지방질 아스타잔틴을 어떻게 준비하는가?

아스타잔틴은 자연계에서 가장 강력한 항산화제로서 항산화, 항염증 및 광노화 방지 특성을 가지고 있으며 노화를 지연시키고 염증을 예방 및 저항하며 피부의 광노화를 개선하는 데 중요한 역할을 합니다.그러나 free astaxanthin은 불안정하고 잘 수용되지 않으며 생물학적 이용성이 낮다.수용성이 우수하고 안전하고 독성이 없는 안정적인 astaxanthin 캐리어의 개발은 기능성 화장품 및 인체 항노화에 매우 중요하며, 또한 astaxanthin 캐리어의 중요한 미래 개발 방향 중 하나이다.

1 도입

피플 &의 개선으로#39;의 생활 수준과 피부 관리 개념의 지속적인 개선, 안티 에이징 화장품 시장은 해마다 확대되고 있습니다.아스타잔틴은 피부노화를 지연시킬수 있는 천연적이고 친환경적인 화장품성분으로서 국제일용화학업계의 뜨거운 연구주제로 되고있다.Astaxanthin (줄여서 ASX)은 새우,게, 조류 [1]와 같은 다양한 수중 생물에서 발견되는 카로티노이드 (그림 1)이다.일반적인 아스타잔틴은 진한 분홍색의 결정으로 지용성이 강하고 물에 잘 녹지 않으며 유기용매에 쉽게 녹는다.Astaxanthin's 긴 사슬 conjugated enol 구조는 효과적으로 반응성 산소 종의 활성을 억제 할 수 있으므로 자연계에서 가장 강력한 천연 항산화 제입니다.항산화 능력이 굉장히 강한데, 비타민 E의 약 500배에 달하는 항산화 성분을 가지고 있어'슈퍼 비타민 E'[2]로 불린다.

그림 2에서 보듯이 인체가 햇빛, 방사선, 메이크업, 요리매연, 오염된 공기 등에 자극을 받으면 다량의 활성산소가 생성되기 쉽다.피부 표면에 과도한 활성산소가 생기면 피부는 늘어지고 처지고, 칙칙하고 거칠어지며, 주름이 가득하게 된다.이는 지질 과산화를 유발하고, 결국 피부 노화는 물론 심한 경우 질병까지 유발한다.우리 몸은 활성산소를 제거하기 위한 자체 항산화 시스템이 있지만, 나쁜 생활 습관, 환경 오염, 자외선, 일과 생활 압력, 전자 제품에서 나오는 방사선 등은 모두 활성산소의 생성을 가속시켜 피부와 신체 기능을 산화시키고 손상시켜 노화를 촉진시킨다.

 다른 카로 티 노이 드와 달리, astaxanthin에는 긴 근육조직은 이중 본드와 α-hydroxy 가 매우, 전자는 좀더 적극적인 효과와 활성 산소에 전자를 제공 할 수 있다.아스타잔틴의 양 끝단에 있는 히드록시기는 친수성을 띠며 전자를 기부할 수도 있다.이들은 혈뇌장벽을 뚫고 세포막의 인지질 이중층 가운데로 들어가 체내의 활성산소와 반응해 더 이상의 반응을 막을 수 있다.이는 체내에서 활성산소를 제거하고, 지질과산화를 효과적으로 감소시키며, 노화를 지연시키고, 심지어 암의 발생을 예방하는 데에도 효과가 있을 수 있다 [3-4].

비타민 C는 수용성 화합물이고 카로틴과 비타민 E는 지용성 화합물이며 보호효과는 비교적 단일하다.카로틴의 구조와 비교할 때, astaxanthin은 더 많은 히드 록시기를 가지며, 히드 록시기의 친수성으로 인해 astaxanthin은 상대적으로 더 넓은 화장품 응용을 제공합니다.따라서 아스타잔틴은 항산화 능력이 매우 높고, 빛이 피부에 미치는 손상 효과를 줄일 수 있으며, 노화를 늦추는 기능성 화장품 산업에 광범위한 응용 전망이 있습니다.그러나 아스타잔틴에는 많은 탄소-탄소 이중결합이 존재하기 때문에 탄소-탄소 이중결합은 매우 불안정하고 빛, 산소, 온도에 민감하다.따라서 아스타잔틴은 빛에 노출되면 쉽게 산화, 분해되는 등의 물리화학적 특성을 가지고 있어 생체이용성이 크게 저하된다.이로 인해 무첨가 아스타잔틴을 화장품에 직접 도포하는 것은 문제가 있어 [5] 화장품에 적용이 제한된다.따라서 astaxanthin을 화장품에 안정적으로 적용하기 위해서는 연구자들은 봉지를 위해 매우 효율적인 캐리어 시스템을 사용해야 합니다.

많은 캐리어 시스템 중,astaxanthin은 나노 에멀젼으로 캡슐화 되었습니다일반적으로 큰 입자 크기, 높은 계면활성제 함량, 불안정한 시스템, 높은 비용 등의 문제를 가지고 있다.안정성이 높고, 수용성이 우수하며, 안전성과 무독성을 가진 astaxanthin 용 캐리어를 개발하는 것은 기능성 화장품 및 인체 항노화에 매우 중요하며, 또한 astaxanthin 캐리어의 중요한 미래 개발 방향 중 하나이다.

리포좀 캐리어 기술 2

1965년, 뱅햄과 스탠디쉬 두 연구원은 인지질을 물에 분산시켜 전자현미경을 통해 일종의 나노구형 소포체를 발견하였다.학자들은 이들을 < 그림 3 >과 같이 리포좀 (liposomes) 이라고 명명하였다.영어명은 리포좀 (Liposome)으로 그리스어'리포 (lipo)'(지방)와'소마 (soma)'(몸)의 합성어에서 유래했다.리포솜은 친수성기와 친수성기를 둘러싸고 있는 하나 이상의 인지질 이중층으로 구성된다.여러 개의 동심원의 인지질 이중층이 수용액 상태로 분산되고, 응집되어 초미세구형의 다공성 입자 [6]를 형성한다.

리포솜은 생체이용성이 높고, 타겟팅, 오래 작용하며 생체적합성이 우수하고 독성이 없다는 장점이 있다.리포좀의 인지질 이중층 구조는 사람의 피부세포와 비슷하며, 지름이 수십 나노미터에서 수백 마이크로미터에 이른다.리포좀은 수용액 상이나 인지질 이중층 막 내에서 많은 물질들을 캡슐화할 수 있다.일반적으로 지용성 성분은 인지질 이중층 사이에, 수용성 성분은 가장 안쪽의 수용액에, 양친성 화합물은 수용액과 막 내의 인지질의 접합부에서 캡슐화될 수 있다.리포솜의 막 재료는 일반적으로 레시틴과 콜레스테롤 같은 천연 원료로 만들어진다.생체적합성과 안전성이 높고 생체가용성이 높으며 흡수가 잘 된다.피부 세포의 재생 능력을 향상시키고 피부의 정상적인 기능을 유지하며 피부 &를 증가시킬 수 있습니다#39, s 광채와 탄력.

리포소말 운반체 (Liposomal carrier) 기술은 새로운 표적 약물 전달 매체로 제약 산업에서 처음 사용되었다.현재 정확한 표적성, 오래 지속되는 효능, 높은 안정성 등의 장점 덕분에 리포솜을 운반체로 한 많은 약들이 잇따라 시장에 출시되고 있다.연구가 갈수록 깊어지면서 리포좀 캐리어 기술은 더 이상 제약업계의'총아'가 아닌 넘어 화장품업계의'천장'으로 자리 잡았다.1986년에는 세계's 최초의 리포좀 화장품인'캡처'가 출시 [7] 되었다.리포좀 캐리어에 캡슐화된 활성 성분은 피부 깊은 층으로 지속적으로 흡수될 수 있습니다.리포좀 화장품의 개발은 스킨케어 기술의"새로운 트렌드"를 이끌었다.이어 안티에이징, 미백, 보습 등 효과를 가진 리포좀 화장품이 연이어 출시되면서 스킨케어 업계의'스타'로 떠올랐다.

스킨케어의"최첨단"으로서 리포솜 화장품은 기존 화장품에 비해 다음과 같은 장점을 가지고 있습니다:첫째, 리포솜은 수용성 성분과 지용성 성분을 모두 전달할 수 있어 전달할 수 있는 효과의 종류를 넓힐 수 있습니다.둘째, 리포좀 코팅은 활성 성분을 각질층에 더 잘 침투시켜 더 많은 성분이 각질층을 빠르게 통과하도록하고 활성 성분의 생체 이용성을 향상시킨다.셋째, 리포솜 캡슐화된 활성물질은 활성물질의 산화와 불활성을 효과적으로 감소시키고 활성물질의 안정성을 향상시킬 수 있다.넷째, liposome encapsulation은 표피와 진피에 장기간 거주할 수 있어 장기적으로 지속적인 방출을 보장하고, 지속적이고 천천히 그 효과를 발휘하며, 표피의 직접적인 자극을 감소시킬 수 있다.다섯째, 리포좀의 막재질은 일반적으로 천연원료로 만들어져 생체이용성이 높고 흡수성이 좋아 안전성이 높다.

그러나 리포솜의 인지질 분자구조에는 불포화 아실기가 포함되어 있어 산화가 잘 되고 안정성이 낮아 폭넓은 응용에 크게 한계가 있다.인지질의 산화는 과산화물과 하이드록실기를 발생시킬 수 있으며, 이는 지질 산화를 가속시켜 인체에 해롭다.비타민 E와 같은 항산화제를 체내에 도입하면 지질의 인지질 분자구조를 보호하고, 과산화물과 수산화기의 생성을 방지하며, 지질과산화를 효과적으로 억제하므로 [8] 지질의 안정성을 크게 향상시킬 수 있다.

리포소말 캡슐화는 수용액에서 아스타잔틴의 용해도를 높일 수 있다.Astaxanthin은 리포좀 (liposome)의 막을 뚫고 수소결합을 통해 막의 극성 그룹과 상호작용할 수 있다.따라서 리포좀 캐리어 기술을 이용하여 아스타잔틴 리포좀을 제조하면 아스타잔틴의 안정성과 경피율을 크게 향상시키고, 아스타잔틴의 수용성 문제를 해결하며, 생체이용성을 향상시킬 수 있다.

아스타잔틴 리포솜의 준비 방법 3

리포솜의 주요 준비 과정은 활성 약물 로딩 (active drug loading)과 수동 약물 로딩 (passive drug loading)의 두 가지로 나눌 수 있다.active drug loading 방법은 먼저 blank liposome을 형성한 후 약물을 적재하고, passive drug loading 방법은 liposome을 형성한 후 약물을 동시에 적재한다.여기서는 주로 소극적약물적재방법을 소개하려 한다.수동적인 약물적재기술은 비교적 간단하다.유기용매에 인지질과 함께 지방질 화합물을 용해시키고, 수용액상에 수용성 화합물을 함께 용해시켜 직접 지방질을 준비하는 것을 포함한다.리포솜을 제조하기 위해서는 그 특성과 독성뿐만 아니라 순도, 리포솜 적용 목적 등을 고려하여 적합한 지질 물질의 선택이 필요하다.현재까지 아스타잔틴 리포솜의 제조에 대한 많은 보고들이 있었다.여기서는 아스타잔틴 리포솜을 준비하는 대표적인 몇 가지 방법을 소개한다.

3.1필름 분산법

박막분산법에서는 레시틴과 콜레스테롤과 같은 막성분을 먼저 유기용매에 용해시키고, 균일하게 저은 후 감압하에서 회전증발을 통해 유기용매를 제거하여 균일한 지질의 박막을 형성한다.그리고, 상기 수용액을 첨가하여 수분을 공급하고 필름을 세척하여 지방질 서스펜션을 형성한다.더 나아가 sonication, agitation 또는 homogenization을 이용하여보다 균일한 리포좀 [9]을 얻는다.

수화를 위해 빙빙 돌다가 증발할 때는 온도가 너무 높아서는 안 되는데, 이렇게 되면 레시틴 내의 불포화 결합이 변성을 일으켜 가수분해 산화를 일으키기 쉬우므로 캡슐이 누출되고 [10] 캡슐화 속도가 감소하게 된다.Peng 등 11명은 박막분산법을 이용하여 막물질로 레시틴과 콜레스테롤을 사용하고 계면활성제로 polylactic acid-hydroxyacetic acid copolymer와 Tween 80을 사용하여 astaxanthin 리포솜을 제조하였다.이astaxanthin liposomes계면활성제를 함유하면 모양을 바꾸고 피부 깊숙이 침투할 수 있다.리포좀은 251±23 nm의 입자 크기를 가지며 89.0±8.6 mg/g의 아스타잔틴을 함유하고 있다.필름분산과 초음파를 함께 이용하여 아스타잔틴 리포좀을 제조하면 캡슐화된 아스타잔틴의 부피를 효과적으로 줄일 수 있다.

Pan 등 12)은 클로로포름에 아스타잔틴, 레시틴, 콜레스테롤을 5:1의 비율로 녹여 진공 증류하여 클로로포름을 제거하고, 0.05 M phosphate 완충용액으로 수화한 후 소성하여 여과하였다.제조된 아스타잔틴 리포좀의 캡슐화율은 98.68%, 평균 입자 크기는 약 80 nm, 전위는 31.80±1.85 mV 이었다.이경 외 13명)은 필름분산과 초음파의 조합을 이용하여 피토스테롤 올레에이트-아스타잔틴 복합 리포솜을 제조하였다.피토스테릴올레산이 캡슐화된 아스타잔틴 리포좀은 최대 캡슐화율이 95.24%로 수용성이 우수하고 안정성이 높다.키토산으로 변형된 Astaxanthin 지방질은 인지질 이중층의 안정성을 유지하고 Astaxanthin 분해를 억제하는 더 나은 결과를 보여준다.

Qiang 등 14)은 박막분산법을 이용하여 키토산 변형 아스타잔틴 리포솜을 제조하였다.치토산이 변형된 아스타잔틴 리포솜은 입자 크기가 더 작고 입자가 균일하였다.캡슐화된 아스타잔틴은 쉽게 산화되거나 분해되지 않고, 강한 안정성을 가지고 있어 오랫동안 저장할 수 있었다.상수리야옹 등 15 종은 박막분산법을 이용하여 레시틴 농도가 다른 아스타잔틴 리포솜을 제조하였다.그 결과, 일정 농도 범위 내에서 레시틴 농도가 높을수록 리포좀 입자 크기가 작아지고 캡슐화 속도가 높아지는 것을 알 수 있었다.최소 입자 크기는 140 nm 였으며, 최대 캡슐화율은 97%까지 높을 수 있었다.필름 분산법으로 제조된 리포솜은 지용성 화합물을보다 잘 캡슐화할 수 있으나, 제조된 리포솜은 입자 크기가 커서 다량의 수용성 화합물을 캡슐화할 수 없다.

3.2에탄올 주입법

피부침투강화제로서 에탄올은 각질층의 지질분자의 녹는점을 낮추어 세포막 지질의 흐름과 침투를 효과적으로 촉진하고 경피율을 높여 피부침투가 잘 될 뿐만 아니라 아스타잔틴의 입자크기를 효과적으로 감소시켜 지방질의 순전하를 변화시켜 아스타잔틴의 안정성을 크게 향상시킨다.먼저 인지질과 콜레스테롤을 에탄올에 완전히 녹인 다음, 수용액에 용액을 투입하여 교반기에 올려 수분을 공급한다.

감압하에서 증발시키면 유기용매를 제거하여 나노리포솜 [16]을 얻는다.양안평 등은 에탄올 주입법을 이용하여 안정성이 좋은 간단한 공정인 아스타잔틴 리포솜을 제조하였다.독성이 높은 유기 시약을 사용하지 않으며 아스타잔틴 리포좀의 산업 준비에 적합합니다.제조 과정이 간단하지만, 얻어진 아스타잔틴 리포좀의 봉지율은 35.28%에 불과하고, 입자 크기는 143 nm이다.초음파와 결합 된 에탄올 주사는 더 작고 균일 한 입자 크기를 가진 리포좀을 생성하여 미세 다공성 필터 막을 강수 없이 통과하는 데 도움이되고 시스템이 더 안정적입니다.그러나 에탄올 주입법으로 제조된 리포좀의 캡슐화율이 낮고, 시약 잔류물이 완전히 제거되기 어려운 문제가 있다.

역증발법 3.3

역증발법은 시간이 절약되고 봉지율이 높지만 수용성 화합물을 봉지하는 데에만 적합하다.역증발법은 박막분산법과 유사하게 레시틴, 콜레스테롤 등의 막물질을 먼저 유기용매에 녹인 후 물상 용액을 첨가한 후 소니화하여 균일한 유화물을 형성한다.혼합물은 성층화 없이 서 있게하고, 마지막으로 감압 회전 증발에 의해 유기용매를 제거하여 리포좀을 얻는다.Pahila 등 [18]은 먼저 일정량의 아스타잔틴과 레시틴을 클로로포름에 따로 녹여 적정량의 인산염 완충용액과 혼합한 후 40 °C의 수조에서 감압하에서 회전증발에 의해 유기용매를 제거하였다.그 결과 liposome 입자 크기는 10-25 μ m.

3.4기타 방법

류위안 등 (19~20)은 저온에서 유화 및 증발결정화를 이용하여 아스타잔틴 리포솜을 제조하였으며, 이를 이용하여 피부 광손상 및 콜라겐 손상을 감소시켰다.아스타잔틴 리포좀의 캡슐화율은 약 80%였다.준비 방법은 복잡하고 산업화하기 어렵습니다.징용강 등은 초음파와 병용한 균질화 유화제를 이용하여 아스타잔틴 나노리포좀을 제조하였다.이 방법으로 제조된 아스타잔틴 리포좀은 128 nm의 입자 크기와 55.18%의 봉지율을 보였다.입자 크기가 작고 분산도가 균일한 지질은 피부 장벽을 더 잘 뚫고 피부 깊숙이 침투해 더 나은 투과 효과를 얻을 수 있다.

4 결론

아스타잔틴은 슈퍼 천연 항산화제로서 피부 관리 업계에서 관심의 대상이 되고 있다.아스타잔틴을 주요 천연 활성 성분으로 사용하는 화장품이 늘고 있다.미래 화장품학의 별인 리포좀 캐리어 기술은 아스타잔틴을 화장품에 안정적으로 응용해 아스타잔틴&와 같은 문제를 효과적으로 해결하는데 중요한 역할을 했다#39;s 낮은 안정성과 낮은 생체 이용성.리포좀 봉지 기술을 이용하여 제조된 아스타잔틴 리포좀은 생체적합성, 안정성, 독성이 낮고 봉지율이 높은 특성을 가지고 있다.화장품 업계에서는 아스타잔틴 리포솜이 향후 피부 관리 업계에서 큰 잠재력을 지닌 라이징 스타라고 평가하고 있다.

참조

[1] 장웨이궈, 뤄홍푸.외식산업, 2022, 43(12):88.

[2] Lorenz R, Cysewski G. 「 Trends in Biotechnology 」, 2000, 18(4):160.

[3] 장 Z Y, 후 W L, 규 X F 외.한국식품안전품질학회지 2020, 11(5):1431.

[4] 주 X B, 우 J, 유 L D 등.과학기술정보, 2020, 18(12):06.

[5] Geng Zhaoyan, Sun Han, Guan Bin 외.한국식품과학회지 2017, 17(7):86.

[6] 한수, 딩관누, 동청 등이 있다.응용화학, 2018, 35(7):735.

[7] 다이슈동, 리윤, 리솽솽.International Journal of Pharmaceutical Research, 2020, 47(11):914 쪽.

[8] 송원, 허민선, 리하딩.중국약사학회지 2011, 25(4):384.

[9] Qiu Y, Gao Y, Hu K. Journal of Controlled Release:Official Journal of the Controlled Release, 2008, 129(2):144.

[10] Song Y L. Preparation and in vitro transdermal behavior of hydrogel 연고 of vinpocetine hydrochloride liposome and liposome [D].Xi'an, Shaanxi:Northwest University, 2014.

[11] Peng C H, Chang C H, Peng R Y. European Journal of pharmaceutical tics and Biopharmaceutics, 2010, 75(2):154.

[12] Pan L, Zhang S, 구 K. 식품학회지, 2018, 16(1):607.

[13]리 Q, 류 Y, 판 L 등.중국 기름과 지방, 2023년.

[14] Qiang M, Pang X, Ma D 등.분자, 2020, 25(3):610.

[15] Sangsuriyawong A, Limpawattana M, Siriwan D. Food Science and Biotechnology, 2019, 28(2):529.

[16] Godin B, Touitou E, Rubinstein E. the Journal of Antimicrobial Chemotherapy, 2005, 55(6):989.

[17] 양안평, 구시영, 량익준 외.의약품 가이드, 2020, 39(9):1276.

[18] Pahila J, Ishikawa Y, Ohshima T. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2019, 67(12):3491.

[19] Li Fumin, Liu Yuan, Liao Jinfen 외.사천대학교 (의과학) 2018년, 49(5):712.

[20] 류위안.생쥐에서 uvb로 유발된 피부 광손상에 대한 아스타잔틴 리포솜의 보호 효과에 관한 기초 연구 [D].루저우:서남의과대학, 2016.

[21] 징용강, 장위, 가오홍 외.2022년 중국 기름과 지방.