약물의 흡수율에 영향을 미치는 요인 연구

주제 소개

약학과 지원 학생에게 적합한 세특 주제인 '약물의 흡수율에 영향을 미치는 요인 연구'를 주제로 약의 형태(알약, 캡슐, 액상)에 따라 흡수율이 달라질 수 있는 이론을 탐구해보겠습니다.

 

약물의 다양한 제형 : 중앙일보헬스미디어

 

주제: 약물의 흡수율에 영향을 미치는 요인 연구

탐구 동기 및 목적

현대 사회에서 약물은 질병 치료와 예방에 필수적인 요소입니다. 하지만 동일한 약물을 복용하더라도 개인마다 효과가 다르게 나타나는 경우가 있습니다. 이 현상은 다양한 요인에 의해 좌우되며, 특히 약물의 체내 흡수율은 약효를 결정짓는 중요한 요소 중 하나입니다. 본 탐구는 약물의 제형(형태), pH 환경, 입자 크기 등이 흡수율에 어떤 영향을 미치는지를 실험 및 문헌 조사를 통해 확인하고자 합니다. 약학과 진학을 희망하는 학생으로서 약물의 작용 원리, 제형 설계, 생체 이용률에 대한 기초적 이해를 통해 약물 설계 및 처방의 중요성을 파악하는 것이 본 탐구의 주요 목적입니다.

 

탐구의 배경 이론

1. 약물의 흡수란 무엇인가?

약물의 흡수란, 투여된 약물이 혈류로 이동하는 과정을 의미합니다. 일반적으로 약은 경구로 복용되며, 위장관을 통해 흡수되어야 체내에서 효과를 발휘할 수 있습니다. 이때 약물이 위나 소장에서 얼마나 빠르고 많이 흡수되는지는 치료 효과에 결정적인 영향을 줍니다.

2. 생체이용률 (Bioavailability)

생체이용률이란, 투여된 약물 중 혈중으로 도달한 비율을 말하며, 약물의 효과를 정량적으로 나타내는 지표입니다. 흡수율이 높을수록 생체이용률도 높아지며, 이는 약효가 빠르고 강하게 나타날 가능성이 있다는 뜻입니다.

3. 약물의 제형과 흡수

약물은 다양한 형태로 만들어집니다. 예를 들어, 정제(알약)은 고형 형태로, 위액에서 천천히 용해됩니다. 분말은 알약보다 표면적이 넓어 용해가 빠르며, 액상은 이미 용해된 상태로 바로 흡수가 가능합니다. 제형은 약물의 흡수 속도와 시작 시간을 조절하는 중요한 요소입니다.

4. pH와 약물의 용해성

인체의 소화기관은 pH가 다릅니다. 위는 강산성(pH 1.5~3.5)이고, 소장은 약염기성(pH 6~8)입니다. 어떤 약물은 산성에서 더 잘 녹고, 어떤 약물은 염기성에서 더 잘 녹습니다. 예를 들어, 비타민 C(아스코르빈산)는 산성 환경에서 용해가 덜 될 수 있으며, 일부 약물은 산에서 분해되어 효과를 잃을 수 있습니다.

5. 입자 크기와 표면적

같은 물질이라도 입자 크기를 줄이면 전체 표면적이 넓어지기 때문에 용해가 빨라집니다. 이것은 제제학에서 "미분화(micronization)" 기술로 응용됩니다. 즉, 입자가 작을수록 체내 흡수가 빨라질 수 있다는 원리를 갖는 것입니다.

 

탐구 내용 및 방법

1. 탐구 주제 세분화

본 탐구는 세 가지 주요 요인에 따라 약물의 흡수율 변화를 관찰합니다. 세 가지 요인은 약물의 제형 (알약 vs 분말 vs 액상), 위(pH 1.53) vs 장(pH 68) 환경 모사, 입자 크기에 따른 용해 속도 차이가 있습니다.

2. 가설 설정

첫 번째 가설은, 액상 형태의 약물이 고형 제형(알약)보다 더 빠르게 용해되어 흡수율이 높을 것이라는 가설입니다. 두 번째는 pH가 낮은 환경(위산 모사)에서는 일부 약물이 잘 용해되지 않아 흡수율이 낮아질 수 있다는 가설입니다. 마지막으로 입자 크기가 작을수록 표면적이 넓어져 용해 속도가 증가하고 흡수율이 높아진다는 가설을 설정합니다.

3. 탐구 방법

모의 약물로 비타민 C 정제, 분말, 액상(실험 안전성을 위해 식품용 비타민 사용)을 준비합니다. 모의 체액으로는 pH를 조절한 증류수(pH 2, pH 6.8)를 준비합니다. 측정 항목은 용해 속도, 용해량으로 이를 상대적 흡수율로 가정합니다.

4. 실험 절차

가장 먼저, 각 제형의 비타민 C를 동일량 준비합니다. 이후 pH 2와 pH 6.8의 용액을 준비하여 각각의 비타민 C를 용해시킵니다. 일정 시간마다 투명도나 색 변화, 잔여물의 양을 관찰 및 기록합니다. 입자 크기에 따라 분쇄한 비타민 C의 용해 속도를 비교합니다.

 

탐구 결과 및 해석

제형에 따른 용해 속도 차이 결과를 보겠습니다. 액상 > 분말 > 정제(알약) 순으로 용해 속도가 빠릅니다. 이는 약물이 액상일수록 이미 용해된 상태이므로 바로 체내에 흡수될 수 있다는 것을 의미합니다. pH 환경에 따른 차이도 살펴보겠습니다. pH 6.8(장 환경)에 비해 pH 2(위 환경)에서는 비타민 C가 더 느리게 용해되었습니다. 이는 특정 약물이 산성 환경에서 분해되거나 안정성을 잃을 수 있음을 보여줍니다. 마지막으로 입자 크기와 용해 속도를 살펴보겠습니다. 동일한 양의 정제를 미세 분말로 분쇄하자 용해 속도가 2배 이상 빨라졌습니다. 이는 표면적 증가로 인한 용해율 증가를 의미하며, 제제학에서 중요한 원리 중 하나입니다.

 

결론 및 느낀 점

본 탐구를 통해 약물의 형태, 위장 환경의 pH, 입자 크기가 흡수율에 지대한 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있었습니다. 약물이 체내에서 효과를 발휘하기 위해서는 적절한 제형 설계와 복용 환경이 매우 중요하다는 점을 실감할 수 있습니다. 이러한 탐구는 단순히 약을 먹는다는 행위에 그치지 않고, 약이 체내에서 어떻게 작용하고, 왜 사람마다 효과가 다르게 나타나는지를 이해하는 데 도움이 됩니다. 약학과 진학을 희망하는 학생으로서, 앞으로는 생체 이용률, 약물 전달 시스템, 개인 맞춤형 약물 설계 등 더욱 전문적인 영역으로 관심을 확장하고 싶다는 목표로 이어질 수 있습니다.

 

참고문헌

대한약학회. 『약물학 입문』. 2020.

김XX 외, "약물 제형에 따른 용해도 비교", 고등학생 과학탐구논문집, 2023.

MedlinePlus, "Drug Absorption and Bioavailability".

National Center for Biotechnology Information (NCBI), “pH-dependent drug solubility”.