FJK 2020년 8월호 [특집] 새로운 선스크린 기술과 선케어 소재 3 - 코스인코리아닷컴

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# 자외선에 의한 산화 스트레스를 생체광자로서 시각적으로 파악한 연구

생체광자(biophoton)란 생체에서 발생하고 있는 극히 미약한 자발적 발광으로 생체 초미약 발광(ultraweak photone mission)이라고도 한다¹⁾²⁾. 또 반딧불 등의 생물발광과는 구별된다. 발광 강도는 약 10~16 W/cm²(10 3 photon/s/cm²) 이하로 매우 약하고 육안으로 감지할 수 있는 강도보다 3~6자리 정도 약하다.

생체 광자는 생체 내의 생화학 반응과정에서 생긴 들뜬 상태의 분자종이 기저상태로 전이했을 때에 방사되는 발광이다. 통상적으로 그 대부분이 생체 내에서 생성되는 산소 분자종에 의한 산화반응을 기원으로 하는 것으로 일반적으로 활성산소종(ROS)이나 프리라디칼 (free radical)에 의한 생체물질의 산화 과정이나 과산화 과정 등에서 관측되는 경우가 많다.

지질 과산화 반응을 예로 들면 생체 내에서 발생한 ROS가 개시제가 되어 퍼옥시 라디칼(peroxy radical)을 발생시켜 여기 카보닐 분자나 여기 일중항산소가 형성된다(그림1). 이들 들뜬 분자종과 에너지 이행에 의해 야기된 생체물질이 발광종이 될 것으로 추정된다³⁾.

그림1 지질 과산화 반응에서의 생체광자 발생 메커니즘

또 이 발광 메커니즘에 근거해 생체의 산화 스트레스 평가에 이용할 수 있는 것으로 보고되고 있다⁴⁾. 생체광자는 사람의 피부에서도 관측되어⁵⁾ 피부의 산화 스트레스 평가에도 이용되고 있다⁶⁾. 마우스를 이용한 실험에서는 종양 평가에 응용한 사실이 보고되고 있다⁷⁾. 한편, 생체 이외에서는 플라스틱 등의 산화반응 과정에서 미약한 발광이 발생하는 것으로 알려져 있어 유기재료의 산화 열화 평가에도 응용되고 있다⁸⁾.

포톤의 검출 방법으로서 광전자 증배관을 이용한 포톤 카운트⁹⁾를 들 수 있지만 고감도 냉각 CCD 카메라를 이용해 이미징하는 것도 가능해지고 있다¹⁰⁾. 생체광자를 이용한 평가에서 특징적인 점이 논-라벨과 비침 습으로 측정할 수 있으며 이제까지 어려웠던 in vivo에서의 직접적인 평가를 가능하게 한다. 또 CCD 카메라를 이용한 이미징에서는 피부의 산화 스트레스를 시각적으로 파악할 수 있다.

최근에는 피부의 광노화와 그 예방에 관한 컨센서스 스테이트먼트(합의 성명)¹¹⁾가 발행되어 자외선이 피부에 초래하는 미용적인 문제나 선 스크린의 광노화 예방 효과가 나타나고 있다. 자외선 노출에 의한 육안 확인이 가능한 피부 변화로 흑화(黒化)나 홍반을 들 수 있는데 이와 같이 자외선에 의한 영향을 눈으로 확인하는 것은 자외선 손상을 인지하는데 중요하다고 생각된다. 한편, 생체광자 측정에서는 비교적 약한 자외선 손상을 파악할 수 있으며 또한 이미징 법에서는 시각적으로 평가할 수 있다. 본고에서는 생체광자 이미징을 이용한 피부 산화 스트레스 평가사례와 항산화제, 선 스크린 평가 응용사례를 소개한다.