위장관 흡수용이-완만한 약효필요시 경구 투여
비경구 투여, 신속발현-적은 용량으로 효과
흡입제, 폐포표면 통해 흡수 신속 약효 발현
■ 생물약제학
약물이 효과를 발휘하기 위해서는 체내의 작용부위에 최소량이 도달해야 하며, 따라서 일반적으로 하나 또는 그 이상의 생체막을 통과하여야 한다. 생물약제학은 약물의 흡수, 분포, 대사, 저장 및 배설과정과 체내 조직, 약물, 약물제형의 물리/화학적 성질의 상호관계를 다룬다.
제제화(formulation)는 어떤 약물을 작용부위로 적절한 양을 적절한 시간에 전달하는데 있어 특히 중요하다. 원하는 작용부위와 약물의 체내에서 분포, 축적되는 양식이 그 약물의 투여경로를 결정한다. 투여경로는 몇 가지 제형(dosage form)을 결정한다. 한 투여경로에 대해 어떤 제형으로 만들것인가 하는 것은 활성성분의 물리, 화학적 성질에 따라 달라진다.
▶투여경로
어떤 약물을 어떤 경로로 투여하는 것이 좋을 지 결정하기 어려운 경우가 종종 있으나 어떤 경로로 투여하든 약물이 지질 세포막을 통과해야 하는 과정이 포함된다.
① 위장관 투여
위장관의 세포막은 어떤 질병 상태와 약물 흡수에 있어 중요하다. 위장관에서 흡수되는 약물은 경구 또는 직장투여가 가능하다.
만약 약물이 위장관에서 흡수가 잘 되고 신속한 약효발현이 필요하지 않는 경우라면 보통 경구투여를 선택한다.
좌제나 관장액을 이용하여 직장으로 투여하는 방법은 구토를 일으키거나 위산에서 불활성화되는 약물, 또 환자가 약물을 복용할 수 없은 경우에 유용하다.
하부 장관은 혈관이 많이 분포하므로 직장투여시 효과의 발현은 빠르나, 종종 예측하기 어려울 경우가 있다.
② 설하 또는 buccal(頰) 투여
설하나 buccal투여로 얇은 세포막과 풍부한 혈관을 통해 약물이 빠르게 흡수되고, 간에서의 초회통과를 피할 수 있어 간대사가 지연된다.(예: 협심증 치료제인 니트로글리세린 설하정(급성 발작시 투여로 신속한 효과 발현)
③ 비경구적 투여
위장관에서 불활성화되거나 경구투여시 흡수가 잘 되지 않는 약물은 보통 주사로 투여한다. 주사경로에는 다음과 같은 3가지가 있다. △피하주사 △근육주사 △정맥주사.
피하주사나 근육주사는모두 혈액에 도달하기전에 약물이 세포막을통과해야 한다. 약물이 세포막을 통과하는 과정은 정맥주사의 경우도 중요한데, 약물이 모세혈관을 통과하여 작용부위에 도달하기 위해서 필요하다.
비경구 투여의 장점은 △신속하고 재현성 있는 효과를 기대할 수 있다. △적은 용량으로 효과를 볼 수 있다. △정신적인 효과가 있다.
단점은 △환자에게 종종 불편을 준다. △자극의 위험이 있다. △멸균제품을 사용해야 하며 숙련된 전문가에 의해 투여되어야 하므로 비용이 많이 든다.
△피하주사
바늘로 피부층을 통과시켜 피하층에 약물을 투여하는 것이다. 피하층은 진피 아래 위치해 있으며 대부분 성긴 결합조직과 지방조직들로 구성되어 있다. 자극성이 없는 소량의 약물을 주로 이용한다. 경구투여시보다 적은 용량으로 신속한 효과를 얻을 수 있다. 피하에는 비교적 혈관 분포가 적어서 천천히 그리고 일정하게 흡수되므로 지속적인 효과를 나타낸다. 피하주사시 혈관확장제와 같이 투여하면 흡수가 증가되고, 혈관수축제와 함께 투여하면 흡수가 지연된다.
△근육주사
보통 둔근, 삼각근에 깊이 주사한다. 근육에는 혈관 분포가 피하에 비하여 비교적 풍부하여 흡수가 빠르고 작용이 빨리 나타난다. 약물은 수용액, 脂용액 또는 현탁액 형태로 투여할 수 있다. 수용액으로 투여하면 빠르게 흡수되고, 지용액 또는 현탁액으로 투여한 경우는 약물 주머니가 형성되어 흡수가 지연되며 작용은 연장된다.
△정맥주사
약물을 직접 혈관에 주사한다. 그러므로 일반적으로 수용액으로 투여한다. 자극성 약물은 용액에 희석하여 점적법이나 연속주입법으로 서서히 투여한다. 정맥주사는 약효 발현이 가장 빠르고 자극성 약물도 투여할 수 있지만, 그와 반대로 많은 결점과 위험성이 수반된다. 혈액성분을 파괴하거나 색전(혈액의 응고된 덩어리가 혈관을 막은 것)을 일으키는 약물은 정맥내 주사할 수 없으며, 정맥내로 일단 약물을 주사하였을 때는 이것을 돌이킬 방법이 없다.
④ 흡입
가스, 휘발성 또는 미세결정 약물은 폐의 폐포표면을 통해 흡수될 수 있다.
흡입은 폐포의 면적이 매우 크기 때문에 약효 발현이 신속히 일어난다. 가스 마취제와 같은 휘발성 물질을 흡입으로 투여할 경우 전신 작용의 발현은 정맥주사 만큼이나 신속하다.
폐포를 통해 흡입 약제의 흡수가 신속히 일어나는 것은 폐포의 세포막이 얇고, 면적이 넓으며, 혈관이 풍부하기 때문이다. 흡입 입자의 크기는 폐포에 도달하는 약물의 양을 결정하는 요소이다.
수용성 약물을 분무 상태로 만들어 흡입시키기도 하는데 이것은 호흡기 점막에 국소작용을 일으킬 목적으로 사용하는 경우이다. (예: 천식 치료용 스테로이드제)
⑤ 국소 투여
△경피흡수
경피흡수는 모공, 한선, 피지선을 통한 약물의 통과에 의해 일어난다.
일반적으로 국소작용을기대할 때 투여하는 방법이다. 그러나, 약물의 활성은 피부를 통과하는 약물의 능력에 따라 달라진다. 어떤 경우, 국소작용을 목적으로 경피투여 하여도 약물의 전신 흡수가 일어나 전신적인 부작용을 일으킬 수 있다. 만약 피부가 건강하지 못한 상태(칼로 베이거나 튼 경우)에서는 약물의 경피흡수가 증가되는 경우가 종종 있다.
어떤 약물은 경피 패취제로 투여한다(예: 니트로글리세린 - 협심증 예방, 에스트로겐, 스코폴라민- 멀미 예방/키미테). 이 경우는 낮은 농도의 약물을 지속적으로 유리시켜 전신작용을 목적으로 하는 경우이다.
△점안제, 점이제, 점비제
▶발현시간, 지속시간과 관련하여 투여경로를 선택하는데 있어 영향을 미치는 인자
① 1 pH의 영향
대부분의 세포막의 지용성이므로 일반적으로 지용성 형태가 보다 쉽게 생체막을 통과한다. 지용성 세포막의 외부환경의 pH는 약한 산성 또는 염기성 약물의 이온화 정도를 결정하며 따라서 세포막을 통과하는 능력을 결정한다. 위장관의 pH는 위에서 약 1이며 하부 위장과으로 내려가면 8정도로 증가한다. 따라서 일반적으로 약산(weak acid)의 흡수는 위장관을 내려가면서 감소하고, 약염기(weak base)의 흡수는 증가한다.
② 위내용 배출(stomach emptying)
약물이 위에서 십이지장으로 내려가는 속도는 약물의 흡수에 영향을 미친다. 이는 이 부위의 환경 조건이 현저히 다르기 때문이다.
③ 약물결합
거대분자(macromolecules)에 결합하고 있는 약물은 대개 흡수되지 않는다. 따라서, 위장관의 구성성분이나 제제중 다른 성분과 부분적으로 결합하고 있는 약물의 흡수는 지연된다. 몇몇 경우에 있어서는 이것이 바람직한데, 결합된 form으로부터 약물의 방출이 서서히 일어나면 오랜 기간동안 약물농도가 유지될 수 있다. 이러한 원리는 서방형 제제(sustained-release formulation)에도 이용된다.
약물은 흡수 후 단백질에 결합할 수 있다. 이는 활성을 나타내는데 필요한 약물량에 영향을 줄 수 있다.
④ 전하를 띤 거대분자의 영향
전하를 띤 약물의 흡수는 그 약물과 유사한 전하를 띤 거대분자(macrobolecule)의 존재에 의해 증가될 수 있다. 이 현상을 'Donnan effect'라 하며, 전하를 띤 약물분자가 위장 점막을 통과하는 경우에 일어나는 현상이다.
⑤ 제제의 물리적 상태
약물의 수중 용해도는 그 약물의 흡수정도를 결정한다. 수용액으로 투여되어 수용액중 약물의 흡수는 흡수되는 속도와 흡수가 일어나는 표면적에 따라 달라진다.
수용액이 아닌 약물 제제가 투여될 때 제제로부터 약물이 유리되는 속도는 약물이 흡수되는 표면적보다 더 중요하다. 고형 약물(캅셀, 분말, 정제, 현탁액)의 흡수는 제제의 분해 속도(dissociation rate)에 따라 달라진다. Oil solution의 경우, 흡수는 약물의 기름과 물에서의 상대적인 용해도에 따라 달라진다.
⑥ 흡수 촉진제(absorption-enhancing adjuvant)
제제에 첨가되어 약물의 흡수를 증가시키거나 혈중 농도를 높이는 화합물이다. 경구제제에 있어서는 흡수를 위해 약물의 농도를 증가, 위장관에서 약물의 불활성화를 감소시키거나, 흡수되는 복합물을 형성하기 위해 약물과 반응하는 보강제(adjuvant)로서 사용된다.