[화장품 성분이 궁금해] PEG (polyethylene glycol)

위키피디아: Polyethylene glycol

Polyethylene glycol (PEG) is a polyether compound derived from petroleum with many applications, from industrial manufacturing to medicine. PEG is also known as polyethylene oxide (PEO) or polyoxyethylene (POE), depending on its molecular weight. The structure of PEG is commonly expressed as H−(O−CH2−CH2)n−OH.

---

이 글을 쓴 목적은 화장품에서 억울하게 나쁜놈 취급을 받고 있는 PEG의 기분을 달래주고자함이다.

 

사실 폴리에틸렌글리콜(PEG)은 대단한 물질이다. PEG는 콜로이드계의 해결사라고 부를만 하다. 왜?

일단 사용 분야가 다양하다. 위키피디아에서도 찾아 볼 수 있듯이 의료, 생물학, 화장품, 프린터 잉크 등 여러 분야에 걸쳐 다양한 목적으로 이용된다.

 

다양하게 사용될 수 있는 이유는 PEG의 특별한 분자구조 덕분이다. PEG의 에틸렌글라이콜 (분자 구조에서 -[-O-C-C-]- 부분)이 있는 부분은 물과 친한데 그런 구조 덕분에 PEG는 물에 잘 녹는다. 물에 잘 녹는 PEG에다가 기름이랑 친한 분자 구조를 한쪽에 갖다 붙이면 한쪽은 물에 친하고 한쪽은 기름에 친한 구조로 바뀐다. 즉, 물과 기름사이에 PEG가 존재하며 계면활성제 역할을 하게 된다.

 

PEG의 에틸렌글라이콜을 계속 반복되도록 이어붙여 구조를 만들면 물과 친한 부분이 점점 더길어진다. 이런 구조의 PEG의 한쪽에 기름과 친한 분자를 결합한다면 PEG는 마치 밤송이처럼 기름방울을 에워싸 입자의 안정성을 높인다. 기름방울들이 다른 방울과 합쳐지고 싶어도 PEG가 입자끼리 뭉치지 못하도록 막아버리는 것이다.

 

위키피디아 - PEGylation

 

좀 더 자세히 PEG가 사용되는 것들에 대해 이야기 해보겠다.

 

의료분야에서 대장 내시경 하기 전에 마시는 끈적한 액체 (대장정결제)가 PEG이다. 그리고 요즘 인류를 괴롭히고 있는 코로나19, 그리고 이 바이러스를 잡아주는 백신(모더나, 화이자)에도 PEG가 사용된다. 코로나 백신과 PEG와의 관계에 대한 자세한 설명은 "더보기" 글을 참고하면 좋겠다.

미국화학학회(ACS)산하 CAS(Chemical Abstracts Service) 블로그 (https://www.cas.org/resource/blog/understanding-nanotechnology-covid-19-vaccines)

요약: 코로나 바이러스 면역을 위해 mRNA라는 항체 설계도가 필요하다. mRNA는 매우 연약한 물질이다. 이를 보호하고 체내로 올바르게 전달하기 위해 지질나노입자에 mRNA를 가둬 백신 제형을 만든다. 지질나노입자를 더욱 효과적으로 전달시키기 위해 사용되는 물질중 하나가 PEG이다. (아래 그림 D 참고) 그런데 지질나노입자를 이용하는 백신(모더나, 화이자) 부작용의 원인 중 하나가 PEG-lipid라는 가설이 과학자들 사이에서 강하게 주장되고 있다.

 

Schematic representation of: (A) liposome; (B) liposome encapsulating hydrophobic and hydrophilic drugs; (C) immunoliposome functionalized with targeting ligands; (D) sterically stabilized ("stealth") liposome functionalized with inert polymers such as PEG.

 

생물학에서는 단백질 결정화를 위한 침전제로써 사용된다. 침전된 단백질은 X선을 이용해 그 구조가 분석될 수 있다. 그리고 위에서 말한 백신과 비슷한 경우인데 약물전달체의 재료로도 쓰인다. 아래 그림 오른쪽 상단에 "PEG"라는 글자가 보인다. 한마디로 아픈 세포에게 필요한 약을 수월하게 전달해주기 위해 PEG가 포장재, 캡슐 껍데기 역할을 하는 것이다. 나는 생물전공자가 아니라 더 자세한 사항은 모르겠다.

 

출처: doi.org/10.1186/s12951-020-00661-y

 

화장품 산업에서는 크림, 로션, 스킨 등의 다양한 제형에 계면활성제(유화제)로 사용된다. 여기부터가 본론인데, 요즘 소비자들 사이에서 PEG는 아주 많이 기피되고 있다. 건강에 유해하다는 이야기들이 많기 때문이다.

 

PEG가 무시무시한 성분이라고 이야기하는 인터넷 기사

 

PEG가 들어간 무엇이든 EWG등급도 낮다. 그리고 EWG 정보를 바탕으로 화장품 성분 정보를 제공하는 화해에서도 PEG는 안 좋은 친구이다.

 

EWG's Skin Deep

 

PEG가 안좋다고 하는 이유는 무엇일까? PEG를 만들 때 부산물로 발암물질인 1,4-다이옥산이 생기고 이것때문에 위험하다는 것이 주요 근거이다.

그런데, 사실 PEG제조 공정중에 1,4-다이옥산이 그리 많이 나오는 것도 아니며 정상적인 공정으로 만들어지고 정상적인 QC를 거쳤다면 출시된 화장품은 식약처의 1,4-다이옥산 함량 기준을 초과하지 않을 것이다. (한국 식품의약품안전처는 화장품 안전기준 등에 관한 규정에 따라 1,4-다이옥산의 비의도적 잔류 허용 기준을 100ppm 이하로 규제하여 관리하고 있음)

 

미국의 식약처에 해당하는 FDA홈페이지 - 화장품에서의 1,4-다이옥산에 대하여

 미국 FDA에서 2008년 화장품의 잔류 1,4-다이옥산 함량 조사 결과에 의하면 제품의 80%에서 검출되지 않았으며 나머지 제품들에서도 무시할만한 수준의 1,4-다이옥산이 검출되었다고 한다.

 

ppm 단위에 대해 간단히 설명하자면 1 ppm은 1백만분의 1, 즉 1/1000000이다.  어떤 액체 한 방울을 0.05 g이라고 하면 50kg의 물에 들어간 어떤 액체 한방울이 1 ppm이다. (간단히, 1ppm = 0.0001%)

 

한방울의 발암물질도 없으면 좋겠지만 그냥 그렇다는 말이다.. 개인적인 생각이지만 한여름 자외선이 수십 ppm의 1,4-다이옥산보다 위험할 것 같다.

 

물론 PEG는 개인에 따라 알러지 반응을 일으키는 등 안 맞는 사람이 있다. 그렇지만 '화장품 성분 중 PEG를 무조건 기피할 필요는 없지 않을까?' 하는 것이 이 글의 결론이다.