주사제 멸균법 종류와 원리: 고압증기, 건열, 여과멸균 완벽 정리

 

주사제 제조의 완성, 왜 멸균이 중요한가?

주사제는 소화기관이나 피부 장벽을 거치지 않고 혈관이나 조직으로 직접 투여되는 제형이다. 따라서 미생물이나 오염 물질이 포함될 경우 패혈증과 같은 치명적인 부작용을 초래할 수 있다. 제제학에서 주사제의 무균성(Sterility)을 확보하는 것은 단순히 '깨끗하게 만드는 것'을 넘어, 모든 미생물의 포자까지 완벽하게 사멸시키는 엄격한 과정을 의미한다. 제품의 특성과 성분의 열안정성에 따라 적절한 멸균법을 선택하는 것은 주사제 설계의 핵심이라 할 수 있다.

고압증기멸균법(Moist Heat Sterilization): 가장 신뢰받는 표준

가장 널리 쓰이는 방법은 오토클레이브(Autoclave)를 이용한 고압증기멸균법이다. 대개 15~20분간 고압의 수증기를 노출시킨다. 이 방법이 강력한 이유는 수증기가 미생물의 단백질을 변성시키고 응고시키는 능력이 뛰어나기 때문이다. 열에 안정한 수용액 주사제라면 이 방법이 첫 번째 선택지가 된다. 하지만 모든 약물이 이 높은 열을 견딜 수 있는 것은 아니다. 단백질 의약품이나 열에 의해 분해되는 성분은 이 과정을 거치면서 약효를 잃을 수 있으므로, 제제 설계 단계에서 약물의 열안정성 데이터를 먼저 확인하는 것이 필수적이다.

건열멸균법(Dry Heat Sterilization): 유리 용기와 오일을 위한 선택

수분이 없는 상태에서 높은 열을 가해 미생물을 산화시켜 사멸시키는 방법이다. 보통 2시간 이상 처리하거나, 더 높은 온도에서 단시간 처리한다. 고압증기멸균보다 훨씬 높은 온도가 필요하기 때문에 주로 주사제 용기(앰플, 바이알)의 멸균이나, 수증기가 침투하기 어려운 오일성 주사액, 파우더 제제에 사용된다. 또한 이 방법은 미생물 사멸뿐만 아니라 열에 강한 내독소(Pyrogen)를 제거(Depyrogenation)하는 데도 효과적이다.

여과멸균법(Filtration): 열에 취약한 성분을 위한 우회로

백신이나 호르몬제, 항생제처럼 열을 가하면 바로 변성되는 민감한 약물들은 어떻게 할까? 이때는 열 대신 '체'를 이용한다. 일반적으로 0.22μm 크기의 미세한 기공을 가진 필터를 통해 약액을 통과시키면, 이보다 큰 세균이나 곰팡이들이 물리적으로 걸러진다.

주의할 점은 여과멸균은 미생물을 '죽이는' 것이 아니라 '제거하는' 방식이라는 것이다. 따라서 공정 전체가 극도로 청정한 환경(Aseptic area)에서 이루어져야 하며, 필터가 파손되지 않았는지 확인하는 버블 포인트 테스트(Bubble Point Test) 등의 무결성 시험이 반드시 병행되어야 한다.

가스멸균법과 방사선멸균: 특수 상황에서의 대안

플라스틱 주사기나 열과 습기에 모두 예민한 기구들은 에틸렌옥사이드(EO) 가스를 이용해 멸균한다. 가스가 미생물의 DNA와 결합하여 증식을 막는 원리다. 효과는 뛰어나지만 가스 자체의 독성이 강해 충분한 환기 시간이 필요하다는 단점이 있다. 최근에는 감마선이나 전자선을 조사하여 미생물을 사멸시키는 방사선멸균법도 대량 생산되는 일회용 의료기기 멸균에 자주 활용되고 있다.

멸균 공정 선택 시 연구자의 고민

결국 어떤 멸균법을 선택하느냐는 약물의 물리화학적 성질과 용기의 재질에 의해 결정된다. 가장 이상적인 것은 '최종 멸균(Terminal Sterilization)'이다. 제품을 용기에 다 담은 후 마지막에 통째로 멸균하는 것이 가장 안전하기 때문이다. 하지만 약물이 이를 견디지 못한다면 공정 과정 하나하나를 무균적으로 관리하는 '무균 조작법'을 택할 수밖에 없다. 제제학은 이처럼 안전과 효율 사이에서 최적의 균형점을 찾아가는 과정이라 할 수 있다.