| 폴리에틸렌 글라이콜 구조식과 관련 성분 분자모형 | ||
| 폴리에틸렌 글라이콜의 구조식 그림[1] | 피이지-8의 분자구조모형[2] | 세테아레스-20의 분자구조모형[3] |
1. 개요
폴리에틸렌 글라이콜(Polyethylene Glycol)은 에틸렌 글라이콜의 폴리머(중합체)이다. 보통 줄여서 피이지(PEG)라고 불린다. 화장품과 식품 및 의약품 등 광범위한 영역에 사용된다.분자식으로는 H(OCH₂CH₂)nOH. 여기서 가운데 괄호 속 부분(OCH₂CH₂)를 옥시에틸렌기라고 부른다. 바로 우측 n은 옥시에틸렌기 반복횟수를 말한다. 피이지는 보통 옥시에틸렌기가 반복해 붙어있는 형태로 나타나며 반복횟수를 성분 뒤에 적어준다(예: 피이지-75). 분자식에 붙은 n은 바로 그 반복횟수를 의미하므로 피이지-75라면 n은 75가 된다. 옥시에틸렌기가 75번 반복됨에 따라 이 성분은 긴 직선형태로 나타난다. 이 숫자가 작을수록 분자량이 줄어들어 액체에 가까워지고, 숫자가 클수록 겔~고체에 가까운 성상을 띤다.
에틸렌 옥사이드에서 유래하는 물질이기에 유독성 및 자극성 논란을 우려하는 시각이 있다.
2. 활용
피이지는 에틸렌 글라이콜의 단위에 따라, 함께 결합된 물질에 따라 다양한 역할을 수행한다. 피이지-8과 같이 에틸렌 글라이콜 단위가 작은 경우 물에는 용해되지 않고 알코올에만 용해되는 물질을 녹이는 용매나 분산제로 기능한다. 피이지-75처럼 고분자가 되면 피부 표면에서 수분이 증발되지 않도록 보호해주는 보습제의 기능을 한다. 피이지-14M(14000)정도가 되면 왁스 형태에 가까워지고 일반적으로 클렌징 폼에서 거품형성제로 사용한다. 분자량에 따라 점도조절제로도 사용한다.일반적으로 피이지를 계면활성제라고 인식하기도 한다. 그러나 피이지 자체는 계면활성 기능이 없고 피이지에 스테아르산[4], 수소화된 피마자씨 오일[5][6], 코코넛야자오일[7] 등 지방산과 결합했을 때 피이지는 친수성기[8], 지방산은 친유성기[9]를 띠어 계면활성제가 된다.
피이지와 다른 성분이 결합한 경우 다른 이름으로 불리기도 한다. 예를 들어 메틸글루세스-20[10], 세테아레스-20[11], 소듐라우레스설페이트[12] 등이 있다. 주로 이름에 "-ㅔ스" 또는 "-ㅣ놀" 등의 명칭이 붙는다. (예: -레스, -세스, -케스, -아놀 등) (글리세레스, 스테아레스, 세테스, 알케스, 옥틸도데세스, 부테스, 라우레스, 올레스, 트라이데세스, 포타슘라우레스포스페이트, 암모늄라우레스설페이트, 페녹시에탄올[13] 등).
그러나 아예 별개의 명칭을 갖고 있음에도 피이지인 경우가 있다. 그 예로는 폴리소르베이트, 폴록사머[14], 트라이톤 X-100[15], 노녹시놀(노닐페닐에테르)[16], 폴리도카놀[17] 알콕시레이티드(알콕실화) 알코올[18]가 있다. 해당 성분들에는 모두 에틸렌 글라이콜이 부가중합돼 있다.
의약품에 사용될 경우 마크로골(Macrogol)이라고 부르기도 한다.# 바이오 의약품에 고분자 피이지를 공유결합할 경우 페길레이션(PEGylation)이라 부른다. 피이지는 주로 B세포와 골수종 암세포를 서로 융합한 하이브리도마[19]를 만드는 데도 중요하게 사용된다. 이 기술을 개발한 세자르 밀스타인(César Milstein)과 조지 J. F. 쾰러(Georges J. F. Köhler)는 1984년 노벨 생리의학상을 수상했다.
3. 유해 논란
제조 과정에 1군 발암물질인 에틸렌 옥사이드가 사용된다는 이유로 유해 논란을 제기하는 시각이 있다. 제조과정에서 생성되는 에틸렌 글라이콜과 1,4-다이옥세인 및 미반응한 에틸렌 옥사이드가 잔류할 가능성이 있다는 주장이다. 해당 주장에 따르면 피이지는 섭취 시 간과 신장에 독성으로 작용해 장애를 일으킬 수 있거나 민감성 환자에게 알레르기 반응을 일으킬 수 있다.이러한 주장을 반박하는 사람들은 모든 물질은 독성이 있으며, 누군가에게는 알레르기 반응을 일으킬 수 있음을 강조한다. 그러면서 피이지 유해성에 대한 논란은 대부분 화학 공포증으로 공포마케팅을 하는 자연유래 컨셉 화장품 브랜드에서 유래한다고 바라본다. 그들이 피이지와 미네랄 오일 등은 화학 물질이므로 위험하고 라벤더오일과 아몬드오일 등은 천연이므로 안전하다는 주장을 하지만, 실제로는 자연유래성분이 알레르기를 유발할 확률이 더 높다는 것이다.[20] 피이지는 용량 및 용법을 잘 지키면 피부 사용에 적합한 성분으로 인정되어 주사제를 포함한 의약품에도 사용되는 성분이다.[21] 피이지가 부가중합된 성분을 빼고 리뉴얼했는데 오히려 부작용이 발생하여 소비자들의 항의에 직면한 사례도 있다.#
제조과정의 부산물인 에틸렌 글라이콜과 1,4-다이옥세인 및 미반응한 에틸렌 옥사이드는 엄격한 정제과정을 통해 거의 완벽히 제거가 가능한 것으로 알려졌다. 한국 등 많은 국가들은 최대 100ppm(0.01%)까지의 부산물은 허용한다(중국은 30ppm). 화장품이나 식품 내 사용되는 피이지는 소량이므로 미반응된 독성 불순물이 섞여 있더라도 그 양은 미미하고 따라서 규정범위 내 미량이라면 사용 및 섭취시 안전한 것으로 나타났다. 특히 에틸렌 옥사이드는 끓는점이 10.7℃로, 상온에서 대부분 휘발하기 때문에 최종 제품에 잔류하는 경우는 매우 드물다.
연구결과들에 따르면 피이지-12보다 숫자가 작은 성분들에서 드물게 피부 민감반응 등이 나타났으며 피이지-75부터는 이상반응이 사실상 없었다고 한다. 피부 표피층까지 물질이 도달하려면 분자량이 500보다 작아야 하는데 피이지-8만 해도 분자량이 400이므로 인체에 거의 흡수되지 않는 것이다.
피이지는 과학적으로 어떤 조건에서 안전한지 증명되었으며, 제품에는 안전한 범위에서만 사용된다. 하지만 부작용을 겪는 사람들이 있음은 분명하다. 이들에 대해서는 대체 성분을 찾도록 암시하는 전문가들의 공개적 의견도 존재한다.######. 피이지는 무조건 유해하다는 주장은 분명 잘못된 것이다. 모든 물질은 특정 조건에서 유해 가능성이 있으며, 무조건 안전한 성분도 존재하지 않는다.[22] 그러나 유독 이 성분에 불편을 느끼는 경우는 피이지를 뺀 화장품을 고려할 만하다. 최근에는 이러한 유해 논란이 널리 알려지며 피이지를 대체하는 폴리글리세린을 처방한 제품이 많기에 소비자는 선택의 폭이 넓어졌다.
성분 설명에서 에톡실화(ethoxylation)라는 말이 자주 나온다. 에톡실화(에톡시레이션)은 피이지 생성의 핵심성분인 산화에틸렌을 다른 화학물질과 반응시켜 덜 거칠게(더 보드랍게) 만드는 과정이다. 에톡실화 과정에서 일반적인 피이지와 마찬가지로 독성이 있는 1,4-다이옥세인 및 에틸렌 옥사이드가 남을 수 있어 엄격한 추가 정제를 거친 상품만 원료 시장에 나온다.
피이지는 보통 생물학적 불활성 물질로 평가된다. 다만 나트륨·칼륨·루비듐·세슘 양이온 등 1가 양이온과 비공유 복합체를 형성해 생화학반응의 평형상수에 영향을 미칠 수 있다고 알려졌다.##
3.1. 코로나-19 백신 논란
코로나-19 백신 가운데 아스트라제네카/얀센과 화이자/모더나 백신이 각각 폴리소르베이트와 폴리에틸렌글라이콜을 사용했다. 혈관을 통해 직접 주입할 경우 몸 속에 직접 작용하므로 해당 성분에 민감한 사람에게는 아나필락시스 쇼크 등 문제가 될 수 있다는 우려가 있다. 따라서 본격 접종이 시행되기 전부터 공식 기관 등에서 주의가 필요하다는 점이 여러 차례 기사화 된 바 있다. 백신 제조업체들은 해당 성분의 안전성을 충분히 자체 검토한 뒤 사용한 것으로 알려졌다. 실제로 이들 성분은 각종 의약품에 사용되고 있다.########[1] 여기서 ( )n으로 나타난 괄호 속 부분이 옥시에틸렌기다. 피이지 뒤에 붙는 숫자의 횟수만큼 이 부분이 중첩된다.[2] 평균 8몰의 산화에틸렌이 부가된 폴리에틸렌 글라이콜.[3] 피이지와 세테아릴알코올의 에테르; 에틸렌 글라이콜 평균 단위 20몰[4] 성분명 피이지-100스테아레이트 등[5] 성분명 피이지-60하이드로제네이티드캐스터오일[6] 하이드로제네이티드캐스터오일: 수소 화합된(hydrogenated) + 아주까리기름(castor oil)이란 뜻이다.[7] 성분명 피이지-7글리세릴코코에이트[8] hydrophilic group, 물과 친화성이 있고 수소결합을 하는 작용기[9] lipophilic group, 물과 친화성이 낮고 기름과 친화성이 큰 작용기[10] 폴리에틸렌글라이콜과 글루코오스를 결합시켰으며(에테르) 에틸렌 글라이콜의 평균 단위는 20몰[11] 피이지와 세테아릴알코올의 에테르[12] 황산화•에톡실화된 라우릴알코올의 소듐염으로 샴푸나 바디워시 등에 자주 보이는 성분[13] 페녹시에탄올은 페놀과 에틸렌글라이콜의 에테르[14] 구조식을 보면 중간에 피피지가 위치하고 양 옆에 각각 피이지가 중합된 계면활성제다. 화장품 또는 치약 계면활성제(미백용) 등으로 쓰인다.[15] 비이온성 계면 활성제의 일종이다. 보통 실험실용 세제로 쓰며 세포를 용해해 단백질/소기관을 추출하거나 살아있는 세포막을 투과하는데 사용된다.[16] 알킬페놀에 피이지가 부가중합됐다. 친유성기(탄화수소)를 갖는 알킬페놀 + 친수성기를 갖는 피이지로 계면활성제 역할을 한다. 성관계 중 여성 질 내부에 들어온 정자의 세포막을 녹여서 죽게 만들어 피임을 한다.[17] 하지정맥류 치료약이다. 라우레스-9 또는 피이지-9 라우릴 알코올 등으로도 불린다.[18] 산화에틸렌만 아닌 다른 에폭사이드나 산화프로필렌이 중합된 성분을 모두 아우르는 용어다.[19] 암세포와 B-세포를 인공 융합한 종양성 잡종 세포를 가리킨다. B-세포가 암세포와 융합돼 계속 항체를 만들며 질병의 진단 및 치료용 단일클론항체 제작에 쓴다.[20] 실제로 자연유래성분은 자극적인 경우가 많다. 에센셜오일 및 아로마오일 등에 포함된 쿠마린, 제라니올, 리날룰, 리모넨, 헥실신남알, 시트로넬올, 시트랄, 유제놀 등과 나무이끼추출물(클로로아트라놀), 참나무이끼추출물(아트라놀)은 높은 자극성을 수반하여 식약처에서 알레르기 유발물질로 고시한 성분이다.[21] 다만 하술한 백신의 경우 피이지 알러지가 있는 사람에 대해 접종 자제가 권고된 바 있다.[22] 화장품에 가장 많이 쓰이는 글리세린도 고농도에서 피부세포 호흡 방해나 여드름 악화 등 부작용이 있다.