왜 입도분석 결과와 실제 안정성은 다를까?– 입자 크기만으로는 알 수 없는 분산안정성

저는 입도분석이 분산 시스템을 이해하는 데 아주 중요한 초기 지표임을 분명히 한다고 느낀다. 하지만 입도분석 결과만으로는 제형의 실제 분산안정성을 예측하기 어렵다. 입자 크기가 거의 같은 두 시료라도 저장 중 안정성은 전혀 다르게 나타날 수 있는데, 그 이유는 시료 간 반발력이나 응집 가능성, 분산안정성의 실제 변화 속도 등이 희석 상태의 결과와 달라질 수 있기 때문이다. 예를 들어 D50이 200 nm인 시료 A와 시료 B가 있다고 해도 입도분석으로는 두 시료의 분산 상태를 동등하게 판단하기 쉽지만, 저장 시험에서는 한 쪽이 안정적으로 유지되고 다른 쪽은 침전이나 응집이 일어날 수 있다. 즉 입자 크기가 같다고 해서 안정성이 같지 않다.

입도분석은 현재 입자의 크기를 알려주는 매우 중요한 분석이다. 그러나 입자 간 반발력, 응집 가능성, 분산안정성의 저장 중 변화 속도, 침전 또는 응집 발생 가능성 등 실제 제형의 핵심 정보를 직접 제공하지는 않는다. 대부분의 입도분석은 시료를 희석한 상태에서 수행되므로 고농도 상태의 실제 공정과는 차이가 있으며, 희석 과정에서 입자 간 거리 증가와 상호작용 변화가 생겨 실질적인 공정 상태를 반영하지 못한다.

제타전위는 입자 표면 전하 특성을 보여 주고, 절대값이 클수록 입자 간 반발력이 강해 응집 가능성이 낮아지는 경향이 있다. 또한 IEP를 확인하면 어떤 pH 영역에서 분산안정성이 떨어질 수 있는지 예측할 수 있다. 따라서 입도분석과 제타전위를 함께 보면 분산 상태를 더 정확하게 해석할 수 있다. 그러나 이것들 역시 실제 저장 중 Sedimentation, Creaming, Flocculation, Coalescence 같은 현상을 직접 평가하는 것은 아니다.

실제 안정성을 평가하려면 저장 중 시료 내부에서 일어나는 변화를 확인해야 한다. TURBISCAN은 Multiple Light Scattering 기술로 이러한 안정성 변화를 실제 농도에서 분석하고, TSI를 통해 시료 간 안정성을 정량적으로 비교한다. 분산 시스템을 올바르게 이해하려면 입도분석 하나만으로 판단해서는 안 되고, 입자 크기를 알리는 입도분석과 응집 가능성의 제약을 알려 주는 제타전위, 그리고 실제 저장 중 변화를 보여 주는 분산안정성 평가를 함께 활용해야 한다. 이 세 가지 정보를 종합할 때 비로소 제형의 상태를 보다 정확하게 파악할 수 있다. 결국 입도분석은 중요한 분석법이지만, 단일 지표로 모든 안정성을 설명할 수 없고, 제타전위와 분산안정성 평가를 함께 수행해야만 실제 저장 안정성을 더 정확하게 이해할 수 있다. 분산 시스템을 올바르게 평가하려면 이 세 가지를 통합적으로 고려하는 접근이 필요하다.