기존의 설계기반 품질고도화(Quality by design; QbD) 기반 의약품 개발에서는 부형제의 양 또는 농도에 따른 의약품 품질의 변동을 확인하였다. 하지만, 의약품 품질은 사용되는 원료의 물리화학적 특성에 따라 달라지며, 원료의 물리화학적 특성은 제조사, 등급, lot-to-lot, batch-to-batch 등에 따라 달라진다. 따라서 고품질의 의약품을 일관되게 생산하기 위해선, 의약품 품질의 변동의 원인을 규명하고 이를 감소시킬 수 있는 제어전략을 개발해야 한다. 일부 연구에서는 부형제의 제조사/등급/lot/batch의 변동에 따른 의약품 품질의 변동을 확인하였지만, QbD 접근법을 통해 개발한 설계공간의 변동을 확인한 연구는 부족하다. 또한, 의약품 품질의 변동을 야기한 원료의 물리화학적 특성과 의약품 품질특성의 상관관계에 대한 연구는 부족하다. 제약 산업은 다변수가 복잡한 관계로 얽혀 있기 때문에, 이러한 변수들 간의 관계를 규명하는 것은 제품 및 공정의 이해를 향상시킬 수 있는 방법이다. 제품과 공정에 대한 깊은 이해를 바탕으로, 제어전략을 개발하면 지속적으로 목표하는 품질의 의약품을 제조할 수 있다.
따라서 본 연구에서는 QbD 접근법을 통해 설계공간을 개발하고, 설계공간 내에서 다양한 제조업체/등급의 부형제를 사용하여 부형제의 변동이 설계공간에 미치는 영향에 대해 연구한다. 또한, 설계공간의 변동을 야기한 부형제의 물리화학적 특성을 부분 최소 자승법을 통해 확인하고, 물리화학적 특성과 의약품 품질 특성 간의 관계를 피어슨 상관계수를 통해 확인한다. 피어슨 상관계수를 통해 확인된 관계를 기반으로, 인공신경망 모델을 통해 속방정의 용출 예측 모델을 개발한다.
본 연구에서 선정한 모델 약물은 높은 용해도와 높은 투과도를 가지는 BCS Class I 약물로서, 고혈압과 관상동맥의 고정폐쇄(안정형 협심증) 또는 관상혈관계의 혈관경련과 혈관수축(이형 협심증)에 의한 심근성 허혈증 등에 사용되는 약물이다. 본 연구에서는 속방정에서 주요 물질특성으로 선정된 미결정 셀룰로오스(희석제), 포비돈(결합제)의 다양한 제조업체/등급에 따른 의약품 품질 변동을 확인한다.