약제학 실습 Alginate bead 레포트

문서 내 토픽

1. Alginate bead 제조

실험을 통해 sodium alginate에 Ca2+을 떨어뜨려 bead를 형성하는 과정을 관찰하고, bead의 pH에 따른 반응을 확인하여 alginate bead에 대한 특성을 이해하였다. 실험 결과 완성된 alginate bead는 투명하고 동글동글한 개구리알 모양을 띠고 있으며, 인공위액에서는 큰 변화가 없지만 인공장액에서는 불투명해지는 것을 확인하였다. 또한 alginate bead가 산성 pH에서는 녹지 않지만 염기성 pH에서는 녹는 특성을 갖고 있음을 알 수 있었다.
2. Alginate bead의 원리

Sodium alginate를 녹여 CaCl2 용액에 떨어뜨리면 Na+과 Ca2+이 치환되면서 alginate가 망상구조를 형성하여 alginate bead가 생성된다. 이러한 원리를 그림으로 표현하였다.
3. 서방형 제제

Alginate bead 외에도 다양한 서방형 제제가 있다. 서방형 제제는 약물의 방출 또는 용출 기전을 조절하여 체내에서 장시간 동안 약물을 방출하는 제제로, 투여 횟수가 적고 부작용이 적다는 장점이 있다. 서방형 제제의 종류로는 SR제제, CR제제, ER(XR,XL)제제, OR제제, GR제제 등이 있다.
4. Alginate bead의 pH에 따른 변화

Alginate bead는 산성 용액에서는 COO-에 H+이 붙으면서 수소결합을 하여 수축되지만 큰 변화는 없다. 반면 염기성 용액에서는 COO-의 형태로 존재하여 반발력이 발생하면서 가교가 벌어지고 bead가 수화되어 흐물흐물해진다. 이러한 특성을 이용하여 장의 염기성 pH 환경에서 약물이 방출되는 제제로 활용할 수 있다.

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1. Alginate bead 제조

Alginate bead는 천연 고분자인 알지네이트를 이용하여 제조되는 마이크로캡슐 또는 나노캡슐 형태의 약물전달체입니다. 알지네이트는 해조류에서 추출되는 음이온성 다당류로, 칼슘 이온과 결합하여 겔 형태를 형성할 수 있습니다. 이러한 특성을 이용하여 알지네이트 비드를 제조할 수 있습니다. 일반적으로 알지네이트 용액에 약물을 혼합한 후 칼슘 이온이 포함된 용액에 떨어뜨리면 알지네이트와 칼슘 이온이 반응하여 비드가 형성됩니다. 이때 비드의 크기, 모양, 기계적 강도 등은 알지네이트 농도, 칼슘 이온 농도, 교반 속도 등의 공정 변수에 따라 조절할 수 있습니다. 알지네이트 비드는 생체적합성, 생분해성, 저독성 등의 장점으로 인해 다양한 분야에서 활용되고 있습니다.
2. Alginate bead의 원리

알지네이트 비드의 형성 원리는 알지네이트와 다가 양이온 간의 이온 결합에 기반합니다. 알지네이트는 카르복실기(-COO-)를 가진 음이온성 다당류로, 칼슘 이온(Ca2+)과 같은 다가 양이온과 결합하여 겔 구조를 형성합니다. 이 과정에서 알지네이트의 카르복실기와 칼슘 이온 간 이온 결합이 일어나며, 이로 인해 알지네이트 사슬이 가교되어 비드 형태로 응고됩니다. 이러한 알지네이트-칼슘 이온 간 상호작용은 비드의 기계적 강도, 팽윤 특성, 약물 방출 속도 등 다양한 물성에 영향을 미칩니다. 따라서 알지네이트 비드의 특성을 조절하기 위해서는 알지네이트 분자량, 농도, 칼슘 이온 농도 등의 공정 변수를 최적화할 필요가 있습니다.
3. 서방형 제제

알지네이트 비드는 서방형 약물 전달 시스템으로 활용될 수 있습니다. 서방형 제제는 약물을 일정 시간에 걸쳐 서서히 방출하여 약물 농도를 일정 수준으로 유지할 수 있는 제형입니다. 알지네이트 비드에 약물을 encapsulation하면 비드 내부에 갇힌 약물이 서서히 확산되어 나오게 됩니다. 이때 비드의 물리화학적 특성, 특히 팽윤 거동과 약물 확산 속도