천연 칼슘 이온 제조 및 민감성 피부에 미치는 영향 = New method of natural calcium ion production and its effects on sensitive skin

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Due to the recent well-being boom, consumer demand for natural materials
is increasing due to the avoidance of chemical compounds. Therefore,
research on natural materials is increasing as a raw material of cosmetics for
the purpose of strengthening the skin barrier to make skin healthy. In this
study, the natural calcium from oyster shell was reacted with citric acid
without calcination at high temperature to study the soothing effect on
sensitive skin with calcium citrate which increased calcium solubility and
calcium ion concentration.
In human keratinocytes, calcium citrate did not affect cell viability up to a
concentration of 1mg/ml. Calcium citrate confirmed the expression of AQP-3,
which acts as a transport channel of water in the skin. Therefore, it could be
expected that the skin moisturizing effect. The expression of SPT(serine
palmitoyl transferase), an enzyme that plays an important role in the
production of ceramide, a major component of skin barrier lipids, was
increased by 12.0 % at 1mg/ml of calcium citrate. As a result, it could be
expected that the skin barrier strengthening effect. TRPV1 expression, which
is related to skin pain and itching, was decreased in concentration dependent
manner in calcium citrate, and the decrease of TRPV1 expression may be
effective in skin sedation by minimizing skin irritation.
In order to minimize the irritation on the skin, a liquid crystal structure was
formed in an emulsion containing calcium citrate by applying a solvatecontaining
emulsifier(Sorbitan Oilvate, Cetearyl Glucoside), which is a
structure similar to the skin structure. Although a certain amount of calcium
citrate was obtained to facilitate the liquid crystal emulsified structure, it was
confirmed that as the content of calcium citrate increases, the unstable action
of the liquid crystal formation.
In human application test, the emulsion containing calcium citrate showed
that the skin irritation test showed no irritation on the skin, and it was
confirmed that the skin had a calming effect(relieves redness), and calcium
citrate prevented transdermal moisture loss through TEWL measurement. It
was confirmed that there is a skin barrier strengthening effect. In the
evaluation of skin moisturizing persistence, the amount of skin moisturizing
after 24 hours and the skin moisturizing persistence after 48 hours were
confirmed.
From the above results, it was confirmed that calcium citrate prevents skin
moisture evaporation and maintains moisture to increase skin barrier function
and decrease skin irritation response, thereby showing skin soothing effect. In
addition to the development of materials, it can be used in various ways as a
functional food material.

국문 초록 (Abstract)

최근 웰빙 붐으로 화학적 합성품의 기피 현상 때문에 천연소재에 대한
소비자의 수요가 증가하고 있다. 따라서 피부 장벽을 강화하여 피부를 건강하게
하기 위한 목적으로 화장품의 원료로 천연 소재에 대한 연구가 더욱 증가하고 있다,
본 연구에서는 굴 패각에서 분리한 천연 칼슘을 고온에서의 소성 과정을 거치지
않고 구연산과 반응시켜 칼슘의 용해도와 칼슘이온 농도를 높인 구연산칼슘으로
민감성 피부에 대한 진정 효과를 연구하였다.
인간 각질 형성세포에서 구연산칼슘은 1 mg/mL 의 농도까지 세포생존율에
영향을 미치지 않은 것을 확인하였고, 피부에서 수분통로의 역할을 하는 AQP-3
발현을 증가시켰으므로 피부 보습효능이 있음을 예측할 수 있었다. 피부 장벽
지질의 주요 성분인 세라마이드의 생성에 있어 가장 중요한 역할을 하는 효소인
SPT (serine palmitoyl transferase) 발현이 구연산칼슘 1 mg/mL 농도에서 12.0 %
증가되는 것을 확인하였으므로 피부 장벽 강화 효과가 있음을 예측할 수 있었다.
피부의 통증 및 가려움증과 관계가 있는 TRPV1 발현은 구연산칼슘에
농도의존적으로 감소되었으며 TRPV1 발현의 감소가 피부의 자극을 최소화 하여
피부 진정에 효능이 있을 것으로 사료된다.
피부에 자극을 최소화 하기 위하여 피부 구조와 유사한 구조인 액정
형성을 하는 천연유래 유화제(Sorbitan Olivate, Cetearyl Glucoside)를 적용하여
구연산칼슘을 포함한 에멀젼에 액정 구조를 형성하였다. 구연산칼슘의 일정량은
액정 유화 구조를 용이하게 할 수 있는 결과를 얻었지만, 구연산칼슘의 함유량이
증가할수록 액정형성에 불안정한 작용을 한다는 것을 확인할 수 있었다.
인체적용시험에서 구연산칼슘을 함유한 에멀젼으로 피부 자극 테스트 결과
피부에 자극이 없는 것을 확인하였고, 피부 진정(붉은기 완화) 효능이 있음을 확인
하였고, TEWL 측정을 통하여 구연산칼슘이 경피수분손실방지 효과를 나타내어
피부 장벽 강화 효과가 있는 것을 확인하였다. 피부 보습 지속력 평가에서는
24 시간후 피부 보습량과 48 시간후 피부 보습지속력을 확인하였다.
이상의 결과로부터 구연산칼슘은 피부 수분증발 방지 및 수분을 유지시켜
피부 장벽 기능을 증가시키고, 피부 자극의 반응을 감소시켜 피부 진정 효능을
나타내는 것을 확인 하였다, 향 후 구연산칼슘의 다양한 효능 연구를 통해 기능성
화장품 소재 개발 뿐만 아니라 건강기능식품 소재로도 다양하게 활용할 수 있을
것으로 사료된다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• 1.1 연구의 필요성 1
• 1.2 연구의 목적 4
• Ⅱ. 연 구 사 7
• 2.1 피부 장벽의 정의와 역할 7
• 2.2 인체에서 칼슘(Calcium)이온의 역할 11
• 2.3 민감성 피부의 원인과 관련된 주요 인자들 15
• Ⅲ. 재료 및 방법 23
• 3.1 구연산칼슘 제조 방법 23
• 3.1.1 구연산칼슘 23
• 3.1.2 구연산칼슘 제조 방법 24
• 3.1.3 함량 분석 방법 26
• 3.1.4 용해도와 칼슘 이온 농도 측정 27
• 3.2 세포 생존율 및 단백질 발현 28
• 3.2.1 세포 생존율 측정 28
• 3.2.2 구연산칼슘에 의한 AQP-3 발현 29
• 3.2.3 구연산칼슘에 의한 세린-팔미토일 전이효소(SPT)발현 30
• 3.2.4 구연산칼슘에 의한 TRPV1 발현 31
• 3.2.5 구연산칼슘에 의한 Raw 264.7 세포에서의 항염증 확인 32
• 3.3 액정 형성 재료 및 제조 방법 33
• 3.3.1 액정 33
• 3.3.2 액정 형성에 도움을 주는 재료 35
• 3.3.3 액정 형성 에멀젼 제조 방법 38
• 3.3.4 액정 형성 확인 39
• 3.3.5 안정도 실험 40
• 3.4 인체 적용 시험 41
• 3.4.1 피부 첩포에 의한 일차자극 평가 41
• 3.4.2 외부 자극에 의해 손상된 피부 진정 효과에 대한 평가 43
• 3.4.3 외부 자극에 의해 손상된 피부 장벽 강화에 대한 평가 44
• 3.4.4 피부 보습 지속력 효과에 대한 평가 45
• Ⅳ. 결과 및 고찰 46
• 4.1 신규 피부 진정 소재 합성 46
• 4.1.1 구연산칼슘의 제조 및 분석 46
• 4.2 세포 생존율 및 단백질 발현 확인 48
• 4.2.1 세포 생존율 실험 48
• 4.2.2 구연산칼슘에 의한 AQP-3 발현 50
• 4.2.3 구연산칼슘에 의한 SPT 발현 52
• 4.2.4 구연산칼슘에 의한 TRPV1 발현 감소 확인 54
• 4.2.5 구연산칼슘에 의한 Raw 264.7 세포에서의 항염증 확인 56
• 4.3 구연산칼슘을 포함한 액정 유화 에멀젼의 안정성 평가 58
• 4.3.1 액정 형성 에멀젼의 온도에 따른 안정도 58
• 4.3.2 액정 형성 에멀젼의 형태적 특성 61
• 4.4 인체 적용 시험 63
• 4.4.1 피부 첩포에 의한 일차자극 평가 63
• 4.4.2 외부 자극에 의해 손상된 피부 진정 효과에 대한 평가 65
• 4.4.3 외부 자극에 의해 손상된 피부 장벽 강화에 대한 평가 73
• 4.4.4 48 시간 보습 지속력 효과에 대한 평가 80
• Ⅴ. 결 론 84
• Ⅵ. 참고 문헌 87