전기방사 약물 전달 및 속용성 막: 제형, 구조 및 연구 동향

01먼저 속용성 막, 지속 방출 섬유 및 국소 패치를 구분하십시오

약물 전달에서 섬유막은 고정된 제형이 아닙니다. 구강 속용성 막 연구는 붕해, 용해 및 단위 면적당 용량에 관심을 가집니다. 지속 방출 섬유 연구는 기재 내 약물의 확산 및 방출 지속성에 관심을 가집니다. 점착 패치는 또한 습윤하고 움직이는 조직 표면에서 접촉을 유지해야 합니다. 이들 유사한 장비를 사용할 수 있지만, 동일한 평가 목표를 그대로 적용할 수는 없습니다.^1,2,3,4,5

막 시트가 물속에서 빨리 사라진다고 해서 약물이 모두 용해된 것을 의미하지 않으며, 약물이 비교적 빨리 용해된다고 해서 체내 흡수나 효능 개선으로 직결되는 것도 아닙니다. 따라서 개발 시에는 막의 붕해, 약물 방출 및 체내 작용을 별도로 정의한 후 필요한 구조를 결정해야 합니다.^1,2

02고분자 및 섬유 구조가 전달에 미치는 영향

폴리비닐피롤리돈(PVP), 플루란 등 친수성 섬유 형성 재료는 속용성 막에 사용되며, 에틸셀룰로스, 옥수수 글루텐 등 시스템은 더 느린 약물 방출을 탐색하는 데 사용됩니다. 약물과 고분자의 상용성, 약물 함량 및 용매 제거 과정은 모두 최종 고체 상태와 용해 성능에 영향을 미칩니다.^1,2,3,4

혼합 섬유는 약물이 균일하게 분산되었는지에 주목합니다

혼합 방사는 약물과 고분자를 함께 섬유화할 수 있지만, 함량 측정, 열 분석 또는 회절 등의 방법을 통해 약물의 분포와 고체 상태를 확인해야 합니다. 섬유의 외관이 연속적이라고 해서 각 부위의 용량이 일치하는 것은 아니며, 비정질 상태 역시 보관 후 다시 확인해야 합니다.^1,4

코어-쉘 및 이중층 구조는 방출 경로에 주목합니다

코어-쉘 구조는 코팅층이 약물의 외부 확산을 제어하는 데 참여하게 할 수 있으며, 이중층 패치는 점착층과 백킹층을 분리하여 설계할 수 있습니다. 여기서 공정의 가치는 공간적 구분에 있으며, 실제로 방출을 변화시키는지는 전체 샘플의 테스트 결과로 설명해야 합니다.^3,4,5

03속용성 섬유 연구는 약물의 상태와 대규모 생산을 어떻게 연결하는가

Geng 등 2021 연도 연구는 PVP/ 케토프로펜 섬유를 대상으로 공정 및 수집 방식을 조정하여 용액 공급량을 1에서 20 mL/h까지 늘리는 동시에 형태, 고체 상태 및 시험관 내 용해를 비교했습니다. 낮은 약물 함량 샘플은 신속하게 붕해되어 해당 조건에서의 용해를 개선했으나, 약물 함량을 높인 후에는 이러한 이점이 유지되지 않았습니다. 이는 섬유 구조와 친수성 기재의 역할이 제형 조건에 따라 달라지므로 단순히 더 높은 약물 비율을 추구해서는 안 됨을 시사합니다.¹

Ravasi 등 2023 연도는 물을 용매로, 플루란을 섬유 형성 고분자로 사용하여 실데나필을 함유한 구강 속용성 섬유막을 제조했습니다. 연구는 용액의 유변학, 섬유 형성 조건, 약물 함량 및 고체 상태를 비교하고, 다른 막 제조법으로 얻은 필름과 붕해를 비교했습니다. 이는 아동용 약물 수요를 겨냥한 구강 속용 제형의 제조 타당성 연구이며, 이로 인해 아동 환자에 대한 효능 증거가 구성되지는 않습니다.²

04지속 방출 섬유는 코팅층과 기재로 방출을 조절합니다

Yu 등 2013년 개량된 동축 전기방사를 사용하여 케토프로펜을 함유한 옥수수 글루텐 섬유 표면에 약물이 없는 얇은 층을 형성하였다. 해당 논문에서는 초기 급속 방출이 억제되었으며, 그 인비트로 조건에서 약 16시간 동안 거의 선형적인 방출이 관찰되었다고 보고하였다. 이 결과는 표면 코팅층의 역할을 보여주지만, ‘인비트로 선형 방출’을 체내 일정 속도 투여로 직접 전환하여 서술해서는 안 된다.³

Geng과 Williams은 2023년 카토프릴을 함유한 에틸셀룰로스 섬유를 연구하여 단일축과 동축 구조를 비교하고 확대 제조를 고찰하였다. 코어-쉘 섬유는 모의 위액에서 비교적 약한 초기 급속 방출을 보였으며, 시료는 해당 매질에서 부유 상태를 유지하였다. 부유 관찰은 인비트로 실험에 속하므로, 이 결과만으로 인체 위 내 체류 시간이나 약효가 개선되었다고 단정할 수는 없다.⁴

두 연구는 모두 방출 제어가 고분자 선택뿐만 아니라 약물이 위치한 위치와도 관련이 있음을 보여준다. 시료를 비교할 때는 약물량, 매질, 온도 및 샘플링 조건을 고정하거나 기록하여 곡선 차이가 단순히 ‘지속 방출’이라는 라벨로 모든 제형을 포괄하는 것이 아니라 구조 변화와 대응될 수 있도록 해야 한다.^3,4

05점착 패치는 국소 접촉과 이중층 구조를 결합한다

Colley 등 2018년 전기방사 이중층 점착 패치를 연구하여 프로피오네이트 클로베타솔을 구강 점막에 전달하였다. 이 연구는 재료 및 세포 평가, 조직 공학 구강 점막과 절제된 돼지 점막에서의 방출, 동물 모델에서의 점착 및 전달을 포함했으며, 동시에 패치 체류 및 수용성에 대한 인체 적합성 관찰도 수행하였다.⁵

이 연구가 시사하는 바는 환자의 접촉 계면과 외부 백킹을 분리하여 설계함으로써, 정적 방출 용기에서만 재료를 평가하는 것을 피할 수 있다는 점이다. 인체 수용성은 패치의 사용 편의성, 체류 시간 등과 관련된 문제이며, 약물 함유 패치가 질병 결과를 개선할 수 있는지와는 다른 차원의 증거이다.⁵

구강 국소 전달 프로젝트의 경우, 시료 설계 시 부착 위치, 타액 조건, 움직임으로 인한 박리 및 약물이 어느 쪽으로 방출될지를 함께 고려해야 한다. 점막 부위와 사용법이 다르므로 각각 검증해야 하며, 구강 패치 결과를 경피, 안구 또는 삽입형 전달에 그대로 적용할 수 없다.

06임상 연구는 특정 약물과 제형에 대응해야 한다

Brennan 등 2022년은 미란성 구강 편평태선 치료를 위한 클로베타솔 함유 점착 패치의 II상 무작위, 이중맹검, 위약 대조 연구를 발표하였으며, 유럽, 캐나다 및 미국에서 138명의 환자를 포함하였다. 논문에서 기술된 이중층 패치는 Colley 등의 선행 연구를 기술적 문헌 기반으로 삼았으며, 4주 동안의 궤양 총면적 변화 및 통증 등의 지표를 연구하고 특정 용량군이 위약 대비 개선을 보였다고 보고하였다.^5,6

이는 특정 점착 전달 방향에 대한 인체 연구 사례를 제공하지만, 모든 약물 함유 전기방사막의 효능을 증명하는 근거가 될 수 없으며, 현재 시판 또는 판매 상태를 추론하는 데 사용되어서도 안 된다. 구강용해막의 인비트로 용출, 빈 패치의 사용 수용성 및 약물 함유 패치의 환자 결과는 문헌 검토와 시료 설계에서 각각 제시되어야 한다.^1,2,5,6

07제형 탐색에서 반복 가능한 약물 함유 막 시료로 나아가기

먼저 용량과 시료 단위를 정의한다

박막 개발 시 평가 단위가 단위 면적, 단일 시편 또는 1회 사용량 중 무엇인지 명확히 해야 하며, 막 두께, 면밀도, 약물 탑재량과 실제 약물 검출 결과를 연계해야 한다. 여러 위치에서 샘플링하면 침착 균일성을 판단하는 데 도움이 되며, 절단 후의 용량은 별도로 확인해야 한다.

방출 목표를 중심으로 공급 및 수집 방식을 선택한다

빠르게 습윤되는 혼합막과 코어-쉘 지속 방출 섬유는 공급, 수집 및 건조 요구 사항이 다르다. 동축 구조는 코어와 쉘의 유량을 각각 제어해야 하며, 이중층 패치는 침착 순서 및 백킹 처리를 기록해야 한다. 장비 논의는 특정 분사 노즐을 먼저 지정하기보다는 이러한 구조적 목표에서 시작해야 한다.^1,3,4,5

확대 전후의 성능을 동일한 조건에서 비교한다

공급량이나 폭을 늘린 후에는 섬유 형태, 고체 상태, 함량 분포, 잔류 용매, 붕해 및 방출을 재확인해야 한다. 포장의 방습성, 저장 중 결정화 또는 방출 변화 또한 제제 연구에 포함해야 한다. 장비는 공정 제어와 시료 제조 능력을 제공할 뿐, 의약품의 품질 및 임상 평가를 대체할 수 없다.^1,2,4

08약물 전달 및 구강용해막 개발 시 흔히 발생하는 문제

구강용해막과 구강 점착 패치는 동일한 재료인가

두 가지의 용도는 다를 수 있다. 전자는 일반적으로 빠른 붕해와 약물 방출에 초점을 맞추고, 후자는 국소 체류 및 전달 경로에 초점을 맞추므로 목표 용도에 따라 구조와 시험을 선택해야 한다.^2,5

약물이 무정형이면 반드시 용출이 더 나은가

고체 상태만으로 판단할 수 없다. 약물 탑재량, 고분자, 매질 및 저장 상태가 모두 결과에 영향을 미치며, PVP/ 케토프로펜 연구에서도 약물 탑재량 변화에 따른 차이가 나타났다.¹

시간당 20ml 공급이 곧 대규모 생산을 완료했다는 의미인가

이는 특정 시스템의 공급 확대 연구가 고체 함량, 효과적인 수집, 절단 수율, 품질 일관성 및 연속 운전 확인을 통해 최종 생산 능력을 확인해야 함을 의미한다.^1,4

참고 문헌

아래는 본문에서 사용된 원본 연구이다. TONGLI는 문헌에 근거하여 독립적으로 요약하였으며, 원문의 도표를 전재하지 않는다. 나열된 저자 및 기관은 TONGLI의 고객 사례가 아니다. 각 결론의 적용 범위와 검증 단계는 본문 및 원문에 따라 이해해야 한다.

정확한 검색과 확인을 위해 서지 정보는 원문 언어로 유지합니다.

1. Geng Y, Zhou F, Williams GR. Developing and scaling up fast-dissolving electrospun formulations based on poly(vinylpyrrolidone) and ketoprofen. Journal of Drug Delivery Science and Technology, 2021, 61:102138.

   DOI：10.1016/j.jddst.2020.102138 ↗

   독해 범위: 로컬 원본 PDF 전체 텍스트 추출, 표지, 결론 및 기존에 확인된 기록

2. Ravasi E, Melocchi A, Arrigoni A, et al. Electrospinning of pullulan-based orodispersible films containing sildenafil. International Journal of Pharmaceutics, 2023, 643:123258.

   DOI：10.1016/j.ijpharm.2023.123258 ↗

   독해 범위: 로컬 원본 PDF 표지 및 초록; 출판사 초록 대조 확인

3. Yu DG, Chian W, Wang X, et al. Linear drug release membrane prepared by a modified coaxial electrospinning process. Journal of Membrane Science, 2013, 428:150–156.

   DOI：10.1016/j.memsci.2012.09.062 ↗

   독해 범위: 로컬 원본 PDF 표지 및 초록; 2012 온라인, 2013 게재본

4. Geng Y, Williams GR. Developing and scaling up captopril-loaded electrospun ethyl cellulose fibers for sustained-release floating drug delivery. International Journal of Pharmaceutics, 2023, 648:123557.

   DOI：10.1016/j.ijpharm.2023.123557 ↗

   독해 범위: 로컬 원본 PDF 표지 및 초록

5. Colley HE, Said Z, Santocildes-Romero ME, et al. Pre-clinical evaluation of novel mucoadhesive bilayer patches for local delivery of clobetasol-17-propionate to the oral mucosa. Biomaterials, 2018, 178:134–146.

   DOI：10.1016/j.biomaterials.2018.06.009 ↗

   독해 범위: PubMed 원본 연구 초록 및 서지 정보; 저자 기관 공개 전체 텍스트 링크

6. Brennan MT, Madsen LS, Saunders DP, et al. Efficacy and safety of a novel mucoadhesive clobetasol patch for treatment of erosive oral lichen planus: A phase 2 randomized clinical trial. Journal of Oral Pathology & Medicine, 2022, 51(1):86–97.

   DOI：10.1111/jop.13270 ↗

   독해 범위: 출판사 원문 초록, 서론, 방법; 선행 기술 문헌의 참고문헌 14; 정식 게재 연도 2022