| 1. 광물약
건강에 영향을 주는 광물과 천연무기체에 대한 연구 분야는 의료 광물학(medical mineralogy)영역이며, 그 중 약재로 이용되는 광물은 약용 광물학으로 구분한다. 한편, 광물약은 천연에서 채취되어 원래의 성질과 상태를 유지한 채로 질병치료에 이용되는 암석과 화석을 포함한 광물성 생약을 총칭한다(박맹언, 1996). 광물성 약재에 대해서는 신농본초경에 최초로 기록된 후, 본초강목의 300여종을 비롯하여, 동의보감에는 옥부 4종, 석부 55종, 금부 33종, 수부 2종과 토부 18종으로 총 112종이 수록되어 있다. 그밖에도 중약대사전에 82종, 대한약전 한약규격집에 34종의 광물성 약재가 포함되어 있다.
광물성 한약은 오랜 기간 동안 전통의학에서 화학성분과 물리적인 성질이 질병치료나 건강 증진에 이용되어 왔던 단일 광물, 암석 및 생물화석으로서, 산지의 지질특성, 기후 및 지표 조건이나 조직, 수반광물, 정제 방법에 따라 약재로서의 효용성이 달라진다. 현재 국내 한방병원에는 석고, 용골, 활석 및 주사 등의 광물성 약재가 처방되고 있으나 전체 광물성 약재의 정확한 수요량은 알려져 있지 않다.
광물약은 가공방법에 따라 원광물약, 광물제품약, 광물약제제 등으로 구분된다. 원광물약은 자연 상태에서 채집한 후 원상태로 사용되는 약을 의미하며, 석고, 활석, 석웅황 등의 천연 광물, 용골이나 석연 등과 같은 동물 화석, 호박과 진주 등의 유기질 광물이 이에 속한다. 광물제품약은 원광물약을 가공한 것으로서 백반(白礬), 담반(膽礬), 밀타승(密陀僧), 붕사(硼砂) 및 연단(鉛丹) 등이며, 광물약제제는 여러 종류의 원광물약과 광물제품약을 처방규정에 따라 가공한 것으로, 소영단(小靈丹), 경분(輕粉), 백강단(白降丹) 및 홍분(紅粉) 등의 단약(丹藥)이다. 광물제품약은 한 종류의 원광물약을 원료로 하여 가공한 것으로 다른 약과 배합하여 사용하고 단방으로 사용되지 않는다. 그러나 광물약제제는 여러 종류의 원광물약과 광물제품약을 원료로 하여 가공한 것으로서 주로 단독적 사용(단방)되고 복합적 사용(복방)되는 경우는 거의 없다(李鴻超 외, 1988).
광물성 한약은 불순물을 제거하고 소화와 흡수를 돕기 위하여 법제(포제, 수치)라는 전처리 과정을 거친다. 전통적으로 사용되어 온 법제방법에는 물 속에서 연마하여 분리하는 수비법(水飛法; flotation), 불에 태우는 하소법(?燒法; heating), 용매에 녹이는 용해법(溶解法; imersion in solvent) 등이 있다. 수비법(水飛法)은 연마 시 발생하는 광물약의 열변화와 산화를 방지하는 이점이 있으며, 자황, 석웅황 및 주사는 함유된 독성물질인 비소와 수은의 산화물을 제거하는데 이용된다. 하소법은 약재를 가열, 용융하지 않고 일정 온도에서 흡착수나 휘발성 물질은 해리시키는 것으로서 석고와 방해석 등에 적용된다.
운모와 석영 등의 규산염광물을 주성분으로 하는 광물약은 일반적으로 1,000℃이상의 고온에서 장시간 처리하며, 점토광물을 함유하는 경우는 500℃ 이하의 온도에서 처리하는 것이 일반적이다(李鴻超 외, 1988). 그러나, 황화광물과 황산염광물을 주성분으로 하는 광물약은 결정수의 해리에 의해 이화학적 성질이 변할 때까지 낮은 온도에서 하소한다. 철성분을 함유한 산골, 대자석, 자석 등은 하소 후 식초로 담금질하는 작쉬법(酌?法)을 이용한다.
용해법은 가열하여 투명한 붉은색(홍투)이 될 때 약재를 식초와 같은 용매에 담가 냉각과 용해를 병행하는 방법으로서, 법제에 의해 약재는 파쇄하기 쉽도록 변하며, 동시에 특정 성분이 산화되거나 수화되어 체내에 흡수가 잘되는 화합물로 전환되는 장점이 있다.
2. 광물약의 소화
광물약을 섭취하면 펩시노겐과 같은 단백질 분해효소, 위액 및 호르몬의 일종인 가스트린 등의 소화액에 의해 소화된다. 위액은 물과 염산을 비롯하여 Na+, K+, Ca2+, PO42-, HCO3- 와 SO42- 등과 같은 전해질과 점액, 효소와 같은 유기물질이 함유되어 있으며, pH= 1.0 - 1.5인 강산이다. 광물약의 소화반응은 인공위액을 이용한 용출실험에 의해 모사가 가능하며, 모사 실험에서는 위액의 전해질의 조성이 위액의 분비율에 따라 변화하기 때문에 흔히 위액의 pH 만을 고려한 인공위액이 이용된다.
위장관 계수(위의 pH, 소화시간, 위액과 광물약의 비)는 광물약을 복용했을 때 위에서 소화되는 양을 측정한 것이며, 광물의 위액용출률(bioaccessibility)로 표현된다. 위액용출률은 주로 위에서의 소화에 대한 개념을 근거로 하고 있으며, 복용한 광물약에 함유된 각 원소들의 총 함량에 대한 용출량으로 표현된다. 그러나 광물약은 위액과의 반응 이후 다른 소화기관(소장, 대장 등)에서 pH가 증가되어 최종적으로는 체액(pH=7.4)으로 흡수되므로 이러한 중화작용을 고려하여 최종적인 소화특성을 검토하여야 한다.
3. 광물약의 흡수와 존재형태
광물약의 복용에 의한 ¹ 생체이용률(bioavailability)의 평가는 약물농도와 시간경과에 따른 혈중농도, 소변 배설량에 대한 함수로 표현된다. 광물약을 구성하는 성분들은 소화반응으로 용출된 후 소화기관을 따라 이동하면서 화합물의 형태와 농도가 변화되며, 최종적으로는 체 내에 흡수된다. 일부 광물약에 함유되어 있는 중금속 원소는 체내 반응에서 치명적인 독성 성분으로 전환될 수 있기 때문에 소화와 체내 순환과정에서의 존재형태와 존재량 등에 대한 체계적인 연구가 매우 중요하다. 위액용출률과 생체 이용률은 광물약의 소화와 흡수과정을 이해하는데 유익한 수단으로서 광물성 한약의 평가와 유효성 및 유독성을 규명하는데 이용된다.
광물약 복용 후 진행되는 체내 반응은 온도, 압력, 광물의 화학조성, 기체 및 용액의 불균질 평형특성 등을 이용한 반응경로모델링(reaction path modeling)에 적용할 수 있다. 체내에서 형성되는 성분종별 농도는 열역학적 반응경로모델링 프로그램에 의해 인체 환경에 적합하도록 수정한 프로그램 MIMEDIG (digestion of mineral medicine)과 SOLMEQ (equilibrium of solution and mineral medicine)를 이용하여 예측이 가능하다(김선옥과 박맹언, 1999). 반응경로모델링을 이용한 체내에 존재하는 화학종의 파악은 위액과 장액에 의해 소화되어 체액(pH=7.4)으로 흡수(absorption), 분산(distribution), 대사(metabolism) 및 배설(excretion) 과정에서 상분화에 따른 약리작용을 이해하는데 매우 유용한 도구로서 체내 존재형태, 화학적 활동도 및 독성을 결정하는데 활용이 가능하다.
위에서 소화된 광물약의 각종 구성 원소들은 소화과정에서 다양하게 상분화(speciation)가 일어나며, Na, K 등의 일부 원소를 제외하고는 대부분 장내에서 멤버레인(membrane) 방식에 의해 체내에 흡수된다. 위액은 강산성이나 pH=8.0인 장에서의 흡수는 중화에 따른 반응경로 특성이 고려되어야 한다. 생체이용률은 인체의 반응경로모델링에 의해 광물약이 체내에 흡수될 때의 조건인 pH=7.4에서 가장 많은 성분의 양을 기준한 생체흡수량의 백분율(%)로 표현된다.
¹ 생체이용률(bioabailability, BA)이란 투여한 의약품의 유효성분량에 대한 전신 순환계로 이행한 약물량의 비율 및 약물의 이행속도를 의미함.
4. 광물약의 위해성 평가
광물약에 함유되어 있는 성분 중에는 P, Mg, Ca, C 등과 같이 인체를 구성하는 주성분 원소를 비롯하여, Co, Mn, I, Zn, Cu, F, Mo, As, Pb, Hg, Se 등의 다양한 미량원소와 Ra, Th, U, La, Sm 등의 극미량 원소들이 있다. 미량원소들은 비록 인체 내에 적은 양으로 함유되어 있으나 인체의 각 기관들이 정상적인 활동을 하는데 필수적인 성분들로서 이들 미량원소가 부족하면 질병이나 건강상의 문제가 발생하고, 섭취량이 너무 많으면 중독현상을 일으켜 건강에 치명적인 손상을 가져오게 된다. 일반적으로 광물약을 비롯한 한약은 미량 금속원소가 다량으로 함유되어 있어 인체에 부족한 미량원소를 공급해 주는 반면 중금속 원소에 의한 유해성이 제기되고 있다.
위해성 평가 방법은 미국 국가연구위원회(NRC; National Research Council)에 의해 오염물질을 대상으로 제안된 내용을 토대로 한다(NRC, 1983), 평가방법은 오염물질들의 독성 영향을 규명하는 유해성 확인(hazard identification), 오염물질에 대한 노출의 강도, 빈도, 기간을 추정하는 노출 평가(exposure assessment), 오염정도와 유해영향 정도의 상관관계를 규명하는 용량-반응 평가(dose-response assessment) 및 노출에 따른 건강에 대한 위해도 결정(risk characterization)단계로 구성되어 있다. 이 중 유해성 확인은 정성적인 평가(qualitative risk assessment)에 속하고, 용량-반응 평가, 노출평가, 위해도 결정은 정량적인 평가(quantitative risk assessment)로 분류된다.
유해성 확인 과정은 사람이 어떤 물질(한약)에 노출(복용)되었을 경우, 과연 어떤 유해한 영향을 유발시키는가를 결정하는 것으로서, 그 물질의 물리적, 화학적 성질을 파악하고 이에 따른 물질의 인체 내 영향기구 등을 파악함으로써 물질이 가지고 있는 유해도를 규명하는 것을 목적으로 한다. 광물약의 복용에 따른 위해성은 정성적인 평가와 광물약을 포함한 한약재의 특수성이 반영된 정량적인 위해도의 적용이 필요하다. |
