Paclitaxel 침전물의 크기 변화를 조사한 결과, 표면적증가물질 첨가에 따라 분별침전 시간별 paclitaxel 침전물의 크기가 감소하는 것을 확인하였고, 이는 침전물과 표면적증가물질 간의 전기적 상호작용에 기인하는 것으로 판단된다. 연구에서는 주목 식물세포 배양 유래 항암물질 paclitaxel을 정제하기 위하여 반응액 부피당 표면적이 증가된 분별침전에서 표면적증가물질 실리카-알루미나의 제타전위가 분별침전 양상에 미치는 영향을 조사하였고 분별침전 공정을 개선하면 paclitaxel 정제 공정에 효과적일 것이다.
<h2>Paclitaxel 침전물 형태와 크기 변화</h2> <p>분별침전 공정에서 반응액 부피당 표면적 증가를 위한 표면적증가물질 첨가에 따른 분별침전 시간별 paclitaxel 침전물의 크기 변화를 조사하였다. 분별침전 동안 전자현미경을 이용하여 paclitaxel 침전물의 형태와 크기를 측정하였다. Fig. 5 에서 보는 바와 같이 핵을 중심으로 가지가 성장하며 전체적으로 바늘 형태를 띠었다. 하지만 제타전위가 양( + )의값으로 증가함에 따라 더 얇은 바늘 형태의 침전물이 생성되며, 음(-)의 값으로 증가할수록 두꺼운 바늘 형태를 띠는것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 침전물과 표면적증가물질 간의 전기적 상호작용(electrostatic interaction)에 기인하는 것으로 판단된다. 동일한 분별침전 시간에서는 표면적증가물질을 첨가하지 않은 대조구에 비해 표면적증가물질을 첨가하였을 경우 paclitaxel 침전물의 크기가 상당히 감소함을 알 수 있었다. 이러한 현상은 표면적증가물질이 paclitaxel 침전물의 입자 성장 과정에서 공간적 저해요소(steric barrier) 역할을 하기 때문으로 판단된다. 분별침전 시간(6-12시간)이 경과함에 따라 paclitaxel 침전물의 형태가 핵을 중심으로 가지가 많아지며 성장하는 것을 알 수 있었으며 분별침전 12 시간 이후부터는 침전물의 개수가 많아지고, 입자 크기는 작아짐을 알 수 있었다. 침전물 수가 많아진 것은 입자간 충돌이 잦아 입자들이 부숴졌거나, 2차 핵생성(nucleation)이 일어나 작은 입자들이 많이 생성되기 때문으로 판단된다. 2차 핵생성은 입자 간의 접촉 및 충돌, 또는 결정화가 일어나는 벽에 의한 물리적 충돌에 의해 이루어질 수 있다. 또한 동일한 분별침전 18 시간에서의 침전물의 입자 크기와 제타전위와의 관계를 Fig. 7에 나타내었다. Paclitaxel 침전물 크기는 표면적증가물질인 실리카-알루미나 첨가에 따른 용액의 제타전위 절대값에 반비례 함을 알 수 있었다. 즉, 분별침전 용액의 제타전위 절대값이 증가할수록 분별침전을 통하여 얻은 paclitaxel 침전물의 크기가 감소하였다. 이러한 현상은 제타전위 절대값이 큰 표면적증가물질은 상호간의 반발력이 강하여 paclitaxel 침전 물의 입자 성장 과정에서 서로 뭉침 현상이 없이 안정되게 유지되어 더 효과적인 공간적 저해요소 역할을 하기 때문 으로 판단된다. 일반적으로 원료의약품(active pharmaceutical ingredient, API)의 경우 입자 크기를 작게하여 그 활용도를 높이고자 한다. 입자 크기가 작아질수록 제형 시 용해 속도(dissolution rate), 약물 분산의 균일성 (uniformity of drug dispersion), 경구 생체 이용률(oral bioavailability) 등을 향상시킬 수 있는 장점을 가지고 있기 때문이다. 또한 입자 크기가 작을수록 정제 후 건조 단계에서 잔류수분 및 잔류용매 제거에도 상당히 도움이 되기 때문이다. 이러한 이유로 본 연구 결과인 분별침전 공정에서 표면적증가물질(실리카-알루미나)에 의한 paclitaxel 입 자크기 감소는 의약품의 활용 측면에서도 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.</p> <h1>요 약</h1> <p>본 연구에서는 주목 식물세포(Taxus chinensis) 배양 유래 항암물질 paclitaxel을 정제하기 위하여, 반응액 부피당 표면적이 증가된 분별침전에서 표면적증가물질 실리카-알루미나의 제타전위가 분별침전 양상(순도, 수율, 침전시간, 침전물형태와 크기)에 미치는 영향을 조사하였다. 실리카-알루미나의 제타전위가 양( + )의 값으로 증가할수록 paclitaxel 수율은 증가하였으며 침전 시간은 감소하였다. 표면적증가물질로 제타전위가 가장 큰 알루미나(제타전위: \( + 35.41 \mathrm { mV } \) )를 이용한 경우 표면적증가물질을 이용하지 않은 경우에 비해 침전에 소요되는 시간을 12 시간 정도 단축시킬 수 있었다. 반면 표면적증가물질 실리카-알루미나의 전타전위 변화에도 paclitaxel 순도는 거의 변화가 없었다. 또한 분별침전 과정에서 제타전위 절대값이 증가할수록 paclitaxel 침전물의 크기는 감소하여 제타전위 절대값에 반비례함을 알 수 있었다. 이러한 개선된 분별침전 공정은 바이오매스 유래 paclitaxel 정제 공정에 효과적으로 기여할 것으로 판단된다.</p>