나노 더모코스메틱스- 코니오테라피 가능한 제품
나노네이처 화장품 소개
3대 주요 성분:고급지방산-허브-정제수
주요 성분:
(1) 고급지방산(불포화, 포화): 20-25%
(2) 비타민(A, C, E): 각각 0.1-3%
(3) 콜라겐: 1-5%
(4) 물: 40-65%
(5) 허브(수종: 미공개) 액기스: 1-10%
(6) 당귀, 황기, 구기자 원액 등: 각각 1-2%
(7) 기타 보조성분
주요 특징:
(1) 저온저압발효숙성공정(low-temperature, low-pressure fermented homonization)의 나노에멀젼(nanoemulsion)
(2) O/W 유형
(3) 가변적인 침투성과 도포성
(4) 무 방부제, 무 색소, 무 광물성 오일
(5) 반영구적 보존 가능(thermodynamic stability: 열역학적 안정성)
나노네이처 화장품의 성분 특성
(1) 충분한 양의 불포화지방산
나노네이처 화장품의 특성은 성분 비율에 있다고 해도 과언이 아닙니다. 항산화제와 폴리페놀 성분이 많이 함유되어 있는 올리브유와 박하유 등에 포함된 고급지방산이 20-25%를 차지합니다. 기존 화장품은 순수 오일 제품이 아닌 이상, 이렇게 많은 지질을 포함하고 있지 않습니다.
이유는 첫째, 지질의 함량이 높은 제품은 물뿐만 아니라 수용성 활성물질과 쉽게 혼합되지 못하므로 화장품의 안정화를 이룰 수 없습니다.
둘째, 지질의 함량이 높을수록 쉽게 부패 혹은 산패하기 때문에 품질 자체에 변성이 생깁니다.
셋째, 제품의 안정화를 이루고 부패와 산패를 막기 위해 안정제와 방부제나 보존제, 혹은 수용성 고분자 화합물 등을 첨가해야 합니다.
이는 현대 화장품이 추구하는 피부친화적 효과를 극대화하고 인공을 가미하지 않는 자연 그대로의 화장품과 다소 거리가 멀다고 할 수 있습니다. 나노네이처 화장품은 제품의 성분들이 모두 나노입자(수십 나노 크기)로 반영구적으로 분산, 안정화되어 있기 때문에 이들 첨가물이 없어도 높은 농도의 지질을 함유할 수 있습니다. 지질의 입자가 미세해질수록 훨씬 더 많은 량의 지질을 분산시킬 수 있습니다.
나노네이처 화장품의 지질성분은 대부분 인체에 유익한 불포화지방산으로 구성되어 있습니다. 특히 오메가 계통의 불포화지방산이 주인데, 오메가 불포화지방산은 신경세포 피질의 주성분으로서 치매를 예방하고 기억력을 증가시키는 것으로 알려져 있습니다. 고도 정제 불포화지방산(highly purifiedunsaturated fat)의 장점은 무수히 많습니다.
나노네이처 화장품은 이러한 고도 정제 불포화지방산이 평균 20% 이상 함유되어 있기 때문에 피부보호와 노화방지, 질병예방에 꼭 필요한 지질 성분을 지속적으로 충분히 보충해줍니다. 기존의 화장품들은 지질 성분이 대개 1-2%에 불과하기 때문에 피부에 충분히 지질을 보충해줄 수 없습니다. 피부는 특성상 수분과 유분이 지속적으로 공급되어야 장벽 역할을 정상적으로 수행할 수 있으며 보습 및 피부 건강을 유지할 수 있습니다. 사람은 25세를 기점으로 피부에서 만들어지거나 공급되는 수분 혹은 유분량이 소모되는 량보다 부족하게 됩니다. 따라서 피부 건강과 생리적 활성을 유지하려면 부족한 양만큼 지속적으로 보충이 있어야 하는데 기존의 화장품으로는 거의 불가능합니다. 왜냐하면 유분의 함량이 적고 유분의 입자가 응집되어 있기 때문에 피부 투과성이 매우 낮기 때문입니다.
(2) 충분한 양의 비타민
기존 화장품에는 비타민이 충분히 함유되어 있지 않습니다. 미백 혹은 여드름 관리에 사용되는 의료용 제품에도 비타민 A의 함량이 불과 0.025-0.05% 정도에 불과합니다. 비타민 A는 그 자체의 입자는 작으나 응집하려는 특성 때문에 미립자로 분산시키기가 매우 어렵습니다. 비타민 A는 농도가 0.05% 정도만 넘어가도 인위적으로 에너지를 사용하지 않고는 거의 분산시키기가 어렵습니다. 분산되지 않은 비타민 A는 피부에 자극을 유발하기 때문에 비타민 A의 탁월한 항노화작용, 항산화작용, 미백작용, 각질제거작용 등에도 불구하고 화장품에 비타민 A를 많이 넣을 수가 없습니다. 2000년 초에 비타민 A 화장품이 유행한 적이 있었으나 비타민 A의 분산 상태의 유지가 어렵고 부작용이 많아 결국 시장에서 퇴출된 바가 있습니다. 최근에는 의병원에서 의사의 지도하에 의료용으로 제한되어 사용되고 있을 뿐입니다.
그런데 나노네이처 화장품은 비타민 A의 함량이 무려 0.1-3%가 들어있습니다. 이렇게 많은 량이 가능한 이유는 첫째, 나노네이처 화장품이 기본적으로 나노에멀젼이기 때문입니다. 따라서 나노네이처 화장품에 포함되어 있어 비타민 A 역시 나노 상태로 분산되어 있습니다. 이렇게 분산되어 있는 비타민을 우리는 나노비타민이라고 부를 수 있을 것입니다. 둘째, 충분한 양의 고급 지질 성분이 비타민 A과 결합하여 비타민 A가 조금씩 유리되어 피부가 한꺼번에 자극되지 않습니다. 이 2가지 이유 때문에 비타민 A를 듬뿍 넣을 수 있습니다.
또 한가지 특징은 비타민 A, C, E가 함께 함유되어 있다는 점입니다. 비타민은 특성상 A, C, E가 함께 존재하기 어렵습니다. 비타민 C의 경우 안정화가 무척 어렵고 안정화되었다고 해도 공기에 노출되면 금방 산패되고 맙니다. 이렇게 되면 주위 다른 성분에도 영향을 주고 비타민 C의 산패 정도에 따라 화장품의 pH에 영향을 줍니다. 비타민 C는 본래의 색깔이 흰색이거나 무색인데 산패되면 갈색 혹은 암갈색으로 변합니다.
나노네이처 화장품은 기본적으로 발효숙성나노공정으로 만들어졌기 때문에 비타민이 함께 존재해도 서로 작은 형태로 분산되어 있습니다. 만약 불안정 형태로 비타민 C가 존재한다면 점점 산패하여 색깔이 짙게 변할 것입니다. 즉, 산패된다면 pH의 변화가 있을 것이며 계속 공기 중에 보관했을 때 더욱 산화되어 pH가 점점 떨어질 것이나 pH의 변화가 전혀 없습니다. 또한 산패가 계속 이루어지는 것이라면 색깔이 황색-갈색-암갈색으로 점점 짙어질 것이나 이 또한 일어나지 않습니다. 비타민 C는 기본적으로 수용성 물질이기 때문에 지용성 물질과 공존하기가 어렵습니다. 그런데 나노네이처 화장품은 원천적으로 유수분의 성질을 모두 갖고 있기 때문에 지용성 물질들과 공존이 용이합니다.
(3) 40-65%의 수분
물은 화장품의 성분 중 가장 중요하며 기본 요소입니다. 물 분자는 1개의 산소원자와 2개의 수소원자로 이루어져 있으며 분자의 크기는 0.3nm에 불과합니다. 물은 일반적으로 중성이거나 수소결합에 의해 음전하를 띠는 알칼리 이온수의 형태로 존재합니다. 물은 대부분의 물질을 녹이는 훌륭한 용매로서 피부에 필요한 수분과 수용성 영양물질들을 공급해줍니다. 물 분자는 분자 입자로 개별적으로 각각 존재하지 않고 대부분 수소결합 혹은 공유결합 등에 의해 덩어리로 존재하기 때문에 그 자체로서는 피부의 각질층을 거의 통과할 수 없습니다. 물이 피부에 제대로 흡입되고 피부층에 보존되려면 지질 등과 결합한 콜로이드 혹은 에멀젼 형태가 되어야 가능합니다. 물론 물은 일시적으로 농도차이에 의한 확산으로 각질층을 수화시킬 수 있으나 각질층에 침투한 수분은 체온에 의해 금방 데워지기 때문에 다시 기화하게됩니다. 이렇게 되면 각질층에 수분이 공급되는 것이 아니라 오히려 수분을 뺐는 작용이 나타납니다. 나노네이처 화장품에 함유된 물의 함량은 인체 세포가 필요로 하는 물의 함량을 기준으로 제조되어 있습니다. 인체의 세포는 약 60-70%의 물이 필요하고, 피부층 역시 최고 70%, 최소 10%의 물이 필요한데 나노네이처 화장품은 40-65%의 물을 함유하고 있기 때문에 도포 시에 부족한 수분을 채워주고, 건조에 의해 수분 함량이 부족해지면 스스로 인체의 안팎에서 수분을 공급 받아 피부에 최적의 수분 함량을 유지해줍니다. 수분의 함량에 따라 화장품의 나노 입자들의 형태 및 농도가 변화하며 피부의 상태에 알맞게 스스로 조절됩니다. 나노 입자들이 콜로이드 상태로서 잘 분산되고 반영구적으로 안정화를 이루는데 물의 역할이 매우 큽니다. 물은 1조분의 1초 간격으로 이합집산을 반복하는데 이런 짧은 파동형 운동은 피부에 좋을 수도 있고 나쁠 수도 있습니다. 덩어리를 이루는 물은 파동 시 세포막에 손상을 줄 수 있습니다. 반면에 나노 입자의 작은 물은 파동에 의해 세포 속으로 들어가고 세포막에 끼어 있는 불순물을 제거하며 세포막의 활성을 높여줍니다. 물은 내부의 물과 표면의 물이 다른데 내부의 물은 안정화될수록 피부에 좋은 역할을 할 것이라고 추정됩니다. 물은 상대적으로 알칼리로 작용하여 산성화 혹은 산화에 의해 방출되는 수소이온과 결합하여 피부가 산성화되는 것을 막아줄 수 있습니다. 한편 수분은 피부에 필요한 천연보습제 등을 녹여내는 작용도 하기 때문에 물의 작용을 조절하는 것이 매우 중요합니다. 나노네이처 화장품은 함유된 물 자체가 생리수와 거의 동일하게 제조되어 있으므로 인체에 유익한 계면활성을 나타내는 것으로 추측됩니다.
(4) 허브
나노네이처 화장품에는 특별한 허브들이 많이 함유되어 있습니다. 나노네이처 화장품에는 박하유가 함유되어 인체의 항염, 진정, 피부재생 개선 등의 작용이 있는 멘톨 성분이 풍부합니다. 또한 제품의 노하우로서 밝힐 수 없는 몇 가지 허브 물질이 기타 영양물질과 불포화지방산에 촉매제 혹은 천연계면활성제로 작용하여 반응이 빨리 일어나게 도와줍니다. 현재 화장품이 발전되어 가는 과정을 보면 천연물질과 허브, 나노에멀젼 쪽으로 진행되고 있습니다. 허브는 수 천년 간 인류가 경험적으로 약리작용을 알고 있으며 피부미용-건강-의학에 응용해온 물질입니다. 현재 수 백 종의 허브가 화장품에 사용되고 있지만 미세입자로 안정화한 물질은 드뭅니다. 나노네이처 화장품의 허브 물질은 역시 나노 콜로이드 형태로 분산되어 있기 때문에 물리-화학적 활성이 뛰어나며 응집 현상이 일어나지 않으므로 열역학적으로 안정한 상태이기 때문에 반영구적인 보전이 가능합니다. 허브의 중요 작용은 약리성-촉매성-특이성-보조성인데 이러한 다양한 특성을 발휘하려면 개개의 입자가 나노 분산되어 존재해야 합니다. 나노네이처 화장품은 허브 물질들이 나노에멀젼 형태로 잘 분산되어 있습니다.
(5) 생약재
나노네이처 화장품에는 동의보감에서 명기된 인체와 피부에 유익한 생약성분들을 다량 함유하고 있습니다. 이들 물질의 특성은 여기서 다루지 않겠습니다. 나노네이처 화장품에 함유된 생약재로는 공통적으로 당귀, 황기, 구기자 등이 있으며 소량 주문 생산되는 제품에는 인삼, 상황버섯, 차가버섯, 각종 야생초 등이 포함되어 있습니다. 이들 물질 역시 제조 공정 상에서 나노 입자로 추출, 분산되므로 약리 작용이 다른 화장품과는 비교할 수 없을 정도로 큽니다.
나노네이처 화장품의 물리화학적 특성
(1) 천연 발효 나노 에멀젼
나노네이처 화장품은 입자 크기 빈도상 수십 나노 크기의 에멀젼으로 되어 있습니다. 입자는 크기에 따라 고유의 광학적 특성을 나타내는데 나노네이처 화장품은 대개 100 나노 이하의 입자 크기이므로 무색이거나 반투명합니다. 입자의 크기가 가시광선(390-800nm) 파장의 1/4 이하의 크기가 되면 물과 같이 무색 혹은 옅은 청색을 띄게 되는데 나노네이처 화장품은 투명한 유리 종지에 담아 관찰하면 대개 투명한 빛을 띄게 됩니다. 또 한가지 특징은 잉크처럼 물에 잘 퍼져 희석됩니다. 이것은 입자가 매우 미세하고 물에 잘 분산되어 있기 때문에 마치 물 같은 성질을 나타내기 때문입니다. 현재 시중에 유통되는 대부분의 화장품들은 성분을 물에 섞었을 때 쉽게 잘 섞이지 않으며 물처럼 투명한 상태로 유지되지 않습니다. 기존의 화장품 입자들이 섞이지 않는 것의 원인은 다양하지만 주원인은 입자가 크기 때문에 미세 분산이 불가능하여 중력 등의 물리적 힘에 의해 같은 성분끼리 강력하게 응집되어 있기 때문입니다.
최근 만들어지고 있는 나노 화장품은 대부분 고압고온균질화 공정에 의해 만들어지고 있습니다. 이 공정은 에너지에 의해 응집된 고분자 물질을 강제로 나노 입자로 분산시키는 방법입니다. 이 공정의 문제점은 생산단가가 높고 나노화된 물질의 안정화를 계속 유지시키는 것이 어렵다는 것입니다. 그래서 운반체와 활성물질을 혼합하는 2차 공정에서 운반체가 불안정해지고 다시 응집하게 되기 쉽습니다. 물론 활성물질이 운반체와 잘 결성할 수도 없게 됩니다. 진정한 나노 화장품이 되려면 활성물질과 운반물질이 처음부터 공정과정에서 나노화하고 결성되어야 합니다. 그러나 현재까지 제조 과정에서 모든 물질이 나노화하여 탄생한 원재료가 최종적으로 제품화된 화장품은 존재하지 않습니다.
나노네이처 화장품은 고압고온균질화 공정의 문제점을 잘 알고 있으며 그래서 새로운 공정을 개발하여 제품을 생산하고 있습니다. 나노네이처 화장품의공정은 저압저온발효균질화 공정인데 이 방법은 조건을 맞추는 것이 매우 어렵습니다. 단시간에 대량 생산할 수도 없으며 시간이 많이 걸립니다. 그러나 이 공정에 의하면 운반체와 활성물질을 제품 생산 공정 과정에서 나노화하고 안정되게 결성시킬 수 있습니다. 바로 반영구적인 나노화장품이 탄생하는 것입니다. 나노 화장품의 특성 중에 하나는 반데르발스힘보다 정전기적 반발력이 더 커서 물질의 응집이 발생하지 않는다는 점입니다. 이런 현상을 분산이라고 하는데 분산에 미치는 요소는 매우 많습니다. 농도, 입자의 크기, 입자의 표면적, 입자의 모양, 입자와 용매의 상호작용, 입자간의 상호작용 등이 관여합니다. 여기서 1가지라도 요건을 만족하지 못하면 더 이상 분산되지 않고 다시 응집하게 됩니다. 계면에너지가 커지기 때문인데 계면에너지가 커지면 서로 응집하고 결국 분리하게 됩니다. 이 과정은 상온상압에서는 불가역적이기 때문에 한번 일어나면 본래의 상태로 되돌아갈 수 없습니다. 나노화장품은 입자가 매우 미세하기 때문에 입자간의 정전기적 반발력이 반데르발스힘보다 크고 따라서 응집하지 않으며 농도가 증가하더라도 함유되어 있는 천연발효계면활성제가 표면자유에너지를 조절하여 아주 밀집한 상태로 분산할 뿐입니다.
나노 입자가 왜 중요한가 생각해보기로 하겠습니다.
나노 입자는 분자보다 크고 바이러스보다 작은 크기로서 인체의 구조공학적 특성과 꼭 맞는 입자입니다. 이미 1950년대에 유명한 물리화학분야의 노벨수상자인 리처드 파인만이 예언하였듯이 나노 입자는 고유의 물리-화학-전기-자기-광학-생물학적 특성에 의해 인체의 질병, 암, 노화 등을 조기에 진단하고 치료하는 물질로 각광 받고 있습니다. 나노화하지 않은 물질은 너무 커서 인체 세포에 직접 작용할 수 없습니다. 나노과학을 모를 때에는 마이크로 입자가 가장 작은 입자였으며 이 정도의 크기만 되어도 인체에 직접 작용할 것으로 기대하였습니다. 그러나 실제 마이크로 입자는 너무 커서 인체에 직접 작용할 수 없었으며 다시 인체에서 나노 입자로 쪼개져야 기능이 가능한 것입니다. 따라서 나노 입자의 생리적 중요성은 너무나도 당연하게 되었고 이러한 관점에서 나노 화장품의 개발 역시 필수적인 과제가 되었습니다.
나노네이처 화장품은 화장품 업계에서 심혈을 다하여 개발하고자 하는 바로 나노 화장품입니다. 특히 수분 베이스의 오일워터(Oil in water) 제품이므로 인체에 잘 맞습니다. 인체 역시 오일워터 베이스로 이루어져 있는 복합 나노 콜로이드계이기 때문입니다. 나노네이처 화장품은 종류에 따라 입자의 크기가 다르지만, 기본적으로 잘 분산된 콜로이드계로 이루어져있기 때문에 콜로이드계의 특징인 양친매성을 이용하여 각질층의 지질-단백질층을 쉽게 통과할 수 있으며 상피의 전층까지 활성물질들이 도달할 수 있습니다.
(나노네이처 화장품 검사 결과 예)
2005년 7월 국가공인기관인 산업기능시험원에서 나노네이처의 원천물질인 나쉬(Nash)로 만든 천연피부와 세라리야의 입자분석을 시행한 결과입니다.
A. 분석장비: ELS-8000(나노급 입도분석기)
B. 분석방법: ‘물 희석 후 분석법’
C. 결과 분석: Laser Intensity, Weight Convert, Number (입자 수) Convert 의 3중 측정 후 종합하여 입자크기 산출
D. 분석 결과(입자 수 기준):1. 세라리야 분석 결과: 80nm 20%, 96nm 33%, 114nm 25% 등
a. 110nm 이하의 입자는 78% 분포
b. 194nm 이하의 입자는 전체 입자 수의 99%가 분포
2. 천연피부 분석 결과: 39nm 29%, 46nm 30%, 55nm 17%, 65nm 11%
a. 50nm 이하는 59%
b. 90nm 이하에서 98%가 분포
(2) 모사 피부(Mimetic skin)
나노네이처 화장품 제품들은 매우 미세한 입자들이 치밀하게 밀집하여 분포하므로 각질층을 침투하여 피부가 손상된 부분을 보충, 수선하고 생체원료로 활용될 수 있습니다. 또한 단일막 혹은 농축 연속층을 형성하여 마치 피부의 각질층처럼 피부를 도포하여 보호합니다.
나노네이처 제품들의 특징은 마치 세포막이나 피부의 각질층처럼 지질-허브-물의 고밀도 연속 배열을 이뤄 모사 피부로 작용합니다.
피부 드레싱에서 가장 중요한 요소인 수분-영양-열을 가두고 외부와 차단할 수 있는 가장 이상적인 모델은 생체막 혹은 피부 그 자체입니다. 따라서 모든 연구는 모사 생체막이나 인공 피부의 개발에 최우선을 두고 있는데 나노네이처 화장품은 기본적으로 모사 피부의 구조를 형성할 수 있습니다. 모사 피부는 피부의 건조와 각질의 손상을 막아주며 외부에서 침입하는 미생물이나 오염원을 차단합니다. 차단 원리는 지질 성분이 고도로 밀집한 분산상으로 존재하여 전체 도포 성분이 액정(liquid crystal)을 형성하여 물리-화학적으로 단단한 막이 되기 때문입니다. 인체는 피부와 점막으로 덮여있는데 피부와 점막은 다시 피지막과 점액으로 덮여있습니다. 피지막과 점액이 바로 액정 상태입니다. 피부관리란 결국 보습-영양-각질 보호가 주목적이므로 나노 액정 화장품은 이런 목적에 잘 부합한다고 말할 수 있습니다.
나노네이처 화장품의 특성은 결국 물을 분산매로 사용하고 지질과 허브, 한약재 등을 분산상 혹은 촉매, 혹은 천연계면활성제로 활용하여 나노 액정 혹은 나노 액성 상태로 만들어진 제품입니다. 기존의 화장품과의 가장 큰 차이점은 4무를 추구하고 있으며(주문 특성에 따라 소량 향을 넣기도 함), 인체와 동일한 콜로이드계로 제조되어 인체에 직접 유익한 효과를 유발합니다.
최근 화장품(cosmetics)는 (1) 건강에 대한 다양한 관심과 욕구의 증가, (2) 나노과학의 발달, (3) 건강-미용-영양의 통합 의료의 등장 등으로 치료가 가능한 더모코스메틱스(dermocosmetics)로 발달하고 있습니다. 치료가 가능한 화장품이 되려면 몇 가지 조건을 만족해야 합니다. 피부에 직접 도움을 줄 수 있는 활성물질을 피부 깊숙이 전달하는 것이 제 1의 조건입니다. 이런 조건은 반드시 나노에멀젼 화장품이 되어야 가능합니다. 나노네이처의 화장품이 바로 나노에멀젼 화장품입니다.