KR20130021958A

KR20130021958A - 인공 수액

Info

Publication number: KR20130021958A
Application number: KR1020110084556A
Authority: KR
Inventors: 이대실; 김홍표; 정헌택; 백승훈; 조연수; 이필준; 정선오
Original assignee: 울산대학교 산학협력단
Priority date: 2011-08-24
Filing date: 2011-08-24
Publication date: 2013-03-06

Abstract

본 발명은 1-인산포도당을 유효성분으로 포함하는 인공 수액에 관한 것으로, 상기 인공 수액은 환자들의 혈액과 체액의 완충용액과 전해질 기능을 되찾아주고, 칼슘이온을 세포 속으로 유입시켜 당대사와 생체기능을 원활히 가동시킴으로써 환자들의 건강 회복에 크게 기여할 수 있다.

Description

인공 수액 {Artificial infusion solution}

본 발명은 당뇨병환자 및 칼슘결핍이 수반되는 골다공증, 골연화증, 외상, 구루병과 같은 대사질환환자에게 적절한 인공 수액에 관한 것이다.

링거 수액은 동물생리학 실험에서 도려낸 개구리 등의 양서류 또는 파충류의 신경·근육 등의 표본을 담가 놓고 정상 상태로 장기간 살려두기 위해 만든 염류수용액이다. 1882년 시드니 링거 (Sydney Ringer)가 개구리 심근의 생리학 실험을 위해 맨 처음 고안한 생리적 염류수용액으로 체액과 같은 이온조성·삼투압·pH(7.2)를 갖는다. 링거액의 처방은 염화나트륨 8.6g, 염화칼륨 0.3g, 염화칼슘 0.33g에 주사용 증류수를 더하여 1000mL로 만든다.

링거의 최초 처방은 그 뒤 많은 연구자에 의해 다소 변경되어 그 실험 목적에 따라서 각각의 목적에 맞는 처방이 사용되고 있다. 이런 목적으로 사용되는 것들은 고안자의 이름을 따서 타이로드액 등으로 불리며, 때로는 링거액으로 총칭되기도 한다. 환자에게 보다 신속한 영양 공급을 위해 사용되는 링거액은 멸균과 소독, 증류를 통해 각종 균과 이물질을 완전히 제거한 깨끗한 물을 우리 몸 속 혈액의 염분 농도(0.9%)와 비슷하게 맞춘 후 포도당과 아미노산 등 영양분을 첨가하여 제조한다. 보통 링거액은 혈관으로 바로 주사하는데, 우리 몸의 혈액과 농도가 비슷해 큰 거부감 없이 혈액 속으로 수분과 염분 등을 공급할 수 있는 것이 특징이다. 포도당, 아미노산과 같이 바로 에너지원으로 사용할 수 있는 영양분을 넣었기 때문에, 음식물 섭취와 소화를 통해 에너지를 얻는 긴 절차가 생략되고 빠른 속도로 흡수된다.

생체세포는 포도당이 유입되면 맨 먼저 포도당인산화효소(glucose kinase)가 ATP 인산기를 포도당에 옮겨 붙여 6-인산포도당을 만들어 해당(glycolysis) 과정와 같은 당대사의 출발대사물로 활용한다. 하지만 포도당의 유입량이 많으면 인산포도당변이효소(phosphoglucomutase)가 6-인산포도당을 1-인산포도당으로 전환하여 글리코겐을 생합성한다. 또한 생체에서 포도당이 필요하면 글리코겐을 해리하여 인산포도당을 만들고, 이어서 탈인산화하여 포도당을 만든다.

종래에는 링거액에 포도당을 주요 당에너지원으로 사용한데 반해, 인산포도당은 생체 내에 유입이 안된다는 선입견이 있어 인공 수액의 조성물로 사용되지 못하였다.

본 발명은 당뇨병환자 및 골다공증, 골연화증, 구루병과 같은 대사질환 및 칼슘 결핍증 환자에게 적절한 인공수액을 제공하고자 한다.

본 발명은 1-인산포도당을 유효성분으로 포함하는 인공 수액을 제공한다.

상기 1-인산포도당은 생체내 칼슘이온의 유입을 촉진시킬 수 있다.

상기 수액은 당뇨병 환자, 골다공증, 골연화증, 구루병, 신경과민, 불면증, 고혈압, 만성 설사, 외상, 저산증, 또는 다한증 질환자에게 적절할 수 있다.

상기 수액 100 중량부에 대하여, 1-인산포도당을 1 내지 20중량부로 포함할 수 있다.

상기 수액에 포도당, 6-인산과당 및 6-인산포도당으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 2 이상의 조합을 추가할 수 있다.

상기 수액은 인공수액 100 중량부에 대하여, 인공 수액 100 중량부에 대하여, 1-인산포도당 1 내지 20 중량부, 포도당 1 내지 20 중량부, NaCl 0.5 내지 1 중량부, KCl 0.01 내지 0.05 중량부, CaCl₂ 0.01 내지 0.1 중량부 및 NaHCO₃ 0.01 내지 0.1 중량부를 포함할 수 있다.

본 발명의 인공 수액은 체내로 유입되어 칼슘이온의 유입을 촉진시켜 뼈를 강하게 해주고, 사람과 실험동물의 신진대사를 돕고, 생체기능의 전해질과 에너지 공급을 원활하게 한다.

도 1은 사람의 대장세포주인 Caco-2세포주를 1-인산포도당 (4mM) (가) 혹은 포도당이나 1-인산포도당이 없는 경우 (나), 그리고 포도당 (4mM) (다)을 포함하여 24시간 배양하였을 때 생존세포들의 배양용기에서의 현미경사진이다.
도 2는 사람의 대장세포주인 Caco-2세포주를 1-인산포도당 (4mM) 혹은 포도당이나 1-인산포도당이 없는 경우, 그리고 포도당 (4mM)을 포함하여 24시간 배양하였을 때 생존세포 수를 비교한 막대그래프이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

종래에는 인산포도당은 생체내에 유입이 안된다고 알려져 있어 링거액과 같은 수액의 조성물로 인산포도당을 이용하지 않았다. 이에 본 발명자는 1-인산포도당이 포도당과 마찬가지로 대장세포를 통해 유입되어 에너지원으로 사용될 수 있고 이를 인공 수액으로 사용시 칼슘이온 유입을 촉진시켜 뼈를 강하게 해 줄 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하였다.

수액 (fluid transfusion)은 액체를 소화관 이외의 경로를 통해 대량으로 체내에 주입하는 처치, 또는 이에 사용되는 조제된 액체를 의미할 수 있는데, 이는 링거액, 생리식염액, 적혈구부유액 등 다양한 용도로 쓰일 수 있다. 주입 경로는 주로 정맥이지만 피하에 주입하는 경우도 있는데, 이는 환자의 상태에 따라 결정될 것이다.

본 발명의 실시예에서 확인한 바와 같이, 1-인산포도당은 포도당과 마찬가지로 세포 (세포주)와 장의 내벽을 통하여 유입되어 생체에너지원으로 활용될 수 있다.

1-인산포도당은 포도당에 인산기를 부착한 생체 당대사물로서 포도당보다 에너지 함유량이 많고 이온농도에 따른 완충용액과 전해질의 특성을 가지고 있으며, 생체내에서 칼슘이온 유입을 촉진시킨다.

따라서 1-인산포도당을 포함하는 인공수액은 포도당을 포함한 인공수액보다 높은 에너지 함유량을 나타내고 이온농도에 따른 완충용액과 전해질로써 사용될 뿐만 아니라, 칼슘이온 유입을 촉진시켜 외상치유와 인슐린 분비 및 뼈를 강하게 해주고 여러 생체기능을 활성화시킬 수 있다.

종래의 포도당만을 당으로 사용하는 인공수액은 생체기능이 저하된 환자들에게 생체에너지를 공급하는 기능만을 수행하는데 반해, 본 발명의 1-인산포도당을 당으로 사용하는 인공 수액은 1-인산포도당을 생리식염수와 혼합하여 주입하면 포도당보다 좋은 생체에너지원으로 작용하여 포도당의 인산화에 필요한 ATP의 수요를 최소화해줌으로써 신진대사를 가동하고 빠른 생체기능의 회복을 유도할 수 있다. 뿐만 아니라, 1-인산포도당은 포도당만을 첨가하였을 때는 기대하기 어려운 기능으로 수액내 인산을 공급하여 줄 뿐만 아니라 칼슘염의 용해도를 높여 생체 내 칼슘이온의 유입을 증대시키고, 1-인산포도당이 생체 내에 작용하여 뼈를 강하게 해줄 수 있다.

상기 인공 수액에 있어서, 1-인산포도당의 함량은 특별히 한정된 것은 아니나, 바람직하게는 인공수액 100 중량부에 대하여, 1-인산포도당을 1 내지 20중량부로 포함할 수 있다.

상기 1-인산포도당의 중량부는 생체내 칼슘 이온의 유입 및 뼈를 강화하는 데 적절할 수 있으며, 상기 중량부보다 클 경우 지나치게 높은 고장액이 되어 말초 혈관벽을 자극하여 정맥염을 일으킬 수 있으므로, 상기 중량부가 적절할 수 있다.

상기 인공 수액은 적용 대상은 특별히 한정된 것은 아니나, 동물, 특히 척추동물에게 적절히 사용될 수 있다.

상기 인공 수액은 그 용도에 있어서 특별히 한정된 것은 아니나, 바람직하게는 골다공증, 골연화증, 구루병, 신경 과민, 불면증, 고혈압, 만성 설사, 외상, 저산증, 또는 다한증 등 생체내 칼슘이온의 유입이 필요한 환자에게 적절할 수 있다.

상기 수액에 포도당, 6-인산과당 및 6-인산포도당으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 2 이상의 조합을 추가로 포함할 수 있다.

상기 인공 수액에 추가로 첨가하는 포도당의 함량은 특별히 한정된 것은 아니나, 바람직하게는 인공수액 100 중량부에 대하여 포도당을 1 내지 20중량부로 포함할 수 있다.

상기 인공 수액에 추가로 첨가하는 6-인산과당의 함량은 특별히 한정된 것은 아니나, 바람직하게는 인공수액 100 중량부에 대하여 6-인산과당을 1 내지 20중량부로 포함할 수 있다.

상기 인공 수액에 추가로 첨가하는 6-인산포도당의 함량은 특별히 한정된 것은 아니나, 바람직하게는 인공수액 100 중량부에 대하여 6-인산포도당을 1 내지 20중량부로 포함할 수 있다.

이와 같이, 1-인산포도당 혹은 6-인산포도당 및 6-인산과당이 포함된 수액은 환자들의 혈액과 체액의 완충용액과 전해질 기능을 되찾아주고 생체기능을 원활히 가동시킴으로서 환자들의 건강 회복에 크게 기여할 수 있을 것이다.

본 발명의 인공 수액은 상기한 성분 외에서도 적절한 전해질 이온을 첨가할 수 있다.

본 발명에서는 나트륨 이온, 칼륨 이온, 칼슘 이온, 마그네슘 이온, 염소 이온 및 중탄산 이온 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 일례로, 나트륨 이온의 공급원으로서는, 예컨대 염화나트륨, 초산나트륨, 시트르산나트륨, 인산2수소나트륨, 인산수소2나트륨, 황산나트륨, 젖산나트륨 등을 예시할 수 있다. 칼륨 이온의 공급원으로서는, 염화칼륨, 초산칼륨, 시트르산칼륨, 인산2수소칼륨, 인산수소2칼륨, 글리세롤인산칼륨, 황산칼륨, 젖산칼륨 등을 예시할 수 있다. 칼슘 이온의 공급원으로서는, 염화칼슘, 글루콘산칼슘, 판토텐산칼슘, 젖산칼슘, 초산칼슘 등을 예시할 수 있다. 마그네슘 이온의 공급원으로서는, 황산마그네슘, 염화마그네슘, 초산마그네슘 등을 예시할 수 있다. 염소 이온의 공급원으로서는, 염화나트륨, 염화칼륨, 염화칼슘, 염화마그네슘 등을 예시할 수 있다. 중탄산 이온의 공급원으로서는, 중탄산나트륨 (탄산수소나트륨)을 일반적으로 이용할 수 있지만, 탄산나트륨도 이 공급원으로서 이용할 수 있다.

상기 전해질 이온원으로 하는 각 화합물은, 통상 무수물 형태 (NaCl, KCl, NaHCO₃, CaCl₂, MgCl₂ 등)로 이용되지만, 특히 이 무수물 형태에 한정되는 것이 아니라, 결정수를 갖는 형태, 즉 수화물의 형태, 예컨대 CaCl₂·2H₂O, MgCl₂·6H₂O, MgSO₄·7H₂O 등의 형태로 이용할 수도 있다.

본 발명의 바람직한 일례로, 상기 인공 수액의 조성은 1000 ml 물에 1-인산포도당 10g 내지 200g, 포도당 10 내지 200g, NaCl 5g 내지 10g, KCl 0.1내지 0.5g, CaCl₂ 0.1g 내지 1g 그리고 NaHCO₃ 0.1g 내지 1g으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 바람직한 일례로 , 인공 수액 100 중량부에 대하여, 1-인산포도당 1 내지 20 중량부, 포도당 1 내지 20 중량부, NaCl 0.5 내지 1 중량부, KCl 0.01 내지 0.05 중량부, CaCl₂ 0.01 내지 0.1 중량부 및 NaHCO₃ 0.01 내지 0.1 중량부로 이루어질 수 있다.

본 발명의 인공 수액은, 상기 각 성분을 물에 용해시킨 것일 수 있다. 이 인공 수액의 조제에 이용되는 물은, 예컨대 정제수 (이온 교환수, 역침투수 등), 증류수 등이 있는데, 이는 살균 내지 멸균되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 인공 수액은, 상기 조성으로 하는 것에 의해 통상 약 6.8 내지 8.2, 보다 바람직하게는 약 6.9 내지 7.5의 pH를 가지며, 그대로 인공 수액으로서 이용할 수 있다. 더 필요하면, 적당한 pH 조정제, 예컨대 염산 등의 산 및 수산화 나트륨 등의 알칼리를 이용하여 그 pH를 조정하는 것도 가능할 수 있다.

여기서, 본 발명의 인공 생리적 염류 용액에의 pH는, pH 미터(φ260, 베크맨사(Beckman, Inc.)제)를 이용하여 pH 전극을 인공 생리적 염류 용액에 침지해서 표시를 판독함으로써 측정된 값을 가리킨다.

또한, 본 발명의 인공 생리적 염류 용액은 상기 나트륨 이온, 칼륨 이온, 염화물 이온 이외의 다른 성분을, 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위 내에서 함유할 수 있다. 이러한 성분으로서는, 예를 들면, 아미노산류, 시트르산, 크실리톨, 아세트산, 락트산 및 마그네슘 이온 등을 들 수 있다. 그 외에도, 예를 들면 본 발명의 인공 생리적 염류 용액을 기관 세정액으로서 적용하는 경우에는, 콘드로이틴 황산나트륨, 히알루론산 등을 들 수 있고, 본 발명의 인공 생리적 염류 용액을 인공 수액, 인공 양수 또는 보호액으로서 적용하는 경우에는, 아연, 황산, 단백질, 당류, 지질, 인, 철, 요오드, 망간, 구리, 바나듐, 비뇨 중 트립신 억제제 (UTI) 등을 들 수 있고, 또한 본 발명의 인공 생리적 염류 용액을 세포/조직 배양액으로서 적용하는 경우에는, 아연, 황산, 단백질, 당류, 지질, 인, 철, 요오드, 망간, 구리, 바나듐, 셀레나이트(아셀렌산나트륨), 에탄올아민, 비뇨 중 트립신 억제제(UTI), 혈청, 혈장, 액티빈 등을 들 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예 및 제조예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예 및 제조예는 본 발명을 예시한 것으로, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 제조예에 의해 한정되는 것은 아니다.

<실시예>

실시예 1: 1-인산포도당 (5mM) 포함하는 수액에서 세포주 배양

사람의 대장세포주인 Caco-2세포주를 이용하여 1-인산포도당의 세포 생존율을 조사하였다.

제1군: 세포 탄소영양원으로 포도당이 함유되지 않은 저혈청배양액

제2군: 포도당이(4 mM) 함유된 저혈청 배양액

제3군: 1-인산포도당이(4 mM) 함유된 저혈청배양액

상기와 같은 세포의 탄소영양원 조건에서 48 시간 동안 배양하고 세포의 생존율을 비교하였다. 포도당이 함유된 저혈청배양액에서 가장 많은 세포가 생존하였고 (도1, 다), 1-인산포도당이 함유된 배양 조건에서도 많은 세포들이 생존하였다 (도1, 가). 하지만 포도당이 없는 저혈청배양액에서는 대다수 세포들이 배양접시에서 떨어져 나가서 사멸하였다.(도1, 나) 이 실험을 통하여 1-인산포도당이 포도당과 마찬가지로 대장세포를 통하여 유입됨을 확인하였고, 또 1-인산포도당이 에너지원으로 사용됨을 관찰하였다.

실시예 2: 인공 수액의 제조

1000 ml 물에 1-인산포도당 50g, 포도당-인산포도당 50g, NaCl 8.6g, KCl 0.3g, CaCl₂ 0.33g 그리고 NaHCO₃0.33g 으로 조성된 인공수액을 제조하였다.

Claims

1-인산포도당을 유효성분으로 포함하는 인공 수액.

제1항에 있어서, 상기 1-인산포도당은 생체내 칼슘이온의 유입을 촉진시키는 인공 수액.

제 1항에 있어서, 상기 수액은 당뇨병, 골다공증, 골연화증, 구루병, 신경과민, 불면증, 고혈압, 만성 설사, 외상치유, 저산증, 또는 다한증 질환자용 인공수액.

제 1항에 있어서, 상기 수액 100 중량부에 대하여, 1-인산포도당을 1 내지 20 중량부로 포함하는 인공수액.

제 1항에 있어서, 상기 수액에 포도당, 6-인산과당 및 6-인산포도당으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 2 이상의 조합을 추가로 포함하는 인공 수액.

제 1항에 있어서, 상기 수액은 인공수액 100 중량부에 대하여, 1-인산포도당 1 내지 20 중량부, 포도당 1 내지 20 중량부, NaCl 0.5 내지 1 중량부, KCl 0.01 내지 0.05 중량부, CaCl₂ 0.01 내지 0.1 중량부 및 NaHCO₃ 0.01 내지 0.1 중량부를 포함하는 인공 수액.