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정제의 코팅 공정은 약의 맛과 냄새를 개선하여 복용을 편리하게 하기 위해 시작되었습니다. 코팅 기술은 당의 코팅으로 시작되어 필름코팅 기술로 발전하였고, 최근에는 '오파드라이'라는 코팅제가 발전함에 따라 의약품의 색상과 코팅 정도가 균일하게 발전하였습니다. 오늘은 코팅 공정에 대해서 자세하게 알아보겠습니다.
정제 코팅의 목적
정제는 나정으로도 유통되며, 코팅 공정을 거칠 경우 작업공수와 단가가 더 소요될 수 있지만 아래와 같은 이유로 정제 코팅 공정을 실시합니다.
● 약의 맛과 냄새, 색상의 개선: 특유의 냄새를 가진 약물들이 있으며, 이는 환자가 복용하기에 어려울 정도의 냄새도 있습니다. 또한 약물의 맛이 쓰고 색상이 환자에게 거부감을 일으킬 수 있는 경우에 이를 개선하기 위하여 코팅 공정을 실시하기도 합니다.
● 약물의 안정성 향상: 빛이나 습기에 민감한 약물의 경우 코팅 공정을 통해 안정성을 높일 수 있으며, 이에 따라 약물의 사용 기간을 연장하여 오랫동안 약효를 유지할 수 있습니다.
● 약물의 방출 조절: 코팅을 실시하면 약물이 붕해되는 시간을 지연시켜 천천히 방출되도록 조절하여 약물의 효과를 지속시킬 수 있으며, 약물이 특정 시간에 방출되도록 조절할 수 있어 약물의 효과를 최적화할 수 있습니다.
● 위장관 자극 감소: 일부 약물의 경우 위장관을 자극하여 부작용을 일으킬 수 있어 코팅을 통해 위장관에 자극을 줄일 수 있습니다. 또한 장용코팅의 경우 위에서 방출되지 않도록 조절하여 장에서만 방출되어 특정 부위에서 효과를 발휘할 수 있도록 조절할 수 있습니다.
● 제조 및 취급 용이성: 정제의 표면을 매끄럽게 하여 포장 공정을 용이하게 하거나 나정의 특징인 분진 발생이나 깨지는 현상을 방지하여 취급을 용이하게 할 수 있습니다.
● 상품 가치 제고: 약물의 특성에 따라 색상을 표현하고, 코팅된 정제에 회사나 약물의 이름을 상징하는 문자를 인쇄하여 상품의 가치를 높일 수 있습니다.
코팅기의 종류와 특징
식약처에서 발행한 제조방법 변경에 다른 의약품동등성시험 가이드라인에 따르면 코팅기의 Class 중에서 대표적으로 Pan Coating과 Gas Suspension에 대해서 알아보겠습니다.
Pan Coating
Pan Coating은 원통형의 팬(pan) 안에 정제를 넣고 팬을 회전시키면서 조제된 코팅액을 분사시키며 코팅하는 방식입니다. 코팅팬은 일정한 각도로 기울어져 있으며, 코팅팬 내부에 열풍을 공급하여 정제의 표면 온도를 높이고, 공기를 배출시키면서 건조시키는 방식으로 코팅기의 급기온도 및 배기온도는 코팅기의 주요 공정 조건입니다. 코팅액 분무는 스프레이건을 이용하여 분사하며, 코팅액 분사량 또한 주요 공정 조건 중 하나입니다.
코팅팬이 회전하면서 정제가 위에서 아래로 굴러떨어지는 방식이므로 코팅 과정에서 정제가 서로 부딪히기 때문에 정제의 경도 및 마손도가 적절하지 않으면 정제가 깨지거나 부서져 코팅이 불균일하게 될 수 있습니다. 이런 문제는 정제의 크기가 크거나 무거워질수록 발생할 가능성이 큽니다.
Gas Suspension
Gas Suspension의 대표적인 코팅기로는 유동층 코팅기가 있으며, 원추형의 챔버 안에서 뜨거운 공기가 위로 올라가면서 정제를 중앙으로 상승시킨 상태로 코팅이 이루어지는 방식입니다. 정제가 기체의 흐름에 따라 공중에 떠 있는 상태로 코팅액을 분사하여 정제 표면에 코팅을 실시하는 방식입니다.
정제 표면에 균일하게 코팅할 수 있으며, 코팅 두께를 정밀하게 조절할 수 있다는 장점이 있으며, 공정 시간이 짧아 공수가 절감된다는 장점이 있습니다. 단, 장비가 복잡하고 투자 비용이 많이 소비되며, 정제의 특성에 따라 해당 설비를 사용하기에 어려운 경우가 있다는 단점이 있습니다.
코팅 공정의 주요 변수
정제의 특성(경도 및 마손도, 정제의 모양, 표면 상태 등)과 코팅기의 주요 공정 조건, 코팅액의 조성(코팅제와 코팅 용매 등)이 코팅 공정의 주요 변수라고 할 수 있습니다.
정제의 특성
코팅 공정에서 정제는 장비 내부에서 굴러다니거나 서로 부딪히고, 기류에 의해 떨어지며 장비 벽면에 부딪히는 등의 물리적 충격을 견뎌야 합니다. 때문에, 충분한 경도와 마손도를 가져야 합니다. 또한 코팅액이 분사될 때 정제 표면은 끈적한 상태로 필름을 형성하며 건조됩니다. 이 과정에서 정제가 표면이 덜 마른 상태로 장비 안에서 굴러야 하기 때문에 정제의 표면은 매끄럽고 쉽게 회전할 수 있어야 하며, 충격을 최소화할 수 있는 형태를 갖추는 것이 중요합니다.
코팅기의 주요 공정 조건
● 코팅팬의 회전속도: Pan Coating의 경우 코팅팬의 회전속도에 따라 코팅팬 내부에서 정제의 퍼지는 형태가 달라지는데, 속도가 너무 느리면 정제들이 팬의 바닥에 머물며 퍼지지 않아 코팅액이 균일하게 정제의 표면에 입혀지지 않아 코팅이 잘되지 않을 수 있습니다. 반대로 속도가 너무 빠를 경우 정제가 팬 내부에서 많이 퍼져 정제의 낙하하는 부위가 스프레이건 위치를 벗어날 수 있으며, 과도하게 정제끼리 부딪혀 깨질 수 있습니다.
● 급기온도: 급기온도는 정제의 표면 온도를 상승시켜 코팅액이 정제 표면에 도달할 때 마르는 시간을 결정합니다. 적절한 급기 온도는 코팅액이 정제의 표면에 균일하게 도포되도록 하면서 너무 빨리 마르지 않게 하여 정제의 표면 상태를 결정하는 주요 조건입니다. 급기온도가 너무 높으면 코팅액이 정제 표면에 도달하기도 전에 증발하여 코팅 불량을 유발할 수 있으며, 너무 낮으면 정제 표면에 코팅액이 충분히 건조되지 않아 끈적한 상태로 남아 정제끼리 달라붙는 현상을 유발할 수 있습니다.
● 배기온도: 배기온도는 급기온도와 관련이 있으며, 공정 중에 습기와 열의 배출을 관리하는 역할을 담당합니다. 배기온도가 적절해야 정제의 내부 습도가 적절하게 유지되어 과도한 수분이 축적되지 않습니다.
● 코팅액 분사량: 코팅액 분사량은 코팅 두께와 균일성에 직접적으로 영향을 미치는 공정 조건으로 분사되는 코팅액의 입자 크기를 조절하기 위해 코팅액을 공급하는 압력과 스프레이건에서 분사되는 정도를 조절하는 압력이 코팅액 분사량을 결정합니다. 코팅액 분사량은 위에서 언급한 급기온도 및 배기온도와 함께 조절되어야 하며, 과도하거나 부족할 경우 코팅의 불균일, 두께 불균형, 점성 증가 등의 문제를 일으킬 수 있습니다.
코팅액의 조성
코팅액의 조성은 약물의 방출 특성, 안정성, 정제의 성상 등에 직접적인 영향을 미치는 요소로 코팅 품질에 매우 중요한 역할을 담당합니다. 코팅액 조제는 필름형성제, 가소제, 코팅용매가 필수적인 성분이며, 필요에 따라 색소, 감미제, 보존제, 항산화제, 시광제 등을 추가하기도 합니다.
코팅액의 조성은 정제의 표면을 균일하게 하고, 필름 두께를 일정하게 형성시키는 데 중요한 역할을 담당하며, 서방정이나 장용성 제제 등과 같은 특수한 제형에서는 정제의 방출 속도를 조절하기 위해 적절한 필름형성제의 선정이 매우 중요합니다.
일반적으로 히프로멜로오스, 카르복시메칠셀룰로오스나트륨, 폴리에틸렌글리콜 등이 필름형성제로 많이 사용되고 있으며, 가소제로는 피마자유, 글리세린 등이 사용되고 있습니다. 코팅용매는 코팅제를 녹이거나 충분히 분산시킬 수 있는 용매를 선정해야 하며, 일반적으로 물과 에탄올, 메탄올, 이소프로판올, 염화메틸렌 등과 같은 유기용매를 사용하고 있습니다. 유기용매를 사용할 경우에는 잔류용매 시험이 필수적으로 수반되어야 합니다.
마치며
코팅 공정은 정제의 품질을 결정하는 중요한 단계로, 약물의 안정성과 효과를 보장하는 핵심 기술입니다. 다양한 코팅 기술과 공정 조건을 최적화함으로써 약물의 기능과 복용 편의성을 모두 만족시킬 수 있습니다. 앞으로도 의약품의 코팅 기술은 더 발전하여 환자에게 더 나은 의약품을 제공할 수 있을 것으로 기대됩니다.