젤라틴과 HPMC 캡슐의 차이점은 무엇입니까?

핵심 차이점은 간단합니다. 젤라틴 캡슐은 동물 유래 콜라겐으로 만들어지고, HPMC 캡슐(히드록시프로필 메틸셀룰로오스 캡슐)은 식물 유래 캡슐입니다. . 이러한 단일 구별은 수분 함량, 용해 거동, 열 및 습도 하에서의 안정성, 흡습성 충전재와의 호환성, 채식주의자, 비건 또는 할랄 시장에 대한 적합성의 의미 있는 차이로 이어집니다. 보충제나 의약품용 캡슐 껍질을 선택하는 경우, 이 두 가지 유형 사이의 결정은 제제, 유효 기간, 대상 소비자 및 비용 구조에 영향을 미칩니다.

무엇입니까 젤라틴 캡슐 다음에서 제작됨

젤라틴 캡슐은 한 세기가 넘도록 업계 표준이었습니다. 소(소) 또는 돼지(돼지)의 뼈, 피부, 결합조직에서 추출한 콜라겐을 가공하여 생산됩니다. 원료 콜라겐을 가수분해, 정제한 후 담그는 과정을 통해 얇은 껍질로 형성합니다. 그 결과 부드러운 질감과 잘 알려진 용해 프로필을 갖춘 투명 또는 반투명 쉘이 탄생했습니다.

2피스 캡슐이라고도 불리는 경질 젤라틴 캡슐은 분말, 펠렛 또는 과립 충전물을 담기 위해 함께 들어맞는 본체와 캡으로 구성됩니다. 연질 젤라틴 캡슐(소프트젤)은 일반적으로 어유, 비타민 E 또는 CoQ10과 같은 액체 또는 반고체 충전에 사용되는 일체형 껍질입니다. 소프트젤의 제조 공정은 로터리 다이 방식을 사용하는 반면, 경질 젤라틴 캡슐은 생산 후 별도로 충전됩니다.

표준 경질 젤라틴 캡슐에는 약 13~16%의 수분이 함유되어 있습니다. 균형에서. 이 수분은 껍질의 기계적 완전성에 필수적입니다. 너무 적으면 캡슐이 부서지기 쉽습니다. 너무 많으면 부드러워지고 변형됩니다. 이러한 수분 민감성은 젤라틴 껍질의 주요 한계 중 하나입니다.

무엇입니까 HPMC Capsules and How Are They Made

채식 캡슐, 채소 캡 또는 식물성 캡슐이라고도 불리는 HPMC 캡슐은 식물 세포벽의 구조 성분인 셀룰로오스에서 추출한 반합성 중합체인 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스로 제조됩니다. 셀룰로오스는 하이드록시프로필화 및 메틸화를 통해 화학적으로 변형되어 캡슐 생산에 적합한 수용성 필름 형성 물질을 생성합니다.

시중에는 두 가지 주요 유형의 HPMC 캡슐이 있습니다. 첫 번째 유형은 담그고 건조하는 과정에서 필요한 겔 경화 특성을 달성하기 위해 겔화제(일반적으로 카라기난 또는 젤란검)를 사용합니다. 두 번째 유형은 열 겔화 메커니즘(가열 시 HPMC 자체가 겔화됨)을 사용하는 최신 세대의 HPMC 캡슐로, 추가 겔화제가 필요하지 않습니다. 이 두 번째 유형은 종종 "클린 라벨"로 판매되며 카라기난에 관심이 있는 제조자가 선호할 수 있습니다.

HPMC 캡슐에는 일반적으로 수분이 4~6%만 포함되어 있습니다. , 이는 젤라틴보다 현저히 낮습니다. 이러한 낮은 평형 수분 함량은 특히 수분에 민감한 활성 성분을 사용할 때 HPMC 껍질의 가장 실질적으로 중요한 특성 중 하나입니다.

젤라틴과 HPMC 캡슐의 나란히 비교

아래 표에는 두 캡슐 유형 간의 가장 중요한 기술적, 상업적 차이점이 요약되어 있습니다.

용해 거동: 두 유형이 분기되는 경우

용해는 의약품 및 기능 식품 제제의 주요 관심사입니다. 두 캡슐 유형 모두 수성 환경에서 분해되어 내용물을 방출하지만 메커니즘과 속도는 임상적으로나 상업적으로 중요한 방식에 따라 다릅니다.

젤라틴이 용해되는 방식

젤라틴은 열가역성 젤을 형성합니다. 체온(37°C)의 위액에서 젤라틴 캡슐은 상대적으로 빠르게 부풀어 오르고 파열되며 용해됩니다. pH 1.2에서 모의 위액(SGF)을 사용한 표준 분해 테스트에서 경질 젤라틴 캡슐은 일반적으로 5~10분 . 이 속도는 신속한 개시가 필요한 즉시 방출 제제에 유리한 것으로 간주됩니다.

그러나 젤라틴은 가교라는 과정에 취약합니다. 충전재에 포비돈(알데히드를 형성하는 과산화물 불순물을 포함할 수 있음)과 같은 일반적인 부형제 또는 특정 분무 건조 추출물을 포함하여 알데히드가 포함되어 있는 경우 이러한 화합물은 젤라틴 단백질 사슬의 아민 그룹과 반응합니다. 이 가교는 껍질에 추가적인 공유 결합을 생성하여 용해에 대한 저항성을 갖게 합니다. 극단적인 경우, 가교 젤라틴 캡슐은 시각적으로 손상되지 않은 상태로 분해 테스트를 통과하여 규제 기관에서 설명하는 "펠리클"(충전물을 둘러싸는 단단하고 불용성 막)을 형성합니다. 이러한 실패 모드는 FDA 지침 문서에 잘 설명되어 있으며 제품 리콜로 이어졌습니다.

HPMC 캡슐이 용해되는 방법

HPMC 캡슐은 다른 메커니즘으로 용해됩니다. HPMC는 저온 및 중성~산성 조건에서는 수용성이지만 약 50~55°C 이상으로 가열하면 겔화됩니다. 체온(37°C)에서 HPMC 캡슐은 껍질 매트릭스의 점진적인 수화 및 침식을 통해 용해됩니다. 이는 본질적으로 젤라틴 용해보다 느립니다. SGF의 HPMC 캡슐 분해에는 일반적으로 10~20분이 소요됩니다. 사용되는 특정 등급 및 겔화제에 따라 다릅니다.

비판적으로, HPMC는 단백질이 아니므로 가교 반응에 사용할 수 있는 아민 그룹이 없습니다. 이는 알데히드 함유 충전재, 과산화물 생성 부형제 및 반응성 식물 추출물이 HPMC 껍질에 가교 위험을 초래하지 않음을 의미합니다. 까다로운 활성 의약품 성분(API) 또는 추출물을 다루는 제조자에게 이는 상당한 이점입니다.

HPMC 캡슐은 또한 다양한 pH 값에 걸쳐 보다 일관된 용해를 보여줍니다. 일부 연구에서는 SGF와 비교하여 pH 6.8의 모의 장액(SIF)에서 젤라틴 캡슐 용해가 상당히 느려진 반면, HPMC 캡슐 분해는 상대적으로 안정적으로 유지되었습니다. 여러 GI 구획에 내용물을 방출하도록 의도된 제품의 경우 이러한 일관성은 중요합니다.

수분 및 안정성: 중요한 제형 변수

수분 관리는 캡슐 선택에서 가장 간과되는 측면 중 하나이며, HPMC 캡슐은 특정 충전에 대해 특히 명확하고 정량화 가능한 이점을 제공합니다.

쉘에서 채우기로 수분 전달

젤라틴 캡슐은 시간이 지남에 따라 흡습성 충전물로 이동할 수 있는 상당한 양의 물 저장소(최대 중량의 16%)를 가지고 있습니다. 물이 있을 때 가수분해되는 활성 성분(예: 아스피린, 특정 펩타이드 또는 많은 프로바이오틱스)의 경우 이러한 수분 이동으로 인해 보관 중에 제품이 저하될 수 있습니다. 수분 전달 정도는 껍질과 충전재 사이의 수분 활성도 구배, 보관 온도, 포장 조건에 따라 달라집니다.

평형 수분 함량이 4~6%에 불과한 HPMC 캡슐은 흡습성 충전재로 훨씬 적은 양의 물을 전달합니다. 특히 보충제 업계에서 수분에 가장 민감한 충전제 중 하나인 프로바이오틱스의 경우 HPMC 캡슐이 지배적인 선택이 되었습니다. 24개월의 유통기한 동안 프로바이오틱스 생존력은 캡슐 껍질 유형에 따라 크기 순서에 따라 달라질 수 있으며, HPMC는 다른 포장 변수가 일정하게 유지될 때 지속적으로 젤라틴보다 성능이 뛰어납니다.

습도가 높은 환경에서의 행동

젤라틴 캡슐은 약 60~65% 이상의 상대 습도 수준에서 부드러워지고 끈적해집니다. 열대 기후나 따뜻한 계절 배송 중에 캡슐이 병 안에 서로 달라붙거나, 충전재의 무게로 인해 변형되거나, 포장 라인에서 취급하기 어려워질 수 있습니다. 이것이 바로 동남아시아, 남아시아 또는 사하라 이남 아프리카 시장을 대상으로 하는 젤라틴 캡슐 제품에 제품 무결성을 유지하기 위해 종종 추가 포장 엔지니어링(건조제, 호일 파우치 또는 질소 퍼지)이 필요한 이유입니다.

HPMC 캡슐은 상대습도 약 80%까지 기계적 특성을 유지합니다. , 글로벌 유통 및 따뜻한 기후 시장에 더욱 강력해졌습니다. 이러한 안정성 이점은 포장 복잡성과 관련 비용을 줄여 HPMC 쉘의 단위당 높은 가격을 부분적으로 상쇄할 수 있습니다.

젤라틴의 저습도 취성

젤라틴의 수분 의존성은 양방향으로 작용합니다. 상대 습도가 약 10% 미만(겨울 기후 창고 또는 고고도 항공 운송 중에 발생하는 조건) 젤라틴 캡슐은 수분을 잃어 충전, 운송 또는 사용 중에 부서지기 쉽고 갈라지기 쉽습니다. HPMC 캡슐은 저습도 취성에 상당히 덜 민감하여 건조한 환경에서 작동하는 고속 캡슐 충전 기계의 파손률을 줄입니다.

식이, 종교적, 윤리적 고려사항

식물 기반 보충제 및 의약품 시장은 지난 10년 동안 크게 성장했으며 캡슐 껍질 유형은 이러한 시장 신호의 직접적인 부분입니다. HPMC 캡슐은 채식주의 또는 완전 채식을 따르는 소비자에게 적합하며 본질적으로 동물 유래 물질이 없습니다. 이로 인해 "채식 캡슐" 또는 "비건 캡슐"이라는 라벨을 붙이기에 적합합니다. 이러한 명칭은 점점 더 많은 보충제 포장에 표시됩니다.

돼지 고기에서 추출한 젤라틴은 이슬람 식이법(할랄)과 유대교 식이법(코셔)에 따라 금지됩니다. 소 젤라틴은 관련 종교적 요구 사항에 따라 동물이 도축되었고 가공 시설이 인증 표준을 충족하는 경우 할랄 또는 코셔 인증을 받을 수 있지만 인증은 자동으로 이루어지지 않으며 문서로 확인해야 합니다. HPMC 캡슐에는 할랄 또는 코셔 준수를 위한 종교적 인증이 필요하지 않습니다. , 이러한 소비자 그룹을 대상으로 하는 제조업체의 공급망 및 라벨링 프로세스를 단순화합니다.

Grand View Research의 시장 조사에 따르면, HPMC가 주도하는 전 세계 채식 캡슐 시장은 2022년에 3억 6천만 달러 이상 규모로 평가되었으며, 부분적으로는 청정 라벨 및 식물 기반 보충제 제품에 대한 소비자 수요 증가에 힘입어 2030년까지 약 8%의 복합 연간 성장률로 성장할 것으로 예상됩니다. 이러한 성장은 전체 젤라틴 캡슐 시장을 능가하며, 이는 업계 선호도의 점진적인 변화를 의미합니다.

산소 투과성 및 산화에 민감한 성분의 보호

캡슐 껍질을 통한 산소 투과성은 산화되기 쉬운 충전재(어유, 아스타잔틴, 지용성 비타민, CoQ10 및 다양한 식물 추출물)와 관련된 요소입니다. HPMC는 동일한 껍질 두께와 수분 함량에서 젤라틴보다 산소 투과성이 낮습니다.

한 연구는 국제약학저널 HPMC 경질 캡슐에 캡슐화된 충전재는 경질 젤라틴 캡슐의 동일한 충전재와 비교하여 가속 안정성 테스트 후 상당히 낮은 과산화물 값(지질 산화 측정)을 나타냈습니다. 캡슐 껍질은 대부분의 포장 시스템에서 주요 산소 장벽이 아니지만(그 역할은 병이나 블리스터에 속함) 캡슐 자체가 충전 전 마지막 방어선인 제품의 경우 HPMC의 낮은 투과성은 측정 가능한 이점을 제공합니다.

액체 또는 반고체 충전물이 줄무늬 경질 캡슐 내부에 밀봉되어 있는 액체 충전 경질 캡슐(LFHC)의 경우, 충전물이 껍질의 내부 표면과 직접적이고 지속적으로 접촉하기 때문에 껍질의 장벽 특성이 더욱 중요해집니다. HPMC LFHC 시스템은 HPMC의 낮은 수분 및 산소 투과도가 실질적인 유통기한 이점을 제공하는 민감한 지질 기반 제제에 사용됩니다.

채우기 호환성: 각 유형에서 어떤 성분이 더 잘 작동하는지

모든 활성 성분이 두 캡슐 유형 모두와 동일하게 호환되는 것은 아닙니다. 채우기-쉘 호환성을 이해하면 안정성 실패, 생체 이용률 문제 및 규제 거부를 방지할 수 있습니다.

더 적합한 채우기 HPMC 캡슐

• 프로바이오틱스와 살아있는 박테리아 배양 — 껍질의 낮은 수분 함량으로 인해
• 염화마그네슘, 특정 아미노산 또는 분무 건조된 허브 추출물과 같은 흡습성 분말
• 일부 천연 수지, 은행나무 추출물, 포비돈 기반 제제를 포함한 알데히드 함유 충전재
• 오메가-3 지방산, CoQ10 및 비타민 A와 같은 산화에 민감한 친유성 활성물질
• 동물 유래 성분을 기피하는 소비자를 위한 제품
• 온도 조절이 가능한 콜드체인 없이 다습한 시장에 유통되는 제품

젤라틴 캡슐에 잘 들어맞는 충전제

• 탄산칼슘, 활석 또는 다양한 합성 API와 같은 건조, 비흡습성 분말
• 가장 빠른 분해가 요구되는 즉시 방출 의약품
• 액체는 소프트젤 형태(비타민 E, 어유, 식물성 올레오레진)로 채워져 있으며 회전 다이 제조 공정에서 젤라틴의 필름 형성 특성이 활용됩니다.
• 젤라틴과 HPMC 껍질 사이의 가격 차이가 상업적으로 상당한 비용 제약이 있는 제품
• 젤라틴 캡슐에 대한 광범위한 규제 선례가 승인 경로를 단순화하는 대량 의약품 애플리케이션

비용 차이 및 상업적 의미

특히 대용량 제품의 경우 비용은 캡슐 선택의 실제 요소입니다. 젤라틴 캡슐은 성숙한 대규모 글로벌 공급망의 이점을 누리고 있습니다. 주요 제조업체인 Capsugel(현재 Lonza의 일부), Qualicaps, ACG 및 Suheung은 막대한 양의 젤라틴 캡슐을 생산하므로 단위당 비용이 절감됩니다. 상업적 수량으로 구매한 표준 크기 0 경질 젤라틴 캡슐의 경우 가격은 일반적으로 볼륨 및 사양에 따라 천 개당 USD 8~15입니다.

HPMC 캡슐은 일반적으로 비슷한 젤라틴 캡슐보다 단위당 20~50% 더 비쌉니다. . 소매가 USD 30~40에 판매되는 60캡슐 제공량 제품의 경우 일반적으로 이러한 비용 차이를 감당할 수 있습니다. 병당 8~10달러에 판매되는 필수품 보충제의 경우 캡슐 비용의 차이가 의미 있는 마진 영향을 나타낼 수 있습니다. 그러나 비용 계산에는 포장 복잡성 감소(건조제 감소, 호일 요구 사항 단순화), 안정성 관련 재구성 감소, 더 높은 소매 가격을 지불할 의향이 있는 고급 채식주의자 및 완전 채식주의 소비자 부문에 대한 시장 접근으로 인한 잠재적 절감 효과도 고려해야 합니다.

규제 비용 관점에서 HPMC 캡슐은 USP와 Ph.Eur 모두에서 잘 확립되어 있습니다. 논문이며 경구 투여 형태에 대한 FDA의 비활성 성분 데이터베이스에 포함되어 있습니다. 의약품의 젤라틴을 HPMC로 전환하려면 추가 제출 또는 변경 신고가 필요할 수 있지만 이는 일반적으로 특성이 잘 알려진 제품의 주요 장벽은 아닙니다.

제조 및 충전 라인 고려 사항

젤라틴과 HPMC 캡슐은 모두 간헐적 동작 및 연속 동작 도세터와 탬핑 핀 필러를 포함한 표준 고속 캡슐 충전 기계와 호환됩니다. 그러나 제조자와 계약 제조업체가 고려해야 할 취급에는 실질적인 차이가 있습니다.

HPMC 캡슐은 건조 조건에서 젤라틴에 비해 파단 시 기계적 신장률이 약간 낮은 경향이 있습니다. 즉, 낮은 상대 습도에서 작동하는 충전 기계가 캡 또는 본체 파손률이 약간 더 높을 수 있음을 의미합니다. 대부분의 최신 충전 기계는 HPMC 캡슐 치수 및 취성 프로필에 맞게 조정할 수 있지만 기존 라인에서 젤라틴에서 HPMC로 전환할 때는 생산 시험을 하는 것이 좋습니다.

HPMC 캡슐은 또한 젤라틴과 비교하여 약간 다른 마찰 계수를 가지며, 이는 캡슐 방향과 진동 분류 트레이에서의 운송에 영향을 미칠 수 있습니다. 다시 말하지만, 이는 대부분의 경험이 풍부한 캡슐 충전 작업에서 접하고 해결한 관리 가능한 변수입니다.

경질 캡슐이 포함된 액체 충전 응용 분야의 경우 HPMC 쉘에는 액체 누출로부터 캡슐을 밀봉하기 위해 밴딩(캡 본체 연결부 주위에 적용되는 HPMC 용액의 얇은 스트립)이 필요합니다. 젤라틴 캡슐도 밴드로 묶을 수 있지만 과정은 본질적으로 동일합니다. Capsugel LiquigelTM 시스템과 같은 특수 장비는 액체 충전 응용 분야에서 HPMC와 함께 작동하도록 특별히 설계되었습니다.

젤라틴 대신 HPMC 캡슐을 선택해야 하는 경우

위에서 설명한 기술적 특성을 기반으로 다음 시나리오는 HPMC 캡슐 선택에 대한 명확한 표시를 나타냅니다.

1. 충전재에는 살아있는 미생물(프로바이오틱스) 또는 껍질 수분 이동에 민감한 수분 활성도를 갖는 성분이 포함되어 있습니다.
2. 충전재에는 알데히드, 환원당 또는 젤라틴 껍질을 가교시켜 용해를 손상시킬 수 있는 과산화물 생성 부형제가 포함되어 있습니다.
3. 이 제품은 채식주의자, 비건, 할랄 또는 코셔 시장을 대상으로 포지셔닝되고 있습니다.
4. 해당 제품은 안정적인 콜드체인이나 공조 없이 다습한 시장에 유통될 예정이다.
5. 충전재는 산화에 민감하며 캡슐 껍질은 1차 또는 2차 산소 장벽입니다.
6. 이 제품은 SGF 및 SIF 조건 모두에서 테스트된 제품과 같이 다양한 pH 환경에서 일관된 용해가 필요합니다.

반대로 젤라틴 캡슐은 충전물이 비반응성 및 비흡습성일 때, 대상 소비자가 동물 유래 성분을 배제하는 식이 제한이 없을 때, 위액에서의 빠른 용해가 주요 설계 목표일 때, 비용 최소화가 중요할 때, 또는 제품이 소프트젤일 때(HPMC 기반 소프트젤 기술은 젤라틴 소프트젤보다 아직 성숙도가 낮고 널리 사용 가능하지 않은 경우) 합리적인 선택으로 남아 있습니다.

풀루란 및 기타 대체 캡슐 재료에 대한 참고 사항

대부분의 제형에서 선택은 젤라틴과 HPMC로 귀결되지만, 다른 캡슐 껍질 재료가 존재한다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 곰팡이에 의해 생성된 다당류로 만든 풀루란 캡슐 아우레오바시듐 풀루란스 , 또한 식물성이며 매우 낮은 산소 투과성을 제공합니다. HPMC보다 약 300배 낮음 Capsugel의 Plantcaps 제품 라인 데이터에 따르면. 풀루란 캡슐은 프리미엄 산화 민감성 제제에 사용되지만 젤라틴이나 HPMC보다 비용이 상당히 높습니다.

전분 기반 캡슐은 일부 시장에서 사용되는 또 다른 옵션이며 생선 젤라틴 캡슐은 육지 동물을 피하지만 엄격한 채식을 따르지 않는 소비자를 위해 돼지 또는 소 젤라틴에 대한 할랄 호환 대안을 제공합니다. 이들 각각은 특정 제제 또는 시장 요구 사항에 대한 틈새 솔루션을 나타내지만 HPMC 캡슐은 전 세계적으로 보충제 및 제약 응용 분야 모두에서 지배적인 비젤라틴 옵션으로 남아 있습니다.