Studies on the biological activities of natural flower extracts for cosmetic applications

Abstract

화장품 산업이 발달함에 따라 보다 기능적이고, 자연주의적인 제품을 선호하는 소비자들의 요구가 급증하면서, 다양한 식물체로부터 인체에 무해하면서 피부 생리 활성에 좋은 화장품 소재 개발의 필요성이 중요해지고 있다. 첫번째로, 숙근 천인국 꽃 추출물의 항산화 효과 및 미백 효능을 관찰하였다. 항산화 효능 시험 결과, 숙근 천인국 꽃 추출물이 높은 페놀함량과 자유라디칼, 양이온 라디칼을 소거하는 기능 및 우수한 항산화 효과를 나타냈다. 쥐의 흑색종 세포(B16F10)와 인체유래 멜라닌 세포를 이용하여 숙근 천인국 꽃 추출물의 미백효능을 확인하였다. 세포 독성이 없는 농도에서 멜라닌이 생성된 양을 관찰한 결과, 두 세포 모두 멜라닌 생성량을 감소시키는 결과를 보였다. 멜라닌 합성에 중요한 역할을 하는 티로시나아제 활성 시험, 티로시나아제 자이모그래피, 루시퍼라아제 활성 시험에서도 두 세포 모두 숙근 천인국 꽃 추출물이 농도 의존적으로 세포 내 티로시나아제 활성 억제 효능을 나타내는 것을 관찰하였다. 웨스턴 블롯과 실시간 중합효소연쇄반응 시험을 진행한 결과, 멜라닌 색소형성에 관여하는 TYR, TRP-1, DCT, MITF의 단백질 및 유전자 발현량이 농도 의존적으로 감소하였다. 게다가, 인체피부와 가장 유사한 시스템인 3D 피부 조직을 이용하여 미백 효능을 확인한 결과 숙근 천인국 꽃 추출물이 양성대조군으로 사용한 코직산보다 훨씬 더 낮은 농도에서 멜라닌 생성 저해 효능이 나타나는 것을 확인하였다. 그리고, 3D 피부 조직에서 줄기세포인자를 처리하여 피부 밝기 지수 비교시험을 진행하였을 때 줄기세포인자를 처리 후 숙근 천인국 꽃 추출물을 처리 시 피부 밝기 지수가 더 높게 나타났다. 마지막으로 인체 일차피부자극 시험을 진행하여 숙근 천인국 꽃 추출물이 피부에 자극이 없는 안전한 소재임을 확인하였고, 숙근 천인국 꽃 추출물이 포함된 로션 제형에 대한 인공 색소침착법을 이용한 미백효과 평가시험을 통해 피부 미백 효능을 재검증하였다. 두번째 연구는 엉겅퀴꽃 추출물의 멜라닌 합성을 증가시키는 효과를 관찰하기 위해서 백인에서 유래된 밝은 색을 나타내는 멜라닌 세포와 아시아인에서 유래된 멜라닌 세포를 사용하여 실험을 진행하였다. 엉겅퀴꽃 추출물은 두 세포 모두 낮은 농도에서 멜라닌 합성과 티로시나아제 활성을 농도 의존적으로 증가시켰다. 페오멜라닌과 유멜라닌의 주요한 멜라닌 표지 인자를 관찰하기 위해서 엉겅퀴꽃 추출물을 두 세포에 처리하여 배양하였고, 과산화수소 산화반응을 시켜 멜라닌을 분해시킨 후에 HPLC로 측정하였다. 엉겅퀴꽃 추출물의 멜라닌 합성 기전은 웨스턴 블롯과 사이클릭 AMP 면역측정법을 통해서 관찰되었고, 엉겅퀴꽃 추출물이 사이클릭 AMP 신호 전달체계를 통한MITF와 티로시나아제를 상향조절시키는 것을 확인하였다. 게다가, 엉겅퀴꽃 추출물은 각질세포와 멜라닌세포가 포함된 3D 피부 조직에서 멜라닌 함량을 상당히 증가시켰다. 또한, 인체 모낭세포 조직에서도 엉겅퀴꽃 추출물의 멜라닌 합성 효능을 관찰하였다. 31명의 피험자를 대상으로 진행한 안전성 시험에서 엉겅퀴꽃 추출물은 어떠한 피부 자극도 나타나지 않았다. 세번째로, 동백꽃 추출물의 항노화 효과 및 각질형성세포와 섬유아세포, 그리고 피부 조직을 이용하여 도시의 대기 오염물질에 의해 유도되는 피부노화를 보호하는 효과를 알아보기 위한 실험을 진행하였다. 동백꽃 추출물이 노화와 연관된 최종당화산물 생성 억제 효능과 콜라겐 사이의 교차결합 저해 및 절단 효능이 있음을 확인하였고, 임상 시험을 진행하여 피부 결, 탄력, 수분 및 진피 치밀도 개선 효능을 검증하였다. 높은 페놀 농도를 갖는 동백꽃 추출물은 항산화 시험을 통해서 DPPH 라디칼과 ABTS+ 의 소거 능력이 농도 의존적으로 나타나는 결과를 보여주었다. 그리고, 동백꽃 추출물이 대기 오염물질에 유도된 세포 내 활성산소종과 MMP-1, AhR 전사 인자에 관여하는 XRE 루시퍼라아제 활성을 저해하는 것을 각질형성세포와 섬유아세포를 통해서 관찰할 수 있었다. 또한, 인체 피부조직 모델에서 동백꽃 추출물이 오염물질에 유도된 지질 과산화 표지로 알려진 MDA의 양을 감소시키고 증가한 MMP-1의 발현을 저해하였으며, 콜라겐 합성도 증가시킴에 따라 동백꽃 추출물이 오염물질에 의해서 손상된 피부를 보호하는 효과가 뛰어남을 증명하였다. 게다가, 동백꽃 추출물이 오염물질에 의해서 탈락된 진피와 표피의 연결 접합부인 DEJ와 주로 세포자멸 작용에서 발생하는 농축핵을 가진 세포 수를 감소시키는 것을 관찰할 수 있었다. 마지막으로 안전성 시험을 통해서 동백꽃 추출물이 피부에 안전한 천연 물질임을 확인하였다. 따라서, 이번 연구는 인체에 무해한 미백, 흑화, 항노화 및 대기오염물질로부터 손상된 피부를 보호하는 효능이 뛰어난 천연 화장품 소재들을 개발하였음을 시사한다.