되는 물성과 안정성 및 무자극성을 확보할 수 있어 피부에 이용되는 화장품의 베이스 재료로서 적용할 수 있는 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연증점제 제조 방법 및 이에 의해 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연증점제를 제공하는데 다른 목적이 있다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 화장료용 증점제를 제조하기 위한 방법으로서, 셀룰로오스 현탁액을 마련하는 셀룰로오스 현탁액 마련 단계; 상기 셀룰로오스 현탁액의 셀룰로오스 펄프를 해리시키는 셀룰로오스펄프 해리 단계; 상기 해리된 셀룰로오스 펄프를 분쇄하는 셀룰로오스 펄프 분쇄 단계; 및 상기 셀룰로오스 펄프 분쇄 단계를 거친 셀룰로오스 펄프를 나노화 처리하여 셀룰로오스 증점제를 얻는 셀룰로오스 나노화 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화장료용 천연 증점제 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 셀룰로오스 현탁액 마련 단계는 셀룰로오스 펄프를 물에 소정 중량% 투입하여 마련되고, 상기 셀룰로오스펄프 해리 단계는 셀룰로오스 현탁액을 교반기로 소정 시간 교반시키는 것으로 이루어지며, 상기 셀룰로오스 펄프 분쇄 단계는 상기 셀룰로오스 해리 과정을 거친 셀룰로오스 현탁액에 물을 추가하여 희석한 후 펄프 분쇄 장치에 넣고 소정 시간 분쇄시키는 것으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 셀룰로오스 현탁액 마련 단계는 물 100중량부에 셀룰로오스 펄프를 2~3중량부 투입하여 셀룰로오스 현탁액을 마련하고, 상기 셀룰로오스펄프 해리 단계는 셀룰로오스 현탁액을 2시간 동안 교반기로 교반하는 것으로 이루어지며, 상기 셀룰로오스 펄프 분쇄 단계는 상기 셀룰로오스 현탁액에 물을 추가하여 희석한 후 펄프 분쇄 장치에 넣고 5시간 분쇄시키는 것으로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 셀룰로오스 나노화 단계는 상기 분쇄된 셀룰로오스 펄프를 회수하고, 회수된 셀룰로오스 펄프를 물에 희석한 다음, 유체를 초고압으로 분사시키는 유체충돌장치의 대향하는 두 노즐부를 통하여 희석된 셀룰로오스 펄프를 고압으로 충돌시켜 나노셀룰로오스 증점제를 얻는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 희석된 셀룰로오스 펄프는 물 100중량부에 대하여 분쇄된 셀룰로오스 펄프를 1중량부 ~ 2중량부로 희석될 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따르면, 상기한 일 관점에 따른 화장료용 천연 증점제 제조 방법에 의해 제조된 화장료용 천연 증점제가 제공된다.

본 발명에 따른 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제 제조 방법 및 이에 의해 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제에 의하면, 친환경 소재인 나노셀룰로오스를 이용하고 화학적인 첨가제의 비사용으로 친환경적인 증점제를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 증점제로서 요구되는 물성과 안정성 및 무자극성을 확보할 수 있으며, 이에 따라 피부에 이용되는 화장품의 베이스 재료로서 적용할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제 제조 과정을 나타내는 플로차트이다.
도 2는 본 발명에 따른 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제 제조 방법을 통한 시험 제조 과정의 셀룰로오스 현탁액 마련 단계에서 이용되는 셀룰로오스 펄프를 촬영한 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제 제조 방법을 통한 시험 제조 과정의 셀룰로오스펄프 해리 단계에서 이용되는 일 실시 예의 교반기를 촬영한 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제 제조 방법을 통한 시험 제조 과정의 셀룰로오스펄프 해리 단계에서 얻어진 해리된 셀룰로오스 펄프를 촬영한 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제 제조 방법을 통한 시험 제조 과정의 셀룰로오스 분쇄 단계에서 이용되는 일 실시 형태의 셀룰로오스펄프 분쇄 장치를 촬영한 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제 제조 방법을 통한 시험 제조 과정의 셀룰로오스 분쇄 단계에서 얻어진 분쇄된 셀룰로오스 펄프를 촬영한 사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제 제조 방법을 통한 시험 제조 과정의 셀룰로오스 나노화 단계에서 얻어진 증점제인 셀룰로오스 나노섬유를 촬영한 사진이다.
도 8 및 도 9는 각각 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제에 대하여 폴리올 첨가에 따른 점도 측정 시험(한국섬유소재연구원) 결과를 나타내는 테이블이다.
도 10 및 도 11은 각각 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제에 대하여 PH농도에 따른 점도 측정 시험 결과를 나타내는 테이블이다.
도 12는 본 발명에 따라 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제에 대한 보존 안정성 시험으로서 상온에서의 변화 여부를 촬영한 사진이다.
도 13은 본 발명에 따라 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제에 대한 보존 안정성 시험으로서 50℃에서의 변화 여부를 나타내는 사진이다.
도 14는 본 발명에 따라 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제에 대한 보존 안정성 시험으로서 4℃에서의 변화 여부를 나타내는 사진이다.
도 15는 본 발명에 따라 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제에 대한 보존 안정성 시험으로서 4℃→상온→50℃에서의 변화 여부를 나타내는 사진이다.
도 16은 본 발명에 따라 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제에 대한 보존 안정성 시험으로서 직사광에서의 변화 여부를 나타내는 사진이다.
도 17은 본 발명에 따라 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제에 대한 보존 안정성 시험 결과를 나타내는 테이블이다.
도 18은 NH-H01에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과를 나타내는 테이블이다.
도 19는 NS-H01에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과를 나타내는 테이블이다.
도 20은 셀룰로오스 증점제 파우더에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과를 나타내는 테이블이다.
도 21은 NH-H01+Glycol 10%에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과를 나타내는 테이블이다.
도 22는 NH-H01+Glycol 30%에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과를 나타내는 테이블이다.
도 23은 NH-H01+Glycol 50%에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과를 나타내는 테이블이다.
도 24는 NS-H01+Glycol 10%에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과를 나타내는 테이블이다.
도 25는 NS-H01+Glycol 30%에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과를 나타내는 테이블이다.
도 26은 NS-H01+Glycol 50%에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과를 나타내는 테이블이다.
도 27은 NH-H01+pH 5에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과를 나타내는 테이블이다.
도 28은 NH-H01+pH 6.5에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과를 나타내는 테이블이다.
도 29는 NH-H0+pH 8에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과를 나타내는 테이블이다.
도 30은 시험물질 NH-H01에 대한 살균력을 평가한 결과를 나타내는 테이블이다.
도 31은 시험물질 NS-H01에 대한 살균력을 평가한 결과를 나타내는 테이블이다.
도 32는 시험물질 셀룰로오스 증점제 파우더(CNF powder)에 대한 살균력을 평가한 결과를 나타내는 테이블이다.
도 33은 시험물질 NH-H01+Glycol 10%에 대한 살균력을 평가한 결과를 나타내는 테이블이다.
도 34는 시험물질 NH-H01+Glycol 30%에 대한 살균력을 평가한 결과를 나타내는 테이블이다.
도 35는 시험물질 NH-H01+Glycol 50%에 대한 살균력을 평가한 결과를 나타내는 테이블이다.
도 36은 시험물질 NS-H01+Glycerin 10%에 대한 살균력을 평가한 결과를 나타내는 테이블이다.
도 37은 시험물질 NS-H01+Glycerin 30%에 대한 살균력을 평가한 결과를 나타내는 테이블이다.
도 38은 시험물질 NS-H01+ Glycerin 50%에 대한 살균력을 평가한 결과를 나타내는 테이블이다.
도 39는 피부자극 동물대체시험 결과를 나타내는 테이블이다.
도 40은 안자극 동물대체시험 결과를 나타내는 테이블이다.

본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 본원 명세서 전체에서, 어떤 단계가 다른 단계와 "상에"또는 "전에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 단계가 다른 단계와 직접적 시계열적인 관계에 있는 경우 뿐만 아니라, 각 단계 후의 혼합하는 단계와 같이 두 단계의 순서에 시계열적 순서가 바뀔 수 있는 간접적 시계열적 관계에 있는 경우와 동일한 권리를 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다발관 제작 방법 및 다발관 제작 설비에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제 제조 방법 및 이에 의해 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제 제조 과정을 나타내는 플로차트이다. 도 2는 본 발명에 따른 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제 제조 방법을 통한 시험 제조 과정의 셀룰로오스 현탁액 마련 단계에서 이용되는 셀룰로오스 펄프를 촬영한 사진이고, 도 3은 본 발명에 따른 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제 제조 방법을 통한 시험 제조 과정의 셀룰로오스펄프 해리 단계에서 이용되는 일 실시 예의 교반기를 촬영한 사진이며, 도 4는 본 발명에 따른 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제 제조 방법을 통한 시험 제조 과정의 셀룰로오스펄프 해리 단계에서 얻어진 해리된 셀룰로오스 펄프를 촬영한 사진이다. 도 5는 본 발명에 따른 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제 제조 방법을 통한 시험 제조 과정의 셀룰로오스 분쇄 단계에서 이용되는 일 실시 형태의 셀룰로오스펄프 분쇄 장치를 촬영한 사진이고, 도 6은 본 발명에 따른 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제 제조 방법을 통한 시험 제조 과정의 셀룰로오스 분쇄 단계에서 얻어진 분쇄된 셀룰로오스 펄프를 촬영한 사진이며, 도 7은 본 발명에 따른 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제 제조 방법을 통한 시험 제조 과정의 셀룰로오스 나노화 단계에서 얻어진 증점제인 셀룰로오스 나노섬유를 촬영한 사진이다.

본 발명에 따른 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제 제조 방법은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 셀룰로오스 현탁액을 마련하는 셀룰로오스 현탁액 마련 단계(S100); 상기 셀룰로오스 현탁액 마련 단계(S100)에서 마련된 셀룰로오스 현탁액의 셀룰로오스 펄프를 해리시키는 셀룰로오스펄프 해리 단계(S200); 상기 셀룰로오스펄프 해리 단계(S200)에서 해리된 셀룰로오스 펄프를 분쇄하는 셀룰로오스 펄프 분쇄 단계(S300); 및 상기 셀룰로오스 펄프 분쇄 단계(S300)를 거친 셀룰로오스 펄프를 나노화 처리하여 셀룰로오스 나노 섬유를 얻는 셀룰로오스 나노화 단계(S400);를 포함한다.

상기 셀룰로오스 현탁액 마련 단계(S100)는 셀룰로오스 펄프를 물에 소정 중량%(중량부) 투입하여 마련된다. 예를 들면, 상기 셀룰로오스 현탁액 마련 단계(S100)는 물 100중량부에 셀룰로오스 펄프를 2~3중량부 투입하여 셀룰로오스 현탁액을 마련하게 된다.

상기 셀룰로오스펄프 해리 단계(S200)는 하기 분해 단계에서 효율적으로 이용되기 위하여 해리하는 것으로, 예를 들면 교반기로 셀룰로오스 현탁액을 약 2시간 동안 교반하여 셀룰로오스 펄프가 해리된 셀룰로오스 현택액을 얻게 된다.

여기에서, 2시간 미만으로 교반할 경우 균일하게 해리되지 않으며 이 경우 후속의 분쇄 과정(분해 과정)이 장시간 소요되며 원할한 제조 작업을 진행하지 못하는 문제점이 있다.

계속해서, 상기 셀룰로오스 펄프 분쇄 단계(S300)는 상기 셀룰로오스 해리 과정을 거친 셀룰로오스 현탁액에 물을 추가하여 희석한 후 펄프 분쇄 장치에 넣고 소정 시간(바람직하게는 5시간 동안) 분쇄시키게 된다.

다음으로, 상기 셀룰로오스 나노화 단계(S400)는 상기 셀룰로오스 펄프 분쇄 단계(S300)에서 분쇄된 셀룰로오스 펄프를 회수하고, 회수된 셀룰로오스 펄프를 물에 희석한 다음, 유체를 초고압으로 분사시키는 유체충돌장치(ACC)의 대향하는 두 노즐부를 통해 희석된 셀룰로오스 펄프를 고압으로 충돌시켜 나노셀룰로오스 증점제(셀룰로오스 나노 섬유(CNF))를 얻을 수 있게 된다.

상기 희석된 셀룰로오스 펄프는 물 100중량부에 대하여 분쇄된 셀룰로오스 펄프를 1중량부 ~ 2중량부(물: 분쇄된 셀룰로오스 펄프 = 98~99중량%:중량%:1~2중량%)로 희석되는 것이 바람직하다.

상기 셀룰로오스 나노화 단계(S400)에서 이용되는 유체충돌장치(ACC)는 본 발명의 출원인이 보유하고 특허등록된 초고압유체충돌(ACC)장치를 이용함으로써 달성된다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제 제조 방법은 초고압유체충돌 장치를 이용하여 셀룰로오스 펄프의 충돌을 통해 나노셀룰로오스 증점제를 얻음으로써, 별도의 화학적 처리가 없고, 불순물의 유입이 없는 친환경적 나노셀룰로오즈 증점제를 얻을 수 있게 된다.

본 발명의 발명자는 상기와 같이 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제에 대하여 점도 측정 시험(한국섬유소재연구원)을 확인하였다.

점도 측정 시험

가. 폴리올 첨가에 따른 점도 측정

폴리올 중 화장품에서 가장 많이 사용되는 글리콜(Glycol)을 선정했다. 글리콜은 정제수와 같이 물질을 녹이기 위한 솔벤트, 균의 억제를 막는 방부제, 보습제와 같은 다양한 역할을 하는 화장품 첨가물이다. 화장품에는 고체성분들도 사용된다. 피부에 좋은 물질이라도 화장품에 녹아있어서 피부에 흡수가 잘되어야 한다. 폴리올에 -OH의 하이드록시기가 있어서 물에 녹이기 힘든 물질도 녹일 수 있다. 화장품에는 파라벤, 페녹시에탄올 등과 같은 방부제가 들어 간다. 방부제는 세균의 번식을 막기위해 사용하나 피부에도 자극을 일으키는 단점이 있다. 폴리올이 있을 경우 방부제만 단독으로 사용된 것에 비하여 방부 효과가 좋다. 폴리올을 사용하면 방부제의 함량을 낮출 수 있어 피부에 자극을 주는 원료의 사용을 줄일 수 있다.

폴리올을 사용하는 가장 큰 이유는 보습효과이다. 폴리올은 피부에 막을 형성시켜 수분이 증발하는 것을 막아준다. 또한, 공기중의 수분을 흡수하여 자체의 무게를 증가시키고 흡수된 수분은 피부에 공급될 수 있다. 글리콜을 녹인 물을 피부에 바르고 일정 시간이 자난 후 보습 지수를 측정하면 물만 바른 것에 비해 증가하는 것을 알 수 있다.

(1) 개요

본 발명에 따른 제조 과정을 통해 얻어진 셀룰로오즈 증점제에 폴리올을 첨가함에 따른 점도의 변화를 측정한다.

(2) 샘플 준비

셀룰로오즈 증점제 대비 글리콜 10, 30, 50%를 첨가하고 1시간 동안 혼합하여 준비한다.

(3) 시료명

NH-H01, NH-H01+glycol 10%, NH-H01+glycol 30%, NH-H01+glycol 50%, NS-H01, NS-H01+glycol 10%, NS-H01+glycol 30%, NS-H01+glycol 50%

여기에서, 시료명 NH-H01는 펄프의 베이스 재료로 활엽수를 이용한 것이고, NS-H01는 펄프의 베이스 재료로 침엽수를 이용한 것이다. 그리고 글리콜 첨가는 셀룰로오스 증점제 1wt%, 500ml 기준으로 글리코을 각각 0.55g(글리콜 10%), 2.14g(글리콜 30%), 5.00g(글리콜 50%)을 첨가한 것이다.

(4) 점도측정 사용 기기명 : BROOKFIELD DV-E VISCOMETER

시험 환경 : 온도 (23 ± 3 ℃) , 습도 (55 ± 10 % R.H.)

시험 조건 : NH-H01만 스핀들 RV3, 회전속도 10, 20, 30 rpm에서 측정하였고, 나머지 샘플은 스핀들 RV2, 회전속도 2.5, 3.0, 4.0 rpm에서 측정.

도 8 및 도 9는 각각 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제에 대하여 폴리올 첨가에 따른 점도 측정 시험(한국섬유소재연구원) 결과를 나타내는 테이블로서, NS-H01+glycol과 NH-H01+glycol은 큰 차이를 보이지 않아 수종에 따른 영향은 없었고, 글리콜 양에 따른 점도의 변화는 거의 없었으며, 이에 따라 글리콜이 셀룰로오스 증점제의 점도에 크게 영향을 미치지 않는 것으로 확인하였다.

나. PH에 따른 점도 측정

피부의 PH는 인종별, 성별, 연령별, 계절별 등 다양한 요인에 의해 다르게 나타난다. 일반적으로 정상적인 피부의 PH는 5.5로 피부 속은 촉촉하고 피부 겉은 유분막이 덮여있어 각종 세균과 유해환경으로부터 피부를 보호한다. 피부의 표면은 케라틴이라는 단백질로 구성되어 있는데 케라틴은 10~30%정도의 수분을 가지고 있어 매끄러운 피부를 유지해준다. PH가 정상범위를 벗어나게 되면 수분을 잃게 되어 피부가 푸석해지고 탄력을 잃고 피부세포의 대사활동에 지장을 받는다.

세안 후 일시적으로 PH가 상승하게 되고 이때 건강한 피부라면 PH가 빨리 정상범위로 되돌아오지만 피부장벽이 약한 상태라면 오래 걸리게 된다. 그래서 대부분 기초화장품이 약산성 인 것은 알칼리 성질을 떨어트려 피부의 PH밸런스를 빨리 회복하기 위해서이다.

(1) 개요

제조된 셀룰로오스 증점제에 NaOH, Acetic acid 첨가하여 PH에 따른 점도의 변화를 측정한다.

(2) 샘플 준비

셀룰로오스 증점제에 NaOH, Acetic acid를 첨가하여 PH가 안정될 때까지 혼합하여 준비한다.

(3) 시료명

NH-H01, NH-H01 PH5, NH-H01 PH8

(4) 시험 과정

1) 셀룰로오스 증점제 1wt%, 500ml를 준비한다.

2) Acetic acid를 물에 희석하여 5% Acetic acid로 만든다. NaOH를 물에 희석하여 5% NaOH를 만든다. 원액을 사용할 경우 정확한 PH를 맞추기 힘들기 때문에 희석하여 사용한다.

3) 5% Acetic acid를 한 방울씩 첨가하면서 PH5가 안정될 때까지 혼합하여 준다. 또한, 5% NaOH를 한 방울씩 첨가하면서 PH8가 안정될 때까지 혼합하여 준다.

(5) 결과

도 10 및 도 11은 각각 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제에 대하여 PH농도에 따른 점도 측정 시험 결과를 나타내는 테이블이며, 도 11은 상대적으로 Acetic acid와 NaOH를 희석하는 정도를 낮춰서 시험한 후 점도를 측정한 결과이다.

도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 산이나 염기가 첨가되지 않은 순수 NH-H01의 PH를 측정했을 때 6.3~6.7 정도인데, PH가 변화 했을 때 점도가 15%정도의 변화율을 보였다. 그리고 NH-H01이 산성일 때는 변화율이 8% 정도였으나 염기성일 때는 1% 정도의 변화가 일어났다. 이는 NaOH는 50% → 10%로 희석하였고, Acetic acid는 100% → 10%로 희석하면서 PH5로 낮출 때 물이 많이 첨가되어 좀 더 점도가 낮아진 것으로 보이며, 이로부터 알 수 있듯이 셀룰로오스 증점제는 PH 변화에도 점도 변화가 크지 않은 것이 확인되었다.

다음으로, 본 발명의 발명자는 상기와 같이 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제에 대하여 보존 안정성 시험을 실시하였다.

이하 본 발명에 따라 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제에 대한 보존 안정성 시험 결과를 설명한다. 도 12는 본 발명에 따라 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제에 대한 보존 안정성 시험으로서 상온에서의 변화 여부를 촬영한 사진이고, 도 13은 본 발명에 따라 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제에 대한 보존 안정성 시험으로서 50℃에서의 변화 여부를 나타내는 사진이며, 도 14는 본 발명에 따라 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제에 대한 보존 안정성 시험으로서 4℃에서의 변화 여부를 나타내는 사진이다. 도 15는 본 발명에 따라 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제에 대한 보존 안정성 시험으로서 4℃→상온→50℃에서의 변화 여부를 나타내는 사진이고, 도 16은 본 발명에 따라 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제에 대한 보존 안정성 시험으로서 직사광에서의 변화 여부를 나타내는 사진이며, 도 17은 본 발명에 따라 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제에 대한 보존 안정성 시험 결과를 나타내는 테이블이다.

셀룰로오스 증점제 보존 안전성 시험

화장품은 온도에 민감한 제품군으로서 각 온도에 대한 보존 안정성이 중요하며, 이에 따라 본 발명의 발명자는 본 발명에 따라 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제에 대한 보존 안정성 시험을 실시하였다.

화장품의 저장조건에서 셀룰로오스 증점제를 장기간에 걸쳐 상온, 50℃, 4℃, 4℃→상온→50℃, 및 직사광에서의 변색 또는 변취를 관찰하면서 안정성을 확인하였다.

셀룰로오스 증점제를 50ml 바이알병에 40ml씩 담아 각각 5개씩 4세트의 샘플을 준비하여, 1주 혹은 2주마다 샘플을 관찰하여 변색 또는 변취의 여부를 판단하였다.

(1) 상온 보관

샘플 5개를 상온에 보관하였다. 그리고 1개월간 1주일 간격으로 변색 및 변취를 관찰하였으며, 관찰 결과, 도 12에 나타낸 바와 같이 변색 및 변취는 없는 것으로 확인되었다. 그 이후 2개월을 더 상온에 보관하였지만 아무런 변화가 없었음을 확인하였다.

(2) 50℃ 보관

샘플 5개를 50℃에 보관하였다. 그리고 1개월간 1주일 간격으로 변색 및 변취를 관찰하였다. 관찰 결과, 도 13에 나타낸 바와 같이 3개월간 변색 및 변취는 없는 것으로 확인되었다.

(3) 4℃ 보관

샘플 5개를 4℃에 보관하였다. 그리고 1개월간 1주일 간격으로 변색 및 변취를 관찰하였다. 관찰 결과, 도 14에 나타낸 바와 같이 1개월간 변색 및 변취는 없는 것으로 확인되었다. 그 이후 2개월을 더 4℃에 보관하였지만 아무런 변화가 없었다.

(4) 4℃→상온→50℃ 보관

샘플 5개를 4℃→상온→50℃에 하루 간격으로 보관하였다. 그리고 1개월간 1주일 간격으로 변색 및 변취를 관찰하였다. 관찰 결과, 도 15에 나타낸 바와 같이 1개월간 변색 및 변취는 없는 것으로 확인되었다. 그 이후 2개월을 더 상온에 보관하였지만 아무런 변화가 없었음을 확인하였다.

(5) 직사광에서의 보관

샘플 5개를 직사광이 비추는 곳에 보관하였다. 그리고 1주일동안 1일 간격으로 변색 및 변취를 관찰하였다. 관찰 결과, 도 16에 나타낸 바와 같이 1주일 동안 변색 및 변취가 없는 것으로 확인되었다. 그 이후 1주일을 더 직사광에 보관하였지만 아무런 변화가 없었음을 확인하였다.

상기한 바와 같은 실험을 통하여 다양한 온도에 보관 해 본 결과, 나노셀룰로오스 증점제의 변색 및 변취가 전혀 일어나지 않아 보존 안정성이 우수하다는 것을 알 수 있었다(도 17 참조).

다음으로, 본 발명의 발명자는 상기와 같이 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제에 대하여 인비트로(In vitro) 효능 시험을 실시하였다.

인비트로(In vitro) 효능 시험

각질세포를 이용한 세포독성 및 증식평가를 통한 세포독성 및 보습력을 평가하기 위함이다.

(1) 개요

In vitro에서 인간 유래 각질 세포 (HaCaT), 인간 유래 피부 섬유아세포 (HDF-A)를 이용하여 시험물질에 의한 세포독성을 평가한다.

(2) 시험방법

본 시험은 ISO10993-5 (Biological evaluation of medical devices, Part 5 : Tests for in vitro cytotoxicity)를 참고하여 수행하였다. HaCaT, HDF-A세포에 시험물질을 각 농도 별로 처리한 다음 24시간 후에 세포독성시험을 수행하였다.

(3) 시료명

NH-H01, NS-H01, 셀룰로오스 증점제 파우더(CNF powder), NH-H01+Glycol 10%, NH-H01+Glycol 30%, NH-H01+Glycol 50%, NS-H01+Glycerin 10%, NS-H01+Glycerin 30%, NS-H01+Glycerin 50%, NH-H01+pH 5, NH-H01+pH 6.5, NH-H01+pH 8

(4) 시료조제

① 시험물질

액체 시험물질은 원액으로 사용하여 세포 배양액(MEM, FBM 배지)으로 50%, 25%, 12.50%, 6.25%, 3.13%, 1.56%, 0.78%, 0.32%로 희석 및 조제하였다. 고체 시험물질은 멸균증류수로 용해하여 50%로 만들어 이 물질을 원액으로 사용하 여 세포 배양액 (MEM, FBM 배지)로 50%, 25%, 12.50%, 6.25%, 3.13%, 1.56%, 0.78%, 0.32%로 희석 및 조제하였다.

② 음성대조물질

시험물질의 용매로 사용되는 세포 배양액 (MEM, FBM 배지)을 음성대조물질로 사용하였다.

③ 양성대조물질

멸균증류수를 이용해 0.5% SDS (Sodium Dodecyl Sulfate)를 조제하여 시험에 사용하였다.

(5) 시험재료

① 시험계 : 인간 유래 각질 세포 (HaCaT), 인간 유래 피부 섬유아세포 (HDF-A)

② 배양조건 : 5% CO₂, 37℃

(6) 시험과정

① 인간 유래 각질 세포 (HaCaT), 인간 유래 피부 섬유아세포 (HDF-A) 전배양 수행.

② 인간 유래 각질 세포 (HaCaT), 인간 유래 피부 섬유아세포 (HDF-A)는 바이오솔루션㈜에서 분양 받아 시험에 사용하였다.

③ 37 ℃로 유지시킨 배양액 200 ㎕을 96 well plate에 넣고 2가지 세포주를 1 X 10⁴ cell/well씩 분주 후 5% CO₂, 37℃ 배양기에서 약 22(±2)시간 동안 배양시켜 안정화 시켜주었다.

④ 시험물질 처리 전 분주한 배지를 제거한 후에 각각의 well에 PBS 100 ㎕씩 넣고 다시 제거하여 세척을 진행하였다.

⑤ 배양된 HaCaT, HDF-A 세포에 각각의 농도에 맞게 조제된 시험물질을 200 ㎕씩 처리하였다.

⑥ 시험물질 처리한 96 well plate를 5 % CO2,37℃ 배양기에서 약 22(±2)시간 동안 후배양을 실시하였다.

⑦ 후배양 수행 후 시험물질 처리된 배양액을 제거한 후에 세포 배양액에 희석한 MTT Solution을 50 ㎕씩 각각 처리한 후, 빛을 차단하여 5 % CO₂, 37℃ 배양기에서 2시간 동안 반응시켰다.

⑧ 반응이 끝난 후 dimethyl sulfoxide (DMSO)을 200 ㎕씩 처리하였다.

⑨ plate를 실온에서 shaking해 준 후 포르마잔(formazam)추출물을 수거하여 icroplate reader를 이용하여 570 nm에서 흡광도를 측정하였다.

⑩ Microplate reader 측정결과값의 산출은 각 시험물질 흡광도값에서 음성대조군의 평균값을 나눈 값을 산출하였다.

(7) 시험결과 및 결론 : 시험물질을 HaCaT, HDF-A 세포에 처리하여 세포독성평가를 통해 측정한 결과는 다음과 같았다.

<인간 유래 각질 세포 (HaCaT) 결과>

① 도 18은 NH-H01에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과를 나타내는 테이블로서, NH-H01에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과, 음성대조군, 양성대조군, 50%, 25%, 12.50%, 6.25%, 3.13%, 1.56%, 0.78%, 0.39% 처리군에서 각각 100.00%, 4.41%, 28.92%, 46.19%, 57.68%, 62.84%, 71.89%, 77.18%, 74.19%, 75.39%를 나타내었다.

② 도 19는 NS-H01에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과를 나타내는 테이블로서, NS-H01에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과, 음성대조군, 양성대조군, 50%, 25%, 12.50%, 6.25%, 3.13%, 1.56%, 0.78%, 0.39% 처리군에서 각각 100.00%, 4.49%, 23.11%, 42.20%, 53.73%, 57.65%, 61.80%, 70.48%, 73.41%, 77.71%를 나타내었다.

③ 도 20은 셀룰로오스 증점제 파우더에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과를 나타내는 테이블로서, 셀룰로오스 증점제 파우더에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과, 음성대조군, 양성대조군, 50%, 25%, 12.50%, 6.25%, 3.13%, 1.56%, 0.78%, 0.39% 처리군에서 각각100.00%, 5.09%, 5.65%, 22.56%, 46.28%, 52.80%, 68.54%, 73.65%, 74.01%, 76.19%를 나타내었다.

④ 도 21은 NH-H01+Glycol 10%에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과를 나타내는 테이블로서, NH-H01+Glycol 10%에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과, 음성대조군, 양성대조군, 50%, 25%, 12.50%, 6.25%, 3.13%, 1.56%, 0.78%, 0.39% 처리군에서 각각100.00%, 31.23%, 68.23%, 89.48%, 90.45%, 93.22%, 101.03%, 101.83%, 110.17%, 121.27%를 나타내었다.

⑤ 도 22는 NH-H01+Glycol 30%에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과를 나타내는 테이블로서, NH-H01+Glycol 30%에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과, 음성대조군, 양성대조군, 50%, 25%, 12.50%, 6.25%, 3.13%, 1.56%, 0.78%, 0.39% 처리군에서 각각 100.00%, 30.91%, 57.93%, 100.30%, 94.02%, 96.09%, 103.69%, 120.64%, 119.90%, 125.91%를 나타내었다.

⑥ 도 23은 NH-H01+Glycol 50%에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과를 나타내는 테이블로서, NH-H01+Glycol 50%에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과, 음성대조군, 양성대조군, 50%, 25%, 12.50%, 6.25%, 3.13%, 1.56%, 0.78%, 0.39% 처리군에서 각각100.00%, 35.81%, 47.96%, 85.41%, 95.50%, 104.96%, 106.07%, 108.41%, 116.07%, 120.42%를 나타내었다.

⑦ 도 24는 NS-H01+Glycol 10%에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과를 나타내는 테이블로서, NS-H01+Glycerin 10%에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과, 음성대조군, 양성대조군, 50%, 25%, 12.50%, 6.25%, 3.13%, 1.56%, 0.78%, 0.39% 처리군에서 각 100.00%, 33.74%, 76.99%, 83.20%, 83.54%, 96.37%, 93.15%, 98.65%, 102.25%, 101.44%를 나타내었다.

⑧ 도 25는 NS-H01+Glycol 30%에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과를 나타내는 테이블로서, NS-H01+Glycerin 30%에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과, 음성대조군, 양성대조군, 50%, 25%, 12.50%, 6.25%, 3.13%, 1.56%, 0.78%, 0.39% 처리군에서 각각100.00%, 35.29%, 68.97%, 81.66%, 80.46%, 79.97%, 85.73%, 99.89%, 91.44%, 96.75%를 나타내었다.

⑨ 도 26은 NS-H01+Glycol 50%에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과를 나타내는 테이블로서, NS-H01+Glycerin 50%에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과, 음성대조군, 양성대조군, 50%, 25%, 12.50%, 6.25%, 3.13%, 1.56%, 0.78%, 0.39% 처리군에서 각각100.00%, 34.80%, 71.08%, 83.53%, 85.25%, 85.26%, 90.88%, 94.59%, 95.75%, 95.69%를 나타내었다.

⑩ 도 27은 NH-H01+pH 5에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과를 나타내는 테이블로서, NH-H01+pH 5에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과, 음성대조군, 양성대조군, 50%, 25%, 12.50%, 6.25%, 3.13%, 1.56%, 0.78%, 0.39% 처리군에서 각각 100.00%, 1.74%, 64.40%, 69.10%, 73.03%, 74.53%, 79.51%, 83.62%, 86.84%, 94.04%를 나타내었다.

⑪ 도 28은 NH-H01+pH 6.5에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과를 나타내는 테이블로서, NH-H01+pH 6.5에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과, 음성대조군, 양성대조군, 50%, 25%, 12.50%, 6.25%, 3.13%, 1.56%, 0.78%, 0.39% 처리군에서 각각 100.00%, 1.67%, 60.31%, 60.96%, 66.89%, 68.39%, 70.98%, 74.98%, 76.66%, 76.13%를 나타내었다.

⑫ 도 29는 NH-H0+pH 8에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과를 나타내는 테이블로서, NH-H01+pH 8에 대한 세포생존율의 평균값을 산출한 결과, 음성대조군, 양성대조군, 50%, 25%, 12.50%, 6.25%, 3.13%, 1.56%, 0.78%, 0.39% 처리군에서 각각100.00%, 2.52%, 69.57%, 70.28%, 75.68%, 80.30%, 83.17%, 84.35%, 85.86%, 87.87%를 나타내었다.

상기한 바와 같은 세포독성시험 결과, ISO 10993-5의 세포독성시험에 기준에 따라 NH-01과 NS-01 모두 50%의 농도에서 세포독성으로 판단할 만한 결과(음성대조군 대비 세포생존율이 70%이하)가 관찰되기도 하였지만, 25% 이하의 농도에서는 세포독성이 관찰되지 않았다. NH-H01의 경우, 글리콜이 함유된 경우 인간 유래 각질 세포(HaCaT)의 세포성장율을 증가시켜 보습력을 증가시키는 것으로 확인 되었다.

다음으로, 본 발명의 발명자는 상기와 같이 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제에 대하여 살균력 시험을 실시하였다.

살균력 시험

Escherichia coli(ATCC8739), Staphylococcus aureus(ATCC6538), Pseudomonas aeruginosa(ATCC9027) 등의 세균을 이용하여 세균의 성장 및 확산 저해, 세균사멸 효과를 평가하였다.

(1) 개요

시험물질 NH-H01, NS-H01, 셀룰로오스 증점제 파우더(CNF powder), NH-H01+Glycol 10%, NH-H01+Glycol 30%, NH-H01+Glycol 50%, NS-H01+Glycerin 10%, NS-H01+Glycerin 30%, NS-H01 +Glycerin 50% 를 이용하여 시험물질에 의한 살균력을 평가하였다.

(2) 시험방법

본 시험은 TI-10-001을 참고하여 수행하였으며, 시험계에 시험물질을 처리한 다음 24 시간 후에 살균력시험을 수행하였다.

(3) 시료명

NH-H01, NS-H01, 셀룰로오스 증점제 파우더(CNF powder), NH-H01+Glycol 10%, NH-H01+Glycol 30%, NH-H01+Glycol 50%, NS-H01+Glycerin 10%, NS-H01+Glycerin 30%, NS-H01+ Glycerin 50%

(4) 시료조제

① 시험물질

액체 시험물질은 원액으로 사용하여 멸균증류수로 희석 및 조제하였다. 고체 시험물질은 멸균증류수로 용해하여 50%로 조제한 다음 이를 원액으로 간주하여 희석 및 조제하였다.

② 대조군 : 시험물질의 용매로 사용되는 멸균증류수를 음성대조물질로 사용하였다.

(4) 시험재료

① 시험계 : Escherichia coli (대장균, ATCC 8739), Staphylococcus aureus (황색포도상구균, ATCC 6538), Pseudomonas aeruginosa (녹농균, ATCC 9027)

② 배양조건 : 37 ℃

(5) 시험과정

① Escherichia coli(대장균, ATCC 8739), Staphylococcus aureus(황색포도상구균, ATCC 6538), Pseudomonas aeruginosa(녹농균, ATCC 9027)는 생물자원센터 KCTC 에서 분양받아 시험에 사용하였다. 37 ℃로 유지시킨 배양액 Nutrient Broth 10 ml에 각 균을 100 ㎕씩 처리한 후 37 ℃ 배양기에서 약 10(±2)시간 동안 배양시켜 균를 전배양하였다.

② 대조군 : 대조시험액(멸균생리식염수)을 멸균한 용기에 넣고 전배양한 시험균액을 각각 접종하였다 (대조시험액 : 균액 = 100 : 1)

③ 시험군 : 시험물질액을 멸균한 용기에 넣고 전배양한 시험균액을 각각 접종하였다 (시험물질액 : 균액 = 100 : 1)

④ 초기균수 확인 : 초기균수를 확인하기 위해 접촉 즉시 대조시험액에서 일부를 채취한 다음 조제한 시험액을 각각의 Nutrient Agar 고체배지에 처리한 후 37 ℃ 배양기에서 약 24(±2)시간 동안 배양시켰다. 배양을 끝낸 플레이트를 육안으로 관찰하여 균을 계수하였다.

⑤ 24시간 시험물질처리 후 균수 확인 : 시험물질과 접촉한 후 24시간 뒤에 시험액과 대조시험액에서 일부를 채취하였다. 24시간이 지난 조제한 시험액을 각각의 Nutrient Agar 고체배지에 처리한 후 37 ℃ 배양기에서 약 24(±2)시간 동안 배양시켰다. 배양을 끝낸 플레이트를 육안으로 관찰하여 균을 계수하였다.

⑥ 살균력 계산 : 각 시험군에서 대조군의 평균값을 나누어 값을 산출하였으며, 살균력은 아래의 공식에 따라 백분율로 나타내었다.

A : 일정시간 접촉 후 대조시험액으로부터의 균수

B : 일정시간 접촉 후 시험액으로부터의 균수

(6) 결론

도 30 내지 도 38은 각각 시험물질 NH-H01, NS-H01, CNF powder, NH-H01+Glycol 10%, NH-H01+Glycol 30%, NH-H01+Glycol 50%, NS-H01+Glycerin 10%, NS-H01+Glycerin 30%, NS-H01+ Glycerin 50%에 대한 살균력을 평가한 결과를 나타내는 테이블로서, 시험물질 NH-H01, NS-H01, CNF powder, NH-H01+Glycol 10%, NH-H01+Glycol 30%, NH-H01+Glycol 50%, NS-H01+Glycerin 10%, NS-H01+Glycerin 30%, NS-H01+ Glycerin 50%에 대한 살균력을 평가하기 위해, Escherichia coli(대장균, ATCC 8739), Staphylococcus aureus(황색포도상구균, ATCC 6538), Pseudomonas aeruginosa(녹농균, ATCC 902)을 이용하여 살균력시험을 수행하였으며, 시험물질 NH-H01, NS-H01, NH-H01+Glycol 10%, NH-H01+Glycol 30%, NH-H01+ Glycol 50%, NS-H01+Glycerin 10%, NS-H01+Glycerin 30%, NS-H01+Glycerin 50%의 경우 시험을 수행한 모든 균주에서 살균력이 확인되지 않았다. 시험물질 CNF powder의 경우 시험을 수행한 Escherichia coli(대장균, ATCC 8739)과 Staphylococcus aureus(황색포도상구균, ATCC 6538)에서 99.9%, Pseudomonas aeruginosa(녹농균, ATCC 9027)에서 99.6% 의 살균력이 확인되었다.

다음으로, 본 발명의 발명자는 상기와 같이 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제에 대하여 피부자극 동물대체 시험을 실시하였다.

피부자극 동물대체시험

OECD test guideline 439: In Vitro Skin Irritation: Reconstructed Human Epidermis Test Method에 따른 방법으로, 이 시험은 공인된 인공피부모델을 이용하여 시험물질의 피부자극성에 대한 정보를 얻기 위해 평가하였다.

(1) 개요

3D 인체피부모델인 LabCyte EPI-MODEL 24을 활용한 저자극 수용성 절삭유에 대한 피부자극시험을 실시하였다.

(2) 시험방법

본 시험은 OECD TG NO. 439 에 등재된 시험기준 및 J-TEC(Japan Tissue Engineering Co., Ltd.)에서 제공한 SOP에 근거하여 시험을 진행하였다.

(3) 시료명

나노셀룰로오스, NH-H01, NH-H01 (NaCl 1%), NH-H01 (Glycol 50%), NH-H01 (pH5), NH-H01 (all mix)

(4) 시료조제

① 시험물질

② 음성대조물질 : 멸균증류수를 음성대조군으로 선정해 준비하였다.

③ 양성대조물질 : Sodium Dodecyl Sulfate (SDS)를 멸균증류수에 5% SDS로 용해하여 시험에 사용하였다.

(5) 시험재료

① 시험계 : 인체 피부 모델 (LabCyte EPI-MODEL 24)

② 배양조건 : 5 % CO₂, 37℃

(6) 시험과정

① 인체피부모델 수령 후 기포생성 여부, 모델의 균질성 등에 대해 육안으로 확인하였다.

② 37 ℃ 로 유지시킨 배양액 0.5 ㎖ 를 24 well plate에 넣고 인체피부모델을 각 well에 공기 방울이 생기지 않게 기울이면서 옮긴 후 5 % CO2,37℃ 배양기에서 약 24시간 동안 전배양을 실시하였다.

③ 배양된 인체피부모델에 시험물질은 25 ㎕씩 적용하였으며, 각 시험물질 당 반복수는 3개였다. 인체피부모델에 시험물질이 적용된 후 증발이나 휘발을 막기 위해 plate를 봉하여 15분간 처리하였다.

④ 시험물질은 다음과 같은 과정을 거쳐 시험물질의 세척을 수행하였다.

⑤ 시험물질이 처리된 조직에 멸균된 poly wash bottle 을 이용하여 조직 내의 벽면으로 DPBS를 분사하였고, DPBS가 조직 내에 가득 차면 뒤집어서 털어내었다. 위의 과정을 15회 반복하여 수행하였다.

⑥ 인체피부모델을 세척한 후 멸균된 거즈를 이용하여 조직의 외부 잔여물을 제거하였다.

⑦ 24 well plate에 37 ℃ 로 유지시킨 1 ㎖ 의 신선한 배양액을 넣은 후 인체 피부모델을 24 well plate내로 옮겨 5 % CO2,37℃ 배양기에서 약 42(±2)시간 동안 후배양을 실시하였다.

⑧ 생존율 측정을 위해 미리 조제된 0.5㎎/㎖ MTT용액을 새로운 24 well plate에 0.5 ㎖/well씩 넣어 준비해 두었다.

⑨ 후배양된 인체피부모델을 꺼내어 멸균된 거즈를 이용하여 외부의 배지를 제거한 다음 준비된 24 well plate에 옮긴 후, 24 well plate를 호일로 감싸 5 % CO2,37℃ 배양기에서 약 3시간 동안 배양하였다.

⑩ 인체피부모델 외부의 MTT 용액을 제거한 한 후에 Isopropanol을 0.3㎖씩 넣어 놓은 1.5㎖ tube에 조직을 옮긴 후, 파라필름으로 감싸 약 2시간 동안 상온에서 방치하여 formazan을 추출하였다.

⑪ Formazan 추출 후, well 당 200 ㎕를 1개의 well씩 96 well plate로 옮겨준 다음 분광광도계(파장 570nm)를 이용하여 흡광도(Optical Density, OD)를 측정하였다. 최종 값은 3개 well의 평균값을 사용하였다.

⑫ Microplate reader 측정결과값의 산출은 각 시험물질 흡광도값에서 음성대조군의 평균값을 나눈 값을 산출하였다.

⑬ 피부자극 판정기준은 다음과 같다.

음성대조물질의 세포생존율을 100 %으로 하고, 세포생존율이 50 % 초과인 경우는 비자극 물질로, 50 % 이하인 경우는 자극 물질로 판정한다.

(7) 시험결과 및 결론

도 39는 피부자극 동물대체시험 결과를 나타내는 테이블로서, 나노셀룰로오스, NH-H01, NH-H01(NaCl 1%), NH-H01(Glycol 50%), NH-H01(pH5), NH-H01(all mix)의 세포생존율은 각각 106.80 %, 106.11 %, 94.34 %, 69.55 %, 109.11, 146.42 %로서, 피부자극 판정기준 세포생존율 50%를 초과하여 모두 비자극 물질로 판정되었다.

또한 피부자극시험 결과 음성대조물질에 대해 비자극으로 판정되었으며, 양성대조물질의 세포생존율이 음성대조군의 50% 이하로서 자극으로 판정되었다.

다음으로, 본 발명의 발명자는 상기와 같이 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제에 대하여 안자극 동물대체 시험을 실시하였다.

안자극 동물대체시험

OECD test guideline 492: Reconstructed human Cornea-like Epithelium (RhCE) test method for identifying chemicals not requiring classification and labelling for eye irritation or serious eye damage에 따른 방법으로 이 시험은 공인된 인공각막모델을 이용하여 시험물질의 안자극성에 대한 정보를 얻기 위해 평가하였다.

(1) 개요

3D 인체각막모델인 LabCyte EPI-MODEL 24을 활용한 저자극 수용성 절삭유에 대한 안자극시험을 실시하였다.

(2) 시험방법

본 시험은 OECD TG NO. 492 에 등재된 시험기준 및 J-TEC(Japan Tissue Engineering Co., Ltd.)에서 제공한 SOP에 근거하여 시험을 진행하였다.

(3) 시료명

나노셀룰로오스, NH-H01, NH-H01(NaCl 1%), NH-H01(Glycol 50%), NH-H01(pH5), NH-H01(all mix)

(4) 시료조제

① 시험물질

② 음성대조물질 : PBS를 음성대조군으로 선정해 준비하였다.

③ 양성대조물질 : Ethyl alcohol를 양성대조군으로 선정해 사용하였다.

(5) 시험재료

① 시험계 : 인체 각막 모델 (LabCyte CORNEA-MODEL 24)

② 배양조건 : 5% CO₂, 37℃

(6) 시험과정

① 인체각막모델 수령 후 기포생성 여부, 모델의 균질성 등에 대해 육안으로 확인 하였다.

② 37 ℃ 로 유지시킨 배양액 0.5 ㎖ 를 24 well plate에 넣고 인체각막모델을 각 well에 공기 방울이 생기지 않게 기울이면서 옮긴 후 5 % CO2, 37℃ 배양기에서 약 24시간 동안 전배양을 실시하였다.

③ 배양된 인체각막모델에 시험물질은 50 ㎕씩 적용하였으며, 각 시험물질 당 반복수는 3개였다. 인체각막모델에 시험물질이 적용된 후 1분간 처리하였다.

④ 시험물질이 처리된 조직에 멸균된 poly wash bottle 을 이용하여 조직 내의 벽면으로 DPBS를 분사하였고, DPBS가 조직 내에 가득 차면 뒤집어서 털어내었으며, 위의 과정을 10회 반복하여 세척하였다.

⑤ 인체각막모델을 세척한 후 멸균된 거즈를 이용하여 조직의 외부 잔여물을 제거하였다.

⑥ 24 well plate에 37 ℃ 로 유지시킨 1 ㎖ 의 신선한 배양액을 넣은 후 인체각막모델을 24 well plate내로 옮겨 5% CO₂, 37℃ 배양기에서 약 24(±2) 시간 동안 후배양을 실시하였다.

⑦ 생존율 측정을 위해 미리 조제된 0.5㎎/㎖ MTT용액을 새로운 24 well plate에 0.5 ㎖/well씩 넣어 준비해 두었다.

⑧ 후배양된 인체각막모델을 꺼내어 멸균된 거즈를 이용하여 외부의 배지를 제거한 다음 준비된 24 well plate에 옮긴 후, 24 well plate를 호일로 감싸 5% CO2, 37℃ 배양기에서 약 3시간 동안 배양하였다.

⑨ 인체각막모델 외부의 MTT 용액을 제거한 한 후에 Isopropanol을 0.3㎖씩 넣어 놓은 1.5㎖ tube에 조직을 옮긴 후, 파라필름으로 감싸 약 2시간 동안 상온에서 방치하여 formazan을 추출하였다.

⑩ Formazan 추출 후, well 당 200 ㎕를 1개의 well씩 96 well plate로 옮겨준 다음 분광광도계(파장 570nm)를 이용하여 흡광도(Optical Density, OD)를 측정하였다. 최종 값은 3개 well의 평균값을 사용하였다.

⑪ Microplate reader 측정결과값의 산출은 각 시험물질 흡광도값에서 음성대조군의 평균값을 나눈 값을 산출하였다.

⑫ 안자극 판정기준은 다음과 같다.

음성대조물질의 세포생존율을 100%으로 하고, 세포생존율이 40 % 초과인 경우는 비자극 물질로, 40% 이하인 경우는 자극 물질로 판정한다.

(7) 시험결과 및 결론

도 40은 안자극 동물대체시험 결과를 나타내는 테이블로서, 시험물질 나노셀룰로오스, NH-H01, NH-H01(NaCl 1%), NH-H01(Glycol 50%), NH-H01(pH5), NH-H01(all mix)의 세포생존율은 각각 92.91 %, 94.75 %, 82.01 %, 86.18 %, 79.97, 84.01 %로서, 안자극 판정기준 세포생존율 40 %를 초과하여 모두 비자극 물질로 판정되었다. 또한 안자극시험 결과 음성대조물질에 대해 비자극으로 판정되었으며, 양성대조물질의 세포생존율이 음성대조군의 40 % 이하로서 자극으로 판정되었다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제 제조 방법 및 이에 의해 제조된 나노셀룰로오스 기반의 화장료용 천연 증점제에 의하면, 친환경 소재인 나노셀룰로오스를 이용하고 화학적인 첨가제의 비사용으로 친환경적인 증점제를 제공할 수 있으며, 증점제로서 요구되는 물성과 안정성 및 무자극성을 확보할 수 있으며, 이에 따라 피부에 이용되는 화장품의 베이스 재료로서 적용할 수 있는 이점이 있다.

상기한 바와 같은 실시 예들은 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

S100: 셀룰로오스 현탁액 마련 단계
S200: 셀룰로오스 펄프 해리 단계
S300: 셀룰로오스 펄프 분쇄 단계
S400: 셀룰로오스 나노화 단계

Claims (6)

1. 화장료용 증점제를 제조하기 위한 방법으로서,
   셀룰로오스 현탁액을 마련하는 셀룰로오스 현탁액 마련 단계;
   상기 셀룰로오스 현탁액의 셀룰로오스 펄프를 해리시키는 셀룰로오스펄프 해리 단계;
   상기 해리된 셀룰로오스 펄프를 분쇄하는 셀룰로오스 펄프 분쇄 단계; 및
   상기 셀룰로오스 펄프 분쇄 단계를 거친 셀룰로오스 펄프를 나노화 처리하여 셀룰로오스 증점제를 얻는 셀룰로오스 나노화 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는
   화장료용 천연 증점제 제조 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 셀룰로오스 현탁액 마련 단계는 셀룰로오스 펄프를 물에 소정 중량% 투입하여 마련되고,
   상기 셀룰로오스펄프 해리 단계는 셀룰로오스 현탁액을 교반기로 소정 시간 교반시키는 것으로 이루어지며,
   상기 셀룰로오스 펄프 분쇄 단계는 상기 셀룰로오스 해리 과정을 거친 셀룰로오스 현탁액에 물을 추가하여 희석한 후 펄프 분쇄 장치에 넣고 소정 시간 분쇄시키는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는
   화장료용 천연 증점제 제조 방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 셀룰로오스 현탁액 마련 단계는 물 100중량부에 셀룰로오스 펄프를 2~3중량부 투입하여 셀룰로오스 현탁액을 마련하고,
   상기 셀룰로오스펄프 해리 단계는 셀룰로오스 현탁액을 2시간 동안 교반기로 교반하는 것으로 이루어지며,
   상기 셀룰로오스 펄프 분쇄 단계는 상기 셀룰로오스 현탁액에 물을 추가하여 희석한 후 펄프 분쇄 장치에 넣고 5시간 분쇄시키는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는
   화장료용 천연 증점제 제조 방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 셀룰로오스 나노화 단계는
   상기 분쇄된 셀룰로오스 펄프를 회수하고, 회수된 셀룰로오스 펄프를 물에 희석한 다음, 유체를 초고압으로 분사시키는 유체충돌장치의 대향하는 두 노즐부를 통하여 희석된 셀룰로오스 펄프를 고압으로 충돌시켜 나노셀룰로오스 증점제를 얻는 것을 특징으로 하는
   화장료용 천연 증점제 제조 방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 희석된 셀룰로오스 펄프는 물 100중량부에 대하여 분쇄된 셀룰로오스 펄프를 1중량부 ~ 2중량부로 희석되는 것을 특징으로 하는
   화장료용 천연 증점제 제조 방법.
   
6. 청구항 1 내지 청구항 5중 어느 한 항에 따른 화장료용 천연 증점제 제조 방법에 의해 제조된 화장료용 천연 증점제.

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