원초체계, 원초분자, 원초조절,  원초독성

아산화질소 nitrous oxide : 웃음가스, 마취제

신경전달 Gas
- 활성산소 (H2O2)
- 일산화질소 (NO),  아산화질소 (N2O)
- 일산화탄소 (CO)
- 황화수소 (H2S)
- 에틸렌

아산화질소 [nitrous oxide, 亞酸化窒素 ]

일산화이질소·산화이질소라고도 한다. 화학식 N2O. 가벼운 향기와 단맛을 지닌다. 녹는점 －90.90℃, 끓는점 －88.57℃이다. 액체·고체 모두 무색이며, 물·알코올에는 상당히 잘 녹고, 상온에서 안정하다.
이 기체를 흡입하면 얼굴 근육에 경련이 일어나 마치 웃는 것처럼 보여, 소기(笑氣:laughing gas)라고도 한다. 또, 마취성이 있어 간단한 외과수술시 전신마취에 사용하는 경우도 있다. 보통 산소 20%를 혼합하여 사용하며, 독성·자극성이 약하고 안전하지만, 높은 농도를 필요로 하므로 산소결핍증을 일으킬 우려가 있다. 봄베에 넣어서 시판된다.

 

[이덕환의 과학세상] (603) 해피 풍선의 정체 (디지털타임스, 2017.05.31)

국소마취 보조제로 유명한 산화이질소
항불안제로 사용… 장시간 노출 삼가야

웃음이 터져 나오고 기분이 좋아지도록 해준다는 해피 풍선이 화제다. '웃음가스'로 알려진 산화이질소(일명 아산화질소)라는 기체가 상업적으로 잘못 이용되고 있는 것이다. 의료용 마취제로 쓰이는 화학물질을 함부로 사용하도록 방치하는 것은 절대 용납될 수 없다. 자칫하면 젊은이들의 건강에 심각한 문제가 생길 수도 있기 때문이다.
해피 풍선은 우리나라에서만 유행하는 것이 아니다. 원조는 영국이다. 1799년부터 귀족들이 '웃음가스 파티'를 즐겼다는 영국에서는 지금도 50만명 이상의 젊은이들이 해피 풍선의 유혹을 물리치지 못하고 있다. 불상사도 발생한다. 2006년부터 2012년까지 산화이질소 과다 흡입으로 영국에서만 17명의 사망자가 발생했고, 2012년에는 미국의 영화배우 데미 무어가 이산화질소 과다 흡입으로 심한 경련과 의식불명에 빠지는 일도 있었다. 영국과 미국에서는 의료용이나 식품첨가물 이외의 용도로 산화이질소를 사용하거나 유통하는 것을 금지하고 있다. 산화이질소는 휘핑크림의 추진제로 많이 사용된다.  
산화이질소는 산소를 처음 발견했던 영국의 화학자 조지프 프리스틀리가 1772년 질산에 적신 철가루를 가열해서 처음 만들었다. 산화이질소의 정체가 처음부터 분명하게 알려진 것은 아니다. 물질의 연소를 '플로지스톤' 때문이라고 믿었던 프리스틀리는 산화이질소를 '플로지스톤화 질소 공기'라고 불렀고, '가짜 공기'라고 알려지기도 했다.  
영국의 외과의사 토마스 베도스는 산화이질소를 흡입하면 결핵 같은 폐질환을 고칠 수 있다고 믿었다. 물론 아무 근거 없는 주장이었다. 제임스 와트는 산화이질소를 그런 용도로 흡입할 수 있도록 해주는 장치를 개발하기도 했다. 1795년에 17살의 나이에 베도스의 조수였던 험프리 데이비는 스스로 산화이질소를 직접 흡입해보고 환각 효과가 있다는 사실을 발견했다. 데이비는 1800년에 산화이질소를 마취제로 쓸 수 있을 것이라는 논문을 발표하기도 했다.
산화이질소를 마취제로 처음 사용한 것은 미국의 치과의사 호레이스 웰스였다. 1846년에는 보스턴의 치과의사들에게 실제 마취 수술 장면을 공개하기도 했다. 그러나 에테르 화합물의 마취 효과가 훨씬 뛰어나다는 사실이 알려지면서 산화이질소에 대한 관심은 크게 줄어들었다. 마취 효과는 약하지만 냄새와 맛이 달콤한 산화이질소는 지금도 치과에서 어린이용 마취제로도 쓰고, 국소마취제의 보조제로도 사용한다. 항불안제로 사용되기도 한다.
호흡을 통해 흡수된 산화이질소는 세포벽의 이온 채널을 막아서 세포 기능을 마비시키기도 하고, 중추신경에 영향을 미쳐서 일시적으로 약한 마취·환각·진통·항불안 효과를 나타내기도 한다. 대부분의 산화이질소는 몸속에서 분해가 되지 않고, 호흡을 통해 다시 배출된다. 산화이질소를 많이 사용하는 치과의 실내 공기를 오염시켜 치과의 근무자들에게 문제가 되기도 했다. 산화이질소에 장기간 노출된 여성들은 임신 능력이 저하된다는 주장도 있다.  
일반적으로 화학물질에 의한 생리 효과는 동물의 종이나 개체에 따라 크게 차이가 난다. 산화이질소도 예외가 아니다. 쥐의 종류에 따라 산화이질소에 의해 나타나는 효과가 다른 경우도 알려져 있다. 래트의 경우에는 신경전달물질인 도파민 분비를 촉진하지만, 마이스는 정반대로 도파민의 분비를 차단해 버린다. 사람도 개인에 따라 산화이질소에 의한 생리 효과가 크게 다를 수도 있는 것으로 알려져 있다. 경우에 따라서는 심각한 피해가 발생할 수도 있다는 뜻이다. 실제로 신경독성을 비롯한 다양한 부작용이 알려져 있고, 산소 결핍으로 사망에 이르기도 한다.
생활화학제품의 생산·유통·소비를 위해 어쩔 수 없이 첨가하는 보존제(살생물질)과 공장에서만 사용하는 화학물질의 독성까지 엄격하게 관리하겠다는 정부가 정작 의료용 마취제인 산화이질소를 넣은 해피 풍선의 유통을 방치하는 것은 정상이 아니다. 피해가 발생해야만 뒤늦게 규제에 나서겠다는 정부의 태도는 지극히 무책임한 것이다. 정부 부처가 서로 책임을 떠넘기는 것도 볼썽사납다.

 
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[출처] 치과에서 사용하는 마취제 - 아산화질소 편|작성자 일산두레치과

마취의 종류 전체를 놓고 본다면 아산화질소를 이용하는 마취는 앝은 마취에 속합니다. 마취 중 가장 강력한 마취가 바로 전신마취, 그 다음이 혈관주사를 통해 놓는 수면마취가 있으며 가장 낮고, 얕은 마취의 단계가 바로 아산화질소 마취입니다. 가장 약한 마취라고는 하나 마취를 하기 때문에 통증이 경감되는 것은 사실입니다. 하지만 아산화질소를 흡입하게 되면 머리가 멍해지고 살짝 맞은 것 같은 느낌이 들고 손발이 저리거나, 몸이 무중력을 경험하는 듯한 느낌을 받을 수 있습니다. 때문에 이러한 과정을 겪는 환자분들이 뭔가 잘 못된 것이 아닌가 걱정하시곤 합니다.
하지만 이는 일반적인 증상으로 마취의 과정 중에 아산화질소의 농도가 높아짐에 따라서 발생하는 현상입니다. 이러한 증상을 겪으면 얼굴의 근육이 굳어지는 느낌을 받을 수 있는데 이는 안면마비가 아닌 마취가 제대로 된 상태로 치과치료를 하면서 통증을 완화하여 치료를 받을 수 있게 됩니다.
사람마다 다른 아산화질소 마취
이렇게 말씀을 드리면 과연 어느 정도의 농도를 가지고 있어야 아산화질소 마취에 이상적일까? 하는 궁금증이 발생할 수 있습니다. 이 질문에 대한 답변은 환자마다 다르다. 입니다. 실제로 마취를 많이 하게 되는 성형외과에서도 가장 강력하다고 하는 수면마취시에도 잘 되는 사람이 있고 안 되는 사람이 있습니다.
아산화질소를 이용한 마취 역시 마찬가지입니다. 어떤 분들은 약한 농도(아산화질소 30%이하 : 산소 70%이상)에도 마취가 성공적으로 되었지만 어떤 분들은 높은 농도(아산화질소 50%이하 : 산소 50%이상)에도 마취가 쉽지 않았습니다. 물론 아산화질소의 농도를 조금씩 높이며 마취를 진행한다면 어느 정도의 통증 경감 및 진정 효과를 얻어낼 수 있긴 합니다.

웃음 가스라는 별칭을 가진 아산화질소
안전하게 진행되는 치과치료의 마취 중 하나인 아산화질소. 그런데 이 아산화질소에는 재미있는 별칭이 있습니다. 바로 웃음 가스라고 하는 별칭이죠. 이러한 별칭이 붙여 진 이유는 바로 마취시 아산화질소를 흡입하면서 나타나는 증상 때문입니다. 흡입을 하게 되면 얼굴에 근육 경련이 일어나고 그 때문에 웃는 얼굴처럼 환자분의 얼굴이 바뀌지요. 고통스럽다고 생각되었던 치과치료를 웃음 가스로 웃으면서 치료받는다는 것이 재밌지 않나요?