씨티케이- 남윤성 교수, 친환경 자외선 차단성분 ‘CTK-TiTan5X’ 세계적 학술지 게재
씨티케이- 남윤성 교수, 친환경 자외선 차단성분 ‘CTK-TiTan5X’ 세계적 학술지 게재
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이산화티타늄-탄닌 복합체를 이용한 자외선과 청색광 차단과 효과적인 활성산소 억제 ⓒ씨티케이(CTK)
이산화티타늄-탄닌 복합체를 이용한 자외선과 청색광 차단과 효과적인 활성산소 억제 ⓒ씨티케이(CTK)
남윤성 교수
남윤성 교수

[더케이뷰티사이언스] 화장품 플랫폼 기업 씨티케이(CTK)는 카이스트(KAIST) 신소재공학과 남윤성 교수(더케이뷰티사이언스 편집위원)가 이끄는 연구팀과 공동 개발한 친환경 자외선 차단성분 ‘CTK-TiTan5X’에 관한 연구논문이 화학공학 분야 세계적 학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널(CEJ, IF=13.27)’에 게재된다고 지난 2월 3일 밝혔다.

카이스트 신소재공학과 최새한 석박사통합과정이 제1저자로 참여한 이번 연구는 ‘자외선·청색광 차단과 광활성 억제를 위한 실리카-이산화티타늄-탄닌 유무기 복합구조체(Plastic-free silica-titania-polyphenol heterojunction hybrids for efficient UV-to-blue light blocking and suppressed photochemical reactivity)’라는 제목으로, 케미컬 엔지니어링 저널(CEJ) 2022년 3월호에 게재될 예정이다.

논문에 기술된 씨티케이와 카이스트의 특허기술로 탄생한 CTK-TiTan5X는 와인, 녹차에 풍부하게 들어 있는 천연추출물 ‘탄닌’ 성분으로 코팅된 이산화티탄 소재로, 무기자외선차단제의 미세플라스틱 문제와 활성산소 걱정을 줄일 수 있는 친환경 소재다. 탄닌으로 코팅된 이산화티탄은 자외선차단제가 자외선(UV), 물, 산소와 만나 광촉매 역할을 하여 발생할 수 있는 활성산소에 의한 생물학적, 화학적 부작용을 최소화하는데 도움을 준다.

실험 결과에 의하면, CTK-TiTan5X 제조기술을 통해 이산화티탄 표면을 ‘탄닌’으로 코팅하게 되면 코팅하지 않은 이산화티탄 대비 활성산소 생성률을 99% 이상 억제할 수 있다. 뿐만 아니라 CTK-TiTan5X의 흡광영역을 자외선부터 블루라이트라 알려진 청색광까지 넓힐 수 있으며, 피부에 자극을 줄 수 있는 활성산소에 의한 세포독성까지 줄일 수 있다.

그동안 많은 분체형 화장품 원료들이 미세플라스틱 우려가 있는 고분자 화합물 코팅방식에 의하여 제조되어 왔다. 하지만 최근 글로벌 시장, 특히, 미국, 캐나다, 유럽연합(EU)을 중심으로 미세플라스틱 사용 금지 추세가 확대됨에 따라 국내 화장품업계는 돌파구 마련에 전력을 다하고 있다. 그런 의미에서 이번 씨티케이의 CTK-TiTan5X 소재 개발은 세계적인 정책변화에 따라 국내 제조사가 어떻게 적극적으로 대응해야 하는지를 보여준 좋은 사례가 될 것으로 보인다.

최치호 씨티케이 부사장은 “최근 자사의 생분해 플라스틱 제조기술 개발과 함께 CTK-TiTan5X는 단순한 기술개발이 아닌 씨티케이가 플랫폼 기업으로서 시장과 공급자 사이에서 어떠한 차별화된 가치를 추구하고 있는지 보여주는 사례”라며, “앞으로도 질 좋은 제품과 서비스를 제공하는 공급자 역할을 넘어 시장의 고민에 귀 기울이고 학해무애(學海無涯, 학문의 바다는 끝이 없다)의 자세로 학계와 협력사들과 함께 답을 찾아가는 솔루션 플랫폼으로 성장할 수 있도록 최선을 다할 것”이라고 밝혔다.

또한 씨티케이는 CTK-TiTan5X 기술이 적용된 4가지 포뮬라를 디지털 화장품 개발 플랫폼 ‘씨티케이 클립’을 통해 공개했다. CTK-TiTan5X 베이스 메이크업 라인으로 ‘논 트랜스퍼 파운데이션’, ‘리얼 클린 파운데이션’, ‘프라이밍 팩트’, ‘루스 파우더’ 4종으로 포뮬라 관련 제품개발 문의는 디지털 뷰티 풀서비스 플랫폼 ‘씨티케이 클립’을 통해 가능하다. CTK-TiTan5X 기술을 적용해 친환경적인 자외선 차단 기능으로 ‘클린뷰티’ 제품 개발에 적합한 것은 물론, 무기자차 선케어 제품들의 대표적인 단점으로 지적 받아온 ‘백탁현상’을 줄여 밀착력과 지속력을 높인 것이 특징이다.

한편 씨티케이 클립은 5,000개 이상의 원료, 포뮬라, 패키지의 제품정보를 확인하고 맞춤형으로 기획해 소량생산에서 대량생산까지 가능하게 구현한 디지털 화장품 개발 플랫폼이다. 지난 2021년 3월 오픈 후 지금까지 3,500개 이상의 고객사가 가입하고, 씨티케이 클립을 통해 유입된 다양한 고객사와 공급계약을 체결하는 등 실질적인 고객유치 성과를 만들어내고 있어 업계의 큰 관심을 모으고 있다.

 

Abstract

The photocatalytic activity of ultraviolet (UV) filters, generating reactive oxygen species (ROS), must be minimized in skincare products to avoid adverse biological and chemical effects. Unfortunately, the screening effect of UV filters is intrinsically correlated with their photocatalytic activity in the presence of oxygen and water. Polymeric encapsulation has been widely employed to inhibit photochemical ROS generation; however, it can cause serious microplastic issues because UV filters act as photocatalysts under sunlight irradiation. Here we present plastic-free silica-titania-tannin (SiO2-TiO2-TA) heterojunction hybrids to increase UV-to-blue light blocking effects while suppressing UV-induced ROS generation by altering their photochemical routes. Mesoporous SiO2-TiO2 particles were prepared through the in situ synthesis of TiO2 nanocrystals within SiO2 particles, followed by the spontaneous deposition of TA via Ti-pyrogallol and Ti-catechol coordination. Ligand-to-metal charge transfer (LMCT) from TA to the conduction band of TiO2, demonstrated by theoretical calculations, extends the absorption spectrum of TiO2 over the blue wavelength regime, increasing a specific sun protection factor ∼ 1.8 times. The TA layer efficiently suppressed the UV-induced ROS generation: the SiO2-TiO2-TA produced only < 1 % hydroxyl radical ions compared to pristine TiO2 under simulated solar irradiation. Accordingly, the UV and blue light-induced cytotoxicity of fibroblasts was significantly alleviated by the ROS stabilization effect of TA complexed with TiO2, while pristine TiO2 exacerbated the cytotoxic effect via ROS generation in the cytoplasm. This work demonstrates that polyphenol coatings are a promising method to suppress the ROS generation by inorganic UV filters while increasing their screening effects through LMCT.

ⓒhttps://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S138589472105364X


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