의약품 광안정성: ICH Q1B에 따른 시험
ICH Q1B 가이드라인은 신규 원료의약품 및 의약품에 대한 광안정성 시험을 규정합니다. 가시광선 및 근자외선에 대한 최소 조사량을 설정하며, 두 가지 조사 옵션을 구분합니다. 재현 가능한 시험을 위해서는 분광 분포, 누적 조사량, 시료 온도, 포장 상태 및 문서화를 함께 관리해야 합니다. 본 페이지에서는 이러한 요구사항과 그 측정 구현 방법을 설명합니다.
의약품 문제와는 별개로 소재 및 착색제의 노화에 대해서는 자외선 노화 및 내광성에서 다룹니다.
ICH Q1B에 따른 광안정성 시험은 어떻게 진행됩니까?
광안정성 시험은 광화학 반응을 조사합니다: 적절한 발색단(예: 방향족 고리, 카르보닐기, 공액계)을 가진 분자는 UV 또는 가시광선 영역의 광자를 흡수하여 전자적으로 여기된 상태로 이동합니다. 이 상태로부터 후속 반응이 일어날 수 있는데 – 광분해, (용존 산소가 관여하는 경우가 많은) 광산화, 이성질화, 결합 절단 – 이는 분해산물 생성, 변색, 또는 활성물질 손실로 이어집니다. 물질이 반응하는지, 얼마나 강하게 반응하는지는 흡수 스펙트럼, 양자수율, 그리고 물질이 존재하는 매트릭스에 따라 달라집니다.
ICH Q1B는 원료의약품과 완제의약품이 가시광선 영역과 근자외선 영역(320~400 nm)을 모두 포함하는 정해진 광조사(照射)에 노출되도록 요구하는데, 이는 많은 의약품 발색단이 바로 이 전이 영역에서 흡수하기 때문입니다. 이와 병행하여, (일반적으로 알루미늄 호일로 감싼) 차광 대조 시료를 동일한 열적 조건에서 진행합니다. 조사된 시료와 차광 대조군 간의 차이만이 광분해 효과로 간주되며 – 이를 통해 종종 여러 시간에 걸친 조사 동안 발생하는 순수한 열적 분해 효과를 분리해냅니다. 외관, 용액의 투명도/색상, 함량, 그리고 분해산물은 광화학적 분해산물에 대해 검증된 방법을 사용하여 평가됩니다.
시험 절차 6단계
- 시험 대상물과 포장 수준을 정의합니다.
- 적절한 ICH Q1B 옵션과 조사원을 문서화합니다.
- 가시광선 조사량과 UV 조사량을 별도로 측정합니다.
- 시료 온도와, 해당하는 경우 차광 대조군을 고려합니다.
- 균일성, 측정 위치 및 센서의 교정 상태를 문서화합니다.
- 종점, 편차 및 결과를 추적 가능하게 기록합니다.
광안정성 시험에는 어떤 광원이 사용됩니까
ICH Q1B는 일광 또는 실내 간접 일광을 시뮬레이션하기 위한 두 가지 허용 광원 옵션을 정의하고 있으며, 두 옵션은 기술적으로 상당히 다릅니다 (ICH Q1B Guideline, EMA/ICH):
옵션 1은 방출 스펙트럼이 D65/ID65 표준과 유사한 단일 광원을 사용합니다 – 예를 들어 복합 일광 형광램프, 크세논 아크램프 또는 메탈할라이드 램프가 있습니다. D65는 국제적으로 인정되는 옥외 일광 표준이며, 이를 위해 ICH Q1B는 1996년판에서 ISO 10977(1993)을 참조하고 있습니다. 해당 표준은 이후 폐지되었으므로, ICH Q1B 자체에 기술된 광원 설명이 기준이 됩니다. ID65는 실내 간접 일광에 대응하는 등가 표준입니다. 필요한 경우 320 nm 미만의 복사선은 필터로 제거합니다.
옵션 2는 두 개의 개별 광원을 조합합니다: ICH Q1B에 기술된 냉백색 특성을 갖는 냉백색 형광램프와, 320~400 nm의 분광 분포와 350~370 nm 사이의 방출 최대값을 가지며 320~360 nm 및 360~400 nm 대역 모두에서 상당한 비율의 복사 에너지가 요구되는 별도의 근자외선 형광램프입니다. 최신 챔버는 이러한 기능을 백색 LED 모듈(가시광 영역)과 UV-A LED를 조합하여 구현하거나, 여전히 전통적인 근자외선 형광램프를 사용합니다.
| 기술 | 특성 | 장점 / 한계 | 일반적인 용도 |
|---|---|---|---|
| 크세논 아크램프(옵션 1, 필터 적용) | 전체 스펙트럼 광원이며, ID65/D65 필터 세트로 창유리에 상응하는 스펙트럼으로 제한됨 | 단일 광원으로 UV 및 가시광 영역을 동시에 커버할 수 있어 실제 태양광 시뮬레이션에 매우 적합합니다. UV와 가시광 목표를 동시에 정확히 충족할 수는 없으며, 필터 노화로 스펙트럼이 변화합니다 | 원료의약품 및 제제 시험, 포장재 연구 |
| 메탈할라이드 램프(옵션 1) | 필터를 통해 D65/ID65에 맞춘 연속 스펙트럼 | 높은 복사조도, 소형 설계 가능. 분광 미세구조(선 방출)를 정기적으로 분광 점검해야 함 | 워크인 챔버, 배치 시험 |
| 냉백색 + 근자외선 형광램프(옵션 2, 전통형) | VIS 및 근자외선용으로 독립적으로 제어 가능한 두 종류의 램프 | 채널을 독립적으로 조사량 제어할 수 있어 제약 실무에서 가장 널리 사용됨. 램프 수명이 제한적이며(가동 시간이 수천 h에 불과한 경우가 많음), 사용 기간 동안 스펙트럼 편차 발생 | ICH Q1B/VICH GL5에 따른 확인 시험, 일상 실험실 업무 |
| 백색 LED + UV-A LED 모듈(옵션 2, LED 기반) | 반도체 기반으로 냉백색 및 근자외선 스펙트럼을 재현 | 수명이 현저히 길고, 스펙트럼의 큰 변화 없이 조광 가능하며 발열이 적습니다. 장비 검증(qualification) 과정에서 ICH Q1B의 광원 요구사항과의 분광 일치성을 입증해야 함 | 최신 조사 챔버, 자동 조사량 제어 |
옵션 1과 옵션 2 비교
| 항목 | 옵션 1 | 옵션 2 |
|---|---|---|
| 광원 | 표준 광원 D65 또는 ID65 – 두 성분에 대해 하나의 광원 사용 | 냉백색 형광 또는 LED 광원과 별도의 UVA 광원 |
| 조사(照射) 증명 | 복합 조사(照射), 별도로 평가 | 가시광 및 UV 성분을 별도로 설정 및 측정 |
| 최소 조사량 | 가시광 ≥ 1,200,000 lux·h, UVA ≥ 200 W·h/m² | 가시광 ≥ 1,200,000 lux·h, UVA ≥ 200 W·h/m² |
| 실무상 결과 | 단일 광원이지만 분광 요구조건이 더 엄격함 | 별도 제어이므로 조사량 관리가 더 용이함 |
여기에 기재된 수치는 가이드라인의 일반적인 해석을 나타낸 것입니다. 기준이 되는 것은 유효한 ICH Q1B 개정판과 각 시험계획서에 명시된 사양입니다.
어떤 공정 변수가 결정적입니까
조도(lux)와 누적 광 조사량(lux-hour). 럭스는 인간 눈의 민감도인 V(λ)로 가중된 측광량입니다. 원료의약품의 흡수 스펙트럼은 일반적으로 인간의 시감효율 스펙트럼과 일치하지 않기 때문에, 럭스는 광화학적 효율과 직접적인 상관관계를 가지지 않습니다. 그럼에도 불구하고 lux-hour는 ICH Q1B가 가시광선 영역에 대해 요구하는 기준량입니다(최소 120만 lux-hour). 이는 교정된, 널리 보급된 조도계를 사용하여 균일하게 측정할 수 있기 때문입니다.
UV-A 복사조도(W/m²)와 UV 조사량(Wh/m²). 320~400 nm 범위는 많은 의약품 발색단에 대해 가장 높은 광화학적 반응성을 나타냅니다. ICH Q1B는 이 영역에서 적산 에너지 최소 200 Wh/m²를 요구합니다. 이 값은 시감 가중이 아니라 복사측정량으로 직접 정의되기 때문에, 원료의약품의 흡수 스펙트럼과 직접 연관지을 수 있습니다.
광원의 분광 분포. 적산 조사량이 동일한 두 광원이라도 분광 분포가 일치하지 않으면 서로 다른 광화학적 효과를 나타낼 수 있습니다. 예를 들어 한 램프의 에너지 최대값이 370 nm가 아닌 355 nm에 있고 원료의약품이 그 영역에서 매우 다르게 흡수하는 경우가 그러합니다. 이러한 이유로 ICH Q1B는 총 조사량뿐만 아니라 320~360 nm 및 360~400 nm 하위 대역에 대한 최소 분포도 규정하고 있습니다.
시료 온도. 온도 제어(일반적으로 25 °C ± 5 °C)가 없으면 열적 효과와 광분해 효과를 분리할 수 없으며, 암소대조군이 이를 위한 기준값을 제공합니다.
시료 층 두께. ICH Q1B에 따라 고체는 일반적으로 약 3 mm를 넘지 않는 두께로 펼쳐 놓습니다. 층 두께가 증가할수록 Beer–Lambert 법칙에 따라 표면 부근의 분자층만 완전한 복사조도를 받기 때문입니다(자기 차폐).
조사 챔버 전체의 조사 균일성. 특히 대형 또는 사람이 들어갈 수 있는 챔버에서는 가장자리와 중앙 위치 사이에 복사조도가 상당히 달라질 수 있습니다. 균일성 입증이 없으면 개별 시료 위치가 실제로 어떤 조사량을 받았는지 알 수 없습니다.
공정을 제한하거나 오류를 유발하는 요인은 무엇인가
전기적인 램프 전력은 광학적 조사량이 아닙니다. 램프의 와트 수는 소비되는 전기 전력을 나타낼 뿐, 실제로 시료 위치에 도달하는 복사조도를 나타내지 않습니다. 반사판 오염, 램프 노화, 거리 및 장착 기하 구조는 정격 전력의 변화 없이도 실제 복사조도를 크게 변화시킵니다. 유일하게 신뢰할 수 있는 값은 교정된 복사계 또는 분광복사계를 이용하여 실제 시료 위치에서 측정한 값입니다.
조사량 제어 없이는 시간 값만으로 충분하지 않습니다. 고정된 조사 시간은 복사조도가 일정하게 유지되는 동안에만 유효합니다. 램프는 노화되고 반사판은 오염되므로 사용 기간이 경과함에 따라 복사조도가 감소하며, 고정 시간 제어 방식에서는 실제로 적용된 조사량이 목표값 이하로 떨어지는 것을 인지하지 못한 채 넘어갈 수 있습니다. 이러한 이유로 ICH Q1B는 검증된 화학적 액티노미터를 이용한 조사, 또는 목표 조사량에 도달할 때까지 교정된 복사계/조도계로 지속적으로 모니터링하는 두 가지 동등한 방식을 명시적으로 허용하고 있습니다.
단일 옵션 1 광원 유형으로는 두 목표값을 동시에 정확히 충족할 수 없습니다. 실제 D65/ID65 주광에서의 UV-A 대 가시광선 비율은 두 ICH 목표값(가시광선 120만 lux-hour 대 UV 200 Wh/m²)이 암시하는 비율과 일치하지 않습니다. 가시광선 목표값에 도달할 때까지 조사를 계속하면, 필터링된 D65/ID65 제논 광원은 흔히 상당한 UV 과다 조사를 초래하며(실제로 광원에 따라 목표값 대비 수백 퍼센트에 달하는 UV 조사량 초과가 보고된 바 있습니다), 반대 방향의 제어 방식을 사용하면 가시광선 목표값을 충족하지 못하게 됩니다(Atlas Application Guide AG103, n.d.). 실무에서는 어느 목표값을 제한 요인으로 설정할지 의도적으로 결정하거나, 옵션 2에서 일반적으로 사용되는 것처럼 독립적으로 조사량이 제어되는 두 채널을 사용해야 합니다.
상반법칙(Bunsen–Roscoe 법칙)이 예외 없이 성립하는 것은 아닙니다. 이 법칙은 광화학적 효과가 낮은 강도가 오래 작용하든 높은 강도가 짧게 작용하든 관계없이 복사조도와 시간의 곱(조사량)에만 의존한다고 가정합니다. 그러나 다수의 원료의약품에서 다색광 조사 하의 광화학 반응속도론이 단순 반응 차수에서 벗어나며, 경쟁적인 후속 반응, 여기 상태의 포화 효과, 또는 고선량률에서의 산소 소모 등에 의해 강도 의존적 효과가 나타날 수 있음이 밝혀졌습니다(Maafi & Al-Qarni, 2022). 따라서 서로 다른 강도의 두 가지 조사 방식에서 총 조사량이 동일하더라도 반드시 동일한 정도의 분해가 일어나는 것은 아닙니다.
실제 시료 위치를 벗어난 지점에서의 측정은 충분하지 않습니다. 챔버 벽면이나 램프 근처의 센서는 특히 거리, 입사각, 또는 다른 시료에 의한 가림이 변화하는 경우 시료 표면과 동일한 복사조도를 측정하지 못합니다. 이를 위해서는 시료 위치에서의 코사인 보정 센서가 필수적입니다.
용기 및 포장재는 흔히 과소평가됩니다. "투명하다"고 기술된 용기라도 재질에 따라 근자외선 영역의 일부를 다양한 비율로 차단합니다. 시료 용기를 선택할 때 이를 고려하지 않으면 실제 포장 시나리오에는 존재하지 않는 인위적인 보호 효과가 발생합니다.
용기 및 포장재가 분광 노출에 미치는 영향은 무엇입니까
시료 용기의 분광 투과율은 광원에서 방출되는 스펙트럼 중 실제로 시료에 도달하는 부분을 결정합니다 - 이는 용기 외부에서 복사계로 측정한 복사조도와는 별개입니다. 석영 유리는 UV-C 영역까지 거의 손실 없이 투과되므로 포장하지 않은 원료의약품을 시험하는 데 적합하며, ICH Q1B는 이를 위해 화학적으로 불활성이고 투명한 용기를 요구합니다. 붕규산 유리는 300 nm 부근에서 명확한 투과 경계를 나타내므로 근적외선-UV(320~400 nm) 영역의 대부분을 통과시키는 반면, 더 짧은 파장의 UV는 흡수합니다. 소다석회 유리(표준 유리)는 투과 경계가 310~320 nm 부근으로 더 높은 파장에 있어 이미 낮은 근UV 대역 중 상당 부분을 감쇠시킵니다. 갈색 유리는 가시광선 영역(흔히 450~500 nm까지)까지 광범위하게 흡수하며, 차광을 목적으로 의도적으로 사용됩니다. PET 또는 PVC와 같은 투명 플라스틱은 소재에 따라 UV 차단 시작 파장이 다르며, 플라스틱에 포함된 UV 안정제에 의해 추가로 이동될 수 있습니다. 1차 포장 외부에서 포장하지 않은 원료의약품을 시험하는 경우, ICH Q1B는 해당 분광 범위에서 투과성을 갖는 투명 용기(일반적으로 석영)를 요구합니다. 1차 포장 및 시판 포장 상태의 완제품을 시험하는 경우에는 포장재 자체의 투과율이 시험 대상의 일부가 되는데, 이는 ICH Q1B 의사결정 트리에서 제기하는 질문, 즉 포장이 적절한 차광을 제공하는지에 대한 답이 되기 때문입니다.
액티노메트리, 양자수율, 그리고 조사량 개념의 한계
1차 광화학 단계는 광자 에너지로 설명할 수 있습니다:
Ephoton = h · c / λ
여기서 h는 플랑크 상수, c는 빛의 속도, λ는 파장입니다. 파장이 짧을수록 광자는 더 높은 에너지를 가집니다. 근적외선이 아닌 근자외선(320~400 nm) 영역에서는 광자 에너지가 약 3.1~3.9 eV로, 많은 유기 결합을 전자적으로 여기시킬 수 있지만 일반적으로 직접적이고 균일분해적으로 결합을 절단하기에는 충분하지 않습니다 – 실제 결합 절단은 대개 여기 상태로부터의 후속 광화학 반응을 통해 일어납니다.
흡수된 광자가 실제로 화학적 전환으로 이어지는 효율은 광화학 양자수율로 설명됩니다:
Φ = (전환된 분자 수) / (흡수된 광자 수)
흡수된 광자 수 자체는 광학적으로 희박한 용액의 경우 비어-람베르트 법칙(A = ε · c · l, 여기서 몰흡광계수 ε, 농도 c, 광경로 길이 l)에 따라 결정되며, 광분해의 초기 속도는 Φ, 해당 파장에서의 광원의 분광 광자속, 그리고 시료의 흡광도에 비례하는 것으로 근사할 수 있습니다.
모델 가정: 이는 관련 분광 범위 전체에서 양자수율이 일정하고, 광학적으로 희박하며, 균질하고 잘 혼합된 시료에 대해서만 엄밀하게 성립합니다. 고체, 농축 용액, 또는 혼탁한 부유물의 경우 자기차폐로 인해 단순한 비어-람베르트 근사가 성립하지 않습니다 – 이러한 이유로 ICH Q1B는 모델 계산을 직접 적용하는 대신 고체에 대해 제한된 층 두께를 규정하고 있습니다.
실무적 결과: 두 개의 서로 다른 광원 사이에서 적용된 조사량(럭스-시간, Wh/m²)의 단순한 수치적 일치는, 스펙트럼이나 조사율이 다를 경우 동일한 광화학적 효과를 보장하지 않습니다. 따라서 Option 1 또는 Option 2 규격에 대한 분광 적합성은 단순한 규제상의 형식이 아니라, 서로 다른 시험기관과 챔버 유형 간에 결과를 비교 가능하게 하기 위해 물리적으로 반드시 필요한 조건입니다.
예제: ICH Q1B 목표 조사량에 도달하기 위한 시료 조사 시간 계산
1. 가정. Option 2 조사 챔버는 시료 위치에서 40 W/m²의 근자외선 복사조도를 제공하며(실무에서 근자외선 형광램프 또는 UV-A LED 모듈 조합에 대한 전형적인 값인 4 mW/cm²에 해당), 가시광선 영역에서는 75,000 lux의 조도를 제공합니다.
2. 모델. 조사량 H = 복사조도 E × 시간 t로, UV(목표값 200 Wh/m²)와 VIS(목표값 1,200,000 lux·h)에 대해 각각 계산합니다.
3. 계산.
UV 채널: t(UV) = 200 Wh/m² ÷ 40 W/m² = 5 h
VIS 채널: t(VIS) = 1,200,000 lux·h ÷ 75,000 lux = 16 h
4. 결과. UV 목표값은 이미 5시간 후에 도달하지만, VIS 목표값은 16시간이 지나야 도달합니다.
5. 기술적 해석. 두 채널을 독립적으로 모니터링하여 각각 목표 조사량에 도달하는 즉시 자동으로 꺼지도록 하면 문제가 없습니다. 반면 두 채널에 동일하게 고정된 16시간의 조사 시간을 적용하면, 시료는 UV 영역에서 약 640 Wh/m²를 받게 되는데, 이는 요구되는 목표 조사량의 세 배가 넘는 양입니다. 이는 명목상 "ICH Q1B에 따라" 작업한다고 하면서도 서로 다른 제어 로직을 사용하는 실험실 간에 열화 프로파일이 달라지는 실무적으로 중요한 이유입니다. 이는 BS-02+에 구현된 것처럼, 고정 시간 제어보다 개별적으로 제어되고 지속적으로 측정되는 조사량 채널이 더 바람직한 이유를 잘 보여줍니다.
광안정성 시험은 어디에 사용됩니까
의약품 품목허가 (ICH Q1B). 모든 신규 원료의약품과 모든 신규 완제의약품에 대해 광안정성 관련 데이터는 품목허가 자료의 일부입니다. 여기서 핵심 공정 변수는 가혹시험(방법 개발을 위해 목표값을 의도적으로 초과시킴)과 확인시험(ICH 목표값에 정확히 맞춰 조사(照射)함) 간의 비교인데, 이는 두 시험의 목적이 서로 다르기 때문입니다 - 분해 경로를 규명하는 것과 규제상 사용 가능한 수치를 도출하는 것입니다.
생명공학 및 바이오의약품. 단백질 및 기타 고분자 물질은 흔히 고전적인 저분자 물질과는 다른 경로(방향족 아미노산 잔기의 산화, 응집)를 통해 광화학적으로 분해됩니다. 여기서 중요한 것은 순수 UV 조사량보다는 누적 VIS 노출인 경우가 많은데, 이는 많은 바이오의약품이 UV 투과율은 제한적이지만 가시광선 영역에서는 측정 가능한 투과율을 가진 바이알에 보관되기 때문입니다.
수의학 (VICH GL5). 동물용 의약품의 광안정성 시험은 독립적이지만 방법론적으로는 거의 동일한 가이드라인을 따릅니다. 여기서 핵심은 기술적으로 동일한 시험 설정에도 불구하고 인체용 의약품과는 별도의 등록 체계라는 점입니다 (EMA, VICH GL5).
화장품 및 더마 코스메틱. 광안정성 시험은 여기서도 방법론적으로 유사하게 수행되지만, 엄격한 ICH 체계 밖에서 이루어지며, 예를 들어 UV 필터의 안정성이나 색상 변화를 확인하기 위한 목적입니다. 핵심 공정 변수는 흔히 ICH 특유의 럭스/UV 목표값보다는 실제 태양광 노출의 시뮬레이션입니다.
위탁시험기관 (CRO/CDMO). 외주 안정성 시험의 비중이 증가함에 따라, 소급성 있는 교정을 갖춘 표준화된 GMP 문서화 조사 챔버의 중요성도 커지고 있는데, 이는 결과가 서로 다른 시험 장소 간에도 비교 가능해야 하기 때문입니다.
포장 개발. ICH Q1B 의사결정 트리에서 규정하는 1차 포장 및 시판 포장 시험의 경우, 포장재 자체의 분광 투과율이 핵심 공정 변수입니다 - 이는 추가적인 차광 표시 없이 제형을 승인받을 수 있는지 여부를 결정합니다.
분석법 개발. 가혹시험은 안정성 지시 HPLC 방법을 검증하기 위해 의도적으로 분해산물을 생성합니다. 여기서 중요한 것은 분석적으로 평가 가능한 농도에서 관련 분해산물을 생성할 만큼 충분히 높으면서도, 통제되고 문서화된 과다조사(過多照射)입니다.
생물의약품, 불투명 고체, 반고체 및 콤비네이션 제품 시험 방법
콜드체인 조건에서의 광안정성. 2~8 °C에서 보관되는 생물의약품은 냉각이 동시에 작동하는 상태에서 광안정성 시험이 필요한 경우가 많은데, 이는 기존 광원의 발열로 인해 열분해와 광분해가 원치 않게 중첩될 수 있기 때문입니다.
불투명 및 유색 고체. 비투명 고체의 경우 표면 근처의 층만 완전한 복사조도를 받으며, 자체 차폐로 인해 더 깊은 분자층은 사실상 조사(照射)되지 않습니다. 따라서 이러한 시험의 결과는 주로 표면 변화(예: 변색)를 나타낼 뿐, 벌크 활성물질의 특성을 나타내지는 않습니다.
반고체 및 비평면 제형. 크림, 겔 또는 패치는 고체용으로 의도된 얇은 층으로 쉽게 펼칠 수 없으므로, ICH Q1B의 조사(照射) 기하 구조를 의미 있게 근사하기 위해서는 별도로 조정된 시료 준비(예: 투명 캐리어 위의 정의된 필름 두께)가 필요합니다.
콤비네이션 제품. 프리필드 시린지, 자동주사기 또는 기타 약물-디바이스 콤비네이션 제품의 경우 하우징 소재도 활성물질과 함께 광화학적으로 반응할 수 있어(황변, 취화) 순수한 활성물질 분석을 넘어서는 확장된 평가가 필요합니다.
어떤 물리량을 측정 또는 모니터링해야 합니까
모든 측정 계획의 출발점은 장비가 아니라, 해당 결정을 위해 실제로 어떤 물리량이 필요한가라는 질문입니다. ICH Q1B 적합성을 입증하려면 두 가지 기본 물리량이 필요합니다. 가시광선 영역에 대한 광도측정 조도(lux)와, 근자외선 성분에 대한 320–400 nm 범위의 복사측정 복사조도(W/m²)이며, 각각 시간에 걸쳐 적산하여 누적 조사량을 산출합니다.
측정 위치: 램프나 챔버 벽면이 아니라 실제 시료 위치에서 측정해야 하며, 각도 의존 효과를 정확히 포착하기 위해 코사인 보정된 센서를 사용해야 합니다.
관련된 측정 불확도: 센서의 교정 불확도(일반적으로 수 퍼센트 수준이며 PTB/NIST와 같은 국가 표준에 소급 가능), 센서의 응답 곡선과 실제 광원 간의 분광 불일치, 그리고 시료 챔버 내 위치 편차로 인한 공간적 측정 불확도가 있습니다.
광대역 측정으로 충분한 경우: 장비 검증 과정에서 광원의 분광 적합성이 이미 입증되었고 이후 유의미하게 변하지 않은 상태에서, 일상적인 시험 중 지속적인 조사량 모니터링을 수행하는 경우에는 교정된 RMD Pro 디지털 복사계로 충분합니다.
분광 측정이 필요한 경우: 챔버의 최초 검증 시, 램프 종류나 제조사를 변경할 때, 램프 사용 수명 동안 분광 드리프트가 의심될 때, 그리고 서로 다른 챔버나 광원 종류(형광램프 대 LED)를 비교할 때는 320–360 nm 및 360–400 nm 하위 대역별 분포를 확인해야 하는데, 이는 광대역 센서로는 근본적으로 불가능합니다. 이 경우에는 UVpad 또는 UVpad E와 같은 분광복사계가 적합합니다.
검증된 조사 챔버에서는 조사량이 고정된 시간 간격이 아니라, 각 분광 채널(가시광선 및 근자외선)을 독립적으로 모니터링하고 목표값 도달 시 자동으로 조사를 종료하는 연속 적산 센서에 의해 제어됩니다. 이는 두 가지 이유에서 기술적으로 중요합니다. 첫째, 이를 통해 적용된 조사량이 램프 노화, 오염 또는 온도 변동과 무관해지며, 단순 시간 제어 방식에서는 이러한 요인이 눈에 띄지 않는 과소 또는 과다 조사를 초래할 수 있습니다. 둘째, 연속 기록을 통해 실제로 적용된 조사량에 대한 완전하고 GMP에 적합한 기록(단일 최종값이 아니라 시간에 따른 조사량 곡선)이 생성되며, 이는 데이터 무결성 요구사항과 사용된 시험 장비의 IQ/OQ 문서화와 관련이 있습니다. 또한 사용된 센서의 정기적인 재교정 및 재검증이 필요한데, 측정 센서 자체도 노화로 인한 드리프트를 겪기 때문입니다. 교정되지 않은 "자동화된" 제어 루프는 재현 가능하지만 지속적으로 잘못된 값을 안정적으로 산출할 뿐입니다. DIN EN ISO/IEC 17025:2018-03에 따른 공인 교정이 이러한 측정 소급성을 확립합니다.
공간적 또는 시간 분해 측정이 필요해지는 경우: 더 크거나 새로 설치된 챔버를 검증할 때 균질성을 입증하기 위해 복사조도의 공간 매핑이 필요하며, 강도 의존적 효과를 해석하는 데 최종 조사량뿐 아니라 조사율(dose rate)이 중요한 경우에는 시간 분해 측정이 중요해집니다.
과학 논문은 무엇을 보여줍니까
Ahmad와 동료들의 기초적인 리뷰 논문은 약물 광분해의 광물리학적 및 광화학적 메커니즘을 요약하고 이를 ICH 요구사항과 연관시킵니다:
"Photostability and Photostabilization of Drugs and Drug Products", I. Ahmad, M. A. Sheraz, Sofia Ahmed, Zubair Anwar, M. Sikorski, International Journal of Photoenergy, 2016, DOI: 10.1155/2016/8135608.
Maafi와 Al-Qarni는 다색광 조사(照射) 하에서 dacarbazine과 nifedipine의 광반응속도론을 조사하여 두 물질 모두 고전적인 반응 차수를 따르지 않고 이른바 η-차수 반응속도론을 따른다는 것을 보여주었습니다 – 이는 자외선(UV) 영역에서 단순 상반법칙 개념의 한계에 대한 직접적인 실험적 증거입니다:
"Photokinetics of Dacarbazine and Nifedipine under polychromatic light irradiation and their application as new reliable actinometers for the ultraviolet range", M. Maafi, Mohammed Ahmed Al-Qarni, Scientific Reports, 2022, DOI: 10.1038/s41598-022-11570-5.
Ruiu와 동료들은 ICH 요구사항에 따라 모의 태양광 하에서 finasteride, diclofenac 및 naproxen을 시험하였으며, 서로 다른 포장재의 광보호 효과를 명시적으로 정량화하였습니다 – 이는 이 페이지에서 설명하는 포장재의 영향을 실험적으로 확인한 몇 안 되는 논문 중 하나입니다:
"Photostability and toxicity of finasteride, diclofenac and naproxen under simulating sunlight exposure: evaluation of the toxicity trend and of the packaging photoprotection", D. Ruiu, L. Campanella, M. Sammartino, M. Castrucci, G. Visco, Chemistry Central Journal, 2013, DOI: 10.1186/1752-153X-7-181.
논문 검색기에는 저희가 알고 있는 의약품 관련 논문이 모두 나열되어 있으며, 기기, 분야 및 키워드로 검색할 수 있습니다.
기술 기초 및 추가 자료
- ICH Q1B – Photostability Testing of New Drug Substances and Products, ICH Harmonised Tripartite Guideline, Step 4, 1996 (EMA 문서)
- ICH Q1A(R2) – Stability Testing of New Drug Substances and Products (EMA 가이드라인)
- VICH GL5 – Stability Testing: Photostability Testing of New Veterinary Drug Substances and Medicinal Products (EMA 가이드라인)
- Ahmad, I. et al. (2016): Photostability and Photostabilization of Drugs and Drug Products. International Journal of Photoenergy. DOI: 10.1155/2016/8135608
- Maafi, M.; Al-Qarni, M. A. (2022): Photokinetics of Dacarbazine and Nifedipine under polychromatic light irradiation and their application as new reliable actinometers for the ultraviolet range. Scientific Reports. DOI: 10.1038/s41598-022-11570-5
- Ruiu, D. et al. (2013): Photostability and toxicity of finasteride, diclofenac and naproxen under simulating sunlight exposure. Chemistry Central Journal. DOI: 10.1186/1752-153X-7-181
의약품 광안정성에 관한 FAQ
ICH Q1B에 따른 광안정성 시험은 어떻게 진행됩니까?
원료의약품과 완제의약품은 정해진 양의 가시광선과 근자외선에 노출되며, 동일한 열적 조건 하에서 차광된 대조 시료가 함께 진행됩니다. 이후 두 시료의 외관, 함량, 분해생성물을 비교하여 광분해 효과와 열적 효과를 구분합니다.
ICH Q1B 시험에 적합한 광원은 무엇입니까?
D65/ID65와 유사한 스펙트럼을 갖는 옵션 1 광원(예: 필터를 적용한 제논 램프 또는 메탈할라이드 램프)과, 냉백색 광원과 350~370 nm 사이에 최대값을 갖는 별도의 근자외선 광원을 조합한 옵션 2 모두 허용됩니다. 두 옵션은 규제상 동등하지만 실질적인 조사량 제어 방식에서 차이가 있습니다.
확증적 광안정성 시험에 요구되는 조사량은 얼마입니까?
가시광선 영역에서 최소 1.2백만 lux-hours, 그리고 시료 위치에서 측정한 근자외선(320~400 nm)의 적산 에너지 최소 200 Wh/m²입니다.
강제분해시험과 확증시험의 차이는 무엇입니까?
강제분해시험은 분해 경로를 규명하고 분석법을 개발하기 위해 의도적으로 더 높은 조사량을 사용합니다. 확증시험은 ICH 목표값을 정확히 준수하며 품목허가 서류에 사용할 수 있는 비교 데이터를 제공합니다.
정격 램프 출력이 명목상 충분한데도 챔버가 신뢰성 있게 작동하지 않는 이유는 무엇입니까?
램프의 전기 출력은 시료 위치에서의 실제 복사조도에 대해 아무것도 말해주지 않기 때문입니다. 램프 노화, 오염, 기하학적 배치는 정격 출력과 무관하게 실제 조사량을 변화시키며, 시료 위치에서의 측정만이 신뢰할 수 있는 답을 제공합니다. 정격 출력이 원칙적으로 측정량이 될 수 없는 이유는 복사 측정량에서 설명합니다.
적용된 광량은 어떻게 측정합니까?
시료 위치에서 교정된 복사계(복사조도, 320~400 nm 범위)와 조도계(조도)를 사용하거나, 이와 별도로 또는 병행하여 검증된 화학적 액티노미터 시스템(예: 염산퀴닌 용액)을 사용합니다. 이 시스템은 흡광도의 정해진 변화를 통해 적산 조사량을 나타냅니다.
포장재는 광안정성에 어떤 역할을 합니까?
포장재의 분광 투과율은 시료에 실제로 도달하는 광량의 비율을 결정합니다. 석영 유리는 자외선 영역까지 거의 투명하며, 소다석회 유리는 근자외선 하단 영역을 감쇠시키고, 갈색 유리는 가시광선 영역까지 광대역으로 차단합니다. 따라서 포장재의 선택이 시험 결과를 직접적으로 좌우합니다.
상반법칙은 광안정성 시험에도 적용됩니까?
제한적으로만 적용됩니다. 상반법칙은 복사조도와 시간의 곱만으로 효과가 결정된다고 가정합니다. 그러나 연구된 여러 원료의약품에서는 단순 반응속도 모델로부터 벗어나는 강도 의존적 편차가 입증되었으며, 이에 따라 조사량률이 다르면 총 조사량이 동일하더라도 반드시 동일한 분해 프로파일이 나타나는 것은 아닙니다.
관련 응용 분야
광안정성 시험은 여러 인접 분야와 맞닿아 있습니다: 광생물학 & 생명공학은 완제품이 아니라 살아있는 시스템에 대한 방사선의 영향을 다루며, UV 접착, 포팅 및 캡슐화는 UV 광을 시험 도구가 아니라 제조 도구로 사용합니다. 의약품 ICH 프레임워크 외의 가속 재료 노화의 기본 원리는 자외선 노화, 내광성 & 광안정성에 정리되어 있습니다. 목표가 반대인 동일한 법칙 - 합성에서의 광자 균형과 양자수율 - 은 광화학에서 다룹니다.
저자: Dr. Mark Paravia
Dr.-Ing. Mark Paravia는 Ettlingen에 소재한 Opsytec Dr. Gröbel GmbH의 대표이사이며 공인 교정기관을 총괄하고 있습니다. KIT 조명공학연구소에서 펄스 제논 엑시머 방전에 관한 연구를 수행한 후, 현재는 광학 방사 측정 기술에 주력하고 있습니다. 그는 DIN 표준위원회 FNL 7 "Optical Radiation"의 부위원장이며, DVGW UV 소독 프로젝트 그룹의 구성원입니다.
시료 위치에 정확한 조사량이 도달하는지 확실하지 않으십니까?
시험 프로토콜에 명시된 UV-A 및 가시광선 조사량이 선택한 설비의 시료 위치에 실제로 도달하는지, 아니면 램프 출력만 기록되어 있는지 확실하지 않으십니까? ICH Q1B/VICH GL5에 따른 확인 시험에서 UV-A와 가시광선 영역을 자동으로 개별 차단하는 방식이 필요하다면 BS-02+를 이용하실 수 있으며, 강제 분해 시험 및 스펙트럼 범위를 유연하게 설정할 수 있는 UV/일광 재료 시험에는 BS-02가 적합합니다. 광원의 초기 분광 검증 및 ICH Q1B 하위 대역별 분포 입증에는 UVpad 및 UVpad E가 적합하며, 검증된 챔버의 정기 운영 중 지속적인 광대역 조사량 모니터링에는 RMD Pro가 적합합니다. 귀사의 시험 과제에 대해 문의하여 주시기 바랍니다.