DOI QR코드

DOI QR Code

Optical Clearing Agent Decreases Scattering of Stratum Corneum and Modulates Physical Properties of Corneocytes by Hydration

광산란 감소 물질에 의한 피부 각질층의 산란 감소 및 수화에 의한 각질세포의 물리적 특성에 대한 연구

  • 전승현 ((주)LG생활건강 기술연구원) ;
  • 염준석 ((주)LG생활건강 기술연구원) ;
  • 안병준 ((주)LG생활건강 기술연구원) ;
  • 박선규 ((주)LG생활건강 기술연구원) ;
  • 이천구 ((주)LG생활건강 기술연구원) ;
  • 이설훈 (동덕여자대학교 응용화학과 화장품과학 전공) ;
  • 강내규 ((주)LG생활건강 기술연구원)
  • Received : 2018.03.11
  • Accepted : 2018.03.27
  • Published : 2018.03.31

Abstract

The objective of this article is to provide analytical tools for the scattering of stratum corneum (SC) and to check whether the optical clearing agents (OCAs) could be applied in optics affecting the scattering reduction. Dark field images of tape striped corneocyte separates scattered light of the SC from others in vitro. Several optical clearing agents were tested to reduce the scattering. Physical properties of SC such as water contents, keratin configuration and volume after OCAs treatment were investigated by FT-IR and 3D laser microscope. Several reducing sugars, monomeric sugars, sugar alcohol, and hyaluronic acid, which were used as humectants in cosmetic field, also reduced scattering. However, unlike dehydration in optics, water penetrated into the keratin in SC and scattering was decreased at low concentration of OCAs. In that condition, the volume of corneocyte was increased and stiffness seemed to decrease. The analyzing of tape-stripped SC, showed the change of optical and physical properties of corneocyte by optical clearing agents. The hydration of SC layer by optical clearing agents decreased the scattering of corneocyte and thus improved the skin appearance and moisturizing effect, which are important benefits in the cosmetic field and could provide new possibility to develop skin care study targeting at SC.

본 연구에서는 각질층의 산란에 대한 새로운 분석 방법을 제공하고 광학에 사용되는 광산란 감소 물질들의 피부 각질층에서의 영향을 확인하였다. 각질층과 피부 구성 성분에 의해 산란되어지는 빛의 변화를 측정하기 위해 각질 테이프로 분리한 각질세포의 다크 필드 이미지 분석을 통해 다양한 광산란 감소 물질들의 각질층에서의 광산란 효과를 측정하고 분석하였다. 광산란 감소 물질의 처리 후 각질층의 물리적 특성(수분 함량, 케라틴 구조 및 두께) 변화는 FT-IR, 3D 레이저 현미경으로 관찰하였는데 화장품에서 보습제로 사용되는 단당류, 당 알코올, 환원당, 히알루론산 등은 광산란을 감소시킬 수 있었다. 그러나 광학에서의 탈수 현상과 달리 낮은 농도조건의 광산란 감소 물질은 각질층 케라틴 구조의 내부로 물의 침투를 향상시켜 각질층의 부피를 증가시키고 강성을 감소시키는 효과를 나타내었다. 이러한 광산란 감소 물질에 의한 각질층 각질세포의 수화 현상은 각질층의 광산란을 감소시켜 피부를 보다 투명하게 보이게 해 줄뿐만 아니라 지속적인 보습효과를 제공할 수 있는 각질층 타겟의 새로운 피부 개선 연구의 가능성을 확인할 수 있었다.

Keywords

References

  1. T. Lister, P. A. Wright, and P. H. Chappell, Optical properties of human skin, J. Biomed. Opt., 17, 90901 (2012).
  2. G. K. Menon, New insights into skin structure: scratching the surface, Adv. Drug Deliv. Rev., 54, S3 (2002). https://doi.org/10.1016/S0169-409X(02)00121-7
  3. S.-H. Lee, N. G. Kang, and S. Lee, Selection of skin-penetrating peptide using phage display, Yakhak Hoeiji, 57, 125 (2013).
  4. A. Baroni, E. Buommino, V. De Gregorio, E. Ruocco, V. Ruocco, and R. Wolf, Structure and function of the epidermis related to barrier properties, Clin. Dermatol., 30, 257 (2012). https://doi.org/10.1016/j.clindermatol.2011.08.007
  5. Z.-X. Jiang and J. DeLaCruz, Appearance benefits of skin moisturization. Ski. Res. Technol., 17, 51 (2011). https://doi.org/10.1111/j.1600-0846.2010.00462.x
  6. N. Kollias, G. Zonios, and G. N. Stamatas, Fluorescence spectroscopy of skin. Vib. Spectrosc., 28, 17 (2002). https://doi.org/10.1016/S0924-2031(01)00142-4
  7. Z. Jiang and P. D. Kaplan, Point-spread imaging for measurement of skin translucency and scattering, Ski. Res. Technol., 14, 293 (2008). https://doi.org/10.1111/j.1600-0846.2008.00293.x
  8. S. G. Proskurin and I. V. Meglinski, Optical coherence tomography imaging depth enhancement by superficial skin optical clearing, Laser Phys. Lett., 4, 824 (2007). https://doi.org/10.1002/lapl.200710056
  9. W. Feng, R. Shi , N. Ma , D. K. Tuchina, V. V. Tuchin, and D. Zhu, Skin optical clearing potential of disaccharides. J. Biomed. Opt., 21, 81207 (2016). https://doi.org/10.1117/1.JBO.21.8.081207
  10. C. G. Rylander, O. F. Stumpp, T. E. Milner, N. J. Kemp, J. M. Mendenhall, K. R. Diller, and A. J. Welch, Dehydration mechanism of optical clearing in tissue. J. Biomed. Opt., 11, 411 (2006).
  11. L. Kreplak, J. Doucet, P. Dumas, and F. Briki, New aspects of the alpha-helix to beta-sheet transition in stretched hard alpha-keratin fibers, Biophys. J., 87, 640 (2004). https://doi.org/10.1529/biophysj.103.036749
  12. Harding, Watkinson, Rawlings, and Scott. Dry skin, moisturization and corneodesmolysis, Int. J. Cosmet. Sci., 22, 21 (2000). https://doi.org/10.1046/j.1467-2494.2000.00001.x
  13. Y. Jokura, S. Ishikawa, H. Tokuda, H, and G. okawa, Molecular analysis of elastic properties of the stratum corneum by solid-state 13C-nuclear magnetic resonance spectroscopy, J. Invest. Dermatol., 104, 806 (1995). https://doi.org/10.1111/1523-1747.ep12607005
  14. B. J. Bennion and V. Daggett, The molecular basis for the chemical denaturation of proteins by urea, Proc. Natl. Acad. Sci., 100, 5142 (2003). https://doi.org/10.1073/pnas.0930122100
  15. R. Vyumvuhore, A. Tfayli, H. Duplan, A. Delalleau, M. Manfait, and A. Baillet-Guffroy, Effects of atmospheric relative humidity on stratum corneum structure at the molecular level: ex vivo raman spectroscopy analysis, Analyst, 138, 4103 (2013). https://doi.org/10.1039/c3an00716b
  16. S. Yadav, R. R. Wickett, N. G. Pinto, G. B. Kasting, and S. W. Thiel, Comparative thermodynamic and spectroscopic properties of water interaction with human stratum corneum, Skin Res. Tech. 15, 172 (2009). https://doi.org/10.1111/j.1600-0846.2008.00344.x