화장품 화학 | 피부의 구조

화장품은 피부에 발라서 피부의 세척, 미용, 살균 또는 모양을 바꾸거나 좋은 냄새를 나게 하는 등의 목적으로 사용되는 화학 약품이다. 화장품과 의약품의 정의는 명확하지 않지만 의약품은 신체의 기능 자체를 바꾸어 놓는 반면 화장품은 그렇지 않다는 점에 차이가 있다.

 

그러나 주름살을 제거하거나(Retin A), 머리에 발라 머리칼을 나게 하는 발모촉진 크림(minoxidil) 등은 화장품의 정의를 더욱 애매 모호하게 한다. 아마도 가장 확실하게 구별할 수 있는 방법은 정부에서 새로운 제품이 나올 때마다 기준을 정하여 주는 것일 것이다. 우리나라는 식품의약품 안전처(KFDA)에서 의약품과 화장품의 검사와 허가업무를 담당하고 있다.

 

현재 화장품의 사용은 인간의 단순한 미를 추구하는 용도에서 벗어나 자외선으로부터 피부를 보호하거나 머리칼을 고정하는 등 과학적인 방법으로 피부를 관리하는 쪽으로 바뀌어 가고 있다.

 

 

피부의 구조

피부, 모발, 손발톱은 단백질의 한 형태이다. 피부는 신체의 다른 기관과 마찬가지로 일정한 단일조직으로 구성된 것이 아니고, 그 구조에 따라 몇 가지 다른 기능을 수행할 수 있다(그림 1 참조). 즉 보호, 감각, 온도조절 등의 기능이 이에 속한다. 피부의 제일 바깥 부분을 표피 혹은 표피층(corneal layer)이라 하고 여기에 화장품들을 바르게 된다. 표피층은 대부분 죽은 세포들로서 10%의 수분을 함유하고 있고 pH 4 정도의 약 산성을 띠고 있다.

 

피부의 주성분은 케라틴이라고 부르는 단백질로서 20개 정도의 아미노산으로 구성되어 있다. 그 구조는 물에 용해되지는 않지만 약간의 물은 침투될 수 있다. 건성피부는 불편하고, 또 과대한 수분 함유는 곰팡이를 끌어들인다. 기름 샘에서는 기름을 분비하여 과다한 수분의 손실을 막아준다. 표피의 수분이 갑자기 건조되는 것을 방지하고 피부의 습기를 적절히 맞추기 위하여 습윤 크림을 바르기도 한다.

 

그림 피부의 구조

 

모발 역시 케라틴으로 구성되는데, 다른 단백질과의 차이점은 아미노산 중 시스틴(cysteine)의 농도가 많다는 것이다. 피부표피에는 약 2.3～3.8%의 시스틴(cysteine)이 있는 것에 비해 모발 단백질 중에는 16～18%의 시스틴이 있다. 이 시스틴은 모발구조에 대단히 중요한 역할을 한다. 피부나 모발이 튼튼한 이유는 단백질 사슬의 교차구조 때문인데, 이들은 주로 수소결합과 이황화결합이라고 불리우는 -S-S- 결합에 의한 것이다.

 

 

또 다른 단백질 사슬의 결합 방식은 리이신(lysine)의 NH₂기와 인접한 글루타민산의 카르복시기(COOH) 사이에 일어나는 이온결합이다. 약산성(pH 4)에서 카르복시기로부터 떨어져 나간 양성자는 NH₂기에 첨가되어 -NH₃⁺와 -COO^-로 되고, 두 끝이 서로 접근하면 이온결합을 형성하게 된다.

 

 

만일 액성이 pH 4 이상으로 올라가면, 케라틴은 부풀어져 이 교차결합이 끊어지면서 피부는 부드러워지게 된다. 이 사실은 모발화학에서 매우 중요한데, 대부분의 샴푸나 심지어 물마저도 pH는 4 이상이기 때문이다. 손톱과 발톱은 매우 농도가 짙은 단단한 케라틴으로 구성되어 있다. 이러한 각피 조직은 외피층 바로 밑에 있는 피하 내피세포로부터 반달모양으로 자라게 된다. 손톱과 발톱은 모발과 같이 자라는 조직세포의 끝부분이 죽어 있다.

 

뼈나 치아를 구성하고 있는 광물질은 두 종류의 칼슘 화합물들로 이루어져 있다. 이들은 광물학자들이 아라고나이트(aragonite)라고 부르는 결정형태의 탄산칼슘과 치아의 주성분인 인산수산화칼슘[Ca₅(OH)(PO₄)₃]이다. 인산수산화칼슘은 인회석(apatite)이라 부르기도 한다.

 

 

 

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