3D 프린팅 기술, 개인 특성 맞춘 약 제형으로 효과 업

열‧레이저 방식으로 각 약물의 개별 방출 및 효과 전달 가능

기사입력 2019-12-11 12:00     최종수정 2019-12-11 13:22 프린트하기 메일보내기 스크랩하기 목록보기   폰트크게 폰트작게

3D프린팅 기술로 약물마다 방출 시간을 바꿀 수 있을 뿐 아니라 개개인의 유전적․신체적 특성에 맞게 제작 가능해 정밀의학의 실현이 가까워질 것으로 나타났다.

스프링거 12월호에 게재된 박병주 교수 연구팀의 ‘Pharmatical application of 3D printing technology: current understanding and future perspectives' 논문에서는 3D프린팅 기술을 이용한 약 제형 개발이 소개됐다.

논문에 따르면 3D프린팅 기술은 약물 스크리닝, 장기 이식 등 의료 분야에서 많은 발전을 이루고 있다. 그중에서도 약물 제형에 기술을 접목하면서 약물 전달의 정확성과 정밀성을 높이고 수요 중심의 가격 효율적인 제조가 가능해졌다. 

보편적으로 사용되는 기술 중 하나로 FDM(fused deposition modelling) 조형방식은 열가소성 재료를 노즐 안에서 녹여 가는 실가락 모양으로 압출해 쌓아가는 형식의 프린터다. 장비 가격 자체가 낮고 조작과 관리가 용이하다. 대체로 폴리머 기반의 서방형 제형 약물을 만들 때 이용된다.

레이저를 이용한 기법의 하나인 SLA(Stereolithography)는 모델링한 3차원 형상에 따라 UV레이저를 이용해 대상물을 경화 시켜 층을 쌓는 방식으로 정밀도와 면 조도가 우수하다. 특히 SLA는 정밀한 모양의 정제(tablet) 제조가 가능하다.

이를 통해 폴리필(polypill)과 같이 개개인의 2개 이상의 약제를 조합해 하나의 알약으로 제조 가능하고, 하나의 알약이라도 약물마다 층층이 다른 방식으로 제조해 약물의 효과를 다르게 할 수 있다.

또한, 연구팀은 이러한 3D프린팅 기술로 환자 상태 혹은 약물의 특성에 따라 지속적 방출, 증가 혹은 하향적 방출, 맥박에 따른 약물 방출이 가능하다고 설명했다. 예를 들어 하향적 방출은 빠른 효과가 필요하지만, 용량이 커 독성 발현 가능성이 클 때, 처음엔 방출을 빠르게 하고 점차 속도가 느려질 수 있도록 약물을 제조하는 것이다. 

그렇다면 현재 3D프린팅을 이용한 약 제형 연구는 어떤 것이 있을까.

미국 아프레시아(Aprecia)사가 개발한 3D프린팅 방식의 알약 스프리탐(Spritam)도 있다. 아프레시아는 약을 먹기 어려운 소아·고령·특수 환자들을 위해 MIT로부터 도입한 3D프린터로 빨리 녹는 알약을 만드는 ‘집도즈(ZipDose)’ 기술을 이용해 미국식품의약국(FDA) 승인을 받은 약을 시판 중이다. 

영국 바이오 기술(Biotech) 기반의 3D 프린터 전문기업 ‘팹알엑스(FabRx)’는 3D 프린터(Magic Candy Factory)를 이용해 3D프린터 컨트롤 처방전으로 집에서 직접 알약을 제조할 수 있도록 하기 위한 연구를 진행 중이다. 현재 약물의 안전성 확인을 위해 스페인의 한 병원에서 임상시험을 진행하고 있다. 

국내 바이오벤처 로킷헬스케어는 바이오 3D프린터 ‘인비보’를 활용해 환자 맞춤형 제약 제형기술을 개발했다. 현재의 일반적인 제약 제형기술인 타정법으로는 환자 맞춤형 제형은 불가능한 상황. 바이오 3D프린터를 활용하면 환자 개개인의 상태에 맞춘 방출제어 제형기술로 맞춤형 제형이 가능해진다.

또한 대구가톨릭대 약대 신범수 교수팀 바이오 3D프린터를 이용해 약물의 위 체류와 방출 제어가 가능한 새로운 형태의 제형 개발 연구를 진행하고 있다. 현재 특허출원과 논문 투고를 준비 중이다.

박병주 교수 연구팀은 논문을 통해 “기술이 빠르게 진화하고 있지만 기술력으로나 제도적으로나 아직 실현 가능하지 못한 부분도 많다”면서도 “가까운 미래엔 다양한 약물 전달 시스템과 가속화되는 임상연구로 개인에 발맞춘 환자 친화적인 약제 개발이 만연해질 것”이라고 전했다. 
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