KR102419910B1

KR102419910B1 - 저용량 약액 충전 사전 충전형 주사기 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR102419910B1
Application number: KR1020220045946A
Authority: KR
Inventors: 박순재; 김규완; 주세윤
Original assignee: 주식회사 알테오젠
Priority date: 2021-04-15
Filing date: 2022-04-13
Publication date: 2022-07-14
Also published as: TW202348259A; JP2024515616A; EP4324501A1; KR102419910B9; TWI816364B; WO2022220602A1; TW202308714A

Abstract

본 발명은 주사기, 특히 액체 제형 약제를 눈에 주입하기에 적합한 사전 충전형 주사기 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

저용량 약액 충전 사전 충전형 주사기 및 그 제조방법 {Pre-filled syringe filled with low-volume liquid pharmaceuticals and Manufacturing method thereof}

본 발명은 주사기, 특히 액체 제형 약물을 눈에 주입하기에 적합한 사전 충전형 주사기 및 그 제조방법에 관한 것이다.

다수의 약제가 주사기를 통하여 환자에게 전달된다. 약제가 주사기를 통하여 환자에게 전달될 때, 환자의 안전 및 약제의 무결성을 위하여 내용물 및 주사기가 충분히 멸균되어야 한다. 특히 안과용 약제를 충전한 사전 충전형 주사기의 경우 충전 공정이 멸균 상태에서 이루어져야 한다. 또한, 약제의 충전 공정 이후 수행되는 2차 포장 과정인 밀대 및 손가락 걸이와 같은 약제와 접촉하지 않는 소모품의 결합은 비멸균 환경에서 수행되므로 최종 멸균이 추가로 요구된다. 최종 멸균이 수행되지 않거나, 멸균이 적절히 수행되지 않는 경우 주사기의 오염에 따른 안내구염이 발생할 위험성이 있다 (Container closure and delivery consideration for intravitreal drug administration, AAPS PharmSciTech, 2021, doi: 10.1208/s12249-021-01949-4). 따라서, 주사기의 모든 부속품이 결합된 이후 최종 멸균을 통하여 주사기의 표면에 잔존할 수 있는 오염원을 멸균하여 환자의 안전 및 약제의 무결성을 유지하게 된다. 사용 직전까지 최종 멸균된 주사기의 멸균성을 유지하기 위해서는 주사기 외부에 추가로 포장을 수행하여 무균 장벽을 제공하여야 한다. ISO에서는 이를 무균 포장이라고 하며, 무균 포장은 “세균의 침투를 막아 사용 시점에서 제품의 무균을 보장할 수 있는 최소한의 포장”이라고 정의하고 있으며, ISO에서는 또한, 최종 멸균을 “무균 포장이 된 상태에서 멸균을 수행하는 공정”이라고 정의하고 있다 (ISO/TS 11139:2006).

위와 같은 최종 멸균의 방법은 냉가스 멸균, 가열 멸균, 또는 방사선 조사 멸균법 등이 있다. 그러나, 특정 치료제, 예컨대 생물학적 분자 치료제의 경우에는 저온, 고온 및 방사선 조사에 취약하다는 특징이 있다. 이에 따라 생물학적 분자 치료제를 충전한 사전 충전형 주사기의 최종 멸균법은 한정되게 되며, 상업적으로는 에틸렌 옥사이드 (Ethylene oxide), 기화 과산화수소 (vaporized hydrogen peroxide) 또는 산화질소 (nitrogen dioxide)와 같은 멸균제를 이용하여 최종 멸균을 진행한다. 위와 같은 멸균제는 기화한 형태로 사용되며 적정 수준의 멸균성, 즉 멸균 보증 수준 (SAL: sterility assurance level, governed by ANSI/AAMI ST67)을 보증하기 위하여 멸균제 주입 및 정치과정 이후 멸균제를 진공으로 제거하는 공정을 여러 차례 반복하게 된다.

멸균이 완료된 이후 표면의 멸균제 잔량은 시간이 경과함에 따라 서서히 감소하여 ISO 10993-7의 기준인 4000 ug/syringe 이하로 감소하는 경향을 보이는 것으로 분석되었다. 그러나, ethylene oxide의 경우 최종 멸균 과정에서 플라스틱 배럴을 통과하여 단백질, 특히 아미노산 중 메티오닌 (methionine)과 시스테인 (cystine)과 에틸렌 옥사이드가 결합하여 변성이 발생할 수 있다 (Impact of ethylene oxide sterilization of polymer-based prefilled syringes on chemical degradation of a model therapeutic protein during storage, 2018, J. Pharm. Sci., doi: 10.1016/j.xphs.2018.09.029).

또한, 특정 멸균제인 기화 과산화수소의 경우도 에틸렌 옥사이드와 유사하게 최종 멸균 과정에서 메티오닌, 시스테인을 비롯한 아미노산 등에 산화를 일으킬 수 있다 (Chemical-gas sterilization of external surface of polymer-based prefilled syringes and its effect on stabiliity of model therapeutic protein, 2021, J. Pharm. Sci., doi: 10.1016/j.xphs.2021.09.003).

저용량의 약제가 충전된 주사기, 예컨대 안구에 주사할 목적으로 제조된 0.1 mL 이하의 약제가 충전된 사전 충전형 주사기의 경우, 최종 멸균 공정 진행 중 진공 압력에 의하여 주사기 배럴 내에 결합되어 있는 스토퍼가 미세하게 이동할 수 있다. 이 경우, 멸균 환경에서 충전된 주사기 내부의 멸균성이 파괴되거나 주사기에 충전된 약액이 멸균성이 유지되는 주사기 내부에서 외부로 유출될 위험성이 있다. 따라서, 멸균 보증 수준을 확보하면서 주사기의 밀봉 상태를 유지할 필요가 있다.

또한, 플라스틱 재질의 사전 충전형 주사기의 경우, 멸균제를 이용한 최종 멸균 과정에서 주사기 표면에 남은 멸균제 잔량이 플라스틱 주사기의 배럴을 통과하여 주사기 내부에 충전된 약제에 침투할 수 있는 위험이 있다 (Chemical-gas sterilization of external surface of polymer-based pre-filled syringes and its effect on stability of model therapeutic protein, 2021, J Pharm Sci, doi: 10.1016/j.xphs.2021.09.003).

최종적으로 위와 같은 주사기의 기밀성 유지와 멸균 공정에서의 멸균제 유입을 차단한다고 하더라도 상온 또는 그 이상의 온도에서 수행되는 최종 멸균의 경우 멸균 과정에서 발생할 수 있는 약제의 품질 변화를 공정 주기 (cycle) 설계를 통하여 세심하게 제어해야 한다.

특히, 산소의 경우 멸균 과정에서 용액 형태로 충전된 약액에 녹아 생물학적 분자 치료제의 주성분인 단백질에 변성을 유발할 수 있다 (A strategy for the prevention of protein oxidation by drug product in polymer-based syringe. PDA J Pharm Sci and Tech, 2015, doi: 10.5731/pdajpst.2015.01009). 이에 따라 사전 충전형 주사기에 약액을 충전하는 공정에서 버블을 최소화하거나 또는 버블을 완전히 제거한 버블-프리 (bubble-free) 충전이 필요하다.

본 발명의 목적은 주사기에 충전되는 약액에 대한 멸균, 주사기 외부에 대한 최종 멸균을 위한 강력한 밀봉을 제공하면서, 약액의 성분 변화를 초래하지 않는 사전 충전 주사기의 충전 공정을 제공하려는 것이다.

본 발명의 목적은 약액이 충전된 사전 충전 주사기와 그 내부의 약액이 멸균 상태를 잘 유지하도록 하는 사전 충전 주사기 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 사전 충전 주사기를 제공하려는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 사전 충전형 주사기의 약액 투여 부피를 한정하여 2회 이상 재사용에 따른 위험을 방지하려는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 고온 등의 가혹 조건에서도 충전된 약액이 안정적으로 유지될 수 있는 사전 충전형 주사기를 제공하려는 것이다.

이하에서, 용어 "공칭 최대 충전 부피"는 배럴(1) 내부에 저장될 수 있는 약액의 최대 충전 부피를 의미하는 개념이다.

이하에서, 용어 "충전 부피"는 배럴(1) 내부에 실제로 충전되는 약액의 부피를 의미하는 개념이다.

이하에서, 용어 "투여 부피"는 환자에게 주사되는 약액의 부피를 의미하는 개념이다. 한편, 본 발명에서 사용되는 사전 충전형 주사기는 미량의 약액이 저장되는 주사기이며, 배럴의 배출구에 니들이 결합되어 사용된다. 약액 사전 충전 이후, 실제 사용자에게 약액이 투여되기 전까지 배럴 내부의 버블을 제거하는 프라이밍 과정에서 극미량의 약액이 배출되고, 플런저가 끝까지 가압되더라도 배럴(1)의 팁과, 상기 팁에 연결된 니들 자체의 수용 부피로 인해 투여 부피는 일반적으로 충전 부피보다 작은 부피이다.

이하에서, 용어 "약(about)"은 특정 숫자 값 앞에 제시될 수 있다. 본 발명에서 사용되는 용어 "약"은 용어 뒤에 기재되는 정확한 숫자뿐만 아니라, 거의 그 숫자이거나 그 숫자에 가까운 범위까지 포함한다. 그 숫자가 제시된 문맥을 고려하여, 언급된 구체적인 숫자와 가깝거나 거의 그 숫자인지 여부를 결정할 수 있다. 일 예로, 용어 "약"은 뒤에 기재되는 숫자 값의 -10% 내지 +10% 범위를 지칭할 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않는다.

사전 충전형 주사기의 구성

본 발명에 따른 사전 충전형 주사기는 배럴(1), 스토퍼(2) 및 플런저를 포함할 수 있다.

배럴(1)은 내부에 약액이 저장될 수 있는 공간을 가지며, 저장된 약액이 배출되는 배출구(1a)와, 배출구(1a)의 반대 방향에 유입구(1b)가 형성된다.

본 발명에 따른 배럴(1)은 약 0.5 mL 내지 약 1 mL의 공칭 최대 충전 부피를 가질 수 있다. 후술하겠지만, 배럴(1) 내부에는 약 0.03 mL 내지 약 0.2 mL의 투여 부피, 보다 구체적으로 약 0.04 mL 내지 약 0.195 mL, 약 0.05 mL 내지 약 0.19 mL, 약 0.06 mL 내지 약 0.185 mL, 약 0.07 mL 내지 약 0.18 mL의 투여 부피, 더욱 구체적으로 약 0.08 mL 내지 약 0.175 mL, 약 0.09 mL 내지 약 0.17 mL, 약 0.1 mL 내지 약 0.165 mL, 약 0.11 mL 내지 약 0.16 mL, 바람직하게는 약 0.12 mL 내지 약 0.155 mL, 더욱 바람직하게는 약 0.126 mL 내지 약 0.154 mL 의 투여 부피를 갖도록 약액이 충전된다.

본 발명에 따른 배럴(1)은 일반 주사기와는 다르게, 외면에 눈금이 형성되지 않고, 프라이밍 마크가 형성된다. 상기 프라이밍 마크는 본 발명에 따른 사전 충전형 주사기 사용 이전, 스토퍼(2)의 첫번째 리브(약액과 가까운 측을 기준으로)의 위치를 가이드하는 역할을 수행한다. 즉, 프라이밍 마크는 약액 투여 이전 배럴(1) 내부의 버블이 완전히 제거될 수 있으며, 1회분 이상의 약액 투여가 가능케 하는 가이드 역할을 수행한다.

배럴(1)의 배출구(1a) 측에는 팁(6)이 형성되고, 팁(6)에 결합되는 팁 캡 및 배럴(1)의 전방을 커버하는 별도의 커버(7)가 더 결합될 수도 있다.

스토퍼(2)는 배럴(1) 내부 공간에 배치된다. 도 2에 도시된 것처럼, 스토퍼(2)는 배럴(1) 내부에 수용된 약액과 접촉하는 접촉면이 평평(flat)한 형태를 가질 수 있으며, 스토퍼(2)의 측면은 배럴(1) 내부에 밀착되는 것이 바람직하다. 후술하겠지만, 약액과 접촉하는 표면이 평평한 형태를 가짐에 따라, 플런저를 통해 인가된 압력이 온전히 약액 배출에 사용될 수 있다.

플런저는 스토퍼(2)와 연결되어, 스토퍼(2)가 배럴(1) 내부 공간에서 이동하도록 압력을 인가하도록 구성된다. 예를 들어, 플런저는 배럴(1)보다 후방까지 더 연장되어서(즉, 배럴보다 후방으로 돌출됨), 사용자는 돌출된 플런저의 부분을 파지한 채 배출구(1a)를 향하는 방향으로 압력을 인가할 수 있다. 이로 인해, 스토퍼(2)가 배출구(1a)를 향하는 방향으로 이동되고, 배럴(1) 내부 공간에 저장된 약액이 배출구(1a)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 즉, 플런저는 스토퍼(2)와 배출구(1a) 사이의 배럴(1) 내부 부피를 가변시키도록 구성되어, 약액을 외부로 배출시키는 역할을 수행한다.

한편, 배럴(1) 내부에 충전되는 약액으로는 생물학적 제제, 바람직하게는 단백질 제제, 예컨대 융합단백질을 유효성분으로 포함하는 안과용 약액을 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 안과용 용액은 혈관 내피 성장인자 길항제 용액으로서 아플리버셉트 (Aflibercept)를 포함할 수 있다.

본 발명의 사전 충전형 주사기는 배럴(1)이 플라스틱 재질로 제조되며, 배럴(1) 내부 및 스토퍼(2)에 실리콘 오일이 존재하지 않으며, 약액을 충전하고 배출구(1a)를 아래로 향하게 수직으로 세웠을 경우 약액의 표면과 스토퍼(2)까지의 최단거리 즉, “버블”의 높이를 약 10 mm 이내로 최소화하여 약액의 산화 및 변성을 억제하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 사전 충전형 주사기는 일반적으로 유리 주사기에서 스토퍼의 활주력을 낮추기 위한 윤활제로 사용되는 실리콘 오일을 사용하지 않고 주사기 스토퍼의 해제력 (break loose force) 및 활주력 (glide force)이 약 15 N 미만, 바람직하게는 약 10 N 미만, 좀 더 바람직하게는 약 5 N 미만, 더욱 바람직하게는 약 3N 미만인 것을 특징으로 한다.

버블 최소화 또는 버블 제거 충전 방법

주사기에 약액을 충전하는 과정에서 약액과 접촉하는 공기는 약액의 변성을 일으킬 수 있다. 약액의 변성은 단백질 약제와 같은 치료제의 무결성에 치명적인 영향을 미칠 수 있다.

단백질 약제의 경우 산화에 취약하다는 점은 잘 알려져 있다. 산소는 단백질을 구성하는 아미노산 중 메티오닌 및 시스테인에 직접적인 산화를 일으킴은 물론 용액 내에 잔존하는 극소량의 Fe²⁺, Cu¹⁺에 의하여 활성산소군 (reactive oxygen species)인 수퍼옥사이드 라디칼 음이온 (superoxide radical anion), 과산화수소 (hydrogen peroxide) 또는 수산화 라디칼 (hydroxyl radical)을 지속적으로 생산할 수 있다 (Nonezymatic cleavage of proteins by reactive oxygen species generated by dithiothreitol and iron, 1985,260(29):15394-7).

활성산소군은 반응성이 높기 때문에 메티오닌 및 시스테인의 산화를 일으키며, 시스테인의 경우에는 곁가지의 티올 작용기를 SO (sulfenic acid), SO₂ (sulfinic acid)와 SO₃ (sulfonic acid)로 점진적으로 산화시켜 감은 물론이고 단백질의 분해를 일으킬 수 있다. 특히, SO₃에서는 비가역적 형태의 산화가 일어나 환원에 의하여 다시 티올 작용기로 변화되지 않는다.

따라서, 주사기에 약액을 충전하는 과정에서 버블을 완전히 제거하거나 잔여 버블을 최소화해야 약제의 무결성을 유지하고 유효기간 동안 약액의 변성을 억제할 수 있다.

버블을 최소화하는 사전 충전형 주사기의 충전 공정은 다음과 같다(도 3 참조).

외포장이 있는 멸균된 배럴(1)을 무균 충전 챔버 내로 이동시키고, 멸균된 사전 충전형 주사기의 외포장을 제거한다. 이후 내포장을 제거한다.

내포장까지 제거한 터브 (tub) 내에는 멸균된 사전 충전형 주사기가 네스트에 고정되어 있다. 무균 충전 챔버 내의 로봇팔은 주사기 한 개를 충전 위치로 이송하여 배럴 내부로 약제를 충전한다. 충전이 완료되면 멸균을 유지하기 위하여 스토퍼(2)를 배럴(1)의 내부에 결합하여 멸균성을 유지한다. 스토퍼(2)까지 결합이 완료된 주사기는 다시 네스트로 이동하여 처음의 위치에 고정한다. 터브 (Tub) 내에 있는 모든 주사기에 충전이 완료되면 멸균 챔버 내에서 다시 내포장을 수행하고 내포장이 완료된 주사기를 포함한 포장재는 멸균 챔버 외부로 이동한다.

이하에서는, 배럴(1) 내부에 버블이 최소화되는 충전 과정을 상세히 설명한다.

관련하여, 주사기 충전 과정에서 배럴(1) 내부에 진공을 인가하여 스토퍼를 결합시키는 방법이 사용되어 왔다. 하지만, 안과용 약액의 경우 약액 투여량이 많을수록 안압이 증가하는 이유로 주사액의 부피를 0.02 mL 내지 0.05 mL 로 제한하고 있으며, 주사기의 재사용 및 2회 투여를 방지하기 위해 실제 충전 부피를 0.1 mL 내외로 제한하고 있다. 이와 같이 소량 약액 충전을 진행하는 경우에는 배럴(1) 내부의 진공이 약하여 스토퍼(2)가 약액 표면까지 이동하는데 필요한 충분한 압력을 제공할 수 없게 된다. 반대로 스토퍼(2)를 약액 표면까지 이동시키기 위하여 필요한 충분한 압력의 진공을 부여하는 경우 배럴(1) 내부에 충전된 약액이 압력에 의하여 배럴(1)을 따라 상승 이동하게 되고, 이 과정에서 약액이 끓어오르는 것처럼 보이는 현상 (boiling), 배럴(1) 내부로 약액이 흩뿌려지는 현상 및 약액의 일부가 링을 형성하여 배럴(1)을 타고 올라가는 현상이 발생할 수 있다. 이런 경우 모두 약제의 무결성에 영향을 줄 수 있다. 위와 같은 소량 충전 시 문제를 해결하기 위해서는 주사기의 길이를 줄여서 스토퍼(2)의 이동 거리를 감소시키고 낮은 압력으로 충전하는 방법이 있다. 그러나, 이 경우는 주사기를 주문 제작해야 하며 이에 따른 허가에 추가 업무와 비용이 발생하여 전체 의약품 개발 기간과 가격에 영향을 미치게 된다.

주사기 충전 과정에서 배럴(1) 내의 잔여 버블을 최소화하기 위하여 본 발명자들은 다음과 같은 방법을 이용하였다.

먼저, 배럴(1) 내부에 약액(3)을 충전하였다. 본 발명에서는 약 0.03 mL 내지 약 0.2 mL의 투여 부피를 갖도록, 약 0.05 mL 내지 약 0.25 mL, 약 0.06 mL 내지 약 0.24 mL, 약 0.07 mL 내지 약 0.23 mL, 약 0.08 mL 내지 약 0.22 mL, 약 0.09 mL 내지 약 0.21 mL, 약 0.1 mL 내지 약 0.2 mL, 보다 구체적으로 약 0.11 mL 내지 약 0.17 mL, 더욱 구체적으로 약 0.112 mL 내지 약 0.168 mL의 미량의 약액(3)이 충전될 수 있으며, 충전되는 약액(3)이 높은 점도와 농도를 갖는다는 점에 기인하여 배출구(1a)와 약액(3) 사이에 공간(4)이 형성된다(도 4 참조).

다음, 약액(3)이 충전된 배럴(1)의 배출구(1a)가 수직 하방을 향해 위치하게 한 후, 유입구(1b)에 진공 챔버를 결합하고 배럴(1) 내부를 진공 상태로 만들었다.

다음, 배럴(1) 내부에 초기 진공 압력을 인가하여 배출구(1a)와 약액(3) 사이의 공간(4)에 위치한 공기를 유입구(1b) 측으로 이동하게 하여, 배출구(1a)와 약액(3) 사이의 공간(4)이 제거되거나 최소화되도록 하였다.

배출구(1a)와 약액(3) 사이의 공간(버블)(4)이 제거된 이후, 초기 진공 압력보다 낮은 크기의 공정 진공 압력을 인가하였고, 이와 함께 스토퍼(2)가 내부에 설치된 가이드 튜브(t)를 배럴(1) 내부에 삽입하였다.

다음, 가이드 튜브(t) 후방에 로드(r)를 삽입하고, 스토퍼(2)를 배럴(1) 내부로 밀어넣었다. 이 때의 스토퍼(2)의 위치를 "초기 위치"로 정의한다. 상기 초기 위치는 약액(3)의 표면과 스토퍼(2) 사이의 최단 거리가, 유입구(1b)와 스토퍼(2) 사이의 최단 거리보다 짧은 위치이다.

다음, 배럴(1) 내부에 인가되고 있는 공정 진공 압력을 해제하였다. 공정 진공 압력이 해제되면 배럴(1) 내부의 압력보다 배럴(1) 외부의 압력이 더 큰 상태이므로, 압력 차이에 의해 스토퍼(2)가 배럴(1) 내부를 따라 하강하게 된다.

다음, 배럴(1)에 결합된 진공 챔버를 제거하여 주사기의 사전 충전 과정을 완료하였다.

즉, 소량 약액 충전에서의 문제를 해결하는 방안으로서 본 발명자들은 스토퍼(2)의 초기 위치를 배럴(1)의 유입구(1b) 측보다 약액의 표면과 가깝게 위치하게 하고 서로 다른 2개의 진공 압력(초기 진공 압력 및 공정 진공 압력)을 인가하여 충전하였다. 이와 같은 충전 방법을 통하여 약액과 배출구(1a) 사이의 공간이 제거되고, 약액 표면과 스토퍼(2)사이의 공간(5)의 높이가 약 10 mm, 바람직하게는 약 5 mm, 좀 더 바람직하게는 약 4 mm, 더욱 바람직하게는 약 3 mm, 더욱 바람직하게는 약 2 mm, 더욱 바람직하게는 약 1 mm 이하가 되도록 충전할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 측정한 약액의 표면과 스토퍼(2)까지의 높이는 약 3 mm였다. 또한, 이와 같은 충전 방법을 통하여 약액 충전 후 약액과 배출구(1a) 사이의 공간이 제거되고, 약액과 스토퍼(2) 사이에 위치하는 공간(5)의 표면적은 약 180 mm² 이하, 바람직하게는 약 110 mm² 이하, 좀 더 바람직하게는 약 95 mm² 이하, 좀 더 바람직하게는 약 85 mm² 이하, 좀 더 바람직하게는 약 65 mm² 이하, 더욱 바람직하게는 약 50 mm² 이하가 되도록 충전할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 측정한 약액과 스토퍼(2) 사이의 공간(5)의 부피는 0 mL 내지 약 0.9 mL, 구체적으로 약 0.3 mL 내지 약 0.9 mL, 0 mL 내지 약 0.8 mL, 구체적으로 약 0.4 mL 내지 약 0.8 mL, 0 mL 내지 약 0.7 mL, 구체적으로 약 0.5 mL 내지 약 0.7 mL, 0 mL 내지 약 0.6 mL, 구체적으로 약 0.5 mL 내지 약 0.6 mL, 더욱 구체적으로 약 0.555 mL 내지 약 0.59 mL일 수 있으며, 가장 바람직하게는 0 mL일 수 있다. 위와 같은 방법을 통하여 사전 충전형 주사기 내 약액과 접촉하는 버블(공간)의 부피를 최소화할 수 있으며, 이에 따라 산소에 의한 약액 산화 및 변성을 감소시킬 수 있다.

주사기 압력

주사기의 압력은 사용의 편의성을 위하여 확보되어야 한다. 기존 유리 주사기의 경우 배럴 내부에 실리콘 오일을 적용하여 편의성을 높이는 것이 전형적인 방법이며, 이를 통하여 스토퍼를 이동시키는데 필요한 힘을 감소시킨다. 그러나, 유리 재질 주사기의 경우 실리콘 오일을 적용하더라도 스토퍼 해제력이 활주력에 비하여 상대적으로 높은 문제가 발생한다 (Minimizing oxidation of freeze-dried monoclonal antibodies in polymeric vials using a smart packaging approach, 2021, doi:10.3390/pharmaceutics13101695).

스토퍼를 이동시키는데 과도한 힘이 필요하면, 사용 시에 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어 약액을 투여할 때 상당한 힘이 필요하다면, 정확한 투여 부피 설정 또는 매끄러운 투여가 더욱 어려워질 수 있다.

또한, 약액을 투여할 때 상당한 힘이 필요하다면 스토퍼가 주사기의 배출구에 닿아 투약을 멈추어야 함에도 주사 시의 압력이 높아 이를 일부 사용자가 인지하기 어려워 과량 투여로 이루어질 수 있다. 특히, 안과용 약액의 경우 투여량을 줄이기 위하여 약액의 주요 성분인 단백질을 고농도로 농축하기 때문에 스토퍼가 미세하게 추가로 움직이는 경우 저농도의 약액에 비하여 과량 투여로 이어질 수 있다. 매끄러운 투여는 투여하는 동안의 시린지의 움직임에 의한 국부 조직 손상의 위험성을 낮출 수 있다. 본 발명이 속하는 기술 분야에 공지된 사전 충전형 주사기의 해제력 및 활주력은 전형적으로 20N 미만의 범위로 한다.

유리 재질의 사전 충전형 주사기의 경우 스토퍼 해제력을 낮추기 위하여 실리콘 오일을 사용하는 것이 일반적이다. 이 경우, 약액의 입자 생성이 가속화되며, 응집 (aggregation)이 증가하여 약액의 안정성 및 무결성에 영향을 미치게 된다 (Effect of the siliconization method on particle generation in a monoclonal antibody formulation in pre-filled syringes. J. Pharm Sci. 2015, doi: 10.1002/jps.24387).

250 ug 내외의 실리콘 오일이 배럴 내부에 도포된 유리 재질의 주사기를 상온 (25℃±2℃)에서 6개월 보관한 시점에서 육안으로 확인 가능한 입자들 (visible particles)이 확인되었다. 이에 비하여 플라스틱 재질의 주사기에서는 동일한 조건에서 육안으로 확인되는 입자는 12개월 보관 시점까지 발견되지 않았으며, 육안으로 확인이 불가능한 입자 (sub-visible particle)도 보관 시작 시점의 측정값과 차이가 없는 것으로 분석되었다.

유리 재질의 주사기의 문제점을 극복하기 위하여 플라스틱 재질, 바람직하게는 COC (cyclic olefin copolymer) 또는 COP (cyclic olefin polymer) 재질의 주사기를 이용할 수 있다. 플라스틱 재질의 주사기는 유리 재질의 주사기에 비하여 실리콘 오일을 배럴 내부에 도포하지 않고도 사용에 편리한 정도의 스토퍼 해제력과 활주력을 제공할 수 있다. 또한, 유리 재질의 주사기에 미량 (1　~ 100 ug)의 실리콘 오일을 도포하여 발생하는 활주력과 스토퍼 해제력의 차이로 인한 편의성 저하와 같은 문제점도 보완되었다. 본 실시예에서 최대 충전 부피 1 mL을 갖고 1 ~　100ug의 실리콘 오일을 도포한 유리 재질 사전 충전형 주사기의 스토퍼 해제력은 약 8 N이며, 활주력은 약 6 N였다. 이에 비하여 본 실시예에서 최대 충전 부피 0.5 mL을 갖고 실리콘 오일을 배럴 내부에 도포하지 않은 사전 충전형 주사기의 스토퍼 해제력은 약 2 N이며, 활주력도 약 2 N였다.

이를 통하여 실리콘 오일을 도포한 유리 재질의 사전 충전형 주사기의 스토퍼 해제력은 활주력보다 높으며, 사용자의 편의성이 낮고, 높은 활주력으로 인하여 일부 사용자에게서 문제점이 발생할 수도 있다. 그에 비하여 COP 플라스틱 재질의 사전 충전형 주사기의 경우 스토퍼 해제력과 활주력이 유사하고, 유리 재질에 비하여 낮은 힘으로 약액의 투여가 가능하여 스토퍼가 배출구 입구에 닿았을 때 사용자가 이를 감지하기 용이하여 과량 투여의 위험을 상대적으로 낮출 수 있다.

충전 부피

위와 같이 약액 충전 시 약액과 접하는 산소를 최소화하거나 완전히 제거하기 위해서는 일정량 이상의 약액을 배럴(1) 내부에 충전해야 한다. 이 경우 2회 투여량 이상의 약액이 충전되면 재사용으로 인한 오염, 교차 감염 등의 위험성을 내재한 주사기를 제조하게 된다. 특히, 안과용 약제의 경우 약액 투여량이 0.05 mL 이상으로 주사될 경우 안압이 증가하기 때문에 투여량을 낮게 유지하는 것이 중요하다. 이를 위하여 주사기 내의 버블 제거에 필요한 최소량의 약액만을 충전하는 것이 바람직하다. 황반변성을 위한 상용화된 안과용 약제의 경우 1회 투여량은 약 0.05 mL이며, 버블 제거를 위한 실 충전 부피는 약 0.165 mL이다. 상용화된 최대 공칭 충전 부피를 1 mL로 하는 황반변성용 안과용 약제가 충전된 사전 충전형 주사기를 이용하여 미국약전 (USP <697>, Container content for Injection)을 따라 버블을 제거하고 잔량을 측정한 결과는 잔량 약액의 부피는 약 0.121 mL 내지 약 0.132 mL였다. 이와 같은 결과는 버블 제거 이후에도 2회 투여량인 0.100 mL 이상의 잔량을 확보할 수 있음에 따라 2회 투여의 위험성이 내재되어 있음을 의미한다.

이와 같은 문제를 해결하기 위해서 본 발명에서는 내경이 작은 주사기를 사용한다. 구체적으로, 본 발명의 주사기의 내경은 약 3mm 내지 약 8mm, 구체적으로는 약 4mm 내지 약 7mm, 더욱 구체적으로는 약 4.5mm 내지 약 6.5mm일 수 있다. 이 경우, 버블을 제거하기 위하여 이동해야 하는 스토퍼의 거리는 내경이 큰 주사기나 내경이 작은 주사기나 같지만, 내경이 작은 주사기가 내경이 큰 주사기에 비하여 버블 제거를 위하여 스토퍼가 이동하여 감소한 배럴 내부의 부피는 더 적다. 이와 같은 원리를 적용하여 내경이 작은 주사기에 이론상 약 0.112 mL 내지 약 0.168 mL을 충전하면 버블 제거 이후에 1회 투여분 이상, 2회 투여분 미만의 약제만 충전된 사전충전형 주사기를 제작할 수 있다. 이 경우, 2회 투여가 가능한 주사기에 비하여 환자의 안정성이 확보된 주사기인 것이 특징이다. 본 실시예에서 최대 공칭 충전 부피를 약 0.5 mL로 하는 사전 충전형 주사기에 약제를 충전량의 하한인 약 0.115 mL로 충전하고 미국약전 (USP <697> Container content for Injection)에 따라 버블을 제거하고 잔량의 약제를 회수하여 측정된 부피는 약 0.069 mL 내지 약 0.074 mL였다. 이는 2회 투여에 따른 위험성을 제거한 충전량이다.

결과적으로 배럴(1) 내부에 충전되는 약액의 충전 부피를 약 0.11 mL 내지 0.17 mL로 조정하는 경우 2회 투여로 인한 오염 및 교차 감염의 위험성을 제거한 주사기로 사용할 수 있다.

가속 안정성

유리 재질의 사전 충전형 주사기가 실리콘 오일의 도포로 인하여 약제의 입자 생성과 응집체 증가를 유발하는 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 COC 또는 COP 재질의 사전 충전형 주사기를 사용할 수 있다.

플라스틱 재질의 사전 충전형 주사기는 실리콘 오일을 도포하지 않아도 사용자 편의성을 확보할 수 있는 장점은 있지만, 가스 투과율이 유리 재질의 주사기보다 높은 단점이 있고, 플라스틱 주사기의 재질에서 유출되는 물질에 의한 약제의 안정성에 영향을 줄 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서는 250 ug/syringe 내외의 실리콘 오일이 도포된 유리 재질의 주사기, 실리콘 오일이 도포되지 않은 COC 재질의 주사기, 실리콘 오일이 도포되지 않은 COP 재질의 주사기를 12개월간 상온 (25 ± 2℃)에서 보관하여 입자의 증가, 불순물 (aggregate)의 증가를 평가하였다. 주사기에 충전한 약액은 실시예 1에 따른 약액이다. 또한, 주사기 각각에 약액 충전은 실시예 2에 따른 방법으로 수행하였다.

시험 4개월 경과 시점에서 실리콘 오일이 도포된 주사기 내의 약액에서 육안으로 입자가 확인되었으며, 입자 수가 너무 많아 실험 장비를 이용한 육안으로 보이지 않는 입자 (sub-visible particle)의 측정은 불가능하였다. 이에 비하여 COC 및 COP 재질의 플라스틱 주사기에 보관한 약액의 경우 단백질의 농도, 육안으로 확인 가능한 입자, 실험 장비를 이용한 육안 확인 불가능한 입자 및 불순물 함량이 초기와 유사하게 분석되었다.

이에 따라 실리콘 오일이 도포된 유리 재질의 사전 충전형 주사기보다 본 발명의 방법에 의하여 충전된 약액의 안전성과 무결성을 유지하는데 플라스틱 재질의 사전 충전형 주사기가 적합하다고 할 수 있다.

본 발명은 약액이 배출되는 배출구와, 상기 배출구와 반대 방향에 유입구를 갖는 중공의 배럴, 상기 배럴 내부에 배치되는 스토퍼 및 상기 스토퍼와 접촉할 수 있고, 상기 스토퍼를 상기 배출구 쪽으로 이동시켜 상기 스토퍼와 상기 배출구 사이의 배럴 내부 부피를 가변시키는 플런저를 포함하고, 상기 배럴은 약 0.5 mL 내지 약 1 mL의 공칭 최대 충전 부피를 가지고, 약 0.03 mL 내지 약 0.2 mL의 투여 부피를 갖도록 상기 배럴 내부에 약액이 충전되며, 상기 배럴 내부로의 약액 충전 후, 상기 약액의 표면으로부터 상기 스토퍼 사이에 공간이 형성되고, 상기 공간의 부피는 0 mL 내지 약 0.9 mL인, 사전 충전형 주사기를 제공한다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 공간의 부피는 0 mL 내지 약 0.6 mL일 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 배럴 내부에는 약 0.11 mL 내지 약 0.17 mL 의 약액이 충전될 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 공간의 높이인 약액의 표면으로부터 상기 스토퍼까지의 거리는 약 10 mm 이하, 구체적으로는 약 5 mm 이하, 더욱 구체적으로는 약 4 mm 이하, 약 3.8 mm 이하 또는 약 3.5 mm이하일 수 있다. 또한, 상기 공간의 표면적은 약 180 mm² 이하, 바람직하게는 약 110 mm² 이하, 좀 더 바람직하게는 약 95 mm² 이하, 좀 더 바람직하게는 약 85 mm² 이하, 좀 더 바람직하게는 약 65 mm² 이하, 더욱 바람직하게는 약 50 mm² 이하, 가장 바람직하게는 약 50 mm² ~ 약 0 mm²일 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 배럴은 약 3 mm 내지 약 8 mm의 내경을 가질 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 약액이 약 0.126 mL 내지 약 0.154 mL의 투여 부피를 갖도록 상기 배럴 내부에 약액이 충전될 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 약액은 혈관 내피 성장인자 (VEGF) 길항제 용액을 포함하는 약액일 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 혈관 내피 성장인자 길항제 용액을 포함하는 약액은 약 1 mg/mL 내지 약 300 mg/mL 농도를 가질 수 있으며, 구체적으로 약 1 mg/mL 내지 약 150 mg/mL 농도, 보다 구체적으로 약 10 mg/mL 내지 약 100 mg/mL 농도, 더욱 구체적으로 약 20 mg/mL 내지 약 50 mg/mL 농도를 가질 수 있다. 상기 약액에는 애플리버셉트, 라니비주맙, 베바시주맙 등이 포함될 수 있으며, 안구 주사용 약액인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 혈관 내피 성장인자 길항제 용액을 포함하는 약액은 약 1 내지 약 1.1의 비중, 구체적으로는 약 1.01 내지 약 1.05, 더욱 구체적으로는 약 1.038의 비중을 가질 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 혈관 내피 성장인자 길항제 용액을 포함하는 약액은 약 3 cP 내지 약 4 cP의 점도, 구체적으로는 약 3.2 cP 내지 약 3.6 cP, 더욱 구체적으로는 약 3.46 cP를 가질 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 혈관 내피 성장인자 길항제 용액을 포함하는 약액은 약 pH 5 내지 약 pH 8일 수 있으며, 해당 pH에서 효과를 나타내는 완충제로 히스티딘, 트리스, 비스 트리스, 포스페이트, 아세트산, 숙신산 등을 포함하는 완충제가 약제에 포함될 수 있고, 바람직하게는 히스티딘을 포함하는 완충제를 사용할 수 있다. 또한, 약액은 계면 활성제를 포함할 수 있고, 계면 활성제로는 폴리소베이트, 폴록사머(Poloxamer) 등이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 0% (w/v) 내지 0.1% (w/v)의 폴리소르베이트 20, 폴리소르베이트 80 또는 폴록사머가 사용될 수 있다. 또한, 약액에는 안정화제로서 2.5% 내지 10%의 수크로오스, 트레할로오스, 만니톨 및 글루코오스로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 배럴은 플라스틱으로 제조되고, 내부에 실리콘 오일이 도포되지 않을 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 배럴은 COC(Cyclic Olefin Copolymer) 또는 COP(Cyclic Olefin Copolymer)로 제조될 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 스토퍼 해제력 (break loose force)이 약 11 N 미만, 구체적으로는 약 7 N 미만, 더욱 구체적으로는 약 4 N 미만, 약 3 N 미만, 또는 약 2 N일 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 스토퍼 활주력 (gliding force)이 약 11 N 미만, 구체적으로는 약 7 N 미만, 더욱 구체적으로는 약 4 N 미만, 약 3 N 미만, 또는 약 2 N일 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 스토퍼 해제력 (break loose force) 및/또는 스토퍼 활주력 (gliding force)을 현저히 낮춤으로써 힘을 들이지 않고도 부드럽게 주사할 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 사전 충전형 주사기가 최종 멸균 방법으로 NO₂, H₂O₂ 및 EtO 가스 중 선택된 1종 이상, 바람직하게는 NO₂ 가스를 사용할 수 있다.

또한, 본 발명은 약액이 배출되는 배출구와, 상기 배출구와 반대 방향에 유입구를 갖는 중공의 배럴, 상기 배럴 내부에 배치되는 스토퍼 및 상기 스토퍼와 접촉할 수 있고, 상기 스토퍼를 상기 배출구 쪽으로 이동시켜 상기 스토퍼와 상기 배출구 사이의 배럴 내부 부피를 가변시키는 플런저를 포함하는 사전 충전형 주사기로서, 상기 사전 충전형 주사기는, 상기 배럴 내부에 약액이 충전되는 단계, 상기 배럴에 진공 챔버가 결합되고, 상기 배럴 내부에 초기 진공 압력이 인가되는 단계, 상기 배럴 내부에 상기 초기 진공 압력보다 낮은 공정 진공 압력이 인가되고, 상기 스토퍼가 상기 배럴 내부에 배치되는 단계 및 상기 배럴 내부에 인가되는 공정 진공 압력이 해제되는 단계를 통해 제조되는, 사전 충전형 주사기를 제공한다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 배럴 내부에 약액이 충전되는 단계 이후, 상기 배출구와 상기 약액 사이에 제1 공간이 형성되는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 배럴 내부에 초기 진공 압력이 인가되는 단계 이후, 상기 제1 공간의 공기가 상기 유입구를 향해 이동하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 스토퍼가 상기 배럴 내부에 배치되는 단계 이후, 상기 스토퍼와 상기 약액 사이에 제2 공간이 형성되는 단계로서, 상기 제2 공간의 높이는 상기 스토퍼와 상기 유입구 사이의 높이보다 짧은, 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 배럴 내부에 인가되는 공정 진공 압력이 해제되는 단계 이후, 상기 스토퍼가 상기 약액을 향해 소정 위치까지 이동하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 양태에서, 상기 배럴은 약 0.5 mL 내지 약 1 mL 의 공칭 최대 충전 부피를 가지고, 약 0.03 mL 내지 약 0.2 mL 의 투여 부피를 갖도록 상기 배럴 내부에 약액이 충전되며, 상기 스토퍼가 상기 약액을 향해 소정 위치까지 이동하는 단계 이후, 상기 약액과 상기 스토퍼 사이에 형성된 공간의 부피는 0 mL 내지 약 0.9 mL일 수 있다.

또한, 본 발명은 약액이 배출되는 배출구와, 상기 배출구와 반대 방향에 유입구를 갖는 중공의 배럴, 상기 배럴 내부에 배치되는 스토퍼 및 상기 스토퍼와 접촉할 수 있고, 상기 스토퍼를 상기 배출구 쪽으로 이동시켜 상기 스토퍼와 상기 배출구 사이의 배럴 내부 부피를 가변시키는 플런저를 포함하는 사전 충전형 주사기의 사전 충전 방법으로서, 상기 배럴 내부에 약액이 충전되는 단계로서, 상기 배출구와 상기 약액 사이에 제1 공간이 형성되는, 단계, 상기 배럴에 진공 챔버가 결합되고, 상기 배럴 내부에 초기 진공 압력이 인가됨으로써 상기 제1 공간의 공기가 상기 유입구를 향해 이동하는, 단계, 상기 배럴 내부에 상기 초기 진공 압력보다 낮은 공정 진공 압력이 인가되고, 상기 스토퍼가 상기 배럴 내부에 배치되는 단계로서, 상기 스토퍼와 상기 약액 사이에 제2 공간이 형성되고, 상기 제2 공간의 높이는 상기 스토퍼와 상기 유입구 사이의 높이보다 짧은, 단계 및 상기 배럴 내부에 인가되는 공정 진공 압력이 해제되어 상기 스토퍼가 상기 약액을 향해 소정 위치까지 이동하는 단계를 포함하는, 사전 충전형 주사기의 사전 충전 방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 본 발명의 사전 충전형 주사기는 고온에서 장시간 보존 시에도 충전된 약액이 안정적으로 유지된다.

본 발명은 사전 충전형 주사기에 1회분의 저용량 약액이 충전되어 2회 이상 투여를 방지하여 재사용에 따른 오염을 방지할 수 있다.

본 발명은 사전 충전형 주사기의 스토퍼 해제력 (break loose force) 및/또는 스토퍼 활주력 (gliding force)을 현저히 낮춤으로써 힘을 들이지 않고도 부드럽게 주사할 수 있다.

본 발명은 약액 내의 버블 부피를 제한함으로써 버블을 손쉽게 제거하거나 버블 제거 작업을 생략할 수 있어 사용시 편의성을 제고한다.

본 발명은 약액 내의 버블 부피를 제한함으로써 버블에 포함된 산소에 의한 약액의 산화를 최소화하여 약물의 안정성을 증대시킨다.

본 발명은 약액을 충전함에 있어서, 초기 진공압력 및/또는 공정 진공압력을 조절하여 충전함으로써 약제의 손실을 최소화함과 동시에 충전 후 버블의 부피를 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명에서 사용되는 용어 '공간(버블)'을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 배럴 내부에 약액 충전 시 생성되는 2개의 공간(제1 공간 및 제2 공간)을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 사전 충전형 주사기를 제조하기 위해 사용되는 구성들을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 양태에 따른 사전 충전형 주사기 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5은 세 가지 종류의 공칭 최대 충전 부피 0.5 mL 사전 충전형 주사기에 대한 가혹 안정성 SE-HPLC 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 세 가지 종류의 공칭 최대 충전 부피 0.5 mL 사전 충전형 주사기에 대한 가혹 안정성 HI-HPLC 분석 결과를 나타내는 그래프이다.

이하에서는 구체적인 실시예를 들어 본 발명의 구성을 좀 더 자세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 실시예의 기재에만 한정되는 것이 아님은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.

<실시예 1: 약액 제조>

재조합 아플리버셉트를 최종 농도 40 mg/mL가 되도록 약액을 준비하였다. 이 약액은 pH 6.0이며, 10 mM 히스티딘 완충액에 5% 수크로스, 0.01%(w/v) 폴리소르베이트 20을 함유한다.

이 약액의 비중은 1.038이며, 점도는 3.46cP이었다.

이하 실시예에서는 위와 같이 제조한 약액을 사용하였다.

<실시예 2: 약액 충전>

본 실시예에서는 사전 충전형 주사기에 약액 충전 시 버블 부피를 최소화하기 위한 공정을 제시한다.

먼저 배럴(1) 내부에 약액을 충전하였다. 약액이 충전된 이후, 제1 공간이 배출구(1a)와 약액 사이에 형성되었다.

다음, 주사기 배럴(1)의 배출구(1a)를 수직 하방으로 위치하게 한 후 배럴(1)의 상단 즉, 배출구(1a)의 반대 방향에 있는 유입구(1b)에 진공 챔버를 결합하였다. 진공 챔버를 통해 배럴(1) 내부의 공기를 제거하여 배럴 내부를 진공 상태로 만들었다.

다음, 배럴(1)에 초기 진공 압력을 인가하여 제1 공간에 위치한 공기를 유입구(1b) 방향으로 이동시켰다. 해당 과정을 통해, 약액과 배출구(1a) 사이의 버블이 제거되거나 최소화되었다.

제1 공간에 위치한 공기가 제거된 이후, 배럴(1)에 인가되는 초기 진공 압력을 공정 진공 압력으로 변경하였다. 여기에서, 공정 진공 압력은 초기 진공 압력보다 낮은 값을 갖는 압력이다. 초기 진공 압력이 제1 공간에 위치한 공기를 배출하기 위해 인가되는 압력인 반면, 공정 진공 압력은 배럴(1) 내부에 진공이 유지되도록 하는 압력이며, 너무 큰 값의 공정 진공 압력이 인가되는 경우 배럴(1) 내부에 충전된 약액이 배럴(1) 내부 벽면을 타고 올라가는 보일링 현상이 발생하기 때문에 초기 진공 압력보다는 낮은 것이 바람직하다.

다음, 스토퍼(2)가 내부에 마련된 가이드 튜브(t)를 배럴(1) 내부에 위치시키고, 로드(r)를 통해 스토퍼(2)를 배럴(1) 내부에 위치시켰다. 이 때의 스토퍼(2)의 위치를 "초기 위치"로 정의하며, 상기 초기 위치에서는 스토퍼(2)와 약액 표면 사이의 최단 거리가 스토퍼(2)와 유입구(1b) 사이의 최단 거리보다 짧다.

다음, 배럴(1)에 인가되고 있는 공정 진공 압력을 해제하였다. 스토퍼(2)와 약액 사이에는 진공에 가까운 압력인 반면, 스토퍼(2) 외측은 진공보다는 높은 압력이므로 압력 차이에 의해 자연스럽게 스토퍼(2)가 약액을 향해 하강하였다.

이후, 진공 챔버를 배럴(1)로부터 제거하여 충전 과정을 완료하였다.

한편, 배럴(1)에 인가되는 각 진공 압력(초기 진공 압력 및 공정 진공 압력)의 세기는 배럴(1) 내부에 충전되는 약액의 종류 및 해당 약액의 진공에 대한 민감도(sensitivity to vacuum)에 따라 달리 결정될 수 있다.

이와 같은 공정으로 얻어진 사전 충전형 주사기의 약액과 스토퍼(2) 사이에 위치하는 공간의 부피는 약 0.9 mL 이하, 바람직하게는 약 0.8 mL 이하, 조금 더 바람직하게는 약 0.7 mL 이하, 약 0.6 mL 이하, 약 0.5 mL 이하, 약 0.4 mL 이하, 약 0.3 mL 내지 0 mL였다.

본 발명에서는 배출구(1a)와 반대 방향에 있는 유입구(1b)에 진공 챔버를 설치하여 배럴(1) 내부를 진공 상태로 만든 후 초기 진공 압력을 인가하여 배럴(1) 배출구(1a) 측에 존재하는 버블을 주사기 배출구(1a)의 반대 방향인 약액과 스토퍼(2) 사이로 이동시키고, 공정 진공 압력이 인가되고 있는 상태에서 가이드 튜브(t)를 배럴 내부에 위치시킨 다음 가이드 튜브(t)로부터 배럴(1) 내로 스토퍼(2)를 밀어 스토퍼를 초기 위치까지 이동시키고, 공정 진공 압력을 해제하여 스토퍼(2)를 약액의 표면 가까이로 이동시킴으로써 버블을 최소화 또는 제거할 수 있다. 이와 같은 방식을 채용하지 않은 경우에는 약액의 보일링 (boiling; 진공에 의하여 끓는 현상)이 발생하거나 약액이 배럴(1) 내에서 사방으로 튀는 현상이 발생하여 약액의 안정성에 심대한 영향을 끼치게 된다.

<실시예 3: 버블 높이 측정>

본 실시예에서는 충전 부피의 하한에 유사한 약 0.115 mL로 충전한 주사기의 버블 높이를 측정하였다. 이를 통하여 진공 충전에 의한 버블의 최소화를 이루었는지 평가하였다. 각 시린지 검체에 식별번호를 부여하였다.

주사기 배럴(1)의 배출구(1a)를 지상 방향으로 두어 주사기를 수평하게 위치시키고 배럴(1)을 부드럽게 두드려서 사전 충전형 주사기 내의 버블을 배출구(1a)와 축 방향으로 반대편에 위치한 약액과 스토퍼 사이로 이동시켰다. 도 1a와 같이 약액의 표면에서 스토퍼(2)까지의 최단거리를 캘리퍼를 이용하여 측정하였다.

아래 표 1은 최대 공칭 충전 부피를 약 0.5 mL로 하는 플라스틱 재질의 사전 충전형 주사기의 충전 후 버블 높이를 측정한 결과이다. 약액은 실시예 1과 같이 제조된 것을 사용하였고, 목표 충전 부피는 약 0.115 mL이다.

본 발명 실시예 1의 약액을 실시예 2의 방법으로 사전 충전한 10개의 사전 충전형 주사기의 버블 높이는 약 3.2mm 내지 약 3.4mm 내외로 평균은 약 3.3 mm이며, 표준 편차는 약 0.1 mm였다.

실시예 2의 방법으로 충전 시 버블 높이를 약 3 mm 정도까지 최소화할 수 있었다.

또한 버블의 부피를 측정한 결과 약 0.555 mL 내지 약 0.59 mL 내외로 측정되었으며, 평균은 약 0.572 mL이고 표준 편차는 약 0.011 mL로 확인되었다.

즉, 본 실시예에서는 버블의 부피 역시 최소화되어, 배럴(1) 내부에 사전 충전된 약액과 공기의 접촉을 최소화하여 약액의 변성을 방지할 수 있음을 확인하였다.

Example 1	Syringe No										Mean	SD
Example 1	#1	#2	#3	#4	#5	#6	#7	#8	#9	#10	Mean	SD
Masured Bubble Height (mm)	3.2	3.3	3.3	3.4	3.3	3.4	3.3	3.4	3.3	3.3	3.3	0.1
Calculated Bubble Surface Area (mm²)	81.9	83.4	83.4	84.9	83.4	84.9	83.4	84.9	83.4	83.4	83.7	0.9
Calculated Bubble Volume(mL)	0.555	0.572	0.572	0.59	0.572	0.59	0.572	0.59	0.572	0.572	0.572	0.011

<실시예 4: 약액 충전 부피 측정>

본 실시예에서는 약 0.112 mL 내지 약 0.168 mL의 충전 부피로 사전 충전형 주사기를 충전 후 실사용이 가능한지 평가하였다. 실시예 1과 같이 제조한 약액을 이용하였다.

멸균 조건 (grade A)인 멸균 공정 챔버 내부에서 충전하였다. 사전 멸균이 완료된 충전 이전의 사전 충전형 주사기는 외포장 상태로 멸균 공정 챔버에 입고하였다. 멸균 공정 챔버 내부에서 자동화 장비를 이용하여 외포장을 제거하고, 내포장으로 사용된 Tyvec(R) 시트를 자동화 장비를 이용하여 제거하였다. 터브 내의 네스트에 10 x 10으로 고정된 사전 충전형 주사기 한 개를 충전 위치로 로봇팔을 이용하여 이동하였다. 이동이 끝나면 사전 충전형 주사기의 배럴(1)을 잡고 있는 로봇팔과 연결된 저울의 영점을 잡아주었다. 충전을 수행하면서 각 사전 충전형 주사기의 충전 후 무게를 측정하였다. 측정 완료 후 스토퍼(2)의 결합 작업을 수행하였다. 약액이 충전되고 스토퍼(2)와 결합이 완료된 사전 충전형 주사기는 네스트의 원위치로 복귀하여 네스트에 고정되었다. 멸균 챔버 내에서 내포장에 사용된 Tyvec(R) 시트를 자동화 장비를 이용하여 밀봉 (sealing)하였다. 멸균 챔버 외부로 밀봉된 터브 (tub)를 이송했다.

측정에 사용된 약액이 충전된 사전 충전형 주사기의 개수는 5,995개였다. 아래 표는 사전 충전형 주사기의 충전 결과의 평균과 표준편차이다.

5,995개 주사기에 충전된 약제의 평균 무게는 약 0.119 g으로 비중을 감안한 부피로 환산할 경우 약 0.115 ± 0.0018 mL로 분석되었다.

공정 인자명	단위	기준값 (비중: 1.038)	기준 범위	평균	표준편차
충전 부피	gram (g)	0.119	0.107 - 0.131	0.119	0.0018

<실시예 5: 실 용량 측정>

본 실시예에서는 충전 부피의 하한에 유사한 약 0.115 mL로 충전한 주사기의 버블을 상기 실시예 2의 방법으로 제거한 후 실 용량을 측정하였다. 이를 통하여 충전량 하한으로 충전 시에도 실 용량이 투여량 이상인지를 평가하였다. 시험법은 미국약전 (USP <697, Container content for Injection)을 참고하였다. 준비한 검체의 실 용량 무게 측정에 적절한 무게 측정용 디쉬 (weighing dish)를 저울에 올린 후 영점을 조절하였다. 회수한 사전 충전형 주사기의 배럴 내의 스토퍼(2)에 플런저를 연결하였다. 손가락 걸이를 배럴(1)에 결합하여 플런저 로드가 빠지지 않도록 고정하였다. 배출구(1a)를 보호하는 루어 락 팁 캡 (luer lock tip cap)을 제거하고 30G 주사바늘을 결합하였다. 각 시린지 검체에 식별번호를 부여하였다. 시린지 배출구(1a)를 위로 향하게 한 상태에서 배럴(1)을 부드럽게 두드려서 사전 충전형 주사기 내의 버블을 배출구(1a)로 이동시켰다. 플런저를 밀어 버블을 제거하고 시약이 주사바늘에 맺히는 것을 확인하였다. 플런저 로드 (plunger rod)를 일정한 힘으로 천천히 눌러 각 검체에 충전된 내용물을 무게 측정용 디쉬로 추출하였다. 각 사전 충전형 주사기의 인식번호별로 무게를 기록하였다. 측정된 무게를 비중으로 나누어 실제 부피를 계산하였다 (약액의 비중은 1.038/1 mL = 1.038 g).

아래 표는 사전 충전형 주사기의 실 용량 측정 결과이다. 표 3은 최대 공칭 충전부피를 약 0.5mL로 하는 플라스틱 재질의 사전 충전형 주사기에 약액을 약 0.115 mL 충전하고 실용량을 측정한 결과이다. 표 4는 상용화가 완료된 황반변성 약제를 충전한 사전 충전형 주사기이며, 유리 재질의 최대 공칭 충전 부피가 약 1.0 mL인 주사기이며, 충전 부피는 버블 제거 이전 약 0.165 mL이다.

아래 결과와 같이 약 0.5 mL 플라스틱 주사기의 버블 제거 후 투여 가능 부피는 약 0.070 mL이므로 2회 투여가 불가능하다. 이에 비하여 약 1.0 mL 유리 재질의 주사기의 경우 버블 제거 후 투여 가능 부피가 약 0.127 mL로 2회 투여가 가능하다.

	Syringe No.					Mean	SD	CV
	#1	#2	#3	#4	#5	Mean	SD	CV
Measured weight (mg)	72.48	71.92	69.58	77.06	75.15	73.24	2.91	4.0
Calculated volume (mL)	69.83	69.29	67.03	74.24	72.40	70.56	2.81	4.0

	Syringe No.					Mean	SD	CV
	#1	#2	#3	#4	#5	Mean	SD	CV
Measured weight (mg)	129.37	132.46	135.00	137.78	126.46	132.21	4.47	3.4
Calculated volume (mL)	124.63	127.61	130.06	132.74	121.83	127.37	4.31	3.4

<실시예 6>

본 실시예에서는 실시예 1의 약액을 실시예 2의 방법으로 COP 재질의 플라스틱 주사기에 충전하여 주력을 분석하였다. 주사기 압력은 스토퍼(2)를 움직이게 하고 주사액의 투여를 시작하기 위해 필요한 힘인 스토퍼 해제력 (break-loose force)과, 주사액의 투여가 시작되고 모든 주사액이 투여될 때까지 필요한 힘인 스토퍼 활주력 (gliding force)을 분석하였다.

구체적으로, 최종 농도 약 40 mg/mL인 애플리버셉트 약액을 COP 주사기에 충전하고 Zwick 사의 push pull gauge 장비를 이용하여 스토퍼 해제력과 스토퍼 활주력을 분석하였다.

5개의 시린지와 검체를 표준 환경 (standard atmosphere): 23±5 ℃, 50±25% 상대습도에서 적어도 네 시간 동안 온도 평형화하였다. 온도 평형화된 시린지의 루어 락 (luer lock)을 제거하고 시린지 홀더에 장착하였다. 장비의 “force”를 0으로 설정하고 주사기 압력을 측정하였다.

5개의 시린지를 한 세트로 설정하여 총 5 셋트에 대한 스토퍼 해제력과 활주력을 시험하였다.

활주 개시 위치 (Glide start position)는 해제력 피크 (break-loose force peak)로부터 0.5 mm로 설정되었으며, 활주 종료 위치 (glide end position)는 측정이 끝날 때 가파르게 힘이 상승하기 전에 위치한다. 활주 속도는 100 mm/min으로 수행하였다.

스토퍼 해제력을 분석한 결과를 표 5에 나타내었다.

No.	Break-loose force (N)		Glide force (N)
1	Mean	SD	Mean	SD
2	2.09	0.21	2.30	0.16

<실시예 7>

본 실시예에서는 생물학적 분자 약제로 실시예 1의 약액을 유효성분으로 함유하며, 실시예 2의 방법으로 충전한 플라스틱 주사기가 안정한지 확인하기 위하여 실리콘 오일이 도포된 유리 재질의 주사기, 실리콘 오일이 도포되지 않은 COP (Cyclo Olefin Polymer) 주사기, 실리콘 오일이 도포되지 않은 COC (cyclic olefin copolymer) 주사기에 충전하여 안정성을 확인하였다.

구체적으로, 실시예 1의 약액을 각각 (1) 실리콘 오일이 도포된 유리 주사기; (2) 실리콘 오일이 도포되지 않은 COP 주사기; (3) 실리콘 오일이 도포되지 않은 COC 주사기;에 충전하고 25℃에서 12개월간 보관하여 시간이 경과함에 따라 생성된 불순물을 SE-HPLC (크기 배제 고성능 액체 크로마토그래피)로 분석을 수행하였다.

SE-HPLC 분석에서는 TSK-gel G3000SWXL 칼럼 (7.8Х300mm, TOSOH사, 일본)을 사용하여 0.2 M 인산칼륨(pH 6.2), 0.25 M 염화칼륨 및 0.05% (w/v) NaN₃ 완충액을 0.5 mL/분의 속도로 흘려주고, 흡광도 280nm에서 항-VEGF-Fc 융합단백질의 피크를 확인하였다.

육안 식별 가능한 입자 (Visible particle)는 미국 약전 (USP <788> particulate matter in injection)에 따라 백색 배경과 형광등을 이용하여 육안으로 계수하였다. 육안 식별이 불가능한 입자 (Subvisible particle)는 유럽 약전 (EP 2.9.19.)에 따라 Backman Coulter사의 Liquid particle counter를 이용하여 계수하였다.

육안 식별이 불가능한 입자 (Subvisible particle)의 경우 3 mL의 검체와 27 mL의 입자가 없는 정제수 (particle-free water)를 혼합하여 검액의 총 부피가 30 mL이 되도록 제조한 후 약 20회 정도 용기를 뒤집어 흔들어서 (inverting) 사용한다. 검체 내에 미세한 기포가 있는 경우, 측정값에 큰 영향을 미치기 때문에 뒤집어 흔들어서 혼합 후 측정 전 10분 동안 정치하고 측정하였다.

50 mL 코니칼 튜브 (conical tube)에 시료를 모으고 검액에 액체 입자 계수기 (liquid particle counter)의 센서 위치를 조절하였다. EP 표준 절차 (EP standard procedure)를 설정하고, 액체 입자 계수기를 작동하였다. 결과는 아래와 같다.

6개월 보관 중 유리 재질의 사전 충전형 주사기에 육안 식별 가능한 입자가 형성되었다. 이에 따라, 육안 식별이 불가능한 입자 (subvisible particle) 분석은 수행하지 않았다. 또한, 유리 재질의 사전 충전형 주사기의 경우 12개월에서 불순물의 함량이 플라스틱 재질의 사전 충전형 주사기에 보관된 검체에 비하여 약 2배 이상 높게 측정되었다. 플라스틱 재질의 사전 충전형 주사기의 경우에는 입자 수가 충전 시점과 유의미한 범위 내에서 유사하게 분석되어 특별한 경향성을 파악할 수 없었다.

SE-HPLC

Specification(DP)

Manufacturer

Type 1 glass PFS

COC PFS

COP PFS

Total Impurity NMT 5.0%

0 M

3 M

6 M

12 M

0 M

3 M

6 M

12 M

0 M

3 M

6 M

12 M

0.7

1.4

1.8

6.3

0.6

1.4

1.8

2.4

0.7

1.5

1.8

2.5

불용성 입자(Insoluble Particle)

Insoluble Particle

Specification(DP)

Manufacturer

Type 1 glass PFS

COC PFS

COP PFS

0 M

3 M

6 M

12 M

0 M

3 M

6 M

12 M

0 M

3 M

6 M

12 M

Essentially Free
(USP 790)

Free

Visible Particle

Free

1: 배럴
1a: 배출구
1b: 유입구
2: 스토퍼
3: 약액
4: 제1 공간
5: 제2 공간
6: 팁
7: 커버
t: 가이드 튜브
r: 로드

Claims

약액이 배출되는 배출구와, 상기 배출구와 반대 방향에 유입구를 갖는 중공의 배럴;
상기 배럴 내부에 배치되는 스토퍼; 및
상기 스토퍼와 접촉할 수 있고, 상기 스토퍼를 상기 배출구 쪽으로 이동시켜 상기 스토퍼와 상기 배출구 사이의 배럴 내부 부피를 가변시키는 플런저;를 포함하고,
상기 배럴은 약 0.5 mL 내지 약 1 mL의 공칭 최대 충전 부피를 가지고, 약 0.03 mL 내지 약 0.2 mL의 투여 부피를 갖도록 상기 배럴 내부에 약액이 충전되며,
상기 배럴 내부로의 약액 충전 후, 상기 약액의 표면으로부터 상기 스토퍼 사이에 공간이 형성되고, 상기 공간의 부피는 0 mL 내지 약 0.9 mL인,
사전 충전형 주사기.
제1항에 있어서,
상기 공간의 부피는 0 mL 내지 약 0.6 mL인,
사전 충전형 주사기.
제1항에 있어서,
상기 배럴 내부에는 약 0.11 mL 내지 약 0.17 mL의 약액이 충전되는,
사전 충전형 주사기.
제1항에 있어서,
상기 공간의 높이인 약액의 표면으로부터 상기 스토퍼까지의 거리는 약 10mm 이하인,
사전 충전형 주사기.
제1항에 있어서,
상기 배럴은 약 3 mm 내지 약 8 mm의 내경을 갖는,
사전 충전형 주사기.
제1항에 있어서,
상기 약액이 약 0.126 mL 내지 약 0.154 mL의 투여 부피를 갖도록 상기 배럴 내부에 약액이 충전되는,
사전 충전형 주사기.
제1항에 있어서,
상기 약액은 혈관 내피 성장인자 (VEGF) 길항제 용액을 포함하는 약액인,
사전 충전형 주사기.
제7항에 있어서,
상기 혈관 내피 성장인자 길항제 용액을 포함하는 약액은 약 1 mg/mL 내지 약 300 mg/mL 농도를 갖는,
사전 충전형 주사기.
제7항에 있어서,
상기 혈관 내피 성장인자 길항제 용액을 포함하는 약액은 약 1 내지 약 1.1의 비중을 갖는,
사전 충전형 주사기.
제7항에 있어서,
상기 혈관 내피 성장인자 길항제 용액을 포함하는 약액은 약 3 cP 내지 약 4 cP의 점도를 갖는,
사전 충전형 주사기.
제7항에 있어서,
상기 혈관 내피 성장인자 길항제 용액을 포함하는 약액은 약 pH 5 내지 약 pH 8인,
사전 충전형 주사기.
제1항에 있어서,
상기 배럴은 플라스틱으로 제조되고, 내부에 실리콘 오일이 도포되지 않는,
사전 충전형 주사기.
제1항에 있어서,
상기 배럴은 COC(Cyclic Olefin Copolymer) 또는 COP(Cyclic Olefin Copolymer)로 제조되는,
사전 충전형 주사기.
약액이 배출되는 배출구와, 상기 배출구와 반대 방향에 유입구를 갖는 중공의 배럴;
상기 배럴 내부에 배치되는 스토퍼; 및
상기 스토퍼와 접촉할 수 있고, 상기 스토퍼를 상기 배출구 쪽으로 이동시켜 상기 스토퍼와 상기 배출구 사이의 배럴 내부 부피를 가변시키는 플런저;를 포함하는 사전 충전형 주사기로서,
상기 사전 충전형 주사기는,
상기 배럴 내부에 약액이 충전되는 단계;
상기 배럴에 진공 챔버가 결합되고, 상기 배럴 내부에 초기 진공 압력이 인가되는 단계;
상기 배럴 내부에 상기 초기 진공 압력보다 낮은 공정 진공 압력이 인가되고, 상기 스토퍼가 상기 배럴 내부에 배치되는 단계; 및
상기 배럴 내부에 인가되는 공정 진공 압력이 해제되는 단계;를 통해 제조되는,
사전 충전형 주사기.
제14항에 있어서,
상기 배럴 내부에 약액이 충전되는 단계 이후, 상기 배출구와 상기 약액 사이에 제1 공간이 형성되는 단계를 더 포함하는,
사전 충전형 주사기.
제15항에 있어서,
상기 배럴 내부에 초기 진공 압력이 인가되는 단계 이후, 상기 제1 공간의 공기가 상기 유입구를 향해 이동하는 단계를 더 포함하는,
사전 충전형 주사기.
제16항에 있어서,
상기 스토퍼가 상기 배럴 내부에 배치되는 단계 이후, 상기 스토퍼와 상기 약액 사이에 제2 공간이 형성되는 단계로서, 상기 제2 공간의 높이는 상기 스토퍼와 상기 유입구 사이의 높이보다 짧은, 단계를 더 포함하는,
사전 충전형 주사기.
제17항에 있어서,
상기 배럴 내부에 인가되는 공정 진공 압력이 해제되는 단계 이후, 상기 스토퍼가 상기 약액을 향해 소정 위치까지 이동하는 단계를 더 포함하는,
사전 충전형 주사기.
제18항에 있어서,
상기 배럴은 약 0.5 mL 내지 약 1 mL의 공칭 최대 충전 부피를 가지고, 약 0.03 mL 내지 약 0.2 mL의 투여 부피를 갖도록 상기 배럴 내부에 약액이 충전되며,
상기 스토퍼가 상기 약액을 향해 소정 위치까지 이동하는 단계 이후, 상기 약액과 상기 스토퍼 사이에 형성된 공간의 부피는 0 mL 내지 약 0.9 mL인,
사전 충전형 주사기.