초임계유체기술을 이용한 의약품 개발

 

교수 김민수

부산대학교 약학대학 minsookim@pusan.ac.kr , +82-51-510-2813

 

 

초임계유체 (Supercritical fluid) 란 임계점 이상의 온도와 압력 하에 있는 비압축성 유체로서 , 이는 액체와 유사한 밀도를 가지고 있어서 용해력 (solvent powder) 이 우수한 특성을 지니고 있으며 , 또한 기체와 같은 낮은 점도와 표면장력 , 그리고 뛰어난 확산력을 가지므로 물질 전달 속도가 매우 빨라 전달 물성이 매우 우수하다 . 이러한 특성을 갖는 초임계 유체는 압력과 온도를 변화시켜 이상기체에 가까운 희박상태의 밀도에서부터 액체의 밀도에 가까운 고밀도 상태까지 물성을 원하는 상태로 연속적으로 변화시킬 수 있기 때문에 유체의 평형 ( 용해도 , 과포화도 ), 전달 물성 ( 점도 , 확산 계수 , 열전도도 ) 뿐만 아니라 용매화 및 분자 집합 상태를 조절할 수 있다 . 이렇게 밀도 , 점도 , 표면장력 , 및 확산력의 조절이 가능한 초임계유체는 용매 (solvent), 역용매 (anto-solvent) 또는 가소제 (plasticizer) 로 사용이 가능하다 . 특히 초임계 이산화탄소는 임계온도가 매우 낮기 때문에 (31.1 ℃ ) 의약품과 같은 열변성 물질에 적용하기 적합하며 , 무독성 , 불연성이고 가격이 매우 저렴하고 회수하여 재사용할 수 있는 많은 장점을 가지고 있기 때문에 의약물질에 적용하기 매우 이상적이며 , 제약 산업에서 유기용매를 대체할 차세대 용매로 많은 연구가 진행되고 있다 .

초임계유체를 이용한 나노입자 제조 기술들은 크게 초임계 이산화탄소를 용매로 사용하여 입자를 제조하는 초임계 용액 급속팽창법 (rapid expansion of supercritical solution, RESS) 과 초임계 이산화탄소를 역용매로 이용하는 초임계 역용매법 ( supercritica l anti-solvent, SAS) 으로 나뉜다 ( 그림 1). 또한 SAS 방법의 변형된 형태인 용액분산촉진 초임계 (Solution enhanced dispersion by supercritical fluid, SEDS) 공정은 coaxial nozzle 을 이용하여 빠른 과포화를 통한 미세입자를 제조하는 방법으로 영국의 Bradford 대학교 약학대학의 Peter York 교수에 의해 개발되었다 . 현재 CrystecPharma 에 있는 Peter York 교수는 주사제로서 편두통 치료에 사용되는 dihydroergotamine tartrate 를 FDA 로부터 승인을 받은 대량생산이 가능한 GMP 초임계시설에서 초임계 역용매법을 사용하여 흡입제에 적합하게 미세입자를 제조하였다 . MAP Pharmaceuticals 사는 이를 이용하여 자체 개발한 Tempo ^TM device 에 적용하여 흡입제로 임상 3 상까지 진행하였으며 , 2011 년도에 FDA 에 NDA 를 신청하였다 ( 그림 2). Allergan 사가 MAP Pharmaceuticals 사를 인수하여 이를 진행하고 있으며 , 최종승인을 득하여 초임계유체기술이 적용된 의약품이 출시되기를 기대한다 .

최근 초임계 역용매법의 단점을 보완한 새로운 공정인 초임계유체촉진 분무건조공정이 국내연구진에 의해 개발되었다 . 초임계 유체를 이용한 새로운 리포좀 제조공정 또한 개발이 진행 중이다 . 한미 FTA 발표로 인해 원천기술개발이 절실한 이 시점에서 국내에서 초임계유체기술에 대한 지속적인 관심과 더욱더 활발한 연구가 진행되어 개량신약 및 신약개발에 적용되기를 희망한다 ( 그림 3).

 

      

그림 1. 초임계유체를 이용한 나노입자 제조기술

 

   

 

그림 2. 초 임계유체기술이 적용된 dihydroergotamine tartrate 흡입제 (http://migraine.com/blog/migraine-medication-levadex, http://mediaserver.aaps.org/meetings/2010PSWC/Slides/11-15-Monday/1330_sessions/Room_353-354/York.pdf)

 

 

 

 

  그림 3. 초임계유체기술을 이용한 의약품개발

 

 

* 본 글은 KAPSA letter에 기고한 글입니다.