자체항산화형 나노캡슐화를 통한 초임계 아스타잔틴 안정성 및 경피전달체 효용 향상 - 김동명 (The Graduate School, Ajou University, 2011)
본 연구에서는 헤마토코쿠스 프루비알리스(Hamatococcus Pluvialis)로부터 이산화탄소 초임계 추출(SC-CO2 )방법을 이용하여 아스타잔틴을 추출하였으며, 고순도 및 최적의 추출조건을 확보하기 위해온도, 압력, 그리고 저온, 고압에 의한 세포벽 피괴에 따른 추출을 하였고, 얻어진 아스타잔틴 추출물로 항산화효과, 세포독성실험 등을 하였으며, 나아가 주름, 탄력 등의 항노화에 관련된 단백질과의 연관성을 2-DE를 이용하여 분석하였다. 아스타잔틴의 가장 큰 문제점인 광(光), 열(熱)에 대한 안정성 확보를 위해 Glyceryl Ester vesicle을 이용한 나노 에멀젼을 연구를 하였으며, 본 나노에멀젼은 사용성 향상, 특이취 개선, 안전성(安全性)이 우수함을 확인하였고, 피부침투시험, 제형화 시험과 제형화를 통한 보습, 탄력 등의 효능시험을 실시하였는데 그 효과가 우수하였다. 보다 상세하게 기술하면, 아스타잔틴의 순도 증진과 추출효율을 극대화하기 위해 보조 솔벤트를 사용하지 않고, Air jet mill를 이용하여 헤마토코쿠스 프루비알리스의 세포벽을 파괴함으로써 아스타잔틴 함량이 6.6%인 양질의 아스타잔틴을 얻을 수 있었다. 이렇게 얻어진 아스타잔틴은 DPPH를 이용한 free radical 소거활성에서 농도 의존적으로 우수한 활성산소 소거효과를 확인할 수 있었고, UV로 손상된 피부를 회복하는 기능이 있음을 확인하였고, 주름, 노화에 관련한 단백질의 발현 변화를 관찰하기 위하여 아스타잔틴 추출물을 처리한 fibroblast와 fibroblast의 전체 proteome을 2-DE를 사용하여 비교 분석하였다. Matching spot의 pI값과 Molecular weight를 비교해 본 결과, 노화(주름, 탄력)관련 단백질로 보여지는 17개의 spot을 확인할 수 있었으며, 아스타잔틴 추출물이 cell 내에서 ECM 손상 억제, 세포 부착력 강화, cytokine조절, 세포 붕괴 억제 등의 효과가 있다는 것을 알 수 있었다. 또한 단백질은 노화와 관련된 단백질들로서 콜라겐 합성을유도하는 prolyl 4-hydroxylase의 양이 증가하면서, type III(alpha 1) collagen의 양 또한 증가하는 것을 알 수 있었다. 또한 MMPs의 발현을 촉진시키는 cytokine(IL 1-α, TNF- α, NF-kappa B)의 양이 줄어 MP-1, 2, 9을 포함한 여러 MMPs의 양이 줄어든 것을 확인할 수 있었다. 그 외에도 아스타잔틴 추출물은 elastase IIIB, integrin beta-1, fibronectin, vimentin, cathepsin, cathepsin precursor에 영향을 주어 cell의 상호작용 촉진, 세포전환에 도움을 준다는 것을 추측할 수 있다. 또한 아스타잔틴 안정성 확보를 위해 Glyceryl Citrate/Lactate/Linoleate/Oleate베지클에 보 조항산화제, 에탄올 등을 구성성분으로 한 아스타잔틴 나노에멀젼을 만들었으며, 안정성 확인은 입도변화, 색상변화, 제타전위변화, 아스타잔틴 함량변화 등으로 체크하였으며, 결과는 매우 양호 하였다. 아스타잔틴 봉입상태를 TEM, FF-SEM으로 확인하였고, 피부침투성을 공초점 레이저 주사현미경(CLSM : Confocal Laser Scanning Microsope)으로 확인한 결과 레시틴보다 침투가 용이함을 확인할 수 있었다. 아스타잔틴 나노에멀젼을 화장료에 적용하여 보습 및 탄력, 안전성의 시험을 한 결과 보습, 탄력 효과가 우수하였고, 피부에 안전성도 양호하였다. 앞으로 항산화 효과에 의한 노화방지, 자외선차단 및 자외선에 의한 노화방지의 중요성이 증진되는 분위기에 강력한 항산화효과가 있는 아스타잔틴을 안정화한 나노 에멀젼은 기능성 소재로서 가치와 역할이 매우 클 것으로 기대된다.
학위논문(박사)--아주대학교 일반대학원 :응용생명공학과정,2011. 2
Keywords: astaxanthin; supercritical fluid-CO2; nanoemulsion; 자체항산화형 나노캡슐화; 초임계 아스타잔틴 안정성; 경피전달체 효용