[데일리팜]3D프린터로 복잡한 다층구조 의약품도 '뚝딱'

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3D프린터로 복잡한 다층구조 의약품도 '뚝딱'

3D프린터를 활용해 언제 어디에서든 환자가 있는 곳이면 의약품을 만들 수 있다는 주장이 나온다.

특히 기존 생산방식으로 만들기 어려웠던 다층구조는 물론 입자표면을 달리하는 제품 생산이 가능해 약물 방출 효과가 뛰어난 품목 생산에 적용 가능할 것이란 기대감이 나온다.

신소영 원광대학교 약학대학 교수는 8일 서울 노보텔앰버서더 동대문에서 식품의약품안전처가 개최한 '4차 산업혁명 대비 의약품 지능화제조공정 도입을 위한 심포지엄'에서 3D프린팅 제조 의약품 개발 전략과 사례를 발표했다.

3D프린터는 기존 생산 공정과 달리 재료를 층층이 쌓아올린 적층 방식으로 제품을 만든다. 이러한 특징으로 의약품처럼 복잡한 구조를 가진 제품 개발에 효율적이다. 아이디어가 있으면 시제품을 손쉽게 만들 수 있어 다품종 소량생산에도 적합하다.

신소영 교수는 "소비자가 원하는 제품을 맞춤형으로 제작할 수 있다는 잠재력이 있다. 장소 제한도 별로 없어 3D프린터가 있는 곳이면 어디서나 생산이 가능해 선주문, 후생산을 통해 용이한 재고관리가 기대된다. 유통에도 변화가 예상된다"고 말했다.

즉 여러 장점을 접목하면 맞춤형 의약품 생산에 유용하다는 신 교수의 얘기다. 무엇보다 그동안 시도하지 못했던 의약품 개발이 가능할 것으로 기대된다.

대표적으로 경구용 고형 제제를 만드는 기존 생산 방식은 원료(API)와 첨가제를 혼입해서 건조하고, 타정, 코팅하는 단계를 거친다. 대부분 배치생산 방식이라 100만정 단위 대용량을 생산해야 한다.

그러나 FDM 방식의 3D프린터는 혁신적인 제형 개발에 유용하다. 약물을 함유한 필라멘트를 3D프린터 노즐로 고온으로 용해하고 분사하면 필라멘트가 적층돼 정제가 만들어진다.

3D프린터를 활용하면 제형별로 방출을 제어할 수 있다는 특징도 있다. 신 교수는 "방출 특성을 정교하게 조절할 수 있는 복잡한 구조를 가진 의약품 생산이 가능하다"고 강조했다.

의약품은 방출되는 특성에 따라 경구형 속방정과 일반 방출제제, 서방형, 폴리필, 위장관 특정 부위 타겟팅 제제 등으로 구분할 수 있다. 3D프린트로 만든 최초의 의약품은 간질약 스프리탐(spritam)이다. 구강붕해정으로 만들어졌다.

구강붕해정은 의약품 분말을 적층으로 쌓아 다공성의 작은 액체만 있어도 녹는다. 3D프린터를 이용해 기존 속붕해정 대비 맛과 함량을 1000mg까지 성분 함량 늘리게 됐다는 신 교수의 설명이다.

또 일반 방출제제에서는 필라멘트 소재에 특정 약물을 넣어서 정제로 만든 침수성 폴리머가 물과 만나면 약물 성분을 방출하게 한 것도 있다.

신 교수는 "피라미드와 도넛, 원기둥, 정사각형 모양 등 입자 표면적을 달리하는 여러 형태를 제조했을 때 방출 속도가 달라지는 것을 확인할 수 있었다. 정제의 모양과 사이즈,형태 등 구조적인 형태로 방출 제어할 가능성을 보여준 것"이라고 말했다.

다층정도 적층 구조로 손쉽게 만들 수 있다. 당뇨병치료제 성분을 하나의 제형에 적층으로 쌓으면 기존 폴리필 방식으로 만들기 어려웠던 의약품을 손쉽게 만들 가능성이 생긴 것이다.

서방형 의약품이 위장관에서 떠다니도록 만들어 흡수율을 대폭 높인 경우도 있다. 캡슐 용기를 만들어 3곳으로 나눈 뒤 가운데는 정제를 싣고 양쪽엔 빈 공간을 만들었다. 캡과 바디가 맞물리면서 공기 주머니가 생겨 위장관에서 뜰 수 있다.

신 교수는 "가운데 약물 방출구도 만들어 방출 제어를 했다. 실험했더니 기존 의약품은 시간에 따라 부유력이 감소했는데 우리 제품은 회오리를 만들어도 감소하지 않았다"고 말했다.

신 교수는 최근 몇 년간 의약품 개발에서 3D프린터 이용한 제형 연구가 늘고 있다고 전했다. 2013년만 해도 연구 논문 5건 미만이었지만 2016년에는 30건을 넘었다.

신 교수는 "실제 연구 현장에서 급격한 관심도를 체감하고 있다. (3D프린트를 활용한 개발은)임플란트가 44% 이지만 경구용은 34%를 차지한다"고 말했다.

김민건