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Stability of South African commercial and extemporaneously prepared cannabidiol (CBD) topical oil-in-water emulsions

본 연구는 남아프리카 공화국의 상업용 및 조제형 CBD 오일 인 워터(oil-in-water) 유화제의 안정성을 평가하며, 빛과 열이 일반적으로 CBD를 분해하지만 상업적으로 판매되는 젤과 고점도 피커링 에멀션(Aerosil® R974에 의해 안정화됨)이 티슈 오일과 같은 다른 제형에 비해 우수한 안정성을 제공한다는 것을 밝혀냈다.

원저자: Alyson Bennett, Roderick B. Walker

게시일 2026-08-03

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CC BY 4.0

원저자: Alyson Bennett, Roderick B. Walker

원본 논문은 CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) 라이선스로 제공됩니다. ✨ 이것은 아래 논문에 대한 AI 생성 설명입니다. 저자가 작성하거나 승인한 것이 아닙니다. 기술적 정확성을 위해서는 원본 논문을 참조하세요. 전체 면책 조항 읽기

당신이 완벽한 케이크를 굽기 위해 노력하는 요리사라고 상상해 보세요. 하지만 당신의 주재료는 밀가루나 설탕이 아니라, 열을 싫어하고 햇빛 아래에서 긴장하는 섬세하고 변덕스러운 향신료입니다. 이것이 바로 로션이나 오일에 들어있어 사람들이 근육통을 달래거나 피부를 진정시키기 위해 사용하는 인기 성분인 칸나비디올(CBD)의 세계입니다. 남아프리카 공화국에서 이러한 제품들은 안전을 보장하고, 대마초와 관련된 '하이(high)' 현상 없이 오직 아주 적고 합법적인 양의 CBD만을 포함하도록 엄격하게 규제됩니다. 하지만 함정이 하나 있습니다. CBD는 마치 파티에 온 수줍은 손님 같아서, 방이 너무 따뜻해지거나 조명이 너무 밝아지면 녹아 사라져 버립니다. 만약 제품을 사용하기도 전에 CBD가 분해된다면, 그 로션은 그냥 비싼 물에 불과합니다. 이 연구는 다양한 종류의 크림과 오일 속에서 이 "수줍은 손님"을 어떻게 안전하게 지켜낼 것인지에 대한 과학을 탐구하며, 다양한 레시피가 남아프리카의 일상적인 열기와 빛으로부터 성분을 얼마나 잘 보호하는지 테스트합니다.

로즈 대학교(Rhodes University)의 과학자들은 CBD를 대상으로 "적자생존" 게임을 벌이기로 했습니다. 그들은 지역 약국에서 구입할 수 있는 바디 로션, 핸드 크림, 젤과 같은 시중에 판매되는 CBD 제품들을 모았고, 실험실에서 "조제된(extemporaneously prepared)" 형태라고 불리는 자신들만의 특별한 버전을 혼합했습니다. 이 직접 만든 버전들을 실험적인 레시피라고 생각하면 되는데, 과학자들은 어떤 조합이 CBD를 위한 가장 강력한 방패를 만들어내는지 확인하기 위해 재료를 바꿔가며 테스트했습니다. 그들은 이 혼합물들을 세 가지 조건 하에서 테스트했습니다: 서늘하고 어두운 캐비닛(안전 구역), 햇빛이 내리쬐는 창가(빛의 함정), 그리고 37°C로 설정된 따뜻한 오븐 속(열의 함정). 그들은 어떤 제형이 CBD를 가장 오래 온전하게 유지하는지, 그리고 어떤 제형이 가장 빨리 분해되거나 무너지는지를 알고 싶었습니다.

결과는 마치 출발선은 희망차지만 결승선에서는 놀라운 승자와 패자가 나타나는 경주와 같았습니다. 연구 결과, 열과 빛은 CBD의 궁극적인 악당으로 밝혀졌습니다. 제품이 빛에 노출되거나 37°C까지 가열되면, 마치 더운 날 아이스크림이 녹는 것처럼 CBD가 훨씬 더 빠르게 분해되기 시작했습니다. 시중 판매 제품 중에서는 **젤(gel)**이 명확한 챔피언이었습니다. 젤은 상황이 따뜻해질 때도 CBD를 가장 잘 붙잡고 있었습니다. 연구진은 이것이 젤의 점도가 매우 높고 끈적거리기 때문에, 마치 요새처럼 작용하여 열과 빛의 파괴적인 영향이 그 안에 갇힌 CBD에 도달하는 것을 어렵게 만들기 때문이라고 추측합니다. 반면, **티슈 오일(tissue oil)**은 가장 큰 패배자였습니다. 특히 37°C에서 보관했을 때 엄청난 양의 CBD를 잃었는데, 이는 오일이 묽어서 요소들로부터 보호를 거의 제공하지 못하기 때문인 것으로 보입니다.

직접 만든 실험들은 더 나은 방패를 만드는 방법에 대한 매혹적인 통찰력을 제공했습니다. 과학자들은 **피커링 에멀션(Pickering emulsion)**이라 불리는 것을 포함하여 다양한 종류의 혼합물을 만들었습니다. 이것을 특별한 레시 recipe라고 생각하면 되는데, 여기서 아주 작은 고체 입자(Aerosil® R974라고 불리는)가 마치 작은 벽돌처럼 작용하여 CBD를 포함하고 있는 오일 방울 주위에 튼튼한 벽을 쌓습니다. 이 "벽돌 벽" 구조는 믿기 힘들 정도로 효과적이었습니다. 피커링 에멀션은 다른 직접 만든 크림들보다 더 나은 안정성을 보였으며, 37°C에서도 자리를 지켰습니다. 하지만 여기에는 트레이드오프(절충점)가 있었습니다. 이 "벽돌 벽" 크림은 CBD를 보호하는 데는 탁월했지만, 매우 꾸덕꾸덕해서 피부에 펴 바르기가 매우 어려웠으며, 특히 따뜻할 때 더욱 그러했습니다. 다른 직접 만든 크림들은 펴 바르기는 더 쉬웠지만, 젤이나 피커링 에멀션만큼 CBD를 잘 보호하지는 못했습니다.

궁극적으로, 이 논문은 만약 당신이 더운 기후에서 효과적인 CBD 크림을 원한다면, 두껍고 튼튼한 포뮬러가 필요하다고 제안합니다. 상업용 젤은 높은 점도가 분해를 늦출 수 있다는 것을 증명했고, 실험실에서 만든 피커링 에멀션은 고체 입자를 사용하여 보호 구조를 만드는 것이 안정적인 크림을 만드는 유망한 방법임을 보여주었습니다. 그러나 이 연구는 또한 매우 안정적이면서 동시에 펴 바르기 쉬운 제품을 만드는 것이 어렵다는 점을 강조합니다. 티슈 오일은 펴 바르기는 쉬웠지만 CBD를 안전하게 지키는 데는 처참하게 실패했습니다. 따라서 우리는 아직 완벽하고 마법 같은 비약을 찾지는 못했지만, 이 연구는 우리에게 명확한 지도 역할을 해줍니다. CBD가 사라지는 것을 막으려면, 비록 크림이 피부에 다소 무겁게 느껴지더라도, 그 작은 "벽돌" 입자들을 사용하여 CBD 주변에 더 두껍고 강한 장벽을 구축해야 한다는 것입니다.

기술 요약: 남아프리카 공화국 상업용 및 조제된 칸나비디올(CBD) 오일-인-워터(o/w) 에멀션의 안정성

문제 제로 (Problem Statement)
남아프리카 공화국에서 칸나비디올(CBD)을 함유한 국소 도포 제제는 의약품 및 관련 물질법에 따라 낮은 CBD 함량과 미미한 THC(<0.001%)를 요구하는 스케줄 0 제품으로 규제됩니다. 그러나 이러한 제품들의 신뢰성은 일관되지 않은 CBD 함량, 라벨 오류 및 분해 문제로 인해 저해되고 있습니다. 기존 연구들은 국소 CBD 임상 시험이 편향성과 작은 표본 크기로 인해 어려움을 겪고 있음을 강조해 왔으며, 상업적 품질 테스트 결과 라벨에 기재된 내용과 실제 CBD 함량 사이에 상당한 차이가 있음이 밝혀졌습니다. 또한, CBD는 빛 노출과 고온에 의해 분해되기 쉬우며, 이는 제품의 비활성화와 소비자 불신으로 이어집니다. 현재 남아프리카 현지의 "사용 중(in-use)" 조건 하에서 상업용 CBD 국소 제제와 조제된 제제 간의 안정성에 관한 표준화된 데이터가 부족한 실정입니다.

방법론 (Methodology)
본 연구는 시중에 판매되는 남아프리카 CBD 국소 제제(바디 로션, 핸드 크림, 근육 관절 크림, 티슈 오일, 겔)와 조제된 오일-인-워터(o/w) 에멀션을 선택하여 물리적 특성과 안정성을 평가하였습니다.

제형 (Formulations): 네 가지의 조제된 제형은 상업용 수성 크림을 모사하도록 개발되었습니다: 표준 수성 크림, 겔 에멀션, 에멀젤(emulgel), 그리고 Aerosil® R974(부분적으로 소수성인 실리카)로 안정화된 피커링 에멀션(Pickering emulsion). 이들은 실온(22°C)에서의 냉공정 기술을 사용하여 제조되었습니다.
특성 분석 (Characterization): 점도(Brookfield 점도계), 동적 항복 응력 및 전단 박화 거동(Anton Paar 레오미터), 퍼짐성(22°C, 25°C, 30°C, 35°C에서의 평행판법), 그리고 10 mM NaCl 용액을 이용한 제타 전위(ZP)를 포함한 물리적 특성을 평가하였습니다.
분석 방법 (Analytical Method): CBD 함량을 정량화하기 위해 ICH 가이드라인(Q2(R2))에 따라 검증된 새로운 추출 및 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC) 방법을 개발하였습니다. 해당 방법은 UV 검출기(228 nm)를 사용하는 C18 컬럼을 활용하였습니다.
안정성 테스트 (Stability Testing): 샘플은 12주 동안 다음 세 가지 조건에 노출되었습니다:
1. 암소 상태의 실온(22°C).
2. 빛 노출 상태의 실온(22°C) (벤치탑 사용 상황 모사).
3. 암소 상태의 고온(37°C) (따뜻한 기후 또는 체온에 의한 저장 상황 모사).
데이터 분석 (Data Analysis): CBD 분해는 1차 반응 속도론을 사용하여 속도 상수( $k$ )를 결정하기 위해 모델링되었습니다.

주요 결과 (Key Results)

물리적 특성 (Physical Properties):
- 점도 및 항복 응력: 피커링 에멀션(Aerosil® R974 4.5%)은 테스트된 모든 샘플 중 가장 높은 점도(5,100,000 cP)와 동적 항복 응력(215.03 Pa)을 나타냈습니다. 상업용 겔은 가장 점도가 높은 상업용 제품이었습니다(4,595,000 cP). 티슈 오일은 저점도 뉴턴 유체였습니다.
- 퍼짐성 (Spreadability): 온도는 퍼짐성에 큰 영향을 미쳤습니다. 대부분의 크림과 로션은 35°C에서 더 잘 퍼지는 경질을 보였으나, 고점도의 겔과 피커링 에멀션은 온도가 상승함에 따라 퍼짐성이 감소했습니다. 구체적으로, 피커링 에멀션은 다른 조제된 o/w 에멀션 제형들에 비해 35°C에서 낮은 퍼짐성을 보였습니다.
- 제타 전위 (Zeta Potential): 값은 -13.33 mV에서 -30.73 mV 사이였습니다. 피커링 에멀션은 Aerosil® R974의 실라놀 그룹과 비이온성 계면활성제의 부재로 인해 -25.50 mV의 ZP를 나타냈습니다.
CBD 안정성 (CBD Stability):
- 분해 요인: 빛 노출과 고온(37°C)은 모든 제형에서 CBD 분해율을 유의미하게 증가시켰습니다.
- 상업용 제품: 상업용 겔이 모든 조건에서 가장 낮은 분해율을 보여 가장 우수한 안정성을 입증했습니다. 티슈 오일은 최악의 안정성을 보였으며, 37°C에서 12주 후 CBD 함량의 90.4%를 손실했습니다. 핸드 크림과 바디 로션은 중간 정도의 안정성을 보였으며, 핸드 크림이 바디 로션보다 37°C에서 더 많은 CBD를 유지했는데, 이는 높은 점도와 시어 버터 함량 때문일 가능성이 있습니다.
- 조제된 제형 (Extemporaneous Formulations): 일반적으로 조제된 제형이 상업용 제품보다 더 빠르게 분해되었습니다. 그러나 피커링 에멀션은 다른 조제된 o/w 에멀션( $k = 0.0170$ 및 $0.0174$ day $^{-1}$ )에 비해 더 느린 분해 속도( $k = 0.0156$ day $^{-1}$ , 37°C 암소 조건)를 보였습니다.
- 점도 상관관계: 높은 점도의 제형(겔 및 피커링 에멀션)은 일반적으로 더 느린 분해 속도와 상관관계가 있었는데, 이는 오일 드롭렛 내에 갇힌 CBD로의 산화제 침투를 줄이기 때문으로 보입니다.

의의 및 주장 (Significance and Claims)
본 논문은 저장 온도와 빛 노출이 특히 점도가 낮거나 항산화제가 적은 국소 도포 제제에서 CBD 분해의 핵심 동력이라고 결론짓습니다. 본 연구는 다음을 검증하였습니다:

상업적 우월성: 상업적으로 사용 가능한 겔은 다른 테스트된 상업용 제품 및 조제된 제형에 비해 우수한 CBD 안정성을 제공하며, 이는 특정 첨가제 조합(항산화제 포함)과 높은 점도 덕분인 것으로 보입니다.
피커링 에멀션의 잠재력: Aerosil® R974로 안정화된 피커링 에멀션은 조제된 제제의 유망한 대안을 제공합니다. 이는 다른 냉공정 o/w 에멀션에 비해 37°C에서 개선된 CBD 안정성을 제공하지만, 고온에서 퍼짐성은 다소 낮습니다.
제형 설계: Aerosil® R974와 같은 첨가제를 사용하면 상업용 크림의 특성을 모사하면서도 열적 스트레스 하에서 CBD 안정성을 향상시키는 안정적인 고점도 o/w 에멀션을 만들 수 있습니다.
한계점: 항산산화제(다른 연구에서의 로즈마린산 등)의 포함이 반드시 모든 맥락에서 안정성을 높이지는 않았으며, 이는 물리적 장벽(점도, 드롭렛 패킹)이 화학적 안정화만큼이나 중요할 수 있음을 시사합니다.

저자들은 피커링 에멀션이 유망함을 보여주었으나, 고점도, 낮은 퍼짐성, 드롭렛 크기, 그리고 CBD 제형의 산화율 사이의 관계를 완전히 이해하기 위해서는 추가 연구가 필요하다고 강조합니다. 본 연구는 남아프리카 시장에서 제품 효능을 보장하기 위해 엄격한 품질 관리와 적절한 포장(불투명 용기)이 필요함을 역설합니다.

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