본 연구는 자외선 조사, 해수 침지, 파도에 의한 세정 및 바람에 의한 건조를 포함한 복합적인 환경 스트레스 요인 하에서 자외선 차단제의 유지율과 광보호 효능을 정량적으로 평가하기 위해 마우스 모델을 이용한 모의 해변 시스템을 제시합니다. 이는 전임상 스크리닝 도구로 활용되며 표준화된 임상 시험을 대체하지 않습니다.
방법 논문
자외선 차단제의 효능 및 지속성 평가를 위한 In Vivo 마우스 모사 해변 시스템
* These authors contributed equally
이 논문에서
요약
초록
자외선(UV) 방사는 피부 광노화, 일광 화상 및 급성 UV 유발 피부 손상의 주요한 환경적 요인이다. 자외선 차단제는 광보호를 위한 가장 일반적인 방법이지만, 기존 평가 방법들은 복잡한 해안 환경을 정확히 시뮬레이션하지 못하거나 높은 비용과 윤리적 제한을 수반한다. 본 연구는 복잡한 환경 스트레스 하에서 자외선 차단제의 효능과 내구성을 정량적으로 평가하기 위해, 생체 생쥐 모델과 결합된 새로운 유형의 해안 환경 시뮬레이션 시험 시스템을 제시한다. 특수 설계된 챔버는 조절 가능한 자외선 조사, 파도를 시뮬레이션한 해수 침지 및 바람 건조 메커니즘을 통합한다. 제모된 BALB/c 다양한 자외선 차단제를 처리한 쥐를 대상으로 표준화된 120분간의 모의 해변 조건에 노출시켰다. 자외선 차단제의 잔류율은 형광 영상법으로 정량화하였으며, 광보호 효능은 헤마톡실린-에오신(H&E) 염색을 통해 평가하였다.&E) 표피 두께 및 염증 침윤 염색. 결과는 이 시스템이 다양한 자외선 차단제의 성능을 효과적으로 구별할 수 있음을 보여주었다. 구체적으로, 고차단 내수성 자외선 차단제가 가장 높은 잔류율을 나타내며 자외선 및 환경적 손상에 대해 최고의 보호 효과를 제공하였다. 본 프로토콜은 강제적인 인체 SPF 시험의 검증된 대체법이 아니라 탐색적 교두보로서, 모의된 극한 환경에서 피부 보호 제품을 탐색하기 위한 비용 효율적이고 높은 재현성과 윤리성을 갖춘 전임상 스크리닝 대안을 제공한다.
서론
자외선(UV) 복사, 특히 UVA와 UVB는 피부 광노화, 일광 화상 및 급성 자외선 유도 피부 손상의 주요 원인입니다1,2,3. 자외선 차단제 사용은 이러한 부작용을 완화하기 위해 가장 널리 채택된 전략입니다4,5. 따라서 자외선 차단 효능의 정확한 평가는 피부과학 연구와 화장품 산업 모두에 있어 매우 중요합니다.
현재 자외선 차단제의 효능을 테스트하는 주요 방법에는 in vitro 기기 분석과 인체 임상 시험이 포함됩니다6,7. 석영판 또는 인공 피부를 이용한 UV 분광광도법과 같은 in vitro 방법은 비용 효율적이며 재현성이 높습니다8,9. 하지만 이러한 방법들은 실제 피부 위에서 일어나는 자외선 차단제 막 형성의 복잡한 역학, 내수성 및 씻김 저항성을 모사하지 못한다는 한계가 있습니다. 반면, 지원자의 등 부위에서 최소 홍반량(MED)을 측정하는 인체 임상 시험은 국제 표준화 기구(ISO) (SPF: ISO 24444, 내수성: ISO 16217) 및 FDA 가이드라인에 따라 자외선 차단 지수(SPF)를 결정하는 표준 방법으로 간주됩니다10,11,12,13,14. 임상 시험은 신뢰도가 높음에도 불구하고 비용이 많이 들고 시간이 오래 걸리며, 개인차가 크고, 특히 극한 환경이나 잠재적으로 유해한 환경 조건에서 테스트할 때 윤리적 고려 사항으로 인해 크게 제한됩니다.
기존 평가 기술의 중대한 한계는 실제 해변 환경을 종합적으로 모사할 수 없다는 점입니다. 해변 활동 중 자외선 차단제는 고염분 바닷물 침지와 파도에 의한 세정 과정이 결합된 시너지적 분해 과정을 거치게 됩니다15,16. 이러한 요인들은 도포된 제품의 접착 안정성과 보호 지속 시간을 급격히 저하시킵니다. 이러한 한계를 극복하기 위해, 본 연구에서는 BALB/c 마우스 모델을 이용한 새로운 모사 해변 테스트 시스템을 도입합니다. 이 시스템은 UV 강도, 바닷물 염도, 수온, 파도의 힘, 풍속 등 여러 핵심 환경 변수를 단일한 고제어 플랫폼에 통합하였습니다. 이 하드웨어를 정량적 형광 이미징 및 조직학적 분석과 결합함으로써, 본 프로토콜은 자외선 차단제의 잔존율과 생리적 보호 효능 모두를 정밀하게 평가할 수 있게 합니다. 이 방법은 복잡하고 실제적인 해양 시나리오에서 자외선 차단제의 성능을 평가하기 위한 신뢰성 높고 저렴하며 효율적인 솔루션을 제공합니다.
프로토콜
척추동물을 사용하는 모든 방법은 광둥 라이디 바이오메디컬 리서치 인스티튜트 유한회사의 실험동물 관리 및 윤리 위원회 승인 하에 승인 번호 LDSW2025050-4에 따라 기관 지침을 준수하여 수행되었다.
1. 가상 해안 환경 챔버의 설정
- 시험 챔버를 조립한다. 이 챔버는 투명한 기밀 금속 상자(크기: 길이 40 cm, 폭 30 cm, 높이 30 cm)로 구성되며, × 30 cm 너비 × 동물 출입구가 있는 30cm 높이의 장치
- UV 시뮬레이션 장치 통합: 챔버 상단에 자외선 램프(6W)를 설치하여 약 2 mW/cm²의 강도를 제공하도록 한다.2이것은 평균적인 강한 정오 해변 햇빛을 시뮬레이션한다.
주의: 자외선은 눈과 피부에 유해합니다. 자외선 장비를 사용할 때는 챔버가 완전히 밀폐되었는지 확인하고, 적절한 보호 안경과 보호 의복을 착용하십시오. - 수환경 장비를 통합한다. 내장형 물탱크에 인공 해수를 채운다.
- 정제수 1 kg에 상업용 바다소금 1 kg을 녹여서 인공 해수를 제조한다.± 0.05 kg의 소금을 30 L에 넣는다(± 0.5 L) 물. 물 온도 조절기를 설정하여 25도의 일정한 온도를 유지하도록 한다. °C (± 1 °C).
- 약 10 L/min의 유속으로 웨이브 메이커를 작동시켜 중간 세기의 해안 파도가 발생하는 기계적 마찰을 시뮬레이션한다.
- 동물 보관 구역 전체에 공기가 통과하도록 블로워 팬을 위치시킨다. 해안가의 바람을 시뮬레이션하기 위해 공기 유속을 분당 35입방피트(35 CFM)로 교정한다.
- 모든 구성 요소를 중앙 제어 인터페이스에 연결한다. 테스트에 앞서 제어 시스템에 목표 환경 파라미터를 입력하고, 해당 측정 기기를 사용하여 교정한다.
참고: 외부 휴대용 디지털 UV 방사계, 방수형 온도계 및 풍속계를 사용하여 초기 검증을 수행하여 UV 강도(2 mW/cm²)가 적절한지 확인한다.2), 수온 (25 °C) 및 풍속(35 CFM)이 생물학적 실험을 시작하기 전에 설정된 목표값과 일치하는지 확인한다. - 실험 중에 자외선 램프, 파도 발생장치 및 배수 장치를 켜거나 끄십시오. 를 통해 교번적인 침지 및 노출 단계를 정밀하게 수행하기 위한 인터페이스.
2. 동물 모델의 제작
- 성체를 사육함 BALB/c 표준 조건에서 약 20 g에서 25 g의 체중을 가진 생쥐를 사육하고, 실험에 앞서 1주일간 적응 기간을 갖게 한다.
- 1.5% 이소플루란을 사용하여 마우스를 간단히 마취시킨다. 를 통해 스트레스를 최소화하기 위해 흡입 마취를 실시한다. 쥐의 등 부위 털을 동물 전용 제모 장비를 사용하여 제모한다.
- 다음으로, 상업용 화학적 제모 크림을 생쥐의 등부 피부에 고르게 도포한다. 3~5분 후 따뜻한 젖은 거즈로 털을 부드럽게 닦아낸다.
주의: 조직학에서 사용하는 화학적 제모 크림과 파라포름알데히드는 독성 및 자극성을 가진다. 보호 장갑을 착용한 상태에서 환기가 잘 되는 장소에서 취급해야 한다. 폐기: 모든 화학 폐기물(파라포름알데히드) 및 생물학적 폐기물(동물 시체 및 조직)은 기관 및 지역 규정 요건에 따라 지정된 생물학적 위험물 및 화학 폐기물 용기에 엄격히 준수하여 폐기해야 한다. - 제모한 생쥐를 추가로 2일간 사육하여 회복을 유도한다. 실험 전에 등부 피부를 육안으로 점검하여 제모 과정으로 인한 홍반 또는 자극이 완전히 없는지 확인한다.
- 검은 마커를 사용하여 노출된 등쪽 피부에 십자가 모양을 그려 네 개의 명확한 사분면(제1사분면에서 제4사분면까지)으로 영역을 나눈다.
3. 자외선 차단제 도포 및 전처리
- 테스트용 자외선 차단제를 준비한다. 세 가지 상용 자외선 차단제 A, B, C를 무작위로 선택한다.
- 지정된 부위에 20 μL 마이크로피펫을 사용하고, 멸균된 장갑을 낀 손가락 끝으로 10초 동안 부드러운 원을 그리는 동작으로 균일하게 도포하여 다음과 같이 균일한 필름이 형성되도록 한다:
참고: 모든 사분면에서 손가락 끝으로 가하는 압력을 일정하게 유지해야 한다. 불균일한 도포 또는 과도한 압력을 가하면 필름 두께가 고르지 않게 되어 후속적인 잔존성 평가의 재현성을 직접적으로 해칠 수 있다. - 제1사분면(좌상): 20 mg/cm²를 적용2 선크림 A의
- 사분면 2 (우상단): 20 mg/cm 적용2 자외선 차단제 B의
- 제4사분면(좌하단): 20 mg/cm²를 적용2 자외선 차단제 C의
- 사분면 4(오른쪽 아래): 처리하지 않고 방치함(비보호 대조군).
- 마우스를 5분 동안 휴지 상태로 놓아 자외선 차단제가 등부 피부에 고르고 안정적으로 분포되도록 한다.
4. 자외선 차단제 잔류량 평가
- 자외선 차단제 A, 자외선 차단제 B 및 자외선 차단제 C에 안전한 형광 마커(0.01% w/w Sulfo Cy7)를 혼합한다.
- 형광 물질이 표지된 자외선 차단제를 3절에 설명된 대로 생쥐의 등피부에 도포한다.
- 등피부의 초기 기준 형광 이미지(F0)를 다음을 사용하여 촬영한다. 생체 내 형광 이미징 시스템
참고: 각 동물에서 노출 시간 및 초점 평면을 포함한 이미징 파라미터가 정확히 일정하게 유지되었는지 확인하십시오. 기준값(F0) 측정이 부정확할 경우 자외선 차단제 잔류율의 최종 계산 결과가 무효화될 수 있습니다. - 마우스를 테스트 챔버에 넣는다. 자외선 램프를 끄고 물 온도를 25도로 설정한다. °C.
- 물의 수위를 높이고 파도 발생장치를 작동시켜 쥐들이 30분간 침지 단계(수영)를 하도록 하되, 쥐들의 머리가 수면 위로 안전하게 유지되도록 한다.
- 다음으로, 파동 발생기를 끄고 수위를 낮추어 챔버 내부의 계단식 금속 플랫폼을 노출시킨다. 쥐가 플랫폼 위에서 안전하게 30분 동안 휴식할 수 있도록 한다(몰입 해제 단계).
- 30분 동안 침지하는 단계와 30분 동안 물 밖으로 나오는 단계를 한 번 더 반복하여 두 번째 사이클을 수행한다(총 120분).
- 노출 후 형광 이미지(F1)를 다음을 사용하여 촬영한다. 생체 내 이미징 시스템
- 공식을 사용하여 보유율을 계산한다:
보유 수준 = (F1 / F0) × 100% (1) - 다음 공식을 사용하여 상대적 형광 강도를 계산한다:
형광 강도 = (F1(X) / F1(A)) × 100% (2)
여기서 F0은 기준 형광 강도, F1은 실험 후 형광 강도, F1(A)는 자외선 차단제 A를 도포한 부위의 실험 후 형광 강도, F1(X)는 자외선 차단제 B 또는 C를 도포한 부위의 실험 후 형광 강도를 나타낸다.
참고: 형광 모니터링 실험 중에는 자외선에 의한 형광의 소광(quenching)을 방지하기 위해 UV 램프를 반드시 끄고 있어야 한다. 총 노출 시간은 120분이며, 동물의 상태를 지속적으로 모니터링해야 한다.' 침지 단계 동안 호흡률과 활동 상태를 모니터링하여 스트레스나 고갈의 징후가 없는지 확인한다.
5. 광보호 효능 평가
- 섹션 3에 설명된 대로 표준(형광 비적용) 자외선 차단제를 생쥐의 등 부위에 도포한다.
- 마우스의 상부 목 부위에 검은색 UV 차단 테이프를 부착하여 UV 차단 내부 대조군으로 사용한다. 기저 피부 상태를 기록한다. 를 통해 거시적 촬영
참고: 웨이브 세척 단계 중 물의 침투나 예기치 않게 테이프가 떨어지는 것을 방지하기 위해 테이프의 가장자리를 단단히 눌러 고정하십시오. 테이프가 떨어질 경우 내부 대조 영역이 자외선과 물에 노출되어 조직학적 기준이 오염될 수 있습니다. - 4항에서 설명한 것과 동일한 물 순환 프로그램을 마우스에 적용하되, UV 시뮬레이션 장치를 작동시킨다. 수위를 30분 동안 상승시켜 침수 상태로 유지한 후(침지 단계), 수위를 30분 동안 낮추어 노출 상태로 유지한다(노출 단계). 이 과정을 한 번 더 반복하여 총 120분 동안 진행한다.
- 마우스를 챔버에서 꺼낸 후 피부의 홍반, 벗겨짐 또는 경화 여부를 거시적 촬영을 통해 기록한다.
참고: 챔버의 치수(40 cm × 30 cm × 30 cm) 및 동물' 광원에 대한 활동 공간을 고려할 때, 120분 주기 동안 공급된 누적 UV 선량은 약 2.5 J/cm²로 추정된다.2이 수준의 용량은 측정 가능한 표피 두꺼워짐과 급성 염증을 효과적으로 유도하면서도 생쥐의 안전성과 동물 복지 기준을 철저히 준수함을 보장한다.3. - 실험 종료 시점에서, 생체 조직 채취를 위한 후속 조직학적 평가를 위해 미국수의사협회(AVMA)의 동물 안락사 가이드라인을 철저히 준수하여, 깊은 이소플루란 마취 하에서 경부 탈구를 통해 쥐를 인도적으로 안락사시킨다. 등부 피부 조직을 네 개의 사분면과 테이프로 보호된 영역에서 절제한다.
- 4% 파라포름알데히드에서 조직을 24시간 동안 고정한 후, 표준적인 탈수, 파라핀 포매 및 절편화를 시행한다.
- 헤마톡실린 및 에오신(H&E)으로 절편을 염색한다.&E). 간단히 말해, 절편을 자일렌에서 탈파라핀한 후 농도가 점차 낮아지는 에탄올 용액을 통해 수화하고, 헤마톡실린으로 5분간 염색한 다음 흐르는 수돗물로 세척하고, 에오신으로 1분간 복염색한 후 탈수하고 수지계 고정제로 마운트한다.
- 명시 현미경을 이용하여 염색된 절편을 관찰한다. 표피의 두께를 측정하고, 침윤하는 염증 세포를 계수하여 피부 염증 정도를 평가한다.
참고: 사이클 동안 조사된 UV 선량은 효능 평가를 위해 급성 홍반을 유도하기에 충분하지만, 시험 사이클 후 쥐에서 중증의 전신적 손상 징후가 나타나지 않고 정상적인 신체 활동을 유지함으로써 입증된 바와 같이 안전하고 치사적이지 않은 기준 이내에 머무른다.
6. 통계 분석
- GraphPad Prism 9.5를 사용하여 통계 분석을 수행한다. 정량적 변수는 평균으로 나타낸다. ± 표준편차. 일원배치 분산분석(One-way ANOVA)을 수행한 후 Tukey 검정을 따름’다중 그룹 간 비교를 위한 사후 검정. 통계적 유의성은 *로 정의하였다.p < 0.05, **p < 0.01이며, ns는 유의성 없음(no significance)을 나타낸다(p > 0.05).
결과
시험 시스템의 환경 특성 분석
~ 전의 생체 내 평가를 위해, 시뮬레이션된 해안 챔버의 물리적 파라미터를 교정하여 높은 환경적 충실도를 확보하였다. UV 시뮬레이션 장치는 340 nm에서 피크 파장을 가지며 300 내지 420 nm 범위의 광범위한 스펙트럼을 방출하는 6 W 램프를 사용하였다. 이러한 특정한 분광 분포는 지표면에 도달하는 일반적인 정오의 자연 태양광 자외선 스펙트럼을 효과적으로 반영하며, 생물학적으로 유의미한 부분의 UVB와 함께 UVA 방출이 지배적으로 이루어지도록 한다.17파도 발생기는 10 L/min의 유속으로 작동하여, 완만한 해안 파도 세척과 유사한 가벼운 유체 전단 응력을 생성했습니다. 또한, 공기 흐름 장치는 35 CFM의 일정한 풍속을 제공하였으며, 이는 테스트 영역 상에서 약 3~4 m/s의 풍속으로 변환됩니다. 이는 해안 기상 조건의 전형적인 가벼운 미풍(보포트 풍력 계급 3등급)과 일치합니다.18이러한 결합된 매개변수들은 일반적인 해변 활동 중에 겪게 되는 주기적인 기계적 및 환경적 스트레스 요인을 안정적으로 재현합니다.
자외선 차단제 잔류량 평가
먼저, 해변 시뮬레이션 장치를 조립하였다. 그림 1A에 나타낸 바와 같이, 이 시스템은 주로 송풍 팬, UV 조사 시스템, 모의 해수 탱크 및 제어 시스템으로 구성되며, 각각 바람 건조, UV 조사, 해수 침지 및 중앙 제어에 사용된다. 마우스를 장치에 넣고 시스템을 가동하여, 해변에서의 침지 및 노출 단계 조건을 성공적으로 시뮬레이션하였다 (그림 1B). 이 설정을 바탕으로, 먼저 이러한 조건 하에서 자외선 차단제의 잔류량을 조사하였다. 우선 형광 마커가 표지된 시판 자외선 차단제 A, B, C를 마우스의 등 피부에 도포하였다. 그 후, 이 마우스들을 시뮬레이션 장치에서 30분간의 침지(수영 시뮬레이션)와 30분간의 노출 단계(해변에서의 일광욕 시뮬레이션)로 구성된 교대 사이클에 노출시켰다. 파도와 바람의 전체 사이클이 완료된 2시간 후, 피부에 잔류하는 형광을 in vivo 이미징을 통해 검출하였다. 그림 2A–B에서 보듯이, 시뮬레이션 전과 비교하여 모든 자외선 차단제 그룹에서 형광 강도가 감소하였으며, 이는 해수 파도의 세척 효과로 인해 상당량의 자외선 차단제가 제거됨을 나타낸다. 그 중 자외선 차단제 C를 처리한 구역은 상대적으로 높은 형광량을 유지했고, 자외선 차단제 B는 중간 정도의 잔류율을 보였으며, 자외선 차단제 A는 가장 낮은 잔류율을 나타냈다 (그림 2C). 이는 자외선 차단제 C와 B가 상대적으로 더 강력한 잔류 능력을 갖추고 있음을 시사한다. 이러한 데이터는 본 연구의 장치가 복합적인 환경 스트레스 하에서 서로 다른 제형의 내구성을 정량적으로 구분할 수 있음을 입증한다.
광보호 효능
모의 해변 환경에서 이러한 자외선 차단제들의 UV 보호 효과를 추가로 조사하기 위해, 마우스 등 쪽 피부의 거시적 관찰을 수행하였습니다. 다음에 나타난 바와 같이 그림 3A 및 3B보호 조치를 하지 않은 대조군은 뚜렷한 홍반, 붉어짐 및 일광 화상으로 특징지어지는 UV 유발 손상을 보였다. 이와 대조적으로, 자외선 차단제를 도포한 부위에서는 일광 화상 증상이 현저히 완화되었다. 또한, 조직학적 분석 결과 H 사용하기&E 염색을 수행하였으며 앞서 언급한 거시적 관찰 결과와 일치하였습니다(그림 4A–B). 보호 처리를 하지 않은 대조군을 해변 시뮬레이터에 노출시켰을 때, 표피의 유의미한 증식과 염증 세포의 뚜렷한 침윤이 (그림 4C진피에서 관찰되었으며, 이는 모사 해변 테스트 시스템이 실제 해변 환경의 피부 일광 화상을 효과적으로 재현함을 입증한다. 자외선 차단제 도포는 이러한 병리적 변화를 유의미하게 완화했다. 특히, 자외선 차단제 C를 처리한 피부 조직의 표피 두께와 염증 세포 침윤은 동일한 환경적 스트레스에 노출된 UV 차단 내부 대조군과 매우 유사했다. 이는 자외선 차단제 C가 모사 해양 환경에서 최적의 보호 효과를 제공함을 나타내며, 이는 높은 유지율과 고유의 광보호 특성에 기인한 것으로 보인다.
그림 1: 모의 해변 테스트 시스템의 개요. (A) 장치 도식도. (B) 테스트 챔버 내부의 마우스. 맞춤형 테스트 챔버는 UV 조사 장치, 파도 발생기가 포함된 수조, 송풍기를 통합하여 실제 해변 환경을 효과적으로 모의 구현한다. 이 그림은 저자가 직접 작성한 것으로 저작권 문제가 없다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2: 자외선 차단제 잔류 형광 분석. (A) 120분 실험 전후 마우스 등 피부의 대표적인 형광 이미지. (B) 형광 잔류량의 정량 분석. (C) 상대적 형광 강도 분석. 데이터는 평균 ± SD(n = 5)로 표시됨. 통계 분석은 one-way ANOVA 후 Tukey의 사후 검정을 사용하여 수행됨. *p < 0.05, **p < 0.01. 이 그림의 확대 버전을 보시려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3: 환경 노출 후 마우스 피부의 거시적 외관. (A>) 모의 해변 환경에 120분간 노출시킨 후 마우스 등쪽 피부의 대표적인 거시적 이미지. (B) 자외선 차단제로 보호한 영역 및 UV 차단 내부 대조군(Normal)과 비교하여 보호되지 않은 대조군 영역에서 홍반 및 박리가 발생했음을 보여주는 국소 확대도. 이 그림의 확대 버전을 보시려면 여기를 클릭하십시오.
그림 4: 광보호 효능의 조직학적 평가. (A>) 환경 노출 후 서로 다른 처리 부위의 마우스 등 피부 H&E 염색 대표 단면. 표시선은 측정된 표피의 경계를 나타낸다. 스케일 바 = 250 µm. (B>) 각 지정 구역의 표피 두께에 대한 정량적 분석. (C>) 상대적 염증 세포 수(%)의 정량적 평가. UV 차단 내부 대조군(Normal)을 기준(100%)으로 설정하였다. 데이터는 평균 ± SD (n = 5)로 표시되었다. 통계 분석은 one-way ANOVA 후 Tukey의 사후 검정을 사용하여 수행되었다. *p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
토론
본 연구에서는 다요인 시뮬레이션 해안 시험 시스템과 생체 생쥐 모델을 성공적으로 개발하고 검증하였다. 단순히 새로운 장비를 제공하는 것을 넘어서, 이 통합 프로토콜은 다양한 환경 스트레스 요인의 상승 작용 하에서 자외선 차단제의 내구성 및 광보호 효능을 동적 평가할 수 있게 해준다. 단순화된 시험관 내 복잡한 인간 임상시험 및 분석법을 통해 이 방법은 피부 장벽 제형이 실제 해양 환경에서 어떻게 작용하는지를 이해하기 위한 포괄적인 전임상 플랫폼을 마련한다.
본 프로토콜이 기존 방법에 비해 가지는 주요 장점은 높은 환경적 충실도이다. 일반적인 방수성 시험은 보통 실험실 용기 내 정지 상태의 물에 시료를 담그는 방식을 사용한다.19. 반면, 본 시스템은 파동 작용에 의한 기계적 마찰, 고농도 해수의 삼투압 스트레스, 바람에 의한 증발 효과 및 지속적인 자외선(UV) 조사 등을 통합한다. 이러한 요소들은 선스크린 필름의 분해를 촉진하는 시너지 효과를 나타내며, 훨씬 더 엄격하고 현실적인 스트레스 테스트를 제공한다. 형광 유지 평가 과정에서는 형광물질의 소광(quenching)을 방지하기 위해 UV 램프를 끄는 점에 유의해야 한다. 따라서 이 특정 테스트는 기계적 세척과 삼투압 스트레스에 대한 물리적 내구성을 평가하지만, UV에 의한 화학적 분해 요소는 포함하지 않는다. 이를 보완하기 위해 후속 조직학적 평가는 UV 모듈을 작동시킨 상태에서 수행되어 실용적 효능에 대한 종합적인 평가를 제공하였다. 결과는 모든 선스크린이 일정 수준의 기본 보호 효과를 제공하지만, 유지율(그림 2) 및 해당 조직학적 보호 효과 (그림 4) 제형에 따라 유의미하게 달라졌다'이러한 복합 동적 하중에 대한 저항력.
사용 BALB/c 생쥐는 훌륭한 모델을 제공한다 생체 내 피지 분비, 경피수분손실, 동적 피부 움직임과 같은 생물학적 변수를 반영하는 플랫폼으로, 인공 피부 모델로는 재현할 수 없는 요소들을 포함한다. 120분 주기 동안 조사된 자외선(UV)량은 노출된 피부 부위에 급성 일사성 피부염을 효과적으로 유도하면서도 전신 독성이나 중대한 손상을 유발하지 않도록 철저히 제어되었으며, BALB/c 마우스에 대한 윤리적 기준 내에서 엄격히 유지되었다. 또한, 단일 마우스를 분할하여'다양한 자외선 차단제 제형 간의 매우 정확한 쌍체 비교가 가능하도록 하기 위해, 우리는 다시 네 개의 사분면으로 나누어 개체 간 생물학적 변이를 제거하였다.
이 프로토콜에서 중요한 단계는 제모 후 생쥐 피부가 완전히 회복되도록 보장하는 것이다. 기저 상태에서의 자극이 존재할 경우 조직학적 결과 해석이 왜곡될 수 있기 때문이다. 또한 자외선 차단제 필름의 균일한 도포, 시험 전 환경 인자들의 안정적인 보정, 그리고 침지 및 노출 단계의 정확한 시간 조절은 시료 간 높은 재현성을 확보하기 위해 필수적이다. 문제 해결 측면에서 예상 가능한 몇 가지 문제가 발생할 수 있다. 자외선 차단제 도포가 고르지 않을 경우, 피펫팅 볼륨을 재보정하고 부드러운 원형 운동을 보장해야 한다. 제모로 인한 홍반이 지속되는 경우에는 회복 기간을 연장하거나 해당 동물은 제외시켜야 한다. 침지 중 동물의 피로를 방지하기 위해 활동 상태를 철저히 모니터링하고 침지 단계 동안 휴식 플랫폼이 완전히 접근 가능하도록 해야 한다.
이 모델의 한 가지 한계는 생쥐 피부와 인간 피부 간의 해부학적·생리학적 차이점(예: 모낭 밀도 및 표피 두께)이다. 생쥐 피부는 모낭 밀도가 더 높고 표피가 더 얇아 자외선 차단제 필름 형성에 영향을 줄 수 있다. 풍부한 모낭 함몰 부위는 미세 저장소 역할을 할 수 있어 무기성(입자 기반) 자외선 차단제가 유기성 제제보다 기계적으로 더 잘 잔류할 가능성이 있다. 이 모델은 제형 비교를 위한 탄탄한 도구이지만, 최 abs final SPF 표시를 위해서는 여전히 인체 임상시험의 필요성이 있다. 이 시스템의 향후 응용 가능성은 매우 광범위하다. 자외선 차단제를 넘어서, 이 장치는 엄격한 환경 조건에서 다른 국소 화장품, 장벽 크림, 상처 드레싱 및 자외선 차단 의류 등의 내구성 평가에도 활용될 수 있다. 이러한 시스템의 통합은 R&D 프로세스로, 인간 임상시험에 진입하기 전에 화장품 화학자 및 피부과학 연구자들에게 신속하고 비용 효율적이며 윤리적인 스크리닝 방법을 제공한다.
공개 사항
저자들은 선언할 이해상충 관계가 없음을 밝힙니다.
감사의 글
본 연구는 Foshan 자체 자금 지원 과학 기술 혁신 프로젝트(No. 2220001004842)의 지원을 받아 수행되었습니다.
재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| Eosin | Macklin | 770427 | H&E 염색에 사용 |
| Ethanol | Macklin | E809059 | H&E 염색에 사용 |
| 제모 크림 | Veet | TMG-001 | 잔털 제거에 사용 |
| Hematoxylin | Macklin | H810910 | H&E 염색에 사용 |
| Image J | 이미지 분석에 사용 | ||
| In vivo Imaging System | Perkinelmer | IVIS Lumina III | 형광 유지 검출에 사용 |
| Isoflurane | RWD Life Science | R510-22-10 | 마우스 마취에 사용 |
| Paraformaldehyde | Biosharp | BL539A | 피부 조직 고정에 사용 |
| shaver | Chemmole | CM700015 | 대부분의 털 제거에 사용 |
| Sodium chloride | Macklin | S805285 | 모의 해수 제조에 사용 |
| Sulfo Cy7 | Ruixibio | R-Z54515 | 자외선 차단제 표지에 사용 |
| UV lamp | Kanfu Lighting Technology | T5-6W | 자외선 조사에 사용 |
| Xylene | Macklin | X821391 | H&E 염색에 사용 |
참고문헌
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