플라즈마 처리를 통한 PDRN 개질과 모발 건강 개선 특성에 대한 연구
Plasma-induced Modifications of Polydeoxyribonucleotide: Enhancing Surface Properties and Promoting Hair Health
- 주제(키워드) PDRN , 플라즈마 , 모발 , 양모 , 저온 대기압 플라즈마(CAP) , 화장품
- 주제(DDC) 660.6
- 발행기관 아주대학교 일반대학원
- 지도교수 빈범호
- 발행년도 2026
- 학위수여년월 2026. 2
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 일반대학원 응용생명공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000035359
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
DNA 유래 고분자인 폴리데옥시리보뉴클레오타이드(PDRN)는 A2A 아데노신 수용체 경로를 활성화하고 섬유아세포 증식 및 세포외기질(ECM) 합성을 자극하는 생리 활성을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 활성으로 인해 피부과에서는 상처 치유, 흉터 관리, 시술 후 회복 등 다양한 용도로 사용하여 왔으며, 화장품 분야에서도 피부 재생 및 항노화 효과, 특히 손상 회복 및 항염증 활성을 기대하며 문제성 피부용 화장품 및 피부 보호와 회복을 주요 기능으로 하는 화장품에 주요 성분으로 활용하고 있는 실정이다. 한편, 화장품의 주요 대상인 피부 각질층은 각질화된 각질세포와 라멜라 구조를 가지는 각질세포 사이의 지질층으로 이루어져 있으며, 소수성과 함께 친수성 고분자 물질의 투과를 제한하는 차단막 기능을 가지고 있다. 하지만, PDRN은 폴리뉴클레오타이드 단편으로 구성된 약 50내지 1500 kDa 크기의 음이온 사슬상 고분자로 각질층을 투과하기 어려워, 섬유아세포 또는 각질형성세포가 흡수하기 어려워 상기한 다양한 활성이 도포에 의해서는 나타나지 않는 한계를 가지고 있다. 결과적으로, 화장품용 활성 성분으로서 PDRN의 기능을 기대하기 위해서는 표면 개질을 통해 전하에 변화를 주거나, 분자량을 조절하여, 분자의 겉보기 크기를 줄이는 전략이 필요하다. 플라즈마는 자유 전자, 이온, 그리고 산소 및 질소 라디칼과 같은 화학 반응성 물질로 구성되어 있는 부분적으로 이온화된 기체를 이른다. 이러한 반응성 입자들로 구성된 플라즈마는 생체 고분자와 같은 분자와 충돌하여 분자의 표면 특성에 변화를 주어 생체 고분자의 기능화(예: 표면 전하 개질, 친수성 변화, 입자 형태 및 관련 특성 개질)를 수행할 수도 있다. 따라서 플라즈마는 PDRN의 표면 특성에 변화를 주어 기능을 부여하고 생체 시스템과의 상호작용을 개선함으로써 PDRN의 안정성 향상, 피부 투과 및 세포 흡수 특성을 향상할 수 있는 도구로서 잠재력을 가지고 있다고 할 수 있다. 그리고 최근 화장품 분야 중, 시장의 잠재력을 이유로 많은 주목을 받는 분야로 안드로겐성 탈모증의 완화와 모발 건강과 관련한 두발용 화장품 시장을 들 수 있다. 모발은 큐티클 층(cuticle layer)과 피질(cortex) 및 수질 (medulla)의 3층으로 구성되어 있으며, 모발의 표면은 육안으로 보았을 때 윤기가 있고 매끄럽게 보이지만 전자현미경 상에서 지붕의 기왓장과 같이 큐티클 세포(cuticle cell)의 일부가 일정한 간격으로 돌출되어 형성된 비늘(scale)에 덮여 있다 모발을 생성하는 모낭의 최하층 모유두 조직에 존재하는 모유두세포는 모발 생성을 담당하며, 모모세포는 모유두 위에서 모발의 주성분인 케라틴을 만들고, 이 둘은 모낭(毛囊, hair follicle)이라는 피부 기관 내에서 긴밀하게 작용한다. 모유두는 모세 혈관을 통해 모모세포에 영양분을 공급하고, 모모세포는 증식을 통해 모발을 형성하며, 이 과정에서 모발의 성장과 내부 구조 및 밀도, 굵기를 결정한다. 건강한 모발은 단백질의 안정적인 공급과 이로 인한 균일하고 조밀한 모발의 내 외부 구조로 특정할 수 있다. 건강한 모발의 특징을 나타내는 균일하고 조밀한 큐티클층과 내부 피질, 수질의 구조는 자외선, 물리적 마찰을 포함한 외부 환경요인과 탈색, 퍼머넌트 웨이브 등의 화학적 변형에 의해 손상되어 소실되고 거칠어지며 윤기가 없고 부스스한 모발, 쉽게 갈라지고 끊어지는 모발의 특성을 나타내게 된다. PDRN의 경우, 이러한 모낭 주위 신생혈관 생성을 개선하고 모낭 주변의 염증을 감소시키고 모발 성장에 더 나은 환경을 조성하는 것이 가능할 것으로 추정된다. 하지만, PDRN의 전하를 가진 생체고분자적인 특성을 극복하고 모발 건강에 영향을 줄 수 있는 도구의 필요성이 있는 실정이다. 본 연구에서는 질소-산소 플라즈마 처리가 PDRN의 음이온 표면전하를 약화하고 표면에 변화를 주워 유체역학적 크기가 감소하고 분자의 기능성 특히, 각질세포, 섬유아세포 및 모모세포를 포함한 피부를 구성하는 세포의 활성에 미치는 영향, 피부 흡수 및 국소 전달이 개선될 수 있다는 가설을 세웠다. 구체적으로, 사슬상 PDRN 분자의 입자 형태 변화와 나노사이즈화는 투과 특성을 증가시키는 한편, 전하 감쇠는 피부를 포함한 생체 장벽 구성 요소와의 정전기적 반발을 감소시킬 것으로 예상할 수 있다. 본 연구에서는 플라즈마 처리 PDRN 분자를 제조하고 그 물리화학적 특성을 확인하고 모발 건강에 미치는 영향을 확인하고자 한다.
more목차
I. 서론 1
A. PDRN의 생리활성과 화장품분야 응용 동향 1
B. PDRN의 피부 미용 측면에서의 활성 기작 12
1) PDRN의 피부 콜라겐 생합성 촉진 활성 12
2) PDRN의 피부 색소 침착 개선 활성 14
3) PDRN의 구조와 피부 흡수 14
C. 플라즈마를 이용한 고분자 물질의 개질 연구 동향 19
D. 모발 건강 개선 화장품 개발 동향 25
II. 실험 재료 및 방법 29
A. 플라즈마를 이용한 PDRN의 표면 특성 개질 29
1) 실험재료 29
2) PDRN의 플라즈마 개질 29
3) 입도 분석 30
4) 제타전위 분석 30
5) Fourier-Transform Infrared (FT-IR) 스펙트럼 분석 32
B. P-PDRN의 생리 활성 및 흡수 평가 33
1) Cellular Uptake Assay 33
2) 모유두세포 활성화 평가 33
3) In Vitro Skin Permeation Analysis 34
4) Wound healing test (Cell Migration Assay) 34
5) 통계 분석 35
C. P-PDRN의 모발 건강에 미치는 영향 in vivo 평가 36
1) 시험 대상자 선정 및 관리 36
2) 시험 방법 40
III. 결과 및 고찰 47
A. P-PDRN의 표면 특성 개질 결과 47
1) 플라즈마 처리가 PDRN 겉보기 크기에 미치는 영향 47
2) 플라즈마 처리가 PDRN 표면 전하 분포에 미치는 영향 51
3) 플라즈마 처리가 PDRN 분자적 구조에 미치는 영향 43
B. P-PDRN의 생리 활성 및 흡수 평가 결과 55
1) 플라즈마 처리가 PDRN 세포 내 흡수경향에 미치는 영향 55
2) 플라즈마 처리가 PDRN 피부 투과에 미치는 영향 57
3) 플라즈마 처리가 PDRN의 상처치유(섬유아세포 이동) 활성에 미치는 영향 59
4) 플라즈마 처리가 PDRN의 모낭 모유두세포 활성에 미치는 영향 63
C. P-PDRN의 모발 건강 개선 인체적용시험 결과 65
1) 플라즈마 개질 PDRN 도포가 모발 굵기와 인장강도에 미치는 영향 65
2) 플라즈마 개질 PDRN 도포가 모발 윤기에 미치는 영향 72
3) 플라즈마 개질 PDRN 도포가 모발 밀도 및 내부 구조에 미치는 영향 76
4) 플라즈마 개질 PDRN 도포로 인한 모발 건강 지표의 변화와 각 지표 간의 상관성 분석 83
IV. 결론 95
V. 참고문헌 98
