[더케이뷰티사이언스] 대구한의대학교(총장 변창훈) 화장품공학부 4학년 추진옥 학생(지도교수 최창형)이 최근 포스텍(이효민 교수 연구팀), 대구한의대(이세중 교수 연구팀), 하버드대학(데이비드 웨이츠 교수 연구팀)과 국제 공동연구를 통해 항산화제의 산화 방지 및 활성 회복이 가능한 신개념 하이드로젤 캡슐을 개발했다.
이 연구는 코어-쉘 구조의 하이드로젤 마이크로캡슐 내에 나노 단위의 매우 얇은 오일층을 도입하여 세포의 구획화된 구조를 모방함으로써, 세포 내 비효소적 항산화제 시스템과 유사한 수용성 항산화제와 지용성 환원제 간의 상호작용을 유도했다. 이를 통해 캡슐화된 항산화제의 장기 활성 보존을 달성했을 뿐만 아니라 이미 산화된 항산화제 또한 캡슐화 후 저온 보관함으로써 활발한 상호작용을 통해 활성 회복을 가능하게 했다.
추진옥 학생은 대한화장품학회가 주최한 ‘2021년 추계학술발표대회’에서 이 연구를 '항산화제의 장기 활성 보존을 위한 얇은 오일층이 포함된 세포 모방형 하이드로젤 마이크로캡슐'을 주제로 발표하여, 불안정성으로 인해 사용에 제약이 있던 기존 항산화제의 문제점을 해결한 연구의 우수성을 인정받아 학부생임에도 불구하고 화장품 과학기술상 우수 포스터 발표상을 수상했다.
또한 이 연구로 추진옥 학생은 학부 과정 중 제1 저자로서 국제학술지에 논문을 게재하는 성과를 거뒀다.
추진옥 학생은 "2학년 때 처음 연구실을 들어와 맡았던 연구가 좋은 결과로 마무리될 수 있도록 도와주신 교수님들과 선배님들께 감사하다. 첫 연구라 어려운 점도 있었지만, 연구 분야에 대해 충분히 공부할 수 있도록 지도해주시고 리뷰 논문 작성, 특허 출원, 학회 참여 등 많은 연구 기회를 제공해 주신 교수님께 특히 더 감사하다."고 말했다.
이번 연구성과는 한국연구재단 기초연구실과 기본연구 사업의 지원으로 수행되었으며, 콜로이드 및 고분자 분야의 저명한 국제학술지인 'ACS applied materials & interfaces(IF 9.229)’에 지난 1월 게재되었다. 논문명은 'Cell-Inspired Hydrogel Microcapsules with a Thin Oil Layer for Enhanced Retention of Highly Reactive Antioxidants'이다.
Abstract
In nature, individual cells are compartmentalized by a membrane that protects the cellular elements from the surrounding environment while simultaneously equipped with an antioxidant defense system to alleviate the oxidative stress resulting from light, oxygen, moisture, and temperature. However, this mechanism has not been realized in cellular mimics to effectively encapsulate and retain highly reactive antioxidants. Here, we report cell-inspired hydrogel microcapsules with an interstitial oil layer prepared by utilizing triple emulsion drops as templates to achieve enhanced retention of antioxidants. We employ ionic gelation for the hydrogel shell to prevent exposure of the encapsulated antioxidants to free radicals typically generated during photopolymerization. The interstitial oil layer in the microcapsule serves as an stimulus-responsive diffusion barrier, enabling efficient encapsulation and retention of antioxidants by providing an adequate pH microenvironment until osmotic pressure is applied to release the cargo on-demand. Moreover, addition of a lipophilic reducing agent in the oil layer induces a complementary reaction with the antioxidant, similar to the nonenzymatic antioxidant defense system in cells, leading to enhanced retention of the antioxidant activity. Furthermore, we show the complete recovery and even further enhancement in antioxidant activity by lowering the storage temperature, which decreases the oxidation rate while retaining the complementary reaction with the lipophilic reducing agent.
ⓒhttps://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.1c20748