미립구 제조장치(Microsphere Processor)
미립구제조장치(Granulator 또는 Granulation Machine)는 약물 제조에서 중요한 역할을 하는 장비로, 주로 입자 크기를 제어하고, 원료를 입자화하여 고형제(예: 정제, 캡슐 등)의 제조에 사용됩니다. 미립구화는 약물의 물리적 성질을 개선하고, 후속 공정에서의 일관성과 효율성을 높이는 데 도움을 줍니다.
미립구화 공정은 건식, 습식 및 건조 방법으로 구분할 수 있으며, 이를 통해 약물의 품질을 개선하고 원하는 형태를 갖춘 제품을 만들 수 있습니다.
미립구제조장치의 종류
1. 습식 미립구화 장치 (Wet Granulation)
습식 미립구화는 약물의 활성 성분과 보조제, 결합제를 액체로 결합하여 미립구를 형성하는 방법입니다. 이 방법은 약물이 균일하게 결합되어, 최종 제품의 품질이 향상됩니다.
- 작동 원리:
- 결합제(binder)를 사용해 원료를 습식 상태에서 혼합하고, 이를 구슬 형태로 만들어주는 공정입니다.
- 결합제를 이용해 입자들이 서로 결합하여 미립구를 형성하며, 이를 건조한 후 최종 형태로 만듭니다.
- 장점:
- 균일한 입자 크기를 얻을 수 있으며, 소화율이 향상됩니다.
- 약물의 물리적 특성을 개선할 수 있습니다.
- 대규모 생산에 적합합니다.
- 단점:
- 시간과 비용이 많이 들 수 있으며, 건조 공정이 필요합니다.
- 과도한 습기로 인해 일부 약물이 불안정할 수 있습니다.
2. 건식 미립구화 장치 (Dry Granulation)
건식 미립구화는 습기를 사용하지 않고, 압축이나 롤링 등의 방법을 통해 입자를 만들어내는 공정입니다. 이 방식은 결합제가 필요 없거나 적은 경우에 사용됩니다.
- 작동 원리:
- 원료를 압축하거나 롤러를 이용해 압축하여 미립구를 형성합니다. 건식이기 때문에 습기와 관련된 문제는 없습니다.
- 장점:
- 건조 공정이 필요 없어 시간과 비용 절감.
- 습기가 민감한 약물에 유리합니다.
- 단점:
- 미립구의 균일성을 유지하기 어려울 수 있습니다.
- 입자의 강도가 상대적으로 약할 수 있습니다.
3. 건조 미립구화 장치 (Spray Drying)
건조 미립구화는 원료를 액체 상태에서 분무하여 열을 가해 건조시키는 공정입니다. 이 공정은 주로 액체 상태의 원료를 분무하여 미립구를 형성하고, 이를 빠르게 건조시킵니다.
- 작동 원리:
- 원료를 액체 상태로 분무한 후 고온의 공기를 이용해 즉시 건조시킵니다.
- 장점:
- 균일한 입자 크기와 빠른 건조로 효율적입니다.
- 습기 민감한 약물에 유리합니다.
- 단점:
- 고온에 민감한 약물에는 사용이 제한될 수 있습니다.
미립구화 공정의 중요성
미립구화는 제약 산업에서 매우 중요한 역할을 합니다. 주로 정제나 캡슐 형태로 생산되는 의약품의 물리적 특성을 개선하기 위해 사용되며, 공정 전후의 일관성과 균일성을 보장하는데 필수적입니다.
- 입자의 크기 조절: 미립구화는 약물의 입자 크기와 모양을 조절하여 혼합성, 압축성, 용해도 등을 개선합니다.
- 용해도와 생체이용률: 미립구화된 약물은 용해도가 개선되어, 생체이용률이 높아질 수 있습니다.
- 균일한 성분 배합: 미립구화 공정은 활성 성분과 보조제의 균일한 혼합을 가능하게 하여 제품의 품질을 보장합니다.
미립구제조장치의 주요 구성 요소
- 혼합기 (Mixer):
- 원료를 혼합하여 균일하게 만드는 장치로, 건식 또는 습식 혼합이 가능합니다.
- 롤러 압축기 (Roller Compactor):
- 건식 미립구화 공정에서 주로 사용되며, 원료를 압축하여 슬러그를 만들어 미립구로 분쇄합니다.
- 볼 밀 (Ball Mill):
- 미립구화 후 원료의 입자를 추가로 분쇄하여 크기를 더 균일하게 만들기 위해 사용됩니다.
- 건조기 (Dryer):
- 습식 미립구화 후, 생성된 미립구를 건조하는 장치입니다. 주로 열풍건조기, 플루이드 베드 드라이어 등이 사용됩니다.
- 파티클 시프터 (Particle Sifter):
- 미립구의 크기를 선별하여 원하는 크기로 균일하게 분류하는 장비입니다.
결론
미립구제조장치는 제약 산업에서 매우 중요한 역할을 하며, 약물의 물리적 특성을 개선하고, 최종 제품의 품질을 보장합니다. 각 공정에 따라 적합한 장비와 방법을 선택하여 입자 크기, 혼합성, 용해도 등을 최적화하고, 약물의 생체이용률을 향상시킬 수 있습니다.
**건조 미립구화 장치 (Dry Granulation Equipment)**는 약물 제조 공정에서 습기 없이 원료를 압축하여 미립구를 형성하는 장치입니다. 이 방법은 습식 미립구화와 달리 액체나 결합제를 사용하지 않으며, 압축과 롤링 등을 통해 원료를 고형화하고 미립구 형태로 만들어냅니다. 건조 미립구화는 결합제가 필요 없거나 적은 경우에 사용되며, 주로 약물이 습기에 민감하거나 건조 과정이 필요한 경우에 적합합니다.
건조 미립구화 장치의 작동 원리
건조 미립구화 장치는 압축 또는 롤링을 통해 미립구를 형성합니다. 기본적으로 습기를 사용하지 않고, 물리적 압력만을 이용하여 원료를 미립구 형태로 만듭니다. 이 과정에서 결합제는 거의 사용되지 않거나, 아주 소량만 사용됩니다.
1. 압축 방식 (Compaction)
- 원료가 압축되어 슬러그(슬래브 형태의 덩어리)를 형성합니다.
- 이 슬러그는 분쇄기(granulator)를 통해 작은 미립구로 분해됩니다.
- 이 방법은 주로 **롤러 압축기(Roller Compactor)**를 사용하여 압력을 가해 원료를 결합시키고, 이후 이를 미립구 크기로 쪼개는 방식입니다.
2. 롤링 방식 (Roller)
- 롤러를 사용하여 원료를 압축한 뒤, 슬러그를 만든 후 이를 작은 미립구로 분쇄합니다.
- 이 방식은 원료를 롤러로 눌러서 압축한 후, 슬러그를 깨고 원하는 입자 크기로 분쇄하여 미립구를 만듭니다.
건조 미립구화의 주요 장비
- 롤러 압축기 (Roller Compactor):
- 건조 미립구화 공정에서 가장 일반적으로 사용되는 장비입니다.
- 원료를 두 개의 롤러 사이로 밀어넣어 압축하고, 이 과정을 통해 슬러그(슬래브 덩어리)가 형성됩니다.
- 이후 이 슬러그를 분쇄하여 원하는 크기의 미립구를 만듭니다.
- 결합제가 필요 없거나 적게 사용되며, 건조 공정을 생략할 수 있습니다.
- 습기 민감한 약물에 유리합니다.
- 미립구의 입자 강도가 상대적으로 낮을 수 있습니다.
- 미립구의 균일성을 확보하기 어려울 수 있습니다.
- 건조기 (Dryer):
- 습기나 수분을 포함한 원료를 건조하는 데 사용됩니다. 이 장치는 습식 미립구화 후 생성된 미립구를 건조시킬 때 사용되지만, 건조 미립구화 공정 자체에서는 건조 단계가 필요하지 않습니다.
- 파티클 시프터 (Particle Sifter):
- 미립구의 크기를 선별하는 장비로, 미립구 크기와 균일성을 조절하는 데 사용됩니다.
- 입자 크기를 분리하고 균일한 크기를 갖춘 미립구만을 선별할 수 있습니다.
- 분쇄기 (Granulator):
- 롤러 압축기에서 형성된 슬러그를 분쇄하여 미립구 크기로 만드는 데 사용됩니다.
- 미립구의 크기와 일관성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다.
건조 미립구화 공정의 장점
- 습기 문제 최소화: 건조 미립구화는 습기를 사용하지 않기 때문에, 습기나 수분에 민감한 약물에 적합합니다.
- 효율적인 생산: 건조 공정을 생략할 수 있어 시간과 비용을 절감할 수 있습니다.
- 간단한 공정: 결합제나 액체가 필요하지 않기 때문에 공정이 상대적으로 단순하며, 대규모 생산에 유리합니다.
건조 미립구화 공정의 단점
- 입자 강도 문제: 압축된 미립구는 결합력이 약해져서 입자 강도가 떨어질 수 있습니다.
- 균일성 문제: 입자의 균일성을 유지하기 어려울 수 있으며, 이로 인해 품질 일관성이 떨어질 수 있습니다.
- 제한된 적용 범위: 일부 원료에서는 건조 미립구화 공정이 효과적이지 않거나, 불필요한 추가 공정이 필요할 수 있습니다.
건조 미립구화 공정의 일반적인 절차
- 원료 준비: 건조 미립구화에 적합한 원료를 준비하고, 필요한 경우 미리 분쇄하여 균일한 크기를 만듭니다.
- 압축: 롤러 압축기를 사용해 원료를 압축하여 슬러그를 형성합니다.
- 분쇄: 압축된 슬러그를 분쇄하여 작은 미립구 형태로 만듭니다.
- 선별: 파티클 시프터를 이용해 원하는 크기의 미립구를 선별합니다.
- 포장: 최종적으로 미립구를 정제 또는 캡슐화하여 제약 제품으로 포장합니다.
결론
건조 미립구화 장치는 습기를 사용하지 않고 원료를 압축하여 미립구를 생성하는 공정으로, 습기에 민감한 약물 제조에 적합합니다. 롤러 압축기와 같은 장비를 사용하여 효율적이고 간단한 공정으로 미립구를 형성할 수 있으며, 대규모 생산에 유리하지만, 입자 강도와 균일성 문제를 해결해야 할 필요가 있을 수 있습니다.
Spray Dryer를 이용한 Microsphere Processor는 미세구슬 (Microsphere) 또는 마이크로입자를 제조하는 장치로, 액체 상태의 원료를 분무하여 고온의 공기로 즉시 건조시켜 고체 상태의 미세구슬을 생성하는 과정입니다. 이 과정은 약물 전달 시스템, 화장품, 식품, 농업 제품 등 다양한 분야에서 활용됩니다.
Microsphere는 약물이나 활성 성분을 캡슐화하거나, 서방형(시간에 따라 서서히 방출)으로 만들기 위해 사용되는 미세한 구슬 형태의 입자로, 약물의 지속적 방출 또는 표적화된 방출을 가능하게 합니다. Spray Dryer는 이 미세구슬을 만드는 데 매우 중요한 역할을 합니다.
Spray Dryer를 이용한 Microsphere Processor의 작동 원리
- 원료 준비:
- 원료는 액체 형태로 준비됩니다. 이 액체에는 약물, 결합제, 조제용 보조제 등이 포함될 수 있습니다.
- 액체 상태의 원료가 에멀전(Emulsion) 또는 용액 상태일 수 있습니다.
- 분무 (Spraying):
- 준비된 액체 원료는 노즐을 통해 미세하게 분사됩니다.
- 원료가 고압의 공기로 분사되어 미세한 액적(droplets)으로 변환됩니다.
- 이 액적은 고온의 건조 공기와 만나면서 즉시 건조되어 미세구슬로 변합니다.
- 건조 (Drying):
- 분사된 액체는 고온의 공기와 혼합되어 즉시 건조됩니다. 이때 공기 온도는 보통 100~200°C 사이로 설정되며, 건조 속도가 빠르게 진행됩니다.
- 원료가 빠르게 수분을 잃고 고체화되어 미세구슬을 형성합니다.
- 미세구슬 수집 (Collection):
- 건조된 미세구슬은 분리기 (Cyclone Separator) 또는 필터를 통해 수집됩니다.
- 수집된 미세구슬은 필요에 따라 후속 처리 과정을 거칠 수 있습니다.
- 후처리 (Post-processing):
- 수집된 미세구슬은 크기, 모양, 내구성 등을 개선하기 위해 후처리를 받을 수 있습니다. 예를 들어, 미세구슬을 코팅하여 약물의 방출 속도를 제어하거나, 밀봉하여 저장성을 향상시킬 수 있습니다.
Microsphere 제조에서 Spray Dryer의 장점
- 빠른 건조:
- Spray Drying은 매우 빠른 건조 공정을 제공하므로, 원료가 열에 민감한 경우에도 손상을 최소화하면서 미세구슬을 제조할 수 있습니다.
- 균일한 입자 크기:
- Spray Dryer는 액적의 크기와 분사 조건을 조절함으로써 균일한 크기의 미세구슬을 생산할 수 있습니다. 이를 통해 제품의 일관성과 품질을 높일 수 있습니다.
- 고효율성:
- Spray Dryer는 비교적 적은 공간에서 대량 생산이 가능하며, 빠른 건조와 효율적인 미세구슬 형성 덕분에 생산 비용 절감에 도움이 됩니다.
- 다양한 원료 처리 가능:
- 액체 원료는 에멀전, 용액 등 다양한 형태로 준비할 수 있어 여러 종류의 약물이나 성분을 마이크로입자로 만드는 데 유용합니다.
Spray Dryer를 이용한 Microsphere 제조의 주요 응용
- 약물 전달 시스템:
- 서방형 제제(Controlled release formulations) 또는 표적형 제제(Targeted delivery)로 사용할 수 있습니다.
- 약물을 마이크로입자에 캡슐화하여 일정 시간 동안 약물이 서서히 방출되도록 하거나, 특정 부위에만 약물이 방출되도록 할 수 있습니다.
- 화장품:
- 화장품 산업에서도 미세구슬을 이용하여 활성 성분을 서방형으로 방출하거나, 지속적인 효과를 제공하는 제품을 만들 수 있습니다.
- 농업:
- 농약을 미세구슬에 캡슐화하여 서서히 방출되는 형태로 만들어 효과적인 농업용 화학물질을 제공합니다.
- 식품:
- 영양제나 향료를 미세구슬에 캡슐화하여 서서히 방출하거나, 맛을 개선하는 데 사용할 수 있습니다.
Microsphere 제조 시 Spray Dryer의 장점과 한계
장점:
- 빠른 공정: Spray Dryer는 짧은 시간 안에 대량 생산을 가능하게 하며, 열에 민감한 성분을 다룰 때 유리합니다.
- 입자 크기 조절: 미세구슬의 입자 크기를 정밀하게 조절할 수 있어, 원하는 방출 속도나 효능을 제공할 수 있습니다.
- 고효율: 공정이 효율적이고, 소비 에너지가 상대적으로 적습니다.
한계:
- 습기 민감 원료: 일부 원료는 습기에 민감하여 Spray Drying 공정에서 손상이 있을 수 있습니다.
- 미세구슬 품질: Spray Dryer에서 제조된 미세구슬은 입자 강도가 상대적으로 약할 수 있어, 추가적인 후처리가 필요할 수 있습니다.
- 공정 최적화: Spray Dryer의 성능을 최적화하려면 입자 크기, 건조 온도, 분사 속도 등을 정밀하게 조절해야 하므로 공정에 대한 깊은 이해가 필요합니다.
결론
Spray Dryer를 이용한 Microsphere Processor는 미세구슬을 제조하는 데 매우 유효한 장비입니다. 이 장비는 빠르고 효율적인 건조 과정을 통해 균일한 크기의 미세구슬을 제조할 수 있으며, 약물 전달 시스템, 화장품, 농업 및 식품 분야에서 다양한 응용이 가능합니다. 그러나, 습기에 민감한 원료에 대해서는 주의가 필요하고, 공정의 최적화를 위해 각종 파라미터를 세심하게 조정해야 합니다.



**지투지바이오(G2GBio Inc.)**는 장기 지속형 주사제(Long-Acting Injectable, LAI) 분야에서 선도적인 기술력을 보유한 바이오 제약 기업으로, 특히 미세구슬(Microsphere) 기반의 약물 전달 시스템 개발에 주력하고 있습니다.
🧬 InnoLAMP 기술 개요
지투지바이오의 핵심 기술인 **InnoLAMP(Innovative Long-Acting Microsphere Platform)**는 생분해성 고분자(polymer)를 이용하여 균일한 크기(10~100μm)의 미세구슬을 제조하고, 이를 통해 약물의 지속적인 방출을 구현하는 플랫폼입니다. 이 기술은 기존의 미세구슬 제조 방식에 비해 다음과 같은 장점을 제공합니다
- 정밀한 크기 및 방출 제어: 균일한 미세구슬 생산과 방출 프로파일의 정밀한 제어가 가능합니다.
- 용이한 대규모 생산: 기존 기술에 비해 대규모 생산이 용이하며, 무균 GMP 생산에 최적화되어 있습니다.
- 다양한 적용 가능성: 약물의 지속성 및 복약 순응도 향상이 필요한 다양한 질환에 적용할 수 있습니다.
💉 도네페질 기반 미세구슬 주사제 개발
지투지바이오는 **도네페질(donepezil)**을 포함한 미세구슬 주사제를 성공적으로 개발하였습니다. 이 주사제는 1회 투여로 약 1개월 이상의 지속적인 약물 방출이 가능하며, 초기 방출이 억제되어 안정적인 약효를 유지합니다. 이는 기존 상용 미세구슬 주사제인 J&J의 Risperdal Consta®(리스페리돈 38.1% 포함)에 비해 약물 함량이 60%로 크게 향상된 수치입니다.
🧪 펩타이드 기반 미세구슬 플랫폼 개발
또한, 지투지바이오는 세마글루타이드(semaglutide), 카그릴린타이드(cagrilintide), 티르제파타이드(tirzepatide) 등 펩타이드 기반 약물을 포함한 미세구슬 주사제를 개발하였습니다. 이 주사제들은 50% 이상의 약물 함량을 유지하면서 초기 방출을 억제하는 특성을 보이며, 당뇨병 및 비만 치료에 적용 가능합니다. 펩타이드 기반 약물의 경우 높은 수용성으로 인해 고용량 미세구슬 제조가 어려운데, 지투지바이오의 기술은 이를 극복하여 상용화 가능성을 높였습니다.
🏭 GMP 기반 생산 및 글로벌 협력
지투지바이오는 GMP 인증을 받은 생산 시설을 보유하고 있으며, 이를 통해 무균 상태에서의 대규모 생산이 가능합니다. 또한, Micropore Technologies와의 협력을 통해 멤브레인 유화법(membrane emulsification) 기반의 미세구슬 제조 기술을 도입하여 생산 공정을 최적화하고 있습니다. 이러한 기술력은 지투지바이오의 미세구슬 주사제의 품질과 생산 효율성을 높이는 데 기여하고 있습니다.
📌 결론
지투지바이오는 InnoLAMP 기술을 기반으로 한 미세구슬 주사제 개발에 있어 기술적 장벽을 극복하고 상용화 가능성을 높인 선도적인 기업입니다. 도네페질 및 펩타이드 기반 약물의 고용량 미세구슬 주사제 개발을 통해 치매, 당뇨병, 비만 등 다양한 질환에 대한 치료 옵션을 확장하고 있습니다. 향후 글로벌 시장 진출과 기술 이전을 통해 지속적인 성장이 기대됩니다.
Microsphere Processor와 관련된 가이드라인 기준은 주로 제약 및 생명과학 분야에서 미세구슬을 제조하는 과정에 대한 규제와 품질 보증을 다루고 있습니다. 이들 가이드라인은 미세구슬 제조의 품질, 안전성, 효능을 보장하기 위한 규정들을 포함합니다. 주로 FDA, EMA, ICH 등 주요 규제 기관의 요구사항이 반영됩니다.
Microsphere Processor 가이드라인 주요 기준 요약
1. 원료의 품질 관리
- 원료의 특성: 미세구슬 제조에 사용되는 원료는 화학적 순도, 물리적 특성, 안정성 등을 충족해야 합니다.
- 원료 공급자의 검증: 모든 원료는 품질 보증을 위해 인증된 공급업체에서 제공되어야 하며, 공급자의 품질 관리 체계도 확인해야 합니다.
- 원료 검수: 모든 원료는 시험과 검수를 거쳐, 물리적, 화학적 특성 및 안정성 등의 규격을 충족해야 합니다.
2. 제조 공정의 적격성
- 공정 설계: 미세구슬 제조 공정은 설계 단계에서부터 엄격하게 검토하고, 소재의 물리적 특성과 방출 프로파일을 고려하여 설계해야 합니다.
- 온도, 습도, 압력 조건: 제조 공정에서의 온도, 습도, 압력 등의 환경 조건을 제어해야 하며, 이를 위한 자동화 시스템을 도입해야 합니다.
- 분산 및 유화 과정: 미세구슬의 균일한 크기 분포를 위해 유화법, 분산법 등의 공정 조건이 엄격히 관리되어야 합니다.
- 고온과 습도의 관리: 약물이 민감한 경우 온도와 습도를 정확히 제어하여 효능 손실을 최소화해야 합니다.
3. 품질 관리 및 검증
- 미세구슬 품질 기준: 제조된 미세구슬은 입자 크기, 균일성, 표면 특성, 내구성 등의 품질 기준을 충족해야 합니다.
- 제품 검증: 무균성과 효능을 확인하는 검증이 필수적입니다. 또한 방출 프로파일과 서방형 방출 특성 등을 테스트하여 제품의 품질을 확인합니다.
- 균일성 시험: 미세구슬의 입자 크기 분포가 일정한지 분포도 검사를 통해 확인합니다.
4. 품질 관리 시스템 (QMS)
- 품질 보증 시스템: 제조 및 검사 절차가 GMP(Good Manufacturing Practice) 및 GLP(Good Laboratory Practice)에 따라 관리되어야 하며, 문서화된 절차와 기록을 유지해야 합니다.
- 변경 관리: 제조 과정에서의 변경 관리가 철저하게 이루어져야 하며, 변경사항에 대해 검증이 필요합니다.
- 검사 및 샘플링: 제조된 미세구슬은 샘플링을 통해 품질을 검사하며, 검사 기준을 정기적으로 갱신하여 품질을 유지합니다.
5. 안전성 및 유효성
- 생물학적 안전성: 미세구슬에 포함된 물질이 생리적 안전성을 충족하는지 확인해야 하며, 독성 시험 및 유전자 변이 시험 등을 실시해야 합니다.
- 효능 시험: 약물의 효능을 입증하기 위해 동물 시험 및 임상 시험을 진행하여 약리학적 효과를 평가합니다.
- 체내 방출 시험: 미세구슬이 체내에서 약물을 서서히 방출하는지 확인하기 위한 방출 시험이 필요합니다.
6. 기기 및 장비 검증
- Microsphere Processor 장비 검증: 모든 제조 장비는 적격성 평가 (IQ/OQ/PQ) 절차를 거쳐 검증되어야 합니다.
- 온도 제어: 장비가 제공하는 온도와 습도 조건이 공정에 맞게 제어되는지 확인해야 하며, 이는 Calibrated 센서를 통해 모니터링 됩니다.
7. 제품의 저장 및 유통
- 저장 조건: 미세구슬 제품은 제조 후 적정 온도와 습도 조건에서 저장되어야 하며, 제품이 불안정화되지 않도록 철저한 관리가 필요합니다.
- 유통 경로 관리: 유통되는 제품이 온도 변동이나 습기에 노출되지 않도록 적절한 포장과 운송 조건을 관리해야 합니다.
8. 문서화 및 기록
- 모든 제조 과정과 품질 검사 기록은 문서화되어야 하며, GMP 규정에 맞춰 보관해야 합니다.
- 공정 검토 및 변경 기록을 정기적으로 관리하여 제품 품질의 일관성을 유지합니다.
결론
Microsphere Processor의 가이드라인은 제조 공정에서의 품질, 안전성, 유효성 보장을 위한 규정을 상세하게 다루고 있습니다. 이들은 원료의 품질 관리, 제조 과정의 엄격한 제어, 장비 검증, 품질 보증 시스템 등 다양한 측면에서 품질을 유지하기 위한 중요한 기준들입니다. 이를 통해 균일한 미세구슬 생산을 보장하고, 약물의 효과적인 전달을 위해 필요한 품질 관리를 수행할 수 있습니다.
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