의료용 플라스틱의 Extractables와 Leachables 차이 (추출물·침출물 이해)

주사기와 수액세트, 연장튜브, 카테터처럼 의료 현장에서 사용하는 많은 제품은 플라스틱과 고무, 접착제, 코팅재로 만들어집니다. 이러한 재료는 약물이나 혈액, 조직과 접촉하는 동안 극미량의 화학성분을 방출할 가능성이 있습니다.

의료기기에서 나올 수 있는 화학성분을 평가할 때 자주 등장하는 용어가 Extractables와 Leachables입니다. 국내에서는 Extractables를 추출물, Leachables를 침출물 또는 실사용 용출물로 번역합니다. 번역 용어가 자료마다 다를 수 있으므로 영문 용어와 함께 확인하는 것이 정확합니다.

두 용어의 차이는 단순히 검출된 물질의 종류가 아니라 어떤 조건에서 물질이 나왔는지에 있습니다. Extractables는 임상 사용조건과 같거나 그보다 강한 추출조건에서 나올 수 있는 물질이고, Leachables는 실제 사용 중 제품에서 방출될 수 있는 물질을 의미합니다.

Extractables와 Leachables의 기본 차이

미국 FDA의 생체적합성 용어 안내는 Extractable을 임상 사용조건과 같거나 더 강한 용매 또는 추출조건에서 의료기기나 재료로부터 방출될 수 있는 물질로 설명합니다. Leachable은 실제 임상 사용 중 의료기기나 재료에서 방출될 수 있는 물질을 의미합니다.

구분	Extractables	Leachables
일반적인 번역	추출물	침출물, 실사용 용출물
발생 조건	설정된 실험실 추출조건	실제 또는 실제와 유사한 사용조건
평가 목적	방출 가능한 화학성분의 범위 파악	환자에게 실제로 노출될 수 있는 성분 확인
주요 변수	용매, 온도, 시간, 표면적, 추출비	약물 성상, 사용시간, 유량, 온도, 보관기간
결과의 특성	잠재적인 화학성분 목록	실제 노출과 더 가까운 성분 및 양
활용	화학적 특성평가와 시험계획	환자 노출량 산정과 독성학적 위험평가

Extractables 시험은 실제 사용보다 넓은 범위의 화학성분을 확인하기 위해 임상조건과 같거나 더 강한 조건을 사용할 수 있습니다. 하지만 제품을 무조건 파괴하거나 실제로 발생하지 않을 분해물까지 과도하게 생성하는 것이 목적은 아닙니다.

추출조건은 제품의 재질과 사용 목적에 맞게 과학적으로 설정해야 합니다.

모든 Leachables가 Extractables 목록에 포함될까

일반적으로 Extractables 연구는 실제 사용 중 나올 수 있는 Leachables를 충분히 포괄하도록 설계합니다. 따라서 잠재적인 추출물 목록 안에서 실제 사용조건에 따라 일부 물질이 침출되는 관계로 이해할 수 있습니다.

하지만 모든 Leachables가 반드시 기존 Extractables 목록에서 검출된다고 단정할 수는 없습니다.

다음과 같은 이유로 결과가 달라질 수 있습니다.

• 추출시험과 실제 사용환경의 용매 성질이 다른 경우
• 분석장비의 검출한계보다 농도가 낮았던 경우
• 저장 중 새로운 분해산물이 생성된 경우
• 약물과 용출 성분이 반응해 다른 물질이 만들어진 경우
• 빛과 산소, 습도에 의해 화학적 변화가 발생한 경우
• 포장재나 연결부 등 추출시험에 포함하지 않은 부품에서 물질이 나온 경우
• 분석방법이 특정 물질을 충분히 검출하지 못한 경우

따라서 ‘Leachables는 항상 Extractables의 완전한 부분집합’이라는 설명은 이론적인 목표를 이해하는 데는 편리하지만 실제 분석 결과를 보장하는 법칙은 아닙니다.

의료용 플라스틱에서 물질이 나오는 이유

플라스틱은 고분자 하나로만 구성되지 않습니다. 제품의 유연성과 투명도, 강도, 내열성, 가공성을 확보하기 위해 여러 첨가제가 사용될 수 있습니다.

가소제

가소제는 PVC와 같은 플라스틱을 부드럽게 만들어 튜브와 백 형태로 사용할 수 있도록 돕습니다. DEHP와 대체 가소제인 TOTM, DINCH, DOTP 등이 예시가 될 수 있습니다.

DEHP Free 제품이라고 해서 모든 Extractables와 Leachables가 사라지는 것은 아닙니다. DEHP 대신 사용한 가소제나 다른 첨가제, 제조공정 잔류물도 평가 대상이 될 수 있습니다.

안정제와 산화방지제

플라스틱이 열과 빛, 산소에 의해 쉽게 분해되는 것을 막기 위해 안정제와 산화방지제가 사용될 수 있습니다. 제품의 사용기한을 유지하는 데 필요한 성분이지만 일부가 액체로 이동할 가능성을 평가해야 합니다.

잔류 단량체와 올리고머

고분자를 제조한 뒤 반응하지 않고 남은 단량체나 비교적 크기가 작은 올리고머가 존재할 수 있습니다. 재료의 중합공정과 정제 수준에 따라 종류와 양이 달라질 수 있습니다.

윤활제와 이형제

주사기 플런저와 밸브가 부드럽게 움직이도록 사용하는 실리콘 오일이나 성형품을 금형에서 쉽게 분리하기 위한 이형제가 완제품에 남을 수 있습니다.

접착제와 인쇄 잉크

튜브와 커넥터를 결합하는 접착제, 눈금과 제품 정보를 표시하는 잉크에서도 화학성분이 이동할 수 있습니다. 환자 또는 약액과 직접 접촉하지 않는 위치에 있어도 확산과 공정 영향을 평가해야 하는 경우가 있습니다.

촉매와 금속성분

고분자 제조에 사용된 촉매와 안료, 가공설비에서 유래한 미량 금속이 검출될 수 있습니다. 이러한 무기원소는 유기화합물과 다른 분석방법으로 확인합니다.

멸균과 보관 중 생성되는 분해산물

감마선과 전자선, 스팀, EO 가스 멸균은 재료의 화학적 조성에 영향을 줄 수 있습니다. 장기간 보관하는 동안 열과 산소, 빛에 의해 새로운 분해산물이 만들어질 수도 있습니다.

플라스틱이 아니면 E&L 평가가 필요 없을까

Extractables와 Leachables는 플라스틱에만 적용되는 개념이 아닙니다. 환자나 약물과 접촉하면서 성분을 방출할 수 있는 재료라면 평가 대상이 될 수 있습니다.

• 고무마개와 실리콘 밸브
• 의료용 접착제와 코팅
• 금속과 합금
• 유리용기와 유리 코팅
• 세라믹 재료
• 포장재와 밀봉재
• 필터막과 섬유
• 윤활유와 표면처리제

예를 들어 유리용기는 플라스틱 가소제를 포함하지 않지만 유리 성분의 용출과 박리, 고무마개와의 상호작용을 평가해야 할 수 있습니다. 실리콘 코팅을 적용했다고 해서 화학성분이나 미세입자 방출 가능성이 완전히 없어지는 것도 아닙니다.

추출시험은 무조건 강할수록 좋을까

더 높은 온도와 더 강한 용매를 사용하면 많은 물질을 검출할 수 있지만 무조건 강한 조건이 좋은 시험은 아닙니다.

지나치게 강한 조건은 다음과 같은 문제를 만들 수 있습니다.

• 실제 사용 중 발생하지 않는 재료 분해
• 임상적으로 의미 없는 분해산물 생성
• 너무 많은 방해물질로 인한 분석 정확도 저하
• 재질 팽창과 용해로 인한 비현실적인 결과
• 실제 환자 노출량의 과도한 추정
• 재료 사이의 상대적인 비교 왜곡

추출시험은 실제 사용조건보다 충분히 보수적이어야 하지만 제품을 비현실적으로 파괴해서는 안 됩니다.

ISO 10993-18은 의료기기 재료의 화학적 특성평가를 위험관리 안에서 수행하도록 안내합니다. 시험 목적에 따라 모의사용 추출과 과장 추출, 완전 추출에 가까운 접근 등을 선택할 수 있으며 적용한 조건에는 과학적인 근거가 필요합니다.

추출조건을 결정하는 주요 변수

Extractables 시험 결과는 추출조건에 따라 크게 달라집니다.

추출용매

화학물질은 물에 잘 녹는 성분과 기름에 잘 녹는 성분이 다릅니다. 하나의 용매만 사용하면 특정 성분을 놓칠 수 있으므로 제품과 임상 사용환경에 맞는 극성·비극성 용매를 선택할 수 있습니다.

온도와 시간

온도가 높고 시간이 길수록 더 많은 성분이 이동하거나 재료가 분해될 수 있습니다. 실제 사용시간과 제품의 열안정성을 고려해 적절한 조건을 설정해야 합니다.

표면적과 추출액의 비율

동일한 제품이라도 추출액의 양이 적으면 검출 농도가 높아질 수 있습니다. 제품의 크기와 두께, 내부 통로를 고려해 표면적 또는 질량과 추출액의 비율을 정합니다.

완제품의 상태

환자에게 공급되는 제품이 멸균 제품이라면 멸균 후 완제품을 대표하는 시료를 평가해야 합니다. 접착제와 윤활제, 코팅이 포함된 최종 상태를 고려하지 않고 원재료만 시험하면 실제 노출을 충분히 반영하지 못할 수 있습니다.

최악 조건을 대표하는 규격

제품군에 여러 길이와 굵기가 있다면 환자 접촉면적과 첨가제, 추출비율이 가장 불리한 규격을 대표 시료로 선정할 수 있습니다. 모든 규격을 각각 시험하지 않는다면 대표 제품을 선택한 근거가 필요합니다.

Extractables와 Leachables는 어떻게 분석할까

한 가지 분석장비로 모든 화학물질을 확인할 수는 없습니다. 물질의 휘발성과 분자량, 극성, 원소 특성에 따라 여러 장비를 조합합니다.

분석방법	주로 확인하는 물질
Headspace GC-MS	휘발성 유기화합물
GC-MS	휘발성·반휘발성 유기화합물
LC-MS	비휘발성·열에 약한 유기화합물
ICP-MS	금속과 무기원소
FTIR	재료와 주요 화학구조 확인
TOC	수용액에 포함된 전체 유기탄소의 변화
이온크로마토그래피	음이온과 양이온 등 이온성 물질

분석은 물질이 있는지 확인하는 정성분석과 어느 정도 있는지 측정하는 정량분석으로 나눌 수 있습니다. 정확히 확인되지 않은 피크는 미확인 물질로 관리하고, 보수적인 방법으로 양을 추정하거나 추가 분석을 진행할 수 있습니다.

FDA도 2024년 공개한 의료기기 생체적합성 평가를 위한 화학분석 초안 지침에서 화학적 특성평가가 제품별 특성과 사용 목적을 고려해 설계되어야 한다고 설명합니다. 해당 문서는 최종 지침이 아닌 초안이라는 점도 함께 확인해야 합니다.

AET는 안전기준과 무엇이 다를까

E&L 분석에서는 AET라는 용어가 사용될 수 있습니다. AET는 Analytical Evaluation Threshold의 약자로, 분석 결과에서 물질을 확인하고 정량해 독성학적 평가 대상으로 보고해야 하는 기준을 설정하는 데 활용됩니다.

AET를 곧바로 ‘이 농도 아래는 무조건 안전하다’는 독성 기준으로 해석하면 안 됩니다.

AET는 다음 요소를 반영해 분석 전략을 설계하는 기준입니다.

• 적용하는 독성학적 임계값
• 환자에게 사용되는 제품 수
• 하루 또는 전체 사용량
• 제품의 추출액 부피
• 환자 노출량
• 분석방법의 불확실성
• 제품의 접촉기간과 사용경로

특정 물질이 AET보다 높게 검출되면 가능한 범위에서 물질을 확인하고 정량해 독성학적 위험평가로 연결합니다. 반대로 AET 미만이라고 해서 모든 종류의 유전독성 물질과 고위험 물질에 대한 검토를 자동으로 생략할 수 있는 것은 아닙니다.

검출된 물질은 모두 유해할까

분석장비에서 화학물질이 검출됐다는 사실만으로 해당 제품이 위험하다고 판단하지 않습니다. 현대적인 분석장비는 극미량의 성분도 검출할 수 있기 때문입니다.

위험을 판단하려면 다음 요소를 함께 확인해야 합니다.

1. 어떤 물질인지 확인합니다.
2. 환자에게 노출될 수 있는 양을 추정합니다.
3. 피부·혈관·흡입 등 노출경로를 확인합니다.
4. 한 번 사용하는지 반복 사용하는지 검토합니다.
5. 영유아나 특정 환자군에 사용하는지 확인합니다.
6. 기존 독성자료와 허용 가능한 노출량을 조사합니다.
7. 자료의 불확실성과 최악 조건을 반영합니다.
8. 예상 노출량과 허용 가능한 수준을 비교합니다.

ISO 10993-17은 ISO 10993-18에 따라 얻은 추출물과 침출물 등의 화학정보를 바탕으로 의료기기 구성성분의 독성학적 위험을 평가하는 절차를 제시합니다.

화학물질의 종류와 양, 노출경로와 기간을 고려한 결과 위험이 허용 가능한 수준이라면 검출 사실만으로 제품을 사용할 수 없다고 판단하지 않습니다. 반대로 검출량이 적더라도 독성이 강하거나 특정 노출경로에서 문제가 될 수 있는 물질은 추가 관리가 필요합니다.

E&L 평가와 생체적합성은 어떤 관계일까

Extractables와 Leachables 평가는 의료기기 생체적합성 평가의 중요한 부분이지만 전체 생물학적 안전성을 모두 대신하지는 않습니다.

화학분석은 세포독성과 감작성, 전신독성 같은 일부 생물학적 위험을 평가하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 그러나 다음과 같은 특성은 화학분석만으로 충분히 확인하기 어려울 수 있습니다.

• 표면 거칠기가 조직에 미치는 영향
• 혈소판 부착과 혈전 형성
• 이식 후 주변 조직 반응
• 제품의 모양과 압력에 의한 물리적 손상
• 미세입자와 마모입자의 영향
• 복합재료 사이의 상호작용

따라서 E&L 분석 결과와 독성학적 평가, 필요한 생물학적 시험과 기존 임상자료를 종합해 최종 생체적합성을 판단합니다.

의료기기와 의약품 포장에서 의미가 달라질까

Extractables와 Leachables라는 용어는 의료기기뿐 아니라 의약품의 용기·포장과 제조설비 평가에서도 사용됩니다. 기본 원리는 비슷하지만 평가 대상과 규제체계에는 차이가 있습니다.

의료기기

제품 자체나 구성재료에서 환자의 몸 또는 환자에게 전달되는 액체로 방출될 수 있는 성분을 평가합니다. ISO 10993-18과 ISO 10993-17을 생체적합성 위험관리와 연결할 수 있습니다.

의약품 용기와 전달시스템

바이알과 고무마개, 프리필드시린지, 수액백, 흡입기 등에서 의약품으로 이동하는 성분을 평가합니다. 약물이 용기와 장기간 접촉하는 동안 발생하는 변화와 의약품의 전체 유효기간을 고려합니다.

제조설비

필터와 호스, 일회용 백, 밀봉재 등 제조설비에서 의약품 원액으로 이동할 수 있는 성분을 평가합니다.

같은 튜브라도 의료기기 생체적합성 평가와 의약품 제조공정의 E&L 평가는 적용 목적과 예상 노출량이 다를 수 있으므로 한쪽의 시험자료를 다른 용도에 그대로 적용해서는 안 됩니다.

멸균 방식이 E&L 결과를 바꿀 수 있다

멸균은 재료의 화학구조와 용출 특성에 영향을 줄 수 있습니다.

EO 가스 멸균

EO와 반응 부산물이 제품에 남을 수 있으며, 접착제와 고분자 재료가 공정 중 영향을 받을 수 있습니다. EO 잔류물은 ISO 10993-7과 같은 별도 기준으로 관리합니다.

감마선과 전자선 멸균

방사선은 고분자 사슬의 절단이나 가교를 일으켜 새로운 분해산물을 만들 수 있습니다. 조사선량과 보관기간에 따라 E&L 분석 결과가 달라질 수 있습니다.

스팀 멸균

고온과 수분은 일부 첨가제의 이동과 고분자 분해, 접착제 열화에 영향을 줄 수 있습니다. 반복 멸균하는 기기는 누적된 재료 변화도 고려해야 합니다.

멸균 전 원재료의 E&L 자료만으로 멸균 후 완제품의 결과를 대신하기 어려운 이유입니다. 멸균 방법이나 조건을 변경했다면 기존 화학적 특성평가에 미치는 영향을 검토해야 합니다.

Extractables가 많으면 품질이 낮은 제품일까

추출물의 개수만으로 제품 품질을 비교할 수는 없습니다. 강한 추출조건과 민감한 분석장비를 사용하면 더 많은 피크가 검출될 수 있기 때문입니다.

제품을 비교할 때는 다음 조건이 같아야 의미가 있습니다.

• 시험한 완제품의 상태
• 추출용매
• 추출온도와 시간
• 제품과 추출액의 비율
• 분석장비와 분석법
• AET와 보고기준
• 미확인 물질의 정량방법
• 제품의 실제 사용조건

물질이 많이 검출됐더라도 실제 노출량이 낮고 독성학적으로 허용 가능한 수준일 수 있습니다. 반대로 검출 물질 수가 적어도 특정 고위험 물질의 노출량이 크다면 추가 관리가 필요합니다.

흔히 오해하는 내용

모든 Extractables는 실제로 환자에게 들어가나요

아닙니다. Extractables는 설정된 추출조건에서 방출될 수 있는 잠재적인 성분입니다. 실제 사용 중에는 약물의 성질과 온도, 접촉시간에 따라 일부만 침출되거나 검출되지 않을 수 있습니다.

Leachables는 항상 Extractables 목록에 있나요

추출시험은 Leachables를 포괄하도록 설계하지만 분석한계와 화학반응, 저장 중 분해, 시험에 포함하지 않은 부품 때문에 새로운 물질이 확인될 수 있습니다. 반드시 완전한 부분집합이라고 단정할 수 없습니다.

DEHP Free 제품은 E&L 평가가 필요 없나요

아닙니다. DEHP가 없다는 사실은 특정 가소제를 사용하지 않았다는 의미입니다. 대체 가소제와 안정제, 접착제, 윤활제와 분해산물은 여전히 평가 대상이 될 수 있습니다.

Medical Grade 플라스틱은 물질이 나오지 않나요

Medical Grade라는 표현만으로 화학성분이 전혀 방출되지 않는다고 보장할 수 없습니다. 최종 제품의 배합과 제조공정, 멸균 방법, 사용조건에 맞는 평가가 필요합니다.

검출되지 않았으면 물질이 전혀 없는 것인가요

분석 결과의 불검출은 해당 시험방법과 검출한계에서 확인되지 않았다는 의미입니다. 모든 화학물질이 완전히 없다는 뜻은 아니므로 사용한 분석법의 검출범위와 민감도를 함께 살펴봐야 합니다.

친환경 소재는 기존 플라스틱보다 안전한가요

친환경이라는 표현은 재활용성과 바이오 기반 원료, 환경 영향을 뜻할 수 있으며 인체 생체적합성을 자동으로 보증하지 않습니다. 대체 소재도 실제 의료용도에 맞는 화학적·생물학적 평가가 필요합니다.

환자와 의료기관이 확인할 수 있는 사항

일반 환자가 제품별 E&L 분석보고서를 직접 비교할 필요는 없습니다. 정식 허가와 사용조건에 맞는 제품을 올바르게 사용하는 것이 현실적으로 중요합니다.

• 국내에서 적법하게 허가·인증·신고된 제품을 사용합니다.
• 약물과 수액에 지정된 전용 용기와 투여세트를 사용합니다.
• 제조사가 정한 온도와 보관시간을 지킵니다.
• 약물을 임의의 플라스틱 용기로 옮겨 보관하지 않습니다.
• 뜨거운 액체를 임의로 의료용 튜브나 용기에 넣지 않습니다.
• 튜브가 변색되거나 굳고 갈라졌다면 사용하지 않습니다.
• 일회용 제품을 세척하거나 가열해 재사용하지 않습니다.
• 장기 보관과 반복 사용은 제품 사용설명서의 범위 안에서 시행합니다.
• 라텍스와 DEHP 등 특정 성분에 대한 주의가 필요하면 의료진에게 알립니다.

플라스틱과의 접촉을 줄이겠다는 이유로 처방된 수액이나 약물을 다른 용기에 임의로 옮기면 오히려 미생물 오염과 용량 오류, 약물 안정성 저하를 일으킬 수 있습니다.

의약품과 의료기기의 조합은 의료진과 제조사가 확인한 호환조건을 따르는 것이 가장 안전합니다.

자주 묻는 질문

Extractables 시험에는 항상 강한 유기용매를 사용하나요

아닙니다. 제품의 재질과 접촉 부위, 실제 사용환경에 따라 수성 용매와 극성·비극성 용매 등을 선택합니다. 지나치게 강한 조건으로 재료를 비현실적으로 분해하지 않도록 과학적인 근거가 필요합니다.

침출물은 사용 즉시 모두 나오나요

물질마다 이동속도가 다릅니다. 일부는 접촉 초기에 빠르게 나오고, 일부는 장기간 보관하거나 반복 사용할 때 서서히 증가할 수 있습니다. 그래서 제품의 실제 사용시간과 유효기간을 고려합니다.

검출된 물질의 안전성은 어떻게 판단하나요

물질의 종류와 예상 환자 노출량, 사용경로와 기간, 환자군과 독성자료를 종합합니다. 단순히 검출 여부나 농도 하나만으로 결정하지 않습니다.

E&L 시험을 통과하면 생체적합성 시험은 필요 없나요

화학적 특성평가와 독성학적 위험평가로 일부 생물학적 위험을 평가하거나 시험을 줄일 수는 있습니다. 그러나 혈액적합성과 이식반응처럼 화학분석만으로 충분히 확인하기 어려운 항목은 추가 평가가 필요할 수 있습니다.

같은 소재를 사용한 제품이면 기존 자료를 활용할 수 있나요

재료의 등급과 첨가제, 공급업체, 제조공정, 멸균 조건, 환자 접촉면적과 사용시간이 동등하다는 근거가 필요합니다. 단순히 PVC나 실리콘이라는 소재명이 같다는 이유만으로 기존 자료를 그대로 적용할 수는 없습니다.

가정용 의료기구에서도 E&L을 확인해야 하나요

사용자가 분석수치를 직접 확인할 필요는 없지만 정식 유통 제품인지, 허가된 사용 목적과 교체주기, 보관조건을 지키는지는 확인해야 합니다. 임의 가열과 재사용, 다른 약물 용도로의 전용은 피해야 합니다.

마무리

Extractables는 임상조건과 같거나 그보다 강한 추출조건에서 의료기기나 재료로부터 방출될 수 있는 잠재적인 화학성분입니다. Leachables는 실제 사용 중 환자나 약물, 수액으로 이동할 수 있는 성분을 의미합니다.

Extractables 연구는 잠재적인 위험 성분을 넓게 확인하는 과정이고, Leachables 평가는 실제 환자 노출에 더 가까운 정보를 제공합니다. 그러나 두 목록이 항상 완벽한 포함관계를 이루는 것은 아니며 분석방법과 보관 중 변화, 약물과의 반응을 함께 고려해야 합니다.

화학물질이 검출됐다는 사실만으로 제품이 위험한 것은 아닙니다. 물질의 정체와 양, 노출경로와 기간을 확인하고 ISO 10993-17에 따른 독성학적 위험평가와 생체적합성 자료를 종합해 안전성을 판단해야 합니다.

환자와 의료기관은 임의로 용출 위험을 판단해 약물의 용기나 투여세트를 바꾸기보다 정식 허가 제품과 제조사의 사용조건을 따르는 것이 중요합니다.