의약품 부형제는 의약품 생산 및 처방 제형에 사용되는 부형제 및 보조제로, 의약품 제제의 중요한 구성 요소입니다. 천연 고분자 유래 물질인 셀룰로오스 에테르는 생분해성, 무독성, 저렴한 가격 등의 특징을 가지고 있으며, 대표적인 예로는 카르복시메틸셀룰로오스나트륨, 메틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 히드록시프로필셀룰로오스 등이 있습니다.셀룰로스 에테르하이드록시에틸셀룰로오스와 에틸셀룰로오스와 같은 셀룰로오스 에테르는 의약품 부형제 분야에서 중요한 응용 가치를 지닙니다. 현재 국내 대부분의 셀룰로오스 에테르 기업들은 주로 중저가 산업 분야에 제품을 공급하고 있으며, 부가가치가 높지 않습니다. 따라서 업계는 제품의 고급 활용도를 높이고 산업 구조를 혁신적으로 전환해야 할 필요성이 절실합니다.
의약품 부형제는 제형 개발 및 생산에 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 서방형 제제에서는 셀룰로오스 에테르와 같은 고분자 물질이 서방형 펠렛, 다양한 기질 서방형 제제, 코팅 서방형 제제, 서방형 캡슐, 서방형 약물 필름, 서방형 수지 약물 제제 및 액상 서방형 제제에 의약품 부형제로 널리 사용됩니다. 이러한 시스템에서 셀룰로오스 에테르와 같은 고분자는 일반적으로 약물 운반체로 사용되어 인체 내 약물 방출 속도를 조절합니다. 즉, 효과적인 치료 목적을 달성하기 위해 특정 시간 범위 내에서 설정된 속도로 체내에서 천천히 방출되어야 합니다.
컨설팅 및 연구 부서의 통계에 따르면, 우리나라 시판 의약품 부형제는 약 500종에 달하지만, 미국(1500종 이상)과 유럽연합(3000종 이상)에 비하면 종류가 매우 적고, 시장의 성장 잠재력은 아직 미미합니다. 우리나라 의약품 부형제 시장의 주요 10대 부형제는 의약용 젤라틴 캡슐, 수크로오스, 전분, 필름 코팅 분말, 1,2-프로필렌글리콜, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 미결정섬유, 식물성 HPC, 유당입니다.
천연 셀룰로오스 에테르는 알칼리 셀룰로오스와 에테르화제를 특정 조건에서 반응시켜 생성되는 일련의 셀룰로오스 유도체를 총칭하는 용어이며, 셀룰로오스 고분자의 하이드록실기가 에테르기로 부분적으로 또는 완전히 치환된 제품입니다. 셀룰로오스 에테르는 석유, 건축 자재, 코팅, 식품, 의약품 및 생활용품 분야에서 널리 사용됩니다. 모든 분야에서 의약품 등급 제품은 기본적으로 산업의 중고가 영역에 속하며 높은 부가가치를 지닙니다. 엄격한 품질 요구 사항으로 인해 의약품 등급 셀룰로오스 에테르 생산은 상대적으로 어렵습니다. 따라서 의약품 등급 제품의 품질은 셀룰로오스 에테르 생산 기업의 기술력을 나타내는 지표라고 할 수 있습니다. 셀룰로오스 에테르는 일반적으로 서방형 매트릭스 정제, 위용성 코팅 재료, 서방형 미세 캡슐 포장 재료, 서방형 약물 필름 재료 등을 제조할 때 지연제, 매트릭스 재료 및 증점제로 첨가됩니다.
카르복시메틸셀룰로오스나트륨(CMC-Na)은 국내외에서 생산량과 소비량이 가장 많은 셀룰로오스 에테르입니다. 면과 목재를 알칼리화하고 아세트산으로 에테르화하여 얻는 이온성 셀룰로오스 에테르입니다. CMC-Na는 의약품 부형제로 널리 사용됩니다. 고형 제제에서는 결합제로, 액상 제제에서는 증점제, 점증제, 현탁제로 주로 사용됩니다. 또한 수용성 기질 및 필름 형성 물질로도 사용될 수 있습니다. 특히 서방형 약물 필름 재료 및 서방형 기질 정제의 서방형 제제에 많이 사용됩니다.
의약품 부형제로 사용되는 카르복시메틸셀룰로오스나트륨 외에도 크로스카멜로스나트륨이 사용될 수 있습니다. 가교 카르복시메틸셀룰로오스나트륨(CCMC-Na)은 카르복시메틸셀룰로오스가 무기산 촉매 작용 하에 특정 온도(40~80°C)에서 가교제와 반응하여 정제된 불용성 물질입니다. 가교제로는 프로필렌글리콜, 숙신산 무수물, 말레산 무수물, 아디프산 무수물 등이 사용될 수 있습니다. 크로스카멜로스나트륨은 경구용 제제에서 정제, 캡슐, 과립의 붕해제로 사용됩니다. 모세관 현상과 팽윤 효과를 이용하여 붕해를 유도하며, 압축성이 우수하고 붕해력이 강합니다. 연구에 따르면 크로스카멜로스나트륨의 수용액에서의 팽윤도는 저치환 카르복시메틸셀룰로오스나트륨이나 수화미정질셀룰로오스와 같은 일반적인 붕해제보다 큰 것으로 나타났습니다.
메틸셀룰로오스(MC)는 면과 목재를 알칼리화 및 염화메틸 에테르화 반응을 통해 제조하는 비이온성 셀룰로오스 모노에테르입니다. 메틸셀룰로오스는 수용성이 우수하고 pH 2.0~13.0 범위에서 안정적입니다. 의약품 부형제로 널리 사용되며, 설하정, 근육주사제, 안과용 제제, 경구용 캡슐, 경구용 현탁액, 경구용 정제 및 국소 제제에 사용됩니다. 또한, 서방형 제제에서는 친수성 겔 기질 서방형 제제, 위산 용해성 코팅재, 서방형 미세캡슐 포장재, 서방형 약물 필름 재료 등으로 활용될 수 있습니다.
히드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC)는 면과 목재를 프로필렌 옥사이드와 염화메틸을 알칼리화 및 에테르화하여 만든 비이온성 셀룰로오스 혼합 에테르입니다. 무취, 무미, 무독성이며 찬물에 용해되고 뜨거운 물에서는 겔화됩니다. 히드록시프로필메틸셀룰로오스는 지난 15년간 생산, 소비 및 품질이 급속도로 향상된 셀룰로오스 혼합 에테르의 한 종류이며, 국내외에서 가장 널리 사용되는 의약품 부형제 중 하나입니다. 50년 가까이 의약품 부형제로 사용되어 온 역사를 가지고 있으며, 현재 HPMC의 주요 응용 분야는 다음과 같은 다섯 가지 측면으로 나타납니다.
HPMC는 크게 두 가지 용도로 사용됩니다. 하나는 결합제 및 붕해제로 사용하는 것입니다. 결합제로서 HPMC는 약물의 습윤성을 높이고, 수분을 흡수하면 수백 배로 팽창하기 때문에 정제의 용해 또는 방출을 크게 향상시킬 수 있습니다. 또한 HPMC는 점도가 높아 입자 점도를 높이고 원료의 압축성을 개선하여 정제의 질감을 단단하게 만들 수 있습니다. 저점도 HPMC는 결합제 및 붕해제로 모두 사용할 수 있지만, 고점도 HPMC는 결합제로만 사용할 수 있습니다.
둘째로, HPMC는 경구 제제용 지속 방출 및 조절 방출 물질로 사용됩니다. HPMC는 지속 방출 제제에 흔히 사용되는 하이드로겔 기질 물질입니다. 저점도 등급(5~50mPa·s)의 HPMC는 결합제, 점도 증가제 및 현탁제로 사용될 수 있으며, 고점도 등급(4000~100000mPa·s)의 HPMC는 혼합 물질 기질 지속 방출 정제, 캡슐용 지속 방출 차단제 및 친수성 겔 기질 지속 방출 정제 제조에 사용될 수 있습니다. HPMC는 위장액에 용해되며, 압축성, 유동성, 높은 약물 함량 및 pH에 영향을 받지 않는 약물 방출 특성 등의 장점을 가지고 있습니다. 지속 방출 제제 시스템에서 매우 중요한 친수성 담체 물질이며, 지속 방출 제제의 친수성 겔 기질 및 코팅 물질, 위 부유 제제 및 지속 방출 약물 막 보조 물질로 자주 사용됩니다.
세 번째는 코팅막 형성제로서의 용도입니다.HPMCHPMC는 우수한 필름 형성 특성을 가지고 있습니다. HPMC로 형성된 필름은 균일하고 투명하며 견고하고, 제조 과정에서 쉽게 달라붙지 않습니다. 특히 수분을 쉽게 흡수하고 불안정한 약물의 경우, HPMC를 절연층으로 사용하면 약물의 안정성을 크게 향상시키고 필름의 변색을 방지할 수 있습니다. HPMC는 다양한 점도 규격을 가지고 있어 적절히 선택하면 코팅정의 품질과 외관이 다른 재료보다 우수하며, 일반적인 농도는 2%에서 10%입니다.
캡슐 소재로는 HPMC(히드록시메틸설파이드)가 사용됩니다. 최근 전 세계적으로 동물 전염병이 빈번하게 발생하면서 젤라틴 캡슐에 비해 식물성 캡슐이 제약 및 식품 산업에서 새로운 주목받고 있습니다. 화이자는 천연 식물에서 HPMC를 추출하여 Vcap™ 식물성 캡슐을 개발하는 데 성공했습니다. 기존의 젤라틴 캡슐과 비교했을 때, 식물성 캡슐은 적용 범위가 넓고 가교 반응 위험이 없으며 안정성이 높다는 장점이 있습니다. 약물 방출 속도가 비교적 안정적이고 개인차가 적습니다. 인체 내에서 분해된 후에는 흡수되지 않고 배설됩니다. 보관 조건 측면에서도 여러 차례 시험 결과, 저습도 조건에서는 거의 깨지지 않으며, 고습도 조건에서도 캡슐 껍질의 특성이 안정적으로 유지되고, 극한 보관 조건에서도 식물성 캡슐의 다양한 지표에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났습니다. 식물성 캡슐에 대한 인식이 높아지고 국내외 공중보건 개념이 변화함에 따라 식물성 캡슐 시장 수요는 빠르게 증가할 것으로 예상됩니다.
다섯 번째는 현탁제로서의 용도입니다. 현탁액 제제는 임상에서 흔히 사용되는 제형으로, 난용성 고체 약물이 액체 분산매에 분산된 불균일 분산 시스템입니다. 현탁액 제제의 품질은 시스템의 안정성에 달려 있습니다. HPMC 콜로이드 용액은 고체-액체 계면 장력을 감소시키고, 고체 입자의 표면 자유 에너지를 낮추어 불균일 분산 시스템을 안정화시키는 효과가 있어 우수한 현탁제입니다. HPMC는 점안액의 증점제로 0.45%~1.0%의 함량으로 사용됩니다.
하이드록시프로필셀룰로오스(HPC)는 면과 목재를 알칼리화 및 프로필렌옥사이드 에테르화 반응을 통해 제조한 비이온성 셀룰로오스 모노에테르입니다. HPC는 일반적으로 40°C 이하의 물 및 다량의 극성 용매에 용해되며, 그 특성은 하이드록시프로필 함량과 중합도에 따라 달라집니다. HPC는 다양한 약물과 상용성이 우수하고 불활성이 뛰어납니다.
저치환 하이드록시프로필 셀룰로오스(L-HPC)주로 정제 붕해제 및 결합제로 사용됩니다. 압축 및 성형이 용이하고 적용성이 우수하며, 특히 성형이 어렵거나 가소성이 있고 부서지기 쉬운 정제에 효과적입니다. L-HPC를 첨가하면 정제의 경도와 외관의 광택을 개선할 뿐만 아니라, 정제의 붕해 속도를 높여 정제의 내부 품질을 향상시키고 치료 효과를 증진시킬 수 있습니다.
고치환 하이드록시프로필 셀룰로오스(H-HPC)는 제약 분야에서 정제, 과립 및 미세 과립의 결합제로 사용될 수 있습니다. H-HPC는 우수한 필름 형성 특성을 가지며, 생성된 필름은 가소제와 유사한 강도와 탄성을 지닙니다. 다른 발수 코팅제와 혼합하면 필름의 성능을 더욱 향상시킬 수 있으며, 정제의 필름 코팅 재료로 널리 사용됩니다. 또한 H-HPC는 매트릭스 재료로도 사용되어 매트릭스 서방정, 서방형 펠렛 및 이중층 서방정을 제조할 수 있습니다.
하이드록시에틸셀룰로오스(HEC)는 면과 목재를 알칼리화 및 에틸렌옥사이드 에테르화 반응을 통해 합성한 비이온성 셀룰로오스 모노에테르입니다. HEC는 주로 증점제, 콜로이드 보호제, 접착제, 분산제, 안정제, 현탁제, 필름 형성제, 서방형 제제 등으로 의료 분야에서 사용됩니다. 국소 투여용 에멀젼, 연고, 점안액, 경구용 액제, 정제, 캡슐 등 다양한 제형에 적용될 수 있습니다. 하이드록시에틸셀룰로오스는 미국 약전/미국 국가 의약품 목록(US Pharmacopoeia/US National Formulary) 및 유럽 약전에 등재되어 있습니다.
에틸셀룰로오스(EC)는 가장 널리 사용되는 수불용성 셀룰로오스 유도체 중 하나입니다. EC는 무독성, 안정적이며 물, 산성 또는 알칼리성 용액에 불용성이고 에탄올, 메탄올과 같은 유기 용매에는 용해됩니다. 일반적으로 사용되는 용매는 톨루엔/에탄올 4:1(중량비) 혼합 용매입니다. EC는 서방형 약물 제제에 다양하게 사용되며, 정제 지연제, 접착제, 필름 코팅 재료 등과 같은 서방형 제제의 담체, 미세캡슐, 코팅 필름 형성 재료 등으로 널리 사용됩니다. 다양한 종류의 매트릭스 서방형 정제를 제조하는 매트릭스 재료 필름, 코팅 서방형 제제 및 서방형 펠릿을 제조하는 혼합 재료, 서방형 미세캡슐을 제조하는 캡슐화 보조 재료로 사용될 수 있습니다. 또한 고체 분산체를 제조하는 담체 재료로도 널리 사용되며, 제약 기술에서 필름 형성 물질 및 보호 코팅제로, 결합제 및 충전제로도 널리 사용됩니다. 정제 보호 코팅으로서, 정제의 습도 민감도를 줄이고 약물이 습기에 의해 변색되거나 열화되는 것을 방지할 수 있으며, 서방형 접착층을 형성하고 고분자를 미세 캡슐화하여 약물 효과를 지속적으로 방출할 수 있습니다.
요약하자면, 수용성 카르복시메틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필셀룰로오스, 하이드록시에틸셀룰로오스 및 지용성 에틸셀룰로오스는 각각의 제품 특성에 따라 경구 제제용 접착제, 붕해제, 서방형 및 조절 방출 물질, 코팅 필름 형성제, 캡슐 재료 및 현탁제와 같은 의약품 부형제로 사용됩니다. 세계적으로 여러 해외 다국적 기업(일본의 신에츠, 다우울프, 애슐랜드)은 중국의 의약품 셀룰로오스 시장의 거대한 잠재력을 인식하고 생산량 증대 또는 합병을 통해 이 분야에 대한 투자를 확대해 왔습니다. 다우울프는 중국 의약품 제제 시장의 제형, 원료 및 요구 사항에 대한 관심을 높이고 응용 연구에 더욱 집중할 것이라고 발표했습니다. 다우케미칼의 울프셀룰로오스 사업부와 미국의 컬러콘은 서방형 및 조절 방출 제제 분야에서 글로벌 협력 관계를 구축했습니다. 애쉬랜드는 9개 도시에 1,200명 이상의 직원을 두고 있으며, 15개의 자산 운용 기관과 6개의 GMP 인증 기업을 보유하고 있습니다. 응용 연구 전문가들은 약 160개국 고객에게 서비스를 제공하고 있습니다. 베이징, 톈진, 상하이, 난징, 창저우, 쿤산, 장먼에 생산 기지를 두고 있으며, 상하이와 난징에 3개의 기술 연구 센터를 설립했습니다.
중국셀룰로오스협회 웹사이트 통계에 따르면, 2017년 국내 셀룰로오스 에테르 생산량은 373,000톤이었고 판매량은 360,000톤이었다. 2017년 이온 셀룰로오스 에테르의 실제 판매량은 다음과 같다.CMC총 판매량은 23만 4천 톤으로 전년 대비 18.61% 증가했으며, 비이온성 CMC의 판매량은 12만 6천 톤으로 전년 대비 8.2% 증가했습니다. HPMC(건축 자재 등급) 비이온성 제품 외에도,HPMC(의약품 등급), HPMC(식품 등급), HEC, HPC, MC, HEMC 등은 모두 역풍을 맞으며 생산과 판매량이 지속적으로 증가해 왔습니다. 국내 셀룰로오스 에테르 산업은 10년 이상 급속도로 성장하여 생산량은 세계 1위에 올랐습니다. 그러나 대부분의 셀룰로오스 에테르 기업들이 생산하는 제품은 주로 중저가 산업에 사용되며 부가가치가 높지 않습니다.
현재 국내 셀룰로오스 에테르 기업들은 대부분 중요한 전환 및 고도화 시기에 놓여 있습니다. 이들 기업은 제품 연구 개발에 더욱 박차를 가하고, 제품 다양성을 지속적으로 확대하며, 세계 최대 시장인 중국 시장을 최대한 활용하는 동시에 해외 시장 개척에도 더욱 힘써야 합니다. 그래야만 기업이 조속히 사업을 확장하고, 전환 및 고도화를 완료하여 산업의 중고급 단계로 진입하고, 지속 가능하고 친환경적인 발전을 이룰 수 있을 것입니다.
게시 시간: 2024년 4월 25일