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지승 석
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1 Appl. Chem. Eng., Vol. 24, No. 2, April 2013, Original article 사자발쑥 추출물의 피부 흡수 증진을 위한 에토좀 제형에 관한 연구 양현갑 김혜진 김해수 박수남 서울과학기술대학교 정밀화학과, 나노바이오화장품연구실, 화장품종합기술연구소 (2013년 1월 11일 접수, 2013년 2월 4일 심사, 2013년 2월 7일 채택) Ethosome Formulation for Enhanced Transdermal Delivery of Artemisia princeps Pampanini Extracts Hyun Gab Yang, Hye Jin Kim, Hae Soo Kim, and Soo Nam Park Department of Fine Chemistry, Nanobiocosmetic Laboratory and Cosmetic R&D Center, Seoul National University of Science and Technology, Seoul , Korea (Received January 11, 2013; Revised February 4, 2013; Accepted February 7, 2013) 이전 연구에서 저자들은 사자발쑥 추출물의 항산화, 항노화 및 항균활성에 대한 결과를 보고한 바 있다. 본 연구에서는 사자발쑥 추출물의 피부 전달시스템으로 에토좀을 제조하고 입자크기, 포집효율 및 피부 투과를 평가하였다. 0.06% 사자발쑥 추출물의 에틸아세테이트 분획을 담지한 에토좀은 3주 동안 보다 더 안정하였고 일정한 입자크기를 유지하 였다. 0.06% 에틸아세테이트 분획을 함유한 에토좀의 입자 크기는 ± 0.25 nm, 포집효율은 ± 0.01%였다. 피부 투과 실험 결과, 에토좀 제형은 일반 리포좀이나 20% 에탄올 용액에서 보다 큰 피부 투과능을 보여주었다. In our previous studies, the antioxidant, anti-aging, and antibacterial activities of Artemisia princeps Pampnini (A. princeps Pamp.) extract were reported. In this study, ethosome formulations for the enhanced transdermal delivery of A. princeps Pamp. extract were prepared. The particle size, loading efficiency and skin permeation of them were evaluated. The ethosome loaded with 0.06% ethyl acetate fraction of A. princeps Pamp. extract was more stable and maintained the constant particle size for 3 weeks after being prepared. The particle size of ethosome containing 0.06% ethyl acetate fraction was ± 0.25 nm and the loading efficiency was ± 0.01%. The ethosome formulation exhibited the greater enhancement of skin permeation than of general liposome and 20% ethanol solution in skin permeability experiments. Keywords: ethosomes, Artemisia princeps Pampanini, skin permeation studies, cosmetics 1) 1. 서 론 피부는 다양한 환경적 요인인 자외선, 공해, 미생물 등의 공격에 직접적으로 노출되어 있다. 환경적 스트레스에 의해 피부에서 활성 산소종(reactive oxygen species, ROS)이 생성될 수 있다. 활성산소는 피부노화의 주요한 원인 물질로 작용한다. 피부세포 및 조직 손상을 주도하는 가장 반응성이 큰 활성산소는 1 O 2과 OH 등으로 알려져 있다. 이러한 활성 산소종은 피부에 산화적 스트레스를 가해 단백질 분해효소를 활성화시키고 콜라겐, 엘라스틴, DNA 등의 생체 구성성 분들의 손상을 야기하여 결과적으로 피부 노화를 가속화시킨다[1-4]. 피부노화를 지연시키고 억제시키기 위해서는 생성된 활성산소로부터 세포 및 조직을 보호하고 활성산소를 제거할 수 있는 항산화 방어 시 Corresponding Author: Seoul National University of Science and Technology Department of Fine Chemistry, Nanobiocosmetic Laboratory and Cosmetic R&D Center 232 Gongneung-ro, Nowon-gu, Seoul , Korea Tel: snpark@seoultech.ac.kr pissn: 2013 The Korean Society of Industrial and Engineering Chemistry. All rights reserved. 스템 구축이 반드시 필요하다[5-8]. 피부는 전신을 둘러싸며 크게 표피, 진피, 피하지방층의 세 개의 다 층 구조로 이루어져 있다. 이 중 최외각에 위치한 표피에는 각질층이 존재함으로써 피부장벽의 역할을 한다. 각질층은 각질세포들이 층을 이루고 있으며 그 사이는 지질이 풍부한 세포외 매트릭스로 구성되어 있다[9]. 그로 인해 외부 환경의 여러 자극 및 장애로부터 생체를 보호 한다[10]. 하지만 이들의 견고한 구조의 피부장벽 때문에, 항노화에 뛰어난 활성 성분을 피부안의 생체로 전달하는데 어려움이 있다. 따 라서 항산화 방어 시스템에 적합한 항산화제의 경피투과 효율을 증진 시키기 위한 경피 전달 시스템(transdermal delivery systems, TDS)의 개발이 필요하다. 리포좀은 피부 생체막의 지질이중층 구조를 착안하여 지질이중층 구조를 인위적으로 만든 후 활성 성분을 포집시켜 피부흡수를 증진시 키는 전달체이다[11]. 리포좀은 생체 친화성이 높고, 수용성 또는 지 용성의 활성 성분의 포집이 모두 가능하다. 또한 리포좀과 활성 성분 사이에 화학적 결합이 없다. 이런 장점에도 불구하고, 리포좀은 지질 이중층 막의 물리적 불안정성이나 제형 자체의 낮은 유화 안정성, 지 질의 산화 및 가수분해 가능성, 낮은 포집효율의 단점을 가지고 있다 190

Formulation for Enhanced Transdermal Delivery of Artemisia princeps Pampanini Extracts Hyun Gab Yang, Hye Jin Kim, Hae Soo Kim, and Soo Nam Park Department of Fine Chemistry, Nanobiocosmetic

2 사자발쑥 추출물의 피부 흡수 증진을 위한 에토좀 제형에 관한 연구 191 [12,13]. 이러한 문제점을 개선하기 위해 수많은 연구가 이루어지고 있다. 그 중에 리포좀의 피부 흡수 효과를 높이기 위한 연구로 막을 좀 더 유연하게 변형이 쉬운 상태로 각질세포 사이의 좁은 틈을 더 잘 통과할 수 있는 에토좀(ethosome), 탄성리포좀(elastic liposome) 및 트랜스퍼좀(transfersome) 등의 제형들이 개발되고 있다[14]. 에토좀은 피부 투과 증진제로 알려진 에탄올에 인지질을 용해시켜 만드는 베지클이다. 에탄올은 지질의 극성 머리 부분과 작용하여 계 면장력을 감소시킴으로써, 각질층 안에 존재하는 지질 막의 계면장력 을 감소시키며, 베지클 자체의 막을 유연하게 만든다. 이로써 피부장 벽은 느슨해지며 에토좀의 막은 유연해지고 변형이 쉽게 이루진다. 이러한 특징으로 에토좀은 피부 내부로 활성 성분의 피부 전달에 있어 효과적이고 더 깊숙한 곳까지 활성 물질을 전달하는 것으로 알려져 있다[15-17]. 강화 사자발쑥은 약쑥으로 잘 알려져 있으며, 국화과에 속하는 초본 식물이다. 강화도 지역에서 주로 자생하며, 키는 70 cm 내외로 줄기가 다소 굵고 곧게 자라며 연보라색의 꽃이 핀다. 특히, 잎이 넓고 끝이 뾰족하며 짙은 녹색으로 사자발 모양으로 갈라져 있고 특유의 향을 가지고 있다[18]. 알려진 성분으로는 정유, 플라보노이드 성분 등이 보고되어 있다[19,20]. 효능으로는 항염증, 항암, 항산화 작용에 대한 연구가 보고되어 있으며 당뇨병과 동맥경화증 치료에 효과적이다 [21,22]. 또한 저자들의 연구실에서 수행한 최근 연구에서는 사자발쑥 추출물 및 활성 분획에 대하여 free raidcal 소거활성, 총항산화능, 타 이로시네이즈 저해 활성을 측정하였으며, 성분으로 jaceosidin, eupatilin 등의 플라보노이드를 성분 규명한 바 있다[23]. 따라서 본 연구에서는 항산화 및 항노화 기능성 화장품 소재로서 응용 가능한 사자발쑥 추출물을 이용하여 에토좀 제형에 적용하였다. 사자발쑥 추출물을 담지한 에토좀을 농도에 따라 제조하여 이들 제형 의 입자크기, 안정성, 포집효율 및 피부 흡수능 향상을 위한 연구를 수행하였다. 궁극적으로는 이번 연구를 통하여 저자들은 항산화 활성 이 뛰어난 사자발쑥 추출물을 에토좀 제형에 적용하여 최적농도 조건 을 연구하며 활성 성분을 담지한 에토좀 제형이 피부 전달에 어떠한 효과를 나타내는지를 확인함으로써 화장품 제형으로서의 이용 가능 성에 대해서 검토하였다. 2. 재료 및 실험 2.1. 기기 및 시약 실험에 사용된 인지질인 L-α-phosphatidylcholine from egg yolk (egg PC, 60%)와 에탄올과 chloroform 등의 용매는 특급시약을 사 용하였다. 에토좀 제조 시에 회전 증발기(BUCHI, Switzerland)와 초음 파 파쇄기(BRANSON, USA)를 사용하였고, 에토좀의 입자 크기를 확 인하기 위해 ELS-Z (OTSUKA, Japan)를 사용하였다. 피부 투과 실험 에 사용한 Franz diffusion cell은 Permegear (USA)사의 9 mm Franz diffusion cell (receptor volume 5 ml)과 V6A Stirrer 모델을 사용하였다. 에토좀의 포집 효율과 사자발쑥 추출물의 피부 투과 양을 측정하기 위해 UV-VIS spectrophotometer (Varian, Australia)를 사용하였다 사자발쑥 추출물 제조 본 연구에서 사용한 사자발쑥은 강화군 농업기술센터로부터 제공 받아 사용하였다. 사자발쑥은 Figure 1과 같은 방법으로 분획 및 추출 하였다. 건조된 사자발쑥 100 g을 잘게 자른 후 50% 에탄올 2 L를 이용하여 일주일 동안 침적시킨 후 여과하였다. 이 여액을 감압 건조 Figure 1. Scheme for preparation of ethyl acetate fraction from A. princeps Pamp. 하여 파우더를 얻고 이를 실험에 사용하였다. 또한 50% 에탄올 추출 물은 감압 농축한 후 n-헥산을 이용하여 엽록소 등의 비극성 성분을 제거하였고, 이후 에틸아세테이트 분획을 감압 농축하여 파우더를 얻은 다음 이를 실험에 사용하였다 에토좀과 리포좀 제조 에토좀 제조 에토좀의 제조는 얇은 막 수화 방법을 사용하였다[24-26]. Egg PC (2%, w/v)와 사자발쑥 추출물( %, w/v)을 50 ml 둥근 바닥 플라스크에 넣고 클로로포름 10 ml를 넣어 녹인다. 그 후에 회전 증 발기(rotary evaporator)를 이용해서 유기 용매를 증발시킨다. 유기용 매가 증발되면서 플라스크 벽면에 생긴 얇은 막에 20% 에탄올 용액 을 넣고 지질 전이 온도 이상에서 500 rpm으로 교반하며 수화시킨다. 이렇게 얻어진 에토좀이 좀 더 균일한 크기의 소포체가 되도록 하기 위해서 glass bead를 넣고 초음파 파쇄기를 min간 가해준다 리포좀 제조 리포좀의 제조는 얇은 막 수화 방법을 사용하였다. Egg PC (2%, w/v)와 사자발쑥 추출물(0.06%, w/v)을 50 ml 둥근 바닥 플라스크에 넣고 클로로포름 10 ml를 넣어 녹인다. 그 후에 회전 증발기를 이용 해서 유기 용매를 증발시킨다. 유기용매가 증발되면서 플라스크 벽면 에 생긴 얇은 막에 증류수를 넣고 지질 전이 온도 이상에서 500 rpm 으로 교반하며 수화시킨다. 이렇게 얻어진 리포좀이 좀 더 균일한 크 기의 소포체가 되도록 해 주기 위해서 glass bead를 넣고 초음파 파쇄 기를 100 min간 가해준다 에토좀 제형의 추출물의 농도에 따른 입자크기 측정 용액 중에 분산된 입자는 크기에 따라 브라운 운동을 하며 광을 조사 하게 되면 큰 입자는 느리게 작은 입자는 빠르게 움직임을 나타낸다. 이러한 움직임을 광전자상관법으로 해석함으로써 Einstein-stokes 식을 이용하여 입자의 크기가 구해지게 된다. 용매 중에 있는 리포좀 제형의 크기는 빛의 산란강도를 이용하여 입자크기를 분석하는 입도분석기 Otsuka ELS-Z를 이용하여 측정하였다. He-Ne laser를 이용하여 측정 하였으며 입자크기는 누적분석법을 이용하였다. 또한 입경분포 해석 방법은 Contin을 이용하여 입경분포를 구하였다 에토좀 제형의 추출물 농도에 따른 포집효율 측정 완성된 에토좀 현탁액에서 1 ml를 취해 1.2 µm syringe filter (Minisart Appl. Chem. Eng., Vol. 24, No. 2, 2013

에토좀은 피부 투과 증진제로 알려진 에탄올에 인지질을 용해시켜 만드는 베지클이다. 에탄올은 지질의 극성 머리 부분과 작용하여 계 면장력을 감소시킴으로써, 각질층 안에 존재하는 지질 막의 계면장력 을 감소시키며, 베지클 자체의 막을 유연하게 만든다. 이로써 피부장 벽은 느슨해지며 에토좀의 막은 유연해지고 변형이 쉽게 이루진다.

3 192 양현갑 김혜진 김해수 박수남 Table 1. The Stability and Particle Size of Ethosomes According to Sonication Processing Time Time (min) 60 min 70 min 80 min 90 min 100 min Light scaterring intensity distribution Particle size (nm) 71.3 ± 15.1 nm ± 79.6 nm 95.9 ± 56.8 nm ± nm 58.3 ± 10.7 nm ± 38.7 nm ± nm 61.5 ± 14.3 nm ± 39.9 nm ± nm ± 7.75 nm Figure 2. UV-Visible absorption spectrum of ethyl acetate fraction of A. princeps Pamp. extract. CA 26 mm)를 이용하여 추출물이 뭉쳐있거나 에토좀에 포집되어 있지 않은 사자발쑥 추출물을 제거하였다. 필터를 통과한 사자발쑥 추출물 함유 에토좀을 에탄올로 처리하여 막을 파괴시킨 후, 회전 증발기로 이를 농축시키고 여기에 다시 1 ml의 에탄올을 첨가하였다. 이 에탄올 용액을 흡광광도계를 이용하여 사자발쑥 추출물의 최대 흡수파장 (λ max)인 330 nm에서 포집효율을 구하는데 사용하였다(Figure 2). 그 리고 필터를 통과한 에토좀 현탁액에서 20% 에탄올에 녹아있는 사자 발쑥 추출물의 양을 보정해주기 위해서 동량의 사자발쑥 추출물을 20% 에탄올에 녹인 후에 위와 동일한 방법으로 처리하였다. UV를 이 용해 나온 값을 다음에 나타난 식에 대입하여 에토좀의 포집효율을 계산하였다. Receptor chamber에 추출물을 균일하게 용해하기 위해서 계면활성제인 poly(oxyethylene)-60 hydrogenated castor oils (HCO-60)와 완충용액 phosphate buffered saline (PBS)를 이용하여 receptor phase에 5 ml가 되도록 하였다. Receptor phase의 조성은 HCO-60 : ethanol : PBS = 2 : 20 : 78 (w/w/w%)이었다. Donor와 receptor phase 사이에 각질층이 위로 향하도록 피부를 고정시켰다. 실험이 진행되는 동안 항온수조를 이용해 온도를 37 ± 1 로 유지하였다. 각 시료(사자발쑥 추출물 0.06% 를 함유한 20% 에탄올, 사자발쑥 추출물 0.06%를 담지한 리포좀과 에토좀) 0.5 ml를 donor 부분의 피부 표면에 가한 후 시간에 따라 매 회 0.5 ml의 receptor phase를 sampling port를 통하여 채취하였다. 채 취 직후 동량의 receptor phase를 receptor chamber에 보충하였다. 채취 한 시료 속 사자발쑥 추출물의 양은 UV 스펙트럼을 이용하여 측정하 였다. 24 h 후, 각질층과 피부에 남아있는 사자발쑥 추출물의 양을 측정 하기 위해 쥐의 피부를 PBS로 3회에 걸쳐 세척하였다. 세척 후 receptor phase와 닿지 않은 부분을 잘라내고 남은 부분에 대해 tape stripping 법을 이용해 각질층에 남아있는 사자발쑥 추출물의 양을 따로 측정하 였다. 각질층에 남아있는 사자발쑥 추출물의 양을 측정하기 위해 테 이프를 이용하여 피부의 각질층 부분을 3회 벗겨내었으며 이렇게 얻 어진 테이프에 10 ml의 에탄올을 넣고 1 h 동안 초음파 세척기를 이 용하여 사자발쑥 추출물을 추출하였다. 그 후 회전 증발기를 이용하 여 에탄올을 증발시키고 추출된 사자발쑥 추출물을 0.5 ml의 receptor phase에 녹여내었다. Tape stripping법을 거친 후 각질층이 제거된 피 부는 수술용 가위를 이용해 세절하였고 세절한 피부의 처리는 Tape와 동일하게 진행하였다. 이렇게 얻어진 시료 속 사자발쑥 추출물의 정 량은 최대흡수파장(λ max)인 330 nm의 흡광도를 이용하여 UV를 통하 여 측정하였다. Loading efficiency (%) = (C P - C E) C 통계처리 모든 실험은 3회 이상 반복하였고, 통계 분석은 5% 유의수준에서 student s t-test를 행하였다. C P : 1.2 µm syringe filter를 통과한 사자발쑥 추출물 농도 C E : 20% 에탄올 속에 녹아 있는 사자발쑥 추출물 농도 C 0 : 처음 넣어준 사자발쑥 추출물 농도 2.6. In vitro 피부 투과 실험(Franz Diffusion Cell) 에토좀이 사자발쑥 추출물의 피부 투과 증진에 어떠한 효과를 주는 지 확인하기 위해 Franz diffusion cell을 이용하여 피부 투과 실험을 진행하였다. 피부 투과 실험에 사용한 쥐의 피부는 경추탈골로 치사 시킨 ICR outbred albino mice (8주령, 암컷)의 등에서 적출하여 사용 하였다. 적출한 피부는 피하지방과 조직을 제거한 후 사용하였다. 3. 실험결과 및 고찰 3.1. 빈 에토좀 크기 본 연구에 앞서 저자들은 에탄올 농도에 따른 에토좀을 제조하고 이들의 입자크기 및 안정성 실험을 수행한 바 있다. 실험 결과 20% 에탄올, 2% egg PC를 함유한 경우 안정한 나노 입자를 형성함을 확인 하였다(data not shown). 또한 초음파 파쇄기 시간에 따른 입자사이즈 및 안정성을 확인하였다(Table 1). 결과, 초음파 파쇄기를 min 처리한 경우 다분산 형태의 입자사이즈를 이루며 불안정하였다. 하지 만, 100 min 처리 시에는 단분산 형태의 안정하며, ± 7.75 nm의 공업화학, 제 24 권 제 2 호, 2013

$UV-Visible absorption spectrum of ethyl acetate fraction of A. princeps Pamp. extract. CA 26 mm)를 이용하여 추출물이 뭉쳐있거나 에토좀에 포집되어 있지 않은 사자발쑥 추출물을 제거하였다.$

4 사자발쑥 추출물의 피부 흡수 증진을 위한 에토좀 제형에 관한 연구 193 Table 2. Particle Size of Ethosome with Concentration of Ethyl Acetate Fraction of A. princeps Pamp. Extract in a System Composed of 2% Lecithin and 20% Ethanol Concentration of ethyl acetatefraction (%) 0.01% 0.03% 0.06 % 0.1 % 0.15 % Light scaterring intensity distribution Particle size (nm) ± 1.1 nm ± 2.43 nm ± 0.25 nm ± 3.12 nm ± 2.64 nm Figure 3. Particle size of ethosome with concentration of ethyl acetate fraction of A. princeps Pamp. extract in a system composed of 2% lecithin and 20% ethanol. 나노 입자사이즈를 형성하였다. 따라서 일정한 입도 분포와 적절한 입자크기를 유지되는 최적의 조건은 초음파 파쇄기 100 min임을 알 수 있었다 사자발쑥 추출물을 담지한 에토좀 제조 입자크기 20% 에탄올을 함유한 에토좀의 경우에 초음파 파쇄기의 최적 조건 인 100 min을 바탕으로 본 연구에서는 다양한 농도의 사자발쑥 추출 물을 첨가한 20% 에탄올 함유 에토좀을 제조하였다. 0.01, 0.03, 0.06, 0.1 및 0.15%의 사자발쑥 추출물이 함유된 에토좀을 제조하였을 때, 모두 단분산 형태를 이루고 있으며 300 nm보다 작은 입자사이즈를 나타냈다(Table 2). 또한, 사자발쑥 추출물의 농도가 증가할수록 에토 좀의 입자사이즈가 커지는 것을 알 수 있었다 사자발쑥 추출물 농도에 따른 안정성 측정 사자발쑥 추출물을 담지한 에토좀의 안정성을 확인하기 위하여, 위 에서 나타난 바와 같이 단분산 형태를 이루며 300 nm 이하의 사이즈 를 나타낸 농도를 1주 간격으로 3주 동안 입자크기를 측정하였다. 그 결과, 고농도인 0.1% 및 0.15%에서는 1주 이전에 막이 깨지거나 층 분리 현상이 일어나는 것으로 나타났으며 불안정한 것을 확인하였다 (data not shown). 나머지 단분산 형태의 안정한 농도인 0.01, 0.03 및 0.06%는 단분산 형태의 안정한 입자사이즈를 유지하는 것을 확인할 수 있었다. 하지만, 0.01% 및 0.03% 농도의 사자발쑥 추출물을 함유 한 에토좀은 시간이 지남에 따라 입자크기가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 0.06% 농도의 사자발쑥 추출물을 함유한 에토좀은 Figure 4. Loading efficiency of ethosome with concentration of ethyl acetate fraction of A. princeps Pamp. extract in a system composed of 2% lecithin and 20% ethanol. 3주 후에도 단분산 형태를 유지하였으며 오차범위 안에서 일정한 입 자 크기로 나타났다(Figure 3) 사자발쑥 추출물 농도에 따른 포집효율 에토좀에 포집된 사자발쑥 추출물의 양을 측정하기 위해서 UVvisible 스펙트럼을 이용하였다. 에토좀에 포집된 사자발쑥 추출물의 포집효율은 Figure 4에 나타내었다. 포집효율은 입자가 단분산 형태를 이루고 있으며 300 nm 이하의 입자크기를 이루는 농도인 0.01, 0.03, 0.06%에서 측정하였다. 포집효율은 0.01%에서는 66 ± 1.1%로 가장 높았으며 0.03% 및 0.06%에서는 각각 53 ± 0.03%, ± 0.01%로 거의 비슷하게 나타났다. 이를 통해서 사자발쑥 추출물의 농도가 증 가함에 따라서 포집효율이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 0.06% 사자발쑥 추출물을 담지한 에토좀은 ± 0.25 nm 입자 크기와 ± 0.01%의 포집효율을 나타냈으며 3주 동안 입자크기 변화 및 안정성을 측정한 결과, 3주 동안 평균적으로 ± 2.74 nm 의 균일한 입자 크기로 인해서 안정함을 확인하였다. 따라서 안정성이 확인된 0.06% 사자발쑥 추출물을 담지한 에토좀을 피부 투과 실험에 적용하였다 In Vitro 피부 투과 실험(Franz Diffusion Cell) 피부 투과 실험에 사용된 에토좀은 20% 에탄올을 이용하여 제조하 였고, 위에서 실험한 입자크기, 포집효율 및 안정성을 토대로 가장 적 합한 0.06% 농도를 담지한 에토좀을 사용하였다. 대조군으로는 동량 Appl. Chem. Eng., Vol. 24, No. 2, 2013

$1 ± 1.1 nm 285.9 ± 2.43 nm 287.05 ± 0.25 nm 290.12 ± 3.12 nm 294.25 ± 2.64 nm Figure 3. Particle size of ethosome with concentration of ethyl acetate fraction of A. princeps Pamp.$

5 194 양현갑 김혜진 김해수 박수남 Figure 5. Change of permeated amount of ethyl acetate fraction of A. princeps Pamp. extracts in 20% EtOH solution, liposome, and ethosome using ICR arbino mouse dorsal skin with time during 24 h. 의 농도로 20% 에탄올에 녹인 용액과 동량의 농도를 담지한 리포좀 을 사용하였다. 피부투과 실험은 각각 4 h 간격으로 24 h 동안 실험을 진행하였으며, 각각의 제형이 피부에 활성물질을 전달하는지는 사자 발쑥 추출물의 최대흡수파장(λ max) 330 nm에서 UV를 통해서 측정하 였다. 그 결과, 24 h 동안 시간에 따른 사자발쑥 추출물의 피부 투과량은 에토좀(75.93 ± 7.21 µg/cm 2 )으로 가장 높았고, 그 다음 리포좀(64.40 ± 2.0 µg/cm 2 ), 20% 에탄올(29.80 ± 2.83 µg/cm 2 )순으로 나타났다 (Figure 5). 그리고 24 h 후 각질층에 남아있는 사자발쑥 추출물의 양은 에토좀(59.13 ± 1.42 µg) > 리포좀(53.40 ± 3.11 µg) > 20% 에탄올 (36.67 ± 5.95 µg) 순으로 나타났고 또한, 각질층을 제거한 피부에 남 아있는 사자발쑥 추출물의 총량은 에토좀(64.06 ± 1.09 µg) > 리포좀 (58.00 ± 1.70 µg) > 20% 에탄올(40.45 ± 0.35 µg) 순으로 나타났다. 피부 투과 실험에 사용한 사자발쑥 추출물의 양은 모든 시스템에서 300 µg이었고, 투과효율은 가장 많이 투과한 에토좀의 경우 66.37%로 나타났고, 리포좀과 20% 에탄올에서 각각 58.60%, 35.64%로 나타났 다(Figure 6). 이로써, in vitro 피부 투과 실험을 통하여 에토좀에서의 인지질과 에탄올의 영향을 각각 확인할 수 있었다. 에토좀과 리포좀에서 피부 투과가 우세하게 나타나는 것으로 보아 제형의 인지질은 사자발쑥 추 출물을 더 깊은 피부까지 전달되도록 해주는 역할을 하는 것으로 기 대된다. 또한, 에토좀은 리포좀 제형보다 총 피부 투과량이 증가된 것 을 확인할 수 있었다. 그것은 에토좀 제형의 용매인 에탄올에 의해서 각질층 안에 있는 지질의 유동성을 증가시키고 피부 장벽을 느슨하게 함으로써 지질 막의 투과성을 높인 것으로 사료된다. 또한 에토좀 자 체의 지질막 사이에 에탄올이 존재함으로써 에토좀 자체의 막을 유연 하게 하여 피부투과에 도움이 된 것으로 예상된다. 이러한 예로 대조 군인 20% 에탄올의 경우에도 리포좀, 에토좀 만큼의 피부투과를 보이 지는 않았지만 위와 같은 교란작용으로 약간의 피부투과 정도를 확인 할 수 있었다. 4. 결 론 본 논문에서는 항산화 및 항노화 활성이 뛰어난 사자발쑥 추출물 함유 에토좀을 추출물 농도별로 제조하고, 이들 에토좀의 입자크기, 안정성, 포집효율 및 피부 투과능을 측정하여 다음과 같은 결론을 얻 Figure 6. Total accumulated permeation amount of ethyl acetate fraction of A. princeps Pamp. extracts in 20% EtOH, liposome, and ethosome using ICR arbino mouse skin after 24 h incubation. 었다. 1) 추출물을 함유하지 않은 에토좀의 경우, 초음파 파쇄기를 100 min 간 처리할 때 단분산 형태를 나타냈으며 그 입자크기는 ± 7.75 nm 이었다. 2) 사자발쑥 추출물의 농도가 증가함에 따라 에토좀의 입자크기는 증가한 반면, 포집효율은 감소하는 경향을 나타내었다. 3) 추출물 농도별 에토좀 제형의 안정성을 3주 동안 측정하였다. 추 출물의 농도가 0.06%의 경우 입자크기는 ± 0.25 nm, 포집효율 은 ± 0.01%로, 3주 동안 오차범위 안에서 일정한 입자사이즈와 단분산 형태를 유지하였다. 4) 0.06% 사자발쑥 추출물을 함유한 에토좀은 동량의 추출물을 함 유한 일반 리포좀이나, 20% 에탄올 용액에서보다도 높은 피부 투과능 을 나타내었다. 피부 투과능은 에토좀 > 리포좀 > 20% 에탄올 용액 순으로 나타났다. 따라서 사자발쑥 추출물 함유 에토좀 제형을 화장품에 응용할 경우 에토좀 제형이 유효 성분들을 피부 속으로 효율적으로 전달시킬 수 있는 피부흡수전달시스템으로서 항노화 기능성 화장품 개발에 응용 될 수 있는 가능성을 확인하였다. 감 본 논문은 농촌진흥청 공동연구사업(과제번호 : PJ008489)의 지원 에 의해 이루어진 것으로 이에 감사합니다. 사 참 고 문 헌 1. H. J. Yang, Y. J. Ahn, J. H. Kim, and S. N. Park, J. Soc. Cosmet. Scientists Korea, 34, 189 (2008). 2. S. N. Park, J. Korean Ind. Eng. Chem., 14, 657 (2003). 3. Q. Chen, A. Fischer, J. D. Reagan, L. J. Yan, and B. N. Ames, Proc. Natl. Sci. USA, 92, 4337 (1995). 4. J. E. Kim, K. Y. Chae, and S. N. Park, J. Soc. Cosmet. Scientists 공업화학, 제 24 권 제 2 호, 2013

피부투과 실험은 각각 4 h 간격으로 24 h 동안 실험을 진행하였으며, 각각의 제형이 피부에 활성물질을 전달하는지는 사자 발쑥 추출물의 최대흡수파장(λ max) 330 nm에서 UV를 통해서 측정하 였다. 그 결과, 24 h 동안 시간에 따른 사자발쑥 추출물의 피부 투과량은 에토좀(75.93 ± 7.

6 사자발쑥 추출물의 피부 흡수 증진을 위한 에토좀 제형에 관한 연구 195 Korea, 37, 265 (2011). 5. K. Scharffetter-Kochanek, Photoaging of the connective tissue of skin: Its prevention and therapy, In: Antioxidants in disease mechanisms and therapy, eds. H. Sies, Advances Pharmacology (1996). 6. L. Packer, Utraviolet radiation (UVA, UVB) and skin antioxidants, In: Free radical damage and its control, eds. C. A. Rice-Evans and R. H. Burdon, Elsevier Science B.V. (1994). 7. S. N. Park, J. Soc. Cosmet. Scienctists Korea, 23, 75 (1997). 8. J. J. Thiele, C. O. Barland, R. Ghadially, and P. M. Elias, Permeability and antioxidant Barriers in aged epidermis, Skin Aging (B. A. Gilchrest, J. Krutman, eds), Springer-Verlag Berlin Heidelberg, Germany, 65 (2006). 9. A. S. Michaels, S. K. Chandrasekaran, and J. E. Shaw, AlChE J., 21, 985 (1975). 10. P. L. Honeywell-Nguyen and J. A. Bouwstra, Drug Discovery Today: Technologies., 2, 67 (2005). 11. B. S. Jin, Y. M. Han, K. H. Lee, and M. J. Choi, J. Korean Ind. Eng. Chem., 15, 205 (2004). 12. M. M. A. Elsayed, O. Y. Abdallah, V. F. Naggar, and N. M. Khalafallah, Int. J. Pharm, 332, 1 (2007). 13. E. Touitou, N. Dayan, L. Bergelson, B. Godin, and M. Eliaz, J. Control. Release, 65, 403 (2000). 14. H. J. Gwak and B. S. Jin, J. Korean Ind. Eng. Chem., 18, 130 (2007). 15. V. Dubey, D. Mishra, T. Dutta, M. Nahar, D. K. Saraf, and N. K. Jain, J. Control. Release, 123, 148 (2007). 16. V. Dubey, D. Mishra, and N. K. Jain, Eur. J. Pharm. Biopharm., 67, 398 (2007). 17. T. Adachi, H. Takahashi, K. Ohki, and I. Hatta, Biophysical J., 68, 1850 (1995). 18. M. H. Bang, J. G. Cho, M. C. Song, D. Y. Lee, M. W. Han, H. G. Chung, T. S. Jeong, K. T. Lee, M. S. Choi, and N. I. Baek, J. Korean Soc. Appl. Biol. Chem., 51, 223 (2008). 19. M. H. Bang, D. H. Kim, J. S. Yoo, D. Y. Lee, M. C. Song, H. J. Yang, T. S. Jeong, K. T. Lee, M. S. Choi, H. G. Chung, and N. I. Baek, J. Kor. Soc. Appl. Biol. Chem., 48, 418 (2005). 20. J. S. Yoo, E. M. Ahn, M. H. Bang, M. C. Song, H. J. Yang, D. H. Kim, D. Y. Lee, H. G. Chung, T. S. Jeong, K. T. Lee, M. S. Choi, and N. I. Baek, Kor. J. Medicinal. Crop. Sci., 14, 273 (2006). 21. S. H. Chang, E. J. Jung, Y. H. Park, D. G. Lim, N. Y. Ko, W. S. Choi, E. Her, S. H. Kim, K. D. Choi, J. H. Bae, S. H. Kim, C. D. Kang, D. J. Han, and S. C. Kim, J. Pharm. Pharmacol., 61, 1043 (2009). 22. U. J. Junga, N. I. Baek, H. G. Chung, M. H. Bang, J. S. Yoo, T. S. Jeong, K.T. Lee, Y. J. Kang, M. K. Lee, H. J. Kim, J. Y. Yeo, and M. S. Choi, Food Chem. Toxicol., 45, 2022 (2007). 23. H. G. Yang, H. J. Kim, H. S. Kim, and S. N. Park, Korean J. Microbiol. Biotechnol., 40, 250 (2012). 24. Y. P. Fang, Y. H. Tsai, P. C. Wu, and Y. B. Huang, Int. J. Pharm., 356, 144 (2008). 25. D. Paolino, G. Lucania, D. Mardente, F. Alhaique, and M. Fresta, J. Control. Release, 106, 99 (2005). 26. Y. P. Fang, Y. B. Huang, P. C. Wu, and Y. H. Tsai, Eur. J. Pharm. Biopharm., 73, 391 (2009). Appl. Chem. Eng., Vol. 24, No. 2, 2013

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hwp Appl. Chem. Eng., Vol. 24, No. 6, December 2013, 639-644 http://dx.doi.org/10.14478/ace.2013.1090 Original article 두충추출물을담지한에토좀의특성및경피전달 구현아 김해수 김문진 유은령 조기정 * 장진동 * 김보현 * 박수남 서울과학기술대학교정밀화학과나노바이오화장품연구실,