박혜림, 현대바이오랜드 생명과학연구소, 책임연구원
화장품과 포스트바이오틱스
프로바이오틱스Probiotics, 프리바이오틱스prebiotics를 넘어 최근 포스트바이오틱스postbiotics에 이목이 쏠리고 있다. ‘건강에 좋은 효과를 주는 살아 있는 균’을 프로바이오틱스, 이 프로바이오틱스의 성장에 자극을 줄 수 있는 먹이를 프리바이오틱스라 한다[1][2][3]. 최근 들어 주목 받고 있는 포스트바이오틱스는 프로바이오틱스의 대사산물이다. 프리바이오틱스협회ISAPP는 최근 네이처 총설 논문에서 포스트바이오틱스를 ‘숙주의 건강에 유익한 미생물의 살아 있지 않은 형태 또는 그 미생물의 성분이 포함된 제형’이라고 명확하게 정의하였다[4]. 화장품에는 살아있는 균을 사용할 수 없기 때문에 포스트바이오틱스 소재를 이용하는 것이 프로바이오틱스 보다 이점이 많다[5][6]. 이미 화장품에서 널리 쓰이고 있는 히알루론산hyaluronic acid도 유산균으로 알려진 Streptococcus 균주가 만들어낸 포스트바이오틱스의 일종이다.
히알루론산 균주가 만들어낸 또 다른 작품
히알루론산은 콜라겐, 엘라스틴과 함께 ‘진피 3총사’로 불린다. 히알루론산은 콜라겐과 엘라스틴이 구성한 피부조직 사이로 들어가 수분을 끌어당겨 피부 탄성을 유지하는 역할을 한다. 초창기 생산은 닭 벼슬로부터 추출하였으나, 미생물 대사산물로 얻기 시작하면서부터 상용화되었고 대량생산과 고품질을 위해 많은 연구가 이루어지고 있다[7][8][9][10]. 현대바이오랜드는 국내 최초, 국내 최대, 고품질의 히알루론산을 화장품, 식품, 의료용 소재로 양산하고 있다. 히알루론산을 만들어내는 Streptococcus 균주가[1][2][3] 탈모완화, 모발성장, 모근강화 및 모발코팅 효과가 높다는 것을 확인하였다. 이 배양액을 자사 발효, 정제기술로 개발하여 그 발명을 인정받아 국내 특허 등록이 되었다.
다기능 헤어 케어 원료 ‘HAIRCLETM(CUTICLE +CLEAN)’
퍼머와 염색이 잦은 현대인들은 극심한 모발손상에 노출되어 있다. 모발손상이란 큐티클 층 사이에 막복합체의 결합력이 약해지고 빈 공간이 생겨서 큐티클 층이 들뜨거나 파괴되어 그 수가 적어지는 현상이다[11][12]. 큐티클 관리가 모발손상 복구의 핵심이다. 큐티클 관리가 안 된 모발일수록 머리결이 상해 보이고 부스스해지기 쉽다. 푸석해진 머리 카락을 관리하고 싶다면 직접적인 큐티클 관리를 통해 해결하는 것도 한가지 방법이다.
현대바이오랜드가 개발한 HAIRCLETM은 상한 헤어큐티클 층을 정돈해주고 모발 표면에 있는 불순물 제거에 효과적이다. 그 효과를 원자힘 현미경Atomic force microscope을 이용하여 모발의 미세 구조 분석으로 확인하였다. 정상모발과 손상모발을 각각 control 용액(30% 1,3-butylene glycol 수용액)과 HAIRCLETM(Streptococcus 발효물+ 30% 1,3-butylene glycol 수용액)에 2시간 동안 담가놓은 후, 일반 샴푸로 10회 세정하여 건조한 것을 분석 시료로 준비하고 AFM으로 모발 표면을 확인하였다. (그림 1)
정상모발에 HAIRCLETM을 처리한 경우에는 불순물로 보이는 지방층(노란색 화살표)이 제거되어 평편한 모발표면 모습을 하고 있으며(그림 1 (b)), 인위적 손상에 의해 에피큐티클이 깨져 외부로 엔도큐티클이 드러났던 손상모발의 현상(흰색 화살표)도 HAIRCLETM을 처리한 경우에는 깨끗이 완화되는 효과가 있는 것으로 나타났다. (그림 1 (d)).
정상모발과 손상모발에서의 HAIRCLETM 처리 여부에 따른 인장강도의 변화도 측정하였다. 정상모발을 control 용매인 30% 1,3-buthylene glycol 수용액에 2시간 방치한 후 측정한 인장강도는 161cN이며, HAIRCLETM에 2시간 방치한 후의 인장강도는 169cN으로 HAIRCLETM을 처리한 모발의 인장강도가 증가하였다. 또한 손상 모발에서는 전체적으로 정상 모발보다 인장강도가 떨어짐을 확인 할 수 있었으며, control 용매인 30% 1,3-buthylene glycol 수용액에서보다 HAIRCLETM을 처리한 모발의 인장강도가 높아지는 것으로 보아 HAIRCLE이 모발을 더욱 건강하게 만들어주는 효과가 있는 것을 확인할 수 있었다. (그림 2).
또한 HAIRCLETM의 모근강화, 모발성장, 남성형 탈모증 완화를 In vitro test로 확인하였다.
HAIRCLETM을 처리했을 때 모유두세포를 자극하여 세포 증식을 촉진함으로써 모발 재생에 관여하는 HGF 유전자 발현을 증가시키고, 모낭 주위의 미세혈관 생성 및 분포도 증가로 인해 영양분 공급을 원활하게 하여 모발의 굵기 및 모발 성장을 촉진시키는 VEGF 유전자 발현을 증가 시킴으로써 모낭의 근본이 되는 모근을 강화시키는 효능이 있는 것으로 나타났다.
모낭에서 성장과 분열이 가장 활발하다고 알려져있는 모모세포HHGMC를 이용하여 모발 성장인자 중 하나인 Wnt10b의 발현 조사를 quantitative real time PCR을 통해 진행하였다. HAIRCLETM은 모유두세포를 자극하여 세포 증식을 촉진함으로써 모발 재생에 관여하는 Wnt10b의 유전자 발현을 증가 시켰고, 이는 곧 모발성장을 촉진시키는 결과로 이어졌다. (그림 4).
현대사회에서 탈모증은 남녀와 상관없이 증가하고 있으며, 탈모증 중에서 가장 많은 비중을 차지하고 있는 남성형 탈모증은 Testosterone이 5α -reductase에 의해 dihydrotestosterone로 전환되고, 이 DHT가 androgen receptor에 의해 모낭에 전달되면 모낭세포의 사멸 및 모발성장 주기를 단축시키며 모낭 축소화를 통해 탈모를 유도한다고 알려져 있다.
HAIRCLETM은 Androgen receptor의 발현을 저해하여 DHT가 모낭세포로 전달되는 것을 차단함으로써 초기 탈모를 완화하는 효능이 있는 것으로 보인다. 또한, TGF-β2의 발현도 저해함으로써 모발의 성장기를 길게 유지하여 탈모 진행을 억제하는 것으로 나타났다.
위의 결과들로 HAIRCLETM은 손상모발의 큐티클 정리뿐만 아니라 정상모발도 더욱 더 건강하게 만들어주는 효과를 보이며 모발의 근본이 되는 뿌리를 강하게 하며 모발성장을 촉진하고, 남성형 탈모증을 완화하는 효능도 있는 다기능 헤어케어 원료임을 확인하였다.