Paclitaxel은 diterpenoid 계열의 항암물질로 FDA 허가를 받아 난소암, 유방암, 카포시 종양 및 NSCLC 치료용으로 가장 많이 사용되고 있으며, 류마티스성 관절염, 알츠하이머 치료 등에도 적용되고 있다. Paclitaxel은 세가지 방법으로 생산할 수 있는데 현재는 식물세포배양으로부터 추출,정제를 통해 순도 높은 paclitaxe을 생산하고 있다. 전처리 공정으로 식물유래 타르 및 왁스 성분을 흡착제 처리 후에 침전 공정을 통해 높은 순도의 crude paclitaxel을 얻을 수 있다. 본 연구에서는 물리적 특성에 차이가 있는 다공성 메조기공 알루미나 흡착제의 성능을 조사하였다.
<h1>서 론</h1> <p>Paclitaxel은 주목 (yew tree)의 표피에서 발견된 diterpenoid 계열의 항암물질로 난소암, 유방암, 카포시 종양(Kaposi's sarcoma) 및 비소세포성 폐암(non-small cell lung cancer, NSCLC) 치료용으로 미국 FDA (U.S. Food and Drug Administration) 허가를 취득하여 현재 가장 많이 사용되고 있는 항암제이다. 또한 류마티스성 관절염, 알츠하이머 치료 등의 적용증이 계속 확대되고 있으며, 여러 다른 치료 방법들과의 복합처방에 관한 임상실험이 진행 중에 있어 향후 paclitaxel 수요는 계속 늘어날 전망이다.</p> <p>Paclitaxel의 주요 생산 방법에는 세 가지가 있다. 첫째, 주목나무(yew tree)에서 직접 추출하는 방법으로 원료의 계속적인 공급이 어렵고 추출/정제에도 많은 어려움이 있으며 환경보호수인 주목나무 보호에도 적합하지 않은 방식이다. 둘째, 주목나무의 잎에서 전구체(baccatin III, 10-deacetylbaccatin III, 10-deacetylpaclitaxel 등)를 얻어 side chain을 화학적으로 결합하는 반합성 방법이다. 이 방법 역시 전구체를 주목나무에서 직접 얻어야 하므로 직접 추출의 경우와 마찬가지 문제점들을 가지고 있다. 셋째, 주목나무에서 callus를 유도하고 종균배양을 거쳐 주배양기에서 식물세포를 배양하여 얻는 방법이다. 식물세포배양방법은 기후, 환경 등의 외부 인자에 의해 영향을 받지 않고 생물반응기 내에서 안정적으로 생산이 가능하기 때문에 일정한 품질의 paclitaxel을 대량 생산할 수 있다는 장점이 있다. 그 외 방법으로 전합성 방법과 미생물 발효에 의한 생산 방법이 있으나 paclitaxel의 수율이 낮아 상업화에는 아직 어려움이 많다.</p> <p>그러므로 현재 식물세포배양으로부터 여러 단계의 추출 및 정제 공정을 거쳐 높은 순도의 paclitaxel을 주로 생산하고 있다. 일반적으로 분리 및 정제 과정은 원료인 바이오매스(paclitaxel을 함유한 식물세포)로부터 paclitaxel을 먼저 유기용매로 추출하고, 전 처리(pre-purification) 공정을 거쳐 최종 정제를 통하여 제품을 생산하는 공정으로 이루어져 있는데, 이 과정에서 특히 전 처리 공정은 최종 정제 비용에 많은 영향을 미친다. 기존의 연구들에서는 정제를 위한 전 처리 공정으로 고가의 크로마토그래피를 이용하고 있거나 전 처리 없이 추출을 거친 crude paclitaxel을 HPLC (high performance liquid chromatography) 에 의해서 바로 최종 정제하게 된다. 대체로 바이오매스로부터 유기용매를 이용하여 paclitaxel을 추출하면 순도는 \( 0.5 \% \) 이하이며, 간단한 전 처리 공정 후에도 \( 10 \% \) 정도의 순도로 매우 낮다. 이러한 시료를 바로 HPLC에 의하여 최종 정제할 경우 경제적 측면에서 많은 문제가 있으며 또한 scale-up 및 대량생산에 많은 어려움이 따른다. 따라서 전 처리 공정을 통하여 시료의 순도를 가능하면 높여 (최소 \( 50 \% \) 이상) 주어야 최종 정제, 특히 \( \mathrm{HPLC} \) 를 이용한 정제에서의 비용을 줄일 수 있다.</p> <p>전 처리 공정으로 흡착제 처리 및 침전에 의해 고순도의 crude paclitaxel을 얻을 수 있는 방법이 보고되어 있다. 식물유래 타르 및 왁스 성분을 흡착제 처리로 제거한 후에 침전 공정에 의하여 높은 순도(>50\%)의 crude paclitaxel을 얻을 수 있어 매우 간단하고 편리하게 전 처리 할 수 있는 방법이다. 식물유래 타르 및 왁스 성분은 paclitaxel의 분리/정제에 많은 악영향을 미치는데, 특히 HPLC 정제 공정에서 칼럼의 충진재(resin) 수명을 단축시킬 뿐만 아니라 처리량을 감소시키고 많은 양의 유기용매 사용을 유발함으로 전 처리 공정에서 반드시 제거되어야 한다. 알루미나는 우수한 표면화학적 활성, 적절한 비표면적과 기공분포를 가지고 있 어 흡착제로 널리 사용되고 있다. 하지만 알루미나 흡착제를 이용한 식물유래 타르 및 왁스 성분 제거를 통한 항암물질 paclitaxel 정제에 관한 체계적 연구는 매우 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 분무열분해(spray pyrolysis) 공정에 의해 제조된 물리적 특성이 다른 다공성 메조기공 알루미나(mesoporous alumina) 흡착제의 성능을 조사하였다. 또한 일정한 기공크기에서 다양한 종류의 표면적을 가진 알루미나 흡착제를 제조하여 표면적 변화에 따른 흡착제 처리 효과를 조사하였다. 궁극적으로 식물세포배양에 의한 항암물질 paclitaxel 정제를 위하여, 알루미나 흡착제의 물리적 특성 변화가 흡착제 처리 효과에 미치는 영향을 자세히 조사하고자 하였다.</p>