핵심 사항
동결건조는 다양한 바이오의약품의 안정성과 유효기간을 유지하는 데 중요한 역할을 하지만, 동시에 바이알 스토퍼의 설계와 성능에 특수한 요구사항을 제시합니다. 이 글에서는 동결건조 공정에서 바이알 스토퍼가 직면하는 주요 과제와 위험 요소, 용기 밀봉 무결성을 유지하기 위해 요구되는 핵심 성능 요소, 그리고 코팅 및 형상 설계를 통해 이러한 과제에 대응하는 방법을 살펴봅니다.
바이오의약품은 암부터 자가면역질환에 이르기까지 다양한 만성질환의 치료 패러다임을 변화시켜 왔습니다.. 그러나 이러한 의약품은 복잡한 구조적 특성으로 인해 본질적으로 불안정하며, 외부 환경 조건에 매우 민감하다는 한계를 가지고 있습니다.
많은 바이오의약품은 유효기간을 연장하고 효능을 유지하기 위해 동결건조 공정을 거칩니다. 동결건조는 낮은 압력과 동결 온도 조건에서 의약품 내 수분을 제거하는 공정으로, 단일클론항체, 백신 및 기타 단백질 기반 치료제와 같은 바이오의약품에 널리 적용되고 있습니다.
업계 자료에 따르면바이알 시스템은 여전히 바이오의약품의 주요 포장 형태로 사용되고 있습니다.. 미국 시장에서는 판매 중인 바이오의약품의 약 3분의 2가 바이알 형태로 공급되고 있으며, 이에 따라 동결건조 바이오의약품의 성공적인 개발을 위해서는 바이알 구성 부품의 설계와 성능이 매우 중요한 요소로 평가됩니다.
동결건조 공정에서 바이알 스토퍼가 직면하는 특수한 과제
동결건조 공정은 바이알 밀봉 시스템에 특수한요구사항을 부여합니다. 동결건조 사이클 동안 스토퍼는바이알 목 부분보다 약간 위로 위치한 벤트 상태로 유지되며. 이를 통해 얼음의 승화와 수증기의 배출이 가능해집니다.
따라서 스토퍼는 두 가지 핵심 기능을 동시에 수행해야 합니다. 첫째, 동결건조 과정에서 수증기가 충분히 이동할 수 있도록 해야 합니다. 둘째, 공정 종료 후 안정적으로 재밀봉되어 제품의 유효기간 동안 용기 밀봉 무결성 (CCI)을 유지해야 합니다.
하지만 이러한 벤트 위치는 공정에서 여러 위험 요소를 초래하며, 스토퍼 설계에 더욱 높은 수준의 요구사항을 제시합니다.
-
벤트 상태에서는 스토퍼가 바이알 위쪽으로 돌출되어 있기 때문에 건조 트레이에 달라붙거나 위치가 이동할 수 있으며, 이로 인해 벤트 경로가 차단되거나 인접한 바이알과 충돌할 위험이 있습니다.
- 매우 낮은 온도, 높은 진공 상태 및 수분 조건 등 동결건조 공정의 극한 조건은 고무 조성물에서 가스 방출이나 오염물질 용출을 유발할 수 있고 이 성분들은 의약품 내로 이동될 수 있습니다.
- 건조 공정 이후 스토퍼가 일정하게 재밀봉되지 않을 경우 용기 밀봉 무결성(CCI)가 손상되고 제품 안정성이 저하될 수 있습니다.
스토퍼 성능은 CCI 및 자체 밀봉 성능, 투과성 제어, 천공성 및 추출물 및 용출물(E&L) 관리에 이르기까지 다양한 핵심 특성에 의해 결정됩니다. 이러한 특성은USP <382>, USP <1207>, ISO 8871-5 및USP <381> 등과 같은 국제 규제 기준 및 시험 방법에 의해 평가 및 관리됩니다.
동결건조 바이오의약품 스토퍼 성능을 평가하는 기준, 시험 방법 및 허용 기준에 대한 자세한 내용은 댓와일러의 전체 백서를 다운로드하여 확인하시기 바랍니다.
코팅 및 형상 설계를 통한 동결건조 문제 대응
코팅 처리된 스토퍼는 바이오의약품 포장을 위한 선호 솔루션으로 자리 잡고 있으며, 향상된 보호 기능과 우수한 성능을 제공합니다. 특히 댓와일러는 자체 개발한 OmniFlex® 스토퍼의 독자적인 코팅 기술과 최적화된 형상 설계를 통해 동결건조 과정에서 발생하는 문제에 직접 대응하고 있습니다.
스프레이 코팅
스프레이 코팅 방식의 스토퍼는 실리콘 프리 (silicone-free) 불소중합체 코팅이 스토퍼의 밀봉 부위를 포함한 전체 표면에 적용되어 100% 표면 커버리지를 제공합니다. 이는 동결건조 바이오의약품에 다음과 같은 이점을 제공합니다.
-
-
비점착성 표면: 전체 불소중합체 코팅 표면은 동결건조 과정에서 스토퍼가 압축 플레이트 또는 건조 트레이에 달라붙는 것을 방지합니다. 이를 통해 공정 지연 및 배치 불량의 위험을 줄일 수 있습니다.
-
신뢰성 있는 재밀봉: 비점착성 전면 코팅 표면은 각 스토퍼가 장비에 달라붙지 않고 안정적으로 밀봉 및 재밀봉되도록 하여, 설계된 벤트 경로를 유지하는 데 도움을 줍니다. 또한 댓와일러는 해당 코팅 의 수분 침투 저항성을 확인하기 위해 철저한 검증 시험을 수행했습니다.
-
불활성 차단막: 불소중합체 코팅은 의약품과 고무 조성물 사이에 견고한 차단막을 형성합니다. 이를 통해 진공 및 저온 조건에서도 OmniFlex® 스토퍼는 고무 조성물로부터의 물질이 의약품으로 용출되는 것을 방지합니다.
-
형상 설계
-
-
동결건조 바이알을 위해 OmniFlex® 스토퍼는 투 레그(two-leg) 디자인 또는 이글루(igloo) 디자인으로 제공되며,건조 공정 동안 스토퍼가 적절한 동결건조 위치를 유지하도록 설계되었습니다.
-
엄격한 CCI 요구사항을 충족하기 위해서는 스토퍼 설계 시 적절한 플랜지 두께, 플러그 형상, 크림핑 조건, 그리고 바이알, 바이알 캡, 및 스토퍼 간의 호환성을 고려해야 합니다. 더불어 스토퍼가 바이알 목 부분에서 이탈되거나 팝업(pop-up)현상이 발생하지 않는지 확인하기 위한 시험이 수행되어야 합니다.
-
바이오의약품 시장이 지속적으로 성장함에 따라 안정적이고 고성능을 갖춘 포장 솔루션에 대한 요구 역시 더욱증가하고 있습니다.. 동결건조는 바이오의약품의 안정성을 확보하기 위한 핵심 기술이며, 스토퍼 설계 선택은 이러한 제품의 성공적인 개발에 중요한 역할을 합니다.
댓와일러의 OmniFlex® 솔루션은 25년 이상의 시장 경험을 기반으로 의약품 개발자와 포장 엔지니어를 지원합니다. 스토퍼 설계, 코팅 기술, 동결건조 공정 간의 상호작용에 대한 더욱 자세한 내용은 댓와일러의 전체 백서를 다운로드하여 확인하시기 바랍니다. 이는 규제 준수뿐만 아니라 전 세계 환자들에게 신뢰성 있는 치료제를 제공하기 위한 필수적인 요소입니다.
