[물자] Radiogardase®

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개요

프러시안 블루(Prussian Blue, PB)는 철(III) 헥사시아노페레이트(II)로 알려진 화합물로, 방사성 세슘(¹³⁷Cs) 및 탈륨(Tl)을 체내에서 제거하는 데 효과적인 해독제로 사용된다. 이 물질은 독특한 이온 교환, 물리적 흡착 및 결정 구조를 통한 포획 메커니즘을 통해 작용하며, 방사성 물질의 재흡수를 억제하고 배출을 촉진한다.

 

Radiogardase®는 PB를 주성분으로 하는 약물로, 미국 FDA에서 방사성 세슘 및 탈륨의 체내 제거를 위해 승인된 약물이다. 이 약물은 체내에서 흡수되지 않으며, 경구 투여 후 소화관 내에서 작용하여 방사성 물질의 배설 속도를 증가시킨다.

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프러시안 블루 조합/생성

 

PB는 철(III) 이온(Fe³⁺)과 헥사시아노페레이트(II) 이온([Fe(CN)₆]⁴⁻)의 화합으로 생성된다.

• 철(III) 이온(Fe³⁺): 일반적으로 염화철(FeCl₃) 또는 질산철(Fe(NO₃)₃)에서 얻는다
• 헥사시아노페레이트(II) 이온([Fe(CN)₆]⁴⁻): 주로 황산칼륨 페로시아나이드(K₄[Fe(CN)₆])를 이용하여 준비

 

 

Making Prussian Blue - YouTube https://www.youtube.com/watch?v=UZsacwVK-Hw

합성 과정

1. 철(III) 이온 준비:
   • 염화철(FeCl₃)을 물에 용해하거나 다음 반응을 통해 생성:
     • 4FeCl₂ + O₂ + 4HCl → 4FeCl₃ + 2H₂O
     • 2Fe + 6HCl + O₂ → 2FeCl₃ + 3H₂O
2. 헥사시아노페레이트(II) 이온 준비:
   • 황산칼륨 페로시아나이드(K₄[Fe(CN)₆])를 물에 용해하거나 다음 반응을 통해 생성:
     • FeSO₄ + 6KCN → K₄[Fe(CN)₆] + K₂SO₄ ​
     • Fe + 6KCN → K₄[Fe(CN)₆]
3. 혼합 및 반응:
   • 준비된 두 용액을 혼합하면 불용성 PB가 침전물로 생성: 4Fe³⁺ + 3[Fe(CN)₆]⁴⁻ → 4Fe₄[Fe(CN)₆]₃↓
4. 세척 및 건조:
   • 침전된 PB를 필터링한 후 증류수로 세척하여 불순물을 제거하고, 건조하여 최종 제품을 얻는다

 

최적의 반응 조건

• Fe³⁺ 농도: 0.1~0.5M (농도가 너무 낮으면 반응 속도가 느리고, 너무 높으면 불순물이 포함될 수 있음)
• 온도: 25-40℃ (낮은 온도에서는 반응이 느리고, 높은 온도에서는 결정 구조가 불안정)
• pH: 3-5의 약산성 환경이 이상적이며, 이는 결정의 안정성을 유지하고 불순물 형성을 방지

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약리학적 특성 및 작용 원리

화학 구조와 특징

 

 

PB는 철(III) 헥사시아노페레이트(II)로 구성된 혼합 원자가 화합물이다:

• 화학식: Fe₄[Fe(CN)₆]₃ ​
• 결정 구조: 큐빅 격자 형태로, Fe(II)와 Fe(III)가 교대로 배열된다
• 격자 내부의 빈 공간은 Cs⁺과 Tl⁺과 같은 양이온을 포획할 수 있다
• 색상: 특유의 진한 청색은 Fe(II)-Fe(III) 간 전자 전이에 의해 발생

  • PB는 Fe(II)과 Fe(III)이 동일 결정 구조 내에 존재하는 '혼합 원자가 화합물(Mixed-valence complex)'이다. Fe(II)과 Fe(III) 간 전자 전이(Charge transfer, " Fe²⁺ + Fe³⁺ → Fe³⁺ + Fe²⁺ ") 과정; 빛의 가시광선 영역(주로 적색/황색 파장, 600-700㎚)을 흡수하며 잔여 파장(청색, 약 450㎚)이 반사된다. 이를 통해 PB는 특유의 진한 청색을 띠게 된다.

     

    PB는 큐빅의 격자 구조로 Fe(II)과 Fe(III)가 교대로 배열되어 있다. 이러한 구조는 전자 전이가 효율적으로 이루어질 수 있는 경로를 제공한다. 격자의 안정성이 높을수록 Fe(II)-Fe(III) 전자 전이가 원활하게 유지된다. 따라서 결정 구조가 안정적일수록 청색이 선명하고 균일하다.

     

    불완전한 합성 또는 pH, 온도 등의 조건 변화로 인해 구조가 붕괴되면 옅은 청색 도는 녹색, 회색으로 변화할 수 있음.

 

물리적 특성

• 불용성: 체내 흡수되지 않으며, 소화관에서만 작용
• 입자 크기: 약제로 사용되는 PB는 100~200nm 크기의 균일한 입자를 가지며, 큰 표면적으로 흡착 효율을 극대화
• 안전성: 소화관에서 대변으로 배출되어 전신 독성이 최소화

 

작용 원리

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.126654.

1. 이온 교환:
   • PB 격자 내부로 Cs⁺나 Tl⁺ 이온이 들어가면서 K⁺ 또는 H⁺ 이온이 방출됨:
     • PB와 Cs의 이온 교환: Fe₄[Fe(CN)₆]₃ + Cs⁺ → Fe₄[Fe(CN)₆]₃ − Cs
     • PB와 Tl의 이온 교환: Fe₄[Fe(CN)₆]₃ + Tl⁺ → Fe₄[Fe(CN)₆]₃  − Tl 
2. 물리적 흡착:
   • 결정 표면에서 방사성 이온을 추가로 흡착하여 제거 효율을 높임
3. 장내 순환 차단: 
   • 방사성 물질이 간에서 담즙을 통해 배출된 후 재흡수되는 과정을 방지하여 체내 축적을 억제
4. 생물학적 반감기 단축:
   • Cs-137: 생물학적 반감기를 약 69% 단축(110일 → 26일)
   • Tl: 약 3분의 1로 감소

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Radiogardase®

Radiogardase®는 방사성 세슘 및 탈륨 제거를 위한 FDA 승인 약물로, 다음과 같은 특징을 가진다:

• 복용량: 성인은 하루 9g (3g씩 3회), 소아는 체중에 따라 조정.
• 치료 기간: 일반적으로 30일 이상.
• 주의 사항:
  • 고섬유질 식단을 통해 변비를 예방.
  • 주기적으로 소변 및 대변 분석을 통해 치료 효과를 모니터링.

제품 설명

활성 성분:	- 불용성 철(Ⅲ) 헥사시아노페레이트(II) - 화학식: Fe₄[Fe(CN)₆]₃ - 분자량: 859.3 Da.
제형:	- 젤라틴 캡슐 (캡슐당 0.5g의 프러시안 블루 함유)
부형제:	- 미세결정 셀룰로오스 (0-38㎎)  - 기타 캡슐 성분: 젤라틴, 인디고 카민(E132), 정제수
작용 기전:	- 프러시안 블루는 이온 교환, 흡착 및 기계적 포획 메커니즘으로 방사성 세슘 및 탈륨과 강하게 결합 - 간에서 배설된 담즙 내 방사성 물질의 재흡수를 줄여 장내 순환을 차단.
약물 동력학:	- 체내 흡수되지 않으며, 대변(feces)을 통해 배출.  - 방사성 세슘 및 탈륨 제거 속도는 투여 용량과 지속 기간에 비례 .
적응증:	- ¹³⁷Cs, 방사성 또는 비방사성 탈륨으로 내부 오염된 환자의 체내 배설 속도를 증가
용법:	- 성인 및 청소년: 하루 9g (3g씩 3회 복용, 캡슐 6개씩) - 소아(2-12세): 하루 3g (1g씩 3회 복용, 캡슐 2개씩)
보관 조건:	- 20-25℃ (실온). 일시적으로 15-30℃ 허용 가능.  - 강한 열(40℃ 이상)에 대한 노출 최소화
포장:	- 흰색 플라스틱 용기, - 아동 보호용 및 밀봉 캡 포함.  - 36개의 다크 블루 캡슐이 포함
부작용:	- [가장 흔함] 변비 (발생률 24%) / 고섬유질 식단 또는 섬유질 기반 완하제로 관리 가능. - [기타 부작용]  대변이 청색으로 변색될 수 있으나, 약물 특성으로 인해 발생하며, 무해하다. 경구 복용 시 입안 및 치아의 청색 변색 가능

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결론

프러시안 블루는 방사성 세슘 및 탈륨과 같은 방사성 물질 제거에 탁월한 효과를 보이며, Radiogardase®는 이를 기반으로 한 가장 신뢰받는 약물이다. 방사선 비상 상황에서의 필수적 도구로, 방사성 오염으로 인한 장기적 건강 위험을 줄이는 데 기여한다.

 

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참고문헌

1. Heyl Chem.-pharm. Fabrik GmbH. (2021). Radiogardase®: Insoluble Prussian blue capsules for the treatment of radioactive cesium and thallium contamination. Berlin, Germany: Heyl Chem.-pharm. Fabrik GmbH.
2. Heyl Chem.-pharm. Fabrik GmbH. (2021). Product description and clinical pharmacology: Radiogardase®. Berlin, Germany: Heyl Chem.-pharm. Fabrik GmbH.
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