Dermal bioavailability of perfluoroalkyl substances using in vitro 3D human skin equivalent models (2024)

https://doi.org/10.1016/j.envint.2024.108772

 

해당 논문은 퍼플루오로알킬물질(PFAS)의 피부 흡수 가능성을 평가하며, 이는 주로 화장품, 방수 의류와 같은 피부 접촉 제품에서 검출되는 화합물이다. 3D 인공 피부 모델을 사용해 PFAS의 흡수율을 36시간 동안 평가하였다. 이 연구는 PFAS의 흡수된 분량, 피부 내 체류량, 피부 표면 잔여량을 세 가지로 나누어 분석하여, 각각의 PFAS에 따른 피부 흡수 패턴을 파악했다.

 

연구 방법

1. 모델 설정 및 실험 방법

   • 3D 인공 피부 모델(3D-HSE)을 사용하여 인간 피부와 유사한 환경에서 실험을 진행했다. 이 모델은 피부층을 모사하여 물질의 흡수와 체류를 분석할 수 있도록 설계되었다.
   • 메탄올 용액에 용해된 PFAS를 피부 모델에 500ng/cm² 농도로 도포하여, 각 화합물의 피부 흡수율을 평가했다.

2. 실험 절차

   • 노출 시간 동안 피부의 상층부, 피부 내층, 피부 아래로 흡수된 양을 세 가지 카테고리로 나누어 분석했다.
   • 각 PFAS 화합물의 지속적인 흡수율과 평형 상태로의 이동 속도를 평가하여, 흡수 패턴 및 피부 내 분포를 파악했다.

 

주요 연구 결과

1. 탄소 사슬 길이와 흡수 비율의 관계

   • PFAS의 흡수율은 탄소 사슬 길이에 따라 달라졌으며, 짧은 탄소 사슬을 가진 PFAS(예: PFPeA와 PFBS)가 상대적으로 높은 흡수율을 보였다.
     • PFPeA는 노출된 양의 58.9%가 흡수되었고, PFBS는 48.7%의 흡수율을 나타냈다.
   • 탄소 사슬 길이가 긴 화합물(예: PFUnDA, PFNS 등)은 피부 내로의 흡수율은 낮지만, 피부 조직 내 체류율이 높았다. 예를 들어, PFUnDA는 노출 후 약 66.5%가 피부 내에 남아 있었다.

2. 화학적 성질과 흡수율

   • 지질 친화도(log KOW)가 높은 화합물일수록 흡수율이 낮아지는 경향이 확인되었다. 이와 같은 상관관계는 기존의 약물 흡수 평가 기준(Lipinski's rule)을 통해서도 예측할 수 있으며, 탄소 사슬 길이가 길고 지질 친화도가 높은 PFAS가 피부를 통해 체내로 흡수되는 양은 줄어드는 것으로 나타났다.
   • PFCA(퍼플루오로카복실산)는 같은 탄소 사슬 길이를 가진 PFSA(퍼플루오로설폰산)에 비해 흡수율이 높았다.

3. 피부 흡수 경로 및 흡수 시간

   • PFAS의 피부를 통한 흡수는 다른 경로에 비해 상대적으로 느리게 진행되었다. 일부 연구에서는 PFAS가 경구 섭취 후 1~24시간 이내에 혈중 농도가 최고치에 도달하는 반면, 피부 흡수 후에는 8~72시간에 걸쳐 서서히 혈중 농도가 증가할 수 있는 것으로 확인되었다.
   • 실험 기간 제한으로 인해 일부 긴 사슬 PFAS의 경우, 36시간 이후에도 완전한 흡수 평형 상태에 도달하지 않았다. 이로 인해 긴 사슬 PFAS는 피부 표피에 장시간 체류할 가능성이 있으며, 이후 서서히 체내로 흡수될 수 있다.

 

 

그래프 설명

1. Absorbed Fraction (%)
   각 PFAS 물질이 피부를 통해 흡수된 비율을 나타낸다. 탄소 사슬이 짧은 PFAS(PFPeA와 PFBS)일수록 흡수율이 높으며, 긴 사슬을 가진 PFAS(PFNA, PFDA 등)는 흡수율이 매우 낮다. 이는 짧은 사슬의 PFAS가 피부를 더 쉽게 통과한다는 것을 의미한다.

2. Skin Retained Fraction (%)
   PFAS가 피부 내에 잔류하는 비율을 보여준다. 탄소 사슬이 긴 PFAS일수록 피부 내에 더 많이 잔류하여 높은 체류율을 보인다(PFNA, PFOS 등). 이는 긴 사슬 PFAS가 피부에 장시간 축적될 수 있음을 시사한다.

3. Unabsorbed Fraction (%)
   각 PFAS가 피부에 도포된 후 흡수되지 않고 피부 표면에 남아 있는 비율을 나타낸다. 이 값이 높을수록 피부 흡수가 덜 일어났다는 의미이며, 특히 긴 사슬 PFAS에서 높은 비율로 나타난다.

 

연구 결론

• PFAS의 피부 흡수는 일상에서 화장품, 방수 의류 등 PFAS가 포함된 제품을 사용할 때 주의가 필요함을 시사한다. 특히 짧은 탄소 사슬을 가진 PFAS의 경우, 피부를 통해 체내로 흡수될 가능성이 높으므로 이러한 제품의 사용을 줄이거나 노출을 최소화하는 것이 중요할 수 있다.
• 에너지와 지질 친화도가 높은 긴 사슬 PFAS는 피부에 장기간 잔류하며 점진적으로 체내로 흡수될 가능성이 있기 때문에, 장기적 노출을 고려한 연구가 필요하다.
• 본 연구는 PFAS가 피부를 통해 체내로 축적될 수 있는 가능성을 제시하며, 향후 개인의 건강 관리 및 제품 선택에 있어 PFAS 노출을 줄이는 것이 필요함을 강조한다.