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약물 안정성 예측 방법 개발

Method to predict drug stability could lead to more effective medicines

영국과 덴마크 연구자들이 공동으로 약물 후보군의 물리적인 안정성을 예측할 수 있는 새로운 방법을 개발했다고 보고했다. 이 방법은 새롭고 보다 효과적인 약물 개발에 도움이 될 것으로 보인다. 이번 기술은 TeraView라는 회사에 의해 라이센스화 되었다.

이번에 개발된 기술은 고체가 언제 어떻게 결정화되는지를 예측하는 것이다. 광학 및 기계 측정 기술을 이용해, 고체 내의 분자들의 국부화된 움직임이 결정화에 궁극적인 원인임을 발견했다고 보고했다. 관련 연구는 두 편인 Physical Chemistry Chemical Physics와 The Journal of Physical Chemistry B에 게재되었다. ( DOI: 10.1021/acs.jpcb.7b10105)

고체는 분자 구조가 질서정연하지(결정 형태), 무질서한지(유리 형태)에 따라 다르게 행동한다. 화학적인 관점에서 고체의 결정 형태와 유리 형태는 정확히 같은 것이지만, 다른 물리적인 특성이 있다. 유리 형태의 고체는 결정 형태보다 물에 더 잘 녹는데, 이는 의약 응용이라는 관점에서 특히 유용하다. 의약품이 효과가 있으려면 물에 녹아야 하고, 몸 안으로 약물이 들어가 녹아야 하며, 혈류를 따라 그들의 타깃에 도달할 수 있어야 한다.

하지만 요즘에 사용되고 있는 대부분 약품은 결정 형태로, 몸에서 약물이 녹기 위해서는 추가로 에너지가 필요하다. 하지만 유리 형태의 고체로 의약품을 만드는 것은 어렵다. 왜냐하면, 이들 유리 결정 형태의 고체는 안정되지 못하기 때문이다.

모든 유리 형태의 고체는 일정 시간이 지나면 자동으로 결정화된다. 그리고 이 시점에 이르면 분자들은 무질서한 구조를 읽어버려서 처음 이들 약물을 효과적으로 만들어주었던 특성도 잃어버리게 된다. 오랫동안 과학자들의 질문은 결정화가 언제 일어나는지 예측할 수 있느냐는 것이었다. 만일 이 문제를 해결할 수 있다면, 유리 형태의 고체가 실제로 널리 사용될 수 있기 때문이다.

고체가 언제 어떻게 결정화되는지를 예측하기 위해, 대부분의 연구자는 유리 전이 온도(glass transition temperature)에 초점을 맞췄다. 하지만 이번 연구에서는 동력 기계적인 분석과 테라허츠(terahertz) 분광기를 이용해서, 유리 전이 온도보다 더 낮은 온도 임계점에서 일어나는 분자의 움직임이 결정화의 원인이 된다는 것을 밝혀냈다.

이들 움직임은 분자 환경 내에 국부화된 힘에 의해 제약을 받았다. 유리 전이 온도 이상에서 일어나는 상대적으로 큰 움직임과 대조적으로, 더 낮은 온도 임계 값 이상에서의 분자 움직임은 매우 미묘했다. 국부화된 움직임을 측정하기 까다롭지만, 결정화 과정에서는 중요한 부분이다.

연구진은 전임상 단계에서 버려진 기존의 약물들을 대상으로 이들이 결정화의 용해도 한계를 극복하고 안전한 유리 형태로 시장에 다시 진입할 수 있는지를 조사하고 있다고 보고했다. 그리고 이번에 개발된 방법으로 제작된 보정 곡선을 사용하면 재료가 결정화되는데 걸리는 시간을 예측할 수 있다고 연구진은 밝혔다.

관련연구자: Professor Axel Zeitler

관련기관: Universities of Cambridge

본문키워드(한글): 고체, 결정화, 약물 개발, 유리 전이 온도, 용해도

본문키워드(영문): solid, crystallization, drug development, glass transition temperature, solubility

국가: 영국

원문출판일: 2018-03-05

출처: https://phys.org/news/2018-03-method-drug-stability-effective-medicines.html