리포좀(Liposome)은 수용성 중심(core)을 소수성 지질 이중막(bilayer)이 둘러싸고 있는 구형 소포체로, 다양한 물질을 운반하는 전달체(carrier system) 로 활용됩니다. 특히 세포막과 같은 생체 막 장벽을 쉽게 통과하지 못하는 의약 성분이나 화합물을 효과적으로 전달할 수 있는 기술로 주목받고 있습니다.

리포좀 제조 공정을 통해 소수성(hydrophobic) 및 친수성(hydrophilic) 물질을 동시에 구조 내에 포함시킬 수 있어, 표적 전달(Targeted Delivery)이 가능합니다. 이 기술은 진단, 유전자 치료, 백신, 화장품, 항암 치료 등 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 실제로 여러 리포좀 기반 항암 치료제는 이미 상용화되었습니다.¹

또한 적용 분야는 의약품 전달을 넘어 식품 생산, 영양 보충제, 환경 정화 기술에 이르기까지 폭넓게 확장되고 있습니다.² ³

✓ 리포좀 압출(Extrusion) 공정과 멤브레인의 역할

리포좀은 압출(Extrusion) 방식 으로 제조할 수 있습니다. 이 방법은 지질 현탁액(lipid suspension)을 미세 기공(microporous) 멤브레인 필터에 반복적으로 통과시키는 공정입니다.

이때 멤브레인의 기공 크기(pore size) 와 운전 조건이 최종적으로 형성되는 리포좀의 크기를 결정합니다.

리포좀 압출에 가장 널리 사용되는 필터는 Track-etched 멤브레인 필터 입니다. 주로 폴리카보네이트(PCTE)가 사용되며, 필요에 따라 폴리에스터(PETE) 재질도 적용됩니다.

Track-etched 멤브레인은 다음과 같은 장점을 제공합니다.

• 정밀하게 제어된 기공 구조

• 균일한 원통형(cylindrical) 기공 형상

• 고압 및 반복 공정을 견딜 수 있는 내구성

이러한 특성으로 인해 리포좀 압출 공정에 최적화된 필터로 평가받고 있습니다.

✓ 압출 방식 vs. 동결-해동 및 초음파 처리

리포좀은 동결-해동(freeze-thaw) 사이클이나 초음파(sonication) 방식으로도 제조 및 크기 조절이 가능합니다.¹

그러나 2016년 Pharmaceutics에 발표된 연구에 따르면, 압출 방식은 다양한 초음파 기법 대비 재현성 있는 나노 크기 조절 측면에서 더욱 효율적인 것으로 보고되었습니다.⁴

동일 연구에서는 압출 방식이 다음과 같은 장점을 가진다고 결론지었습니다.⁴

• 더 균일한 입자 크기 분포

• 빠른 공정 속도

• 오염 위험 감소

즉, 연구 재현성과 공정 안정성을 동시에 확보할 수 있는 방법으로 평가됩니다.

✓ 다양한 기공 크기 옵션 및 맞춤 제작 지원

시중에는 Sterlitech Track-etched 멤브레인 필터를 사용할 수 있는 다양한 상용 압출 장비가 제공되고 있습니다.

Sterlitech는 0.01 µm부터 30 µm까지, 총 20가지 폴리카보네이트(PCTE) 기공 크기 옵션을 제공하여 다양한 리포좀 크기 범위 평가가 가능합니다.

실제로 연구자들은 0.03 µm, 0.05 µm, 0.08 µm, 0.1 µm, 0.2 µm, 0.4 µm, 1 µm 기공 크기의 PCTE 멤브레인을 활용해 리포좀을 제조한 바 있습니다.⁵ ⁶ ⁷

만약 홈페이지에서 원하는 기공 크기를 찾기 어려운 경우, 연구 목적에 맞는 맞춤 재단(Custom-cut) 필터 옵션도 지원 가능합니다.

References:

[1] Akbarzadeh, A., Rezaei-Sadabady, R., Davaran, S., Joo, S., Zarghami, N., & Hanifehpour, Y. et al. (2013). Liposome: classification, preparation, and applications. Nanoscale Research Letters, 8(1), 102. doi: 10.1186/1556-276x-8-102

[2] Law, B., & King, J. (1985). Use of liposomes for proteinase addition to Cheddar cheese. Journal Of Dairy Research, 52(01), 183. doi: 10.1017/s0022029900024006

[3] Gatt, S., Bercovier, H., & Barenholz, Y. (1991). Use of liposomes for combating oil spills and their potential application to bioreclamation. United States: Butterworth Publishers.

[4] Ong, S., Chitneni, M., Lee, K., Ming, L., & Yuen, K. (2016). Evaluation of Extrusion Technique for Nanosizing Liposomes. Pharmaceutics, 8(4), 36. doi: 10.3390/pharmaceutics8040036

[5] Akbarzadeh, A., Rezaei-Sadabady, R., Davaran, S., Joo, S., Zarghami, N., & Hanifehpour, Y. et al. (2013). Liposome: classification, preparation, and applications. Nanoscale Research Letters, 8(1), 102. doi: 10.1186/1556-276x-8-102

[6] Rong, X., Wang, B., Palladino, E., de Aguiar Vallim, T., Ford, D., & Tontonoz, P. (2017). ER phospholipid composition modulates lipogenesis during feeding and in obesity. Journal Of Clinical Investigation, 127(10), 3640-3651. doi: 10.1172/jci93616

[7] Huang, F., Lee, T., Chang, C., Chen, L., Hsu, W., Chang, C., & Lo, J. (2015). Evaluation of 188Re-labeled PEGylated nanoliposome as a radionuclide therapeutic agent in an orthotopic glioma-bearing rat model. International Journal of Nanomedicine, 463. doi: 10.2147/ijn.s75955