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미세유체장치 기반 의약품 개발 및 생산기술 현황

◈ 목차

1. 개요

2. 본론

2.1. 비등방성 약물전달체

2.2. 지질나노입자(LNPs) 생산 기술

2.3. 미세유체 기반 대량생산 기술

3. 결론

References 

◈본문

1. 개요

  최근 미세유체시스템의 눈부신 발전에 발맞추어 생물학, 생명정보학, 의약학 등의 다양한 연구에 미세유체장치가 응용되고 있다. 또한 미세유체장치는 2019년 말 세계를 암흑의 수렁에 빠뜨린 코로나바이러스 팬데믹에서 인류를 구원한 기술 중 하나로 평가되기도 한다. mRNA 백신을 생산하기 위한 대량생산 공정에 사용되어 성공적으로 전 세계에 신속하게 백신을 공급할 수 있었다고 평가되었다. 그동안 미세유체장치는 고부가가치 제품의 소량생산을 위해서 사용되기는 하였지만 상업용 생산 시설에는 처리량이 적합하지 않다고 평가되어 상업용 생산을 위해서는 많은 관심을 받지 못한 것과 대비되었다. 이에 힘입어, 정밀한 공정이 필요한 상업용 생산 시설에 점차 많은 관심이 쏠리고 있다. 이 보고서에서는 미세유체장치를 이용한 몇 가지 약물 설계 및 생산기술에 대해 다룬다.

2. 본론

2.1. 비등방성 약물전달체

  약물전달체는 약물을 머금고 있다가 체내에 도달하였을 때 전달체 외부로 약물을 방출한다. 이들 약물전달체는 약물의 작용 메커니즘 및 유효 혈중농도에 따라 다른 약물방출 속도를 필요로 한다. 일시에 빠르게 모든 약물을 방출하는 속방형 전달체, 서서히 방출하는 서방형 전달체 등이 그 예시이다. 약물 방출 메커니즘의 형태가 다양한 약물전달체를 손쉽게 설계하고 제조하는 것이 중요하다.

  한 연구팀은 미세유체장치를 기반으로 상분리 현상을 이용하여 하나의 입자에 여러 개의 구획을 갖게 하거나 야누스(Janus)와 같은 형태로 조절할 수 있는 시스템을 보고하였다. 일반적인 액적 형성용 미세유체 채널을 이용하여 단량체를 포함하는 분산상과 상분리를 유도하는 물질이 포함된 연속상을 만나게 하여 액적을 형성한다. 두 상의 계면에서 연속상에 포함된 상분리 유도 물질이 내부상에 확산되면서 열역학적으로 불안정해지며 상분리가 발생한다. 상분리가 발생할 때 분산상이 주를 이루는 부분과 연속상이 주를 이루는 부분으로 나뉜다. 이때 분산상에 단량체의 조성이 높아지게 되면 불안정한 상태의 혼합물이 빠르게 안정화하려는 경향으로 인해 여러 개의 코어로 나뉘며 multiple emulsion이 형성된다. 추가적으로 광중합 과정(photo-polymerization)을 통해 입자로 만들어주기 위한 과정을 지연시키는 경우에 보다 더 안정된 형태인 도토리 형태와 같이 dewetting된 형태의 입자를 제작하는 것도 가능하다. 이는 여러 가지 약물을 동시에 담아 일시 방출, 순차적 방출 등 약물 방출의 속도 및 순서를 제어하는 것도 가능하다는 것을 의미한다.

...................(계속)

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