KR100732249B1

KR100732249B1 - 금 및/또는 은 나노입자를 함유하는 화장료용 안료 조성물

Info

Publication number: KR100732249B1
Application number: KR1020050064778A
Authority: KR
Inventors: 정봉현; 정진영; 하태환; 임용택; 김진경
Original assignee: 한국생명공학연구원
Priority date: 2005-07-18
Filing date: 2005-07-18
Publication date: 2007-06-27
Also published as: JP2009501786A; CN101222906A; CN101222906B; WO2007011103A1; BRPI0616007A2; US20090022765A1; KR20070010302A; EP1909745A1

Abstract

본 발명은 (a) 적색을 나타내는 금 나노입자; (b) 황색을 나타내는 은 나노입자; (c) 주황색을 나타내는 금은 합금 나노입자; 및 (d) 청색을 나타내는 금 나노입자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 또는 2 이상을 함유하는 가시광선 영역의 색을 나타내는 것을 특징으로 하는 화장료용 안료 조성물 및 상기 안료 조성물을 함유하는 색조 화장료와 유색 화장수에 관한 것이다.

본 발명에 따르면 금 또는 은 나노입자를 통하여 가시광선 영역의 다양한 색을 나타내는 안료를 제조할 수 있고, 이를 다양한 비율로 혼합하여 다양한 색상을 나타낼 뿐만 아니라, 침착이나 응집이 일어나지 않고 오랫동안 그 색상을 유지되는 화장료용 안료 조성물을 제공하는 효과가 있다. 또한 본 발명에 따른 안료는 종래 사용되던 금속 안료와 달리 인체에 무해하며 부작용이 없으며 금과 은의 건강에 이로운 효능까지 함께 보유하는 것이어서, 기능성 원료로 다양하게 응용될 수 있다.

금, 은, 나노입자, 화장료, 안료, 적색, 황색, 청색

Description

금 및/또는 은 나노입자를 함유하는 화장료용 안료 조성물{Cosmetic Pigment Composition Containing Gold and/or Silver Nano-Particles}

도 1은 적색의 구형 금 나노입자와 황색의 구형 은 나노입자 및 청색의 금 나노쉘 입자를 다양한 비율로 혼합하여 제조된 녹색, 보라색 및 주황색 안료 조성물을 나타낸 것이다.

도 2는 순수한 금 또는 은 나노입자 조성물이나 그 혼합물을 통상의 화장수와 혼합하여 제조된 다양한 색이 표현된 유색 화장수를 나타낸 것이다.

도 3은 적색의 구형 금 나노입자 안료 조성물을 립스틱 원재료와 혼합하여 제조된 나노 금 립스틱을 나타낸 것이다.

발명의 분야

본 발명은 금 또는 은 나노입자를 함유하는 화장료용 안료 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 적색의 금 나노입자, 황색의 은 나노입자, 청색의 금 나 노입자 또는 상기 두 가지 나노입자의 혼합물을 함유하여 다양한 색을 갖는 화장료용 안료 조성물에 관한 것이다.

발명의 배경

립스틱을 포함하는 대부분의 화장품에 주로 이용되는 색소의 주재료는 석유에서 분리하여 합성한 타르계열의 색소로 약 90여종이 있다. 또한 발색을 위해안료로 금속화합물을 사용하는데 대부분 납, 카드늄, 산화철과 같은 중금속 화합물이다. 이러한 안료는 발색성이 강하여 색상이 선명하고 종류에 따라 내열성과 내광성이 좋으나, 물에 녹지 않고 일부의 용제에만 녹고, 보통 분산형태로 존재하지만 안료 상호간의 응집력이 작용하거나 침강이 일어나 안전한 분산상태를 오래 유지하지 어려운 단점이 있다.

뿐만 아니라 이러한 안료들은 인체에 유해한 물질로 피부질환과 같은 부작용이 생길 수 있다. 상기와 같이 화장료용 안료의 사용에 있어서의 부적절성으로 인해 다양한 화장료용 색소에 대한 연구가 지속되어 왔다. 예를 들어, 공개특허 특1997-009773에서 무궁화에서 추출한 사포나린을 다량 함유한 색소를 화장료로 사용할 것을 제시한 바 있는데, 이 경우 인체 유효 생리 활성물질을 함유할 뿐만 아니라 기존의 안료인 금속화합물을 대체할 수는 있으나, 화장료로 사용할 때는 피부의 번들거림을 막기 위해 여전히 유기물질이나 합성 수지입자 등을 사용해야 한다는 문제점이 있다.

한편, 공개특허 10-2005-0030398에는 나노금 함유 실리카 미립자를 함유한 화장료로 피지분비에 의한 번들거림을 효과적으로 억제할 수 있는 메이크업 화장료가 개시되어 있다. 그러나 여기에 사용되는 나노금은 붉은 색을 나타내는 영역의 20 내지 50 나노미터에 한정되어 있고, 다양한 색상을 나타내는 데는 한계가 있다.

나노미터 크기의 물질은 마이크로 또는 미터 단위의 물질과는 상이한 물리적 특성을 나타내는데, 특히 금속물질의 경우 광학적 성질이 매우 독특하다. 예를 들어 금의 경우, 크기가 구 형태의 수백 나노미터가 되면 흔히 볼 수 있는 노란 금색이 아닌 적색을 띠기 시작하고, 은의 경우 비슷한 크기에서 회색과 유사한 은색이 아닌 황색을 띤다. 이러한 현상은 금속 표면에서 일어나는 표면 플라즈몬 공명 현상에 의한 것으로, 크기와 모양에 따라 독특한 파장의 영역을 흡수하고 나머지 파장을 반사시킴으로써 우리 눈으로 하여금 반사된 파장만을 인식하게 하는 것이다. 즉 나노미터 크기의 금 입자가 적색으로 나타나는 것은 금 나노입자가 녹색 계통의 빛을 흡수하고 나머지 파장을 반사시키기 때문이고, 그러한 나노 금 또는 은 입자의 크기와 모양을 변화시키면 각각 다른 파장을 흡수하는 나노입자를 만들 수 있는 것이다.

그러나 종래의 기술에서는 금 또는 은 나노입자를 이용하여 적색 또는 황색외의 색상을 구현하여 응용한 기술이 보고되지 않았었다.

게다가, 금과 은은 종래 사용되어 오던 색소와는 달리 독성이 없고 강력한 살균력을 지녔을 뿐만 아니라, 매우 안정성이 높은 장점이 있어 식품과 화장품 등에서 고급 원료로 사용되어 오는 활용가치가 큰 물질이다.

금의 효능에 대하여 고대로부터 기원 1세기 로마 박물학자 대 플리니우스는 피부궤양 등을 고치는 힘이 있다는 기록을 남긴 바 있고, 중세엔 물약에 금가루를 넣어 노화방지용으로 사용하였다. 한편, 현대의학에서는 금이 간균의 증식억제 작용이 있고, 천식 등에도 효험이 있음이 밝혀진 바 있다. 1927년대 유럽에서 류마티스성 관절염 등에 통증 경감 작용이 있음을 발견하였고, 내과 및 안과에서는 미세한 금 입자를 이용하고 있다. 또한, 동의보감 등 한의서에서는 금이 신경안정 작용, 해독작용, 피부 정화 작용, 관절염, 신경통 등에도 유효하다는 기록이 있을 정도로 금의 효능은 널리 알려진 것이다.

이와 더불어, 은에는 650여 가지의 세균 및 지상의 거의 모든 간세포 병균을 비롯한 곰팡이 균, 바이러스 균 등 모든 종류의 균을 살균할 수 있으며, 균이 증식하는 과정에서 필요한 효소의 기능을 정지시키는 것이 밝혀진 바 있다. 또한 은에는 화상 시 뛰어난 치유 효과, 뼈의 성장을 촉진하고 세포의 재생을 돕는 세포 재생 및 활성화 효과, 면역력 향상효과, 림프액 순환작용을 도와주는 조혈작용, 냄새의 근원이 되는 각종 세균의 살균 및 암모니아와 변성 단백질을 무력화시키는 살취작용, 알코올 분해 등 인체 내 독소를 배출하는 해독작용 등의 효과가 있다.

이에 본 발명자들은 인체에 뛰어난 효능을 가지는 금 또는 은을 통하여 다양한 색을 구현하는 방법을 개발하고자 예의 노력한 결과, 금 또는 은 나노입자로 가시광선 영역의 다양한 색을 구현할 수 있는 안료 조성물을 제조할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

결국 본 발명의 주된 목적은 금 또는 은 나노입자를 함유하여 인체에 무해하고 다양한 색을 나타낼 수 있는 화장료용 안료 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 화장료용 안료 조성물을 함유하는 화장수 또는 색조 화장료를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 (a) 적색을 나타내는 금 나노입자; (b) 황색을 나타내는 은 나노입자; (c) 주황색을 나타내는 금은 합금 나노입자; 및 (d) 청색을 나타내는 금 나노입자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 또는 2 이상을 함유하는 가시광선 영역의 색을 나타내는 것을 특징으로 하는 화장료용 안료 조성물을 제공한다.

상기 안료 조성물에 있어서, 상기 나노입자는 나노구형(nanospheres), 나노라드(nanorods), 나노쉘(nanoshells), 나노큐브(nanocubes) 및 나노프리즘(nanoprism)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 형태일 수 있고, 바람직하게는 상기 적색을 나타내는 금 나노입자 및 황색을 나타내는 은 나노입자는 각각 나노구형이고, 청색을 나타내는 금 나노입자는 나노쉘(nanoshells), 나노라드(nanorods), 나노큐브(nanocubes) 및 나노프리즘(nanoprism)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 형태일 수 있다.

또한 상기 안료 조성물에서 상기 나노입자 혼합물은 (a) 적색을 나타내는 금 나노입자와 황색을 나타내는 은 나노입자가 다양한 비율로 혼합된 혼합물; (b) 황 색을 나타내는 은 나노입자와 청색을 나타내는 금 나노입자가 다양한 비율로 혼합된 혼합물; (c) 적색을 나타내는 금 나노입자와 청색을 나타내는 금 나노입자가 다양한 비율로 혼합된 혼합물; 및 (d) 적색, 황색 및 청색의 3가지 색을 나타내는 나노입자가 다양한 비율로 혼합된 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일구현예에서는 상기 안료 조성물을 함유하는 색조 화장료를 제공한다. 상기 색조 화장료는 제형이 트윈케이크, 유화파운데이션, 메이컵베이스, 스킨커버, 아이섀도, 페이스 파우다, 립스틱, 마스카라, 네일락카 또는 아이브라우펜슬인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 다른 구현예에서는 상기 안료 조성물을 함유하는 유색 화장수 조성물을 제공한다. 상기 화장수 조성물은 제형이 유연화장수, 영양 화장수 또는 엣센스인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에서는 금 또는 은 나노입자를 함유하여 스킨로션과 같은 화장수나 립스틱과 같은 색조화장품에 다양하게 색상을 표현할 수 있는 무독성이고 안정성 있는 화장료용 안료 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 금 또는 은 나노입자는 구형(nanosphere), 쉘 형태(nanoshell), 또는 막대형(nanorod)을 가질 수 있다. 그러나 통상적으로 구형의 금 나노입자와 은 나노입자가 각각 적색과 황색을 나타낸다.

본 발명에서는 상기 적색 및 황색을 띠는 금·은 나노입자 외에 청색의 금 나노쉘 입자를 사용하여 가시광선 영역 내의 다양한 색을 구현하였다.

즉, 상기와 같은 적색, 황색 및 청색 외에도 적색과 황색을 혼합하면 주황색 계열의 색상이 표현되고, 황색과 청색을 혼합하면 녹색 계열의 색상이 표현되며, 적색과 청색을 혼합하면 보라색 계열의 색상이 표현될 수 있는 것이다.

본 발명에서 주황색은 금과 은을 혼합하여 합금 형태의 나노 금은 콜로이드를 얻어 표현할 수도 있다.

본 발명에서는 금 또는 은 이온을 환원제를 이용하여 나노입자를 형성하였는데, 금 이온은 HAuCl₄ 용액을 사용하고, 은 이온은 AgNO₃ 용액을 사용하였으며, 환원제로는 소듐 사이트레이트(sodium citrate)를 사용하였다.

금 또는 은 이온이 첨가된 수용액을 가열시킨 후 일정 농도의 환원제를 첨가하면 콜로이드 형태의 나노입자가 형성되는데, 이때 가해주는 가열 온도와 환원제의 농도에 따라 다양한 크기의 입자가 형성될 수 있다. 일반적으로는 구형의 입자가 만들어진다.

상기와 같은 방법으로 형성된 나노입자는 고유의 색상을 나타내게 되는데, 대개 금 나노입자는 와인과 같은 적색을 띠고, 은 나노입자는 선명한 황색을 띈다. 금 이온과 은 이온을 혼합하여 동시에 환원시키면 적색과 황색의 중간색인 주황색을 나타낸다. 이때 금 이온과 은 이온의 비율을 달리하면 그 비율에 따라 은 이온이 많을수록 황색에 가까운 색이, 금 이온이 많을수록 적색에 가까운 색을 만들 수 있어, 다양한 색이 표현된다.

본 발명에서는 청색을 띠는 금 나노쉘 입자도 제공하는데, 상기 금 나노쉘 입자는 은 나노입자 표면에서 금 이온을 환원시키면서 은을 산화시키면서 깎아낸다. 이에 따라, 최종적으로 금 입자만이 안이 텅 빈 둥근 구 형태의 쉘(shell)을 형성하여 청색을 띠게 되는 것이다. 이때 쉘의 크기를 조절하면 더욱 다양한 색상을 나타낼 수 있다. 쉘 크기의 조절은 주형이 되는 은 나노입자의 크기를 변화시키면 된다. 또한, 청색을 나타내는 금 나노입자는 나노라드(nanorods), 나노큐브(nanocubes), 나노프리즘(nanoprism) 등, 그 형태를 달리 조절하여 제조할 수도 있다.

상기와 같은 방법에 따라 제조된 적색, 황색 및 청색을 나타내는 금은 나노입자를 일정 조성비로 혼합하여 가시광석 전 영역의 흡수 스펙트럼을 갖는 다양한 색상의 나노입자 수용액을 나타낼 수 있다. 즉 황색과 청색을 섞을 경우 녹색 계통의 색상을 나타낼 수 있으며, 적색과 청색을 혼합하면 보라색 계통의 색상을 얻을 수 있다. 도 1은 황색의 은 나노용액과 청색의 금 나노쉘 용액을 7:3 비율로 섞어 녹색을 나타낸 혼합물과 적색의 금 나노용액과 청색의 금 나노쉘 용액을 7:3 비율로 섞어 보라색을 나타내는 혼합물을 보여준다.

본 발명에 따른 금은 나노입자 혼합물은 친수성이므로 수용성 용액과 매우 잘 섞이는 특징을 가지고 있다. 금속 나노입자가 가지는 독특한 흡수 스펙트럼과 수용성이라는 점을 이용하여 화장료에 다양한 색상을 부여하는 새로운 안료를 제공 할 수 있다.

본 발명에서는 상기 안료를 함유하는 화장수를 제공하기 위하여, 일반적으로 보습제, 알코올, 정제수 등이 포함되어 있는 화장수를 사용하였고, 다양한 색상이 표현된 나노입자 용액을 적정 부피를 첨가한 뒤 섞어주는 것으로 고유의 색상을 나타내는 화장품이 제조되었다. 상기 나노입자 용액은 혼합 비율을 달리하여 색상의 진하기나 원하는 색상의 화장수를 다양하게 제조할 수 있다. 도 2는 순수한 금 또는 은 나노입자 조성물이나 그 혼합물을 통상의 화장수와 혼합하여 제조된 다양한 색이 표현된 유색 화장수를 나타낸 것이다.

특히, 상기 유색 화장수는 안료로서 금과 은을 사용하였기 때문에 안료가 변질되거나 색상이 변화되는 일은 거의 일어나지 않는다. 또한, 화장수의 특성에도 영향을 미치지 않고 오랫동안 안정한 상태를 유지할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다 할 것이다.

실시예 1: 금 나노입자 및 은 나노입자의 제조

금 이온(HAuCl₄) 120mg을 물 250ml에 용해시키고, 100℃가 되도록 가열한 후 , 트리소듐 사이트레이트(trisodium citrate) 500mg을 함유하는 용액을 첨가하여 금 나노입자 콜로이드를 제조하였고, 은 이온(AgNO₃) 120mg을 물 250ml에 용해시키고, 100℃가 되도록 가열한 후, 트리소듐 사이트레이트(trisodium citrate) 500mg을 함유하는 용액을 첨가하여 금 나노입자 콜로이드를 제조하였다.

실시예 2: 주황색 나노입자의 제조

500mg의 트리소듐 사이트레이트가 용해된 용액 250ml를 가열하고 각각 2.5mg/ml의 금 이온(HAuCl₄)과 은 이온(AgNO₃)의 혼합물을 첨가하여 주황색 계통의 금은 합금 나노입자를 제조하였다. 주황색을 띠는 금속 나노입자 콜로이드는 상기와 같은 방법 이외에도, 실시예 1에서 제조된 적색의 금 나노입자와 황색의 은 나노입자를 일정 비로 혼합하는 방법을 사용하여 제조할 수도 있다.

실시예 3: 청색 나노입자의 제조

은 이온(AgNO₃) 40mg과 PVP 1g을 7.5ml의 에탄올 글리콜(ethanol glycol)과 혼합하고, 120℃에서 4 시간동안 가열한 뒤 냉각한다. 상기 용액을 0.4mol 농도의 트리소듐 사이트레이트 50ml에 50 배 희석하여 100℃에서 10 분간 가열한 뒤, 금 이온 (HAuCl₄)을 조금씩 주입하여 청색의 금 나노쉘을 제조하였다. 청색은 나타내는 금 나노입자로는 위에서 언급한 금 나노쉘 이외에도 금 나노라드, 금 나노큐브, 금 나노프리즘 등의 형태 조절을 통해서 얻을 수 있다. 금 나노라드는 금 나노입자의 생성시 CTAB와 같은 계면활성제를 사용하여 얻을 수 있고, 그 종횡비를 조절함으로써, 흡수 파장대를 조절할 수 있다. 나노큐브와 나노프리즘 등도 계면활성제를 이용하는 방법과 광 반응을 이용하여 그 두께와 폭을 조절함으로써, 다양한 흡수 파장대를 가지도록 제조할 수 있다.

실시예 4: 화장수 제조

상기 실시예 1 내지 3에서 제조된 나노입자 수용액을 다양한 비율로 화장수에 첨가하고 충분히 혼합하여 다양한 색상을 나타내는 수용성 화장품을 제조하였다(도 2). 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 금 또는 은 나노입자의 배합 비율을 여러 가지로 조절하여 화장수의 다양한 색상을 선명하게 표현할 수 있었다.

실시예 5: 립스틱 제조

금 나노입자 용액을 투명한 립스틱 원료와 섞어 가열하여 혼합한 뒤 냉각하여 금형을 하여 적색의 립스틱을 제조하였다. 도 3은 본 실시예에 따라 제조된 립스틱을 나타낸 것이다. 도 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 금 나노입자를 이용하여 제조한 안료를 사용하면 립스틱의 적색이 선명하게 표현되었다.

이와 같이, 본 발명의 안료 조성물을 함유하는 화장수 또는 립스틱은 인체에 유해한 금속이 전혀 없는 안료의 사용으로 독성이 없을 뿐만 아니라, 금과 은을 함유하므로 건강에 이로운 효능도 함께 보유하는 것이다.

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

이상 상세히 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 금 또는 은 나노입자를 통하여 가시광선 영역의 다양한 색을 나타내는 안료를 제조할 수 있고, 이를 다양한 비율로 혼합하여 다양한 색상을 나타낼 뿐만 아니라 침착이나 응집이 일어나지 않고 오랫동안 그 색상을 유지되는 화장료용 안료 조성물을 제공하는 효과가 있다.

또한 상기 안료는 종래 사용되던 금속 안료와 달리 인체에 무해하며 부작용이 없으며 금과 은의 건강에 이로운 효능까지 함께 보유하는 것이어서, 기능성 원료로 다양하게 응용될 수 있다.

Claims

(a) 적색을 나타내는 금 나노입자; (b) 황색을 나타내는 은 나노입자; (c) 주황색을 나타내는 금은 합금 나노입자; 및 (d) 청색을 나타내는 금 나노입자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 또는 2 이상을 함유하는 가시광선 영역의 색을 나타내는 것을 특징으로 하는 화장료용 안료 조성물.
제1항에서, 상기 나노입자는 나노구형(nanospheres), 나노라드(nanorods), 나노쉘(nanoshells), 나노큐브(nanocubes) 및 나노프리즘(nanoprism)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 형태인 것을 특징으로 하는 조성물.
제1항에 있어서, 상기 적색을 나타내는 금 나노입자 및 황색을 나타내는 은 나노입자는 각각 나노구형이고, 청색을 나타내는 금 나노입자는 나노쉘(nanoshells), 나노라드(nanorods), 나노큐브(nanocubes) 및 나노프리즘(nanoprism)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 형태인 것을 특징으로 하는 조성물.
제1항에 있어서, 상기 나노입자 혼합물은 (a) 적색을 나타내는 금 나노입자와 황색을 나타내는 은 나노입자가 다양한 비율로 혼합된 혼합물; (b) 황색을 나타내는 은 나노입자와 청색을 나타내는 금 나노입자가 다양한 비율로 혼합된 혼합물; (c) 적색을 나타내는 금 나노입자와 청색을 나타내는 금 나노입자가 다양한 비율로 혼합된 혼합물; 및 (d) 적색, 황색 및 청색의 3가지 색을 나타내는 나노입자가 다양한 비율로 혼합된 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 조성물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 안료 조성물을 함유하는 색조 화장료.
제5항에 있어서, 제형이 트윈케이크, 유화파운데이션, 메이컵베이스, 스킨커버, 아이섀도, 페이스 파우다, 립스틱, 마스카라, 네일락카 또는 아이브라우펜슬인 것을 특징으로 하는 색조 화장료.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 안료 조성물을 함유하는 유색 화장수 조성물.
제7항에 있어서, 제형이 유연화장수, 영양 화장수 또는 엣센스인 것을 특징으로 하는 조성물.