니트로사민 생성 가능성: 펩타이드 의약품
펩타이드 의약품 제조공정에서 니트로사민이 생성될 수 있는 가능성은 합성의약품과 비교해 상대적으로 낮지만, 합성법, 사용 원료, 첨가제, 포장재, 공정 조건에 따라 그 위험이 완전히 배제되지는 않습니다. 특히, solid phase peptide synthesis(SPPS), liquid phase peptide synthesis(LPPS), biosynthesis(생합성) 등 세 가지 주요 제조법별로 니트로사민 생성 가능성과 그 원인을 구체적으로 살펴보겠습니다.
펩타이드 의약품 제조공정 단계 및 생산 조건
(1) Solid Phase Peptide Synthesis (SPPS)
재료: Fmoc/Boc 보호 아미노산, coupling reagent(HBTU, DIC, HATU 등), base(DIEA, NMM 등 3차 아민), 고분자 resin(PEG-PS 등), 용매(DMF, NMP, DCM 등)
장비: 자동 합성기, 반응 vessel, 진공건조기
조건: 20~40°C, pH 7~9(결합/탈보호), 무수(건조) 환경, 대기압
공정: 아미노산 활성화→결합→탈보호→세척 반복→최종 cleavage(산성, TFA 등)→침전/농축→동결건조
특징: 반복적 결합/탈보호 과정에서 coupling reagent, base, 용매 내 2차/3차 아민, nitrosating agent(아질산염 등) 혼입될 가능성이 있습니다.
(2) Liquid Phase Peptide Synthesis (LPPS)
재료: 보호 아미노산, coupling reagent, base(TEA, DIEA 등), 용매(DMF, DCM, MeOH 등)
장비: 반응 vessel, 분액깔때기, 크로마토그래피 시스템
조건: 0~40°C, pH 7~9, 무수 환경, 대기압
공정: 용액상에서 결합→탈보호→세척/추출 반복→최종 정제/농축
특징: SPPS와 유사하나, 용매 사용량이 많고, base(3차 아민류)와 coupling reagent 불순물로 2차/3차 아민, nitrosating agent이 유입될 가능성이 있습니다.
(3) Biosynthesis(생합성)
재료: 유전자 삽입 세포주, 배지(아미노산, 비타민 등), 버퍼, 항생제
장비: 바이오리액터, 원심분리기, 여과기, 크로마토그래피 시스템
조건: 30~37°C, pH 6.5~7.5, 무균, 대기압
공정: 발현→수확→정제(크로마토그래피, UF/DF)→농축/동결건조
특징: 배지 내 천연 아민류 존재, 외부 오염 가능성은 낮으나, 정제용 레진·버퍼에서 미량 nitrite 혼입 가능합니다.
공정별 2차/3차 아민 및 nitrosating agent 유입 경로
SPPS/LPPS:
Base: DIEA(디이소프로필에틸아민), TEA(트리에틸아민) 등 3차 아민류 대량 사용
Coupling reagent: HBTU, DIC 등 일부는 제조공정 중 2차 아민(예: 디메틸아민, 디에틸아민) 불순물 포함
용매: DMF, NMP 등은 분해 시 디메틸아민, 메틸에틸아민 등 2차/3차 아민 생성 가능
산화성 불순물: NaNO₂(아질산나트륨) 등 nitrosating agent가 일부 coupling reagent 제조 시 혼입 가능
정제/세척: 크로마토그래피 레진(특히 DEAE, Q-레진 등)에서 2차/3차 아민 잔류 가능
Biosynthesis:
배지: 아미노산(글루타민, 히스티딘 등) 자체는 2차 아민 구조 포함 가능
정제용 레진/버퍼: 외부 공급사 원료에 미량 nitrite 혼입 가능
Drug Substance 합성 및 각 단위공정에서의 니트로사민 형성 메커니즘
- SPPS/LPPS 합성:
결합/탈보호: base(3차 아민)와 coupling reagent 내 2차 아민이 산성 조건(TFA cleavage, pH<2)에서 nitrosating agent(아질산염 등)와 반응 시 니트로사민 생성 가능
용매 분해: DMF, NMP 등 용매가 고온(40°C 이상), 산성 또는 장시간 사용 시 디메틸아민 등 2차 아민 생성, 아질산염과 반응해 NDMA 등 니트로사민 형성
Cleavage: TFA 등 강산 처리 시, 잔류 아민과 nitrite가 동시에 존재하면 니트로사민 생성 촉진
- 정제(Purification):
크로마토그래피: DEAE, Q-레진 등에서 2차/3차 아민 잔류, 버퍼 내 nitrite 혼입 시 산성 pH에서 니트로사민 생성 가능
UF/DF: 대부분 저분자 불순물 제거되나, 세척 미흡 시 미량 잔류
- Encapsulation/Formulation:
첨가제: 부형제(트레할로스, 만니톨 등) 제조공정에 nitrite 혼입 가능
pH 조절제: 아민류 또는 nitrite 포함 가능성
- 충전/밀봉:
포장재: 고무마개(디티오모르폴린 등 가황촉진제), 실링제(니트로셀룰로오스 등)에서 아민, nitrosating agent 용출 가능
조건: 2~8°C, 무균, 저습 환경에서 진행되어 니트로사민 생성 위험 낮으나, 산성화·고온 노출 시 반응 가능성
Drug Product 제조공정에서의 니트로사민 형성 가능성
제형화/여과: 중성 pH, 저온 환경에서 진행되어 니트로사민 형성 위험 낮으나, 첨가제·완충용액 내 nitrite, 아민류 동시 존재 시 산성화 환경에서 니트로사민 생성 가능합니다.
충전/밀봉: 포장재에서 미량 아민류/아질산염 용출 가능, 장기 저장 중 산성화·고온 노출 시 반응 가능성이 있습니다.
결론 및 관리 전략
펩타이드 의약품 제조공정은 SPPS, LPPS에서 base, coupling reagent, 용매, 포장재 등 다양한 경로로 2차/3차 아민 및 nitrosating agent가 유입될 수 있으므로, 원료·첨가제·포장재의 품질관리, 공정별 purge 및 세척, 산성 조건 최소화 및 고온 노출 방지공정 중 nitrite/아민류 불순물 분석이 필수적입니다.
Biosynthesis 방식은 상대적으로 위험이 낮으나, 정제용 레진·첨가제·포장재 관리가 여전히 중요합니다.
참고문헌
European Medicines Agency, Guideline on the Development and Manufacture of Synthetic Peptides (2023)
United States Pharmacopeia, Peptide Manufacturing Workflow (2024)
Sigma-Aldrich, Solid Phase Synthesis (2025)
FDA, ANDAs for Certain Highly Purified Synthetic Peptide Drug Products That Refer to Listed Drugs of rDNA Origin (2021)
Biomatik, Synthesis of Peptides from Scratch (2023)