산화에틸렌(Ethylene oxide)
구축일 2017-12-28
요약
산화에틸렌(에틸렌옥사이드)은 실온에서 무색의 고반응성 기체이며 에틸렌글리콜 및 계면 활성제의 제조 등에 사용된다. 액상에 직접 노출되면 피부와 점막에 즉각적인 국소 자극을 나타내며, 고농도 흡입 시에는 중추신경 억제와 폐 부종을 유발한다. 산화에틸렌의 흡입 노출은 광범위한 종양(백혈병, 림프종, 뇌종양, 폐암) 발생과 연관되어 있는 것으로 보고된다. 산화에틸렌은 IARC에 인체에 대한 발암성이 있는 물질로서 1군으로 분류되며 NTP 분류에서는 인체 발암 물질로 알려져 있는 K등급에 등재되어 있다.
1장. 물질 정보
영문물질명국문물질명CAS No구조식분자식분자량영문유사명국문유사명색깔 및 성상냄새끓는점어는점증기압밀도/비중용해도GHS픽토그램
2장. 용도
1) 에틸렌글리콜 및 고급 글리콜과 같은 화학물질 생산에 사용 2) 항균제, 살균제, 살충제 3) 식료품 및 섬유용 훈증제
3장. 독성정보
3.1 인체 영향 정보
설문 연구: 중추 및 말초 신경계에 대한 급만성 영향이 보고된 바 있다. 낮은 수준의 산화에틸렌에 노출된 25 명의 병원 작업자와 24 명의 비노출 통제 근로자에 대한 횡단면 조사가 수행됐다. 대상자는 노출 상태가 맹검된 시험관에 의해 신경 심리 검사 배터리로 평가를 받았다. 결과는 노출에 대한 지식없이 2 명의 신경 심리학자가 독립적으로 검토했다. 피험자 상태는 정상, 손상 또는 불일치로 분류됐다. 노출군에서 대조군보다 조직적으로 손상된 것으로 판단되는 대상이 더 많았다. 결과는 중추 신경계 장애와 인지 손상이 병원에서 소독과정 중에 만성 산화에틸렌 노출로 인해 발생될 수 있음을 시사했다 (Klees, 1990)
3.2 동물 독성시험 정보3.2.1 단회투여 독성
1) 개, 고양이, 토끼, 특히 기니피그에서의 노출은 결막의 염증과 각막의 혼탁을 유발했다 (Grant, 1986). 2) 랫드의 대동맥에 산화에틸렌을 주입하면 신장 사구체 여과율이 약 30% 감소되어 신장 기능 장애가 발생한다 (American Conference of Governmental Industrial Hygienists, 2007). 3) 산화에틸렌 수용액 2~5%을 개에 정맥 주사했을 때 LD50은 약 125 mg/kg인 것으로 나타났다. 30 mg/kg 이상의 용량은 보통 약 2 시간 동안 구토와 배설을 일으켰다.개에게 100 mg/kg 까지의 용량에서는 혈압이나 심장박동의 변화를 유발하지는 않았다 (Clayton, 1981-1982). 4) 0.1~20%의 다양한 농도의 산화에틸렌 용액을 토끼의 눈에 6 시간에 걸쳐 반복적으로 투여했을 때 용량 의존적으로 부종, 분비물이 증가하였고 홍채염 및 각막 혼탁이 관찰되었다. 이런 효과는 점막과 각막 상피에 산화에틸렌의 자극 효과를 나타낸다 (American Conference of Governmental Industrial Hygienists, 2007).
독성수치정보
독성수치동물종투여경로용량참고자료
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독성수치 |
동물종 |
투여경로 |
용량 |
참고자료 |
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LD50 |
랫드 |
경구 |
330 mg/kg |
(USEPA/OPPTS; 2007) |
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LD50 |
랫드 |
경구 |
72 mg/kg |
(European Chemicals Bureau, 2008) |
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LD50 |
기니피그 |
경구 |
270 mg/kg |
(The International Technical Information Institute, 1988) |
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LC50 |
랫드 |
흡입 |
1,462 ppm/4 hr |
(The International Technical Information Institute, 1988) |
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LC50 |
개 |
흡입 |
983 ppm (1.8 mg/L)/4 hr |
(USEPA/OPPTS; 2007) |
3.2.2 반복투여 독성
1) 각 성별의 F344 랫드 그룹을 산화에틸렌 증기(100, 33 또는 10 ppm)또는 공기에 매일 6 시간, 1 주에 5 일, 2 년 이상 노출시켰다. 각 랫드에서 뇌의 세 부분을 평가했을 때 23 마리의 원발성 뇌종양이 발견되었는데, 그 중 2 마리는 대조군이었다. 뇌종양의 증가는 100 ppm과 33 ppm의 산화에틸렌에 노출된 수컷, 암컷 랫드에서 나타났다. 암수 모두에서 유의한 결과 분석이 발견됐는데 이는 산화에틸렌 노출량이 >10 ppm 이 뇌종양의 발생과 관련이 있음을 나타낸다 (Garman, 1985). 2) 산화에틸렌에 250 ppm, 6 시간/일, 5 일/주씩 17 주동안 암수 랫드를 노출시키고 산화에틸렌에 의해 유발된 빈혈의 성별 차이를 조사하였다. 암수 모두의 그룹에서 헤모글로빈 농도가 대조 그룹과 비교했을 때 감소하였으며 암컷 그룹은 수컷 그룹보다 빈혈이 더 심했다. 산화에틸렌에 의해 유발된 빈혈에 성별 차이가 있음을 시사한다 (Mori K et al, 1990). 3) 400 ppm의 농도로 산화에틸렌을 랫드에 반복 노출 시 호흡기 자극, 체중 감소, 사망을 유발했다. 6 개월동안 100 ppm의 농도로 개와 랫드, 마우스에 반복적으로 노출 시에는 유의한 효과가 없었다. 그러나 개에서는 약간의 빈혈이 발견되었다 (American Conference of Governmental Industrial Hygienists, 1986). 4) 수컷 랫드에 산화에틸렌을 500 ppm의 농도로 일주일에 3 번씩 노출시켰을 때 첫 주부터 5 주까지 일일 소변량이 200~300% 증가하였다. 노출 후 크레아티닌 mg당 일일 coproporphyrin과 요로 coproporphyrin은 250%, 141% 증가했다. delta-aminolevulinic acid의 일일 배설량은 증가하는 경향이 있었으나 크레아티닌 교정에 의해 유의하게 증가하지는 않았다 (Fujishiro, 1989).
3.2.3 생식발생 독성
1) 수컷 Wistar 랫드를 2, 4, 6, 13 주 동안 6 시간/일, 5 일/주에 0.9 mg/L (500 ppm) 용량의 산화에틸렌에 노출시켰다. 랫드의 고환 손상이 매우 상세한 수준에서 검토되었다. 세르톨리 세포 손상은 정세포의 퇴행성 변화와 동시에 일어났다. 초기와 중기의 정세포들은 둥글거나 성숙한 정세포에 비해 손상에 민감했다. 주로 tubular-bulbar 복합체의 기형과 외부 원형질 특수화를 포함하는 세르톨리 세포의 병변은 정세포의 불규칙 배열, 퇴화, 붕괴에 의해 유발된다 (European Chemicals Bureau, 2008). 2) 독성이 없는 용량의 산화에틸렌에 노출된 동물 실험에서는 특정한 고환 손상이 발견되지 않았다. 산화에틸렌이 모체 독성에 영향을 주는 용량이 마우스에 정맥주사로 투여된 경우, 배아 및 태아에 독성이 발견되었다. 산화에틸렌을 흡입한 임신한 랫드는 태아의 체중 감소는 있었지만 기형 발생의 효과는 없었다 (American Conference of Governmental Industrial Hygienists, 2007). 3) 암컷 랫드를 10 주동안 6 시간/일, 5 일/주에 250 ppm의 산화에틸렌에 노출시켰을 때 체중 증가의 억제와 뒷다리의 마비를 보였다. 혈액학적 검사에서 높은 수의 망상 적혈구 수와 함께 대적혈구와 정색소성 빈혈이 나타났다. 산화에틸렌에 노출된 그룹의 발정 주기는 연장되었으며 발정 휴지기도 증가했다. 난소 또는 자궁의 위축은 발견되지 않았다. 그러나 난소의 글루타치온 환원효소는 18% 감소하였고 글루타치온-S-전이효소는 30% 증가했다. 산화에틸렌은 암컷과 수컷 랫드 모두에서 생식 기능에 영향을 나타냈다 (Mori, 1989).
3.2.4 유전독성 및 변이원성
1) DNA에 대한 산화에틸렌의 영향이 연구되었다. 대조군 랫드와 다양한 시간동안 산화에틸렌에 노출된 수컷 랫드의 간, 신장, 고환 등에서 DNA를 분리하였다. 헤모글로빈 유전자에 특별한 프라이머를 이용하여 semi-random 중합효소 연쇄반응을 통해 DNA를 증폭하였다. 6~9 주 동안 800 mg/cu m의 산화에틸렌을 흡입한 쥐는 간, 신장, 고환에서 DNA손상을 유발할 수 있는 것으로 나타났다 (Zhang, 1997). 2) 산화에틸렌에 노출된 랫드와 마우스는 소핵을 포함하는 다염성 적혈구의 수를 유의하게 증가시켰다 (Appelgren, 1978).
3.2.5 눈/피부자극성
1) 산화에틸렌은 눈, 호흡기 및 피부를 자극한다 (Rom, 1992). 2) 고농도의 산화에틸렌 증기 또는 농축 용액은 눈 자극, 안막의 염증과 각막의 손상을 유발할 수 있다. 또한 산화에틸렌의 노출은 백내장 발병과 연관된다 (ATSDR, 2008). 3) 산화에틸렌 수용액 또는 무수물을 피부에 접촉하는 경우, 수포, 물집, 화상과 같은 심각한 피부염을 유발할 수 있다. 산화에틸렌은 가죽이나 고무를 통해 흡수될 수 있으며 화상과 자극을 유발한다. 습진 알레르기 피부염 또한 보고되었다. 산화에틸렌 증기가 눈에 튀었을 때에 심각한 눈 손상을 일으킬 수 있다 (Sittig, 1985)
3.2.6 면역 독성
산화에틸렌에 노출된 마우스의 골수 및 말초 혈액을 평가하였다. 마우스를 하루 225 ppm의 농도로 5 일/주, 하루 6 시간씩 노출하며 1, 2, 4, 8, 14 및 4, 6, 8, 10주 시기에 분석하였다. 1 회 노출 후 말초 백혈구의 교란이 발생했고 반복 노출 후 헤마토크릿, 적혈구 수 및 헤모글로빈이 전반적으로 감소되었고, 골수 세포 수치는 정상 수치보다 낮았다. 골수에 있는 과립구의 수에 변화가 있었으며 상대적 림프구 결손 등이 발생했다 (Popp, 1986).
3.2.7 기타
1) 신경독성: 6 시간/일, 3 일/주, 13 주 도안 500 ppm의 산화에틸렌을 흡입한 Wistar 랫드에서 신경 병증을 일으켰다. 감각신경의 말초와 중앙 유수 축삭에서 말초 축삭 변성이 발견됐다. 증상에는 걸음걸이의 이상과 약간의 운동장애, 뒷다리의 비정상적인 자세를 포함되었다 (European Chemicals Bureau, 2008). 2) 대체 및 in vitro실험: 랫드의 산화에틸렌 흡입 시험에서 DNA 손상을 평가하기 위한 헤모글로빈의 유용성이 검토되었다. 랫드를 1, 10, 또는 33 ppm의 방사성 표지된 산화에틸렌을 함유하는 대기에 6 시간동안 노출시켰다. 노출 후 DNA 분리를 위해 장기를 적출하고 DNA 가수 분해물 및 부가물을 고압의 액체 크로마토그래피고 분석하였다. 글로빈은 적혈구로부터 분리됐다. DNA와 헤모글로빈의 하이드록시 에틸 부가물 형성과 방사성 표지된 산화에틸렌의 노출 농도 사이에 선형 관계가 관찰됐다. DNA의 알킬화 빈도는 고환을 제외한 모든 조직에서 유사했으며 헤모글로빈에서 상응하는 알킬화는 유의한 차이가 없었다 (Potter, 1989).
3.3 발암성3.3.1 발암성 등급 분류
IARC분류
1군 : 인간에게 암을 유발하는 것이 확실함
NTP분류
K군 : 인체 발암성이 알려진 물질
3.3.2 인체 발암성 정보
1) 산화에틸렌 노출과 림프 및 조혈계 암(림프종, 비 호지킨성 림프종, 다발성 골수종, 만성 림프구성 백혈병), 유방암과의 상관성에 대해 산화에틸렌이 인체에서 암을 유발하는지에 대한 제한적인 증거들이 있다 (IARC, 2012). 2) IARC 검토위원회에서는, 실험동물의 자료 및 유전 독성 자료들을 근거로 하여 산화에틸렌의 발암성에 대한 충분한 증거들이 있다고 전반적으로 판단하였다 (IARC, 2012).
3.3.3 동물 발암성시험 정보
1) 산화에틸렌이 실험동물에서 암을 유발하는지에 대한 근거는 확실하다 (IARC, 2012) 2) 산화에틸렌이 암을 유발하는 확실한 근거로, 산화에틸렌은 직접적으로 DNA 에 작용하는 알킬화 물질이며 유전독성 기전을 통해 작용한다는 것이 있다. 노출된 사람과 실험 동물에서 용량 의존적으로 헤모글로빈 부가물을 생성하였으며, 실험 동물에서 산화에틸렌 유도 DNA 부가물을 생성하였다. 산화에틸렌은 돌연변이원성 물질 및 염색체이상 유발물질이며, 실험 동물의 생식세포에서 유전되는 이상을 유발한다. 노출된 사람들에게서 용량 의존적인 자매 염색체 교환, 염색체 이상, 소핵 형성 등을 유발하였다 (IARC, 2012).
4장. 독성동태학 정보
4.1 인체 정보
1) 산화에틸렌에 노출된 근로자에 대한 연구에서 약 75~80%의 산화에틸렌이 폐에 잔류함을 제시했다. 정상 상태에서 흡입되어 폐포에 도달하는 산화에틸렌의 20~25%는 변하지 않는 화합물로 배출되고 75~80%는 신체에 흡수되어 대사된다. 작업 교대 4 시간 후의 근로자로부터 채취한 혈액 샘플에서 혈액:폐포의 공기 분배 계수 12~17, 혈액:환경 공기 분배 계수가 2.5~3.3 임을 확인했다. 생체 외 시험에서 혈액: 공기 분배 계수가 90 이라는 점과의 결과 차이는 조직에서의 불완전한 포화 및 폐 흡수율에 의한 대사율의 제한에 의해 설명되었다 (IARC, 1994). 2) 산화에틸렌은 경구 및 흡입에 의해 흡수된다. 0.11~12.30 ppm에 노출된 근로자는 정상 상태에서 산화에틸렌의 75~80%를 흡수했다. 8 시간동안 1 ppm에 노출된 후, 7.2~7.7 mg의 산화에틸렌이 흡수되었다 (Dart, 2004).
4.2 동물 정보4.2.1 흡수
흡입된 산화에틸렌이 잘 흡수된다. 휴식기의 랫드와 마우스에서는 폐포 환기로 인해 흡입된 산화에틸렌의 흡수가 제한된다 (Hayes, 1991).
4.2.2 분포
1) 마우스에 75 분간 2.2 ppm의 방사성 표지된 산화에틸렌을 노출 시, 방사능의 최고 농도는 간과 신장에서 나타났다. 고환, 비장, 폐 및 뇌의 방사능 농도는 산화에틸렌이 몸에 고르게 분포하는 경우의 예상과 거의 유사하였다. 방사성 표지는 조직으로부터 빠르게 소실되며, 소변으로 배설된다 (Hayes, 1991) 2) 18.3, 183 또는 1,830 mg/m3의 농도에서 6 시간동안 방사성 표지된 산화에틸렌에 노출된 랫드 중에서 방광, 간, 포장된 혈액 세포 및 부신 땀샘에서 가장 많은 양의 방사능이 발견되었다 (International Programme on Chemical Safety, 2008).
4.2.3 대사
1) 산화에틸렌은 글루타치온과 반응하여 시스테인 유도체를 형성하고 에폭시 가수 분해 효소에 의해 에틸렌글리콜을 형성하여 글리콜의 대사를 일으키고 염화물과 반응하여 2-클로로 에탄올을 형성한다. 에틸렌글리콜글루타치온 포합체는 산화에틸렌의 대사 산물이다 (Dart, 2004). 2) 산화에틸렌은 (a) 효소적 혹은 비효소적으로 에틸렌글리콜로 변화되어 배설되거나, 일부는 추가적으로 대사되어 글리코알데히드(glycolaldehyde), 글리콜산(glycolic acid), 글리옥살산(glyoxalic acid) 등으로 변화하고, 옥살산(oxalic acid), 포름산(formic acid), 이산화탄소로 대사된다. 또는 (b) 글루타치온과 포합반응을 거쳐 S-(2-hydroxyethyl)cysteine, S-(2-carboxymethyl) cysteine 및 N-아세틸화 대사체들(N-acetyl-S-(2-hydroxyethyl)cysteine (also known as S-(2- hydroxyethyl)mercapturic acid or HEMA) 및 N-acetyl-S-(2-carboxymethyl)cysteine)로 변화한다 (IARC, 2012).
4.2.4 배설
실험 동물로부터 소변 샘플을 0~6시간, 6~24시간에 수집하여 각 샘플에서 대사체들을 분석하였다. 산화에틸렌의 배설 패턴은 노출량간에 유의한 차이가 없었다. 랫드는 2-hydroxyethylmercapturic acid (31%) and 에틸렌글리콜(6%)로 산화에틸렌을 37% 배설하였다. 마우스는 2-hydroxyethylmercapturic acid (8.3%), S-2-hydroxyethyl-L-cysteine (5.8%), S-carboxymethyl-L-cysteine (1.9%), 에틸렌글리콜(3.3%)로 19.3%의 산화에틸렌을 배설했다. 토끼는 에틸렌글리콜 형태로 2%의 산화에틸렌을 배설하였다 (Tardif R et al, 1987).
5장. 응급치료정보
5.1 일반적 치료정보
흡입 노출 신선한 공기를 흡입하며, 휴식을 취한다. 필요시 진료를 받는다. 피부 노출 오염된 의복을 다량의 물로 세척한다. 오염 의복을 제거하고, 다량의 물로 피부를 세척하거나 샤워한다. 눈 노출 우선 다량의 물로 수분간 눈을 세척한다. 가능하다면 콘택트렌즈를 제거하고, 진료를 받는다. 경구 노출 입을 헹군다. 진료를 받는다.
5.2 특이적 치료정보
해당 자료 없음
6장. 참고문헌
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NO |
참고문헌명 |
URL |
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