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'약품 인쇄'로 의약품 개발 및 처방 더 쉬워진다


▲ 사진 출처 : 셔터스톡

의약품 성분을 피부 패치에 직접 인쇄하는 기술이 개발됐다. 이 기술은 섭취할 수 있는 띠의 형태로 성형이 가능하며 기타 다른 약물 전달 장치에도 적용할 수 있는 것으로 알려졌다. 또한 이 기술을 바탕으로 여러 가지 약품을 결합하는 처방 계획도 세울 수 있게 됐다.

미국 미시간대 소재 과학 및 엔지니어링학과 막스 슈타인 교수와 올가 샬레프 교수는 실험실에서 배양한 암세포를 파괴할 수 있는 순수한 인쇄 의약품을 선보였다. 이 제품은 화학적 용액 흡수에 의존하는 기존의 방법과 동일한 효과를 보였다.

슈타인 교수는 “의사 또는 약사들은 필요한 약물의 개수를 선택한 후, 기계를 사용해 하나의 정제로 결합할 수 있게 됐다. 이 기계는 약국이나 병원에도 설치할 수 있다”고 설명했다.

대부분의 약품은 여러 형태를 띠고 있지만 그중에서도 단지 몇 종류는 한 가지 유형으로만 출시되고 있으며, 일부 약품은 기존의 형태 이외의 다른 형태로는 약효가 없을 수도 있다. 의약품은 인체에 올바르게 처방할 수 있도록, 그리고 인체가 화학성분을 빠르게 흡수할 수 있도록 특정한 형태로 생산된다.

슈타인 교수는 “제약회사는 평가해야 할 수백만 개의 혼합물을 가지고 있으며, 그중 가장 먼저 해야 할 시험 중 한 가지는 용해도다. 새로운 혼합물 중 거의 절반이 이 검사를 실패하여 제외된다”고 지적하며 “유기증기제트인쇄법(Organic vapor jet printing)을 사용하면 용해성을 높일 수 있어, 앞서 제외했던 혼합물도 다시 시험할 수 있다”고 설명했다. 

연구팀이 사용한 기술 방법을 사용해 다양한 신약을 생산할 수 있으며, 증상 및 질병 치료를 용이하게 하기 위해 더욱 쉽게 용해하도록 만들 수 있다. 전자제품 제작업체로부터 차용한 유기증기제트인쇄법을 사용하고 있으며, 이 기술의 주요 장점은 대규모 표면에 매우 미세한 결절 구조를 인쇄할 수 있다는 것이다. 이를 통해 알약과 캡슐 같은 기존의 의약품 형태와는 달리 용해를 더욱 쉽게 촉진할 수 있다.

미시간 대학의 화학 엔지니어링 학과와 생물의학 엔지니어링 학과가 협업을 통해 이 기술을 개발했다. 연구팀은 약품 인쇄 기술을 사용한 추가 적용 분야를 연구하고 있으며, 제약 화합물 디자인과 생산 분야의 전문가와 협업을 계획하고 있다.

다음은 이번에 개발된 기술로 전달이 가능한 약품의 형태이다.   

약품의 형태

▲ 액체 – 시럽 및 유화액(에멀전), 현택액과 같이 용해되거나 현탁되는 의약품 조제 형태. 액체 형태는 혈류가 용해된 상태의 약품을 흡수하기 때문에 고체에 비해서 빠르게 작용한다. 그러나 액체는 다른 형태의 약품보다 작용 시간이 짧으며, 형태의 특성상 쏟기 쉽다는 단점이 있다.

▲ 정제 – 원형이나 타원형의 고체 형태의 의약품. 정제는 입으로 섭취 가능하며, 적당하게 소화 가능한 여러 가지 성분으로 구성되어 있고, 삼키기 용이하며, 향미료를 첨가해 맛을 강화할 수 있고, 일정 시간 후 작용할 수 있도록 만들어졌다. 정제의 주요 단점은 표면의 코팅으로 인해 생산 비용이 높고, 어린이나 중병에 걸린 성인은 삼키기 어려우며, 산소에 민감하다는 것이다.

▲ 캡슐 – 약품에 젤라틴 소재의 껍질을 씌운 의약품. 캡슐은 입으로 섭취하며, 부드러운 젤라틴 껍질로 인해 정제에 비해 삼키기 쉽다. 캡슐 제품의 공통적인 단점은 보관 조건이 특별하며, 염화칼륨이나 브롬화칼륨, 염화암모늄처럼 용해되기 쉬운 물질에는 적합하지 않다.

▲ 국소성 의약품 – 크림이나 로션, 연고 같은 형태를 취하고 있어 피부에 직접 도포하는 의약품. 국소성 의약품은 다른 기관에 약품의 성분이 닿는 것으로 유발되는 부작용 및 독성을 줄일 수 있지만, 시간이 소요되고 환자가 불편함을 느낄 수도 있다.

▲ 좌약 – 총알 형태를 띠고 있으며, 직장으로 삽입할 수 있는 의약품. 구강으로 섭취하는 처방이 불가능할 경우 대안으로 사용되는 의약품 처방이다. 좌약 사용의 부작용에는 불편함과 예측할 수 없는 직장 내 흡수가 있으며, 일부의 경우 삽입 후 샐 수 있다.

▲ 물약 – 액체 형태로 눈이나 귀, 코와 같이 감염된 부위에 바를 수 있는 의약품. 예를 들어, 안약을 사용해 눈에서 건조증이나 염증을 가라앉히기에 충분하지 않은 눈물을 대체할 수 있다. 그러나 안약에는 눈을 자극할 수 있는 보존제가 첨가되어 있기 때문에 부작용을 유발할 수 있다.

▲ 흡입기 – 폐로 직접 압력을 가해 분사하는 형태로, 처음 사용할 때 사용 방법이 어려울 수 있다. 흡입기는 천식에 빠르게 작용하는 완화제로 사용되며, 만성기관지염에 처방할 수 있으며, 천명 같은 호흡기 문제를 감소시킬 수도 있다. 흡입기의 부작용에는 흉부의 불편함, 현기증, 불규칙한 심박 등이 포함된다.

▲ 주사 – 피부 아래에 의약품을 처방하는 장치로, 바늘을 사용하는 의약품. 인체에 직접 주사하는 약품은 효과가 높으며, 보통 매우 강력하고 빠르게 효과가 시작된다. 주사를 사용하는 경우 발생하는 부작용에는 주사기를 여러 번 사용해 감염의 가능성을 유발할 수 있으며, 투여량이 많을 수도 있으며 말초 정맥 및 동맥에 상처가 생길 수도 있다.

▲ 패치 – 피부에 접착하는 접착제 형태의 의약품. 패치는 한 장으로 며칠 간 계속 치료할 수 있으며, 접착제를 떼어내는 즉시 치료를 중단할 수 있다. 부작용에는 피부 자극, 피부의 투과성 정도에 따른 약 성분 투과 한계, 다양한 환경적 조건 하의 기술적 어려움 등이 있다.

▲ 구강정 – 약품을 흡수시키기 위해 볼에 부착시키는 정제 형태의 의약품. 삼키는 것이 불가능하고 위장이 약품을 적절하게 흡수시키지 못하는 경우 구강정을 사용하면 약품을 빠르게 흡수 가능하다. 그러나 구강정의 흡수는 식사와 음주, 흡연에 영향을 미칠 수 있으며, 구강 내의 아물지 않은 상처를 자극할 수 있다.


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