캡슐 - 폴리머캡슐

캡슐 기술의 진화

캡슐은 복용 편의성, 불쾌한 맛의 차폐 효과, 그리고 다양한 제형의 전달 능력 덕분에 오랫동안 선호되어 왔습니다. 전통적으로 캡슐은 동물성 콜라겐에서 추출한 젤라틴으로 만들어졌습니다. 그러나 소비자의 선호도 변화, 규제 요구, 그리고 약물 전달 기술의 발전으로 인해 업계는 대체 소재를 모색하게 되었습니다.

캡슐화 의약품의 역사는 19세기 초 프랑스 약사 프랑수아 모테스가 젤라틴 캡슐을 최초로 개발한 획기적인 혁신으로 시작되었습니다. 소와 돼지 등 동물성 콜라겐에서 주로 추출되는 젤라틴은 약물 전달 분야에서 혁신적인 소재로 빠르게 자리 잡았습니다. 안정성, 편의성, 그리고 삼키기 쉬운 특성으로 유명한 젤라틴 캡슐은 약물 캡슐화에 이상적인 형태를 제공했습니다. 소화액에 잘 용해되어 효율적이고 안정적인 약물 방출을 보장하여, 젤라틴 캡슐은 의약품 전달 시스템에서 선도적인 역할을 했습니다. 젤라틴 캡슐의 간단한 제조 공정은 수 세기 동안 젤라틴 캡슐이 시장을 장악하는 데 중요한 역할을 했습니다.

젤라틴 캡슐은 널리 사용되고 있음에도 불구하고, 제약 업계가 수년간 대안을 모색해 온 주요 제약 요소입니다. 흡습성 때문에 온도와 습도에 민감하게 반응하여 제품 안정성을 저해하고 유통기한을 단축시킬 수 있으며, 특히 습한 기후에서는 더욱 그렇습니다. 또한, 젤라틴은 동물성 원료이기 때문에 채식주의자, 비건, 그리고 종교적 식단 제한이 있는 사람에게는 적합하지 않으며, 일부 사람들은 알레르기 반응을 경험할 수도 있습니다. 1990년대에는 전염성 해면상뇌증(TSE)과 소해면상뇌증(BSE)의 위험으로 인해 소에서 추출한 젤라틴에 대한 안전성 문제가 제기되면서, 더 안전하고 다재다능한 대안의 필요성이 부각되었습니다.

처음에는 어류 젤라틴이 기존 젤라틴의 대체재로 여겨졌지만, 공급 부족으로 인해 광범위한 도입이 어려웠습니다. 식물성, 지속가능하고 윤리적인 솔루션에 대한 수요 증가로 업계는 동물성 원료를 사용하지 않는 방향으로 크게 전환했습니다. 이러한 변화는 건강을 중시하고 환경 친화적인 제품에 대한 소비자의 선호도를 충족하고 동물성 원료의 한계를 극복해야 하는 필요성에 의해 주도되었습니다. 그 결과, 히드록시프로필 메틸셀룰로오스(HPMC)와 풀루란과 같은 소재로 만든 식물성 캡슐이 핵심 혁신으로 떠올랐습니다. 이러한 대안은 식습관 및 윤리적 선호도에 부합할 뿐만 아니라 탁월한 제품 안정성과 긴 유통기한을 제공하여 제약 및 건강기능식품 산업의 더욱 포용적이고 지속 가능한 미래를 만드는 데 있어 그 중요성을 강조합니다.

 

기능성 폴리머 캡슐의 등장

고분자 과학의 발전은 캡슐 개발에 새로운 가능성을 열어주었고, 특정 시장 수요를 충족하는 현대적인 제품 개발을 가능하게 했습니다. 이러한 혁신은 고분자의 기능적 특성에 의해 주도되며, 다양한 활성 성분과 호환되는 캡슐 변형체를 설계하는 데 있어 다재다능함을 제공합니다. 고분자의 선택과 그 특성은 캡슐의 성능을 결정하는 데 중요한 역할을 하며, 캡슐화된 성분과의 상호작용 및 체외 용출 시의 거동을 포함합니다. 이러한 발전은 첨단 캡슐 껍질 개발을 위한 특수 고분자의 중요성이 점차 커지고 있음을 보여줍니다.

 

히드록시프로필 메틸셀룰로오스 캡슐

HPMC 캡슐은 기존 젤라틴 캡슐의 탁월한 대안으로 부상하여 다양한 장점을 제공하여 업계에서 선호되는 제품입니다. 식물성 원료에서 추출한 이 캡슐은 식이 제한이나 종교적 제약이 있는 사람들에게 적합하며, 알레르기 유발 물질이 없고 동물성 젤라틴과 관련된 질병 전파 위험을 제거합니다.

HPMC 캡슐은 다양한 환경 조건에서 안정성이 뛰어나 습도에 대한 민감도가 낮아 취성이나 균열과 같은 문제가 발생하지 않습니다. 용출 매체에 활발하게 용해되어 활성 성분의 효율적인 방출을 촉진하며, 흡습성 물질을 포함한 다양한 제형과 높은 상용성을 보입니다. 젤라틴 캡슐과 달리, 젤라틴 펩타이드 사슬이나 개별 아미노산 간의 화학적 상호작용으로 인해 발생할 수 있는 가교 결합에 덜 취약합니다. HPMC는 무취, 무미 특성을 지녀 소비자 경험을 향상시키며, 재생 가능한 자원에서 추출된 식물성 원료를 사용하여 지속가능성 목표에도 부합합니다.

최근 몇 년 동안 HPMC 캡슐은 고분자 조성과 고분자 특성 모두에서 눈에 띄는 발전을 이루었으며, 방출 프로파일 측면에서 매우 높은 맞춤화가 가능해졌습니다. 이러한 발전은 주로 캡슐에 첨가되는 특정 첨가제에 달려 있습니다.

HPMC는 그 자체로는 기존 젤라틴 캡슐에서 발견되는 자연적인 겔화 특성이 부족하여 특정 제형에서는 외부 겔화제가 필요합니다. 겔화 시스템은 HPMC 캡슐의 전반적인 특성, 용출 양상 및 방출 거동을 정의하는 데 중요한 역할을 하며, 캡슐 기반 전달 시스템의 높은 수준의 맞춤화를 가능하게 합니다. 이러한 겔화제의 존재 여부는 다양한 생물학적 pH 환경에서 HPMC 캡슐의 용출 특성에 지대한 영향을 미칩니다.

겔화제로 제조된 HPMC 캡슐은 독특한 용출 특성을 나타내어 다양한 약물 전달 분야에 매우 적합합니다. 예를 들어, 산성 환경에서는 이러한 캡슐이 더 빨리 용해되어 속방형 제형에 적합합니다. 그러나 pH 의존적인 활성으로 인해 높은 pH 환경에서는 용출 속도가 느려 방출 속도에 영향을 미칠 수 있습니다. 카라기난, 펙틴, 겔란검 또는 한천과 같은 겔화제의 선택은 이러한 겔화 거동과 방출 특성을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.

특정 농도로 사용될 경우, 이러한 제제는 HPMC 캡슐에 지연 방출 특성을 부여하여 위장관(GI)의 특정 부위에 약물을 표적 전달합니다. 표적 및 조절된 전달을 위해 설계된 이 캡슐은 위장관에서 정확한 부위 흡수가 필요한 활성 성분에 상당한 이점을 제공합니다. 또한, HPMC 프탈레이트 및 히드록시프로필 메틸셀룰로오스 아세테이트 숙시네이트(HPMCAS)와 같은 변형 HPMC 변이체는 장용 캡슐 개발을 가능하게 하여 그 유용성을 더욱 확장합니다. 이러한 변이체는 pH 민감성 성분에 대한 강력한 보호 기능을 제공하여 산성 위 환경을 우회하고 장에 도달했을 때만 용해되도록 합니다. 이러한 특징은 위 저항성을 부여하여 활성 성분의 효과적이고 표적화된 전달을 가능하게 합니다.

반면, 겔화제를 사용하지 않은 HPMC 캡슐은 더 광범위한 생물학적 조건에서 균일하게 용해되도록 설계되어 산성 및 염기성 환경 모두에서 효과적으로 작용합니다. 이러한 균일한 용해 특성은 캡슐의 다용성을 향상시켜 안정적인 방출 특성을 요구하는 다양한 제약 및 건강기능식품 분야에 탁월한 선택입니다.

HPMC 폴리머가 제공하는 이러한 다양한 옵션의 유연성은 HPMC 캡슐이 전달 시스템으로서 얼마나 다양한 용도로 활용될 수 있는지를 보여줍니다. 즉시 방출, 지연 방출 또는 장용 방출 등 어떤 형태로든, 이 캡슐은 다양한 치료 및 건강 보조 식품 요구 사항을 충족하도록 정밀하게 맞춤 제작될 수 있으며, 혁신적인 약물 및 영양소 전달 솔루션을 위한 강력한 플랫폼을 제공합니다.

 

풀루란 및 기타 변형 폴리머

HPMC 외에도 풀루란 및 기타 유기 유도체와 같은 대체 폴리머가 업계에서 주목을 받고 있습니다. 균류인 아우레오바시디움 풀루란스(Aureobasidium pullulans)가 전분을 자연 발효하여 얻은 풀루란 캡슐은 식물성 친환경 특성으로 인해 점점 더 선호되고 있습니다.

풀루란 캡슐은 젤라틴과 HPMC 캡슐을 능가하는 탁월한 산소 차단 효과를 자랑합니다. 고밀도 분자 구조로 산소 차단 효과가 매우 뛰어나 비타민이나 프로바이오틱스와 같이 산소에 민감한 성분을 보호하여 유통기한을 크게 연장하는 데 이상적입니다.  연구에  따르면 특정 조건에서 풀루란 캡슐은 기존 캡슐보다 최대 250배 더 ​​뛰어난 산소 차단 효과를 제공할 수 있습니다.

풀루란 캡슐은 기능적인 이점 외에도 투명한 외관으로 제품의 미관을 향상시키고 무미 무취로 쾌적한 사용 경험을 제공합니다. 활성 성분의 빠른 용해와 효과적인 방출로 잘 알려진 이 캡슐은 생체 이용률 향상에도 기여합니다. 저자극성이며 첨가물이 없어 건강을 중시하는 소비자에게도 매력적인 선택입니다. 또한, 지속 가능한 생산 공정과 분말 및 과립과 같은 다양한 제형과의 호환성 덕분에 풀루란 캡슐은 다재다능하고 환경 친화적인 제품입니다.

캡슐 기술에 사용되는 또 다른 중합체는 폴리비닐알코올(PVA)입니다. PVA 기반 캡슐은 종종 전분과 결합되어 뛰어난 수용성과 견고한 필름 형성 능력을 나타내므로 내습성 및 안정성이 뛰어난 제형에 매우 효과적입니다. 이러한 특성은 습기에 대한 보호 기능이 강화된 응용 분야에 특히 유용합니다. 그러나 PVA 기반 캡슐은 주로 특정 지역에만 공급되기 때문에 채택률이 제한적입니다. 따라서 전 세계 제약 및 건강기능식품 산업에서 아직 널리 주목받지 못하고 있습니다.

미래 전망: 현대 의학에서의 폴리머 캡슐

캡슐 제형은 폴리머 기술의 발전에 힘입어 개인 맞춤 의학 및 생물학 제제를 포함한 새로운 치료 분야에서 중추적인 역할을 할 것으로 기대됩니다.

생분해성 및 반응성 고분자 연구는 pH나 온도와 같은 환경적 요인에 반응하여 치료 정확도와 환자 관리를 향상시킬 수 있는 차세대 약물 전달 시스템을 개발할 수 있을 것으로 기대됩니다. HPMC 기반 변이체의 혁신과 풀루란 및 기타 대체 고분자의 개발을 통해 다양한 제형과 고객 요구에 맞는 맞춤형 솔루션을 제공합니다. 캡슐 고분자의 이러한 발전은 약물 전달 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 생분해성 소재를 통해 캡슐 생산의 환경 발자국을 줄임으로써 지속가능성을 지원합니다.

기존 젤라틴에서 고급 폴리머 캡슐로의 전환은 제약 및 건강기능식품 혁신에 있어서 큰 도약을 의미하며, 미래의 약물 전달 시스템이 환자 중심적이면서도 환경을 책임질 수 있도록 보장합니다.

 

출처 : www.tabletscapsules.com/