1. 킬레이트(chelate, 착물)킬레이트(chelate, 착물)라는 것은 새우나 게의 집게를 의미하는 그리스어의 chela라는 단어에서 유래한 것인데, 그림 1과 같이 그 모양이 꼭 게가 집게로 금속 이온을 잡고 있는 것과 같은 모양을 취하기 때문에 이렇게 불리우게 되었다.일반적으로 금속 이온은 이온 결합을 이루는 경우가 많지만, 원자나 원자단(배위자, ligand)으로부터 전자쌍을 받아 배위 결합을 이루는 경우도 있다. 특히 2개 이상의 배위 가능한 원자를 지니는 배위자를 다배위자라고 하는데, 킬레이트란 한 개 또는 그이상의 금속 원자를 중심으로 다배위자가 배위한 화합물을 말한다. 금속 이온에 다배위자가 배위하면 단순배위자가 배위하였을 때보다 그 안정도가 증가하게 되는데 이와 같은 효과를 킬레이트 효과라고 한다. 이와 같이 금속이온이 킬레이트 시약(다배위자)과 반응하여 안정한 킬레이트 화합물을 생성한다는 원리를 이용하여 금속 이온과 킬레이트 표준용액을 반응시켜 금속 이온을 정량하는 방법을 킬레이트 적정법이라고 하는데, 완충 용액과 금속 지시약 등을 필요로 한다.그림 1 EDTA의 코발트(II) 착이온2. 킬레이트 시약다배위자와 금속 이온의 착염을 금속 킬레이트 화합물(metal chelate complex)이라 하며, 금속 이온과 킬레이트 화합물을 형성하는 다배위자를 킬레이트 시약이라 한다. 대표적인 킬레이트 시약은 다음과 같다.(1) EDTA(ethylene diamine tetraacetic acid)EDTA는 그림 2와 같은 구조를 가지며 YH4로 표시되는 4염기산이다. EDTA 표준 용액을 조제할 때에는 EDTA의 2나트륨염인 C10H14O8N2Na2 · 2H2O ( Na2H2Y · 2H2O )이 이용되는데 이것은 물에 잘 녹고, 정제하기가 쉬우며, 흡습성이 없고 보존 및 취급이 용이하다.그림 2 EDTA의 구조이것의 유리산은 무색결정성 분말이나 물, alcohol, ether, acetone 등에 용해되지 않으므로 실제 분석에서 이용하는 것은 그yDTA(1,2,-cyclohexadiamine tetraacetic acid)M.W. ; 346.35이 시약의 유리산이나 알칼리염의 성질은 EDAT와 비슷하며, EDTA에 비해서 금속이온과 보다 안정한 킬레이트 화합물을 형성한다. 이 시약 역시 금속이온과 1:1의 몰수의 비로 결합하며, 4∼6배위자이다.3. 킬레이트 요법 (chelation therapy)킬레이트 요법이란, 합성 아미노산의 일종인 EDTA(에틸렌다이아민테트라초산)를 정맥주사하며, 에어로빅 운동, 특별한 식사와 금연을 병행하는 것이다. EDTA 처방은 1940년 대로부터 있었으며, 당시는 납중독의 치료법으로서 개발되었다. "킬레이트"라는 단어는 그리스어의 게(크로우)를 어원으로 하여, 킬레이트 요법은 동맥이나 정맥으로부터 플라크나 칼슘 침착물을 EDTA 를 이용해서 제거한다고 해서 붙여진 이름이다.(역주 : 킬레이트는 킬레이트 결합을 일으키는 물질을 말하는 것으로, 킬레이트결합은 우리말로는 배위결합이라고 한다. 배위 결합은 전자 밀도가 높은 물질이 + 전하를 띠고 있는 금속 이온과 결합을 이루는 것이다. 특히 배위 결합은 분자의 양끝이 전자 밀도가 높은 경우 일어나게 된다. EDTA는 이러한 물질의 대표적인 화합물이다.)킬레이트 요법의 지지자는, 킬레이트에 의하여, 심장병이나 발작,노인성 치매증, 당뇨병성 회저, 그 밖의 순환기계의 질병이 경감하거나 치유된다는 확고한 증거가 있다고 주장하고 있다. 예를 들면, Cypher 보고는 순환기 병환자에 킬레이트를 처방한 의사로부터 데이터를 모았다. 그리고 제임스 P. 카터 의학 박사의 "Racketeering in Medicine; Hippocrates Forsaken for Profit" 에 의하면, 19,000사례 연구에서, 그 중 86%가 "사지의 동맥혈 유량이 유의미하게 증대했다''고 한다. 그러나, 이러한 처방은 서로 다른 의사가 독립적으로 행해진 것으로, 대조군(control group)이 존재하지 않는다. 킬레이트 처방에 효과가 있다고 주(FDA)은, 킬레이트 요법 지지자들의 터무니없는 주장을 뒷받침하기에 충분한 과학적 근거는 존재하지 않는다고 말하고 있다. 킬레이트 옹호자는, 의학계가 약물 요법이나 수술에 의한 이익이 감소하는 것을 무서워하고, 킬레이트 처방을 반세기 동안 억압한 사기와 음모에 가담하고 있다고 주장한다. 킬레이트 요법 지지자들은, 킬레이트 요법을 관상 동맥의 단락 우회 수술에 비교하고 약 10분의 1의 비용으로 동일한 결과를 얻을 수 있다고 주장하고 있다. 또 그들은, 과학적인 의료는 엄격하게 통제되는 시험에 의해서 결정되는 것이 아니라 정치와 경제에 의하여 결정되고 있다고 비난하고 있다.킬레이트 요법은, Medicare(노인 의료보험)에서 지원되지 않는다. 또 대부분의 보험회사도, 킬레이트 요법에 대해서는 보험금의 지불을 행하지 않는다. 미국 심장병 학회의 신규 미확인 요법 특별반은, 동맥 경화성 심장질환에 대한 킬레이트 처방의 가능성을 찾기 위해, 기존의 연구 문헌을 조사했다. 그렇지만, 킬레이트를 이용한 치료법에 유효한 효과가 있다고 한 과학적 증거는 없었다.킬레이트 요법은, 틀림없이 검증 가능한 치료법이다. 지지자들은, 킬레이트 요법이 순환기병에 효과가 있는 것은 이미 검증되고 있고, 증명되었다고 주장한다. 회의론자와 전미국 의사회나 전미국 심장 학회에서는, 연구 결과 이것이 사실이 아니라고 생각한다. 킬레이트 지지자는 의학계의 지배 계급은 질병의 치료보다도 돈벌이에 더 관심이 있다고 주장한다. 그리고 EDTA는 염가이면서 특허를 받을 수 없기 때문에 거액의 돈이 제약 회사의 품에 굴러 들어오지 않는다고 말한다. 의학계의 지배 계급이 수술을 좋아한 것은,수술이 고가이기 때문이라고 주장하기도 한다. 킬레이트 지지자들의 주장을 받아들인다는 것은,미국 의학의 지배 계급이 조직적으로 증거를 인멸하고, 그들에 반항한 자를 전부 박해하고 있다고 말하는 것과 같은 것이다. 이러한 음모론은 제임스 P. 카터 의사(Dr. James P. Carter)가 주장하고 있다. 경구 킬레이션 되는 킬레이트 시약BAL(Dimercaprol)1. 작용기전중금속인 비소, 수은, 납, 금 등의 중독치료에 사용되는 디티올(dithiol) 킬레이트제제셀레늄, 철, 카드뮴 등의 중독치료에는 효과가 없으며, 이들에서는 BAL-금속복합체가 금속 자체보다 더 독성이 있을 수 있으므로 오히려 금기시 됨2. 적응증1) 비소중독2) 수은중독3) 납중독(알킬납화합물은 제외). 납 뇌증(lead encephalopathy) 환자에 대한 보조 요법으로 흔히 사용4) 안티몬, 비스무스, 크롬, 구리, 금, 니켈, 텅스텐, 아연 등의 중독에서 효과가 있을 가능성이 있음3. 금기사항1) 철, 카드뮴, 셀레늄, 우라늄 중독(more toxic)2) 탈륨, 바나듐 중독(ineffective)3) Glucose-6-phosphate dehydrogenase(G6PD)결핍증. BAL이 용혈을 유발할 수 있다.4) 간기능 장애5) 신기능 장애4. 부작용1) 주사부위의 국소적 통증, 농양 형성2) 용량에 비례하는 고혈압. 15-30분에 시작되어 2시간 동안 지속, 고혈압환자에서 주의해서 사용3) 신독성. 신기능을 유지하고 BAL-금속 복합체의 해리를 방지하기 위해서는 요를 알칼리성으로 유지해야 함4) 오심, 구토, 두통, 타액분비, 비루, 두드러기, 근육통, 감각이상, 배뇨통, 발열, 중추신경계억제, 경련5) 혈소판감소증과 프로트롬빈시간 연장 - 근주투여를 제한하는 원인이 될 수 있음6) 급성중독에서의 생존율을 높임에도 불구하고 BAL의 사용으로 인해 수은과 비소가 뇌로 재분포 됨5. 용법과 투여방법비소, 수은, 금중독3 mg/kg을 2일 동안 4-6시간마다, 7-10일간 혹은 회복시까지 12시간마다 심부에 근주중증의 비소 및 수은중독에서는 초기용량을 5 mg/kg까지 올릴 수 있음EDTA1940년 대부터 있었으며, 당시는 납중독의 치료법으로서 개발되었다.(4) 연구 중인 킬레이트 시약의 의약품으로의 사용1. 철 킬레이트가 패혈 쇽을 방지한다학제간 협동연구로 단순한 철 킬레이트 화합물이 NO 임상의들에게 가장 다루기 어렵고 심각한 문제 중에 하나로 알려져 있다. 사실상 중환자실에서의 사망원인 중 가장 흔한 증상이기도 하다.보다 나은 치료법을 찾기 위한 연구는 이 병의 복잡성에 따른 불확실한 점들 때문에 힘들기도 했는데, NO가 중요한 역할을 한다는 것이 밝혀졌다. 1990 년, 로다토 연구팀이 NO가 쇽의 직접적인 원인이 되는 혈관이완과 저혈압을 일으킨다는 첫 증거를 발견하였다. 즉, 그 연구결과 NO 합성의 억제제를 개발한다면, 패혈증에 대한 새로운 약으로 쓰일 수 있을 것으로 기대되었다.로다토의 첫 시도는 NO synthase를 억제함으로써 NO의 합성을 막는 것이었고, 카즈미스키는 만들어진 NO를 없애는 방법을 시도하였다. 만들어진 분자를 없애는 청소역할의 화합물은 새로운 개념은 아니었고, 특정한 화합물들만이 NO를 잡는데 사용될 수 있었다.실험에서 연구자들은 패혈증 상태의 생쥐에 diethylenetriaminepentaacetic acid나 Desferal in saline 등의 철 복합체로 처리하자, 5 시간 안에 대조군에서는 90%가 죽었는데도 5% 정도만이 죽는 결과를 얻었다.이 약의 기작은 Fe(III)가 NO를 N2O로 변환시켜 NO의 약을 낮추는 것에 기인하는 것으로 밝혀졌다. 전기 화학적 연구로 이 촉매가 매우 안정함을 알 수 있었고, 전자 상자성 공명 연구에서는 이 약을 투여한 동물에서는 세포 외 NO의 농도가 낮아졌음도 확인되었다. 이것은 전이금속의 산화-환원 촉매가 매우 낮은 농도에서 패혈증 또는 고농도의 NO로 의한 병에 대한 치료효과를 가질 가능성을 보여주는 것이다.로다토는 이 결과가 새로우면서도, 흥분할 만한 것으로서 패혈증에 대한 NO의 가설을 지지하는 것이라고 말했다. 그러나 한편으로 그는 그들의 결과가 다른 연구가들에 의해 검증되어야 하며, 다른 모델에서도 확인되어야 한다고 조심스럽게 말했다. 현재 임상에 쓰이고 있는 모든 패혈증 약들이 동물실험을 기초로 하고 있지만, 아직도 사망률을 현저하게 낮추는 믿을만한.
1. 시약의 정의시약이란 화학적 방법에 의한 물질의 검출이나 정량에 사용되는 특정 순도의 약품류를 말한다. 시약은 성질, 품위, 시험방법 규정에 따라 특급, 1급 및 특수의 3등급으로 분류된다. 특급, 1급 시약은 순도의 정도를 나타내고, 특수시약은 알칼리 분석용, pH용 등 특정 목적에만 쓰이는 시약을 말한다[표 1]. 특급시약은 일반 화학분석이나 정밀실험 등에 그대로 사용할 수 있는 정도의 순도이며, 1급시약은 보통 화학실험에 사용할 수 있는 정도의 것이다. 이것 이하의 순도인 것을 공업 약품이라고 한다.[표준시약] 특급시약 이상의 순도를 가지고 주로 부피분석의 기준으로 사용되는 표준시약이 인정되어, 사용할 때의 취급조건 등이 정해져 있다. 현재 표준시약으로 사용되고 있는 것은 [표 2]의 11종류이다. 표준시약에는 이들 외에 pH 표준용, 원소분석용, 열량측정용 등이 있지만 보통 표준시약이라고 할 경우는 [표 2]의 것을 가리킨다.[표 1] 특수시약 [표 2] 표준시약비소분석용무비소아연무비소염산알칼리 분석용침강성탄산칼슘pH 측정용옥살산수소칼륨탄산나트륨탄산수소나트륨프탈산수소칼륨사붕산나트륨(붕사)인산이수소칼륨인산수소이나트륨⑴ 염화나트륨⑵ 옥살산나트륨⑶ 술파민산⑷ 탄산나트륨⑸ 플루오르화나트륨⑹ 요오드산칼륨⑺ 아연⑻ 구리⑼ 삼산화비소⑽ 아크롬산칼륨⑾ 프탈산수소칼륨[표준용액] 표준시약을 정확히 칭량(秤量)하여 물로 일정 부피로 희석하여 만든 용액을 1차 표준용액이라 하고, 표준시약 이외의 시약에서 조정한 시약용액을 이 1차 표준용액으로 표정(標定)하여 2차 표준용액을 얻는다. 용액분석전반에 걸쳐 2차 표준용액이 많이 쓰인다. 또한 물에 녹지 않는 시약, 예를 들면 아연은 표준시약인 아연을 정확하게 칭량한 후 염산에 용해시켜 과잉의 염산을 추출해 낸 뒤 일정 부피로 희석시켜 1차 표준용액을 얻는다.[표준용액의 상호 연관성] 탄산나트륨의 1차 표준용액을 이용한 중화적정(中和滴定)에 의한 표정으로 염산·황산의 2차 표준용액이 얻어지고, 이들로부터 수산화나트륨, 수산화칼의 1차표준용액을 이용하여 산화환원적정에 의해 과망간산칼륨의 2차 표준용액이 얻어지고, 이것을 이용해서 옥살산과 철(Ⅱ)의 2차 표준용액을 표정에 의해 얻는다. 또 요오드산칼륨의 1차 표준용액을 이용하여 산화환원반응에 의해 티오황산나트륨의 2차 표준용액을 얻고, 이것을 이용하여 여러 가지 2차 표준용액을 얻는다. 침전반응을 이용한 것으로는 염화나트륨의 1차 표준용액을 이용하여 질산은의 2차 표준용액을 얻을 수 있고, 또 이 질산은 표준용액을 이용하여 티오시안산칼륨의 2차 표준용액이 얻어진다. 또 킬레이트 생성을 이용하는 것으로 아연의 1차 표준용액에서 킬레이트적정에 의해 EDTA(에틸렌디아민테트라아세트산)의 2차 표준용액을 얻는다.[분석용 시약] 금속 이온의 분석 혹은 무기분석에 이용되는 유기시약은 종류가 대단히 많아 비색(比色) 분석에 이용되는 것, 침전반응에 이용되는 것, 용매추출에 이용되는 것, 적정분석에 이용되는 것 등으로 나눈다. 잘 알려진 유기시약으로서 디메틸글리옥심이 있고, 이것은 니켈(Ⅱ), 팔라듐(Ⅱ), 백금(Ⅱ) 등과 함께 유색킬레이트침전을 생성하고, 이 킬레이트는 비수용매로 추출되기 때문에 니켈·팔라듐·백금분리정량에 대한 특이시약이다. 이와 같은 목적으로 사용되는 시약은 거의가 킬레이트시약으로 진한 색의 킬레이트 화합물을 생성하기 때문에, 비색분석이나 적정분석에 이용되는 경우가 많다. 무기분석에 이용되는 무기시약은 유기시약에 비해 종류가 훨씬 적다. 이들 중에서는 침전반응에 사용되는 것이 대부분이고, 그 밖에는 착이온 생성에 이용되는 것, 유색착이온 생성에 의한 비색정량에 이용되는 것 등이 있다.2. 시약의 분류(1) 용도에 따른 분류일반용도 시약 : 실험실 시험·검사용 일반시약, 기구·기기세척용 시약특정용도 시약 : 유기합성용 시약, 생명공학용 시약, 기기분석용 시약, 표준시약공정용 시약 : 공정용 고품위 시약, 원료 의약품진단 시약 : 의료행위를 위한 특수 용도 시약(2) 성분에 따른 분류종 류성 분예무기시약원소산 알칼리염류금속 또는 비약규정액완충작용임상시약N/10 수산화칼륨 용액 등ph 8.0 인산일칼륨수산화나트륨의 혼합용액김자용액,펠링용액 등기 타유리면 ,석면 등(3) 시약의 상태에 따른 분류고체시약/액체시약/기체시약3. 시약의 등급일반적으로 화학약품에는 지제 S.P., 지급 G.R., 1급 E.P., 화학용 C.P. 등의 구별이 있다. 분석실에 경험이 적은 사람은 어떤 경우에 어떤 등급의 시약을 쓸 것이냐가 문제이다.격차시약의 등급S. P.Specially prepared reagent 용도별 지제시약U. F.Ultra fine grade 정밀분석용 시약G. R.Guaranteed reagent 지급시약E. P.Extra pure reagent 1급시약C. P.Chemical pure reagent 화학용표준용액이나 미량분석에서는 반드시 등급을 써야 하고, 그 밖의 경우는 1급을 쓰는 것이 보통이다. 일련의 화학분석에서 등급시약을 쓰다가 어떤 1∼2종류의 시약이 등급이 없다고 해서 1급을 대신 사용한다는 일은 좋지 못하다. 등급을 쓴다면 그 실험을 끝낼 때까지 등급을 써야 한다.4. 시약의 규격시약에는 사용 목적이나 방법에 따라 여러 가지 순도가 필요하기 때문에 많은 나라에서는 시약에 대한 규격을 정해놓고 있다. 우리 나라에서도 한국 공업 규격(KS)에 의하여 시약의 등급을 정하여 사용하고 있다.[표 3] 시약 규격의 예KSM8001시약 통칙KSM8368구리KSM8008생화학시약 통칙KSM8010아세톤KSM8102염산KSM8061탄산칼슘KSM8104질산KSM8042요오드KSM8330아연KSM8038염화칼슘KSM8115염화나트륨KSM8103황산KSM8251옥살산나트륨KSM8029벤젠KSM8365탄산나트륨KSM8011암모니아수KSM1404플루오르화나트륨KSM8013과산화수소30%KSM8015요오드산칼륨KSM8283프탈산수소칼륨5. 시약의 취급화학 실험에서는 많은 종류의 액체 또는 고체 시약을 취급하게 된다. 대부분의 시약은 독성이 있으므로 직접 피부에 닿거나 흡입하여서는 안되고, 시약들이 약병에서 덜어낸 시약은 절대 시약병에 다시 넣어서는 안 된다. 그러므로 필요 이상의 시약을 꺼내어 낭비하지 않도록 주의한다.⑷ 시약병의 마개를 실험대에 함부로 놓으면 불순물이 묻어 시약병의 시약을 오염시킬 수 있으므로 주의한다.⑸ 피펫이나 메디신드롭퍼가 시약 전용이 아닌 경우에는 액체 시약을 꺼내기 위하여 시약병 에 넣어서는 안 된다. 전용 기구를 사용하는 경우에도 자신의 시험관이나 비커의 벽과 닿 아서 다른 시약이 묻지 않도록 조심한다. 특히 비커의 바닥까지 넣으면 안 된다.⑹ 액체 시료를 따를 때에는 흘러내린 시약으로 더럽혀지지 않도록 한다. 그리고 가능하면 유리막대를 사용하여 시약이 튀지 않도록 조심한다.⑺ 시약병은 사용 후 반드시 마개를 막아 놓아야 한다.⑻ 고체 시료는 약수저를 사용하여 덜어낸다.⑼ 저울이나 실험대 위에 시약을 흘리지 않도록 주의한다.⑽ 시약병에는 물질의 명칭, 화학식, 비중(또는 농도), 조제한 날짜 등을 기입한 라벨을 반 드시 붙여둔다.[표 4] 주요 시판시약의 비중과 농도시약명비중(15도/4℃)농도%(g/100g)g/100㎖몰농도노르말농도진한황산conc H2SO41.8496.21771836묽은황산dil H2SO41.069.29.812진한염산conc HCl1.193744.01212약국염산HCl1.153034.59.39.3묽은염산dil HCL1.047.17.322진한질산conc HNO31.4270991616약국질산HNO31.152528.84.54.5묽은질산dil HNO31.0711.812.622빙초산glacial CH3COOH1.069810417.317.3약국초산CH3COOH1.043031.25.25.2진한암모니아수conc NH4OH0.9028251515약국암모니아수NH4OH0.96109.65.65.6과산화수소H2021.1130339.79.7약국과산화수소H2O21.01330.90.96. 시약 조제법⑴ 산류濃 HCl : 38% 12M 12N 시판합성품을 그대로 사용한다. 비중 1.19HCl : 19% 6M 6N 濃 HCl 1용과 물 1 3M 3N 濃 HNO3 380ml를 물로 희석시켜 2L로 한다.濃 H2SO4 : 96% 18M 36N 시판품 그대로 사용한다. 비중 1.84稀 H2SO4 : 13% 1.5M 3N 濃 H2SO4 1용을 천천히 물 1용에 녹인다.⑵ 염기류稀 NH4OH : 28% 15M 15N 시판품을 그대로 사용한다. 비중 0.9濃 NH4OH : 5.1% 3M 3N 濃 NH4OH 수를 5배로 희석한다.KOH :26% 6M 6N 시판 KOH 337g을 물에 녹여 1L로 한다.Cc(OH)2 : 0.002M 0.04N 약 1g의 생석회를 한 번 가열한 물 200ml에 반입하여 잘 흔든 다음 방치한 후 여과한다.⑶ 염류濃 AgNO3 : 1N 41g을 물에 녹여 250ml로 한다.稀 AgNO3 : 0.2M 34g을 물 1L에 녹인다.AL금속 : 고체를 그대로 사용BR2 수 : 포화용액 액체브롬 5ml를 물에 녹여 25ml로 한다.FeSO4 : 1M 278g을 물 1L 에 녹인다. 못을 몇 개 넣어두고 2M H2SO4 數ml를 가한다.KI : 10% 1N KI 1g을 물 9g에 녹인다. 착색병에 보존한다.KCN : 0.1M 13g을 물 1L에 가한다.HgCl2 : 1M 27g을 물 1L에 가한다.NaHCO3 : 포화용액 25g을 물에 녹여 250ml로 한다.⑷ 특수시약H2O2 : 3%용액Nessler 시약 : KI 5g을 온수 10ml에 녹이고 여기에 HgCl2 2.5g을 온소 10ml에 녹인액을 조금씩 가한다음 냉각후 KOH 15g을 물 30ml에 녹인 액을 가하고 물로 100ml까지 채운후 다시 HgCl2액 0.2ml를 가한 후 방치 하였다가 그 상징 액을 사용한다.Aluminom : 0.1% 0.25g을 물 250ml 에 녹인다.Benzidine : 0.05g benzidine 염기나 염산염을 HAc 10ml에 녹이고 물 100ml로 희석시킨 다음 여과한다.Dimethylglyoxime : 1% 2.5g을 95% 알콜 250ml에 녹인다.Alizarin red S : 0.1% 0.2.