# 첨단 모발 복원을 위한 생체모방 케라틴에 대한 합성생물학적 접근법

[코스인코리아닷컴 길태윤 기자] 탈색과 염색, 고온 스타일링, 반복적인 빗질은 모표피뿐 아니라 모발 강도를 좌우하는 모피질 내부의 케라틴 구조까지 약화시킨다. 손상 모발 관리의 초점이 표면에 일시적인 부드러움을 부여하는 수준에서 내부 단백질 구조를 직접 보완하는 방식으로 확대되는 이유다.

Croda Beauty 연구진은 합성생물학 기반 생체모방 케라틴 펩타이드 ‘KeraBio™ K31’이 모피질로 침투해 케라틴에 선택적으로 결합하며 주기적 피로 시험에서는 시판 주요 결합 강화 제형 대비 특성 수명 지표가 2배 수준으로 나타났다고 밝혔다.

모발의 기계적 강도를 유지하는 핵심 구조는 모피질 내부의 케라틴 네트워크다. 모피질에서는 조직화된 α-케라틴 필라멘트와 이를 둘러싼 케라틴 관련 단백질(Keratin Associated Proteins, KAPs)이 복합적인 구조를 형성한다. 외부 자극이 반복되면 이 구조가 약해져 모발의 탄력과 파단 저항성, 열적 안정성도 함께 저하될 수 있다.

이번 연구는 모발 표면을 보호하는 일반적인 관리 방식에서 한 단계 나아가 모피질 내부로 침투해 손상된 케라틴 구조를 직접 보충하는 접근법에 초점을 맞췄다. 이를 위해 Croda Beauty 연구진은 인체 모발 케라틴과 동일한 아미노산 서열을 갖는 생체모방 펩타이드 KeraBio™ K31을 개발했다.

연구진은 전산 생물정보학과 인공지능(AI) 기반 알고리즘, 단백질체학 연구를 활용해 모발의 구조적 무결성과 관련된 케라틴 서열을 선별했다. 이후 유전적으로 설계된 미생물을 세포 공장으로 활용해 해당 펩타이드를 생산했다.

발효와 정제 과정을 거친 펩타이드는 제어된 가수분해를 통해 약 900Da 크기로 조정됐다. 연구진은 모발 섬유 내부로 침투하고 케라틴에 결합할 수 있도록 분자 크기를 최적화했다고 설명했다. 최종 원료는 99% 천연 유래 성분으로 구성되며 비건 헤어케어 제품에도 적용할 수 있다.

KeraBio™ K31의 차별점은 새로운 공유 이황화 결합을 형성하는 방식이 아니라 손상된 케라틴 네트워크를 보충하고 안정화하는 데 있다. 연구진은 이를 ‘케라틴 재충전’으로 정의하고 케라틴 매트릭스의 구조적 응집력을 높여 모발의 기계적 강도와 열적 안정성을 개선하는 작용 원리를 제시했다.

형광 표지 펩타이드를 활용한 현미경 분석에서는 KeraBio™ K31이 모표피를 통과해 모발 섬유 내부로 침투한 모습이 관찰됐다. 별도의 표적 결합 분석에서도 조직화된 케라틴 필라멘트와 비정형 기질 단백질에 대한 선택적이고 높은 친화성의 상호작용이 확인됐다.

그림 모발에 침투하는 펩타이드의 형광 현미경 이미지

Croda Beauty 연구진은 실제 모발 관리 과정에서 발생하는 반복적인 변형을 반영하기 위해 주기적 피로 시험을 실시했다. 시험에서는 모발이 파단될 때까지 견딜 수 있는 반복 사이클 수인 ‘특성 수명(characteristic lifetime)’을 측정해 모발의 기계적 강도를 비교했다.

3회 표백한 모발에 KeraBio™ K31 0.5% 활성 성분이 함유된 Leave-on 제형을 반복 처리한 결과, 처리 횟수가 증가할수록 특성 수명 지표도 개선됐다. 20회 처리 후에는 미처리 모발과 플라세보 제형, 동물성 케라틴 제형보다 우수한 결과를 보였으며 시판 주요 결합 강화 제형과 비교해서는 특성 수명 지표가 2배 수준으로 나타났다.

그림 Leave-on 제형을 20회 처리한 3회 표백 제2형 백인 모발의 특성 수명(characteristic lifetime) 결과

(*p<0.05 표백 후 플라세보 제형 처리 모발과 비교, **p<0.05 표백 후 미처리 모발과 비교)

모피질 내부의 구조적 변화는 시차주사열량계(Differential Scanning Calorimetry, DSC)를 활용한 열적 특성 분석으로도 평가됐다. 연구진은 KeraBio™ K31 처리 모발이 대조군과 동물성 케라틴 처리 모발보다 높은 변성 온도를 나타냈으며 이는 모발 내부 케라틴 구조의 안정성 개선을 보여주는 결과라고 설명했다.

이번 연구는 합성생물학으로 생산한 인체 모발 케라틴 동일 서열 펩타이드가 모피질 내부로 침투해 케라틴을 선택적으로 표적화할 수 있다는 가능성을 제시했다. 특히 동물 유래 케라틴을 사용하지 않으면서 모발 내부 침투와 케라틴 결합, 파단 저항성 개선을 연결했다는 점에서 비건 기반 고기능성 헤어케어 원료 개발에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

관련 논문 전문은 코스메틱저널코리아(CJK) 2026년 7월호에서 확인할 수 있다. KeraBio™ K31의 합성생물학적 생산 과정과 케라틴 표적 서열 선정, 펩타이드 결합 분석, 처리 횟수별 주기적 피로 시험, DSC 기반 열적 특성 비교 등 세부 연구 결과와 전체 도표가 수록됐다.

자료 정보
게재 : 코스메틱저널코리아(CJK) 제135호 2026년 7월호
분류·페이지 : 퍼스널케어 | 헤어케어, 38~43쪽
국문 제목 : 첨단 모발 복원을 위한 생체모방 케라틴에 대한 합성생물학적 접근법
영문 제목 : Synthetic Biology Approach to Biomimetic Keratin for Advanced Hair Repair
저자 : F. Edouard, R. Haddouche, M. Hindley, H. Hine

CJK 2026년 7월호 : https://cosinkorea.com/news/article.html?no=57866