JP6269111B2 - マイクロニードル及びマイクロニードルアレイ - Google Patents
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Description
また、生分解性素材としては特に限定されないが、例えばグリコサミノグリカン、ポリ乳酸、ポリグリコリド、ポリ乳酸-CO-ポリグリコリド、プルラン、ポリカプロラクトン、ポリウレタン、ポリ無水物等が利用でき、溶解速度や体内での代謝速度から、グリコサミノグリカンを主成分として用いられることが特に好ましい。
グリコサミノグリカンとしては、具体的には、コンドロイチン、コンドロイチン硫酸、デルマタン硫酸、へパラン硫酸、ヘパリン、ケラタン硫酸又はヒアルロン酸が好ましく、更に、コンドロイチン、コンドロイチン硫酸又はヒアルロン酸であることが好ましい。
ここで、「コンドロイチン」とは、コンドロイチン硫酸とは異なり、コンドロイチン硫酸が脱硫酸化された状態の化合物を指し、コンドロイチン硫酸の化学的処理あるいは培養法により入手できる。
表1に作成したSi製アレイマスターの寸法及び針密度を示す。
表2にマイクロニードルアレイの製造に使用した生分解性素材溶液の条件及び成型結果を示す。生分解性素材溶液は、低分子コラーゲン及びヒアルロン酸の2成分を混合し、純水に溶解させることにより得た。
ヒアルロン酸(分子量98万)、コンドロイチン(分子量3万)及びポリビニルピロリドン(分子量2千)の3成分を重量比6:3:1の比で混合した生分解性素材溶液を用いた以外は同様にしてマイクロニードルアレイを得た。
平行板の片持ちはりを用いてマイクロニードルアレイに荷重を加え、荷重と変位との関係からマイクロニードルアレイの穿刺性を評価した。図6に穿刺性を評価するための試験装置のモデルを示す。平行板の片持ちはり21は、上下方向に弾性変形する所定のばね定数を有し、垂直方向にストロークを有するZステージ20によって上下方向に往復移動するように設けられる。片持ちはり21の先端の変位はレーザ変位計22により測定される。
ブタ摘出皮膚及び生分解性マイクロニードルアレイ10を30度の角度をつけてデジタルフォースケージに設置した。ブタ摘出皮膚に生分解性マイクロニードルアレイ10を一定の荷重(1kgf、5分)で挿入した。挿入後の皮膚表面をエバンスブルーにより染色後、染色された穿孔を測定することにより評価した。評価に用いたマイクロニードルアレイは、ヒアルロン酸(分子量98万)、コンドロイチン(分子量3万)及びポリビニルピロリドン(分子量2千)の3成分を重量比6:3:1の比で混合した生分解性素材溶液で成型したものを用いた。
穿刺性能(%)=[穿刺孔(染色数)/針全数]×100
(1)本実施形態のマイクロニードル1は、従来の円錐又はピラミッド状のような針形状のものに比較して皮膚内に穿刺する部分の表面積を広くすることができ、これにより薬剤の拡散効率を高めることができる。
(2)また、先端が尖った針形状よりも本実施形態のナイフエッジ形状のほうがニードルの先端部分に十分に多く薬剤を保持することができるので、上述したニードル部分の表面積との相乗効果により薬剤の単位時間当たりの搬送量を更に増加させることができる。
(3)生分解性素材を用いて従来の針形状のマイクロニードルをモールド成型する場合、先端が尖った針形状に合わせた型溝の深部にまで素材を充填することは困難である。一方、本実施形態のナイフエッジ形状によれば、針根元相当部分の面積が従来の針形状よりも広いため、同一素材を用いた同一条件での充填方法であれば従来よりも成型が容易となる。また、モールド型(PDMS型12)に形成した各ナイフエッジ溝の前後が素材充填の際に溜まった空気の抜け道となり、このためナイフエッジ溝の奥にまで生分解性素材を十分に充填することができる。したがって、本実施形態のマイクロニードルアレイ10は、目的のナイフエッジ形状を容易に成型することができ、これにより歩留まりよく最終製品を製造することができる。本実施形態のナイフエッジ形状は、特にヒアルロン酸等の粘性を有する高分子材料を生分解性素材として用いたモールド成型において好適である。
(4)本実施形態のナイフエッジ形状を有するマイクロニードル1は、従来の針形状のニードルに比べその形状故に折れ難く、薬剤投与における安全性が高い。
(5)本実施形態のマイクロニードルアレイ10によれば、アプリケータを使用しなくても皮膚に均一にかつ安全に穿刺することができ、患者自身による薬剤の経皮搬送がより簡便となる。
2 裾部
3 ニードル部
4 刃先
5 刃の稜線
6、7 斜面
10 マイクロニードルアレイ
11 アレイマスター
12 PDMS型
20 Zステージ
21 片持ちはり
22 レーザ変位計
23 人工皮膚
Claims (8)
- 薬剤を経皮搬送するためのマイクロニードルであって、
裾部と、前記裾部から穿刺方向において突出するニードル部とを備え、
前記ニードル部が互いに鋭角をなす2つの斜面を有し、
前記ニードル部の前記2つの斜面が鋭角に交わる刃の稜線が、当該稜線の中央部において最も高い刃先を有するナイフエッジ形状に形成され、
前記刃先が、ある長さを有する直線状又は曲線状に形成されているマイクロニードル。 - 前記ニードル部の、穿刺方向における高さHと前記刃の稜線方向における長さLとの寸法比H:Lが2:3〜5:6である、請求項1に記載のマイクロニードル。
- 前記ニードル部の、前記刃の稜線に直交する方向における幅Wと前記刃の稜線方向における長さLとの寸法比W:Lが1:4〜1:3である、請求項1又は2に記載のマイクロニードル。
- 前記マイクロニードルが、グリコサミノグリカンを主成分としグリコサミノグリカン以外の水溶性高分子を副成分として含む生分解性素材により形成される、請求項1〜3の何れか1項に記載のマイクロニードル。
- 前記グリコサミノグリカンが、コンドロイチン、コンドロイチン硫酸、デルマタン硫酸、へパラン硫酸、ヘパリン、ケラタン硫酸又はヒアルロン酸である、請求項4に記載のマイクロニードル。
- 前記水溶性高分子が、デキストラン、ゼラチン、コラーゲン、低分子コラーゲン、ポリビニルピロリドン又はポリエチレングリコールの少なくとも一種を含む、請求項4又は5に記載のマイクロニードル。
- 請求項1〜6の何れかに記載のマイクロニードルを複数配列してなるマイクロニードルアレイ。
- 薬剤を経皮搬送するためのマイクロニードルアレイを製造する方法であって、
単結晶のウェハを異方性エッチングすることにより、2つの斜面が鋭角に交わる刃の稜線が当該稜線の中央部において最も高い刃先を有するナイフエッジ形状部を当該ウェハ上に複数配列形成したアレイマスターを準備するプロセスと、
前記アレイマスターに硬化性材料を注入し硬化させることにより、成型用のモールドを形成するプロセスと、
前記モールドを用いて生分解性素材を成型することにより、ナイフエッジ形状のマイクロニードルを複数配列してなるマイクロニードルアレイを得るプロセスと
を含み、
前記アレイマスターを準備するプロセスが、
前記ウェハの表面にひし形の酸化膜パターンを形成するプロセスと、
前記酸化膜パターンの下部に前記ひし形の対角寸法差に応じた稜線を有する前記ナイフエッジ形状部を異方性エッチングにより形成するプロセスと
を含む、マイクロニードルアレイを製造する方法。
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