1.난용성 약물
난용성 약물(Poorly Water-Soluble Drug)은 쉽게 말해서 물에 잘 녹지 않는 약물입니다.
약물이 물에 얼마나 녹는지는 용해도로 나타내며, 용해도가 낮을수록 같은 양의 약물이 체액에 녹아 들어가기 어렵습니다. 용해도는 약물 개발에서 중요한 지표로 사용됩니다. 대표적인 난용성 약물에는 이트라코나졸, 카르바마제핀, 펠로디핀 등이 존재합니다.
용해도는 약물 흡수에 직접적인 영향을 미칩니다. 이를 살펴보기 위해 약물의 작용 메커니즘을 간단하게 살펴보겠습니다. 흔히 경구 투여 되는 약은 위장관 막을 통해 흡수되어 약효가 나타납니다.
이를 위해 우선 위액이나 장액 등에 녹아야 함을 전제로 하는데요. 용해도가 낮은 약물은 이런 위장관에서 녹지 않아 흡수 자체가 되지 않는 위험성이 있습니다.
(출처. Water-Insoluble Drug Formulation, Ron Liu.https://www.perlego.com/book/1512005/waterinsoluble-drug-formulation-pdf)
한 논문에서는 신약개발의 약 40%가 이러한 용해도 문제로 비롯된다고 이야기한 바 있습니다. 때문에 많은 제약기업에서는 난용성 약물의 용해도를 높이기 위해 주력하고 있습니다. 약물 용해도를 높이는 방법으로는 공결정 형성, 자가나노유화약물전달 시스템, 고체분산체 제조 등 다양한 방법이 있습니다. 이 중 고체분산체는 고가의 부형제를 필요로 하지 않아 비용 효율적인 기술로 사용되고 있어 주목 받고 있습니다.
2. 고체분산체
고체분산체(Solid Dispersion, SD)란 약물이 고분자
담체(carrier)와 균질하게 혼합된 고체 형태를 말합니다. 이
가운데 약물이 결정이 아닌 비정질(Amorphous, 무정형) 상태로
분산된 것을
비정질 고체분산체(Amorphous Solid Dispersion, ASD)라고 부릅니다.
결정성 약물은 녹는 과정에서 결정 격자를 깨는 에너지가 필요합니다. 비정질 약물은 이 에너지가 필요하지 않고, 입자가 작아지면서 표면적도 늘어 더 잘 녹습니다. 그래서 고체분산체의 핵심은 약물의 입자 크기를 줄이고 결정성을 없애는 것입니다.
그렇다면 이러한 고체분산체를 제조하는 공정은 어떻게 될까요?
3. 실제 연구 사례
한 대의 분무건조기로 세 가지 고체분산체를 만든 연구
국내 연구진(경상국립대학교)이 난용성 약물 실로도신을 모델로, 제조 방식에 따라 고체분산체의 특성이 어떻게 달라지는지 비교한 연구가 있습니다. 연구진은 먼저 여러 친수성 고분자 용액에서 약물의 용해도를 비교해 담체로 PVA(폴리비닐알코올)를 골랐습니다. PVA는 물에는 잘 녹지만 일반 유기용매에는 녹지 않는 성질이 있어, 용매만 바꿔도 서로 다른 구조의 고체분산체를 만들 수 있다고 보았기 때문입니다.
이 연구에서 세 가지 고체분산체는 모두 실험실 규모의 미니 분무건조기 한 대로 제조되었고, 모두 백색 분말로 제조되었습니다. 현탁액(SA), 혼합액(SW), 모두 녹은 용액(SE) 등 다양한 성질의 공급액을 같은 장비가 처리했고, 온도와 공급 유속을 방식에 맞게 달리 설정했습니다.
분무건조 과정에서 일어난 일은 방식마다 달랐습니다. SA는 PVA가 약물 결정 표면에 부착되었고, SW는 녹아 있던 약물이 PVA 표면에 붙었으며, SE는 약물과 PVA가 함께 녹은 용액의 미세 액적에서 용매가 순식간에 건조되어 구형에 가까운 입자가 만들어진 것으로 해석되었습니다.
같은 분무건조기를 쓰더라도 약물과 담체를 어떤 상태로 공급하느냐에 따라 다양한 제약 원료를 만들 수 있었습니다. 분무건조기는 공급액을 분말로 바꾸는 장비일 뿐 아니라, 공급액 설계와 조건 설정에 따라 약물 개발의 중요한 요소가 되었습니다.
4. 씨엔지유니티 SCHEDIO / APTSol 분무건조기
고체분산체 개발에서는 앞선 연구처럼 공급액의 구성과 온도나 유속 같은 공정 조건을 바꿔 가며 시험하게 됩니다. 이 단계에 쓸 수 있는 장비로 씨엔지유니티가 한국 공식 파트너로 공급하는
SCHEDIO의 APTSol 분무건조기를 소개합니다.
APT 시리즈는 산업 규모 장비의 설계를 소형화해, 공정 개발 단계에서 얻은 조건을 양산 스케일업까지 이어 갈 수 있도록 설계되었습니다. 고체분산체 형성 같은 제약 중간체 제조에 활용되며,
같은 장비에서
스프레이 노즐 구성도 선택할 수 있습니다.
모든 모델에는 습도 모니터링이 소프트웨어에 내장되어 건조 성능을 실시간으로 기록하고DoE 모델을 만들 수 있습니다. 또한 21 CFR Part 11 기준에 부합하는 소프트웨어로 감사 추적과 자동 배치 리포트를 지원합니다.
R&D 특화 소프트웨어 운영 기능
- 실시간 트렌드 모니터링: 모든 SCHEDIO 분무건조기에 적용되어 지속적인 공정 추적과 최적화를 지원
- 사용자 관리: 다중 사용자 레벨 설정 및 무제한 사용자 관리, 고객사 SCADA 시스템과의 중앙 로그인 연동 옵션 제공
- 자동 배치 리포트: CFR 21 Part 11 기준에 부합하는 소프트웨어로 감사 추적(Audit Trail) 및 자동 배치 리포트 생성 지원, OneDrive 업로드 또는 SCADA 연동 가능
- 레시피 관리: 상위 권한 사용자가 무제한 공정 레시피를 업로드·관리해 일관된 자동화 공정 운영 가능4
- 확장성: APT부터 APT 30까지 모델 라인업을 통해 R&D 단계에서 양산 단계까지 손쉽게 전환
- 타사 장비 이전 지원: 다른 브랜드 장비에서의 공정 이전,스케일업을 위한 전문 기술 지원으로 리스크 최소화
라인업은 증발 용량 2 kg/h의 APT 2, 5 kg/h의 APT 5, 8 kg/h의 APT 5+, 30 kg/h의 APT 30으로구성되어 연구 단계에서 양산 단계까지 단계적으로 전환할 수 있습니다.
| Technical Details | APT 2 | APT 5 | APT 5+ | APT 30 |
|---|---|---|---|---|
| Evaporation rate (kg/h) | 2 | 5 | 8 | 30 |
| Max inlet temperature (°C) | 220 | 300 | 300 | 300 |
| Heating capacity (kW) | 4 | 13 | 17.5 | 45 |
| Fan capacity max. (50 mbar) | 110 | 150 | 180 | 380 |
| Nozzle type | Two fluid | Two fluid / Rotary | Two fluid / Rotary | Two fluid / Rotary |
| Space requirements (L × W × H, cm) | 115 × 80 × 210 | 250 × 120 × 270 | 280 × 220 × 330 | 380 × 250 × 400 |
| Weight (kg) | 240 | 550 | 650 | 1100 |
| Spray congealing option | ○ | ○ | ○ | ○ |
| Spray congealing capacity (kg/h) | 2.5 | 9 | 16 | 50 |
5. QnA
Q. 고체분산체(Solid Dispersion)란 무엇인가요?
Q. 분무건조기는 고체분산체 제조에서 어떤 일을 하나요?
Q. 분무건조기 한 대로 여러 종류의 제약 원료를 만들 수 있나요?
Q. 어떤 분무건조기가 제약품 개발에 적합한가요?
Q. SCHEDIO의 분무건조기가 고체분산체 제조에 특별한 이유가 뭔가요?
6. 씨엔지유니티 무료 테스트 안내
의견을 남겨주세요