흡수(피부)

Absorption (skin)

피부 흡수는 물질이 피부를 통해 체내로 들어올 수 있는 경로다. 피부 흡수는 흡입, 섭취 및 주입과 함께 독성 물질에 대한 노출 경로 및 약물 투여 경로다. 피부를 통한 물질의 흡수는 여러 가지 요인에 따라 달라지는데, 그 중 가장 중요한 것은 집중력, 접촉 기간, 약물의 용해성, 피부와 노출된 신체의 신체 상태 등이다.

피부(피하, 피부) 흡수는 피부 바깥 표면에서 피부 및 순환으로 화학물질을 운반하는 것이다. 피부 흡수는 피부를 통해 체내로 들어올 수 있는 물질의 노출 정도와 가능한 효과와 관련이 있다. 인간의 피부는 의도치 않게 많은 작용제와 접촉한다. 피부 흡수는 화학 물질, 화장품 또는 의약품에 대한 직업적, 환경적 또는 소비자 피부 노출로부터 발생할 수 있다. 어떤 화학물질들은 해로운 전신적 효과를 일으키기에 충분한 양으로 흡수될 수 있다. 피부병(피부염)은 가장 흔한 직업병 중 하나로 꼽힌다.[1] 화학물질이 피부염이나 기타 보다 전신적인 영향을 유발하는 위험이 될 수 있는지, 그리고 그러한 위험이 어떻게 감소될 수 있는지를 평가하기 위해서는 화학물질이 흡수되는 정도를 알아야 하며, 따라서 피부 노출은 인간 건강 위험 평가의 핵심 측면이다.

흡수에 영향을 미치는 요인

피부 흡수는 흡입, 섭취, 주입과 함께 약물을 포함한 생체 활성 물질의 노출 경로다.[2] 피부를 통한 물질의 흡수는 다음과 같은 여러 요인에 의해 결정된다.

  • 집중력
  • 분자의[3] 분자량
  • 접촉기간
  • 약물의 용해성
  • 피부의 신체 상태
  • 피부 털의 양을 포함하여 노출된 신체 부위

일반적으로 피부를 통한 화학물질의 흡수 속도는 가장 빠른 속도에서 가장 느린 속도까지 다음과 같은 방법을 따른다. Scrotal > 이마 > 겨드랑이 ≥ 두피 > 등 = 복부 > 손바닥 = 발바닥 아래.[4]

흡수에 영향을 미치는 구조물

피부를 통해 흡수되려면 화학물질이 표피, 분비선, 모낭을 통과해야 한다. 땀샘과 모낭은 전체 피부 표면의 0.1~1.0%를 차지한다.[2] 소량의 화학물질이 분비선이나 모낭을 통해 빠르게 체내로 유입될 수 있지만 주로 표피를 통해 흡수된다. 화학 물질은 진피에 들어가기 전에 7개의 세포층을 통과해야 하며, 진피에 들어가 혈류나 림프로 들어가 신체의 다른 부위로 순환할 수 있다. 독소와 독성물질은 수동적 확산에 의해 층을 통과할 수 있다. 각질층은 표피의 가장 바깥쪽 층으로 작용제 흡수 시 속도 제한 장벽이다.[4] 따라서 이 두꺼운 외층을 통해 어떤 것이 얼마나 빨리 통과하느냐가 전체적인 흡수를 결정한다. 각질층은 주로 지방질 콜레스테롤, 콜레스테롤 에스테르, 세라마이드로 구성되어 있다. 따라서 지질 용해성 화학 물질은 층을 통과하여 더 빨리 순환하게 하지만 거의 모든 분자들이 어느 정도까지 침투한다.[5][6] 휘발성 유기화합물(VOC), TTHM(Total Trihalomethanes), 불소 및 소독제와 같은 시립 물과 치과 제품의 화학 물질 흡수는 환경 건강 위험에 대한 주요 노출이다.[7][8][9]

피부 구조 다이어그램.

피부 흡수에 영향을 미치는 상태

강한 산과 같이 각질층을 상하게 하는 작용제는 그렇지 않은 화학 물질보다 더 빨리 흡수된다.[10] 화상, 찰과상, 상처, 피부질환 등으로 인한 피부 손상도 흡수를 증가시킨다. 따라서 피부 손상이 있는 모집단은 피부를 통해 흡수되는 작용제의 부작용에 더 취약할 수 있다. 황산화디메틸(dimethyl sulfoxide, DMSO)과 같은 특정 용제는 운반체 역할을 하며, 피부를 통해 약물을 운반하는 데 자주 사용된다. DMSO는 각질층의 투과성을 증가시킨다.[11][12] 로릴-황산나트륨과 같은 계면활성제는 수용성 물질의 피부 침투율을 높임으로써, 아마도 물의 피부 투과성을 증가시킴으로써, 수용성 물질의 피부 침투율을 높인다.[11]

피부 흡수 의학적 사용

약물이나 화학 약품의 피부 적용은 섭취나 주사와는 달리 국부적으로 치료가 가능하다. 어떤 약은 피부 투여 경로를 이용하여 더 효과적이거나 더 효과적인 것 같다. 일부 섭취된 약물은 간에서 대사량이 많아 비활성화될 수 있지만, 피부 도포를 사용하면 이 대사 단계를 우회하여 더 많은 부모 화합물이 주변 순환에 들어갈 수 있다. 만약 어떤 약이 피부를 통해 잘 흡수된다면, 그것은 전신 약물치료의 수단으로 사용될 수 있다. 피부 투약 형태에는 연고, 교정기, 로션, 연고, 크림, 분진 가루, 에어로졸, 경피 패치가 포함된다.[13] 특별히 설계된 패치는 현재 펜타닐, 니코틴 및 기타 화합물을 전달하는데 사용된다. 피부 흡수 속도가 경구 또는 주입 가능에 비해 느릴 경우 패치가 1~7일 동안 약물을 제공할 수 있다.[14] 예를 들어, 대칭적으로 주어진 니트로글리세린은 협심증에 대해 몇 시간 동안 보호를 제공할 수 있는 반면, 하위적으로는 몇 분밖에 효과가 없을 수 있다.[15]

피부 흡수 측정

피부를 통해 흡수되는 화학 물질의 양을 직간접적으로 측정할 수 있다.[16] 연구는 다른 화학물질의 흡수에 차이가 있는 종들이 있다는 것을 보여주었다. 쥐, 토끼 또는 돼지의 측정은 사람의 흡수를 반영하거나 반영하지 않을 수 있다.[10] 피폭 위험을 평가하기 위해서는 작용제가 피부에 침투하는 속도를 찾는 것이 중요하다.

직접 측정

체내

화학 물질의 피부로의 전달은 콘포칼 라만 분광학처럼 분자 특이성을 가진 비침습적 광학 기법을 사용하여 직접 측정할 수 있다. 이 기법은 분자의 고유한 스펙트럼을 식별하고 백그라운드 피부 스펙트럼과 비교하는 동시에 콘포칼로크 게이트를 사용하여 측정 영역을 제한하여 깊이 분해 농도 측정을 달성한다. 따라서 단일 측정 시퀀스를 통해 피부 깊이에 대한 화학적 농도의 스냅샷 프로필을 설정할 수 있다. 다중 시점으로 측정을 반복함으로써 동적 농도 심층 프로파일을 결정한다. 현대의 라만 스펙트로미터는 극히 높은 SNR을 나타내기 때문에 몇 분 또는 몇 시간 단위로 사람의 피부에서 생체내 흡수 테스트가 가능하다.

또한 신체에 들어온 화학 물질의 양을 평가하기 위해 도포 후 정해진 시점에 혈액 및 소변 측정을 거쳐 피부에 직접 화학물질을 도포할 수 있다. 특정 시점의 혈액이나 소변의 농도를 그래프로 그려서 곡선 아래 면적과 흡수 및 분포의 범위와 지속시간을 보여줌으로써 전신 흡수의 척도를 제공할 수 있다. 이것은 건조한 화학 분말이나 용액에 있는 화학 물질을 가진 동물이나 인간에게 행해질 수 있다.[17] 쥐는 이러한 실험에 흔히 사용된다. 화학 약품을 바르기 전에 피부 부위를 면도한다. 종종 화학적 도포 부위는 시험 물질의 섭취나 비벼끄기를 방지하기 위해 덮인다. 혈액 및 소변 샘플은 적용(0.5, 1, 2, 4, 10 및 24시간) 후 특정 시간 간격으로 채취되며, 일부 프로토콜에서는 동물이 괴사할 수 있다. 조직 샘플은 또한 시험 화학 물질의 존재에 대해 평가될 수 있다.[18] 일부 테스트 프로토콜에서는 많은 동물을 테스트할 수 있으며 노출 후 정해진 간격으로 괴사 현상이 발생할 수 있다. 화학 물질에 노출된 작업자로부터 소변 샘플을 주기적으로 채취하는 등 바이오모니터링(biomonitoring)은 일부 정보를 제공할 수 있지만, 이 방법으로는 흡입 노출과 피부 구별이 어렵다.

체외

각질층의 투과성 특성은 대부분 몸에서 제거된 후에도 변하지 않는다.[18] 동물에게서 조심스럽게 제거된 피부도 한쪽에 화학물질을 바른 다음 다른 쪽의 액체에 들어가는 화학 물질의 양을 측정하여 국소 침투 정도를 알아보는 데 사용할 수 있다.[14] 이 생체외 기법의 한 예는 격리된 관류성 포르신 플랩이다.[4] 이 방법은 1986년 체내 동물 실험의 인간적인 대안으로 처음 설명되었다.[19]

체외

정적 확산세포(프란츠세포)와 유동투과 확산세포(Bronaugh cells) 등의 기술도 활용됐다.[4] 프란츠 셀 기구는 동물이나 인간의 피부 막으로 분리된 두 개의 방으로 구성되어 있다. 인간의 피부가 선호되지만 윤리적이고 다른 고려사항 때문에 항상 이용할 수 있는 것은 아니다. 인간의 피부는 종종 수술이나 성형수술에서 나올 수 있다.[20] 테스트 제품은 상단 챔버를 통해 멤브레인에 도포된다. 하단 챔버에는 정해진 시점에 막에 스며든 활성 세포의 양을 결정하기 위해 분석을 위해 정기적으로 샘플을 채취하는 액체가 들어 있다.

Bronaugh 세포는 Franz 세포와 유사하지만 멤브레인 층 아래의 유동 시스템을 사용하고 아래 액체의 샘플은 정해진 시점이 아닌 연속적으로 채취한다.[21] Bronaugh 셀은 일부 제조업체에 의해 인라인 셀로 대체되었다.

간접측정

약물을 피부에 바르고 흡수를 측정하는 것은 때때로 인간적인 이유로 불가능하다. 신경가스인 사린은 온전한 피부를 통해 흡수돼 저농도로 치명적일 수 있다. 따라서 사린 노출의 위험을 평가해야 할 경우 피부 흡수 및 기타 경로를 고려해야 하지만 인간 피사체에 대해 사린을 윤리적으로 테스트할 수 없으므로, 작용제의 피부 노출 위험을 모델링하는 방법이 발견되었다.

모델은 노출이나 흡수량을 예측하고 공중 보건 위험을 평가하기 위해 일부 경우에 사용된다. 건강 문제를 일으키는 화학물질의 위험을 평가하기 위해서는 화학물질과 노출을 평가해야 한다. 노출 모델링은 몇 가지 요인과 가정에 따라 달라진다.

  1. 노출된 피부의 표면적. 성인의 표면적은 약 20,900 평방 센티미터(3,240 평방 인치)이고, 6살 어린이의 표면적은 약 9,000 평방 센티미터(1,400 평방 인치)이다. 다른 신체 부위 또는 부위의 이러한 수치와 수치는 EPA(환경보호국) 노출 핸드북 1996에서[22] 확인하거나 다른 데이터베이스를 사용하여 추정할 수 있다.[23]
  2. 노출 기간(시간, 분 등).
  3. 화학 물질의 농도.
  4. 화학물질의 투과성 계수(화학물질이 피부를 통과하기 얼마나 쉬운지). 이는 옥탄올-물 분할 계수(수분 용액에서 분말 각질층으로의 흡수 측정)[24]를 사용하여 추정할 수 있다.
  5. 사람의 무게. 일반적으로 성인 71.8kg, 6세 어린이 22kg, 60kg의 가임기 여성의 표준 체중이 사용된다.[22]
  6. 노출의 성질, 예를 들어 몸 전체에 바르는 크림, 단지 작은 부위에 바르는 크림, 또는 묽은 용액의 목욕.

건성 화학 물질과의 피부 접촉

사람이 노출되는 화학 물질의 양을 계산하려면 피부와 접촉하는 물질에서 화학 물질의 농도에 의해 노출된 피부의 표면적을 곱해야 한다. 그런 다음 접촉 시간, 투과성 계수 및 필요한 단위 변환 계수를 곱한 다음 사람의 무게로 나눈다.
단일 피폭에 대한 선량을 추정하는 간단한 수학 공식은 다음과 같다.
화학 물질 농도 × 노출 표면적 × 투과성 계수/체중량.
이에 대한 모델은 거주자 노출 평가를 위한 EPA 표준 운영 절차에서 확인할 수 있다.[25] 이 모델들은 농약 노출 추정에 관한 지침을 제정하여, 노출에 따른 위험이 너무 크다고 판단될 경우 위험을 판단하고 적절한 조치를 취할 수 있도록 한다.

용액 내 화학 물질과의 피부 접촉(물 등)

이것은 건조 화학 물질과 유사하게 모델링될 수 있지만, 피부와 접촉하는 용액의 양을 고려해야 한다. 해결책의 화학물질 노출에 대한 세 가지 시나리오가 제안되고 모델링되었다.
a. 사람은 일정 기간 동안 해결책에 부분적으로 노출될 수 있다. 예를 들어 오염된 홍수에 일정 기간 서 있거나, 손과 아랫 팔이 일정 기간 용액에 잠겨 있는 상황에서 작업한 경우 등이다. 이러한 유형의 시나리오는 노출된 피부 면적과 노출 지속 시간 및 용액 내 화학 물질 농도에 따라 달라진다. 발바닥이 하퇴부보다 더 굳은 상태에서 화학물질이 덜 통과하기 때문에 인체의 다른 부위에 대한 흡수 계수를 조절해야 할 수도 있다. 화학물질의 흡수 속도는 가장 빠른 속도에서 가장 느린 속도까지 다음과 같은 일반적인 방법을 따른다. Scrotal > 이마 > 겨드랑이 scalp 두피 > 등 = 복부 > 손바닥 = 발 표면 밑.[4] 부분적인 다리 또는 팔 노출에 의한 희석 용액의 피부 흡수는 샤프에 의해 모델링되었다.[17] 또한 EPA는 오염된 물에서 화학물질을 흡수하는 선량을 계산하는 지침을 가지고 있다.[26]
수식:
흡수된 선량률 = 물 × 표면적 노출 × 노출 시간 × 투과성 계수 × 변환 계수에서의 농도.
b. 두 번째 시나리오는 수영장이나 호수에서 수영하는 것과 같은 완전한 신체 몰입이다. 수영장의 노출은 부분적으로만 피부 노출이 되고 SUMPODEL이 제안되었다.[27] 이 모델은 피부 노출뿐만 아니라 완전히 몰입되어 발생할 수 있는 안구, 섭취, 흡입, 점막 노출 등을 고려한다. 주로 피부 흡수를 다루는 두 번째 모델은 수영장에서 공중 살포로 인한 농약 과다 분비의 위험을 평가하기 위해 샤프에 의해 만들어졌다.[17] 이 모델들은 수학적인 입력에 특정 부분의 표면적이 아닌 전신 표면적을 사용한다.
c. 세 번째 시나리오는 스플래시 또는 드롭릿 노출이다. 이 모델은 피부에 닿는 화학물질을 운반하는 모든 물이 흡수가 가능할 만큼 충분히 오랫동안 피부에 머무르지 않는다는 점을 고려했다. 용액에서 피부와 접촉하는 화학 물질의 그 부분만 흡수가 가능하다. 이는 Gujral 2011에서 가정된 물 부착 계수를 사용하여 모델링할 수 있다.[28]

가스 또는 에어로졸과 피부 접촉

이는 경미한 기여자로 기체 또는 에어로졸 처리된 독성물질에 대한 노출 경로로서 화학 물질의 대부분의 위험 평가에서 무시되어 왔다. 이 부분에 대해서는 더 많은 연구가 필요하다.[29]

피부 흡수 조절

피부 노출과 흡수가 위험을 나타내는 것으로 판단되면 흡수를 줄이기 위한 다양한 방법을 취할 수 있다.

  • 화학물질의 라벨은 장갑이나 보호복을 사용하도록 개조될 수 있다.
  • 화학물질이 피부에 닿으면 즉시 세척하라는 경고가 나올 수 있다.
  • 수영하는 사람들에게 수영장이나 호수를 가까이 하라.
  • 화학 물질에 대한 노출 시간을 제한하십시오. 즉, 작업자는 특정 화학 물질로 하루 일정 시간 동안만 작업할 수 있다.

참고 항목

참조

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외부 링크