호리바코리아(주)가 '2025 스마트 사이언스 코리아 Conference with KOREA LAB Autumn' 전시기간 중 발표한 ‘바이오의약품 및 의약품 품질 향상을 위한 분석 솔루션(라만/형광/입도분석) 소개’의 세미나 내용은 다음과 같다.
1. 새로운 분석 솔루션의 필요성
바이오의약품 및 의약품 시장은 고도의 정밀성과 안정성이 요구되는 분야로, 생산 공정 중 미세한 입자 변화나 단백질 응집 등은 약효와 안정성, 생체이용률(Bioavailability)에 직접적인 영향을 미친다. 최근 유전자 치료제와 항체 의약품의 개발이 활발해지고 의약품의 다형성(Polymorphism)이 중요해지면서, 바이오의약품 및 의약품의 구조 및 특성을 빠르고 정확하게 분석할 수 있는 첨단 분석 기술의 필요성이 커지고 있다.
2. 바이오의약품 분석을 위한 호리바 솔루션
호리바 솔루션은 바이오의약품 중 유전자 치료제(Adeno-Associated Virus, AAV), 항체(Antibody) 분석, 약물 전달 시스템(Drug Delivery System, DDS), 응집(Aggregation) 그리고 바이오 프로세스 모니터링에 효과적으로 활용될 수 있다.
형광 분광분석법을 활용한 AAV의 유형 구분 및 DNA 페이로드(payload) 함량에 따른 정량 분석
AAV는 유전자 전달체로서 높은 안정성고 안전성을 지닌 치료용 바이러스 벡터이다. [그림 1]. (a)는 AAV2와 AAV9 캡시드 표면의 단백질과 내부 DNA 페이로드 사이의 상호작용을 기반으로 수행된 A-TEEM(Absorbance-Transmittance Excitation Emission Matrix) 분석 결과이다. 형광 분광분석법은 민감도가 매우 높아 DNA 페이로드의 존재 여부뿐 아니라 AAV2와 AAV9 사이의 미세한 구조적 차이까지도 정밀하게 구분할 수 있다. [그림 1]. (b)는 PARAFAC(Parallel Factor Analysis) 분석으로 분리한 형광 신호이다. 이를 통해 각각의 성분이 타이로신(Tyrosine)과 트립토판(Tryptophan)으로 규명되었으며, [그림 1]. (c)에서는 DNA 페이로드의 함량을 타이로신 성분(C1)을 통하여 정량적으로 평가할 수 있음을 보여준다. 이처럼 형광 분광분석법은 유전자 치료제 연구에서 벡터의 구조적 안정성과 정량 분석, 생산 공정 모니터링까지 폭넓게 활용될 수 있다.
[그림 1]. (a) AAV2와 AAV9의 페이로드 유무에 따른 A-TEEM 측정 결과와 (b) PARAFAC 분석 결과, (c) DNA 페이로드 함량 정량화 그래프.
라만 및 형광 분광분석법, 입도 분석법을 활용한 응집 평가
단백질 응집은 농도, 시간, 온도 등 다양한 요인에 의해 발생하며, 이는 의약품 품질에 큰 영향을 미친다. 대부분의 분석법에서는 고농도 시료를 직접 측정하기 어려워 희석 과정을 거쳐야 하는 단점이 있으나 라만 분광분석법은 별도의 희석 없이 고농도 시료를 직접 측정할 수 있다는 장점을 지닌다. 농도가 높아짐에 따라 분자 간 상호작용이 증가하면서 타이로신에 해당하는 페르미 이중선(Fermi doublet, I₈₅₆/I₈₃₀) 비율이 증가하고, 트립토판의 비틀림 각 변화로 인해 1555 cm-1 피크의 반치폭이 넓어지는 현상이 나타난다. 이러한 요소를 통해 시료의 응집 정도를 평가할 수 있으며, [그림 2]. (a)는 분광분석법을 활용하여 응집을 평가한 사례이다. 농도가 높을수록 페르미 이중선의 비율이 증가하고 1555 cm-1 피크의 반치폭 역시 커지는 것을 확인할 수 있다.
형광 분광분석법을 활용하여 시간에 따른 단일클론 항체(Monoclonal antibody, mAb)의 응집을 관찰하였다. [그림 2]. (b)와 같이 시간이 경과함에 따라 형광이 증가하였으며, 산란되는 빛이 증가하면서 레일리 산란을 마스킹한 주변으로도 빛의 양이 증가하는 것을 알 수 있다.
마지막으로, 입도 분석기(ViewSizer3000)를 활용하여 온도 변화에 따른 항체 응집 현상을 확인하였다. 가열 전에는 응집이 확인되지 않았으나, 가열 후에는 수백 nm 크기의 입자들이 증가한 것을 입도 분포 결과뿐 아니라 CCD 이미지로 실시간 확인이 가능하다.
이처럼 라만 및 형광 분광분석법과 입도 분석법은 각각의 장점을 통해 단백질 응집의 초기 단계부터 구조적 변화를 정밀하게 추적할 수 있다.
[그림 2]. 응집 평가하기 위한 (a) 라만 분광분석법과 (b) 형광 분광분석법, (c) 입도 분석법의 예시.
3. 의약품 분석을 위한 호리바 솔루션
호리바 솔루션은 바이오의약품뿐만 아니라 일반 의약품 분석에도 폭넓게 활용될 수 있다. 라만 분광분석법은 비파괴 분석으로 약물의 효능, 안정성, 그리고 특허성과 관련된 다형성(Polymorphism)이나 결정성(Crystallinity)을 평가할 수 있으며, 유효 성분(API)과 부형제의 분포를 시각적으로 분석할 수 있다. 또한 입도 분석기를 활용하면 생체이용률에 직접적인 영향을 미치는 입자 크기를 정밀하게 평가할 수 있다.
다형성 및 코팅층 분포 평가를 위한 라만 분광분석법 활용
[그림 3]. 은 Levofloxacin의 수화 형태(Hemihydrate/Monohydrate)에 따른 라만 스펙트럼 차이를 보여준다. 이러한 수화 형태에 따라 결정 구조뿐만 아니라 물리적 특성과 용해도, 안정성이 달라질 수 있으므로 이를 평가하는 것은 굉장히 중요하다. 라만 현미경은 공간 분해능(Spatial resolution)이 굉장히 뛰어나므로 약 20μm 두께의 매우 얇은 코팅 층 까지도 분리하여 정밀 분석이 가능하다.
[그림 3]. 과립이 아닌 부분(Area 1, Levofloxacin hemihydrate)과 과립 부분(Area 2, Levofloxacin monohydrate), 그리고 코팅 층(Area 3)의 라만 스펙트럼과 분포도.
입도 분석을 통한 생체이용률 평가
입자 크기가 클수록 입자의 표면적이 줄어들어 용해 속도가 낮아지고, 이로 인해 생체이용률 또한 감소한다. 따라서 원하는 생체이용률을 얻기 위해서는 입도 분석이 핵심적인 역할을 한다. 레이저 회절 장비인 LA-960을 활용하여 API와 부형제의 비율에 따른 입도 분포를 측정하였다.
[그림 4]. (a)에서 나타난 것과 같이 10μm 이하 입자의 부피 분율은 API 100% 시 2%, 부형제 100% 시 32%로, API의 비율이 높아질수록 입자의 평균 크기가 커지는 경향을 확인하였다. 또한 [그림 4]. (b)에서는 10μm 이하 입자 비율과 API 함량 사이의 상관관계를 나타냈다.
이 결과를 통해 입도 분석은 의약품 제조 과정 전반에서 실시간 품질 관리에도 활용할 수 있음을 알 수 있다.
[그림 4]. (a) API와 부형제 비율에 따른 입도 분석 결과와 (b) 10 μm 이하 입자 비율과 API 함량 사이의 상관관계 그래프.
2025년 사이언스21 11월 호에서 더 많은 분석 예시를 확인할 수 있으며, 생명과학에 관련된 호리바 어플리케이션 노트는 다음 사이트에서 확인할 수 있다.
‘바이오의약품 및 의약품 품질 향상을 위한 분석 솔루션(라만/형광/입도분석) 소개’에 관한 궁금한 내용은 본 원고 자료를 제공한 호리바코리아(주)를 통하여 확인할 수 있다.
Reference(참고문헌): HORIBA ViewSizer3000 브로셔
Model Name(모델명): ViewSizer3000
The Person in Charge(담당자): Yu-Jeong Park
Maker(제조사): HORIBA
Country of Origin(원산지): USA
e-mail: yujeong.park@horiba.com
Data Services(자료제공): HORIBA Korea
<이 기사는 사이언스21 매거진 2026년 2월호에 게재 되었습니다.>
[그림 1]. (a) AAV2와 AAV9의 페이로드 유무에 따른 A-TEEM 측정 결과와 (b) PARAFAC 분석 결과, (c) DNA 페이로드 함량 정량화 그래프.라만 및 형광 분광분석법, 입도 분석법을 활용한 응집 평가단백질 응집은 농도, 시간, 온도 등 다양한 요인에 의해 발생하며, 이는 의약품 품질에 큰 영향을 미친다. 대부분의 분석법에서는 고농도 시료를 직접 측정하기 어려워 희석 과정을 거쳐야 하는 단점이 있으나 라만 분광분석법은 별도의 희석 없이 고농도 시료를 직접 측정할 수 있다는 장점을 지닌다. 농도가 높아짐에 따라 분자 간 상호작용이 증가하면서 타이로신에 해당하는 페르미 이중선(Fermi doublet, I₈₅₆/I₈₃₀) 비율이 증가하고, 트립토판의 비틀림 각 변화로 인해 1555 cm-1 피크의 반치폭이 넓어지는 현상이 나타난다. 이러한 요소를 통해 시료의 응집 정도를 평가할 수 있으며, [그림 2]. (a)는 분광분석법을 활용하여 응집을 평가한 사례이다. 농도가 높을수록 페르미 이중선의 비율이 증가하고 1555 cm-1 피크의 반치폭 역시 커지는 것을 확인할 수 있다.형광 분광분석법을 활용하여 시간에 따른 단일클론 항체(Monoclonal antibody, mAb)의 응집을 관찰하였다. [그림 2]. (b)와 같이 시간이 경과함에 따라 형광이 증가하였으며, 산란되는 빛이 증가하면서 레일리 산란을 마스킹한 주변으로도 빛의 양이 증가하는 것을 알 수 있다.마지막으로, 입도 분석기(ViewSizer3000)를 활용하여 온도 변화에 따른 항체 응집 현상을 확인하였다. 가열 전에는 응집이 확인되지 않았으나, 가열 후에는 수백 nm 크기의 입자들이 증가한 것을 입도 분포 결과뿐 아니라 CCD 이미지로 실시간 확인이 가능하다.이처럼 라만 및 형광 분광분석법과 입도 분석법은 각각의 장점을 통해 단백질 응집의 초기 단계부터 구조적 변화를 정밀하게 추적할 수 있다.
[그림 2]. 응집 평가하기 위한 (a) 라만 분광분석법과 (b) 형광 분광분석법, (c) 입도 분석법의 예시.3. 의약품 분석을 위한 호리바 솔루션호리바 솔루션은 바이오의약품뿐만 아니라 일반 의약품 분석에도 폭넓게 활용될 수 있다. 라만 분광분석법은 비파괴 분석으로 약물의 효능, 안정성, 그리고 특허성과 관련된 다형성(Polymorphism)이나 결정성(Crystallinity)을 평가할 수 있으며, 유효 성분(API)과 부형제의 분포를 시각적으로 분석할 수 있다. 또한 입도 분석기를 활용하면 생체이용률에 직접적인 영향을 미치는 입자 크기를 정밀하게 평가할 수 있다.다형성 및 코팅층 분포 평가를 위한 라만 분광분석법 활용[그림 3]. 은 Levofloxacin의 수화 형태(Hemihydrate/Monohydrate)에 따른 라만 스펙트럼 차이를 보여준다. 이러한 수화 형태에 따라 결정 구조뿐만 아니라 물리적 특성과 용해도, 안정성이 달라질 수 있으므로 이를 평가하는 것은 굉장히 중요하다. 라만 현미경은 공간 분해능(Spatial resolution)이 굉장히 뛰어나므로 약 20μm 두께의 매우 얇은 코팅 층 까지도 분리하여 정밀 분석이 가능하다.
[그림 3]. 과립이 아닌 부분(Area 1, Levofloxacin hemihydrate)과 과립 부분(Area 2, Levofloxacin monohydrate), 그리고 코팅 층(Area 3)의 라만 스펙트럼과 분포도.입도 분석을 통한 생체이용률 평가입자 크기가 클수록 입자의 표면적이 줄어들어 용해 속도가 낮아지고, 이로 인해 생체이용률 또한 감소한다. 따라서 원하는 생체이용률을 얻기 위해서는 입도 분석이 핵심적인 역할을 한다. 레이저 회절 장비인 LA-960을 활용하여 API와 부형제의 비율에 따른 입도 분포를 측정하였다.[그림 4]. (a)에서 나타난 것과 같이 10μm 이하 입자의 부피 분율은 API 100% 시 2%, 부형제 100% 시 32%로, API의 비율이 높아질수록 입자의 평균 크기가 커지는 경향을 확인하였다. 또한 [그림 4]. (b)에서는 10μm 이하 입자 비율과 API 함량 사이의 상관관계를 나타냈다.이 결과를 통해 입도 분석은 의약품 제조 과정 전반에서 실시간 품질 관리에도 활용할 수 있음을 알 수 있다.
[그림 4]. (a) API와 부형제 비율에 따른 입도 분석 결과와 (b) 10 μm 이하 입자 비율과 API 함량 사이의 상관관계 그래프.2025년 사이언스21 11월 호에서 더 많은 분석 예시를 확인할 수 있으며, 생명과학에 관련된 호리바 어플리케이션 노트는 다음 사이트에서 확인할 수 있다.
‘바이오의약품 및 의약품 품질 향상을 위한 분석 솔루션(라만/형광/입도분석) 소개’에 관한 궁금한 내용은 본 원고 자료를 제공한 호리바코리아(주)를 통하여 확인할 수 있다.Reference(참고문헌): HORIBA ViewSizer3000 브로셔Model Name(모델명): ViewSizer3000The Person in Charge(담당자): Yu-Jeong ParkMaker(제조사): HORIBACountry of Origin(원산지): USAe-mail: yujeong.park@horiba.comData Services(자료제공): HORIBA Korea<이 기사는 사이언스21 매거진 2026년 2월호에 게재 되었습니다.>