제약회사에서 세척 밸리데이션(Cleaning Validation)을 수행할 때 가장 많이 듣는 질문 중 하나가 있습니다.
"장비를 깨끗하게 세척했다는 것을 어떻게 증명할 수 있을까?"
눈으로 보기에는 깨끗해 보이는 장비라도 실제로는 미량의 원료나 완제품이 표면에 남아 있을 수 있습니다. 이러한 잔류물이 다음 제조 배치로 이동하면 교차오염(Cross Contamination)이 발생할 수 있으며, 이는 제품의 품질과 환자의 안전에 직접적인 영향을 줄 수 있습니다.
이 때문에 GMP에서는 세척 공정이 항상 일정한 수준으로 수행된다는 것을 과학적으로 입증하도록 요구하고 있으며, 이를 세척 밸리데이션(Cleaning Validation)이라고 합니다.
세척 밸리데이션에서 가장 중요한 과정 중 하나가 바로 Recovery 시험(회수율 시험)입니다. 이번 글에서는 Recovery 시험의 개념부터 쿠폰 선정, Challenge 시험, 건조조건까지 실제 제약회사에서 수행하는 절차를 중심으로 자세히 알아보겠습니다.
Recovery 시험이란?
Recovery 시험은 제조장비 표면에 존재하는 잔류물을 스왑(Swab)으로 얼마나 효과적으로 회수할 수 있는지를 평가하는 시험입니다.
예를 들어 제조장비 표면에 원료를 100 μg 남겼다고 가정했을 때 스왑을 이용하여 95 μg를 회수하였다면 회수율은 95%가 됩니다.
회수율이 낮다면 실제 장비에는 잔류물이 남아 있는데도 분석 결과에서는 적게 검출될 수 있습니다. 반대로 회수율이 충분히 확보되어야 세척 후 잔류량을 신뢰성 있게 평가할 수 있습니다.
즉 Recovery 시험은 분석법을 검증하는 것이 아니라 샘플링 방법의 적절성을 검증하는 과정이라고 이해하면 됩니다.
Recovery 시험이 중요한 이유
실제 제조설비는 모두 동일한 환경이 아닙니다.
혼합기, 반응기, 충전기, 저장탱크 등은 모두 스테인리스 재질로 제작되어 있지만 표면 거칠기나 구조가 조금씩 다르고, 원료의 특성 역시 매우 다양합니다.
어떤 원료는 물에 잘 녹지만 어떤 원료는 거의 녹지 않으며, 어떤 원료는 건조되면 금속 표면에 매우 강하게 부착됩니다.
따라서 스왑 방법과 용매, 건조조건이 조금만 달라져도 회수율이 크게 달라질 수 있습니다.
이러한 이유로 Recovery 시험에서는 다음과 같은 항목을 검토합니다.
- 쿠폰(Coupon) 재질
- 시험물질 점적량
- 건조조건
- 스왑 매질
- 스왑 방법
- 추출조건2
- 분석방법
각 조건을 최적화해야 실제 장비에서도 신뢰할 수 있는 Recovery 값을 얻을 수 있습니다.
쿠폰(Coupon) 선정
Recovery 시험은 실제 제조설비를 그대로 사용할 수 없기 때문에 동일한 재질의 금속판을 이용하여 시험을 수행합니다.
이 금속판을 Coupon이라고 합니다.
쿠폰은 반드시 실제 제조장비와 동일한 재질을 사용하는 것이 원칙입니다.
대부분의 제약 제조설비는 제품과 직접 접촉하는 부분이 Stainless Steel(SUS)로 제작되어 있으며, 그중에서도 내식성과 내화학성이 우수한 SUS 316이 가장 많이 사용됩니다.
따라서 Recovery 시험 역시 SUS 316 쿠폰을 사용하는 것이 일반적입니다.
이번 시험에서도 실제 제조환경을 모사하기 위해 15 × 15 cm 크기의 SUS 316 쿠폰을 사용하였습니다.
실제 장비와 동일한 재질을 사용해야 잔류물의 흡착 특성이나 회수 특성을 최대한 동일하게 재현할 수 있기 때문입니다.
쿠폰 준비
Recovery 시험은 미량 분석이므로 시험 전에 쿠폰이 오염되어 있으면 결과에 큰 영향을 줄 수 있습니다.
따라서 시험 전에는 쿠폰을 충분히 세척해야 합니다.
먼저 적절한 세척제로 표면을 세척한 후 초순수와 메탄올로 충분히 헹구어 잔류 세척제를 제거합니다.
이후 100℃ 드라이 오븐에서 약 1시간 동안 건조하여 표면의 수분을 완전히 제거합니다.
건조가 끝난 쿠폰은 외부 먼지나 입자가 부착되지 않도록 상온까지 냉각한 후 알루미늄 호일로 개별 포장하여 보관합니다.
또한 시험 중 혼동을 방지하기 위해 Blank, Standard, 농도별 시험편 등을 모두 라벨링하여 관리합니다.
Recovery 시험은 수 μg 수준의 잔류물을 평가하는 시험인 만큼 작은 오염도 결과에 영향을 줄 수 있으므로 시험 준비 단계부터 철저한 관리가 필요합니다.
Challenge 시험
쿠폰 준비가 끝나면 실제 오염 상황을 인위적으로 재현하는 Challenge 시험을 수행합니다.
Challenge 시험은 Recovery 시험의 시작점이며, 일정량의 시험물질을 쿠폰에 점적하여 실제 제조설비에 잔류한 원료를 모사하는 과정입니다.
이번 시험에서는 SUS 316 쿠폰 중앙에 시험용 주성분을 100 μL 점적하였습니다.
100 μL는 실제 5 × 5 cm 스왑 면적에서 시험물질이 균일하게 퍼지면서도 과도하게 흘러내리지 않는 적절한 점적량으로 알려져 있으며, 선행 연구에서도 Recovery 시험에 적합한 조건으로 제시된 바 있습니다.
점적은 반드시 한 번에 수행해야 하며, 동일한 위치와 동일한 부피를 유지해야 시험 간 편차를 최소화할 수 있습니다.
점적이 완료되면 건조조건에 따라 시험편을 관리한 후 Recovery 시험을 진행하게 됩니다.
건조조건이 Recovery에 미치는 영향
Recovery 시험에서 간과하기 쉬운 부분이 바로 건조조건입니다.
점적 직후에는 대부분의 시험물질이 아직 완전히 고착되지 않았기 때문에 비교적 높은 Recovery 값을 얻을 수 있습니다.
그러나 시간이 지나면서 용매가 증발하면 시험물질은 금속 표면에 더욱 강하게 부착됩니다.
실제 제조현장에서도 장비를 즉시 세척하는 경우는 많지 않습니다.
생산 종료 후 수 시간 또는 하루 이상 장비가 방치되는 경우도 있으며, 진공건조 공정을 사용하는 제품도 존재합니다.
따라서 Recovery 시험 역시 실제 제조환경을 반영하여 다양한 건조조건을 검토해야 합니다.
이번 시험에서는 즉시 스왑, 실온 5시간, 실온 24시간, 감압건조 5시간의 네 가지 조건을 비교하여 건조상태에 따른 Recovery 변화를 평가하였습니다.
일반적으로 건조시간이 길어질수록 표면과의 부착력이 증가하여 Recovery가 감소하는 경향을 나타내며, 이러한 결과는 실제 세척 공정의 허용 대기시간(Dirty Hold Time)을 설정하는 중요한 기초자료가 됩니다.
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