– 분말을 보면 제형이 보입니다
신약 물질을 처음 받았을 때
제제학자나 개발자가 가장 먼저 하는 일은
“이 약으로 정제를 만들 수 있을까?”를 상상하는 게 아닙니다.
그보다 먼저 보는 게 있습니다.
바로 분말의 상태,
즉 입자 크기와 모양입니다.
오늘은
왜 제제학에서 고체상태 물성,
그중에서도 입자경과 입자 크기분포를
이렇게 중요하게 보는지 이야기해보겠습니다.
고체상태 물성이란 무엇일까요?
고체상태 물성은
약물이 고체 상태로 존재할 때 가지는
물리적인 특성을 말합니다.
그중에서도 가장 기본이 되는 요소가 바로
- 입자 크기(입자경)
- 입자 크기분포
- 입자 모양
입니다.
이 세 가지는
분말의 성격을 결정하고,
이후 공정과 제형 품질에 직접적인 영향을 줍니다.
입자 크기(입자경)는 무엇을 의미할까요?
입자 크기는
말 그대로 분말 하나하나의 크기입니다.
입자가 크면
- 표면적이 상대적으로 작고
- 잘 흘러내리는 경향이 있습니다
입자가 작아지면
- 표면적이 커지고
- 서로 달라붙기 쉬워집니다
이 차이가
생각보다 많은 문제를 만들어냅니다.
입자 크기분포는 왜 따로 볼까요?
같은 평균 입자 크기라도
분포가 어떤지에 따라
분말의 성질은 완전히 달라질 수 있습니다.
- 입자 크기가 고르게 분포된 분말
→ 비교적 안정적인 거동 - 큰 입자와 작은 입자가 섞여 있는 분말
→ 분리(segregation) 발생 가능
제제학에서는
“평균 입자 크기”보다
입자 크기분포를 더 중요하게 보는 경우도 많습니다.
입자 크기가 유동성에 미치는 영향
유동성은
분말이 얼마나 잘 흐르는지를 나타내는 성질입니다.
- 입자가 너무 작으면
→ 정전기, 응집 때문에 잘 안 흐릅니다 - 입자가 적당히 크고 균일하면
→ 흐름성이 좋아집니다
유동성이 나쁘면
- 타정 시 충전량이 일정하지 않거나
- 캡슐 충전량 편차가 커질 수 있습니다
그래서 입자 크기 조절은
공정 안정성과 직결됩니다.
침강 속도와 입자 크기의 관계
현탁액이나 분산액을 만들 때는
침강 속도도 중요합니다.
- 입자가 크면
→ 중력의 영향을 더 받아 빨리 가라앉고 - 입자가 작으면
→ 상대적으로 천천히 침강합니다
침강이 너무 빠르면
- 균일성이 깨지고
- 사용 전 흔들어야 하는 불편함이 커집니다
이 역시
입자 크기 설계가 중요한 이유 중 하나입니다.
용해도와 용출 속도에도 영향을 줍니다
입자 크기가 작아질수록
표면적은 커집니다.
표면적이 커지면
- 용매와 접촉하는 면적이 늘어나고
- 용해 및 용출 속도가 빨라집니다
그래서
잘 안 녹는 약물의 경우
입자를 미세화(micronization)해서
용출 속도를 개선하기도 합니다.
하지만 입자가 너무 작아지면
앞에서 말한 유동성 문제와
응집 문제가 다시 나타납니다.
그래서
입자 크기는 항상 타협의 결과라고 볼 수 있습니다.
입자 모양도 무시할 수 없습니다
입자 크기만큼 중요한 게
입자 모양입니다.
대표적으로 비교되는 게
- 구형·난형 입자
- 바늘형(침상) 입자
입니다.
이 둘은
공정에서 완전히 다른 행동을 보입니다.
구형·난형 분말의 특징
구형 또는 난형 입자는
- 서로 잘 굴러가고
- 접촉 면적이 상대적으로 작아
- 유동성이 좋은 편입니다
그래서
블렌딩, 타정, 캡슐 충전 공정에서
다루기 쉬운 분말로 평가됩니다.
바늘형 분말의 문제점
바늘형(침상) 분말은
- 서로 얽히기 쉽고
- 뭉치거나 다리 현상이 생기기 쉽습니다
이런 분말은
- 블렌딩 시 균일하게 섞이기 어렵고
- 타정 시 충전 불량이 발생하거나
- 캡슐 충전 시 걸림 현상이 생길 수 있습니다
그래서 바늘형 분말은
제형 개발 단계에서
가장 까다로운 대상 중 하나입니다.
블렌딩·타정·캡슐 충전에서 왜 중요할까요?
입자 크기와 모양은
공정 전반에 영향을 줍니다.
블렌딩
- 입자 크기 차이가 크면
→ 혼합 중 분리 발생 - 모양이 나쁘면
→ 균일 혼합이 어려움
타정
- 유동성이 나쁘면
→ 정제 중량 편차 발생 - 충전 불량 → 경도·붕해 문제로 이어짐
캡슐 충전
- 흐름이 나쁘면
→ 충전량 변동 - 입자가 얽히면
→ 장비 트러블 발생
그래서
입자 물성은
제형 품질 이전에 공정 품질을 좌우합니다.
제제학에서 이 내용을 강조하는 이유
제제학에서
고체상태 물성을 초반에 다루는 이유는 간단합니다.
👉 이걸 모르면, 그다음 단계가 전부 흔들리기 때문입니다.
용해도, 안정성, 흡수성 이야기도
결국은
이 고체상태 물성 위에서 쌓이는 개념들입니다.
Day 35 핵심 정리입니다
- 입자 크기와 분포는 분말 성질의 기본입니다
- 유동성, 침강, 용해·용출 속도에 직접적인 영향을 줍니다
- 입자 모양에 따라 공정 난이도가 크게 달라집니다
- 블렌딩·타정·캡슐 충전 품질과 직결됩니다
글을 마치며
제제학에서는
분말을 단순한 가루로 보지 않습니다.
입자 하나하나가
공정과 제형을 결정하는 요소입니다.
입자 크기와 모양을 이해하기 시작하면
왜 제형 개발이 어려운지,
왜 같은 성분인데 결과가 달라지는지
조금씩 보이기 시작합니다.
다음 글에서는
👉 결정다형과 무정형,
👉 같은 약인데 왜 성질이 달라지는지
이야기해보겠습니다.