주사제 의약품에서 비가시성 미립자(Subvisible Particulate Matter) 오염은 중요한 품질 관리 항목 중 하나입니다. 육안으로 확인하기 어려울 만큼 작은 입자라도 제품의 안전성에 영향을 미치거나 제조 및 충전 과정에서 발생한 문제를 나타낼 수 있기 때문에, 이를 정확하게 검출하고 관리하는 과정은 의약품 품질 관리에서 매우 중요합니다.

특히 주사제나 비경구 주입제는 체내로 직접 투여되는 제품인 만큼, 미립자의 존재 여부와 수량을 일정한 기준에 따라 평가할 필요가 있습니다. 이를 위해 미국약전(USP)은 관련 시험 방법과 허용 기준을 제시하고 있습니다.

미국약전(USP) 일반시험법 <788> Particulate Matter in Injections에서는 주사제에 포함된 비가시성 미립자를 검출하고 정량하기 위한 표준화된 시험 방법을 규정하고 있습니다.

일반적으로 자동화된 **광차단법(Light Obscuration)**이 널리 사용되지만, 모든 시료에 동일하게 적용할 수 있는 것은 아닙니다. 시료의 색상이나 점도, 제형 특성 등에 따라 광학적인 방식으로 정확하게 측정하기 어려운 경우가 있기 때문입니다.

이러한 경우 멤브레인 여과 후 현미경으로 입자를 직접 관찰하는 방법이 중요한 대안으로 활용됩니다. 특히 광차단법을 적용하기 어려운 시료나 미립자의 형태와 존재 여부를 직접 확인해야 하는 경우 유용합니다.

현미경 분석에서는 포집된 입자와 멤브레인 표면을 명확하게 구분할 수 있어야 합니다. 따라서 단순히 입자를 걸러내는 기능뿐만 아니라, 입자를 얼마나 선명하게 관찰할 수 있는지까지 고려하여 멤브레인의 재질과 색상을 선택하는 것이 중요합니다.

USP <788>이란?

USP <788>은 주사제 및 비경구 주입제에 포함된 비가시성 미립자의 허용 기준과 분석 절차를 규정한 미국약전의 일반시험법입니다.

시험의 목적은 육안으로 확인하기 어려운 미세 입자를 일정한 방법으로 계수하여 제품의 품질을 평가하는 데 있습니다. 이를 통해 제조 공정이나 원료, 용기 및 포장 시스템 등에서 발생할 수 있는 미립자 오염을 관리하는 데 활용할 수 있습니다.

USP <788>에서는 크게 두 가지 분석 방법을 제시합니다.

* 광차단 입자 계수 시험(Light Obscuration Particle Count Test)

* 현미경 입자 계수 시험(Microscopic Particle Count Test)

광차단법은 입자가 광원을 통과할 때 발생하는 빛의 차단 정도를 이용하여 입자의 크기와 수를 측정하는 방식입니다. 자동화가 가능하고 비교적 빠르게 분석할 수 있다는 장점이 있습니다.

반면 현미경법은 시료를 멤브레인으로 여과한 후 멤브레인 표면에 포집된 입자를 현미경으로 직접 관찰하고 계수합니다. 불투명하거나 점도가 높은 제제, 에멀전, 리포솜 제제 등 광학적 분석이 까다로운 시료에서 특히 유용하게 활용될 수 있습니다.

따라서 현미경법을 사용하는 실험실에서는 입자를 안정적으로 포집하는 성능과 함께, 관찰 과정에서 입자를 쉽게 식별할 수 있도록 일정하고 균일한 표면을 갖춘 여과 소재가 필요합니다.

멤브레인의 색상이 중요한 이유

현미경으로 미립자를 분석할 때는 입자의 크기뿐만 아니라 입자와 배경 사이의 대비(Contrast)가 관찰 정확도에 큰 영향을 줍니다.

일반적인 흰색 멤브레인 위에서는 투명하거나 반투명한 입자, 또는 색상이 매우 옅은 입자가 배경과 섞여 보일 수 있습니다. 특히 크기가 작은 미립자의 경우 경계가 뚜렷하지 않아 관찰과 계수 과정이 더욱 어려워질 수 있습니다.

염색 멤브레인 필터(Dyed Membrane Filter)는 이러한 문제를 줄이기 위해 어둡거나 중성적인 색상의 배경을 제공합니다. 이를 통해 투명하거나 반투명한 입자, 옅은 색상의 입자를 멤브레인 표면과 보다 명확하게 구분할 수 있습니다.

입자와 배경 사이의 대비가 높아지면 미세한 입자를 보다 쉽게 확인할 수 있으며, 반복적인 현미경 관찰 과정에서도 검사 효율을 높이는 데 도움이 됩니다.

즉, 염색 멤브레인은 단순히 필터의 색상을 바꾼 것이 아니라, 미립자의 시인성을 높여 현미경 기반 분석을 지원하기 위한 여과 소재라고 볼 수 있습니다.

적합한 염색 멤브레인 재질 선택하기

염색 멤브레인은 재질에 따라 표면 특성, 공극 구조, 광학적 특성 및 화학적 호환성 등이 다릅니다. 따라서 분석 목적과 시료의 특성에 맞는 멤브레인을 선택하는 것이 중요합니다.

● Polycarbonate (PCTE)

Polycarbonate Track-Etched(PCTE) 멤브레인은 매끄럽고 평평한 표면과 정밀하게 형성된 원통형 공극이 특징입니다.

표면이 균일하기 때문에 포집된 입자의 형태와 경계를 비교적 명확하게 관찰할 수 있으며, 현미경을 이용한 입자 분석에 적합합니다. 특히 입자의 크기와 형태를 직접 확인해야 하는 분석에서 유용하게 활용될 수 있습니다.

● Polyester (PETE)

Polyester Track-Etched(PETE) 멤브레인은 우수한 광학적 특성과 함께 폭넓은 화학적 호환성을 제공합니다.

다양한 시료 조건에서 사용할 수 있어 분석 환경이나 시료의 화학적 특성을 고려해야 하는 경우 선택할 수 있는 멤브레인 소재입니다. 표면 관찰이 필요한 입자 분석에서도 활용됩니다.

● Mixed Cellulose Ester (MCE)

Mixed Cellulose Ester(MCE) 멤브레인은 높은 입자 포집 효율을 갖고 있으며, 다양한 여과 및 미립자 분석 분야에서 널리 사용되는 소재입니다.

비교적 다양한 공극 크기로 제공되기 때문에 분석 대상 입자의 크기와 시험 조건에 따라 선택할 수 있으며, 일상적인 미립자 분석 및 품질 관리 업무에서 활용하기 좋습니다.

USP <788> 시험에 적합한 멤브레인 선택

USP <788> 시험용 멤브레인을 선택할 때는 단순히 공극 크기만 비교하기보다 시료의 특성과 분석 목적을 함께 고려하는 것이 중요합니다.

우선 분석할 시료의 화학적 조성을 확인하여 멤브레인과의 화학적 호환성을 고려해야 합니다. 또한 포집하고자 하는 입자의 크기에 따라 적절한 공극 크기(Pore Size)를 선택해야 하며, 현미경 관찰이 필요한 경우에는 표면 특성과 색상 역시 중요한 선택 요소가 됩니다.

특히 입자가 투명하거나 색상이 옅은 경우에는 염색 멤브레인을 사용함으로써 배경과의 대비를 높여 보다 명확한 관찰 환경을 확보할 수 있습니다.

Sterlitech는 정확한 입자 검출과 재현성 높은 분석 결과를 지원할 수 있도록 PCTE, PETE, MCE 등 다양한 재질의 염색 멤브레인 필터를 제공하고 있습니다.

시험 목적에 적합한 멤브레인을 선택하면 입자 포집뿐만 아니라 이후 현미경 관찰 및 분석 과정의 효율성도 높일 수 있습니다.

USP <788> 시험 조건과 시료 특성에 적합한 멤브레인 필터 및 관련 제품을 확인해 보세요.

References

1. United States Pharmacopeia. General Chapter <788> Subvisible Particulate Matter in Injections.

2. United States Pharmacopeia. General Chapter <1788.2> Membrane Microscope Method for the Determination of Subvisible Particulate Matter.

3. PDA Journal. Best Practices to Quantify and Identify Particulate Matter on the Interior Surfaces of Single-Use Systems.