Gemini type synthetic ceramides, 1,3-bis(N-(2-hydroxyethyl)-palmitoylamino)-2-hydroxy-propane(HEPHP) and 1,3-bis(N-(2-hydroxyethyl)-tocophenylamino)-2-hydroxy -propane(HETHP) enhanced with vitamin E(tocopherol) on the ceramide HEPHP, were investigated for a potent restorative effect of the damaged human skin. These synthetic materials were considered to overcome the crystallizing problem of ceramides. The interaction between the polar groups of surfactants(C16EO20, CholEO20) and ceramide HEPHP(trade name: PC(Pacific ceramide) 104) prevents from crystallizing out, while water molecules play a key role for the strong interaction between hydrophilic part of ceramide PC104 and polyoxyethylene. A ceramide HETHP(trade name: tocomide (tocopherol+ceramide)) mixture was considered as a model system of an artificial stratum corneum lipid complex(ASCLC), which was composed of cholesterol, linoleic acid, and tocomide like as the constitution of the natural skin. The physical properties and phase behaviors of tocomide were more intensively examined in order to figure out a thermodynamically stable lamellar phase region. To be able to use intercellular lipids as a drug carrier(i.e. as liposome and/or emulsion), a stable lamellar structure had to be developed with cholesterol and fatty acids. In the range of concentration that it is observed, the internal structures of tocomide and lipid complex with tocomide(LCT) 415 are optically clear and stable. The model liquid layer is particularly susceptible to inhibit transepidermal water loss and oxidative damage and a 2-dimensional Langmuir film was studied for the partial miscibility of lipids at the air-water interface.
The structural properties of tocomide structure were also investigated. From the X-ray diffraction(XRD) results and polarized microscopic images, pure tocomide formed a liquid crystal at room temperature with lamellar periodicity to be 36.7Å (2Θ=2.41˚). Transepidermal water loss(TEWL) and antioxidation experimental data showed that tocomide improved the efficiency for epidermal treatment. The structure and properties of ASCLC mixed with tocomide, LCT 415, were investigated through Furrier Transform-Infra Red(FT-IR), polarized light microscopy(PLM), wade angle X-ray scattering(WAXS) and small angle X-ray scattering(SAXS), small angle neutron scattering(SANS), and freezer fracturing-transmission electron microscopy(FF-TEM). The hydrated LCT 415 samples involve interactions with the weaken hydrogen bonding with the C=O, and give the spectral pattern of liquid crystal phase by X-ray diffraction experiments. The SAXS and SANS results were shown that the lattice spacing increased according to the amount of hydration. At low hydration(below 10wt%) samples, striated structures were imaged in FF-TEM measurements. At high hydration(above 50wt%) samples, spherical emulsion, about 1-4㎛ in diameter, were observed. A phase transition region appeared around a 50wt% hydration sample. Therefore, it is concluded that lamellar structures of LCT 415 hold lots of water like as natural stratum corneum lipid complex.
합성 세라마이드인 1,3-bis(N-(2-hydroxyethyl)-palmitoylamino)-2-hydroxy-propane(HEPHP)과 HEPHP에 비타민 E를 강화한 1,3-bis(N-(2-hydroxyethyl)-tocophenylamino)-2-hydroxy-propane(HETHP) 두 물질은 손상된 피부를 회복시키는 물질로서 조사되었고, 이 물질이 실제 emulsion system에서 일어날 수 있는 세라마이드의 gelling이나 석출되어지는 현상을 극복하기 위한 실험들이 이루어졌다.
HEPHP(상품명 PC104)는 인체 각질에 존재하는 지질 성분들에 친수성기를 결합하여 물과의 상호작용력을 증가시킨 물질들인 지방산에 에틸렌옥사이드기가 부가되어 있는 C16EO20와 콜레스테롤에 에틸린옥사이드기가 부가되어있는 CholEO20를 각각 또는 함께 사용하여, 세라마이드를 물과 오일의 경계면에서 안정화하는 방법을 모색하였다. 이로부터, 세라마이드 구조내에 존재하는 친수성기와 에틸렌 옥사이드기와의 상호작용으로 인하여 다량의 물을 함유하여 lamellar 구조를 형성하고 안정화를 증가시킬 수 있음을 알 수 있었다.
Skin care product를 위한 물질로 안전하게 사용할 수 있는 유사 세라마이드인 HETHP(상품명 tocomide)가 새로이 합성되었고 그 물성과 특성들이 조사되었는데, tocomide는 비타민 E의 항산화 기능과 ceramide의 장벽회복 기능을 함께 갖고 있는 물질임이 밝혀졌다. Tocomide 또한 천연 피부의 각질 리피드의 구성성분(지방산, 콜레스테롤 그리고 세라마이드)을 이용한 지질 복합체(ASCLC: artificial stratum corneum lipid complex)를 형성하여 tocomide의 효능과 안정도를 구조적인 방법으로 접근하였다. 리피드 구성 주요 성분인 지방산, 콜레스테롤 그리고 세라마이드를 각각 리놀레인산, 콜레스테롤 그리고 tocomide로 대체하여 그들의 함량별 혼화정도와 안정도를 관찰하여 삼성분계를 작성하였고, 그 중 가장 안정하고 용융이 용이한 상태인 Linoleic acid, Cholesterol 그리고 Tocomide의 중량비가 각 4:1:5인 혼합 물질 LCT415(lipid complex with tocomide 415)을 선정하였고 그들의 특성들이 조사되었다.
LCT415는 리놀레인산의 이중결합을 지속시켜주는 산화 안정화 효과를 핵자기 공명 실험과 리놀레인산의 중량변화 실험을 통하여 알 수 있었으며, 다량의 물을 함유할 수 있는 구조임을 FTIR(Furrier Transfer Infra Red) 분석법과 몇몇 다른 구조분석 기법(편광현미경 분석법, X-ray 회절 분석법, 중성자 소각 산란법, 그리고 freezer fracturing 투과전자현미경법등)을 이용하여 관찰하였다. FTIR 실험으로는 수분이 결합하는 구조가 LCT415 혼합물 중에 존재하는 C=O 화학 결합임을 알 수 있었고, 편광현미경 분석에서는 라멜라 결합의 광학특성 현상이 발현되었다. X-ray 회절 분석법과 중성자 소각 산란법으로는 LCT415 물질이 수분을 함유함에 따라서 미세구조의 간격이나 크기가 증가함을 보였으며, 수분 함량이 증가할 경우 그 구조 또한 변하게 됨을 예측할 수 있었다. 그리고 freezer fracturing 투과전자현미경법으로 그 미세 구조들을 관찰하였다. 일련된 이상의 실험을 통하여 tocomide는 항산화 기능과 피부장벽회복능력이 우수하며 이러한 tocomide를 이용하여 천연 각질 리피드 유사 복합체인 LCT 415를 탄생시켰다. 에멀젼 시스템에 도입한 예비실험의 결과로는 질량대비 3% 이상의 tocomide가 고온(45℃)에서 45일 이상 안정한 제형을 유지하며 gelling 이나 석출 현상이 나타나지 않았다. 본 논문이 그간 생체유래물질로서 피부장벽회복능력과 수분함유량의 중요한 성분으로 각광 받아오던 세라마이드의 에멀젼 제형에서 사용과 그를 이용한 응용들에 대한 앞으로의 많은 실험들의 진행에 큰 도움이 되리라 사료된다.
