피부 분석 기술의 패러다임 변화, 새로운 안티에이징 스킨케어

32회 IFSCC^{The International Federation of Societies of Cosmetic Chemists} 콩그레스^Congress가 2022년 9월 19~22일 영국 런던에서 열렸다. 피부과학 응용소재 선도기술 개발 사업단(단장 황재성)은 국내 연구자에게 이번 콩그레스에서 발표된 8개 분야에 대한 리뷰를 요청했다. 피부과학 응용소재 선도기술 개발 사업단의 도움을 받아 일부 리뷰를 소개한다. 또 더케이뷰티사이언스는 대한민국 구두·포스터 논문 기고 및 인터뷰, 해외 연구자 인터뷰를 추가해 게재한다. _편집자주 

1. 연구 동향

피부 분석의 패러다임 전환을 나타내는 새로운 피부 분석 기술인 ‘skin-mechanics reality’를 확립하여 유형의 구조가 아닌 무형의 물리적 역학(4D 역학)을 실제 공간과 실시간으로 시각화할 수 있는 새로운 기술이 최근 도입되었다. Ezure 박사는 키노트 강연에서 “이 기술을 통해 새로운 형태의 피부 ‘링 콜라겐^{Ring Collagen}’을 식별할 수 있었고, 이 링 콜라겐은 기본 구조 주위에 얼굴 피부를 단단히 ‘감싸는’ 장력 네트워크를 생성, 변형 방지시스템으로 작용함으로써 얼굴 형태를 유지하는 역할을 한다”고 말했다. 이러한 ‘피부 역학 현실^{Skin-mechanics Reality}’ 기술과 얼굴 피부 ‘링 콜라겐’의 발견은 광범위한 새로운 연구 타깃을 제공하고 피부 스킨케어 개념을 근본적으로 변화시키는 연구의 활성화를 예고했다. 

주목받은 또 다른 연구는 오염으로 인한 세포 기능 장애와 조기 노화를 유발하는 활성산소종에 대응하는 자극성 캡사이신이 없는 고추추출물의 다양한 피부 개선 효과 평가법 등이었다. 오늘날 자외선차단제는 370/380~400nm 파장에서는 흡수가 제한되어 마지막 20nm UVA1 파장 범위에서 피부는 효율적으로 보호받지 못한다. 이 파장대를 효율적으로 흡수하는 새로운 UVA1 흡수제인 MCE가 함유된 자외선차단제는 실제 태양 노출 조건에서 피부 광손상 징후들(다양한 주름 및 색소 침착 관련)을 더 잘 예방하고 개선시킬 수 있다는 연구결과도 소개됐다. TV나 컴퓨터 모니터에서 나오는 청색광의 유해한 파장을 더 긴 장파장의 유익한 파장(총칭하여 ‘백색광’)의 균형 잡힌 광선으로 변환하여 유해한 파장으로부터 피부를 보호하고 피부 건강을 동시에 제공하기 위해 형광색소 혼합물MixFl을 제조하였다. MixFl는 청색광 노출 하에서 피부를 보호하고 피부 외관을 개선할 수 있음을 확인하였다. 눈 주위의 과색소침착, 눈밑 다크서클, 붓기, 눈꺼풀 처짐 및 주름은 사람들에게 많은 심리적 불편함과 스트레스를 준다. 겐티오피크로사이드^{Gentiopicroside}가 많은 황용담추출물 도포 후 눈주위의 과색소침착, 붓기, 눈꺼풀 처짐 및 주름, 다크서클의 심각성을 상당히 개선했음을 입증했다. 피부 건강, 보호 및 웰에이징 분야에서는 오염, 자외선, 청색광 등으로부터 피부 보호 및 안티에이징에 관한 세분화된 새로운 연구들이 있었다. 특히 X-ray micro-CT 및 인공지능을 이용한 4D 디지털 시스템 도입으로 피부의 복잡한 물리적 역학을 분석함으로써 피부 건강과 안티에이징 스킨케어의 새로운 솔루션을 제공하는 혁신적인 연구는 차세대 화장품 R&D를 이끌 것으로 판단된다. 

2. 주요 연구

1) A New World of Anti-aging Skincare Targeting the Face-Wrapping “Tensional Network”: “Ring-Collagen”- Keynote 

Tomonobu Ezure, Shiseido Co., Ltd. (Japan)

얼굴의 형태는 노화에 따라 안면 윤곽의 상실, 눈꺼풀의 하강, 팔자 주름의 출현 등 다양한 방식으로 급격하게 변화한다. 이는 많은 사람들의 중요한 관심사이지만 이에 대한 효과적인 솔루션은 거의 없었다. 이러한 변화는 처짐으로 인한 것이며, 처짐은 노화 방지 스킨케어의 중요한 연구대상이 되고 있다. 젊은 피부는 얼굴에 단단히 밀착되어 있다. 그러나 노화와 함께 피부는 이 감싸는 힘을 잃고 중력으로 인해 느슨한 피부가 되어 아래로 처진다. 이러한 피부 처짐의 근본적인 원인, 즉 피부가 어떻게 얼굴을 감싸고 노화와 함께 피부를 감싸는 힘이 어떻게 손실되는지에 대해서는 거의 알려져 있지 않았다.

피부의 진피층에는 다양한 세포외 기질 성분이 포함되어 있다. 주요 성분은 Type I 콜라겐 섬유이다. 이 섬유는 피부 탄력에 기여한다. 그러나 체내 콜라겐 섬유의 실제 상태는 거의 알려져 있지 않으며, 특히 얼굴 피부는 연구에 용이하지도 않다. 진피층에는 콜라겐 외에 베르시칸^versican 등과 같은 프로테오글리칸^{Proteoglycan, PG}이 포함되어 있다. PG는 피부의 점도와 부피에 기여한다. 피부는 또한 피지선, 땀샘 등과 같은 여러 내부 장기를 포함한다. 더욱이 얼굴과 몸에는 잔털이 존재한다. 이러한 털의 물리적 특성과 피부의 젊음에 대한 영향은 아직 연구되지 않았다. 세포에서 분비되는 신호 분자는 피부의 세포외 기질 성분의 양과 상태를 엄격하게 제어한다. 그 중 Wnt는 많은 생물학적 과정에 관여하지만, 특히 피부에서 Wnt16의 역할은 크게 알려져 있지 않다.

이러한 맥락에서 Ezure 박사 연구팀은 안면 회춘을 위한 효과적인 솔루션을 개발하는 것을 목표로 피부의 물리적 역학을 시각화하는 새로운 기술을 개발하고, 결과를 응용하여 안면 회춘을 위한 합리적인 솔루션을 얻는 연구를 수행했다. 

무형의 4D 피부 물성 가시화 실제 공간: ‘피부 역학 현실’ 

- 컴퓨터를 통한 피부 물리적 역학의 시각화^{visuali-zation of skin physical dynamics} 

피부 표본을 대상으로 X-ray micro CT를 이용하여 변형 및 회복 과정을 관찰했다. AI 딥 러닝 시스템으로 피부 내부 구조의 3D 이미지를 얻은 후 메쉬당 관측점으로부터 변형·복구가 일어나는 동안 움직임의 방향과 범위 및 강도를 4D 디지털 방식으로 피부의 물리적 역학을 시각화하였다(그림 1A). 

‘링 콜라겐’은 장력 네트워크를 생성하여 얼굴을 감싸는 힘을 형성하고, 

손실은 얼굴 노화를 촉진한다. 

- 얼굴 피부는 깊은 진피층에 링 모양의  고장력^{high tension}부위가 포함되어 있다. 

피부 역학 현실을 재구성하기 위해서 피부 표본의 스트레칭·회복 과정을 관찰했다. 이 기술을 이용하여 피부 진피층 깊숙한 부위에 링 모양의 높은 장력 부위가 존재함을 확인하였다. 이러한 링 모양 영역의 장력은 링 중심을 향하며 그 전체 장력의 합은 얼굴 전체에 피부 장력을 제공한다(그림 1B). 

- 링 콜라겐은 얼굴 형태를 유지하기 위해  감싸는 힘’을 생성하는 장력 네트워크를 생성한다. 

촘촘한 잔털이 있기 때문에 얼굴 피부의 콜라겐 함량은 신체 피부(>90%)에 비해 낮다(<50%). 그럼에 도 불구하고 얼굴 피부에는 장력이 큰 링 콜라겐 구조의 콜라겐 섬유가 피부 장력을 생성하는 ‘장력 네트워크’를 형성한다. 이 장력 네트워크와 인대 등의 상호작용으로 ‘감싸는 힘’이 발생해 피부가 얼굴을 감싸도록 하여 얼굴 형태를 유지하는 역할을 한다. 이 감싸는 힘은 콜라겐 함량이 낮음에도 불구하고 얼굴 피부가 얼굴 형태에 일치하도록 하는데 기여한다(그림 1C) 

- 링 콜라겐은 나이가 들면서 감소하여 외모가 노화된 얼굴 모양으로 된다 . 

피부 역학 현실은 PG층(링 모양의 핵심)의 손실로인해 젊은 피부에 비해 나이 든 얼굴 피부에서 링 콜라겐이 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 가는 모발의 직경은 링 콜라겐 직경과 유의하게 양의 상관관계가 있다. 인체 실험에서 링 콜라겐의 손실은 피부 탄력을 감소시키고 피부의 처짐 현상을 가속시키는 것으로 나타났다. 따라서 노화에 따른 링 콜라겐의 손실은 노화된 얼굴 모양으로 이어진다 (그림 2D). 

젊은 피부의 환경 ‘이식’은 링 콜라겐을 리모델링하여 얼굴을 젊어지게 한다. 

- 링 콜라겐은 잔털을 통해 피부의 긴장을 감지하고, 하이텐션은 링 콜라겐을 재생한다. 

링 콜라겐이 안면 회춘의 중요한 표적임을 시사하므로 이를 개선할 방법을 모색했다. PG 층에 있는 모낭 세포 및 섬유아세포 시스템에서 유전자 발현을 비교했다. Wnt16이 섬유아세포에서 PG를 유도한다는 것을 발견했다. 또한 Wnt16은 링 콜라겐의 유도제로 작용할 수 있다. 따라서 Wnt16은 PG를 생산하고 PG는 링 콜라겐의 크기를 증가시켜 링콜라겐을 재건시킨다(그림 2E). 

- 링 콜라겐은 피부의 환경을 감지하고 ‘환경 이식’은 얼굴을 젊어지게 한다. 

피부에의 적당한 긴장 유발은 외모 관리에 중요하기 때문에 물리적 스킨 케어 접근 방식의 타당성을 조사했다. 저자들은 follicular cellsORS의 다른 환경 자극인 열 자극이 장기 배양 피부에서, Wnt16^{링 콜라겐 유도제}의 발현, PG^{링 콜라겐의 핵심 생성}과 링 콜라겐 리모델링을 유도한다는 것을 발견했다. 이러한 결과는 링 콜라겐이 다양한 피부의 물리적 조건, 물리적 힘 및 열적 조건을 감지하고 반응함을 시사한다. 저자들은 장력 접근법^{tensional approach}을 대표적인 양식으로 사용하여 인체 테스트를 통해 이것을 확인했다. 중년의 건강한 지원자를 대상으로 4주간 고압력을 전달한 결과 잔털의 증가 없이, 피부를 감싸는 힘의 매개변수인 노화된 얼굴 형태와 피부 탄력(Ur/Ue)을 유의하게 개선시켰다. 이러한 결과는 피부가 내부 장기와 얼굴 형태를 유지하기 위해 피부 장력을 조절하고 감싸는 힘을 제어하고 자체 리모델링(Wnt16-PG) 시스템을 통한 링-콜라겐을 통해 내부·외부 환경에 물리적으로 적응함을 시사하였다(그림 3F). 

얼굴 피부는 특정 콜라겐 섬유 정렬로 인해 피부에 장력 네트워크를 생성하는 고밀도 ‘링 콜라겐’ 구조를 포함한다. 이 네트워크는 얼굴 형태를 유지하기 위해 얼굴의 기본 구조에 얼굴 피부를 단단히 ‘감싸는 힘’을 생성한다. 링 콜라겐은 피부의 내·외부 물리적 환경을 감지하고 Wnt16-PG 시스템을 통해 스스로 리모델링하여 피부 장력을 조절하고 환경 변화에 반응하여 얼굴 형태를 유지한다. 따라서 링 콜라겐은 피부 센서 및 조절기이다. 노화는 피부의 물리적 부담을 감소시키고 Wnt16^{링 콜라겐 유도제}을 감소시켜 PG의 손실을 초래한다. 또 링 콜라겐의 열화를 초래하여 감싸는 힘을 감소시켜 피부 처짐을 유발한다. 연구진은 젊은 피부의 물리적 자극을 모방한 환경 이식이라고 부르는 환경 스킨케어가 링 콜라겐 상태를 개선하여 얼굴 모양을 젊어지게 할 수 있음을 보여주었다. 따라서 링 콜라겐은 스킨케어 연구의 새로운 타깃으로 떠오르고 있다(그림 3G).

결론적으로 피부 분석의 패러다임 전환을 나타내는 새로운 피부 분석 기술인 ‘skin-mechanics reality’를 확립하여 유형의 구조가 아닌 무형의 물리적 역학(4D 역학)을 실제 공간과 실시간으로 시각화할 수 있었다. 이 기술을 통해 ‘링 콜라겐’을 식별할 수 있었고, 기본 구조 주위에 얼굴 피부를 단단히 ‘감싸는’ 장력 네트워크를 생성하여 변형 방지시스템으로 작용함으로써 얼굴 형태를 유지하는 역할을 한다는 것을 보여주었다. 또한 링 콜라겐이 Wnt16-PG 시스템을 통해 환경 변화에 반응하여 피부 컨디션을 감지하고 조절한다는 사실도 입증했다. 이러한 발견은 광범위한 새로운 표적을 제공하고 스킨케어 개념을 근본적으로 변화시켰다. Ezure 박사는 ‘Skin-mechanics reality’ 기술과 ‘링 콜라겐’의 발견이 스킨케어의 새로운 세계를 여는 다양한 혁신을 제공할 수 있다고 강조했다.

2) Capsaicin-free red pepper extract for energized, radiant and nonirritated skin

Audrey Faure-Grousson, Erborian 

- L’Occitane Group(France) 

오염은 세포 기능 장애와 조기 노화를 유발하는 활성산소종^ROS을 생성한다. 실제로, ROS는 카르보닐화 및 단백질의 비가역적인 변화를 일으키고 칙칙한 피부가 되는데 기여한다. 고추^{Capsicum annuum}의 효능은 수세기 동안 전통 한의학에서 연구돼 왔다. 그러나 피부 자극과 작열감을 유발할 수 있는 캡사이신 때문에 고추추출물을 화장품에 이용하는 것은 제한적이었다. 따라서 연구자들은 캡사이신이 없는 한국산 고추추출물^RPE을 제조하고 이를 이용하여 DPPH, 세포 ROS 및 단백질 카르보닐화 분석법을 이용한 항산화능과 미세먼지로 유도된 ATP 합성에 미치는 영향과 인체 시험을 통하여 RPE 함유 크림의 피부 광채를 평가하였다. 

HPLC 분석 결과 캡사이신 피크를 확인할 수 있었으며, RPE 내 캡사이신 함량은 0.57ppm으로 추출 과정에 의해 캡사이신이 거의 제거되었음을 확인하였다. 또한 5% RPE 용액은 인체 시험 결과, 급성 피부자극 패치테스트 및 반복 피부자극 패치테스트^HRIPT에서 어떠한 피부 자극도 유발하지 않았다. 

RPE는 농도 의존적인 프리 라디칼 소거 활성을 나타냈다. RPE 1% 및 2%는 양성 대조군인 아스코르브산(10μg/mL)과 유사한 항산화 활성을 나타냈다. 또한 H2O2로 유도된 HaCaT 세포의 세포 내 활성산소 생성을 0.25~2.00% 농도 범위에서 농도 의존적으로 억제했다.

HaCaT 세포에서 단백질 카르보닐화로 이어지는 산화 과정을 방지하는 RPE의 능력을 평가하였다. 

미세먼지 노출 전 HaCaT 세포를 RPE, NAC 또는 코엔자임 Q10으로 처리했을 때, 0.5% RPE는 미세먼지로 유발된 단백질 카르보닐화를 38% 억제한 반면, 대조군인 NAC와 코엔자임 Q10은 각각 28% 및 57% 억제했다. 따라서 0.5% RPE의 농도가 카르보닐화된 단백질의 시각화 분석을 위해 선택되었다. 세포에서 카르보닐화된 단백질을 형광 표지법으로 관찰하고 미세먼지 노출 하에서 단백질 손상의 여부를 확인하였다(그림 4). 이러한 조건에서 0.5% RPE는 양성 대조군 NAC 및 코엔자임 Q10에서 관찰된 것과 유사한 효과로 단백질 산화 손상을 억제하였다. 

사람 진피 섬유아세포HDF에서 캡사이신이 없는 RPE의 ATP 생성 능력을 평가하였다. ATP 생성은 RPE 처리 시 용량 의존적 방식으로 유도되었으며, 대조군에 비해 1% RPE에서 최대 5배 ATP 생성이 증가된 반면, 코엔자임 Q10(25μg/mL)은 시험 농도에서 2배의 증가를 나타냈다. 미토콘드리아는 세포에서 ATP의 주요 생산자이며 ATP 합성을 감소시키는 ROS 손상의 주요 표적이기도 하다. RPE의 항산화 및 에너지 생성 특성을 감안할 때 산화 스트레스 하에서 ATP 감소를 방지하는 능력을 평가했다. HDF에 미세먼지를 가했을 때 ATP 생산은 대조군에 비해 64% 감소했다. 1% RPE가 있는 경우 ATP 생산은 미세먼지 군에 비해 53% 보호 효과를 나타냈다. 이에 반해 코엔자임 Q10(25μg/ mL)은 23% 보호효과를 나타냈다. 

RPE의 항산화 및 활성 특성은 자극 효과 없이 RPE가 피부 광채를 개선할 수 있음을 시사했다. 이 가설을 증명하기 위해 RPE를 5% 함유한 피부 광채 개선용 크림을 평가했다. 크림 도포 4주 후, 안색 밝기 13%, 광도 10%, 투명도 13%가 각각 증가했다. 반면 피부의 노란색은 7%, 올리브색은 9% 감소했다. 결과적으로 고추추출물 함유 크림은 도포 4주 후 피부 광채를 현저히 개선시킬 수 있다는 결론을 내릴 수 있었다.

결론적으로 ATP 합성을 통해 개발된 항산화 및 활력을 나타내는 무자극 한국 고추추출물은 칙칙한 피부에 RPE 고유의 효능을 부여하여 피부 광채를 강화하고 오염 스트레스로부터 피부를 보호함을 확인하였다.

3) Enlarged photoprotection efficiently covering the whole UV spectrum:

evaluation of long term clinical anti-aging benefits in a real life split-face study 

Frederic Flament, L’Oréal Research & Innovation(France) 

UVA1 광선(340~400nm)은 지구에 도달하는 자외선 파장의 최소 75%를 차지한다. 표피 및 진피 손상을 유발할 수 있으며 면역 억제, 발암, 과색소침착 및 광노화에 작용할 수 있다. 오늘날 최첨단 자외선차단제 처방은 최대 370~380nm의 UV 파장을 효과적으로 필터링할 수 있지만 370/380~400nm 파장 범위에서는 흡수가 제한된다. 이렇듯 피부는 여전히 마지막 20nm UVA1 범위에서 효율적으로 보호되지 않으므로 이 특정 파장 범위로 인한 UV 손상이 일어날 수 있다. 최근 385nm에서 최대 흡수 피크를 나타내는 새로운 고리형 메로시아닌 UVA1 흡수제인Methoxypropylamino Cyclohexenylidene EthoxyethylcyanoacetateMCE(S87)가 SCCS^{Scientific Committee on Consumer Safety}의 승인을 받았으며 Annex VI에 등재되었다(그림 5). 

이번 연구에서는 최대 400nm의 가장 긴 UVA 파장을 커버하는 흡수 프로파일을 가진 MCE 1% 가 함유된 자외선차단제(SPF 50+)와 대조군으로 최신 자외선차단제(SPF 50+)를 통해 광범위한 UVA1 보호의 전반적인 노화 방지 효과를 in vivo 및 실제 태양 조건에서 평가하였다. 이를 위해 52명의 건강한 여성 지원자를 대상으로(phototype I~III, 35~65세 사이) 브라질에서 이중 맹검 및 얼굴 분할 임상 연구를 수행하였다. 연구 대상자는 기준선과 한 달 후 숙련된 전문가 패널(표 1)에 의해 Skin Aging Atlas를 사용하여 표준 사진 획득 및 임상 노화 징후를 평가하였다. MCE 강화 제형 결과를 대조군과의 비교로 통계 분석을 수행했다.

이 연구는 실제 태양 환경을 갖추고 380~400nm에서 확대된 가시적 광노화 징후 영향을 조사했다(표 1). 385nm에서의 흡수 피크로 인해 최신 비교 처방에 MCE를 추가하여 UV 보호에 대한 새로운 영역을 제시할 수 있었다. UVA1은 최대 400nm까지 보호효과를 확대했다.

이 기술을 통해 연구 대상의 색소 침착, 피부결 및 주름과 같은 광노화 징후에 대해 MCE 함유 자외선차단제가 최신 자외선차단제 제형과 기준선 조건과 비교하여 더 나은 결과를 제공함을 입증하였다. 피부 노화 Atlas의 평가에 따르면 MCE가 풍부한 자외선차단제는 눈가 주름, 윗입술 주름, 눈꺼풀 처짐, 입 윤곽, 윗입술의 결, 얼굴 전체 색소 침착, 측면 얼굴 색소 침착, 윗입술 색소 침착을 기준 값과 비교할 때 상당한 감소를 나타냄으로써 피부 광노화를 개선했음을 시사하였다(그림 6).

넓은 범위의 자외선차단제를 매일 사용하는 것이 광노화 관련 징후를 예방하는 데 효과적이라는 것은 잘 알려져 있다. 연구팀은 380~400nm 범위로 확장된 일상적인 광보호작용이 더 높은 효능으로 이어질 수 있음을 증명할 수 있었다. 이러한 임상적 성과는 산화 스트레스 및 UVA 유도 유전자 발현 조절의 예방과 같은 일부 생물학적 메커니즘에 대한 MCE의 효과적인 보호와 관련될 수 있다. UVA1 광선의 주요 작용모드는 활성산소종의 생성으로, DNA, 지질 및 단백질과 같은 세포 구성 요소에 대한 산화 손상 및 후속 생물학적 경로 활성화로 이어진다. 이러한 UVA1 광선의 높은 투과 특성으로 인해 생물학적 결과는 진피에서도 관찰될 수 있으며, 광노화 과정에 UVA1 광선이 직접 작용할 수 있다. 또한 UVA로 인한 색소침착은 태양 노출로 인한 과색소침착 장애의 핵심 요소이다. 따라서 UVA1 차단으로 인한 피부결, 주름 및 과색소침착 장애 개선은 피부 표면 특성에 영향을 미칠 수 있다. 이 연구는 이 기술을 사용하여 phototypes I~III를 가진 백인 피부 패널의 시각적 징후에 대한 효과를 보여주었다. MCE 필터링 특성과 임상 연구 프로토콜 덕분에 처음으로 가장 긴 UVA1 파장 380~400nm에서 확대된 광범위한 광보호로 더 높은 효능을 입증했다. 이 데이터는 광노화 마커 개선에 대한 MCE 강화 자외선차단제의 일일 사용에 대한 잇점을 강력하게 뒷받침하고 최첨단 자외선차단제 제품에서 소비자를 위한 추가적인 노화 방지 효과를 보여주었다.

결론적으로, MCE 필터를 함유한 자외선차단제는 최근 사용되는 자외선차단제에 비해 우수한 노화 방지 효과를 나타냈다. MCE UV 필터로 전체 UV 스펙트럼을 효율적으로 커버하는 것이 실제 태양 노출 조건에서 피부 광손상 징후를 더 잘 예방하고 줄이는 데 성공했음을 처음으로 입증하였다.

4) Transformation of visible light: a new perspective for skin care applications 

Leignadier Julie & Maniere Audrey, Lucasmeyer Cosmetics(France) 

태양의 전자기 복사는 우리 피부에 가시광선 노출의 주요 원인이지만 컴퓨터, 텔레비전 및 휴대폰도 가시광선의 소스이다. 백색광이라고 하는 균형 잡힌 가시광선 스펙트럼을 방출하는 태양과는 달리 컴퓨터 및 스마트폰 등의 디지털 화면은 청색광 범위에서 강렬한 피크를 갖는 불균일한 광을 방출한다. 백색광은 피부와 전반적인 웰빙에 유익한 영향을 미치는 반면 인공 조명은 생물학적 피부 교란과 관련이 있다. 유해한 빛을 흡수하고 더 유익한 파장에서 에너지를 방출하는 형광 메커니즘을 통해 불균형 가시광선은 변조될 수 있다. 청색광의 유해한 파장을 더 긴 장파장의 유익한 파장(총칭하여 ‘백색광’)의 균형 잡힌 광선으로 변환하여 유해한 파장으로부터 피부를 보호하고 피부 건강을 동시에 제공하기 위해 형광색소 혼합물^MixFl을 제조하고 이를 이 연구에 사용하였다. 따라서 이 연구의 목적은 제조된 MixFl의 형광 특성과 광 변형이 청색광 노출 하에서 피부를 보호하고 피부 외관을 개선할 수 있는지를 입증하는 것이었다. 

젤 형태로 만들어진 MixFl은 400~550nm 사이의 빛을 흡수하고 더 높은 파장에서 다시 방출하는 형광 특성을 나타냈다. 실제로, 455nm의 파장에 노출된 MixFl은 단색광을 500~600nm 범위로 변환하여 전체 주황색 발광을 생성했다. (그림 7A)는 MixFl 겔의 방출 스펙트럼이다. 컴퓨터 화면은 3개의 뚜렷한 피크를 표시하는 불규칙한 스펙트럼을 방출했다. (그림 7A)에서 볼 수 있듯이 주요 피크는 450~455nm의 중간 청색광 범위에 있으며 MixFl의 흡수 범위에 해당한다. 강도가 더 낮은 두개의 다른 피크는 540nm 및 590nm이다. 30cm에서 컴퓨터 화면에 의해 조명된 겔에 1%로 제형화된 MixFl은 빛 환경에 관계없이 청색광 450nm에서 복사조도를 16%까지 감소시켰다. 동시에, MixFl은 특히 자연광 및 암소 조건(최대 +7%)에서 600nm의 조도를 증가시켰다. 이는 MixFl이 스크린에서 방출되는 빛의 균형을 맞출 수 있어 청색광 복사로부터 피부를 보호하는 동시에 더 낮은 에너지 복사를 증가시킬 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 방식으로 피부에 노출된 청색광은 백색광 스펙트럼으로 변조될 수 있다. 

청색광을 더 높은 파장으로 변환하는 MixFl의 능력은 지원자를 통해 1% MixFl을 함유한 겔을 위약과 비교한 임상 연구로 평가하였다. 청색광 노출이 없으면 560nm에서 방출이 관찰되지 않은 반면 청색광(450nm)으로 조명된 MixFl 1%를 포함하는 겔을 도포한 반쪽 얼굴 면은 560nm에서 빛을 방출했다. 실제로, 청색광에 노출된 560nm에서의 방출이 MixFl 젤을 적용한 직후 이마와 볼에서 각 각 73% 및 96.5% 증가하였다. 이 변형은 적용 10분 후 이마와 볼에서 위약 대비 각각 77%와 94% 증가했다(그림 8C). 

사람의 피부가 청색광에 노출되면 조기 노화, 주름 등으로 이어지는 심각한 피부 손상이 유발되는 것으로 알려져 있다. 이를 확인하기 위해 매일 청색광에 노출되고 1%의 MixFl을 함유한 겔로 처리한 인체 외식편의 DNA 산화를 위약과 비교하여 평가했다. 예상대로 DNA 산화 마커인 8-OHdG 염색 백분율은 청색광에 노출된 미처리 및 위약 조건에 서 각각 113% 및 118% 증가했다(그림 9E). 반대로, MixF1 도포는 8-OHdG에 대한 염색에서 위약과 비교하여 89%까지 감소시켰다. 

관찰된 보호 효과는 청색광을 더 높은 파장으로 변환하는 데 있다. 이것을 관찰하기 위해 사람 피부 표면의 광수용체 발현을 연구했다. Opsin 1SW와 Opsin 2의 표피 발현은 355~470nm 및 500nm의 파장에 노출된 후 증가하는 것으로 나타났다. 모델의 광수용체 수준을 조사하기 위해 1%의 MixFl 또는 위약 겔로 처리했다. 예상대로, 비처리, 노출되지 않은 대조군과 비교하여 Opsin 1SW 수준은 비처리군과 위약 노출군 모두에서 증가하고 Opsin 2 수준은 감소했다. 그러나 MixFl 적용 시 Opsin 1SW 발현은 위약에 비해 22% 감소하고 Opsin 2는 12% 증가했다. 입사광의 스펙트럼을 수정하고 청색광의 영향으로부터 피부를 보호하고 더 높은 유익한 파장으로 재방출하는 MixFl의 능력을 보여주었다(그림 9F). 

MixFl 젤 크림은 피부 외관을 개선하였다. 

더 높은 파장에서 흡수된 청색광의 에너지를 재방출하는 유익한 효과는 청색광을 방출하는 스크린 앞에서 하루에 최소 6시간을 보내는 지원자에 대한 임상 연구를 통해 조사하였다. 제품 적용 28일 후, 위약과 비교하여, MixFl을 사용한 경우 다크서클 색상이 12.5% 밝아지고 항산화능은 14% 증가했다(그림 10). 

MixFl은 청색광 노출의 유해한 영향으로부터 피부를 보호하고 피부 상태를 개선하는 혁신적인 활성 성분이다. 실제로 MixFl은 디지털 화면의 청색광 에너지를 사용하여 더 높은 파장의 빛을 방출하고 전체적인 균형을 보다 자연스러운 백색광 스펙트럼으로 이동시켰다. 

5) How to take care of the window of our soul?

Gentiopicroside-rich Gentiana lutea extract: an integrative solution for the eye contour 

Lauriane Imbert-Roux, Greentech(France) 

젊은 외모를 유지하는 것은 인류의 공통된 염원이다. 특히, 눈 주위의 주요 관심사는 눈 주위 과색소침착, 눈밑 다크서클, 붓기, 눈꺼풀 처짐 및 주름이다. 

눈 주위 과색소침착(눈 주위 및 눈 아래 다크 서클 및 윗 눈꺼풀 변색)은 일반적인 미용상의 문제로, 사용할 수 있는 표준 치료 옵션이 없다. 이 연구의 목적은 겐티오피크로사이드가 풍부한 겐티아나 루테아 추출물^{Gentiana lutea, GIE; 황용담}이 눈주위 피부 건강을 조절하고 피부의 외관을 복구하고 재생시킬 수 있는지 여부를 in vitro, ex-vivo 및 in vivo 연구로 평가한 것이다. 황용담은 특히 항염 및 항산화 특성으로 인해 많은 국가에서 약초로 사용된 오랜 역사를 가진 잘 알려진 식물종이다. 실제로, 황용담(뿌리 및 뿌리줄기)의 건조된 아래 부분은 생리활성을 담당하는 주요 구성 요소 중 하나로 간주되는 겐티오피크로사이드를 포함하는 세코이리도이드 계열인 세코이리도이드와 같은 2차 대사산물이 풍부하다. 

이번 연구를 위해 사람 진피 섬유아세포에서 황용담 추출물의 항산화, 염증 및 혈관 신생반응에 대한 효과, 혈관내피성장인자^VEGF로 유도된 관^pseudotube 형성을 in vitro 평가하였다. 또한 진피 섬유아세포 에서 콜라겐 I 생성, 세포노화 핵심인자 중 하나인 advanced glycosylation end products^AGEs와 관련된 지표 물질인 carboxymethyllysine^CML 및 해독 효소인 Glyoxalase-1^Glo-1의 발현을 UVA 조사 조건에서 ex vivo로 측정하였다. In vivo 연구는 눈 부위에 14일 동안 하루에 두 번 황용담 추출물을 국소 도포하여 D0 및 D14에서 3D 이미지와 피부색을 측정하여 평가하였다. 

0.025% 황용담추출물GIE은 Nrf2 항산화 경로의 NFE2L2 유전자 발현을 상향 조절(+21%)하고 염증성 사이토카인(CXCL-8/IL-8)의 발현을 하향 조절(-20.4%)했다. 섬유아세포와 내피세포 공배양계에서 VEGF-A 처리로 유도된 관^pseudotube 형성에 있어서 0.3% GIE 처리는 GIE가 없는 VEGF-A 처리된 샘플과 비교할 때 관 형성을 33% 억제하였다. 또한 0.3% GIE는 처리되지 않은 섬유아세포와 비교하여 림프 혈관계를 활성화시키는 VEGF-C의 방출을 48% 증가시켰다. GlE 처리는 처리되지 않은 사람 진피 섬유아세포^NHDF와 비교하여 눈꺼풀 유래 NHDF에서 76%까지 콜라겐 I 합성을 증가시켰다(그림 11B).

기본 조건에서 0.5% GIE 국소 도포는 대조군에 비해 해독효소인 Glo-1을 19% 증가시켰다. UVA 조사 조건에서 Glo-1은 UV 자극 대조군과 비교하여 35% 증가했다(그림 11C). GlE가 함유된 크림은 윗 눈꺼풀 피부의 평균 거칠기를 유의하게 감소시켰고(-18% vs D0: -16% vs 위약) 14일 후 윗 눈꺼풀 피부 주름의 높이(-22% vs D0: -17% vs 위약)를 감소시켰다(그림 11D).

눈과 눈 주위 영역은 감정 표현에 중요하며 사회적 상호 작용에서 중요한 역할을 한다. 눈 주위의 과색소침착, 눈밑 다크서클, 붓기, 눈꺼풀 처짐 및 주름은 조기 노화로 이어질 수 있으며 이는 사람들에게 많은 심리적 불편함과 스트레스를 주기도 한다. 이번 연구에서 황용담추출물 도포 후 14일에 눈주위의 과색소침착, 붓기, 처지고 주름진 눈꺼풀 및 다크서클의 심각성을 상당히 개선했음을 보여주었다.