피엔케이피부임상연구센타 신진희 수석연구원¹

Visualizing the skin absorption of cosmetics by optimized Raman Spectroscopy

피부 장벽은 외부 물질을 강하게 차폐하는 기능이 있으며, 피부에 유효 성분을 전달하기 위한 제형 연구가 활발하다. 하지만, 제품이 피부에 흡수되는 것을 직접적으로 시각화할 수 있는 방법은 전무하다.

라만 분광법은 실시간으로 살아있는 조직의 생화학적 변화를 관찰할 수 있는 강력한 비침습적 도구로서 조직의 내부를 초점하여 분석하고 특성화 할 수 있도록 활용이 가능하다.

이번 연구에서는 3D 이미지를 구현할 수 있는 최적화된 라만 분광기를 사용하여 제품을 피부에 적용하고 사용 전후의 보습제가 흡수되는 것을 시각화했다. 광학 현미경과 3축(x, y, z 축) 스테이지가 분광기와 결합한 장치로서, 레이저를 조사하면 일정 시간 동안 물체를 스캐닝하여 초점하는 영역에서 라만 스펙트럼의 3D 매핑 이미지를 얻을 수 있다. 측정은 x 및 y 스캔으로 수행되고 z 축의 한 단계 후 x 및 y 스캔이 반복되어 나타난다.

보습제를 적용하고 300~2100cm-1의 범위에서 스펙트럼이 나타났으며, 스펙트럼은 z축의 40~45μm에 위치하고 있는 것으로 확인되었다. 제품 사용 40분이 지난 후 스펙트럼은 z축에서 50~60μm에 위치했다. 측정된 3D 매핑 이미지에서는 보습제를 적용한 직후 표면의 광자 수가 증가했으며, 40분 후 광자 수는 z축상에서 10㎛ 이동하여 증가하여 적색으로 나타났다. 결과적으로 보습제를 피부표면에 도포하고 40분 후에 10㎛ 깊이로 흡수된 것으로 확인할 수 있었다.

20명의 시험대상자에 대하여 화장품이 피부에 흡수되는 정도를 확인하기 위한 시험을 진행하였다. 피험자의 전박을 두 영역으로 구획하여 유효성분을 포함하고 있는 시험제품과 유효성분이 없는 대조제품을 도포하였으며, 도포 전후에 나타나는 라만 스펙트럼의 3D 이미지를 분석하여 깊이와 시간대비 속도를 구하였다. 그림과 같이 대조제품에 비하여 시험제품에서 흡수속도와 흡수깊이가 증가한 것을 확인할 수 있었다. 이번 연구에서는 라만 스펙트럼의 3D 매핑 이미지를 통해 피부에 화장품의 피부 흡수도를 시각화하는 방법을 보여주었다. 기기는 광학 현미경과 3축(x, y, z 축) 스테이지와 함께 개발되었다. 20명을 대상으로 한 인체적용시험 결과를 통하여 주성분을 첨가하지 않은 대조제품에 비해 시험 제품이 보다 빨리 흡수되었다는 것을 확인하였다. 결론적으로, 화장품의 적용 후에 흡수 시간 동안 라만 스펙트럼이 피부 내부에 위치한다는 것을 시각화함으로써 제품 흡수도 평가의 신뢰성을 향상시킬 수 있었다.

 

1. 독일 뮌헨에서 열린 ‘2018 세계화장품학회(IFSCC)’에서 발표한 포스터 논문을 다시 정리했다

 

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