맞춤형화장품 확대 위한 ‘리포좀 앰플’ 개발

1. 맞춤형화장품 개요 

화장품 업태의 종류에 맞춤형화장품판매업이 포함된 지 벌써 2년 반이 지났다. 맞춤형화장품 제도에 관해서는 관련 법 시행 이전부터 많은 논의가 있었으며, 또한 업계뿐만 아니라 소비자들도 많은 관심을 보였다. 그러던 중 2020년 초 전 세계적으로 불어닥친 팬데믹으로, 맞춤형화장품에서 가장 중요한 항목으로서 오프라인에 의존하는 고객의 피부 평가 방법·과정에 대한 수정과 사람들의 인식 또한 변하게 되어, 맞춤형화장품 판매업도 기대 이하로 주춤하였다. 

필자는 관련 세미나에서 지난 화장품산업 50여 년에 대한 단계별 주요 키워드를 선정한 바 있다[1]. 예를 들면, 1980년대 중반 바이오 및 리포좀 화장품의 출현에 따른 ‘혁신^innovation 시기’, 2000년대 초반 화장품법 제정과 함께 기능성화장품 시대가 시작된 화장품 생산 ‘확대^enlargement 시기’, 2010년대 후반 기능성화장품 확대, 천연·유기농화장품 인증 제도 도입과 함께 다양한 화장품류가 선보였던 ‘다양화^{diversification} 시기’, 2020년 초반 본 주제인 맞춤형화장품을 생산 공장이 아닌 현장에서 혼합·소분 판매할 수 있는 제도를 전 세계에서 처음으로 도입한 시기로 ‘패러다임 전환^{paradigm shift} 시기’가 아닌가 싶다. 

‘맞춤형화장품 프로세스’[2]와 같이 제주도 지역혁신클러스터육성사업의 하나로 진행된 내용은 ①피시험자의 설문조사, 기기평가 및 유전체분석 결과를 기반으로 피부진단을 위해 빅데이터를 구축하였으며, ②현장(store, shop 등) 설문조사, 기기 평가 및 유전체분석 중 1가지 이상의 고객 피부 결과가 입력되면, ③기존 구축된 빅데이터와의 상관관계로부터 사전에 분류한 고객의 피부타입과 피부고민을 결정하면, ④이에 대응하는 고객이 원하는 화장품과 처방이 결정되고, ⑤처방에 따른 내용물에 피부고민을 케어할 수 있는 성분들을 혼합기기^{smart factory}[3]에서 혼합하여, ⑥고객에게 전달하는 과정을 포함하고 있다. 이번 ‘맞춤형화장품 개발’은 이와같은 프로세스 중 내용물(베이스)에 관한 내용이다. 

2. 맞춤형화장품 개발 

2.1. 맞춤형 화장품 베이스 선정과 개발 

맞춤형화장품은 선행 조사를 통해 토너, 앰플, 세럼, 크림, 아이크림 및 톤업크림 등 6종이 선정되었으며, 기본 4종인 토너, 앰플, 세럼, 크림의 경우 피부 타입에 대응하는 4종 베이스로, 아이크림과 톤업크림은 각각 2종 베이스로 개발하였다. 

기본적으로 고객의 피부 평가에 적용한 피부유형은 유분, 수분, 주름, 색소침착 및 민감 등 5개 항목이며, 유분과 수분 데이터로 피부타입을 4종으로 분류하였다. 또한 주름, 색소침착, 민감 수준을 고려하여 피부고민 성분을 처방하는 방법으로 피부분류표를 작성하였다. 여기서는 유분과 수분 데이터로 구분한 피부타입에 대응하는 제품별 4종의 베이스 개발에 관한 내용을 기술하였다. 

대한화장품산업연구원 보고서[4]에 의하면 20~50대 여성 108명에 대한 뺨 부분의 피부 수분량, 경피수분손실량, 피부 피지량 측정에서 나이대에 따라 피부 수분량은 약간 감소, 경피수분손실량은 40대까지 증가 후 50대에서 감소, 피부 피지량은 나이대에 따라 감소하는 경향을 보였다. 일반적으로 나이에 따라 피부가 지성 타입에서 건성 타입으로 바뀔 수 있으며, 피부가 건성 타입으로 되면 상대적으로 피부 수분량과 피부 피지량이 감소한다. 이들 선행자료의 참고와 베이스별 처방에서 원료 중 보습제^{moisturizers, emollients}의 함량을 조절함으로써 베이스를 구분하고자 하였다. 이 결과 개발된 맞춤형화장품 6종에 대한 베이스별 물성은 (그림 1)과 같으며, 안전성 및 안정성 상에 특이사항은 없었다. 

2.2. 맞춤형화장품 Smart Factory 적용성 평가 

맞춤형화장품 6종의 내용물에 피부고민 성분을 혼합 시, 적용한 혼합기기에서 용이하게 혼합이 되는지 평가하였다. 혼합기기는 내용물 50mL(표준 성분으로 niacinamide 2% 농도)을 담은 디스펜서 용기와 크림 용기가 회전원판 위에서 자전과 공전의 개념으로 내용물과 피부고민 성분을 혼합할 수 있도록 하였다. 기기의 회전수와 시간을 조절함으로써 균일한 혼합 정도로서 niacinamide 함량을 HPLC로 분석하는 것으로 하였다. 결과 토너, 앰플 및 세럼은 400rpm에서 30초, 크림류는 400rpm에서 3분 혼합 시 균일하게 혼합되었다. (그림 2)에 그 결과를 나타냈다. 

2.3. 맞춤형화장품 중 앰플 제품의 인체적용시험 

위의 ‘2.1. 맞춤형화장품 베이스 선정과 개발’에서 언급한 바와 같이 고객의 피부평가 시 적용한 5개의 피부유형(유분, 수분, 주름, 색소침착 및 민감)과 각 유형에 대한 고민 수준으로 피부타입 4종과 피부고민 정도에 따른 고민성분 첨가 여부를 적용하면, 피시험자 1명에 대해 제공이 가능한 처방은 32종(4×2×2×2)이다. 피시험자 176명에 대해 피부유형(유분, 수분, 주름, 색소침착 및 민감) 결과에 따른 각각 32종 중 1종 처방에 따른 시험군과 고민성분을 첨가하지 않은 대조군을 전달하여 4주 동안 사용하게 한 후 사용 전·후의 유분^Sebumeter, 수분^{Corneometer, Tewameter}, 주름^{Primos CR, Antara 3D}, 색소침착^{Mexameter, Chromameter 700d}, 민감^{Erythema/Mexameter}에 대한 피부개선 정도를 평가했다[5]. (표 1)에 대조군 대비 시험군의 각 항목에 대한 개선 정도를 나타내었다. 

3. 리포좀을 활용한 맞춤형화장품 확대 

3.1. 리포좀 베이스 개발 

리포좀 제형은 오래전부터 약물전달체의 한 제형으로서 연구 및 개발되었다. 리포좀 베이스를 활용한 맞춤형화장품 앰플 개발을 위해 먼저 리포좀 베이스에 대해 진행하였다[6]. 리포좀 베이스를 제조하기 위하여 hydrogenated lecithin(Lipoid S75-3, Lipoid GmbH, Germany)을 포함하여 cholesterol(Cholesterol JP, Nippon Fine Chemical Co. LTD, Japan), ceramide NP(DS-Ceramide Y30, Doosan Solus Advanced Materials, Korea), ethanol(Ethanol anhydrous(95~96%) Daejung, Korea), 활성성분으로서 vanillic acid(Vanillic acid, Sigma-Aldrich, USA) 0.1%, arginine(L-Arginine, Ajinomoto, Japan), 이외에 정제수 (Deionized water(< 0.1 μS/cm), EXL1 Analysis, Vivagen, Korea)와 보존제로서 ethylhexylglycerin(Saskine 50, Sachem Corporation, USA)을 사용하였다. 

제조방법은 유상과 활성성분을 포함하는 수상을 70~75℃에서 homogenizer(Homogenizing mixer Mark II Model 2.5, PRIMIX, Japan) 으로 1차 유화하고, 이어 온도 조절 후 high-pressure nanodisperser (NLM 100, Ilshin Autoclave, Korea)로 리포좀을 제조하여 시험군으로 하였다. 대조군은 hydrogenated lecithin, cholesterol, ceramide NP를 정제수로 대체하여 제조하였다. 

시험군의 particle size(97.28±0.79nm), PDI(0.133±0.009), zeta potential(-45.27± 1.00 mV)에 대하여 nano-zetasizer(Nano-ZS, Malvern Panalytical, England)로 측정하였다. 활성성분인 vanillic acid의 피부흡수는 DHC- 6TD(Logan Instruments, USA) 기기를 이용하여 Franz diffusion cell 방법으로 측정하였다. 이때 receptor로 ethanol 수용액과 인공피부(Strat-M membrane 25mm discs, Merck Millipore, USA)를 활용하여 24시간 동안 시험군과 대조군을 비교하였다. 결과 리포좀 제형에서의 vanillic acid 피부흡수율은 대조군 용액 대비 12시간 후 5%, 24시간 후 15% 향상됨을 알 수 있었다(그림 3). 

3.2. 리포좀 앰플 개발 

리포좀 앰플[7]을 위한 앰플 베이스는 butylene glycol, 1,2-hexanediol, niacinamide, adenosine, betaine, ethylhexylglycerin, Sasa quelpaertensis extract, glyceryl polymethacrylate and butylene glycol, ammonium acryloyldimethyltaurate/ VP copolymer, xanthan gum 및 정제수를 agimixer로 교반하여 준비했다. 

위의 ‘3.1. 리포좀 베이스 개발’에서의 리포좀 베이스와 앰플 베이스를 활용한 리포좀 앰플은 위의 ‘2.1. 맞춤형화장품 베이스 선정과 개발’에서의 베이스별 처방에서와 같이 원료 중 보습제^{moisturizers, emollients}의 함량을 조절함으로써 피부타입에 대응할 수 있도록 4종을 준비했다. 

리포좀 앰플 4종의 휘발잔분량은 각각 17.86± 1.32%(지성용 #1), 19.02±1.04%(중지성용 #2), 19.54±1.43%(중건성용 #3), 20.51±1.41%(건성용 #4)이며, particle size는 165~175nm, PDI 값은 0.22~0.26, zeta potential 값은 -70~-80mV, 점도는 2,500~3,500cps로 측정되었다. 

3.3. 리포좀 앰플의 사용성 평가 

리포좀 앰플 4종에 대하여 피부타입에 따른 사용성 만족도 평가를 위해 맞춤형화장품의 주요 고객인 20~60대 여성 115명을 대상으로 진행하였다. 

평가에 앞서 자신의 피부타입을 정확하게 알지 못하는 피시험자를 위하여 레슬리 바우만 박사의 피부타입 설문지 중 ‘지성 vs. 건성’ 설문지[8, 9]의 점수에 따라서 지성^oily, 약지성^{중지성, neutral oily}, 약 건성^{중건성, neutral dry}, 건성^dry 등 4가지의 피부타입으로 나눈 후에 각 피부타입에 해당하는 맞춤형 화장품인 리포좀 앰플 시험품을 1주일 동안 얼굴 부위에 사용하게 한 후, 사용성 품평지를 작성하게 하였다. 

사용성 품평지는 제품을 사용할 때 점성(점도)과 발림성, 제품을 사용한 후 보습감(촉촉함), 흡수감, 끈적임 없는 정도, 자극감 없는 정도와 전체적인 만족도 등 7가지 평가 항목으로 구성되어 있으며, 매우 좋음(6점)에서 매우 안 좋음(1점)으로 점수를 주어 평가하도록 하였다. 

피부타입별 리포좀 앰플 사용 후 전체적인 만족도는 #1 (지성용)이 상대적으로 낮았으나, 모두 평균 4.8점 이상으로서 긍정적이며, #2 (중지성용) 5.33 ±0.75점 > #3 (중건성용) 5.13±0.95점 > #4 (건성용) 5.03±0.96점 > #1 (지성용) 4.80±1.04점의 순으로 평가되었다. 

각 피부타입에 따른 항목별 평가 결과를 (표 2)에 나타내었다. 전체적으로 끈적임 평가에서 상대적 낮은 평가를 받아 향후 좀 더 개선할 여지가 있으나, 다른 항목에서는 전반적으로 양호하게 평가되었다. 

4. 결론 및 향후 계획 

본고에서는 선행 조사를 통해 선정한 토너, 앰플, 세럼, 크림, 아이크림 및 톤업크림 등 6종의 피부 타입에 대응하는 4종 혹은 2종 베이스를 개발하여 물성과 사용성 만족도 평가 및 혼합기기인 Smart Factory에 대한 적용성 평가를 진행하여 맞춤형 화장품 모델을 개발했다. 

개발된 맞춤형화장품 중 앰플 제품에 대하여 176명 대상 인체적용시험을 진행하여, 고민성분이 함유되지 않은 대조군 대비 피부진단에 따른 고민성분이 함유된 시험군의 사용 전·후의 피부를 평가하였다. 피부 평가 시 적용한 피부유형인 유분, 수분, 주름, 색소침착 및 민감에 대한 기기평가를 통해 맞춤형화장품으로서의 앰플 제품에 대한 피부 고민 개선 정도를 검증하였다. 

맞춤형화장품의 확대 차원에서 리포좀 기술을 적용한 리포좀 앰플을 개발했다. 선택한 활성성분 ^{vanillic acid}에 대하여 Franz diffusion cell 방법으로 피부흡수율 평가 시, 일반 용액인 대조군 대비 개발한 리포좀 베이스에서 12시간 후 5%와 24시간 후 15% 향상함을 알 수 있었다. 

리포좀 앰플은 리포좀 베이스와 에센스 베이스의 비율을 조절함으로써 피부타입에 대응할 수 있도록 4종을 준비하여, 물성 및 사용성 만족도 평가와 맞춤형화장품으로서의 가능성과 확대성을 확인하였다. 

추후 개발된 맞춤형화장품 중 세럼 제품에 대하여 인체적용시험을 진행함으로써 앰플 제품에서와 마찬가지로 피부고민 개선 정도를 검증하고자 한다. 또한 맞춤형화장품의 확대 차원에서 나노에멀젼 기술을 적용한 나노에멀젼 앰플을 개발하여 검증할 계획이다. 

※이번 연구는 산업통상자원부와 한국산업기술진흥원의 ‘지역 혁신클러스터육성(R&D, P0015299)’ 사업의 지원을 받아 수행된 결과이다.