약물의 흡수와 약물투여

약물의 흡수는 약물의 용해도, 농도, 물리학적 성질 및 형태 등 여러가지 요인에 의하여 차이가 있지만 그 약물의 투여 부위 및 투여 방법에 따라 가장 많이 변동되며 투여 방법에 따라 각각의 장점과 단점이 있다.

소화관 투여 경구 투여(Oral administration, per os, PO)：약물을 내복하는 방법으로서 가장 간편하고, 안전하다. 이 방법으로는 어떠한 약물도 투여할 수 있으며 엄밀한 소독이 필요하지 않다는 장점이 있다. 반면에 불쾌한 맛이 있거나, 위산에 의하여 파괴되거나 또는 위장 점막에 대한 자극성이 강한 것은 적당한 물질로 피복하여(당의정 따위) 투여한다.

소화관에서 잘 흡수되는 약물을 경구투여하면 위나 소장을 통해 흡수된다 소화관에서 잘 흡수되는 약물을 경구투여하면 위나 소장을 통해 흡수된다. 경구투여는 투약의 편리성 때문에 가장 많이 사용되며 경구투여시 흡수가 안되거나 소화액 또는 위액에 의해 불활성화되는 약물에는 적용될 수 없다. 경구투여된 약물은 음식물이나 위공복시간(emptying time)의 지연 등에 의해 흡수속도에 영향을 받으며 전신순환에 들어가기에 앞서 상당량의 약물이 변화를 받게 되는데 이를 초회통과효과(first pass effect)라고 한다.

소화관 내에서 일어나는 대부분의 약물 흡수는 수동적 확산에 의하므로 비 이온형이고 지용성인 약물이 잘 흡수된다 소화관 내에서 일어나는 대부분의 약물 흡수는 수동적 확산에 의하므로 비 이온형이고 지용성인 약물이 잘 흡수된다. 따라서 약산성인 약물은 위(胃)와 같이 산성인 상태에서 잘 흡수될 것이고 약염기인 약물은 알칼리성인 소장 내에서 잘 흡수될 것으로 추측할 수 있다.

그러나 위(胃)에서 이온화가 거의 되지 않는 약산성 약물일지라도 위에서보다는 소장에서 더 빨리 흡수된다 그러나 위(胃)에서 이온화가 거의 되지 않는 약산성 약물일지라도 위에서보다는 소장에서 더 빨리 흡수된다. 이 같은 현상은 위와 소장의 흡수 표면적의 차이에서 비롯된다. 따라서 경구로 투여한 약물의 경우 약물이 소장에 빨리 도달할수록, 즉 위 공허 시간(gastricemptying time)이 짧을수록, 약물 흡수는 빨라진다. 그러므로 대부분의 약물을 복용할 때 공복시에 다량의 물(200∼250 ml)을 함께 섭취하여야만 위 공허 시간이 짧아지고 약물 흡수가 빨리 된다.

위 및 소장에서 흡수된 약물은 문맥을 통하여 간장으로 가서 일단 대사(First-Pass Metabolism)되기 때문에그만큼 약물작용이 약하게 된다(1차 통과 효과, first pass effect). 이러한 1차통과효과는 약물의 생체이용률(bioavailability)에 중대한 영향을 미친다. 생체이용률이란 투여된 약물이 표적장기에서 이용되는 비율을 말한다. 그러므로 약물을 내복할 때는 흡수가 일정치 않고 간에서 대사됨으로 인한 생체이용률을 감안하여 주사할 때 보다는 많은 용량을 사용하여야 한다. 또 작용 출현 시간이 늦으므로 응급시 사용하기는 곤란하나 대신 작용 지속시간은 길다.

최근 장시간 작용형 경구용 제제(prolonged action preparation)가 많이 개발되고 있다 최근 장시간 작용형 경구용 제제(prolonged action preparation)가 많이 개발되고 있다. 이들 제제는 지속 유리(sustained release, slow release), 조절 유리(controlled release), 정시 유리(timed release) 제제로도 부르고 있다.

설하 투여(Sublingual administration)： 약물을 혀밑에 투여하는 방법으로서 구강 점막으로부터 약물을 흡수시킨다. 구강 점막은 일반 상피 세포막과 같이 지방층이므로 지방 용해성인 약물은 신속히 흡수된다. 그러므로 nitroglycerine같은 지방 용해성 약물로서 타액 pH에서 주로 비 이온형으로 있는 약물은 이 방법으로 투여한다. 설하투여의 경우 위장이나 간장을 거치지 않으므로 약물이 파괴되거나 약물의 작용이 약화되지도 않는다.

직장내 투여(Rectal administration)： 약물을 직장내에 투여하는 방법으로서 불쾌한 맛이 있거나 또는 자극성이 심하여 구토를 일으킬 수 있는 약물의 경우에 사용한다. 또한 어린이나 혼수상태인 환자에서 내복할 수가 없는 경우에 직장내로 약물을 투여한다.

직장내 투여 약물에는 약물의 형태에 따라 좌약(suppository)과 관장제(enema)의 두가지가 있다

직장 점막에 흡수된 약물의 50% 정도는 간장을 경유하지 않고 직접 전신 혈액 순환으로 들어가므로 1차통과 효과가 적게 나타난다. 그러나 일반적으로 직장 점막에서의 흡수는 불규칙하고 불완전하며 직장 점막을 자극하는 약물이 많다.

소화관외 투여(비경구 투여) [주 사] 약물을 주사하면 흡수가 빠르고 작용이 빨리 나타난다는 장점이 있으므로 긴급을 요하는 응급환자에게 적당하다. 또한 주사한 양이 모두 흡수되기 때문에 경구 투여 때보다 약리 작용의 정확성이 있다. 주사된 약물은 다음 그림에서 보는 바와 같이 내피세포의 fenestration(pore)을 통해서 자유롭게 혈관 속으로 들어갈 수 있다. 또한 환자가 혼수 상태에 있거나 또는 구토가 심할 때에도 투여할 수 있으며 소화기 계통에 대한 장애도 피할 수 있다.

반면에 주사할 때는 주사 용기 뿐 아니라 주사 약과 주사 부위도 엄밀한 소독을 하여야만 하는 번거로움이 있다 반면에 주사할 때는 주사 용기 뿐 아니라 주사 약과 주사 부위도 엄밀한 소독을 하여야만 하는 번거로움이 있다. 또한 주사할 때는 통증이 수반되며 주사용 약물은 값도 비싸고 또 주사하는데 기술을 요하는 등의 결점이 있다. 주사는 경구 투여에 비하여 안전성이 적고, 많은 부작용 또는 독작용이 나타나기 쉽다. 더구나 일단 주사한 약물은 돌이킬 수 없으므로 주사 전에 약물이나 용량 등이 정확한지 반드시 확인하여야 한다.

피하 주사(Subcutaneous injection, SC)：약물을 피하에 투여하는 방법으로 주사 방법 중에서는 가장 쉬운 방법이다. 그러나 약물의 투여량(volume)이 많거나 자극성이 강하면 통증이 심할 뿐 아니라 화농까지 일으키기도 하므로 자극성이 없는 소량(보통 0.5∼2.0 ml)의 약물 주사에 주로 이용한다.

피하에는 비교적 혈관 분포가 적어서 천천히 그리고 일정하게 흡수되므로 지속적인 효과를 나타낸다 피하에는 비교적 혈관 분포가 적어서 천천히 그리고 일정하게 흡수되므로 지속적인 효과를 나타낸다. 피하주사는 투여 방법에 따라 흡수 속도가 변동될 수 있다. 피하 주사 부위를 마찰하면 그 부위의 혈액 순환이 좋아지고 약물이 보다 쉽게 퍼지므로 흡수 면적이 넓어지게 되어 약물 흡수가 빨라진다.

그러나 불용성인 약물을 부유액(suspension) 상태로 주사하거나 소구(小球, pellet) 상태로 피하에 심으면 작용이 하루 내지 수개월 까지도 지속하므로 insulin이나 estrogen, testosterone등 호르몬제 투여시 이용된다. 또한 국소 마취제의 경우 흡수를 느리게 할 목적으로 혈관 수축제를 동시에 투여하기도 한다.

근육내 주사(Intramuscular injection, IM)： 보통은 둔근(gluteus muscle) 또는 삼각근(deltoid muscle)에 깊이 주사한다. 근육에는 혈관 분포가 피하조직보다 비교적 풍부하여 흡수가 빠르고 작용이 빨리 나타난다. 자극성 약물 또는 불용성 약물도 피하에 주사하였을 때보다 근육내에 주사하였을 때 견디기 쉽다. 더우기 불용성 약물을 기름에 부유(suspension)시키거나 용해시킨 저장형 제제(repository preparation)를 근육내에 주사하는 경우 천천히 흡수되므로 장시간 지속적인 효과를 나타낸다.

근육 주사용의 약물은 대개 혈액중에 들어가면 색전(embolism)의 위험성이 있는 경우가 많으므로 주사시 주사침이 혈관내에 들어가지 않은 것을 확인한 다음에 약물을 주입하도록 습관화하여야 한다. 그 외에도 둔부에 근육 주사를 맞은후 달리기등 운동을 하면 혈액순환이 좋아져서 흡수가 빨라지므로 예상외의 강한 작용 내지 부작용이 나타날 수 있다.

정맥내 주사(Intravenous injection, IV)： 직접 정맥내에 약물을 투여하는 방법으로서 작용이 가장 빨리 나타나고 혈액중의 유효 농도를 정확하게 조절할 수 있어서 응급시에 가장 좋은 방법이다. 자극성인 약물 또는 고장성(hypertonic)인 약물도 다른 방법으로는 주사가 곤란하지만 정맥내에는 천천히 주사할 수 있다.

예를 들면 thiopental sodium 용액은 너무 알칼리성(pH 10∼11)이어서 피하 또는 근육내에 주사하면 통증도 심하고 조직 괴사(necrosis)까지도 나타나나 정맥내로 천천히 주사하면 쉽게 마취시킬 수 있다. 이것은 혈액에 의하여 이 약물이 완충 희석되고, 또한 정맥벽이 비교적 저항이 있기 때문이다. 또한 일정한 혈중농도를 유지하면서 오랫동안 작용을 지속시키기 위하여서는 생리적 식염수 또는 포도당액과 같이 일정 속도로 정맥내에 주입(infusion)도 할 수 있다.

그와 반대로 정맥내 주사는 많은 결점과 위험성이 수반된다. 우선 혈액 성분을 파괴하거나 색전(embolism)을 일으키는 약물은 정맥내에 주사할 수 없으며 특히 정맥내로 일단 약물을 주사하였을 때는 이것을 돌이킬 방법이 없다. 또한 빠른 속도로 약물을 정맥내에 주사하면 심장, 뇌 등 중요장기에 약물이 고농도로 분포되어 여러가지 부작용과 독작용이 나타나기 쉽다. 따라서 정맥내 주사시에는 환자 상태를 관찰하면서 적어도 1분 동안에 걸쳐 천천히 주사하여야만 만약의 부작용을 줄일 수 있게 된다.

그외 정맥내 주사에는 기술이 필요하여, 특히 비만(obese) 환자나 부종(edema)이 심한 환자에서는 정맥을 찾아 주사하기가 대단히 힘들 뿐 아니라 반복 주사할 경우 정맥염이 생겨 주사할 수 없는 경우도 많다.

동맥내 주사(Intraarterial injection, IA)： 어떤 조직 장기에 국한하여 고농도의 약물을 작용시킬 필요가 있을 때 그 조직 장기로 분포되는 동맥에 약물을 투여하는 경우가 있다. 예를 들면 종양이 있을 때 항암제를 국소 동맥내에 주사하거나 특정 장기의 혈관 조영(angiography)을 위하여 국소 동맥내에 주사한다. 그러나 동맥내 주사는 출혈에 대비하여 주의를 하여야 하며 또한 숙달된 기술도 요한다.

뇌척수강내 주사(Intrathecal injection)： 척수 마취에서와 같이 약물을 직접 뇌 척수강 내에 투여하는 방법이다. 약물에 따라서는 혈액중에 흡수된 약물이 혈액-뇌 장벽(blood-brain barrier)때문에 뇌척수에 잘 이행되지 않는 경우가 있으므로 이 방법은 주로 척수 마취때 또는 드물게 뇌막염 치료시 약물투여를 위해 사용된다.

복강내 주사(Intraperitoneal injection, IP)： 복강내로 직접 약물을 투여하는 방법으로 복막은 흡수 면적이 넓어 약물이 신속히 흡수된다. 동물 실험에서는 이 방법을 많이 사용하나 임상에서는 세균 감염 및 복막 유착(adhesion)의 위험성이 있으므로 별로 사용하지 않는다.

기타 주사：결핵 또는 penicillin 과민성반응을 검사할 때에는 피내에 소량의 약물을 투여하며 이를 피내 주사(intracutaneous injection)라고 한다. 또한 관절염에서와 같이 관절내에 약물을 투여하는 관절내 주사(intraarticular injection), 심장마비(cardiac arrest)의 경우에 약물을 심장내에 직접 투여하는 심장내 주사(intracardiac injection) 등이 있다.

흡 입 기체 상태 또는 휘발성 약물은 보통 흡입으로 호흡기 계통을 통하여 투여하며 전신 마취제를 흡입하는 것이 대표적인 예이다. 이런 약물은 기름/물 분배 계수(lipid/water partition coefficient)가 높아서 확산으로 폐포막을 신속히 통과하여 혈액중에 흡수된다. 또한 이런 약물들의 분자는 대단히 작어서 폐포막의 구멍(pore)을 쉽게 통과할 수 있다. 폐포의 흡수 표면적은 200 m2 정도로 넓기 때문에 이런 약물을 흡입하였을 때는 거의 즉시로 혈액내에 흡수된다.

수용성 약물도 분무(aerosol) 상태로 만들어 흡입시키기도 한다

피부 및 점막에 국소 적용 피부 및 각종 점막(요도, 질, 결막, 비점막 등)에 약물을 바르는 방법으로서 대개는 국소 작용을 일으킬 목적으로 사용하나 때로는 흡수 작용을 일으킬 목적으로 사용하기도 한다. 건강한 피부를 통과하는 약물은 비교적 적다. 수용성 이온 및 분자(극히 적은 것을 제외하고)는 건강한 피부를 통과하지 못하며, 지용성이 높은 약물은 확산으로 통과하긴 하지만 다른 부위에서 보다는 흡수 속도가 느리다.

그것은 상피(epidermis)가 지방 장벽(lipid barrier)의 성질을 갖고 있기 때문이다. 그러나 지방 용해도가 높은 유기인 화합물(organophosphate compound), nicotine, 사염화 탄소(CCl4) 및 기타 유기 용매는 건강한 피부를 통해 흡수되어 중독을 일으킬 수 있다.

최근 약물을 반창고 형태에 함유시켜 일정량의 약물이 지속적으로 흡수되게 하는 방법이 개발되어 쓰이고 있다. Scopolamine 패취(patch)나 nitroglycerin 패취를 피부에 붙여 각각 멀미(motion sickness)나 협심증을 예방하는 데 효과적으로 쓰이고 있다.

점막은 피부와 비슷하나 두께가 얇으므로 지방용해성 약물의 확산이 빠르다 점막은 피부와 비슷하나 두께가 얇으므로 지방용해성 약물의 확산이 빠르다. 그러므로 국소 마취제의 경우 국소 작용을 일으킬 목적으로 사용하였다가 뜻하지 않게 점막에서 약물이 흡수되어 중독을 일으키기도 한다. 또한 처음부터 흡수 작용을 일으킬 목적으로 어떤 점막에 약물을 적용하는 경우도 있으나, 이를 반복함으로써 점막의 괴사가 생기기 쉽다. 예를 들면 cocaine 중독환자가 cocaine을 비점막(nasal mucosa)에 반복 적용할 경우 이의 혈관 수축 작용에 의해 비중격(nasal septum)에 구멍이 생길 수 있다.