상품의 화학 – 존 엠슬리
Vanity, Vitality, and Virility – The Science Behind the Products You Love to Buy – John, Emsley
현재 화장품에 사용되는 성분들이 주름살을 완전히 제거할 수는 없지만 주름살이 생기는 것을 줄여 줄 수는 있다. 심지어 20년 동안이나 그러한 주름살 억제 효과가 지속될 수 있는다.
보톡스는 캐나다의 안과의사인 캐러더스가 환자의 눈경련을 진정시키기 위해 사용하다가 주름살이 사라지는 것을 발견하여 알려졌다.
일산화질소는 머리에서 발끝까지의 거의 모든 신체 활동에 개입한다. 뇌, 코, 목, 폐, 위, 간, 신장, 생식기, 장, 혈관 등이 모두 일산화질소를 필요로 한다. 우리 몸이 바이러스, 박테리아, 기생충과 싸우는데도 필요한 것이다.
서평
생활 속에 사용되는 화막물질과 상품에 대해서 우리가 그 원리를 알고 사용한다면 훨씬 유용한 것인데도, 현대인들은 단지 뉴스나 소문으로만 사용하는 철저하지 못한 생활을 하고 있다. 이 책에서 다루는 여러 상품들은 사실 그 연원을 따져보면, 우리가 그 효능을 오해하고 있는 부분도 많고, 새로운 물질을 개발하기 위한 연구자들의 노력도 느낄 수 있다. 일례로 비아그라가 발명된 것은 협십증을 치료하기 위한 치료제였는데, 실험대상자들이 실험이 끝나고도 약을 계속 사용하겠다는 말을 하므로 조사해본 결과 발기에 도움이 된다는 것을 알게 되었다는 것이다.
단순히 화학약품에 대한 논의가 아니라, 현대인이 자주 가까이 하는 화합물의 작동원리를 화학의 기초상식을 가진 사람이라면 누구나 이해할 수 있도록 적었기 때문에, 아주 흥미를 가지고 읽을 수 있는 책이라 보인다.
- 욕망 – 주름은 이제 그만
피부는 매우 강하다. 실제로 피부를 투과할 수 있는 천연물질은 비교적 그 가짓수가 적다. 피부의 바깥층인 표피는 각질과 기저층으로서 기저층에서 피부세포가 생성된다. 그 밑에는 진피가 있는데, 모낭, 땀샘, 신경말단을 비롯한 여러가지 세포로 구성되고, 피부노화의 원인은 진피의 변화이다.
피부세포가 생겨나 죽을 때까지 약 한 달 정도가 걸린다.
가. 립스틱
오늘날 미국 여성들은 매년 약 7억달러 정도의 립스틱을 소비한다.
고대 이집트 인들이 입술 색을 진하게 하는 식물성 염료 헤나를 이용하였는데, 푸쿠스라는 적자색 염료도 사용되었었다.
밀어올리는 용기에 담긴 립스틱은 1915년 미국의 레비가 만들었다. 여기에는 천연염료인 양홍이 들어 있었다. 양홍은 연지벌레의 암컷에서 추출된다. 접착성이 약해서 컵, 뺨, 담배, 옷깃에 흔적을 남기기 일쑤였다. 붉은색 입술을 거부한 1960년대의 사람들에 의해 쫓겨날 때까지 유행했다.
완벽한 립스틱을 만드는 것은 매우 어렵다. 광택이 없거나, 빛나거나, 번들거리거나, 뽀얗게 된다. 고르게 발라져야 하며, 미끄러운 느낌을 주지 않아야 하며, 오래 그대로 있어야 한다. 덥거나 추울 때도 부드럽게 잘 발라져야 하고, 공기나 습기에도 영향을 받지 않고, 병원균이나 독성, 건강에 해로운 물질을 함유하고 있지 않아야 한다.
입술 피부는 지방조직이 거의 없는 얇은 진피층으로 덮여 있어 쉽게 건조해진다.
전형적인 립스틱은 염료 5%, 이산화티탄 10%, 기름 40%, 왁스 20%, 연화제 25%를 함유하고 있다. 기름과 왁스가 연고를 부드럽게 하고, 캐스터 오일은 단단하게 말라 빛나는 필름막을 만들어 낸다.
립스틱에 들어있는 왁스는 립스틱의 모양을 유지시켜주는 역할을 한다. 밀랍이나 카나우바왁스, 칸델리라왁스가 있다.
립스틱 색소는 염료에 의해 만들어지는데, D&C 오렌지 No.5와 빨강 No.22이다. D&C는 FDA로부터 승인된 약품과 화장품 염료목록이다. 이러한 염료들은 플루오레세인으로 만들어지는데, 브롬과 결합하여 오렌지색이 된다. 두 개의 브롬원자를 더 결합시키면 붉은 색인 에오신이 되는데, 약간 푸른색 기운이 감돈다. 염료는 피부 단백질과 최종 반응을 일으키는데, 단백질의 아미노기와 결합하면 잘 지워지지 않고 더 진한 붉은색으로 변한다.
이산화티탄은 겉표면에서 아주 훌륭하게 퍼지므로 페인트에 사용되는데, 같은 이유로 립스틱에 첨가된다.
미소구-microsphere라고 하는 작은 입자를 첨가하여 번들거림을 줄이고 반사성을 더높여 립스틱의 질감을 향상시킬 수도 있다.
펄 립스틱에는 입술에 어른거림과 광택을 주기 위해 질소화붕소가 들어 있다. 광택이 없는 립스틱에는 더 많은 왁스와 색소가 함유되어 질감이 더 풍부하고 번들거림이 상대적으로 덜하다.
나. 노화방지크림 – 알파히드록시산(AHA)
태양에의 노출은 주름이 더많이 생기는 원인이다. 나이가 들어감에 따라 피부는 점점 얇아져 탄력성을 잃게 되고, 더욱 건조해져서는 주름살이 생기게 된다.
알파히드록시산은 활성성분으로, 실제로 얼굴이 젊게 보이도록 피부를 유지시켜주는 도움을 한다.
노화의 흔적을 제거하는 또 다른 방법들 중에는 미용 수술, 레이저 치료, 보톡스 주사 같은 방법도 있다. 미용수술은 불쾌갊을 주는 피부를 제거하는 것이고, 레이저 치료는 특히 코, 입, 이마 부근의 주름살을 태워버리는 것이며, 보톡스 주사는 안면 근육을 마비시켜서 피부가 주름지는 것을 막는 것이다.
보톡스치료법은 음식을 부패시키는 박테리아 ‘보툴리눔’이 생산하는 화학물질을 피부에 주사하는데, 치료 효과가 보통 몇 달간 지속된다. 또 보톡스는 경추근육긴장이상과 발한과다증, 사팔뜨기 눈 같은 곳에도 치료에 이용된다. 원래 보톡스는 캐나다의 안과의사인 캐러더스가 환자의 눈경련을 진정시키기 위해 사용하다가 주름살이 사라지는 것을 발견하여 알려졌다.
젊어보이는 또다른 방법은 피부 겉 표면의 죽은 세포들을 벗겨내는 것이다. 알칼리성 용액이 효과적이지만 너무 위험하여 일반인들에게는 판매하지 않는다. 일반인들은 산을 이용하여 박피효과를 얻는다. 이때 피부 맨 바깥층이 없어짐에 따라 당분간은 피부 표면의 결점과 잔주름도 없어진다. 하루 정도면 죽은 세포의 두꺼운 껍질이 형성되고, 이것을 비누와 물로 세척하면 새로운 피부가 피어나게 된다. 피부는 약간 빨갛게 보이지만 며칠 지나면 붉은 빛이 옅어지고 싱싱한 피부색이 몇 주간 계속된다. 이러한 방법중 부드러운 방법은 집에서도 가능하다. 우유와 레몬 그밖에 천연물질에 알파히드록시산이 들어있는데, 이러한 물질은 피부의 맨 바깥층을 제거하는데 도움을 줄 수 있다.
알파히드록시산이 가장 풍부한 것은 글리콜산을 함유하고 있는 사탕수수와 락트산이 들어있는 우유다. 그리고 포도에는 타르타르산이, 레몬에는 시트르산, 사과에는 말산, 아몬드에는 만델산이 들어있다.
1984년 펜실베니아의 피부과의사인 스콧이 27명의 여성환자에게 하루 두 번, 석 달동안 글리콜산을 사용하여 치료하자, 3분의 2가 주름살이 상당히 감소하였다고 하고, 6개월 지속한 결과 피부가 두꺼워지고 탄력성이 향상되었다한다.
미국 국립환경과학연구소의 국립독성프로그램에서는 알파히드록시산의 농도를 105까지로 제한하고, 제품의 산도도 ph 3.5까지 완충하도록 규제하여, 현재 피부크림의 최대허용 함유량은 8% 이하이다. 이 정도로도 효과가 있다.
다. 글리콜산
글리콜산은 사탕수수즙에 풍부하게 들어있으며, 아티초크, 양파, 사탕무, 밀, 사과즙, 간장, 샤르도네 포도에도 들어있다. 제조업자들은 농도 70% 정도의 용액으로 판매한다. 글리콜산은 구리젶무을 닦는 데 유용하며, 물에 닿는 부분의 물때 방지제로도 사용되고 있다. 염색에도 사용되고, 접착제 같은 화합물을 만드는데도 사용되고 있다. 글리콜산의 유도체인 클리콜산 벤질은 모기퇴치제로도 사용되고 있다.
공업용의 고농도 글리콜산은 의학적으로 심각한 여드름이나 습진 치료에 사용된다. 미용실에서 사용되는 것은 농도 10~20% 용액이며, 일반 소비자에게 판매되는 것은 농도 10% 이하의 용액이다. 글리콜산 결정체를 가열하면 80도에서 녹는데, 이때 글리콜산 분자들이 서로 반응하여 고분자인 폴리글리콜산이 만들어지게 된다. 이것은 봉합사와 같은 의학도구로 이용된다. 폴리글리콜산이 천천히 분해되어 글리콜산으로 바뀌어 몸 밖으로 배출되는 것이다.
글리콜산은 알파히드록시산 중에서 가장 작은 분자이기 때문에 세포벽을 투과할 수 있다. 세포 내부에서 글리콜산은 콜라겐과 함께 다른 화합물을 형성하면서 단백질 대사를 모방하고, 이 때문에 세포가 부풀어올라 얼굴이 더 젊게 보인다. 더 확실한 효과는 죽은 피부의 바깥층이 없어지는 것을 촉진하여 젊어 보이는 피부가 드러나게 한다.
라. 락트산(젖산)
락트산은 글리콜산보다 순한 산이다. 이것은 덱스트로오스, 녹말, 당밀 같은 모든 발효성 탄수화물에서 추출할 수 있으며, 모든 종류의 플라스틱과 섬유를 만드는데 이용되는 공업용 화학물질인 아크릴로니트릴로도 만들어낼 수 있다. 락트산은 우유에도 들어있어 젖산이라고 한다. 빵, 치즈, 육류, 맥주, 포도주에도 들어있다. 인체 내부에도 대량으로 존재한다. 숨을 쉬면서도 소량의 락트산을 뱉어내는데, 이 때무에 모기가 우리가 있는 곳을 안다.
락트산은 표피를 좋은 상태로 유지하는데 필수적인 것이다. 햇볕으로 손상된 피부, 가는 선, 주름살, 기미를 줄여준다. 피부로 침투해 들어가 세포들을 결합시키고 있는 수소결합을 약화시켜 죽은 피부의 바깥층이 제거되기 쉽게 만든다.
락트산은 비듬제거 샴푸에도 이용되며, 락트산지르코늄은 우수한 발한억제제이다.
폴리락트산은 고체일 때는 폴리스티렌과 비슷하고 투명한 필름 형태일 때는 셀로판과 비슷하며, 섬유일 때는 폴리에스테르와 비슷하여 티셔츠나 카펫을 만들기에 적합하다.
마. 질소화 붕소 – 비단같은 피부
질소화붕소는 트레비앙이라는 이름으로 불린다. 원래 흑연에서 탄소는 벌집과 같은 구조를 이루지만, 그 층들이 쉽게 미끄러지기 때문에 윤활성이 생겨 공업용 그리스로 사용되는데, 질소화붕소도 똑같은 성질을 지니고 있는 것을 육각형-BN이라 하여, 윤활제로 사용된다. 고압상태나 기계 가공시 고온의 조건에서 사용되는 것이다. 또한 육각형-BN은 절연체와 도가니로도 사용되며, 심지어 전자레인지 유리창을 만드는 물질에도 포함되어 있다.
탄소가 다이아몬드 구조를 가지는 것을 입방형 피라미드 구조라 하는데, 질소화붕소도 입방형-BN은 경도가 다이아몬드에 버금갈 정도라서 연마제로도 사용되며, 무쇠나 강철의 절단도구로 사용된다. 육각형-BN은 1800도, 85,000기압에서 가열하여 만들 수 있다.
육각형-BN은 흰색이며, 분말로 만들면 진주색 윤택을 내면서 유연성, 부드러움, 매끄러움을 갖게 된다. 그래서 파운데이션, 립스틱, 매니큐어에 첨가된다. 첨가시 붕소의 결정을 키우게 되면 빛을 산란시켜 반짝이게 되고, 그리하여 진주색 마감효과가 가능해진다. 화장품에서 질소화붕소의 양은 1%에서 10% 사이지만 훨씬 더 농도가 높아도 별 문제는 없다. 육각형-BN은 완전히 무독성이다. 빛을 반사하기 때문에 파운데이션의 주름살을 덮는 기능에 이용된다.
바. 자외선차단제와 인스턴트 태닝
햇볕에 노출된 피부는 장기적인 손상을 주어 결국 표피가 가죽처럼 변하게 되는데, 이 원인은 자외선이다. 특히 UV-B라고 하는 것이다. 피부 깊숙이 침투하여 DNA와 면역계에 손상을 입혀 암을 일으킬 수 있다. 햇볕은 파장이 400~320nm인 UV-A와 파장이 320~280nm인 UV-B가 있고, 파장이 280~100nm인 UV-C는 대기상층부에서 오존층에 거의 흡수되므로 지구 표면에 도달하지 못한다.
피부는 UV-A에 의해 천천히 갈색화되며, UV-B에 의해 빠르게 반응하여 결국 빨갛게 된다. UV-A광선을 노화광선이라고 하며, UV-B광선을 화상광선이라고 한다.
사람의 피부는 무색이어서 자외선을 방어하기 위해 특별한 분자를 생산하는 조직이 발달했다. 이러한 분자는 피부의 바깥층인 진피에 존재하는데 자외선을 흡수하는 능력이 있다.
가장 효과적인 UV차단제는 멜라닌이라는 색소이다. 이것은 피부 상층부의 멜라닌 세포에서 만들어진다. 이 세포는 UV-A에 노출됨녀 자극을 받아 검은 멜라닌 색소를 만들어낸다. 멜라닌은 아미노산인 티로신으로부터 만들어지며 다른 분자들과 결합하여 멜라닌 고분자를 형성한다. 더 많은 UV-A가 흡수되면 더 많은 멜라닌이 생성되어 피부색은 점점 진해지는 것이다. 포유류, 곤충, 여러 식물, 균류, 심지어 미생물까지 다른 생물들도 피부 보호를 위해 메랄닌을 이용한다. 살갗이 흰 사람은 피부가 멜라닌을 생산하는데 더 많은 시간이 걸리므로 갑작스러운 노출에 화상을 입기 쉽다.
북유럽의 켈트족은 햇볕에 쉽게 화상을 입지만 그을리지는 않는다. 지중해 사람은 멜라닌이 많아 쉽게 그을리지만 화상을 입지는 않는다. 피부가 희고 머리가 빨간 사람은 피부가 멜라닌을 생산하기는 하지만 멜라닌이 보호작용을 거의 못해 주므로 햇볕 화상의 위험에 놓여있다. 호주에서 멜라노탄이라는 새로운 약이 나오는데, 먹는 멜라닌형성촉진제이다.
햇볕을 쬐면 비타민D의 생성으로 구루병을 예방하고, 신체가 뼈를 만드는 칼슘을 이용하는데 이 비타민이 필요하다. 보스턴 대학의 홀릭의 연구에 의하면 자외선은 신체중 비타민D의 양을 증가시켜 대장암, 유방암, 전립선암 같은 병을 예방할 수 있다고 한다.
미국암학회에 의하면 일생도안 6명중 1명이 피부암에 걸린다고 한다. 기저세포암은 얼굴, 손, 목과 같이 신체에서 가장 많이 노출되는 부위에 단단하고 붉은 점이 올라오는 것이다. 그다음 편평세포암으로서 흔히 입술, 귀, 손에 딱딱한 껍질의 혹이 나타나는 것이다. 이 두가지 암은 다른 곳으로 퍼지지 않고 쉽게 제거될 수 있다.
흑색종은 흔히 작은 점으로 시작되어 비정상적 방법으로 자라며 청흑색을 띠게 된다. 다행히 매우 드믈게 나타난다. 인구 10만명에 매년 1명 정도이다. 다른 피부암은 65명정도 발생한다.
자외선을 막는 방법은 광선을 반사시키는 방법, 광선을 흡수하여 비활성화시키는 방법, 손상을 예방하거나 회복하는 방법 등 세 가지 방법이 있다. 자외선차단제는 심한 운동을 하면 땀에 씻겨나가고, 수영을 하면 물에 씻겨 없어진다.
우수한 자외선차단제는 UV-A를 막기 위한 미세한 이산화티탄 또는 산화아연과 UV-B를 막기 위한 유기화합물을 함유하고 있다. 피부에 바르기 쉬워야하고, 층을 이루되 눈에 보이지 않아야 한다. 높은 자외선 차단지수(SPF)인 15정도의 수준이 하루종일 지속되어야 한다.
SPF는 2부터 30까지의 숫자로 표시한다. 지수가 2면 자외선을 반으로 줄여주고 4이면 1/4로 줄여준다. 지수가 10이면 90%를 줄여주고 25이면 96%를 감소시켜 준다.
피부의 자외선을 반사시키는 가장 좋은 방법은 피부에 산화아연이나 이산화티탄층을 만드는 것이다. 고약형태로 코, 광대뼈, 입술같은 민감한 부위에 상용된다.
피부에 유리처럼 투명한 필름을 덧씌우는 방법이 있다. 오르토-히드록시벤조페논은 파장이 330nm인 UV복사선을 흡수하는데, 이 과정에서 산소와 결합하고 있던 수소원자가 이웃한 산소원자로 옮겨진다. 그다음 이 고에너지분자는 자외선을 흡수한 뒤 여분의 에너지를 열로 발산한다. 그런 후 다시 원래의 형태로 돌아온다.
세 번째 방법은 자외선으로 생긴 피부 손상을 치료하는 방법이다. 자외선은 화학적 결합을 파괴할 수 있으며, 그렇게 파괴된 피부에는 자유래디칼이라는 분자조각이 생긴다. 특히 산소와 결합하면 단일항 산소가 생성되는데, 이는 가장 위험하고 활성이 매우 큰 종류의 분자이다. 손상된 DNA는 면역체계에 의해서 바로잡히는데, 이때 비타민C, E가 도움이 된다.
아직도 가장 좋은 피부 보호방법은 피부를 옷으로 가리는 것이다.
어떤 식품들은 요리를 하거나 발효를 하게 되면, 탄수화물과 단백질의 메일라Maillard반응 때문에 황금빛을 띤 멋진 갈색으로 변한다. 우리 피부의 바깥층은 주로 단백질이며, 이 역시 탄수화물과 반응하여 갈색으로 변할 수 있다. 이러한 반응을 일으키는 물질이 디히드록시아세톤DHA이다. 흰색가루인데, 이것을 녹여서 바르면 피부가 햇볕에 탄 것처럼 된다. 인공태닝 보조제로 사용된다. DHA는 진피 단백질의 자유아미노기와 결합하여 30분 안에 갈색으로 변한다. 할인마트나 화장품점에서 DHA가 2%에서 5% 정도 들어있는 여러가지 태닝로션과 크림이 팔리고 있다.
피부를 희게하는 크림
노화의 신호중 하나는 얼굴에 기미라고 하는 작은 멜라닌 반점이 나타나는 것이다. 이것의 생성을 막으려면 이것이 생성되는 대사를 차단해야 한다. 티로시나제-페놀 산화효소-라고 하는 것을 억제해야 한다. 이 티로시나제가 껍질을 벗긴 사과를 갈색으로 변하게 하는 효소이다. 티로시나제는 활성자리에 구리 원자를 가지며, 이 구리원자를 비활성화시킬 수 있다면 산화기능을 잃게 될 것이다. 사과의 껍질을 벗긴 다음 레몬주스에 담그면 주스의 비타민C가 이 효소를 비활성화시킨다. 그래서 전통적으로 레몬주스를 피부를 하얗게 만드는데 쓴다.
과도한 주근깨나 임신 때문에 얼굴에 뭐가 난 사람, 햇볕에 그을린 얼굴에도 이 로션을 사용할 수 있다.
피부를 희게하는 전형적인 크림에는 코직산과 히드로퀴논과 같은 티로시나제 억제제와 함께 글리콜산을 함유하고 있다.
과거에는 사진관에서 사용하는 히드로퀴논을 발라 검은 피부를 하얗게 만들었지만, 부작용이 있어서 요즘은 히드로퀴논이 함유된 것을 추천하지 않는다. 히드로퀴논을 퀴놀이라고도 하였으며, 아이다, 흑백표백크림, 엘도파크, 테퀴놀 같은 여러 상표명이 있다.
코직산, 감초추출물, 골무꽃추출물, 오디 같은 천연적으로 피부를 희게 하는 물질도 있다.
사. 리포솜
피부가 탄력을 유지하는 것은 콜라겐이라고 하는 물질때문이다. 피부가 늙거나 햇볕에 손상되면 피부는 콜라겐을 잃고 늘어진다. 피부가 메말라지고 천연기름, 비타민, 무기성분이 부족해진다. 이러한 때 발라주는 크림과 로션이 리포솜을 이용하여 작동한다.
일반적인 보습제에는 물, 습윤제, 폐색제, 리포솜, 항산화제, 보존제가 들어있다. 습윤제에는 전통적인 글리세롤과 현대적인 소르비톨이 있다. 폐색제는 물의 손실을 막는 장벽으로 작용하며, 양모에서 얻은 라놀린과 석유정제를 통해 얻은 석유젤리-바셀린-가 우수하다.
리포솜은 분자를 피부 아래층, 특히 진피의 아래층으로 전달하는 좋은 수단이 된다. 마취제, 비타민, 호르몬, 스테로이드 같은 것을 피부 아래층까지 전달할 수 있다. 리포솜은 인산지방질로 된 바깥층을 가지고 있다. 두께는 약 4nm이고, 가장 유명한 인산지방질은 레시틴이다. 리포솜의 지름은 100nm이며 수십억 개의 활성성분 분자를 운반할 수 있고, 피부 표면층을 투과한 뒤, 활성 성분은 리포솜 막을 통해 천천히 방출되거나 막이 붕괴되면 빠르게 방출된다. 인공인산지방질은 크기가 200nm로 만들어 피부를 투과하는데 최적의 크기로 만든다.
리포솜이 진피 아래층에 물만 전달하여도 피부에 습기를 더해주어 탄력성있는 피부로 만들어준다. 특히 비타민A-레티놀-는 주름살 제거에 큰 효과가 있다. 피부노화를 막는데 사용되는 레티놀을 영국에서는 레티노바, 미국에서는 레틴-A로 사용한다. 영국에서의 실험결과 보습제의 가격이 3파운드에서 26파운드까지 했지만, 가격과 상관없이 모든 보습제가 효과가 좋았다.
천연과 인공은 화학조성에 아무런 차이가 없다. 천연고무는 알레르기를 유발할 수 있어 외과의사들의 수술장갑은 인조고무로 만든다.
- 생명력 – 우리가 먹는 식품에 대하여
기본적으로 우리 몸은 음식물을 섭취하면 그것을 수천 가지 생산물로 전환한 뒤, 공급이 부족할 때를 대비하여 당장 사용하지 않더라도 필요한 것은 체내에 저장하고 사용할 수 없는 것을 다른 폐기물과 함께 몸 밖으로 내보내는 화학공장이다.
에너지는 탄수화물 그램당 4칼로리, 단백질 4칼로리, 알코올 7칼로리, 지방과 기름 9칼로리가 방출된다. 셀룰로오스도 탄수화물이어서 그램당 4칼로리를 방출하지만, 우리 몸에는 글루코오스로 분해할 수 있는 효소가 없기 때문에 에너지는 만들지 못한다. 칼로리는 물 1그램을 1도 올리는데 필요한 에너지인데, 너무 단위가 작아서 킬로칼로리를 사용한다. 이는 물 1킬로그램을 1도 올리는 열량이다.
가. 지방에 대한 해명
많은 사람들은 자신이 섭취하는 지방이 즉시 자신의 몸에 있는 지방의 일부가 된다고 생각한다. 그러나 지방은 신체에 흡수되기 앞서 장에서 소화가 되어야 하고,더 작은 분자성분으로 분해되어야 한다. 여분의 음식 에너지원이 존재하면 우리 몸은 그것을 신체 내 지방으로 만들기 시작한다.
우리들은 하루 평균 100그램의 지방을 소모하여 900칼로리의 열량을 얻고 있는데, 살아가는 데는 단지 10그램의 지방으로 90칼로리만 얻어도 된다. 일반적으로 지용성 비타민과 필수 지방을 충분히 섭취하려면 25그램 정도의 지방이 필요하며, 여기에서 225칼로리를 얻을 수 있다. 지방섭취를 줄이려면, 육류, 케이크와 과자, 튀김과 같은 음식을 덜먹는 것이다. 그러나 지방은 지용성 비타민인 비타민 A, D, E, K 같은 것이 지방에만 녹아 있으므로 먹기는 해야 한다. 그래서 포화지방보다 불포화지방을 두 배 더 많이 먹도록 노력해야 한다. 불포화지방이 가장 많이 들어있는 음식으로 올리브유, 해바라기유, 옥수수유, 유채유, 대두유 등이고, 포화지방산이 아주 많이 들어 있는 식품으로는 유제품, 양기름, 쇠기름 등이 있다.
기름과 지방은 같은 종류의 화학물질이다. 그것은 글리세롤의 지방산 유도체이며, 트리글리세리드 즉 지질이라고도 한다. 이 구조는 영어의 E자와 비슷한데, 가로로 길고 구불구불하고, 세로축은 글리세롤 분자를 나타내며, 가로는 지방산이다. 바로 이 지방산이 불포화, 일불포화, 다불보화, 트랜스, 오메가-3, 오메가-6, 콘쥬케이션 리놀레산 등으로 나타낸다.
지방산을 나타내기 위하여 사용하는 모든 화학용어는 탄소-탄소 이중결합과 관련이 있다. 이중결합을 가지지 않는 것은 포화지방산이다.
지방산은 탄소원자 사슬로 구성되어 있으며, 사슬의 한쪽 끝에 있는 탄소는 산의 일부가 된다. 이 산이 카르복시산-CO2H이다. 포화지방산에서 사슬의 다른 모든 탄소원자들에는 두 개의 수소원자가 결합되어 있다. CH2-CH2 처럼 됨. 사슬은 거의 항상 짝수개의 탄소 원자를 가지는데, 가장 흔한 것이 16개의 탄소를 가진 팔미트산과 18개의 탄소를 가진 스테아르산이다.
포화지방은 사슬과 서로 가지런하게 잘 배열되어 있어 분자들이 차곡차곡 잘 쌓여 있으며, 때문에 녹는 점이 높다. 따라서 일반적으로 고체상태로 존재한다.
일불포화지방산 – 오메가 표시법은 산기에서 가장 멀리 떨어진 탄소부터 번호를 매긴다. 즉 맨 마지막 탄소가 오매가-1이된다. 가장 흔한 오메가-9 기름인 올레산은 탄소 9번과 10번 사이에 이중결합이 있다. 올레산은 올리브유, 평지유, 땅콩유에 들어 있으며, 돼지기름에도 올레산이 43%나 들어있다.
일불포화지방산 중 에루크산은 검토가 필요하다. 평지유에는 25%의 에루크산이 들어있는데, 쥐에게 높은 농도로 먹이면, 지질대사에 혼란이 생긴다. 사람이 소비하는 평지유에는 2% 미만의 에루크유만을 함유하고, 이 기름을 카놀라-canola-라고 하는데, 캐나다기름이라는 뜻이다. 공업용 윤활유는 여전히 고농도의 에루크산이 들어있다.
로렌조오일 – 아이가 부신백질이영양증-adrenoleukodystrophy로 인한 병인데, 혈액중 분자 사슬이 아주 긴 포화지방산의 수치가 높아진 병이다. 부모는 사슬이 아주 긴 불포화지방산을 다량으로 섭취하면 치료될 것으로 믿고, 찾아다닌 결과 영국 헐에 있는 크로다라는 화학회사에서 에루크산을 구할 수 있었다. 실제로는 회복되지 않았다.
다불포화지방산 – 지방산 사슬에 두 개 이상의 이중결합이 있으면 다불포화지방산이라고 하며, 가장 흔한 것은 18개의 탄소와 2개의 이중결합을 가진 리놀레산과 18개 탄소 3개의 이중결합이 있는 리놀렌산이다. 리놀렌산은 오메가-6 지방산, 리놀레산은 오메가-3 지방산임. 다불포화지방은 산화에 대한 저항이 없어서 공격을 받기 쉽다. 아망로 만든 페인트나 니스에 흔히 보이는 것처럼 기름 표면에 딱딱한 피부를 만든다. 포화지방은 산화로 인한 손상과 변형을 감소시킨다. 오래사는 동물일수록 살에 포화지방산이 많았다.
트리글리세리드는 수만 가지가 있지만, 자연계에는 몇가지만이 존재한다. 주로 올레산-올레산-올레산이다. 돼지기름을 분석하면 돼지 지방이 고체이며 동물성이라서 포화지방산이라고 생각하지만, 대부분이 불포화지방으로 구성되어 있다.
필수지방산 – 프로스타글란딘이라는 중요한 화합물이 있다. 이 지방산은 몸에서 합성되지 않으므로 식품으로 섭취해야 한다. 사람의 몸은 필요한 모든 포화지방사노가 일불포화지방산을 지방이 아닌 다른 식품성분, 즉 탄수화물, 알코올, 단백질에서 생산해낼 수 있다. 다만 일부 대사 과정에 필수적인 오메가-3 지방산과 오메가-6 지방산은 만들지 못한다. 특히 아라키돈산을 만들려면 오메가-3, 오메가-6 지방산이 필수적이다. 아라키돈산은 응혈의 형성처럼 신체방어에 필요한 많은 다른 화학물질의 원천이 되며, 지엽적 염증을 일으켜 신체 조직의 손상을 경고한다.
루딘, 펠릭스, 슈레이더가 공동으로 저술한 오메가-3 현상이라는 책에서, 오메가-3 지방산을 제대로 섭취할 수 있다면, 심장병, 관절염, 피부병, 알레르기, 노화, 아동의 행동이상, 정신분열증과 광장공포증, 당뇨병, 각종 암 등 모든 질병이 사라질 것이라고 주장한다.
오메가-6, 오메가-3 지방산이 풍부하게 들어 있는 것은 생선기름이다. 특히 청어, 고등어, 연어, 송어에 풍부하다. 처음 해조류의 몸속에서 생산되어 이것을 먹은 생선에 전달된 것이다. 우리도 식단에 대구 간유, 옥수수유, 달맞이꽃 기름 따위가 포함된 음식을 섭취해야 한다.
달맞이꽃 기름은 리놀렌산을 10% 함유한 필수지방산의 원천이다. 유리지치 종자에는 20% 들어있다. 달맞이꽃 기름은 습진치료제로 많이 쓰인다. 성인의 일일권장량은 오메가-6 지방산 4그램과 오메가-3 지방산 1그램이다. 우리는 식생활을 통해 충분하게 섭취할 수 있다.
인체지방 – 우리 몸은 음식 속에 들어있는 지방산을 소화하기 위해 리파제를 생산한다. 인간은 태어나는 순간부터 지방의 섭취량을 조절하지는 않는다. 모유는 완전식품으로서, 리터당 750칼로리를 제공하며, 신생아는 매일 보통 1리터가 필요하다. 모유의 성분은 처음 2주동안 단백질 함량이 절반으로 줄어들고 탄수화물과 지방함량이 증가한다. 지방은 10그램에서 60그램까지 증가한다. 전유라고 하는 유방 앞쪽의 젖에는 지방이 적은 대신 락토스와 물이 많아 아기가 이것을 먼저 먹고, 후유는 유방의 조직세포에서 생산되는데 나중에 먹게 되는 것이다. 모유는 포화:불포하지방산이 50:50이다.
트랜스지방 – 시스-cis-지방산은 CH=CH의 두 수소원자가 이줄결합의 같은 쪽에서 서로 마주보고 있고, 트랜스 이중결합에서는 수소원자들이 이중결합을 가로질러 반대편에 있다. 트랜스 지방산이 유해한지는 아직 결론이 나지 않았다.
기름은 튀김과 제빵 같은 데만 사용할 수 있지만, 지방은 펴 바를 수 있기 때문에 다양한 특성이 있다. 기름을 고온과 고압에서 수소 기체와 반응시키면 이중결합이 단일결합으로 전환되어 지방이 된다. 고급마가린의 경우 트랜스지방산의 총량은 5% 이하지만, 영업용 튀김기름은 40%가 넘기도 한다. 월렛은 1994년부터의 연구에 의하여 트랜스지방산이 심장병발병위험을 증가시킨다고 하였지만, 많은 다른 연구결과도 있다.
콘쥬게이션 지방산 – 이중결합이 여러개일 때 그것들끼리 약간의 영향을 줄 수도 있다. 콘쥬게이션지방산은 소와 양고기의 지방에 들어 있다. 박테리아는 리놀레산에 4개의 수소원자를 첨가하여 스테아르산으로 바꿀 수 있다. 스코틀랜드에서 실시한 시험결과에 의하면 자연에서 신선한 목초를 먹은 소는 사람에 의해 사육된 소보다 2배 정도 많은 콘쥬게이션리놀레산을 만들어낸다. 쇠고기를 잘게 썰어 열 효과를 연구하던 중 돌연변이로부터 유전자를 보호해 주는 무언가가 함유되었는데, 그것이 콘쥬게이션리놀레산이었다.
나. 비타민C
요오드 결핍은 목이 붓는 갑상선종의 원인이 된다. 구루병은 비타민D와 칼슘이 결핍된 아동질환이다. 비타민B1 결핍은 각기병을 일으키는데 이것은 신경염증의 원인이 된다. 비타민C 결핍은 괴혈병을 일으키는데, 오늘날 거의 사라졌다.
우리가 활동하는데 최상의 컨디션을 유지하기 위해서는 약 200mg의 비타민C가 필요하다. 우리 몸은 비타민C를 사용할 필요가 없더라도 매일 500mg까지 흡수할 수 있으며 과잉분은 신장을 통해 배출한다. 비타민은 호르몬을 생산하는 데 필요한 것이며 부신과 뇌하수체에서 그 농도가 가장 높다. 우리 몸의 세포는 무수한 손상, 산화, 자유라디칼 같은 불청객과 싸우는데, 비타민C는 이러한 세포의 노화를 방지한다. 그리고 철을 흡수하는 능력과 감기를 견디는 능력에 도움을 준다. 아미노산인 트립토판, 페닐알라닌, 티로신의 대사와 다당류, 콜라겐의 합성에 필수적인 물질이며 연골, 상아질, 뼈, 치아를 만드는데도 필요하다.
거의 모든 동물은 스스로 비타민C를 만들 수 있지만 어류, 박쥐, 딱정벌레, 기니피그, 사람은 예외이다. 2500만년 전 영장류선존느 L-글로노락톤 산화효소를 만드는 유전자를 잃었다.
비타민C는 열과 산소에 약하기 때문에 조리과정에서나 장기간의 보관만으로도 쉽게 파괴된다. 양배추를 물에 10분간 삶으면 비타민C의 4분의 1이 파괴되며 남은 것도 대부분 물 속에 존재하게 된다.
버터, 치즈, 달걀, 마가린, 육류, 어류, 닭고기, 빵, 케이크, 비스킷, 초콜릿, 시리얼, 파스타, 쌀, 견과류, 콩 따위에는 전혀 들어있지 않다. 19세기에 괴혈병을 사라지게 한 것은 비타민C가 많이 들어있는 감자였다. 오렌지, 딸기, 양배추, 브로콜리, 레몬, 토마토 등에 많이 들어있고, 고추에도 많다. ##고추가루는 비타민C의 결정들로 보면 된다. 콩나물국을 끓일 때 끓인 후 식탁에서 고추가루를 넣도록 해야 비타민을 섭취할 수 있다##
괴혈병이 진행되면 환자는 사지가 부풀어 오르는데, 특히 다리와 발이 많이 부어 멍이 든 것처럼 검게 변한다. 잇몸에 궤양이 생겨 피가 나고 입에서 악취가 나며, 치아가 빠지는 일이 흔했다.
영국과 프랑스의 7년전쟁(1756~1763)에서 영국 해군 중 십만 명 이상이 괴혈병으로 사망했다. 1781년에는 영국 해군 12,000명중 1,600명이 괴혈병으로 사망했다.
1845년 선박법은 출항 후 10일 이상 항해할 때는 선원들의 식량중에 라임주스나 레몬주스 같은 항괴혈병 품목을 포함하도록 규정하고 있다.
크림전쟁(1854~56)에서 나이팅게일은 전투로 인한 것보다 괴혈병으로 사망한 사람이 더 많다고 기록하고 있다.
비타민C의 구조 – 1933년 버밍엄대학의 하워드는 화학적합성으로 노벨상을 수상했다. 산소 1개와 탄소 4개, 즉 다섯개의 원자고리로 구성되었고, 두 탄소는 이중결합으로 연결되어 있다. 분자구조가 알려지자, 당분 즉 글루코스로부터 그것을 만들 수 있는 것이 분명해쪘다. 스위스 제약회사인 로쉬는 1934년부터 비타민C의 대량생산을 시작했다. 제조를 위해서 글루코오스를 수소와 반응시켜 소르비톨로 전환시키고, 그 다음 소르비톨을 미생물로 발효시켜 소르보오스로 만드낟. 이를 과망간산나트륨이나 다른 산화제로 산화시켜서 굴론산의 유도체로 만든다. 이 유도체를 염산으로 처리하면 아스코르브산이 된다.
라이너스 폴링은 비타민이 만병통치약처럼 소개를 했고, 1만미리그램을 복용해야 한다고 주장했다.
단백질은 아미노산으로 구성되며, 아미노산은 구성 성분의 일부로 질소를 함유하고 있다. 아미노산은 서로 결합하여 펩티드결합 -NH-CO- 을 이루는데 이것들이 폴리펩티드를 이룬다. 단백질의 다른 이름인 것이다. 평균적인 성인 신체에 2kg의 질소가 존재한다.
질소와 수소를 반응시켜 철을 촉매로 하면 암모니아가 생산되는데, 하버-보쉬 설비에서 질산암모늄의 비료를 생산하는데 이용된다.
1950년대 미국 농촌에서 유아들이 청색유아증에 걸렸다. 이유식을 만드는데 우물물이 높은 농도의 질산염으로 오염되었기 때문이다. 1970년 칠레에서는 질산염 농도와 소화기암이 연관되어 있음이 밝혀졌다. 그 후 조사에서는 관련성이 없다고 밝혀졌다.
세포는 감염, 혹은 달리기나 사이클링 같은 심한 육체적 활동으로부터 몸을 보호하기 위해 질산염을 방출한다. 식품의 질산염은 혀에 있는 특별한 박테리아에 의하여 아질산염으로 전환된다. 이 아질산염은 위의 강산성 환경과 만나 일산화질소를 형성한다. 일산화질소는 살모넬라와 대장균 같은 유해한 박테리아를 죽인다. 위산으로는 죽지 않는 것들이다.
- 번식, 불임, 비아그라
가. 일산화질소
일산화질소는 머리에서 발끝까지 거의 모든 신체활동에 개입한다. 뇌, 코, 목, 폐, 위, 간, 신장, 생식기, 장, 현관 등이 모두 일산화질소를 필요로 한다. 우리 몸이 바이러스, 박테리아, 기생충과 싸우는 데도 필요한 것이다. 협심증의 경우 동맥이 필요로 하는 것은 일산화질소의 재빠른 복원작용이다. 혈관의 근육을 이완시켜 심장으로 가는 혈액의 흐름을 촉진시킨다. 남성에게는 발기를 촉진한다.
일산화질소는 산소와 반응하여 이산화질소를 형성하게 된다. 일산화질소는 질산을 제조하고 또 히드록실아민을 제조해 그로부터 나일론을 생산하는 것이다.
연구자들은 혈관은 필요한 경우 아미노산인 아르기닌으로부터 일산화질소를 만들 수 있는 것을 발견했다. 견과류의 단백질에는 아르기닌이 풍부하다. 땅콩에는 아르기닌이 11%나 들어있다. 콩, 쌀, 육류, 달걀, 어류, 감자 등에 많이 들어있다.
아질산아밀과 니트로글리세린은 더 많은 일산화질소를 방출하여 협심증의 공격을 중단시킬 수 있다. 협심증은 혈관이 수축되어 고통스러운데, 니트로글리세린은 세 개의 니트로기중 하나를 방출하여, 미토콘드리아 알데히드 탈수소효소와 만나면 아질산잉온이 생성되고 곧바로 일산화질소로 환원된다.
우리 몸은 세 가지 형태의 일산화질소 생성효소를 가지고 있다. 동맥, 뇌, 면역계를 위한 것이다. 뇌에 일산화질소가 풍부하다는 사실은 그만큼 중요하다는 것이다. 일산화질소는 아주 작기 때문에 세포의 안과 밖으로 쉽게 확산될 수 있으며, 임무가 끝나고 다시 빠르게 세포에 흡수된다. 일산화질소는 신경세포에서 생성된 뒤 빠르게 퍼져나가 근처에 있는 모든 세포를 활성화시킨다. 백혈구는 일산화질소를 풍부하게 만들어내며, 이것을 몸안의 미생물과 대항하는 무기로 사용한다.
일산화질소는 인체 조직 대부분의 안과 밖으로 빠르고도 쉽게 확산되지만, 혈관을 통과할 수는 없다. 적혈구 안으로 들어가면 금세 파괴된다.
1990년대에 이르러 일산화질소는 유아들의 태변흡입증후군에 사용되어 청색증을 보이던 신생아가 곧 건강한 붉은색으로 돌아오게 되었다.
정육업자들은 오랫동안 아질산나트륨을 이용해 왔는데, 이것으로 절인 햄이나 잘게 갈아놓은 소고기를 담은 깡통에 유해한 박테리아가 성장하는 것을 억제할 수 있었다. 아질산나트륨은 고기에 신선한 붉은 빛이 돌게 하는 데도 도움을 주는데, 이는 아질산나트륨이 일산화질소로 환원되고, 이 일산화질소가 헤모글로빈의 철과 결합하여 분홍색 화합물을 생성하기 때문이다.
나. 비아그라
카버젝트는 효능이 좋았지만 음경 밑 부분에 주사를 해야 한다는 단점이 있었다. 또 알프로스타딜 알약을 음경 끝에 삽입하고 그 약이 요도를 따라서 주위 조직으로 확산되어 원하는 효과를 얻을 수도 있다.
비아그라는 시트르산실데나필의 상표명이다. 1980년대 후반 파이저 제약회사의 연구실에서 발견되었다. 1991년 7월 인체임상실험을 하였는데, 일부 두통, 소화불량, 시각혼란, 근육통증이 발생했지만 단단하게 발기할 수 있었다. 실데나필 25mg을 투여한 사람들 중 65%가 아주 강하게 발기한다고 보고되었고, 50mg을 투여한 사람들 중 80%, 100mg을 투여한 사람들은 90%가 발기에 성공하였다.
남자가 성적자극을 받으면, 음경의 해면세포에 있는 신경 말단에서 일산화질소가 분비된다. 이것은 구아닐산고리화효소가 작용하도록 촉진하며, 이 효소가 cGMP를 만든다. cGMP는 근육을 이완시켜 음경으로 혈액흐름을 촉진시키는데, 이에 따라 음경에 더 많은 혈액이 흐르게 된다. 그사이 음경에 존재하는 포스포디에스테르 가수분해효소가 cGMP를 제거하지만, 일산화질소와 cGMP의 분출속도를 따라잡지는 못한다. 사람은 나이가 들어감에 따라 신체의 일산화질소와 cGMP 생산량이 포스포디에스테르 가수분해효소의 반작용을 중화시키는데 충분하지 않게 된다.
비아그라가 음경에만 작용하는 이유는, 포스포디에스테르 가수분해효소 종류에는 여러가지가 있고, 음경에는 효소-5, 심장에는 효소-3가 있는데, 비아그라는 효소-5의 활성자리에 딱 맞아 활성을 억제하는 알맞은 크기의 분자이다. 효소에 비아그라가 결합하면 효소의 실제 표적분자인 cGMP에 작용하지 못하게 되므로, 음경의 cGMP농도가 높게 유지되는 것이다.
비아그라는 그 효과가 분자 수준에서 나타나기 때문에 우울, 스트레스, 당뇨병과 같은 질병이든, 전립선 수술로 인한 발기부전이든 그 원인에 상관없이 작용한다. 비아그라는 성욕촉진제가 아니어서 성적 흥분이 있어야만 작용한다.
쉐링-플라우는 치료제 바소맥스를 내놓았으며, 엘리 릴리 앤 이코스는 시알리스를 출시했고, 글락소-스미스 클라인은 레비트라를 판매하고 있다. 레비트라는 가수분해효소-5에 더 효과적으로 대처하여 부작용이 훨씬 적다고 한다. 레비트라는 12시간까지 효과가 지속할 수 있다.
다. 미약과 흥분제
요힘빈, 브로모크립틴, 데프레닐은 최음제처럼 작용하는 화학물질이다. 요힘빈은 서아프리카의 요힘비 나무의 속껍질에서 나오며, 일산화질소와는 다른 방법으로 작용하며, 음경으로 들어가는 혈액 양을 증가시키고 나가는 혈액 양은 감소시킨다.
브로모크립틴은 맥각 알칼로이드의 일종이며 브롬 원자를 포함하고 있다. 이것은 신체치유인자를 가지고 있어 파킨슨병 치료에 사용될 수 있다. 또한 뇌하수체에서 프로락틴 호르몬의 방출을 억제하는 작용을 한다. 프로락틴은 모유의 생산을 촉진하는 등의 효과가 있다.프로락틴이 체내에 많이 있을수록 섹스에 대한 욕망이 줄어든다. 브로모크립틴은 뇌에서 쾌감을 느끼는 화학물질인 도파민의 수치를 증가시키는데, 프로락틴을 억제하여 최음제와 같은 효과를 나타낸다.
데프레닐도 파킨슨병 치료에 사용되며, 요힘빈이나 브로모크립틴에 비하면 단순한 분자이다.
아질산아밀은 섹스 능력을 증진시키는데 있어 카나비스에 버금가는 물질로서, 마개를 돌리는 병으로만 판매되므로 포퍼라고 불린다.(병을 딸 때 나는 폽 소리) 미국에서 아질산은 가죽이나 비디오 헤드의 클리닝 용매로만 판매될 수 있다. 그외 아질산부틸이나 아질산이소부틸이 흥분제로 이용된다. 섹스 도중 증기를 마시면 더 많은 혈액이 음경으로 흘러가게 된다.
라. 셀렌
셀렌은 복사기 같은 것에 사용되었으며, 독성이 있다고 여겨졌는데, 피부를 통해서 흡수되고 땀샘을 통해서 배출된다. 셀렌이 몸에 많이 누적되면 좋지않은 냄새가 나고 내쉬는 숨에서도 역겨운 냄새가 난다.
셀렌은 항산화효소인 글루타티온 과산화효소의 일부라는 것이 1975년이 되어서야 알려졌다. 우리 몸에는 백만 개 이상의 셀렌원자가 있다는 것을 알게 되었다. 평균적으로 14mg의 셀렌이 있으며, 그 대부분은 뼈 속에 있다.가장 농도가 높은 부분은 머리카락, 신장, 고환이다. 일일최대섭취량은 0.45mg정도이다. 셀렌이 너무 적으면 남성은 불임의 가능성이 높아지고, 너무 많으면 주위사람들에게 배척을 당하게 된다.
견과류의 경우에는 셀렌이 풍부하다. 브라질 호두에 셀렌이 풍부하므로 브라질 호두를 하루에 세 알만 먹으면 필요한 최소량을 쉽게 섭취할 수 있다. 다랑어, 대구, 연어 등 일부 어종에는 셀렌이 많이 함유되어 있다. 미국에서는 통밀빵에 많이 들어있다. 셀렌은 준금속이며 복사기에서 재생되기도 하고, 유리를 탈색시키거나 태양광을 차단하는 청동색 건축 유리를 생산하는데 사용되기도 하고, 동물먹이용이나 식품보충제로써 아셀렌산나트륨으로 사용한다.
너무 많은 셀렌은 좋지 않지만, 너무 적은 경우는 더 심각하다. 셀렌이 고갈된 토양이 가장 넓게 자리 잡고 있는 나라는 중국의 케산과 린시안 지방이다.##중국에서 바이러스 돌연변이가 흔히 일어나는 것과 셀렌 수준이 낮은 것이 관련있다는 이론도 있다## 셀렌이 부족한 식사를 하면 케산병이라고 하는 비정상적으로 심장이 부푸는 병에 걸린다. 린시안에서는 셀렌의 결핍이 위암 발생의 높은 원인이라는 것도 보여준다.
영국의 농부들은 가출들에게 셀렌 보충사료를 주고, 1984년 핀란드 정부는 모든 비료에 셀렌을 넣기로 겨정했다.
식품에 함유된 셀렌은 브로콜리나 마늘에 들어있는 셀레노시스테인, 육류나 곡류에 들어있는 셀레노메티오닌 형태로 섭취가능하다.
셀렌은 금속 독소, 특히 카드뮴, 수은, 비소, 탈륨 등의 해독제 기능을 한다고 알려져 있다. 다랑어에 수은이 많이 포함되어 있어도 셀렌에 의해 보호받기 때문에 우리가 먹어도 괜찮다.
셀렌의 결핍은 생식불능, 고혈압, 암, 관절염 등의 질병에 걸릴 가능성이 커다. 알츠하이머 초기 증세를 보이는 사람들의 식사에 셀렌을 보충해주면 병의 진행속도가 느리거나 최소한 인식능력 감소가 덜해진다.
정자수가 감소하는 것은 음식물에서 셀렌이 감소하기 때문이다. 셀렌은 정자의 머리와 꼬리가 이어지는 중간 부분에 풍부한데 셀렌함량이 낮은 남성은 운동능력과 이동능력이 모자란 정자를 많이 생산해 낸다.
임신가능성을 높이려면 목욕과 사우나를 피하고, 하루에 두 잔 이상의 커피를 마시지 않고, 일주일에 맥주3병, 포도주6잔 이상을 마시지않고, 신선한 과일과 야채를 많이 먹고 규칙적인 운동을 해야 한다.
마. 다이아몬드
1986년 7월 17일 남아프리카의 프리미어 광산에서 원석 상태의 599캐럿-약 120그램-의 다이아몬드를 발견했고, 디자인에 3년이 걸렸고, 추가로 9개월이 걸려 공개된 다이아몬드는 274면의 273캐럿짜리로 센터너리 다이아몬드라고 붙여졌는데, 1988년이 드 비어스 사가 채굴을 시작한지 100년이 되는 해였기 때문이다.
다이아몬드는 순수한 탄소이다. 천연적으로 존재하는 가장 단단한 물질이다. 하나의 다이아몬드는 한 개의 분자이다. 색을 가진 다이아몬드중 가장 유명한 것은 푸른색 호프 다이아몬드로서 스미소니언 박물관에 전시되어 있다. 당시 186캐럿이었지만, 빅토리아여왕이 재가공을 명하여 109캐럿으로 줄어들었다.
다이아몬드에 수소원자가 들어가면 자주색 다이아몬드가 만들어진다. 붕소가 들어가면 청색다이아몬드, 녹색은 지구의 천연 방사능에 의한 것이다.
다이아몬드 증착은, 메탄 기체를 극초단파 안에서 원자로 분해시켜, 표면에 다이아몬드와 같은 구조로 증착시키는 것이다.
- 세균전쟁
1850년 런던에는 250만명이 살고 있었고, 그 해에 48,557명이 사망하였는데, 이중 26,325명은 미생물에 감염되었기 때문에 사망하였다. 오늘날은 잉글랜드와 웨일즈의 인구 4천5백만명 중 이러한 이유로 사망하는 수는 3500명에 불과하다. 1850년에는 태어난 아이의 15%가 첫 돌을 맞이하기 전에 미생물감염에 의해 죽었다. 오늘날은 0.5% 정도다.
가. 세균죽이기
박테리아, 바이러스, 균류 형태의 세균들은 우리 몸에 침입하거나 장기의 일부에서 번식하여 치료를 필요로 하는 증상을 유발하거나 우리 몸이 격렬하게 반응할 정도의 독소를 분비한다. 이러한 독소가 식중독의 원인이다. 박테리아 감염의 경우 항생제, 균류 감염에는 항진균제, 바이러스 감염에는 항바이러스제 등을 사용한다.
청소는 눈에 보이는 먼지와 함께 그것과 함께 섞여 있는 많은 미생물을 제거하며, 소독은 눈에 보이지 않는 먼지와 주로 박테리아, 특히 병원성 박테리아를 제거한다.
바이러스는 지름이 10분의 1 미크론미터로 매우 적고, 전자현미경으로만 볼 수 있다. 박테리아는 이보다 더 크지만 그래도 육안으로 볼 수 없으며, 1내지 20미크론미터 사이의 단일 세포로 구성되어 있다. 균류는 효모와 같이 약 5미크론미터 크기의 단일 세포 생물부터 섬유상 곰팡이를 거쳐 훨씬 더 크고 복잡한 구조를 가진 버섯에 이르기까지 그 종류가 다양하다.
염색이 되는 박테리아를 그람양성, 염색되지 않는 것을 그람음성이라고 한다. 그람양성 박테리아에는, 웰치균, 포도상구균, 리스테리아균이 있으며, 리스테리아균은 식중독을 일으킨다. 장구균은 대변에 많으며, 좌창균은 좌창을 일으킨다. 황색포도상구균은 목을 따갑게 하며, 충치균은 치석에 흔히 존재하는 구강박테리아이다.
그람음성 박테리아에는 우리 몸에 서식하는 대장균, 병원 감염을 일으키는 클레브시엘라균이 있다. 캄필로박터균, 식중독살모넬라균, 쥐티브스균은 식중독을 일으키고, 손네이이질균은 이질의 원인이 된다.
구강과 질 내 백색증을 일으키는 칸디다알비칸스균, 육상선수의 발에 뚜렷이 나타나는 표피사상균 종과 백선균 종이 있고, 무해한 것으로 비듬의 어루러기균, 좀더 심각한 소포자균 종이 있다. 흔히 접할 수 있는 바이러스 감염에는 입과 생식기 주변에 발진을 일으키는 단순포진 따위가 있다.
열기로 미생물을 죽일 수 있다. 70도 이상에서 끓이면 된다. 자외선도 미생물을 죽일 수 있다. 감마선을 이용하는 것이 장기간 식품을 보관하는 좋은 방법이다.
미생물과 싸우는 무기는 다양하다. 염소표백제, 과산화수소, 오존 등의 산화제도 있고, 트리클로산과 PCMX같은 클로로페놀류, 세트리미드같은 사차암모늄염도 있다. 클로로페놀류는 세포막을 가로질러 퍼져나가 미생물대사를 가로막고, 사차암모늄염은 미생물의 세포막을 공격한다.
항균화학물인 알코올은 구강세척제로 이용되는데, 높은 농도는 아니다. 알코올은 박테리아의 세포막을 녹이고 단백질을 변성시키는 작용을 한다. 70% 알코올 용액이 사용하기에 가장 좋고, 덜 효과적이지만 50% 용액도 활성을 가진다. 이는 비상시에 깨끗한 보드카나 진을 소독제로 사용할 수 있다는 것을 의미한다.
대장균 O157에 의한 식중독은 독소 베로 사이토톡신이 장출혈의 원인이 되고, 신장도 손상시킬 수 있다. 이 박테리아는 몸속에 2주간 잠복하므로, 100마리만 있어도 병을 일으키는데 충분하다. 이 박테리아는 소의 장에 서식하므로, 오염된 소고기를 충분히 익히지 않으면 사람도 이 박테리아에 감염될 수 있다.
가장 많이 발생하는 식중독은 살모넬라와 캄필로박터 박테리아에 의한 것인데, 닭, 날달걀, 유제품이 오염된 경우에 발생한다.
세균의 중요한 원천중 하나는 행주인데, 수십억 마리의 세균이 살고 있다. 행주는 그것으로 닦는 곳마다 세균을 퍼뜨리는 좋은 원천이 된다. 이런 세균 대부분이 무해하지만, 행주로 닭의 피를 닦는 등 오염된 경우 당장 폐기하거나, 표백제에 담가 살균한 뒤에 사용해야 한다.
박테리아는 깨끗하고 건조한 곳에서는 살 수가 없다. 살균시 파괴되는 수가 너무 많아 로그살균이라는 표현을 쓴다. 로그4 살균은 99.99%의 박테리아를 살균하는 것이고, 로그6 살균은 99.9999%의 박테리아를 살균하는 것이다. 로그는 백만마리중 10%를 살균하여 십만마리가 남았을 때 10의 지수 하나가 줄어드는 것이므로, 로그1 살균이라고 한다. 대부분의 소독목적으로 로그6 살균이면 충분하다.
보통의 건강한 사람은, 수천 마리의 바이러스 또는 십만 마리 이상의 박테리아에 감염되면 병에 걸리게 된다.
형제 중에 어린 동생은 형이나 누나에 비해 천식, 건초열, 습진에 잘 걸리지 않는데, 이는 형이나 누나가 밖에서 묻혀온 온갖 먼지에 노출되기 때문이다.
면역체계가 적절하게 잘 작동하면 면역체계의 특별한 세포가 사이토카인을 내보내 감염된 세포의 해로운 박테리아나 바이러스를 죽이라는 지령을 내린다. 신체의 장 벽을 공격하는 것에 대해서는 항체를 분비하고 침입자에 저항하도록 마스트세포를 활성화해서, 마스트세포는 다량의 히스타민을 분비하고, 히스타민은 미생물을 제거하는 점액을 분비한다. 이러한 것이 잘못된 판단때문에 일어나면, 면역체계는 동물의 털, 꽃가루, 땅콩 등에 대해 알레르기를 일으킨다.
나. 하이포아염소산
염소는 독성의 녹황색 기체로서 수 분 안에 사람의 생명을 빼앗을 수 있다. 공기중에 단지 3ppm만 있어도 눈과 폐에 영향을 줄 수 있다. 농도 50ppm의 염소를 잠간 호흡해도 위험하며, 농도 500ppm의 마시면 10분 안에 사망한다.
염소는 물에 녹으면 독성이 훨씬 줄어드는데, 염산과 하이포아염소산-HCLO-을 형성한다. 수산화나트륨에는 훨씬 잘녹아서 하이포아염소산나트륨-NaCLO-을 형성하는데, 이는 강력한 살균성질이 있으며, 가정용 표백제로 사용된다. 1820년 프랑스 화학자 라바라크가 만들었을 때, 라바라크의 물이라는 말로 불리웠다. 지금 염소표백제라고도 불린다. 영국에서는 도메스토스, 미국에서는 클로락스라고 한다.
스페인에서는 1인당 연간 12리터를 사용하지만, 독일에서는 한 사람이 평생 12리터도 사용하지 않는다. 표백제는 햇빛에 의해 천천히 비활성인 염소산나트륨이나 산소기체로 분해되므로 오래 보관할 수 없다.
식수의 염소화는 인간에게 이익을 가져다 주어, 1998년 라이프지가 선정한 지난 천 년간의 위대한 성취 100가지에 포함되었다.
1차 세계대전동안 하이포아염소산나트륨 0.5% 용액인 데이킨액은 상처를 소독하고 괴저를 막기 위해 광범위하게 사용되었다. 농도 1%의 밀턴액은 일반적인 소독제로 널리 사용되었다. 우유병을 소독하는데 밀턴액에 담근 후 물기를 제거하고 물로 씻지 않고 그대로 사용하면 된다.
고체 디클로로이소시안우르산나트륨이 선호되는데, 물에 녹으면 하이포아염소산 용액이 된다. 이것은 수영장, 병원-흘린 혈액이나 체액을 빨아들이고 소독, 동물 농장, 식기체척기용 알약, 변기세정제, 마루청소에 사용된다. 8.5mg의 알약으로 1리터의 물을 소독하는데, 2ppm의 하이포아염소산 용액을 만들어내며, 병원체를 죽이는 데 충분한 농도이다.
물의 염소화에 대한 단점은 클로라민-NH2Cl-과 유기염소류-클로로메탄-같은 부산물을 만들어내는데, 오래 마시면 천식과 같은 증상이 생긴다. 수영장에는 보통의 물보다 20배 이상의 유기염소류가 존재하며, 대부분이 사람의 땀과 반응하여 만들어진 것이다.
1Ppm(0.0001%)의 하이포아염소산나트륨은 몇분안에 로그1 (99%)살균을 가능하게 하며, 5ppm은 로그2, 25ppm(0.025%) 정도면 포자도 박멸할 수 있다. 대부분의 나라에서 5% 용액을 판매하는데, 이는 50,000ppm으로서 물 10리터에 한 숟가락만 넣어도 50ppm농도로서 거의 모든 미생물을 죽일 수 있다.
1996년에 백혈구가 미생물과 싸우기 위해 하이포아염소산을 만들어낸다는 사실이 밝혀졌다.
다. 페놀과 클로로페놀
페놀과 크레졸은 모두 치명적인 독극물인데, 이를 첨가하여 카르볼, 콜타르, 의학용비누를 만든다. 물에 잘 녹지는 않지만, 발명가 제이스가 크레오소트를 수산화나트륨과 함께 가열한 뒤 로진을 첨가하면 수용성물질이 된다는 것을 발명하여 제이스액이라 부른다. 제이스액은 병원, 농장, 도살장, 식품가공공장, 공중변소, 야영지에서 사용하기에 적당하다.
소독약은 두 가지 형태로, 흑색액은 페놀류의 8% 용액이고, 백색액은 35% 용액이다.
페놀액은 일반적인 소독약으로서의 지위를 잃었지만, 매년 500만톤이 생산되어 나일론과 폴리탄산 같은 고분자물질을 만드는데 사용된다. 항균제로도 만들어진다.
페놀은 반응성이 매우 큰 분자이며 염소수와 반응하면 트리클로로페놀이 만들어지는데, 이는 강력한 항균제이며 항진균제이다. 벤질클로로페놀도 그런 생성물로서 강력한 살균제이다.
디클로로페놀에는 두 개의 염소가 존재하며, 이것은 방부제로 사요오디어 종자를 소독하기도 한다. 네 개의 염소가 치환된 테트라클로로페놀은 목재와 가죽의 보존재이고, 다섯 개의 염소가 치환된 펜타클로로페놀은 강력한 소독약이며 항진균제인 동시에 목재보존재로 광범위하게 사용된다. 헥사클로로펜은 비누, 손을 씻을 때 쓰는 물비누, 로션의 살균제로 사용되고 있다.이것은 두 개의 페놀 고리로 구성되어 각 페놀고리에는 3개씩의 염소가 있다. 좌창, 부스럼, 여드름에 대해 사용된다.
파라-클로로-메타-크실레놀은 상품명인 테톨로 잘 알려져 있다. 이른바 PCMX로서 방부제인데, 페놀보다 60배나 강하고, 주로 5% 용액으로 시판된다. 여기에 송진유, 캐스터오일비누, 이소프로판올같은 성분이 들어있다. 테톨은 반세기동안 최고의 응급처치 중 하나였고, 목욕물 첨가제와 감염된 직물의 세탁보조제로 사용되며, 에탄올과 함께 의료용구를 신속하게 소독하는데 사용된다.
테톨을 권장농도인 40분의 1로 묽히면 1분 안에 로그5 살균(99.99%)이 가능해진다. 10분의 1정도로 묽히면 바이러스조차도 살 수 없다. 이 용액을 사용하면 단순포진이 1분 만에 효과적으로 제거되며, HIV는 영향을 덜 받아도 로그3 살균이 가능하다.
트리클로산은 비누, 연고, 치약 같은 가정용 제품에 항균제 역할을 하고, 도마등의 플라스틱에도 주입하여 사용한다.
라. 사차암모늄염, 쿼트
쿼트는 양전하를 가져서 음전하를 띤 세포막의 외부에 끌리기 때문에 효과적인 살균제이다. 쿼트는 일단 자리를 잡으면 박테리아의 세포막을 파괴하여 박테리아는 세포막이 터져 결국 죽게 된다. 쿼트가 효과적으로 작용하려면 탄화수소 사슬의 길이가 30미크론미터는 되어야 한다. 최초의 쿼트는 술폰아미드로 그 뒤 벤잘코니움과 세트리미드가 1960년대 도입되었다.
염화벤잘코니움은 세피란과 게르미놀등의 상품명이 있는데, 두 개의 메틸기-CH3-와 한 개의 벤질기가 결합되어 있는 질소가 있다. 물에 잘 녹기 때문에 다양한 용도로 사용할 수 있다.
세트리미드는 질소 원자에 세 개의 메틸기와 한 개의 기다란 탄화수소기를 가지는 사차암모늄염의 혼합물이다. 피부치료에 뒤어난 성질을 가지고 있어서 살균 피부연고제에 사용된다-사블론이 가장 유명하다.
쿼트 분자가 결합한 섬유는 1970년대 다우에 의해 최초로 도입되었다. 최근에는 유리, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론, 폴리에스터 등에 쿼트를 결합시키는 방법을 발견했다. 면, 의류, 양모, 종이 같이 탄수화물을 기반으로 하는 물질에 쿼트를 결합하는 것도 가능하게 되었다.
마. 과산화수소
과산화수소는 부산물이 물이라는 점에서 좋지만, 본질적으로 불안정하여 주의하지 않으면 물과 산소로 분해되는 경향이 있다. 과산화수소는 거의 1세기동안 소독제, 머리탈색제로 사용되었으며, 의류, 탁자보, 소파, 카펫의 얼룩에 사용된다. 얼룩이 묻은 직물을 탈색시키지 않으므로 하이포아염소산 표백제보다 좋다. 보통 농도가 8%이다.
과산화수소는 과탄산나트륨의 분말형태로 구입할 수 있는데, 세탁물에 첨가하기도 한다. 커피, 차, 적포도주, 과일주스의 얼룩을 없애는 데 효과가 좋다. 상처와 찰과상의 소독, 구강청정제, 치약, 무좀 제거와 귀 감염 치료에도 사용된다.
실내를 소독할 때 과산화수소증기-VPHP-를 이용하는 방법이 있다. 증기 소독에 포름알데히드와 산화에틸렌을 사용하는 것보다 안전하다.
1936년 독일에서 과산화수소를 힏라진과 메탄올 혼합물과 반응시켜, 그 힘으로 시속 965키로미터의 속력을 얻을 수 있었다.
폭탄먼지벌레는 자극을 받으면 꼬리 근처의 관으로 퀴놀이라는 자극물을 뜨겁게 가열하여 분사한다. 벌레는 이 무기를 30번 분사할 수 있고, 도망친 후 하루면 저장물을 재충전할 수 있다.
바. 오존
오존기체를 호흡하면 폐가 손상된다. 촉매변환기가 장착되기 이전의 자동차 배기가스에서도 생산되었다. 이산화질소를 배출하면, 강한 햇볕에 자극받아 일산화질소와 산소원자로 분해되는데, 산소원자가 일반적인 산소와 반응하여 오존이 되는 것이다. 오존은 물에 570ppm까지 녹는다. 그 용액은 안정하지는 않지만 강력한 살균성을 갖고 있다. 공중 수영장의 물은 보통 오존으로 소독하며, 소독된 물에 소량의 하이포아염소산을 첨가한다.
탄산수는 그 산성도 때문에 보호가 되지만, 비탄산수는 미생물이 성장하기 쉽다. 이때 물을 오존처리하여 밀봉하면 멸균상태가 유지된다.
수족관, 양어장, 물고기 부화장, 새우 양식장의 물은 염소화보다는 오존 처리로 보호한다. 또 오존은 오물에서 배출되는 하수를 청결하게 하는데도 사용된다. 해수욕장 부근으로 방류되는 하수에 이용되는데, 박테리아를 죽일 뿐만 아니라 악취를 제거한다.
항생제는 미생물이 변형된 효소를 개발하여 내성을 가지지만, 소독제는 분열 폭탄과 비슷해 미생물의 취약한 모든 곳, 효소, RNA, 세포막 분자, 전령분자를 가리지 않고 화학적 미사일을 뿌린다. 또 소독제는 치명적이며 매우 빠르게 작용하므로, 미생물이 소독제와 싸우는데 필요한 다양한 전략을 개발할 기회가 거의 없다.
사. 샤워실 청결제
클린샤워라고 하는 최초의 청결제는 1997년 플로리다 잭슨빌의 블랙이 만들었다. 블랙은 계면활성제, 킬레이트제, 그리고 용매를 넣어 만들었는데, 세척력과 용해력이 뛰어나다. 계면활성제는 물방울을 붕괴시키고 물 막을 형성할 정도로 표면장력을 감소시켜서 물 막이 여러표면을 흘러내리게 하는데, 이것을 퍼짐-sheeting 효과라고 한다. 보통의 물은 샤워실 표면에 방울로 남아있게 된다. 샤워실 청결제의 킬레이트제는 칼슘과 마그네슘 같은 금속 이온을 녹인다. 칼슘과 마그네슘은 상수도에도 녹아 있으며 물이 경수가 되어 비누가 잘 풀리지 않는다. 금속을 녹이는 가장 좋은 방법은 EDTA를 첨가하는 것이다.
용매는 신체나 스킨로션에서 배출되는 미량의 여러가지 기름들을 녹인다. 블랙은 이소프로필알코올을 선택하여 만들었다.
기름과 그리스를 제거하는 보통의 방법은 ph가 12 정도인 알칼리성 청결제를 이용하여 화학적으로 공격하는 것이다. 이것이 기름과 그리스를 분해하여 물에 녹는 글리세롤과 지방산 이온으로 만들면, 씻어낼 수 있기 때문이다.
- 마음 속의 모든 것
가. 우울증과 항우울제
전 세계 인구의 5%가 한 번 정도는 우울증으로 고통을 받는다.
뇌는 평균 1.4kg 정도이고, 회색질이라고 하는 바깥-대뇌피질-층과 백색질인 안쪽으로 구성되어 있다. 분당 1.7리터의 혈액을 공급받는데, 우리 몸이 소비하는 산소의 20%를 소비한다. 태어나면서 1천억 개의 뉴런을 가지고, 다른 뉴런들과 1,000개에서 10,000개를 연결할 수 있으므로, 100조 개의 연결이 생긴다. 뇌는 매일 50만 개의 뉴런을 잃는다. 그러나 이는 전체 뉴런의 0.0005%에 해당하므로, 일생동안 약 10%정도의 손실이 있는 것이다.
특별한 사건으로 생긴 우울증을 반응성우울증이라고 한다. 원인이 없는 것을 내인성우울증이라 한다. 반응성우울증을 단극우울증이라고 하는데, 배우자의 죽음이나 상호적인 인간관계의 파괴, 시험의 실패, 직업의 상실 같은 삶의 충격적인 사건에 영향을 받기 때문이다. 조울증을 양극우울증이라 한다. 그외 산후우울증, 늦가을과 겨울에 나타나는 계절적 이상-SAD, 당뇨병, 관상심장병, 관절염, 에이즈, 암, 발작 같은 다른 질병의 일부분으로 발생하는 2차우울증이 있다.
1900년 경 처음으로 진정제가 항우울제로 사용되었다. 이때 페르바노비탈이 우울증의 표준치료방법이 되었다. 세코날이라고 하는 바르비투르산은 불면증 치료제로 사용되었다. 또다른 바르비투르산인 펜토탈은 자백약으로 사용된다. 오늘날 바르비투르산은 거의 사용되지 않는다.
전기충격요법을 사용하면 충격이 신경전달물질에 영향을 주어 환자를 편안하게 만들기도 한다.
1930년대 암페타민은 원래 코의 울혈완화제로 사용되었는데, 부작용으로 불면증이 나타났다. 벤제드린이라는 이름도 있는데, 2차대전중 폭격수들이 졸지 않도록 사용되었다. 오늘날은 암페타민이 도파민과 노르아드레날린이라는 두 가지 전령분자의 수를 갑자기 증가시켜 제3의 신경전달물질인 세로토닌을 억제하는데 효과가 좋다는걸 알게 되었다. 암페타민은 세로토닌에 작용하여 식욕을 억제하는 효과가 있어 비만증에 사용된다.
1950년대 현대적인 항우울제 이프로니아지드가 나왔다. 이는 원래 결핵치료제인데, 이를 사용한 환자들의 정신상태가 향상되는 것을 보게 되었다. 반대약물은 레스페린으로, 고혈압을 치료하기 위한 것인데, 급성우울증으로 빠져 들었다.
제약회사들은 토프라닐로 매우 효과적인 약을 만들었다. 오늘날 신경안정제라고 불리는 다른 약품들은 두 개의 고리에 기반을 두고 있으며, 이것들 중 발륨과 리브륨과 같은 몇가지는 광범위하게 처방되었다. 모두 체내에서 노르다제팜이라는 다른 형태의 물질로 전환되어 작용한다. 수면제인 모가돈도 이런 유형이다.
임상적 우울증은 비참함과 슬픔의 감정, 기면증, 식욕부진, 지속적인 근심, 빠른 맥박, 두통, 위 쓰림, 체중 감소 같은 물리적 증상을 보인다. 최신의 항우울제는 프로작, 졸로픝, 팍실 등이 있다. 프로작이 가장 반응이 좋다.
신경전달물질은 여러가지지만, 감정을 결정하는데는 3가지가 중요한 역할을 한다. 도파민은 우리 신체에서아미노산인 티로신으로부터 만들어지며 노르아드레날린은 도파민으로부터, 세로토닌은 다른 아미노산인 트립토판으로부터 만들어진다. 화학적으로 이런 전령분자들은 모두 활성질소중심을 가지는 아민이다.
세로토닌은 우리의 취침, 기상과 관련되어있고, 식욕을 조절하고 즐거움, 안심, 확신감과 관련되어 있다. 죄수들은 세로토닌 수준이 낮으며, 이 수준이 낮은 아동은 반사회성 행동을 나타낸다고 한다. 이것은 충동적 행동에 억제자 역할을 한다.
전령분자가 전령을 전달한 후 모노아민 산화효소에 의하여 불활성화되거나 전달 축색돌기 안으로 재흡수되어 다시 사용하지만 시냅스 틈새의 신경전달물질 분자의 수준이 감소하여 분자의 정해진 임무를 억제할 정도가 되면, 감정변화와 우울증이 생긴다.
전령분자의 결핍을 다룰 때 모노아민 산화효소의 활성을 억제하거나 재흡수과정을 방해하는 방법이 있다. 초창기의 진정제는 활성을 억제하는 방법을 사용하여, 모노아민 산화효소 억제제라고 하였는데, 다른 신경전달물질을 방해할 수 있으므로, 땀 흘림, 변비, 체중증가, 구강건조증 같은 원치 않는 부작용을 가져온다. 그래서 재흡수를 조절하는 방법으로 세로토닌과 노르아드레날린을 표적을 삼아, 각 재흡수억제제를 사용한다. 세로토닌 재흡수억제제를 SSRI라고 하고, 노르아드레날린 재흡수억제제를 NARI라고 하는데, 가장 유명한 SSRI가 프로작이다.
나. 프로작
프로작의 장점은 우울증을 치료하고 자신감을 심어주며 다식증을 멈추게 한다.
1972년 세로토닌의 재흡수를 강력하게 막아주고, 노르아드레날린의 재흡수를 약하게 하는 물질 플루오제틴을 데이비드 윙이 발견하였고, 이것이 프로작이다. 1982년에 특허를 받았고, 1988년 미국시장에 프로작이라는 상표로, 1994년에는 전 세계적으로 선도적인 항우울제로 자리잡았다. 다른 제약회사들도 경쟁적으로 SSRI약품을 만들어, 파이저사에서 졸로포트-세르트랄린, 러스트람, 스미스클라인 비참에서 팍실-파로젝틴, 세로작트-을 들고 나왔다. 솔베이사에서는 루복스-플루복사민, 파베르틴-, 포리스트사에서는 셀렉사-시탈로프람, 시프라밀-을 들고 나왔다. 이런 경쟁상품에도 불구하고 프로작은 판매량 35%이고, 졸로프트는 15%, 팍실은 11%를 차지하고 있다.
스미스클라인 비참은 팍실이 ‘사회공포증’에 걸린 사람들에게 특히 효과적이라고 주장한다. 팍실은 부끄러움으로 생활에 불편함을 겪던 사람들에게 신이 보낸 선물로 여겨졌으며, 오늘날 그 판매액은 30억달러가 넘을 정도다.
릴리는 프로작에 대한 연구를 좀더 하였다. 프로작은 그 활성이 거울상이성질체라고 하는 두 가지 구조중 한 가지에만 있으므로 활성형인 R-플루오제틴을 처방한다면 더 좋을 것이고, 제조비용은 더 들지만 똑같은 효과를 얻는데 필요한 복용량을 줄이고 부작용을 감소시킬 수 있다는 장점을 발견하고, 특허 보유사인 세프레이코사에 연락하여 협정을 맺었다.
우울증 환자에게는 매일 20mg, 다식증 환자에게는 60mg의 프로작이 처방된다. 다이애나 왕세자비가 다식증으로 프로작을 처방받았다. 어린이와 간질환자, 수유중인 여성에게는 처방되지 않는다.
프로작이나 다른 SSRI의 문제점은 치료 중에 부작용이 나타난다는 것이다. 항우울제는 표적 신경전달물질의 수준을 몇 분 안에 상승시켜 주지만, 항우울제가 약효를 나타내는 데는 일정 시간이 필요하다.
프로작은 어느 정도 수준까지는 체내에 축적되며, 그 후부터는 복용량이 늘어나더라도 일정하게 유지된다. 프로작은 간에서 대사되어 노르플루오제틴으로 전환된다. 노르플루오제틴도 SSRI로서 프로작과 똑같은 방법으로 작용한다. 프로작의 반응이 절반으로 저하되는 기간은 4일이며, 노르플루오제틴의 수준은 9일째부터 저하된다.
프로작의 작용이 시작되는 데는 오랜 시간이 필요하다. 치료 초기에 우울증 환자의 자살을 방지하기 위한 관심이 필요하다. 프로작의 작용이 시작되면 놀라운 결과를 가져온다. 소심한 사람을 사회적으로 확신에 차게 하고, 예민한 사람은 뻔뻔하게 만들며, 내향적인 사람을 외향적인 사람으로 만든다. 비관주의자를 낙관주의자로 변화시킨다. 프로작은 근심과 관련된 문제, 사회공포증, 공황발작, 광장공포증, 강박신경증, 다식증, 만성 통증, 긴장성 두통을 치료하는데 광범위하게 처방된다.
쥐 집단을 상대로한 실험에서, 지배자 수컷이 한마리 있고, 그 쥐는 다른 수컷들보다 세르토닌의 수준이 두 배로 높다. 부하쥐들도 세르토닌 수준이 높아지면 지배자에게 겁을 먹지 않게 된다.
프로작은 대량 복용하여도 죽음에 이르지 않는다. 프로작의 부작용은 5-HTI수용체에 영향을 미쳐 어떤 경우에는 불면증과 성기능 장애를 유발하고(5-HT2), 메스꺼움과 두통(5-HT3)을 유발하기도 한다. 프로작 복용자 20%는 신경성두통을 보고했지만, 가짜약을 먹은 사람도 16%가 두통을 호소했다. 메스꺼움증상(18:10)과 불면증(14:7)도 비슷한 결과였다.
뇌에 전령분자가 부족할 때, 티로신과 트립토판 등의 아미노산을 식사보충제로 사용할 수 있다. 대사가 이루어지면 티로신에서 도파민과 노르아드레날린이 생성된다. 그리고 트립토판은 세로토닌의 선구물질이다. 티로신은 단백질 성분으로 유제품, 달걀, 연어, 견과류, 가공된 육류에 풍부하고, 오렌지, 자두, 토마토에도 존재한다. 트립토판은 곡류, 견과류, 육류, 콩, 어류, 유제품의 단백질에 비교적 많이 들어있다.
약초로는 제절초-St John’s wort라는 것과 카바-폴리네시아산 후추속의 대형초본-가 천연치료법에 사용된다.
다. 리튬치료법
양극우울증-조울증-을 치료하는데 리튬이 사용된다. 이 금속은 뇌에서 신경전달물질을 조절하는 생물학적 역할을 수행한다. 리튬치료법은 필수 원소의 부족을 교정하는 것이 아니다. 리튬은 자연계에 광범위하게 퍼져있고, 우리 몸에도 있다. 식품의 경우 옥수수와 양배추에는 0.5ppm, 상추에는 0.3ppm, 오렌지에는 0.2ppm이 들어있다. 리튬이 풍부한 토양에서 자란 감자에는 30ppm까지 함유한다.
보통 성인의 신체에는 7mg의 리튬이 존재하고, 혈액에는 4pph(10억분의 1)이 존재한다.
리튬은 불꽃에 넣으면 화려한 붉은 색이 나타난다. 엽장석에서 최초로 발견되었고, 칼스바드, 마리엔바드, 비시같은 지역의 온천수에서도 발견되었다.
리튬금속은 습기에 약하기 때문에 금속으로 사용되지는 않는다. 나트륨과 달리 리튬은 100도로 가열하기 전까지는 공기 중의 산소와 반응하지 않으며, 질소와 반응하여 질소화리튬을 형성한다.
금속 중에서 가장 가볍기 때문에 알루미늄합금으로 만들고, 작고 가벼워서 전지를 만드는데 사용한다.
탄산리튬은 리튬화합물중 가장 중요하다. 알루미늄정제, 유리, 에나멜, 세라믹을 만드는데 사용되며, 정제된 탄산리튬은 심각한 우울증 치료약을 만드는데 사용된다.
리튬은 탄산리튬 250mg의 알약 형태로 처방되며 혈중 리튬수준이 리터당 0.6~1.2밀리몰일 때 가장 효과적이다. 리튬은 신장에 영구적 손상을 줄 수 있으며, 최대 5년까지만 처방한다. 리튬의 작용메커니즘은 가설만 있는 단계다##284페이지##
라. 알츠하이머병과 알루미늄
알츠하이머병은 비타민결핍이나 정신자극 결핍에 의해 악화할 수 있지만, 진짜 원인은 밝혀져 있지 않다. 현재 효소의 기능 부전, 유전적결함, 미생물침투, 금속 등의 독소 등이 강력한 후보들이다.
최초로 알츠하이머병으로 진단받은 사람은 51세의 아우구스테라는 독일여성이었다. 1901년 건망증, 식별력감퇴, 독서장애, 강박적 질투 등으로 푸랑크푸르트 정신병원에 입원했는데, 알츠하이머가 관심을 가지고 병력을 기록하였고, 1906년 그녀가 죽은 후 뮌헨의과대학 왕립정신진료소에서 일하는 알츠하이머가 본 결과 그녀의 뇌가 매우 수축되어 있는 것을 확인하였다. 그가 조사한 결과 손상된 신경세포에서 이상한 침전물을 발견하였다.
알츠하이머병은 뇌세포 안의 비정상적인 두 가지 형태가 특징이다. 섬유성 엉킴과 세포들 사이의 공간에 있는 구형 노쇠플라크이다. 앞의 것은 타우라는 비정상적인 단백질로 구성되어 있고, 뒤의 것은 아밀로이드라는 다른 형태의 단백질 덩어리이다. 타우 단백질은 주로 뇌의 신경세포에서 생산되며, 뇌가 미세소관을 유지하는 것을 돕는다. 이 미세소관은 분자들이 신경세포의 수상돌기로 빠르게 수송되는 도관으로 작용한다. 타우 단백질에 인산기가 너무 많게 되면 서로 뭉치고 엉켜 덩어리를 형성하는데, 전자현미경으로 관찰할 수 있다. 아밀로이드 펩티드로 구성된 플라크는 뇌가 제거하기 어려운 단백질폐기물이며, 이것이 쌓여 뇌의 침전물이 된다. 혈장의 한 단백질이 이 침전물과 결합하여 단백질분해효소에 의해 분해되지 못하도록 하여 재사용되는 것을 막는 것이다.
알츠하이머병에서 가장 많은 영향을 받는 부위는 뇌의 바깥쪽 피질영역과 뇌 깊숙한 곳에 위치한 해마와 편도이다. 해마영역의 신경세포 손상에는 치료법이 없기 때문에 확실한 급성 기억상실증을 유발한다.
미국과 영국에 4백만명과 50만명의 환자가 있고, 세계적으로 1200만명이 넘는다. 80세 이상의 인구중 15%가 이 병에 걸린다. 60세에서 65세 사이는 0.1%만이 걸린다.
투석기계를 이용하여 혈액의 독소를 배출하는 치료를 받던 사람들이 치매에 걸리는 것이 알려졌다. 투석 장치로부터 녹아나와 직접 혈액으로 유입되어 뇌에까지 전달되는 알루미늄이 원인이었다. 그러나 알루미늄은 섬유성 물질이나 아밀로이드 플라크를 만들지 않았으므로, 알루미늄을 제거하는 약으로 치료하자 회복이 되었다.
산화된 알루미늄은 보석으로 사용된다. 알루미늄에 철이 섞여 있으면 토파즈의 노란색, 코발트가 있으면 사파이어의 파란색, 크롬이 있으면 루비의 빨간색을 만든다.
명반은 황산알루미늄칼륨으로서 염색약의 매염제와 상처 지혈제로 사용되어왔다. 18세기와 19세기에 제지업자는 보존제로, 의사는 지혈제로, 과학자는 해부 시편의 보존제로, 염색업자는 염료를 직물에 고정하는 매염제로 사용하였다.
1990년 알츠하이머병의 환자의 시신에서 얻은 플라크를 정교하게 분석한 결과 금속을 전혀 함유하고 있지 않다는 것이 밝혀졌다. 2000년에 실시된 시험에서도 40일동안 지원자들이 다량의 수산화알루미늄을 섭취하였으며, 소변으로 모두 배출하는 것을 밝혀냈다. 다만 신장부전증 환자의 경우에는 조심해야 할 것이다.
마. 알츠하이머병의 치료
환자의 뇌에서 접힘이 잘못된 단백질이 문제이다. 잘못 접힌 단백질은 엉킨 실 뭉치처럼 보이며, 신체의 모든 조직에 침전될 수 있다. 이를 아밀로이드원섬유라고 한다. 이 원섬유가 형성되면, 크루이츠펠트-야콥병(사람 광우병), 알츠하이머병, 파킨슨병 같은 것으로 분명하게 나타난다.
항우울제는 이 병의 초기 증상중 하나인 만성우울증을 완화시킬 수 있다. 이부프로펜같은 비스테로이드성 항염증제-NSAID-는 이 병을 막는데 도움이 된다. 플라크가 주변의 건강한 뉴런에 손상을 주는데, NSAID가 이 염증을 억제한다. 흔히 이 약은 두통, 근육통에 사용된다.
반응성산소대사물질-ROM은 세포를 손상시키고 죽일 수 있는데, 나이가 들어감에 따라 이런 천연 화학물질을 제거하기가 점점 어려워진다. 노년의 청력상실은 ROM때문이며, 이 질환에 항산화제비타민이 도움이 된다는 몇몇 증거가 있다.
알츠하이머병은 뇌에서 화학전령인 아세틸콜린이 풍부한 부분에 영향을 준다. 아세틸콜린이 역할을 마치면 제거하는 것은 가수분해효소에 의한다. 나이가 들어가면 생성하는 효소인 콜린아세틸기 전이효소의 능력이 점점 줄어드는데, 우리는 실제로 필요한 것보다 더 많은 아세틸콜린을 생산하므로 큰 문제가 되지 않는다. 1976년 아세틸콜린의 감소수준과 알츠하이머병의 발병 사이에 연관이 있다는 사실이 밝혀졌다.
그러므로 아세틸콜린 가수분해효소의 활동을 줄일 수 있는 것이 이 병의 치료에 도움이 될 것이다. 다만 아세틸콜린 생산능력이 계속 감소하므로 효과는 점점 없어져갔다.
치료용 최초의 약품은 타크린으로서 1993년 미국에서 시판되었지만, 심각한 부작용으로 영국에서는 판매되지 않았다. 도네페질이라는 개선된 약품이 일본의 에이사이제약회사에서 생산되었고, 1998년에 리바스티그민이 뒤따라 나왔다. 타크린과 도네페질은 중하정도의 병에 대한 치료제이고, 리바스티그민은 뇌의 아세틸콜린의 수준을 증가시키는 것으로 나타났다.
갈란타민은 2000년부터 사용된 더 개선된 약이다. 이것은 아네모네와 나팔수선화의 구근에서 발견되었는데, 정신활동을 개선하고 행동 장애를 없앤다. 갈란타민은 아세틸콜린의 분해를 막을 뿐 아니라 뇌의 니코틴수용제를 자극하고, 그 다음 이것이 뉴런이 더 많은 아세틸콜린을 방출하도록 자극하는 것이다. 니코틴이 아세틸콜린의 효과를 흉내내기 때문에 니코틴도 알츠하이머병을 예방한다고 생각된다.
현재 니코틴수용제를 활성화시켜주는 약들을 연구중이다.
혈액 중의 구리는 알츠하이머병을 악화시키는 것으로 알려졌다. 클리오퀴놀이라는 약품은 신체 내의 자유구리를 제거되기 쉬운 형태로 만들어 그 양을 감소시킬 수 있다.
영국의 로열프리앤 유니버시티칼리지의과대학 페피스와 연구진은 피롤리딘-2-카르복시산 분자의 유도체가 아밀로이드 원섬유를 안정하게 유지시켜주는 혈청성분과 작용하여 그것을 용해시키는 능력이 있다는 것을 발견하여 2002년 네이처지에 발표했다. 2002년 5월 m266이라는 항체로 한 실험이 성공했지만, 사람에게는 아지 ㄱ미지수이다.
알츠하임얼러트 진단시약은 환자에게만 존재하는 신경섬유단백질을 검출한다. 니목스라는 제약회사가 이 진단시약을 생산하는데, 50ml의 소변 시료를 채취하여 뉴저지 주의 분석실에 제출한다. 비용은 295달러이며 결과는 5일 안에 알 수 있다.
- 변장한 고분자
가. 일회용 기저귀와 초흡수고분자
유아는 하루에 약 500ml의 소변과 10~50g의 대변을 배설한다. 이누이트족은 물개 가죽안에 이끼를 깔아서 기저귀로 사용했다. 어떤 곳은 토끼가죽 안에 풀이나 건초를 사용했고, 도시에서는 천 기저귀를 사용했다.
산업혁명과 함께 값싼 면직타월이 훌륭한 흡수성 때문에 사용되었고, 1940년대에는 대 소변이 새는 것을 방지하기 위하여 기저귀를 덮는 플라스틱 커버와 대변을 담아서 화장실에서 털어버릴 수 있도록 개발된 종이 조직이 도입되었다.
최초의 종이 기저귀는 두꺼운 종이 충전물이 있어도 한번의 소변을 흡수할 정도였다.
1961년에 미국의 프록터앤갬블사는 목재 펄프로 만들어진 셀룰로오스섬유를 함유한 팸퍼서를 도입하였다. 1976년에 킴벌리클라크사는 모래시계 모양의 허기스를 도입하였다.
물을 흡수하고 보존하는 패드의 재료는 전하를 가진 원자-이온-인데, 물을 끌어당기거나 수소결합이라고 하는 물과 느슨한 형태의 결합을 형성하게 만든다. 물은 수소결합을 잘 형성하며 셀룰로오스에 있는 많은 산소원자들에게 이끌린다.셀룰로오스도 수소와 결합한 산소를 여러개 함유하고 있어서 물과 수소결합을 할 수 있다. 이 때문에 셀룰로오스는 물을 잘 흡수하는데, 이를 이용하여 손수건, 화장지, 키친타올, 식탁보, 수건 등의 재료로 사용한다.
보통의 아이는 배변 훈련을 받기 까지 약 3천달러의 일회용 기저귀를 사용한다.
1980년대 기저귀 시장에 혁명이 왔다. 초흡수고분자-SAP가 펄프 섬유 대신에 나타났다. 이미 SAP는 생리대 시장에 나왔지만, 기저귀 시장에도 나타난 것이다. SAP는 막대한 양의 물과 결합하면서 부풀어 오를 수 있는 놀라운 분자이다. 10G의 폴리아크릴산은 자기 무게의 50배에 달하는 물을 담을 수 있고, 아이가 압력을 줄 때는 30배의 물을 흡수할 수 있다.
폴리아크릴산은 1938년에 소개된 것인데, 케른의 연구에 따른 발표였다. 아크릴산이 폴리아크릴산으로 되면서 염기와 이온성이 풍부해진다.
많은 화학회사가 SAP를 생산하지만, 바스프-BASF가 전세계 생산량의 4분의 1을 차지한다. 폴리아크릴산을 고무와 혼합하면 물이 구조물 안으로 들어오는 것을 막는 밀폐제의 재료가 된다. 영불해협 터널이 이 방법으로 처리되었고, 방수테이프도 이것을 이용하였다.
SAP입자는 곰팡기가 잘 스는 옷장, 찬장, 쓰레기통 같은 곳의 습기를 제거하는 데도 이용된다. 물기를 많이 흡수해 포화상태에 이르면 오븐으로 가열하여 계속 사용한다.
일회용 기저귀는, 피부와 접촉하는 안쪽은 부드러운 폴리프로필렌 직무로 만든다. 파동층은 셀룰로오스나 고분자 혼합물로 만들어 오줌을 받는 지점으로붜 분산시킨다. 흡수층은 SAP혼합물이고, 바깥쪽 커버는 방수 폴리프로필렌이다.
SAP는 삼투작용으로 움직인다. 오줌은 1%의 용액이므로 오줌 자체는 평형에 도달할 때까지 농축되어 기저귀는 자기 무게의 50배만 흡수한다.
일회용 기저귀는 아기의 생식기 주변 온도를 1도 올렸는데, 이는 기저귀의 뒤판이 방수여서 통풍이 잘되지 않았기 때문이다.
42세의 스웨덴 변호사 샌드베리는 좀더 환경친화적으로 만들기 위해 네이처 보이앤걸이라는 상표의 기저귀를 만들었다. 이는 생분해성이고, 재생가능한 자원으로 만들었으며, 옥수수에서 추출한 생분해성 고분자로 바깥층을 만들었다.
나. 껌 – 탄화수소중합체
보통 건강한 사람은 매일 500ml의 침을 분비한다. 입 안에 있는 6개 침샘의 분비 속도는 휴식 중일 때 분당 0.3ml, 씹기 시작할 때 5ml까지 변화했다가 20분 후에 1.5ml로 떨어진다. 침은 99.5%가 물이며, 0.5% 화학물질이 소화효소를 제공해준다. 치아의 법랑질은 인산칼슘이므로, 침에 있는 칼슘과 인산이 치아를 좋은 상태로 유지시킨다. 침의 pH는 7로서 중성이다.
사람들은 수천 년동안 껌을 씹어왔다. 자작나무 수지, 고대 그리스의 유향, 현대의 가문비나무 껌도 있다.
유카탄, 과테말라, 중남미 지역의 산림에서 자라는 사포딜라 나무에서 나오는 고무껌, 치클이 도입되어 현대적 껌이 시작되었다. 치클은 20년생 이상된 나무로부터만 수확이 가능하다. 한그루의 수액당 약 1kg의 껌이 생산되고, 3년에 한번씩만 생산된다.
현대의 껌은 합성 탄성고분자로 만들어진다.
치클 이외에도 주로 열대식물에서 얻어낸 천연 껌에는 치퀴불, 젤루통, 펠리로, 소브, 투누 같은 이름을 가지는 것도 있다. 고무농장에서 나오는 라텍스는 조직이 다르기 때문에 소용이 없다. 이런 껌은 나무가 생산하는 간단한 탄화수소 분자인 이소프렌으로부터 만들어진다. 이소프렌은 끓는 점이 34도인 휘발성 액체로 화학식 C5H8 이다. 이 분자는 4개의 탄소 사슬로 구성되어 있으며 메틸기는 가운데 탄소 중 하나에 연결되어 있다. 수액을 모아 산성화시켜 끓이면 중합반응이 빨라져 부드럽고 고무같은 덩어리로 뭉친다. 중합반응을 통해 부드럽고 탄성이 있으며, 씹을 만한 기다란 탄화수소 사슬이 만들어진다.
천연 껌은 매우 강한 냄새가 난다는 단점이 있다. 따라서 껌 제조업자들은 순수한 이소프렌에서 만들어진 재료를 더 선호한다.
껌의 재료로 인공탄성체를 사용하게 되자 이소프렌의 중합체로만 탄성중합체의 선택을 제한할 이유가 없어졌다. 오늘날 우리는 폴리이소부틸렌, 폴리비닐아세트산, 폴리비닐라우르산, 부타디엔과 스티렌의 공중합체 등을 사용한다.
엑손 모빌은 껌을 위한 높은 순도의 고분자를 생산하고 있다.
오늘날 껌의 재료는 거의 모두 합성이다.
껌에는 15~20 가지의 성분이 함유되어 있다. 껌 기질, 감미료, 향료, 유화제, 습윤제, 보존제 등이 첨가되어 있다.
고무는 기름을 흡수하면 부드러워지는데, 껌 기질에 왁스를 혼합할 때도 이와 똑같은 일이 일어난다. 이것은 고분자들 사이에 윤활제로 작용해 껌의 성능을 더 좋게 한다.
껌에는 치아의 법랑질을 강화시키는 플루오르화 이온과 건강에 도움이 되는 비타민, 멀미를 예방하는 p-클로로벤질-4-메틸벤질피페라진같은 활성물질을 함유하기도 한다.
1996년 처치앤드와이트사는 플라크를 줄여주는 치료용 껌을 시판하였다. 이것은 베이킹소다에 기반을 둔 것으로서 구강의 산을 중화한다.
다. 조용한 도로 – 탄화수소중합체 2
타르는 더럽고 끈적거린다. 피치는 테레빈유 같은 천연 목재 기름을 증류하고 남은, 타르는 석탄을 건류하고 남은, 아스팔트는 원유를 증류하고 남은 잔류물이다.
피치는 오래 전부터 배의 틈새를 메우는 데 사용하였다. 타르는 주로 도로 건설에 사용되었지만 이것을 사용하면 암을 일으킬 수 있는 냄새가 난다. 아스팔트는 도로와 지붕에 사용하지만 발암성은 없다.
아스팔트는 원유로부터 유용한 탄화수로를 증류한 후 남은 10% 가량의 타르와 비슷한 물질이다. 오늘날에는 정제방법의 향상으로 1% 이하만이 ㅣ아스팔트로 남게 된다. 아스팔트의 화학적 조성은 C7H10 이며 소량의 산소와 질소, 6%가량의 황이 들어있다. 주요성분으로 헵탄과 같이 용매에 녹지 않는 아스팔텐과 그것에 녹는 말텐이라는 것이 있다. 아스팔트는 아스팔텐이 말텐에 콜로이드 분산되어 있는 것이다.
아스팔트 그 자체는 온도에 따라서 조직이 변하는 열가소성 재료이다. 온도가 높을수록 더 유연햊고 유연해질수록 잦은 통행의 압력에 쉽게 변형이 된다. 강도를 높이기 위해서 한때 타이어의 재생고무를 첨가하기도 하고, 황과 유기망간 화합물을 첨가하기도 했지만, 가장 좋은 방법은 열가소성고분자, 특히 SBS-스티렌-부타디엔-스티렌-을 첨가하는 것이다.
SBS를 첨가한 경우 변형된 아스팔트는 원래의 아스팔트보다 100배나 더 강했다. 그것은 부타디엔에서 만들어진 탄성이 매우 큰 고무가 고분자의 중간에 들어 있으며 사슬의 양끝에는 훨씬 더 단닪 강도를 제공하는 폴리스티렌이 있다.
고대 시대에 피치는 배의 방수용 선체를 만드는 데, 물탱크와 수로를 봉합하는데, 벽돌의 모르타르로써 그리고 도구, 무기, 모자잌, 상감 작업의 접착제로 사용되었다. 성경에는 노아의 방주에도 안팎에 피치를 칠하였고, 바벨탑은 벽돌과 모르타르로써 아스팔트를 이용하여 건설되었다. 아기 모세가 나일강에 떠내려 갈 때 배에 피치로 칠해졌다. 천연 아스팔트는 몇 군데의 땅에서 흘러나왔고, 그 덩어리가 사해에 떠다니기도 했다. 이것을 레이크아스팔트라고 하였다.
천연 아스팔트로 가장 오래된 것은 인더스 계곡의 모헨조다로에서 발견되었다.
미이라라는 말의 어원이 아스팔트를 의미하는 아랍어 머미야-mumiyah에서 왔다고 생각된다. 미이라의 검은 외관은 피치로 칠해졌기 때문이다. 그러나 파라오 시대에는 아스팔트가 사용되지 않았다는 연구결과가 2001년 브리스톨 대학의 에버쉐드에 의해 밝혀졌다. 그래서 당시에는 밀랍으로 칠해졌으니, 미이라는 이집트 콥트어 왁스mum에서 나온 것으로 본다.
천연 아스팔트는 희귀하지는 않다. 영국의 롤리경은 1590년대에 트리니다드에서 유명한 피치 호수를 발견하였다. 면적은 50ha에 달하고 6백만톤 이상의 아스팔트를 함유하고 있었다. 퍼내어 수출하면 곧 밑에서 새로운 천연아스팔트가 솟아나와 보충되었다. 베네수엘라는 이보다 더 큰 피치호수, 구아노코호수가 있다. 이 호수의 면적은 500ha에 달한다.
최초의 사진도 아스팔트의 도움을 받았다. 니에프스는 1826년 프랑스 뷔르강디의 상롱쉬르시옹에 있는 집 창문에서 찍은 사진에서 건물과 배나무를 촬영했는데, 아스팔트를 칠한 동판 위에 포착하였다. 새까만 아스팔트는 햇볕에 쬐면 밝은 회색으로 옅어지며 굳게 된다. 그 아스팔트 판을 라벤더유와 백유가 혼합된 물로 씯어 햇볕에 영향을 받지 않는 아스팔트를 제거했다. 그러자 다양한 회색색조로 굳어진 아스팔트에 영구적인 상이 찍히게 되었다. 니에스는 그 상을 헬리오그라프라고 하였다.
오늘날 모든 아스팔트는 원유로부터 만들어진다. 원유를 300~350도로 가열하면 모든 종류의 탄화수소가 증류된다. 이러한 일부는 프로판과 부탄이지만, 대부분은 연료로 사용되는 휘발성액체이다. 더 많은 탄화수소를 얻어내기 위하여 증류온도를 400도까지 증가시키고 압력을 대기압의 반까지 감소시킨다. 그렇게 해서 남은 잔류물은 아스팔트로 사용될 수 있다.
다섯 개의 축을 가진 40톤짜리 대형 트럭 한대가 통과하면 50만 대의 자동차가 지나간 것과 같은 영향을 준다.
도로 건설에서 아스팔트 비중보다는 다른 성분들을 결합시키는 접착제가 필수 성분이다. 모래, 혼합재, 석회석, 폐타이어의 고무가 들어있으며 재시공까지 50년은 사용할 수 있게 만들어진다.
SBS가 사용된 물질을 크레이톤이라고 하는데, 아스팔트가 물러지는 온도를 50도에서 90도로 높여주었고,도로 표면의 품질을 훨씬 좋게 만들어 주었다. 현수교, 활주로등에 사용된다.
미국 모하비 사막을 관통하는 도로는 낮에는 42도, 밤에는 영하의 날씨이고 수많은 대형트럭이 통행한다. 보통 아스팔트는 2년 후에 마모신호를 나타내고 4년 후에 심하게 금이 가며 피로를 나타냈지만, 변형된 아스팔트는 그런 결함이 전혀 없었다.
현대의 도로는 다공성 아스팔트를 사용하여 훨씬 조용해졌다. 통행 소음을 절반으로 줄이고, 젖은 도로를 달릴 때 생기는 물보라를 절반으로, 야간에 젖은 도로에서 운전을 할 때 눈부심을 최소화하며, 타이어와 노면 사이의 마찰을 감소시켜 연료 절약에 효과적이다. 다공성 아스팔트는 틈새등급이라는 혼합재로 만든다. 보통의 아스팔트는 부피의 5%가 공극이지만, 다공성아스팔트는 최소 20%가 공극이다. 이 공극의 생김에 따라 연속등급, 틈새등급, 균일등급으로 나뉜다. 다만 공극이 많으면 알갱이가 쉽게 떨어져 나간다. 지붕에 사용하는 루핑펠트도 변형된 아스팔트를 사용하여 품질이 좋아졌다.
물과 기름이 섞이지 않지만, 기름 방울이 충분히 작아지면 기름과 물은 유화되어 섞인 것처럼 보이게 된다. 그런 것을 균질화 우유나 마요네즈에서 볼 수 있다. 아스팔트의 경우에도 이런 일이 일어나는데, 오리멀전이라 한다. 베네수엘ㄹ오리노코 삼각주에는 1조 2천억 배럴의 아스팔트가 존재하는데, 아스팔트가 물에 분산된 유화물로서 아스팔트 방울은 크기가 약 20미크론미터이며 전체 부피의 70%를 차지한다. 보통의 연료용 석유보다 더 잘타며 그것이 함유한 에너지의 99.9%를 방출한다.
오리멀전은 그 속에 포함되어 있는 황과 금속량 때문에 ‘지옥에서 온 연료’라고 불린다. 여전히 중국, 한국, 필리핀과 남아메리카 국가들은 이것을 계속 수입하고 있다.
라. 폴리탄산
폴리탄산에 대한 최초의 보고는 1898년, 독일의 화학자 아인호른에 의해서다. 그는 유기탄산염을 만들려고 시도하던 도중, 반응 용기 속에서 불용성 고체가 생성되었다고 발표했다. 듀폰에 근무하면서 1930년대에 합성고무와 나일론을 발명한 캐러더스도 흥미를 가지게 되었다. 1953년이 되어서야 바이엘 연구소에서 상업적 응용에 적합한 폴리탄산으로 생산되었고, 1960년대에 네덜란드 화학회사 DSM에서 잔타르, 미국의 Ge에서 렉산이라는 이름으로 시장에 나왔다. 오늘날 바이엘과 다우에서도 생산되고 있다.
폴리탄산은 단단하고 마모가 잘 되지 않고 질기며 140도까지 단단한 채로 유지되며 영하 20도에서 그 탄력성이 유지된다. 쉽게 불에 타지 않으며 난연제를 첨가하면 격렬한 불꽃 실험도 통과한다. 대부분의 화학물질에 영향을 받지 않는다. 다른 고분자 ABS와 혼합되면 폴리탄산 자체보다 더 단단해진다. 본질적으로 투명하지만 쉽게 색을 가질 수 있고, 표면을 볼록볼록하게 가공할 수 있다.
폴리탄산은 BPA와 염화카르보닐에서 제조된다. BPA는 환경론자에 의해 호르몬교란을 일으킨다고 하지만, 미국에서 저용량에서는 전혀 효과가 없다고 결론내렸다. BPA는 매우 약한 에스트로겐 작용을 하였으며, 에스트로겐 자체보다 수천 배 더 약해서 그 효과는 비교될 수 없는 것이었다. 도둑맞은 미래를 쓴 콜번, 두마노스키, 마이어스 등이 혹독하게 비난했다.
치과에서 사용하는 에폭시 수지를 상세하게 조사한 미주리 대학의 봄살은 충전을 한 후 한 시간안에 상당한 양의 BPA가 흘러나온다고 주장했다. 폴리탄산은 치과용 밀봉제로 사용되었으며, 다른 시험결과는 전혀 새어 나오지 않는다는 것을 보여주고, 미국 치과의사협회도 이를 확인하였다.
폴리탄산으로 만든 것에는 CD, DVD, 시위진압용 방패, 버스의 운전자 보호막, 냉각날개, 비행기 창문, 방탄유리, 비행기 조종석 덮개, 채광창, 온실지붕, 안전 헬멧, 헤드라이트 덮개, 조명기구, 휴대전화, 배터리 상자, 가전제품, 계기판, 현금인출기, 위성항법장치, 자동차 계기판과 범퍼 등이 있다.
인체에 미량의 BPA를 줄 수 있는 사용처는 우유병, 포장재, 물병, 의학도구 정도이다.
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