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FJK 2019년 12월호 [특집] 셀룰로오스 나노파이버의 특성과 응용 7

감귤 CNF의 화장품 이용 가능성에 대해서

# 감귤 CNF의 화장품 이용 가능성에 대해서 에히메(愛媛)현에서는 귤(ctrus unshiu, 온주밀감), 이요칸(citrus iyo), 한라봉(Siranuhi), 병감(Ponkan, 만다린 계), 왕귤(citrus grandis) 등 많은 감귤류가 연간 약 20만 톤 생산되고 있으며 대부분은 생과로 출하되지만 약 4만 톤이 착즙된 주스 등으로 가공되고 있다. 착즙 시에는 현 내로부터 연간 약 1.8만 톤의 과피와 펄프(juice vesicle) 등의 착즙 잔류물이 발생해 배출되고 있다. 이러한 일부는 건조 후에 가축사료와 비료로 이용되고 있으나 약 30%(약 5,800t/년)는 산업 폐기물로 처분되고 있어 감귤 가공공장에서는 이들의 유효 이용과 새로운 가치 부여가 과제가 되고 있다(2014년도 에히메현 산업기술연구소 조사). 그림1 감귤 CNF 셀룰로오스 나노파이버(이하 CNF)는 철의 5분의 1의 가벼우면서 5배 강도를 갖는 등 꿈의 소재로서 주목을 받고 있다. 한편, 감귤 과피에 대해서도 식물 섬유질이 많고 식품 유래의 감귤 착즙 잔류물에서 CNF를 제조할 수(그림1) 있다는 것을 알고 있지만 그 새로운 유효 이용이 과제가 되고 있다. 감귤의

FJK 2019년 12월호 [특집] 셀룰로오스 나노파이버의 특성과 응용 6

카르복시 메틸화 CNF 화장품 응용

# 카르복시 메틸화 CNF 화장품 응용 화장품은 수분이나 유분, 계면활성제, 기능성 성분, 그리고 점도증가제 등 많은 성분으로 구성되어 있다. 점도증가제는 화장품에 점성을 갖게해 사용감의 조정이나 유화물의 분리를 억제하는 안정화 작용, 용기로부터 흘러내리는 것을 방지하고 사용성을 향상시키는 등 여러 가지 역할을 담당하고 있다. 유액이나 미용액, 젤 등의 제제에 있어서 점도증가제는 주로 수용성 고분자가 사용되고 있으며 잔탄검(Xanthan Gum)이나 타마린드씨검(Tamarindus Indica Seed Gum) 등의 천연 고분자, 하이드록시에틸셀룰로오스(Hydroxyethylcellulose) 등의 반합성 고분자, 폴리아크릴산계 등의 합성 고분자로 크게 구분된다.카르복시비닐폴리머(carboxyvinylpolymer) 등의 합성계(系) 고분자는 소량의 배합량으로 촉촉하고 투명한 겔을 조제하는 것이 가능하지만, 산성 또는 알칼리성 조건이나 전해질을 포함하는 경우에는 현저하게 점도가 떨어지는 문제가 발생한다2). 한편, 천연 고분자, 반합성 고분자는 점성을 갖게 하려면 다량으로 배합해야 하며 배합량에 따라서는 예사성(曳糸性)이나 끈적임이 생겨버리는 결점이 있

FJK 2019년 12월호 [특집] 셀룰로오스 나노파이버의 특성과 응용 5

셀룰로오스 나노파이버의 화장품 응용

# 셀룰로오스 나노파이버의 화장품 응용 화장품은 스킨, 로션, 크림, 세럼, 세정제 등 다양한 제형이 있지만 이들을 구성하는 성분으로는 물, 유성성분, 계면활성제, 보습제, 유효성분 등을 들 수 있다. 이러한 성분을 균형 있게 배합함으로써 사용감이 좋고 피부를 건강하게 유지할 수 있게 된다. 또 최근에는 화장품 업계에서도 환경을 배려해 제조된 원료를 선호하는 경향이 있으며 다양한 원료로서 석유유래 원료에서 식물유래 원료로 교체되고 있어서 지속가능한 환경 친화적인 원료로 교체가 진행되고 있다. 화장품에 사용되는 원료의 하나로서 수용성 고분자를 들 수 있는데, 수용성 고분자는 화장품의 사용감을 바꾸거나 계의 점도를 증가시킴으로써 처방을 안정화시키는 효과를 가지고 있다. 한편, 고분자량이기 때문에 도포 후에 끈적거리거나 염의 배합 또는 제제의 pH에 따라 충분한 점도증가 효과를 얻을 수 없는 경우도 있다. 저자들은 셀룰로오스 나노파이버(이하 CNF)의 높은 점도증가 효과와 thixotropy 특성으로 인한 신선한 사용감, 또는 결정구조에 기인하는 끈적거림이 없는 사용감에 주목해 화장품 원료로서의 가능성을 탐색하고 있다. 그림1 AUROVISCOTM CS의

FJK 2019년 12월호 [특집] 셀룰로오스 나노파이버의 특성과 응용 4

셀룰로오스 나노파이버에 의한 향기 방출 거동

# 셀룰로오스 나노파이버에 의한 향기의 방출 거동 이전부터 ‘향기’는 향장품, 토일레트리 제품, 식품 등 다양한 제품에 사용되고 있으며 향장품, 토일레트리 제품에 사용되는 경우는 프레그런스(fragrance), 식품에 사용되는 경우는 플레이버(flavor)로 표현하며 사용분야에 따라 구별된다. 화장품에 향료를 사용하는 목적은 본래 가지고 있는 향기를 제품의 기본 재료에 부여하기 위한 부향제(賦香剤)로서 또는 원료 자체가 가지는 불쾌한 냄새를 기분 좋은 냄새로 바꾸기 위한 마스킹 제제로서 이용하기 위함이다. 또 향기는 스트레스 완화나 면역기능 조절, 피부기능 향상 등 다양한 심리적, 생리적 효과가 있다고 알려져 있다1)2). 예를 들어 장미의 향기성분인 3,5-Dimethoxytoluene의 향기를 맡으면 피부장벽 기능의 회복속도가 촉진되는 것으로 보고되고 있다3). 즉, 향기를 화장품에 사용할 때에는 부향(賦香)이나 마스킹 효과 뿐 아니라 기능성 성분의 효과를 활용하는 것도 기대할 수 있다. 그림1 셀룰로오스 나노파이버의 모식도 화장품에 향기를 부여함으로써 얻는 장점은 많으며 이러한 향기 효과를 보다 효율적으로 활용하기 위해서 기분 좋은 향기를 오래

FJK 2019년 12월호 [특집] 셀룰로오스 나노파이버의 특성과 응용 3

피부섬유아세포에 대한 TEMPO 산화 셀룰로오스 나노파이버 효과

# 피부섬유아세포에 대한 TEMPO 산화 셀룰로오스 나노파이버효과 피부는 외부의 자극과 세균으로부터의 방어, 수분유지, 체온조절 뿐아니라 감각기관으로서의 역할도 담당하는 인체 최대의 장기이다. 또연령증가나 광노화 등의 요인에 의한 주름이나 처짐이 발생해사람의 인상이나 외형을 크게 좌우한다1). 그 구조는 표피층, 진피층, 피하지방층으로 구성되며 그 중에서도 진피층에 존재하는 섬유아세포는 콜라겐, 엘라스틴, 하이알루로닉애씨드 등의 탱탱함이나 탄력 유지에 필요한 세포외기질을 생산하는 중요한 역할을 담당하고 있다. 섬유아세포는 연령증가나 광노화 등의 요인에 의해 수가 감소하고 개개의 세포의 기능도 저하된다. 이로 인해 진피의 콜라겐이나 엘라스틴이 줄어들고 피부의 탄력이 저하되어 주름이 생기는 것으로 이어진다고 알려져 있다. 표1 각 셀룰로오스특징 비교 또섬유아세포는 피부가 상처를 입어 염증을 일으켰을 때표피세포와 함께 증식해상처부위로 이동(migration)함으로써 손상된 부위의 재구성에 기여한다. 이들 세포가 세포외기질을 합성함으로써 피부조직의 재생이 일어난다. 이 때문에 섬유아세포의 증식과 이동 촉진은 피부의 안티에이징과 함께 상처치유를 앞당기는데 유

FJK 2019년 12월호 [특집] 셀룰로오스 나노파이버의 특성과 응용 2

셀룰로오스 나노파이버 유화·분산 기능의 화장품에의 응용 - 피커링에멀전 형성, 미립자 분산, 안정화 메커니즘

# 셀룰로오스 나노파이버의 유화분산 기능의 화장품에의 응용 -피커링에멀전 형성, 미립자 분산, 안정화 메커니즘 SDGs(Sustainable Development Goals)의 효력발생 등에서 볼 수 있듯이 지속가능한 사회의 구축은 이미 자선사업이 아니라 기업이 전략의 중심이며 실현해야 하는 개발 목표의 하나라고 할 수 있다1). 화장품 업계에서도 식물 유래 등의 천연 원료의 니즈는 해마다 높아지고 있는 것으로 보인다. 그러한 상황 중에 수목 등 식물의 주요 구성 성분의 하나이며 지구상에서 가장 많이 생산, 축적된 바이오매스 자원인 셀룰로오스가 최근 재조명되고 있다. 특히 셀룰로오스 나노파이버(CNF)는 전 세계에서 그 연구개발이 한창 진행되고 있다. CNF는 펄프 등의 셀룰로오스 원료를 잘게 풀어낸 것으로 결정구조에 기인하는 높은 강도나 열에 대한 상태안정성, 나노 사이즈의 섬유 폭에 기인하는 높은 비표면적과 투명성 같은 특징을 가진다2). CNF는 다양한 제조방법이 보고되고 있지만 그 하나로서 도쿄대학의 이소가이 아키라(磯貝明) 교수, 사이토 쓰구유키(齋藤継之) 준교수 등에 의해서 발견된 TEMPO(2,2,6,6-Tetramethylpiperidin

FJK 2019년 12월호 [특집] 셀룰로오스 나노파이버의 특성과 응용 1

셀룰로오스 나노파이버의 구조 해석과 특성

# 셀룰로오스 나노파이버의 구조 해석과 특성 20세기 후반부터 다양한 나노 소재가 개발, 발견되고 관련된 분석, 가시화 기술이 진전되어 일부는 실용화로 전개되고 있다. 나노 소재의 대부분은 석유계 원료로부터 합성되어 monomer(단량체) 등의 저분자 원료에서 나노 구조체로 성형 또는 저분자 원료에서 고분자화를 거쳐 나노 구조체로 성형하는 등 상향식(bottom-up)형으로 합성, 제조된다. 그림1 나노셀룰로오스류의 형상에 따른 분류. TEMPO 산화 셀룰로오스 나노네트워크(CNNeW), TEMPO 산화 셀룰로오스 나노파이버(CNF)와 TEMPO 산화 셀룰로오스 나노크리스털(CNC) 한편, 금세기에 들어 셀룰로오스 나노파이버(Cellulose Nanofiber : CNF)와 관련된 나노 셀룰로오스 종류에 대한 기초와 응용연구가 세계적 수준으로 진행되어 왔다. 나노 셀룰로오스는 식물에서 분리된 셀룰로오스 섬유를 폭 100nm 이하로 미세섬유 화(피브릴화), 즉 다운사이징(downsizing)해 제조된다. 셀룰로오스는 식물에 의해 CO2와 물로부터 광합성된 천연 다당류이며 식물 주성분으로 지구상에서 가장 많이 축적되어 있고 또한 가장 많은 양이 매년 광

FJK 2019년 11월호 [특집] 스트레스 연구와 화장품 개발 5

라벤더 꽃 추출물에 의한 피부의 릴랙스 효과

#라벤더 꽃 추출물에 의한 피부의 릴랙스 효과 ‘스트레스는 미용의 적’라는 말이 있듯이 피부는 정신적 스트레스의 영향을 받기 쉬운 조직이다. 과도한 스트레스는 자율신경이나 호르몬 밸런스의 흐트러짐을 야기하고 여러 가지 피부 트러블을 일으킨다. 최근에는 환절기와 생활 리듬의 흐트러짐, 정신적 스트레스 등으로 인해 ‘피부의 컨디션이 불안정해지기 쉽다’=‘자신은 민감성 피부이다’라고 느끼는 사람이 늘고 있다1). 이와 같이 기존 화장품 자체에 대한 민감성 피부와는 다른 ‘새로운 민감성 피부 인식’이 퍼지고 있으며 이를 개선하는 화장품 소재의 개발이 요구 되고 있다. 그림1 신경 섬유의 신장에 관련된 인자 민감성 피부를 일으키는 요인의 한 가지로 통증이나 가려움을 전달하는 신경 섬유를 들 수 있다. 정상적인 피부에서 신경 섬유는 표피와 진피의 경계부에서 끝나지만 아토피성 피부염이나 건조한 피부(드라이 스킨)에서는 표피 내, 특히 각질층 바로 직하까지 신장되어 있는 것이 보고가 되어 있다.2) 신경 섬유의 표피 내 신장에는 신경 신장 인자인 신경 성장 인자(NGF)와 신경 반발 인자인 세마포린 3A(Sema3A)이 관여하고 있다. 정상적인 피부에서는 Sema

FJK 2019년 11월호 [특집] 스트레스 연구와 화장품 개발 4

신규 아스코빅애씨드 유도체 통한 피부 질 개선 메커니즘과 스트레스 방어 효과

#신규 아스코빅애씨드 유도체를 통한 피부 질 개선 메커니즘과 스트레스 방어 효과 피부는 신체의 가장 바깥층에 위치하고 있으며 우리의 피부는 일상적으로 자외선과 건조, 대기오염 물질과 같은 다양한 외부 자극에 의한 스트레스에 노출되어 있다. 이런 외부 자극은 많은 여성을 괴롭히는 기미와 주름, 피부 처짐과 같은 피부 트러블을 일으키는 것으로 알려져 있다. 그림1 Amitose 3LGA의 구조 피부 중에서도 특히 표피는 외부 자극이나 이물질로부터 생체를 지키는 피부 장벽 기능에 있어 중요한 역할을 담당하고 있다. 표피에 존재하는 각질층은 주로 세라마이드, 콜레스테롤, 유리지방산으로 이루어진 각질층 세포 간지질의 라멜라 구조체와 각질층세포로 구성되어 있다. 세포간지질의 라멜라 구조체가 외부 자극의 침입과 피부 내부의 수분 증발을 방지하는 것으로 알려져 있다. 그러나 자외선 조사나 건조 자극 등의 외부 자극은 세라마이드 양을 감소시키는 것으로 보고되고 있으며1)2), 세포간지질의 밸런스가 무너짐으로써 온전한 라멜라 구조가 형성되지 않아 피부 장벽 기능이 취약해지는 것을 생각할 수 있다. 한편, 피부 내부에 있어 장벽 기능으로 항산화 시스템을 들 수 있다.

FJK 2019년 11월호 [특집] 스트레스 연구와 화장품 개발 3

남성형 탈모증(AGA)과 스트레스 등 생활습관과의 관련성에 관한 기초연구

#남성형 탈모증(AGA)과 스트레스 등 생활습관과의 관련성에 관한 기초연구 최근 성별과 나이를 불문하고 모발에 대한 관심이 고조되고 있으며 일본에서 탈모를 자각하고 있는 사람은 약 4,270만 명으로 추정되고 있다1). 원래 두발은 머리를 보호하거나 해로운 미네랄의 배설기관으로 기능하고 있지만 현대에서는 외관상의 미관에 대한 중요성이 더 높다. 탈모의 정도에 따라서는 정신적으로 불안한 감정을 일으키는 경우도 있다. 그림1 Reve21 분류 탈모증에는 남성형 탈모증(AGA), 원형 탈모증, 지루성 탈모증 등이 있는데, 특히 사춘기 이후의 성인 남성에서 발병률이 높은 것이 남성 호르몬 활성에 따라 발병하는 AGA이다. AGA는 남성 호르몬과 유전적 요인의 영향이 강하다고 말하고 있으나 생활습관 등 환경적 요인도 적지 않게 관여하는 것으로 생각된다. 지금까지 흡연과 음주가 관련성이 있는 것으로 보고 되고 있다2).AGA의 진행 패턴은 해밀턴-노우드(HamiltonNorwood) 분류가 미국에서 처음 보고됐으나3)4) 국가 마다 패턴의 차이가 있다5). 현대사회는 과학기술이 발달해 풍부하고 편리하게 쾌적한 생활을 실현하는 한편, 스트레스 사회라고도 한다.