녹색 화학(Green Chemistry)을 활용한 약물 개발 사례

녹색 화학(Green Chemistry)을 활용한 약물 개발 사례

 

1. 녹색 화학이란?

녹색 화학(Green Chemistry)은 화학 제품과 공정을 설계할 때 환경에 미치는 영향을 최소화하는 원칙을 기반으로 하는 과학적 접근법입니다. 전통적인 화학 공정에서는 유해한 용매, 부산물 및 폐기물이 많이 발생할 수 있지만, 녹색 화학은 이를 줄이고 친환경적인 방법으로 화합물을 합성하는 데 중점을 둡니다. 특히, 제약 산업에서는 신약 개발 및 제조 과정에서 지속 가능한 기술을 도입하여 생산 비용을 절감하고 환경 보호를 실현하는 노력이 활발히 진행되고 있습니다.

2. 녹색 화학의 주요 원칙

녹색 화학은 12가지 원칙으로 정리되며, 제약 산업에서 특히 중요한 원칙들은 다음과 같습니다.

• 폐기물 최소화: 불필요한 부산물 생성을 줄이고, 재활용 가능한 원료를 사용하는 방식.
• 친환경 용매 및 시약 사용: 유기 용매 대신 물 또는 이온성 액체와 같은 친환경 대체물을 사용.
• 고효율 반응 설계: 원료의 대부분이 최종 제품으로 변환되는 반응을 활용하여 효율성 증가.
• 생분해성 및 안전성 고려: 최종 의약품이 자연에서 쉽게 분해될 수 있도록 설계하여 환경 오염 방지.
• 에너지 절감형 공정 도입: 저온 또는 대기압에서 진행되는 반응을 이용하여 에너지 소비 감소.

3. 녹색 화학을 활용한 약물 개발 사례

1) 아토르바스타틴(Atorvastatin, 리피토)

세계적인 고지혈증 치료제인 리피토(Atorvastatin)는 초기 합성 공정에서 많은 유기 용매를 사용하고, 복잡한 공정으로 인해 폐기물이 다량 발생하는 문제를 안고 있었습니다. 이를 해결하기 위해 바이오 촉매(Biocatalysis) 기술을 적용하여 합성 경로를 단순화하고, 폐기물을 줄이는 공정 개선이 이루어졌습니다. 이를 통해 에너지 소비와 유해 폐기물 발생을 크게 줄일 수 있었습니다.

2) 시탈로프람(Citalopram, 항우울제)

항우울제 시탈로프람의 기존 합성 공정은 다단계 반응과 높은 용매 사용으로 인해 환경적 부담이 컸습니다. 녹색 화학 원칙을 적용한 연구에서는 비대칭 촉매 반응을 활용하여 고효율의 합성법을 개발하였으며, 이로 인해 용매 사용량 감소 및 반응 단계 축소가 가능해졌습니다.

3) 젬시타빈(Gemcitabine, 항암제)

항암제 젬시타빈의 생산 공정에서는 친환경 용매를 활용하는 기술이 적용되었습니다. 기존의 유기 용매 기반 공정을 대체하여 물을 용매로 사용하는 방식이 개발되었으며, 이를 통해 인체 및 환경에 대한 독성을 낮추는 효과를 거두었습니다.

4. 글로벌 제약사의 녹색 화학 도입 사례

1) 화이자(Pfizer)

화이자는 녹색 화학 원칙을 적용하여 페니실린 및 항생제 생산 과정에서 폐기물 배출을 획기적으로 줄이는 기술을 개발하였습니다. 또한, 에너지 절감형 공정을 도입하여 제조 비용을 절감하고 환경 보호 효과를 극대화하고 있습니다.

2) 노바티스(Novartis)

노바티스는 저온에서 반응이 진행되는 촉매 반응을 개발하여 에너지 사용량을 줄이는 연구를 진행하고 있습니다. 또한, 친환경 원료를 이용한 합성법을 도입하여 유해 화학물질 배출을 최소화하는 정책을 추진 중입니다.

3) GSK(GlaxoSmithKline)

GSK는 항생제 및 항바이러스제 개발 과정에서 녹색 화학을 적용하여 고효율 반응 시스템을 도입하였으며, 이는 용매 사용 감소와 생산 공정 간소화로 이어지고 있습니다. 또한, 바이오 촉매를 활용한 혁신적인 합성법을 개발하여 친환경적인 생산 방식을 확대하고 있습니다.

5. 국내 제약사의 녹색 화학 적용 사례

1) 한미약품

한미약품은 친환경 공정을 도입하여 의약품 생산 과정에서의 환경 영향을 최소화하고 있습니다. 특히, 지속 가능한 용매를 활용하는 연구를 진행하며, 친환경 촉매 기술을 도입하여 생산 비용 절감과 환경 보호를 동시에 실현하고 있습니다.

2) 삼성바이오로직스

삼성바이오로직스는 바이오 의약품의 제조 과정에서 폐기물을 최소화하는 친환경 공정을 개발하고 있으며, 에너지 소비를 줄이기 위한 지속 가능한 제조 방법을 연구하고 있습니다.

3) 셀트리온

셀트리온은 바이오 의약품 생산 시 녹색 화학 원칙을 적용한 공정을 도입하여 폐기물 배출량을 줄이고 있습니다. 또한, 생물 촉매를 활용한 친환경 합성법을 연구하여 글로벌 시장에서 지속 가능한 바이오의약품 생산 기술을 선도하고 있습니다.

6. 향후 전망과 과제

녹색 화학의 도입은 제약 산업에서 점점 더 중요해지고 있으며, 지속 가능한 생산 방식이 경쟁력의 핵심 요소로 자리 잡고 있습니다. 그러나 녹색 화학 기술을 본격적으로 적용하기 위해서는 몇 가지 해결해야 할 과제들이 남아 있습니다.

• 친환경 공정 개발 비용 문제: 새로운 공정을 도입하는 데 드는 초기 비용이 높아 중소 제약사에게 부담이 될 수 있습니다.
• 규제 기준의 표준화 필요: 각국의 규제 기준이 다르기 때문에 글로벌 시장에서 통일된 환경 친화적 가이드라인이 필요합니다.
• 지속적인 연구 개발 필요: 친환경 촉매, 바이오 촉매 등의 기술 발전이 필요하며, 이를 위해 산학연 협력이 필수적입니다.

미래의 제약 산업은 친환경적인 제조 방식과 지속 가능한 공정을 통해 환경 보호와 혁신적인 신약 개발을 동시에 실현하는 방향으로 나아갈 것입니다. 녹색 화학 기술의 발전과 이를 통한 신약 개발 혁신은 인류 건강뿐만 아니라 지구 환경 보호에도 중요한 역할을 하게 될 것입니다.