폴리에틸렌 글리콜(PEG)은 주로 하이드로겔 경피 패치에서 구조 조절제 역할을 합니다. 특히 가소제로서 물리적 내구성과 유연성을 보장하는 기능을 합니다. 주요 역할은 건조 과정 중에 고분자 필름이 부서지기 쉬운 상태가 되는 것을 방지하고, 완성된 패치가 균열이나 분리 없이 피부와 함께 변형될 수 있도록 하는 것입니다.
핵심 요점: PEG는 고분자 사슬 사이에 삽입되어 분자간 힘을 줄임으로써 단단한 고분자 매트릭스를 유연하고 피부에 순응하는 재료로 변환합니다. 이러한 변형은 기계적 응력 하에서 패치의 구조적 무결성을 유지하는 동시에 안정적인 약물 방출을 촉진하는 데 중요합니다.
가소화 메커니즘
분자간 힘 감소
하이드로겔 매트릭스(예: 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스 또는 HPMC)의 고분자 사슬은 자연적으로 서로 끌어당겨 단단하고 결정질 구조를 형성합니다. PEG는 이러한 고분자 사슬 사이에 자신을 삽입함으로써 기능합니다.
사슬 이동성 증가
PEG는 고분자 사슬을 분리함으로써 서로를 붙잡고 있는 인력을 약화시킵니다. 분자간 인력의 감소는 매트릭스 내의 "자유 부피"를 증가시켜 고분자 사슬이 서로 미끄러질 수 있도록 합니다. 이는 고분자의 유리 전이 온도를 낮추어 실온에서 단단하고 유리질이 아닌 고무질의 유연한 상태를 유지하게 합니다.
물리적 특성 향상
건조 중 부서짐 방지
하이드로겔 패치는 제조 과정에서 상당한 응력을 유발할 수 있는 건조 과정을 거칩니다. 가소제가 없으면 물이 제거되면서 고분자 매트릭스가 수축하고 균열이 발생합니다. PEG는 물 분자의 간격 효과를 일부 대체하여 패치가 건조 후 부서지거나 끊어지는 것을 방지합니다.
접힘 내구성 향상
경피 패치의 중요한 지표는 "접힘 내구성"으로, 반복적인 구부림을 견디는 능력입니다. PEG는 이 내구성을 크게 향상시켜 패치가 포장, 취급 및 적용 중에 손상되지 않도록 합니다.
피부 순응성 보장
인간의 피부는 늘어나고 접히는 역동적인 표면입니다. 단단한 패치는 이러한 움직임 중에 벗겨지거나 불편함을 유발할 것입니다. PEG는 필요한 신장성과 신축성을 제공하여 패치가 피부 윤곽에 단단히 밀착되고 환자와 동기화되어 움직일 수 있도록 하며, 이는 일관된 약물 전달에 필수적입니다.
약물 전달에 미치는 영향
방출 프로파일 안정화
기계적 특성 외에도 PEG는 약물이 패치에서 방출되는 방식에 영향을 미칩니다. 고분자 네트워크의 밀도를 수정함으로써 PEG는 확산을 위한 경로를 만듭니다.
친수성 및 습윤성
PEG는 친수성(물을 좋아하는)입니다. 매트릭스에 통합하면 패치의 수분과의 상호 작용 능력이 향상됩니다. 이는 약물 방출 특성을 최적화하여 활성 성분이 고분자 매트릭스에서 피부로 일관되게 확산되도록 보장할 수 있습니다.
절충점 이해
강도 대 유연성의 균형
PEG는 유연성에 필요하지만 전체 구조를 약화시킴으로써 기능합니다. 직접적인 절충이 있습니다. PEG 농도를 높이면 유연성이 향상되지만 패치의 인장 강도가 감소합니다.
농도 민감성
PEG의 효과는 용량에 따라 크게 달라집니다(예: 제형은 종종 40% w/w와 같은 특정 중량 백분율을 사용합니다). 농도가 너무 높으면 패치가 너무 부드러워지거나 끈적거리거나 응집력이 약해져 피부에 잔여물이 남거나 취급이 어려워질 수 있습니다. 농도가 너무 낮으면 가소화 효과가 불충분하여 부서지기 쉬운 제품이 되어 균열이 발생하기 쉽습니다.
제형에 대한 올바른 선택
PEG 등급(예: PEG 400 대 PEG 4000)과 농도를 선택할 때 특정 성능 목표를 고려하십시오.
- 주요 초점이 접착력과 편안함이라면: 불규칙한 피부 표면에 대한 순응도를 극대화하기 위해 유리 전이 온도를 충분히 낮추는 PEG 농도를 우선시하십시오.
- 주요 초점이 기계적 내구성이라면: 매트릭스가 너무 부드러워지지 않도록 PEG 수준을 신중하게 조절하여 패치가 의복과의 마찰을 견딜 만큼 충분한 인장 강도를 유지하도록 하십시오.
성공적인 하이드로겔 제형은 패치가 착용하기에 충분히 유연하지만 손상되지 않을 만큼 강한 정밀한 평형을 찾는 것을 필요로 합니다.
요약 표:
| 주요 기능 | 작용 메커니즘 | 패치 성능에 미치는 영향 |
|---|---|---|
| 가소화 | 고분자 사슬 간의 분자간 힘 감소 | 건조 중 부서짐 및 균열 방지. |
| 구조적 유연성 | 유리 전이 온도(Tg) 낮춤 | 접힘 내구성 및 기계적 내구성 향상. |
| 피부 순응성 | 매트릭스 신장 및 신축성 증가 | 패치가 피부와 동기화되어 움직이도록 보장. |
| 약물 방출 제어 | 고분자 네트워크 밀도 수정 | 안정적이고 일관된 약물 확산을 위한 경로 생성. |
| 수분 상호 작용 | 매트릭스의 친수성 향상 | 습윤성 개선 및 활성 성분 방출 최적화. |
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참고문헌
- Pooja Ghule, R. N. Raut. Formulation and evalution of hydrogel base transdermal patches of Flurouracil. DOI: 10.33545/26647222.2025.v7.i1d.179
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