나노 기술은 원자와 분자 및 초분자 크기로 (즉, 나노 스케일) 물질을 능숙하게 사용하는 능력을 가리키는 포괄적인 용어입니다. 나노 기술은 여러 다양한 분야에서 상당한 가능성을 가지고 있으며 연구 분야가 점점 커지고 있습니다. 나노 스케일 수준에서는, 일부 물질이 동일한 조성을 가진 크기가 더 큰 물질과 비교하여 추가적인 특성 또는 상이한 특성을 나타냅니다.
나노 물질은 식품, 의약품, 의료 기기, 화장품 및 퍼스널케어 제품과 같이 미국식품의약국 (FDA) 에서 규제하는 제품을 포함하여 광범위한 혁신적 응용과 제품에 사용됩니다. 나노 기술이나 나노 물질에 대한 법적 정의가 FDA에는 없지만, 일반적으로 과학자들은 나노 물질을 1 ~ 100 나노 미터 (1 나노미터 = 10 억 분의 1 미터)의 범위에서 적어도 하나의 일정한 차원을 갖는 물질을 지칭합니다. 이해를 돕자면, 핀의 머리부분의 크기는 약 1 백만 나노미터이고 사람의 머리카락의 굵기는 약 80,000 나노미터의 입니다.
나노 입자는 인간의 모든 역사를 통해서 자연적으로 발생해왔습니다. 나노 입자는 화산재, 바다의 물보라, 미세한 모래와 먼지에서 발견되며 용접을 하거나 나무가 탈 때 발생하는 연기와 같은 인간 활동의 부산물입니다. 또한 균질 우유조차도 나노에멀젼의 한 예시입니다. 우리는 자동차와 가정용 스토브 및 야외 화재를 포함하여 여러 곳에서 부수적으로 발생하는 나노 입자에 지속적으로 노출됩니다.
화장품 및 퍼스널케어 제품에 이 성분을 사용하는 이유는?
나노 스케일의 물질은 지금도 지속적으로 개발 중에 있습니다. 이유는 화학적으로는 동일하지만 크기만 다른 동일 물질과 나노 스케일의 물질이 화학적, 물리적 및 생물학적으로 다른 특성을 가질 수 있기 때문입니다. 나노 스케일의 물질을 함유한 제품은 크기만 다른 동일한 물질을 함유한 제품보다 더 많은 이점을 제공할 수 있습니다.
나노 스케일 물질의 사용으로 가능해진 몇 가지 장점은 다음과 같습니다.
• 향상된 텍스처
• 향상된 내오염성
• 향상된 미학
• 사용기간 연장
• 향상된 자외선 차단
나노 스케일의 물질이 포함된 소비재에는 의류, 내마모성 도료 및 페인트, 전자 제품 및 퍼스널케어 제품이 있습니다.
과학적 사실
화장품 및 OTC 의약품을 비롯하여 FDA가 규제하는 제품에 나노 기술을 적용하면 소비자에게 건강과 기타 여러 이점을 제공할 수 있습니다. 이러한 소비자 제품에 나노 스케일의 물질을 사용하는 것은 이제 새로운 것이 아닙니다. 예를 들어, 티타늄디옥사이드(TiO2)와 징크옥사이드(ZnO)의 나노 스케일 입자는 수년간 자외선차단제에 사용되어 왔습니다.
흰색의 자외선차단제를 두껍게 코에 바르고 있는 구조 요원의 오래된 사진을 기억하십니까? 오늘날의 자외선차단제는 주로 나노 입자를 사용합니다. 더 큰 입자를 가진 이전의 불투명한 자외선차단제보다 발림성이 좋습니다. 그래서 부드럽게 피부에 펴 발라 보호 장벽을 형성하게 합니다. 이와 같이 제품의 사용감과 질이 개선되어 많은 소비자들이 즐겨 사용하고 있습니다. 이러한 요소들은 궁극적으로 피부 노화와 피부암을 비롯한 자외선의 해로운 영향으로부터 개인을 보호함으로써 대중 건강에 큰 도움이 됩니다.
나노 물질을 사용하여 제조된 화장품도 다른 화장품과 동일한 법적 요구 사항이 적용된다는 점, 꼭 기억하세요!
안전성에 관한 정보
많은 국제 전문가 단체가 나노 물질에 대한 평가를 완료했고, 나노 물질이 사용하기에 안전하다는 사실도 확인했습니다. 실례로, 유럽연합 (EU)의 소비자안전 과학위원회 (SCCS)는 2012년 ZnO와 2013년 TiO2의 나노 형태에 대한 권장 사항을 발표하면서, 특정 조건 안에서 두 가지 물질 모두 자외선차단제 사용에 안전하다고 결론 내렸습니다. 마찬가지로 캐나다 보건부는 2013년에 자외선차단제 모노그래프(monograph)를 개정하면서, 나노징크옥사이드와 나노티타늄디옥사이드를 모두 허용된 성분으로 결론지었습니다. 호주 의약품청은 기타 국제 규제 기관의 문헌 및 작업을 검토한 2013년 의견에서 TiO2 및 ZnO의 나노 입자가 자외선차단제 성분으로 사용될 때 해를 끼칠 수 없다는 2006년의 결론을 재확인했습니다. 2012년 FDA는 미분화된 TiO2를 사용한 자외선차단제에서 안전성에 대한 우려가 있다는 어떠한 증거도 찾지 못했다고 밝혔습니다. 또한 FDA는 나노 ZnO가 함유된 자외선차단제를 국소적으로 발랐을 때 건강에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 나노 입자의 피부 침투 가능성에 대해 근거가 없다는 문헌을 발표했습니다. FDA가 발표한 내용을 인용해보면, "결론적으로, 자외선차단제에 TiO2 또는 ZnO 나노 물질을 사용하면 대중의 건강에 해를 끼칠 수 있다는 부분에 대한 그 어떠한 증거도 없었다" 라고 결론지었습니다. FDA는 더 나아가 “정기적으로 자외선차단제를 사용함으로써 대중의 건강에 도움이 되고 있다”며 가정된 위험성과는 반대되는 부분을 지적했습니다.
2013년 국제화장품규제협력체(ICCR)에서도 유사한 결론에 도달했습니다.
기존의 화학 물질에 사용되는 현행 위험성 평가 표준 (노출 수준 평가, 위해요인 파악 및 특성화, 위험성 특성화 등을 기반으로 함)은 나노 물질에도 적용 가능합니다. 그러나, 일부 방법은 나노 입자의 독특한 물리 화학적 특성을 고려하여 응용이 필요할 수도 있습니다.
나노 물질의 전반적인 위험성 평가는 기존의 화장품 성분 평가와 다르지 않습니다. 정성적 관점과 정량적 관점에서 화장품에 함유된 특정 나노 물질이 특성이 명확하고 적절한 독성학적 데이터 자료가 유효한 경우라면, 나노 물질 함유 제품의 위험성에 대해 기존 성분 함유 제품보다 본질적으로 더 높은 불확실성과 관련 있다고 생각할 그 어떤 이유도 없습니다.
안전성에 관한 추가 정보
퍼스널케어 제품 중에서 자외선차단제의 경우 미분화된 물질과 나노 물질의 사용이 현저하게 나타납니다. OTC 자외선 차단 제품의 유효 성분으로 나노 스케일의 티타늄디옥사이드와 징크옥사이드 사용이 일반적이며 1999년부터 미국식품의약국 (FDA)의 승인을 받았습니다. 이후로 안전성에 대한 평가가 광범위하게 이루어졌습니다. 2010년 과학자협회 컨소시엄이 발표한 상세한 리뷰에서 안전성을 다음과 같이 요약했습니다.
“ 현재 활용 가능한 모든 데이터에 대한 현행 가중치를 기반으로, 화장품이나 자외선차단제에 사용되고 있는 나노구조의 티타늄디옥사이드 (TiO2) 또는 징크옥사이드 (ZnO)의 사용이 인간에게 미치는 위험은 미미합니다. 다양한 처리 (코팅) 또는 결정 구조와 관계없이 이러한 나노구조의 자외선 (UV) 필터가 태양 광선의 유해한 영향으로부터 피부를 보호하기 위해 화장품에 사용되고 있는 최대 25 % 농도는 안전한 수준으로써 이를 충분히 입증할 수 있는 많은 정보 체계가 있습니다.
국소적으로 적용되는 자외선차단제 처방에 사용된 “나노" TiO2와 ZnO는 크기 30-150 nm 범위에 해당하는 주요 입자의 응집체로 존재합니다. 이 응집체는 결합되어 있어서 피부에 바르는 자외선 차단 제품의 영향력이 이러한 응집체의 구조에 영향을 미치지 않거나 주요 입자를 방출시킵니다. 여러 연구에 따르면 과장된 테스트 조건 하에서는 나노 구조의 TiO2 나 ZnO가 피부의 각질층 (표피층)을 통과하지 못한다는 사실이 밝혀졌습니다. 또한, 이러한 나노구조 금속 산화물의 분포 및 지속성은 보다 큰 안료 등급의 (즉, > 100nm) 입자와 동일하며, 신체에서 물질을 인식하고 제거하는데 있어서 동등함을 보여줍니다. 마지막으로, 이러한 나노구조의 금속 산화물의 인비트로(in vitro) 유전자 독성 및 광독성 프로파일은 인체 건강에 아무런 영향을 미치지 않습니다.
국제적으로 인정받은 가이드 라인 연구와 현재 20년 이상 사용한 제품의 이력 관련 데이터를 기반으로 내린 가장 논리적이고 직접적인 결론은 나노구조의 TiO2와 ZnO가 안전하다는 사실입니다. "
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기타 전문 과학 검토 단체에서도 나노 스케일의 티타늄디옥사이드와 징크옥사이드의 안정성에 관하여 유사한 결론에 도달했습니다. 2013년년에 EU의 SCCS는 TiO2(나노 형태)의 안전성에 관한 의견을 발표했는데 최대 25 %의 농도에서는 건강하고 손상되지 않은 피부나 일광화상을 입은 피부에 도포해도 인체에 악영향을 끼치는 그 어떤 위험도 일어나지 않는다고 결론을 내렸습니다.
또한 SCCS는 2012년년에 징크옥사이드의 안전성을 검토하였으며 2013년에 다시 검토하여 ZnO 나노 물질은 최대 25% 농도의 처방으로 제조된 자외선차단제에 들어 있는 UV 필터로서 피부에 사용 시 위험을 초래하지 않는 물질 또는 위험 발생률이 미미한 물질이라고 결론 지었습니다.
더 많은 과학 정보
탄소 풀러린 ("buckeyballs"로 알려짐)과 같은 다른 나노 스케일의 물질은 자체의 유익한 항산화 기능 덕분에 일부 화장품에 사용되는 것으로 보고되었습니다. 그러나, 퍼스널케어 제품에서의 사용은 매우 제한적입니다. 일부 화학적 형태의 풀러린이 독성 효과를 나타낼 수 있다는 일부 보고가 있었지만, 이는 사람에게 노출된 위험 상황과는 무관하게 좀 더 과장된 실험실 조건의 연구에서 관찰된 결과였습니다. 국소 도포된 로션이나 크림과 같은 처방에서 보다 낮은 농도로 풀러린을 사용한 후에는 그 어떤 부작용도 보고되지 않았습니다. 풀러린과 같은 나노 스케일 물질의 독성학적 가능성은 현재의 안전성 평가 프로세스를 통해 평가할 수 있으며, 이러한 물질은 안전성이 확인된 제품에만 사용됩니다.
일부 제품은 "나노좀(nanosome)"을 사용한 것으로 보고됩니다. 나노좀은 아주 조심스러운 혼합을 통해 생성되는 정말로 아주 작은 물방울 형태의 성분입니다. 나노좀은 수십년 동안 우리 주변에 있었으며 "리포좀"으로도 알려져 있습니다. 다른 성분을 담는 용기로 사용될 수 있는 외부 덮개를 포함하는 캡슐 역할을 하는 이 작은 물방울은 나노 기술과는 달리 일반적으로 안정적이지 않습니다. 피부에 바르면 나노좀(또는 리포좀)이 용해되어 일반 크림이나 로션의 성분과 같은 방식으로 피부 표면 위에서 내용물이 방출됩니다.
나노좀/리포좀 제품은 보습 성분을 피부 표면에 보다 효과적으로 전달합니다. 매우 민감하거나 불안정한 성분이 의도된 치료 효과를 제공할 수 있도록 캡슐에 "포장될” 수 있는 의약품 처방에도 리포좀이 사용됩니다.
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