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KR101728526B1 - 마이크로 니들 및 이의 제조방법 - Google Patents

마이크로 니들 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR101728526B1
KR101728526B1 KR1020160078351A KR20160078351A KR101728526B1 KR 101728526 B1 KR101728526 B1 KR 101728526B1 KR 1020160078351 A KR1020160078351 A KR 1020160078351A KR 20160078351 A KR20160078351 A KR 20160078351A KR 101728526 B1 KR101728526 B1 KR 101728526B1
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South Korea
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tip
acid
oil
guide groove
skin
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Inventor
백선영
Original Assignee
주식회사 쿼드메디슨
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Publication date
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Abstract

개시된 본 발명에 의한 마이크로 니들은, 피부의 내부로 침투하여 용융되는 약액으로 형성되는 팁 및 팁의 외면으로부터 내부를 향해 단차진 형상을 가지고 팁에 대해 적어도 하나 마련되는 가이드 홈을 포함한다. 이러한 구성에 의하면 마이크로 니들은 정량의 약액을 빠른 시간안에 투약할 수 있게 된다. 또한, 팁을 지지하는 베이스에 팁을 중심으로 단차진 가이드 공간이 마련됨으로써, 모세관 현상으로 인해 다량의 약물을 피부내로 용이하게 침투시킬 수 있게 된다.

Description

마이크로 니들 및 이의 제조방법{MICRO-NEEDLES AND METHOF OF MAMUFACTURE}
본 발명은 마이크로 니들 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 정량의 약제를 빠른 시간안에 효율적으로 투약할 수 있는 마이크로 니들 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
경피 약제 전달방식은 전달할 수 있는 약제 분자량의 크기에 제한이 있다. 따라서, 최근에는 다양한 능동적인 경피 약제 전달 방식들이 제안되고 있다. 그 중, 각질을 통과하여 피부층에 직접 약제를 투약하는 마이크로 니들 방법이 가장 많은 관심을 받고 있다. 최근에는 수용성 고분자를 기초로 하는 용융 마이크로 니들이 개발되어 팁이 피부내로 침투됨과 동시에 약제가 투약되는 방식이 개발되고 있다.
그런데, 용융 마이크로 니들은 피부에 투여 후에 체액에 의해 용융되기 때문에 투약성은 우수하지만, 팁 내 약제가 완전히 전달되기 위해서는 30분 이상의 오랜 시간을 필요로 한다. 이러한 오랜 용융 시간으로 인해, 용융 마이크로 니들이 정해진 투약 시간 후에 제거되더라도 피부내에 투여된 마이크로 니들의 팁 부분 중 일부가 용융되지 않은 상태로 함께 제거된다.
이로 인해, 팁 내부에 내포된 약제가 팁의 완전한 용융에 의존함으로써, 정량의 약제가 피부로 전달되기 어려운 문제점이 있다. 따라서, 근래에는 마이크로 니들의 투약성을 향상시킬 수 있는 방안에 대한 다양한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.
일본등록특허 제5879927호 미국공개특허 제2014-0128811호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 정량의 약제를 효과적으로 투약할 수 있는 마이크로 니들 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 마이크로 니들은, 피부의 내부로 침투하여 용융되는 약액으로 형성되는 팁 및 상기 팁의 외면으로부터 내부를 향해 단차진 형상을 가지고, 상기 팁에 대해 적어도 하나 마련되는 가이드 홈을 포함한다.
일측에 의하면, 상기 팁은 복수개 마련되며, 상기 복수의 팁은 베이스에 의해 지지된다.
일측에 의하면, 상기 복수의 팁은 원뿔 또는 다각뿔 형상을 가지며, 상기 가이드 홈은 상기 복수의 팁 각각의 외주면을 따라 단면이 반원 또는 다각형상을 가지고 적어도 하나 마련된다.
일측에 의하면, 상기 가이드 홈은 상기 팁의 외주면을 따라 등간격으로 복수개 마련되되, 상기 팁이 상기 피부에 침투하는 방향을 기준으로 상기 팁이 상기 피부에 침투하는 선단과 상기 선단으로부터 연장된 후단 사이에서 상기 후단을 향해 단면이 반원 또는 다각형상을 가지고 연장되도록 마련된다.
일측에 의하면, 상기 가이드 홈은 상기 팁이 상기 피부에 침투하는 방향을 기준으로 상기 팁이 상기 피부에 침투하는 선단으로부터 후단을 향해 80% 이상 이격된 위치에 등간격으로 이격되어 복수개 마련되되, 단면이 반원 또는 다각형상을 가진다.
일측에 의하면, 상기 가이드 홈은 상기 팁의 외주면에 상호 이격되어 다행 및 다열로 복수개 마련된다.
일측에 의하면, 상기 가이드 홈은 단면이 반원 또는 다각 형상을 가지고 상기 팁의 외주면을 따라 연장되어 마련된다.
일측에 의하면, 상기 베이스에는 상기 팁을 중심으로 단차진 가이드 공간이 마련된다.
일측에 의하면, 상기 팁은 공압, 유압, 스프링, 전자기장 또는 지압 중 적어도 어느 하나의 가압력으로 상기 피부내로 침투된다.
일측에 의하면, 상기 팁은 방수 코팅된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 마이크로 니들 제조방법은, 약액을 마련하는 단계 및 팁홈을 가지는 몰드에 상기 약액을 공급하여 팁을 형성시키는 단계를 포함하며, 상기 팁의 외면에는 내부를 향해 단차진 적어도 하나의 가이드 홈이 형성된다.
일측에 의하면, 상기 약액 마련단계는 생체 적합성 물질과 수용성 첨가제에 의해 형성되는 상기 약액을 마련한다.
일측에 의하면, 상기 생체 적합성 물질은, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 히아루로닉 산(hyaluronic acid), 알지닉 산(alginic acid), 펙틴, 카라기난, 콘드로이틴(설페이트), 덱스트란(설페이트), 키토산, 폴리라이신(polylysine), 카르복시메틸 키틴(carboxymethyl chitin), 피브린, 아가로스, 풀루란, 폴리안하이드라이드(polyanhydride), 폴리오르쏘에스테르(polyorthoester), 폴리에테르에스테르(polyetherester), 폴리에스테르아마이드(polyesteramide), 폴리(뷰티릭 산), 폴리(발레릭 산), 폴리아크릴레이트, 에틸렌-비닐아세테이트 중합체, 아크릴 치환 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 풀루오라이드, 폴리(비닐 이미다졸), 클로로설포네이트 폴리올레핀(chlorosulphonate polyolefins), 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 에틸셀룰로오스(EC), 하이드록시프로필셀룰로오스(HPC), 카복시메틸셀루로스, 싸이클로덱스트린, 말토스(Maltose), 락토스(Lactose), 트레할로스(Trehalose), 셀로비오스(Cellobiose), 이소말토스(Isomaltose) 및 투라노스(Turanose), 락툴로스(Lactulose) 중 적어도 어느 하나를 포함하거나, 이러한 고분자를 형성하는 단량체들의 공중합체 및 셀룰로오스 중 하나 이상을 포함한다.
일측에 의하면, 상기 수용성 첨가제는 트레알로스(trehalose), 올리고사카라이드(oligosaccharide), 수크로스(sucrose), 말토스(maltose), 락토스(lactose), 셀로비오스(cellobiose), 히아루로닉 산(hyaluronic acid), 알지닉 산(alginic acid), 펙틴, 카라기난, 콘드로이틴(설페이트), 덱스트란(설페이트), 키토산, 폴리라이신(polylysine), 콜라겐, 젤라틴, 카르복시메틸 키틴(carboxymethyl chitin), 피브린, 아가로스, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리메타크릴레이트, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 에틸셀룰로오스(EC), 하이드록시프로필셀룰로오스(HPC), 카복시메틸셀루로스, 싸이클로덱스트린 또는 젠티비오스(gentiobiose) 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
일측에 의하면, 상기 몰드는 폴리디메틸실록산(PDMS), 몰드 사용 고분자종류, 폴리우레탄, 금속, 알루미늄 생체적합성 물질, 수용성 고분자, 또는 지용성, 양친성 고분자 가운데 어느 하나를 포함하는 구조체를 포함한다.
일측에 의하면, 상기 지용성 및 양친성 고분자는 HPC(hydroxy propyl cellulose), HPMC(hydroxypropyl methyl cellulose), PCL(poly capro lactone), 폴리글리코라이드(PGA), 폴리락틱에시드(PLA), 폴리락타이드-글리코라이드 공중합체(PLGA), PVP(poly vinyl pyrrolidone), PEG(polyethylene glycol), PEO(poly ethylene oxide), PPO(poly propylene oxide), PVME(poly vinyl methyl ether), PMA(poly (methyl) acrylate)s, Propylene glycol, Poly(ester amide), Poly (butyric acid), acrylamide (acrylic amide), acrylic acid, HA(hyaluronic acid) 및 gelatin 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
일측에 의하면, 상기 팁 형성단계는, 상기 팁 홈에 상기 약액을 공급하는 단계, 상기 약액을 고형화시키는 단계 및, 상기 몰드를 제거하는 단계를 포함하며, 상기 고형화단계는 원심분리 및 폴리머 멜트(Polymer melt) 공정을 통해 상기 가이드 홈을 형성시키며 상기 약액을 고형화시킨다.
일측에 의하면, 상기 팁을 방수 코팅하는 단계를 더 포함한다.
일측에 의하면, 상기 방수 코팅단계는, 상기 팁의 단부 또는 표면 전체에 소수성 물질 또는 지질 계열 물질을 포함하는 방수제를 딥-코팅(Dip-coating), 애터마이제이션(Atomization), 전기방사(Electro-spinning) 및 초음파 코팅 중 적어도 어느 하나의 방법으로 코팅한다.
일측에 의하면, 상기 방수제는 밀납(Beeswax), 올레산(Oleic acid), 콩지방산(Soy fatty acid), 카스토르오일(Castor oil), 포스파티딜콜린(Phosphatidylcholine), 비타민E(d-α-tocopherol/Vitamin E), 옥수수오일 모노-디-트라이디글리세라이드(Corn oil mono-di-tridiglycerides), 카스토르오일(Castor oil), (Corn oil), 목화씨오일(Cottonseed oil), 올리브오일(Olive oil), 피넛오일(Peaut oil), 페퍼민트오일(Peppermint oil), 홍화씨오일(Safflower oil), 참기름(Sesame oil), 콩기름(Soybean oil), 하이드로제니이티드식물성오일(Hydrogenated vegetable oils), 하이드로제네이티드콩오일(Hydrogenated soybean oil), 카프릴릭트리글리세라이드(Caprylic/capric triglycerides derived from coconut oil or palm see oil) 또는 포스파티딜콜린(Phosphatidylcholine), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리우레틴(PU), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리락타이드(PLA), 폴리락타이드-글리코라이드 공중합체(PLGA), 폴리글리코라이드(PGA), 왁스(파라핀 콜레스테롤), 글리세린, 키틴, 레시틴, 동물성 우지, 식물성 스테아린, 저급포화지방산, 단일불포화지방산, 트리스테아린(Tristearins), 지방산 미네랄염 (아연, 칼슘, 마그네슘 스테아레이트), 지방산 아연염(스테아르산, 팔미트산, 라우르산) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하거나 그들의 혼합물로 형성된다.
일측에 의하면, 상기 팁 형성단계는, 원뿔 또는 다각뿔 형상을 가지는 복수의 팁을 형성시키며, 상기 복수의 팁 각각의 외주면을 따라 단면이 반원 또는 다각형상을 가지는 상기 가이드 홈을 적어도 하나 형성시킨다.
일측에 의하면, 상기 팁 형성단계는, 상기 팁이 상기 피부에 침투하는 방향을 기준으로 상기 팁이 상기 피부에 침투하는 선단으로부터 후단을 향해 80% 이상 이격된 위치에 등간격으로 이격되도록 상기 가이드 홈을 복수개 형성시키되, 상기 가이드 홈의 단면이 반원 또는 다각형상을 가진다.
일측에 의하면, 상기 팁 형성단계는, 상기 팁은 복수개 형성되어 베이스에 의해 지지되며, 상기 베이스에는 상기 팁을 중심으로 단차진 가이드 공간을 형성시키는 단계를 포함한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 마이크로 니들의 외면에 인위적인 가이드 홈을 형성시켜, 용융에 필요한 마이크로 니들의 부피를 조절하여 투약 시간을 조절할 수 있게 된다. 즉, 마이크로 니들에 대한 가이드 홈의 형성 높이 및 체적에 따라 전달되는 약물의 양 조절이 가능해진다.
둘째, 가이드 홈으로 인해 정해진 시간 안에 정량의 약제 공급이 가능해져 환자의 신뢰성 향상에 기여할 수 있게 된다.
셋째, 베이스에 팁을 중심으로 단차진 가이드 공간이 마련됨으로써, 모세관 현상에 의해 약물의 다량 전달이 용이해진다.
넷째, 마이크로 니들을 공압, 유압, 스프링, 전자기장 또는 지압과 같은 가압력을 이용해 피부로 침투시킴에 따른, 침투성 향상에 따른 약물 전달성도 향상시킬 수 있게 된다.
다섯째, 가이드 홈의 조건 조절을 통해 약액의 침투력을 조절함으로써, 다양한 약제 및 투약 조건에 대응할 수 있음과 아울러 다량 약물 전달도 가능해진다.
엿섯째, 마이크로 니들을 방수 코팅함으로써, 외부 환경으로부터 마이크로 니들을 보호할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 마이크로 니들을 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 마이크로 니들을 개략적으로 도시한 평면도,
도 3은 도 1에 도시된 마이크로 니들을 개략적으로 도시한 측면도,
도 4는 도 1에 도시된 가이드 홈의 다양한 변형예들을 개략적으로 도시한 도면들,
도 5는 도 4의 (i)에 도시된 가이드 공간이 형성된 마이크로 니들을 개략적으로 도시한 평면도,
도 6은 도 5에 도시된 마이크로 니들이 피부에 침투되는 상태를 순차적으로 나타낸 이미지들,
도 7은 종래의 마이크로 니들과 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 마이크로 니들이 피부에 침투된 상태를 비교한 이미지들,
도 8은 공압 실린더와 지압을 이용해 마이크로 니들이 피부에 침투된 상태를 비교한 이미지들,
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 마이크로 니들 제조방법을 개략적으로 도시한 순서도,
도 10은 도 9에 도시된 팁 형성단계의 구체적인 단계를 개략적으로 도시한 순서도, 그리고,
도 11은 도 10에 도시된 팁 형성단계에 대응되는 마이크로 니들 제조동작을 순차적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 마이크로 니들(1)은 팁(2) 및 가이드 홈(3)을 포함한다.
상기 팁(2)은 피부(S)에 침투하여 용융되는 약제로 형성된다. 상기 팁(2)은 적어도 하나 마련되며, 피부(S)(도 6 참고)에 침투가 용이하도록 단부가 날카로운 형상을 가진다.
본 실시예에서는 팁(2)이 대략 원뿔 또는 다각뿔 형상을 가지고 복수개 마련되는 것으로 도시 및 예시하나, 꼭 이에 한정되지 않는다. 이러한 복수의 팁(2)은 베이스(4)에 의해 지지된다.
상기 가이드 홈(3)은 팁(2)의 외면으로부터 내부를 향해 단차진 형상을 가지고 팁(2)에 대해 적어도 하나 마련된다. 이러한 가이드 홈(3)은 팁(2)이 피부(S)에 침투되어 빠른 시간안에 정량의 약액을 주입하도록 가이드한다.
본 실시예에서는 상기 팁(2)이 사각뿔 형상을 가지고 베이스(4)에 상호 이격되어 복수개 마련되며, 가이드 홈(3)은 팁(2)의 외주면에 복수개 형성되되 단면이 반원 형상을 가지는 것으로 도시 및 예시한다. 보다 구체적으로, 도 1 및 도 2의 도시와 같이, 상기 가이드 홈(3)은 사각뿔 형상을 가지는 팁(2)의 4개의 외면에 각각 마련되도록 4개 형성된다. 또한, 도 3의 도시와 같이, 상기 팁(2)이 피부(S)에 침투하는 방향(화살표 방향 참고)을 기준으로, 팁(2)이 피부(S)로 침투되는 선단(2a)과 선단(2a)으로부터 연장된 후단(2b) 사이에서 후단(2b)을 향해 연장된 기둥 형상을 가진다. 이때, 본 실시예에서는 상기 가이드 홈(3)의 도 2와 같이 단면이 반원 형상을 가지는 것으로 예시함으로써, 불가사리(starfish) 형상을 가진다.
그러나, 상기 가이드 홈(3)의 형상 및 개수는 도 1 내지 도 3에 도시된 예로 한정되지 않는다. 즉, 도 4의 도시와 같이, 상기 가이드 홈(3)은 다양한 변형예가 가능하다.
도 4의 (a)는 도 1 내지 도 3을 참고하여 설명한 본 발명에 일 실시예와 같이, 가이드 홈(3)이 반원의 단면 형상을 가지고 팁(2)의 선단(2a)과 후단(2b) 사이에서 후단(2b)을 향해 연장된 형상이 도시된다. 이와 마찬가지로, 도 4의 (b) 및 (c)에서와 같이, 상기 가이드 홈(3)이 팁(2)의 선단(2a)과 후단(2b) 사이에서 후단(2b)을 향해 연장되되, 단면이 삼각형 또는 사각형인 변형예도 가능하다.
도 4의 (d)와 같이, 상기 가이드 홈(3)이 반원의 단면 형상을 가지고 팁(2)의 외주면을 따라 연장되는 변형예도 가능하다. 이때, 상기 가이드 홈(3)은 팁(2)의 후단(2b) 외주면을 따라 형성된다. 이렇게 가이드 홈(3)이 팁(2)의 외주면을 따라 연장됨에 있어서 단면이 다각형도 가능함은 당연하다.
도 4의 (e)를 참고하면, 상기 가이드 홈(3)이 사각 뿔 형상을 가지는 팁(2)의 선단(2a)과 후단(2b) 사이에 반원의 단면을 가지고 내부를 향해 단차진 복수의 홈으로 형성되는 변형예가 도시된다. 이 경우에도, 상기 가이드 홈(3)이 다각 홈 형상으로 형성될 수도 있다.
도 4의 (f), (g) 및 (h)는 원뿔 형상을 가지는 팁(2)에 삼각, 사각 및 반원의 단면 형상을 가지는 가이드 홈(3)이 형성되는 변형예가 도시된다. 도 4의 (f), (g) 및 (h)에 도시된 가이드 홈(3) 또한, 팁(2)의 선단(2a) 및 후단(2b) 사이에서부터 후단(2b)을 향해 연장된 기둥 형상을 가진다.
또한, 도 4의 (i)와 같이, 상기 팁(2)을 중심으로 베이스(4)에 단차진 가이드 공간(3')이 가이드 홈(3)과 함께 마련되는 변형예도 가능하다. 즉, 상술한 도 4의 (a) 내지 (h)와 같은 다양한 형태의 가이드 홈(3)과 함께, 가이드 공간(3')이 마련되는 변형예도 가능한 것이다. 뿐만 아니라, 도 4의 (j)와 같이 상기 팁(2)에 가이드 홈(3)이 형성되지 않은 대신에, 베이스(4)에 단차진 공간인 가이드 공간(3')만이 마련되는 다른 변형예도 가능하다.
참고로, 도 4의 (i)에서와 같이, 상기 베이스(4)에 팁(2)을 중심으로 홈이 파여진 공간인 가이드 공간(3')이 마련됨으로써, 팁(2)이 피부(S) 내로 침투할 때의 모세관 현상으로 인해 약물의 다량 전달이 가능해진다. 구체적으로, 상기 가이드 공간(3')에 팁(2)을 형성하는 약물에 대응되는 유효 약물을 코팅하거나 채워 넣음으로써, 피부(S)에 팁(2)이 삽입될 때 가이드 홈(3)에서 발생되는 모세관 현상으로 인해 가이드 공간(3')에 존재하는 약물까지도 다량의 약물을 효과적으로 체내로 전달할 수 있게 된다.
한편, 자세히 도시되지 않았으나, 상기 가이드 홈(3)은 팁(2)의 외주면에 상호 이격되어 다행 및 다열로 복수개 형성되는 다른 변형예도 가능하다.
이상과 같은 다양한 변형예를 가지는 가이드 홈(3)은 피부(S)로 침투하여 분리되고자 하는 영역에 마련됨으로써, 마이크로 니들(1)이 피부(S) 내에 삽입된 후 수 초 내에 체액에 의해 팁(2)이 분리되어 유효 약물을 정량적으로 전달할 수 있게 된다. 즉, 상기 가이드 홈(3)이 형성되는 팁(2)의 높이 및 체적에 따라 전달되는 유효 약물의 양 조절이 가능하다.
참고로, 상기 팁(2)은 대략 50㎛ ~ 2000㎛의 범위 중 바람직하게는 90㎛ ~ 800㎛의 길이를 가지고 베이스(4)로부터 연장됨이 좋다. 또한, 상기 팁(2)에 마련된 가이드 홈(3)의 체적은 팁(2)의 길이 비율에 따라 조절이 가능하며, 바람직하게는 선단(2a) 시작점 또는 선단(2a)에서부터 후단(2b)을 향해 80% 이상 이격된 위치까지 전달하고자 하는 약물의 양에 맞는 높이에 체적을 가지고 형성됨이 좋다. 아울러, 도 4의 (i) 및 (j)에서 설명한 가이드 공간(3')의 체적은 팁(2) 사이의 간격에 비례하여 조절할 수 있으며, 가이드 공간(3')의 깊이는 팁(2)의 후단(2b)을 포함하거나 1㎛ ~ 900㎛이며, 바람직하게는 50㎛ ~ 300㎛로 제한됨이 좋다.
이러한 가이드 홈(3)과 가이드 공간(3')이 마련된 팁(2)은 도 6에 도시된 현미경으로 관찰된 이미지와 같이, 유효 성분이 집중된 팁(2)의 선단(2a) 끝부분이 피부(S) 내에 분리되어 약물의 정량 공급을 확보할 수 있게 된다. 즉, 상기 가이드 홈(3)이 피부(S) 내로 침투하는 팁(2)의 분리를 가이드함으로써, 약물의 정량 공급이 가이드된다.
한편, 도 7의 (a)는 가이드 홈(3)이 형성되지 않은 기존의 마이크로 니들이 피부(S)에 침투된 이미지이며, 도 6의 (b)는 가이드 홈(3)이 형성된 본 발명에 의한 마이크로 니들(1)이 피부(S)에 침투된 이미지이다. 도 7의 이미지 비교에서와 같이, 기존의 마이크로 니들인 (a)에 비해 본 발명에 의하 마이크로 니들(1)의 침투력이 증대됨을 확인할 수 있다.
보다 구체적으로, 하기 표 1과 같이, 종래의 가이드 홈(3)이 마련되지 않은 마이크로 니들의 경우보다, 본 발명에 의한 가이드 홈(3)이 마련된 마이크로 니들(1)의 약물 전달량이 증대된다. 하기 표 1은 공압실린더를 통해 0.2MPa의 가압력으로 피부(S)에 마이크로 니들(1)이 침투된 후의 약물 전달량을 비교한 결과값이다.
Figure 112016060619430-pat00001
참고로, 자세히 도시되지 않았으나, 상기 팁(2)은 공압, 유압, 스프링, 전자기장 또는 지압 중 적어도 어느 하나의 가압력에 의해 피부(S)내로 침투한다. 도 8에는 공압 실린더와 지압10초의 가압력으로 팁(2)을 피부(S)내로 침투시킨 이미지가 비교된다. 여기서, 도 8의 (a)는 가이드 홈(3)의 위치가 베이스(4)를 기준으로 선단(2a)측으로 치우진 높은 위치에 마련된 경우이며, 도 8의 (b)는 가이드 홈(3)의 위치가 베이스(4)를 기준으로 (a)보다 상대적으로 후단(2b) 측으로 치우진 높이가 낮은 위치에 마련된 팁(2)을 비교하였다.
도 8과 같이, 서로 다른 높이에 가이드 홈(3)이 마련된 팁(2)을 공압실린더와 지압 10초를 이용하여 0.2MPa의 힘으로 삽입 후 팁(2)에 남은 부분을 비교하였다. 그 결과, 상기 가이드 홈(3)이 마련된 높이 및 체적에 따라 마이크로 니들(1)의 팁(2)의 분리가 효율적으로 발생하였음을 알 수 있다. 즉, 상기 가이드 홈(3)이 파여진 높이에 따라 팁(2)이 분리되는 영역이 달라져 효율적인 약물 전달량 조절이 가능한 것이다.
본 발명에 의한 가이드 홈(3)을 포함하는 마이크로 니들(1)의 제조방법을 도 9 내지 도 11을 참고하여 설명한다.
도 9를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 마이크로 니들(1)의 제조방법은 약액 마련단계(10) 및 팁(2) 형성단계(20)를 포함한다.
상기 약액 마련단계(10)는 마이크로 니들(1)을 형성시키기 위한 약액(7)(도 11 참고)을 준비한다(10). 여기서, 상기 약액(7)은 생체 적합성 물질과 수용성 첨가제이 혼합된 혼합용액으로써, 저점성 또는 고점성의 상태이다.
본 실시예에서는 상기 약액(7)의 생체 적합성 물질은 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 히아루로닉 산(hyaluronic acid), 알지닉 산(alginic acid), 펙틴, 카라기난, 콘드로이틴(설페이트), 덱스트란(설페이트), 키토산, 폴리라이신(polylysine), 카르복시메틸 키틴(carboxymethyl chitin), 피브린, 아가로스, 풀루란, 폴리안하이드라이드(polyanhydride), 폴리오르쏘에스테르(polyorthoester), 폴리에테르에스테르(polyetherester), 폴리에스테르아마이드(polyesteramide), 폴리(뷰티릭 산), 폴리(발레릭 산), 폴리아크릴레이트, 에틸렌-비닐아세테이트 중합체, 아크릴 치환 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 풀루오라이드, 폴리(비닐 이미다졸), 클로로설포네이트 폴리올레핀(chlorosulphonate polyolefins), 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 에틸셀룰로오스(EC), 하이드록시프로필셀룰로오스(HPC), 카복시메틸셀루로스, 싸이클로덱스트린, 말토스(Maltose), 락토스(Lactose), 트레할로스(Trehalose), 셀로비오스(Cellobiose), 이소말토스(Isomaltose) 및 투라노스(Turanose), 락툴로스(Lactulose) 중 적어도 어느 하나를 포함하거나, 이러한 고분자를 형성하는 단량체들의 공중합체 및 셀룰로오스 중 하나 이상을 포함한다.
또한, 상기 약액(7)에 혼합된 수용성 첨가제는 트레알로스(trehalose), 올리고사카라이드(oligosaccharide), 수크로스(sucrose), 말토스(maltose), 락토스(lactose), 셀로비오스(cellobiose), 히아루로닉 산(hyaluronic acid), 알지닉 산(alginic acid), 펙틴, 카라기난, 콘드로이틴(설페이트), 덱스트란(설페이트), 키토산, 폴리라이신(polylysine), 콜라겐, 젤라틴, 카르복시메틸 키틴(carboxymethyl chitin), 피브린, 아가로스, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리메타크릴레이트, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 에틸셀룰로오스(EC), 하이드록시프로필셀룰로오스(HPC), 카복시메틸셀루로스, 싸이클로덱스트린 또는 젠티비오스(gentiobiose) 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
이렇게 약액(7)이 마련되면, 마련된 약액(7)을 이용해 팁(2)을 형성한다(20). 상기 팁 형성단계(20)는 도 10의 도시와 같이, 약액 충진단계(21), 고형화단계(22) 및 몰드 제거단계(23)를 포함한다.
상기 약액 충진단계(21)는 팁홈(6)이 마련된 몰드(5)로 약액(7)을 공급하여, 팁홈(6)을 약액(7)으로 충진시킨다. 이때, 상기 팁홈(6)은 제조하고자 하는 마이크로 니들(1)의 팁(2)에 대응되는 형상을 가진다.
여기서, 상기 몰드(5)는 폴리디메틸실록산(PDMS), 몰드 사용 고분자종류, 폴리우레탄, 금속, 알루미늄 생체적합성 물질, 수용성 고분자, 또는 지용성, 양친성 고분자 가운데 어느 하나를 포함하는 구조체를 포함한다. 상기 지용성 및 양친성 고분자는 HPC(hydroxy propyl cellulose), HPMC(hydroxypropyl methyl cellulose), PCL(poly capro lactone), 폴리글리코라이드(PGA), 폴리락틱에시드(PLA), 폴리락타이드-글리코라이드 공중합체(PLGA), PVP(poly vinyl pyrrolidone), PEG(polyethylene glycol), PEO(poly ethylene oxide), PPO(poly propylene oxide), PVME(poly vinyl methyl ether), PMA(poly (methyl) acrylate)s, Propylene glycol, Poly(ester amide), Poly (butyric acid), acrylamide (acrylic amide), acrylic acid, HA(hyaluronic acid) 및 gelatin 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
상기 몰드(5)는 도 11(a)과 같이 마이크로 니들(1)의 팁(2) 형상에 대응되는 복수의 팁홈(6)을 구비하여 마련된다. 도 11의 (b)와 같이 상기 몰드(5)로 약액(7)이 공급된 후, 도 11의 (c)와 같이 복수의 팁홈(6)으로 분배되어 충진된다(21).
그 후, 도 11의 (d)와 같이, 팁홈(6)에 충진된 약액(7)을 고형화시킨다(22). 상기 고형화 단계(22)는 복수의 팁홈(6)에 충진된 저점성 또는 고점성의 약액(7)을 원심분리 및 폴리머 멜트(Polymer melt) 공정을 통해 가이드 홈(3)을 형성시키면서 약액(7)을 고형화시킨다.
상기와 같이 약액(7)이 고형화됨으로써, 도 11의 (d)와 같이 베이스(4)로부터 연장된 팁(2)과, 팁(2)의 외주면에 마련되는 가이드 홈(3)이 형성되게 된다. 고형화 단계(22) 이후, 도 11의 (e)와 같이, 몰드(5)가 제거됨으로써(23), 마이크로 니들(1)의 제조가 완료된다.
한편, 자세히 도시되지 않았으나, 마이크로 니들(1)의 수분 환경으로부터 보호 또는 수분에 민감한 물질들을 보호하기 위해, 마이크로 니들(1)의 표면을 고르게 코팅하는 방수 코팅단계가 마련된다. 상기 방수 코팅단계는 몰드(5)가 제거됨으로써 몰드(5)로부터 분리된 마이크로 니들(1)에 방수제를 딥-코팅(Dip-coating), 애터마이제이션(Atomization), 전기방사(Electro-spinning) 및 초음파 코팅 중 적어도 어느 하나의 방법으로 코팅한다. 본 실시예에서는 상기 마이크로 니들(1)이 전기방사(Electro-spinning)에 의한 방수제 분사로 코팅된 후, 상온에서 건조되는 것으로 예시한다.
여기서, 상기 방수제는 소수성 물질 또는 지질 계열 물질을 포함하며, 보다 구체적으로는 밀납(Beeswax), 올레산(Oleic acid), 콩지방산(Soy fatty acid), 카스토르오일(Castor oil), 포스파티딜콜린(Phosphatidylcholine), 비타민E(d-α-tocopherol/Vitamin E), 옥수수오일 모노-디-트라이디글리세라이드(Corn oil mono-di-tridiglycerides), 카스토르오일(Castor oil), (Corn oil), 목화씨오일(Cottonseed oil), 올리브오일(Olive oil), 피넛오일(Peaut oil), 페퍼민트오일(Peppermint oil), 홍화씨오일(Safflower oil), 참기름(Sesame oil), 콩기름(Soybean oil), 하이드로제니이티드식물성오일(Hydrogenated vegetable oils), 하이드로제네이티드콩오일(Hydrogenated soybean oil), 카프릴릭트리글리세라이드(Caprylic/capric triglycerides derived from coconut oil or palm see oil) 또는 포스파티딜콜린(Phosphatidylcholine), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리우레틴(PU), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리락타이드(PLA), 폴리락타이드-글리코라이드 공중합체(PLGA), 폴리글리코라이드(PGA), 왁스(파라핀 콜레스테롤), 글리세린, 키틴, 레시틴, 동물성 우지, 식물성 스테아린, 저급포화지방산, 단일불포화지방산, 트리스테아린(Tristearins), 지방산 미네랄염 (아연, 칼슘, 마그네슘 스테아레이트), 지방산 아연염(스테아르산, 팔미트산, 라우르산) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하거나 그들의 혼합물로 형성된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 마이크로 니들
2: 팁
3: 가이드 홈
4: 베이스

Claims (24)

  1. 피부의 내부로 침투하여 용융되는 약액으로 형성되는 팁; 및
    상기 팁의 외면으로부터 내부를 향해 단차진 형상을 가지고, 상기 팁에 대해 적어도 하나 마련되는 가이드 홈;
    을 포함하며,
    상기 팁은 방수 코팅되는 마이크로 니들.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 팁은 복수개 마련되며, 상기 복수의 팁은 베이스에 의해 지지되는 마이크로 니들.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 팁은 원뿔 또는 다각뿔 형상을 가지며,
    상기 가이드 홈은 상기 팁의 외주면을 따라 단면이 반원 또는 다각형상을 가지고 적어도 하나 마련되는 마이크로 니들.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 홈은 상기 팁의 외주면을 따라 등간격으로 복수개 마련되되, 상기 팁이 상기 피부에 침투하는 방향을 기준으로 상기 팁이 상기 피부에 침투하는 선단과 상기 선단으로부터 연장된 후단 사이에서 상기 후단을 향해 단면이 반원 또는 다각형상을 가지고 연장되도록 마련되는 마이크로 니들.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 홈은 상기 팁이 상기 피부에 침투하는 방향을 기준으로 상기 팁이 상기 피부에 침투하는 선단으로부터 후단을 향해 80% 이상 이격된 위치에 등간격으로 이격되어 복수개 마련되되, 단면이 반원 또는 다각형상을 가지는 마이크로 니들.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 홈은 상기 팁의 외주면에 상호 이격되어 다행 및 다열로 복수개 마련되는 마이크로 니들.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가이드 홈은 단면이 반원 또는 다각 형상을 가지고 상기 팁의 외주면을 따라 연장되어 마련되는 마이크로 니들.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 베이스에는 상기 팁을 중심으로 단차진 가이드 공간이 마련되는 마이크로 니들.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 팁은 공압, 유압, 스프링, 전자기장 또는 지압 중 적어도 어느 하나의 가압력으로 상기 피부내로 침투되는 마이크로 니들.
  10. 삭제
  11. 약액을 마련하는 단계;
    팁홈을 가지는 몰드에 상기 약액을 공급하여 팁을 형성시키는 단계; 및
    상기 팁을 방수 코팅하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 팁의 외면에는 내부를 향해 단차진 적어도 하나의 가이드 홈이 형성되는 마이크로 니들 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 약액 마련단계는 생체 적합성 물질과 수용성 첨가제에 의해 형성되는 상기 약액을 마련하는 마이크로 니들 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 생체 적합성 물질은,
    카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 히아루로닉 산(hyaluronic acid), 알지닉 산(alginic acid), 펙틴, 카라기난, 콘드로이틴(설페이트), 덱스트란(설페이트), 키토산, 폴리라이신(polylysine), 카르복시메틸 키틴(carboxymethyl chitin), 피브린, 아가로스, 풀루란, 폴리안하이드라이드(polyanhydride), 폴리오르쏘에스테르(polyorthoester), 폴리에테르에스테르(polyetherester), 폴리에스테르아마이드(polyesteramide), 폴리(뷰티릭 산), 폴리(발레릭 산), 폴리아크릴레이트, 에틸렌-비닐아세테이트 중합체, 아크릴 치환 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 풀루오라이드, 폴리(비닐 이미다졸), 클로로설포네이트 폴리올레핀(chlorosulphonate polyolefins), 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 에틸셀룰로오스(EC), 하이드록시프로필셀룰로오스(HPC), 카복시메틸셀루로스, 싸이클로덱스트린, 말토스(Maltose), 락토스(Lactose), 트레할로스(Trehalose), 셀로비오스(Cellobiose), 이소말토스(Isomaltose) 및 투라노스(Turanose), 락툴로스(Lactulose) 중 적어도 어느 하나를 포함하거나, 이러한 고분자를 형성하는 단량체들의 공중합체 및 셀룰로오스 중 하나 이상을 포함하는 마이크로 니들 제조방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 수용성 첨가제는
    트레알로스(trehalose), 올리고사카라이드(oligosaccharide), 수크로스(sucrose), 말토스(maltose), 락토스(lactose), 셀로비오스(cellobiose), 히아루로닉 산(hyaluronic acid), 알지닉 산(alginic acid), 펙틴, 카라기난, 콘드로이틴(설페이트), 덱스트란(설페이트), 키토산, 폴리라이신(polylysine), 콜라겐, 젤라틴, 카르복시메틸 키틴(carboxymethyl chitin), 피브린, 아가로스, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리메타크릴레이트, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 에틸셀룰로오스(EC), 하이드록시프로필셀룰로오스(HPC), 카복시메틸셀루로스, 싸이클로덱스트린 또는 젠티비오스(gentiobiose) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 마이크로 니들 제조방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 몰드는 폴리디메틸실록산(PDMS), 몰드 사용 고분자종류, 폴리우레탄, 금속, 알루미늄 생체적합성 물질, 수용성 고분자, 또는 지용성, 양친성 고분자 가운데 어느 하나를 포함하는 구조체를 포함하는 마이크로 니들 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 지용성 및 양친성 고분자는 HPC(hydroxy propyl cellulose), HPMC(hydroxypropyl methyl cellulose), PCL(poly capro lactone), 폴리글리코라이드(PGA), 폴리락틱에시드(PLA), 폴리락타이드-글리코라이드 공중합체(PLGA), PVP(poly vinyl pyrrolidone), PEG(polyethylene glycol), PEO(poly ethylene oxide), PPO(poly propylene oxide), PVME(poly vinyl methyl ether), PMA(poly (methyl) acrylate)s, Propylene glycol, Poly(ester amide), Poly (butyric acid), acrylamide (acrylic amide), acrylic acid, HA(hyaluronic acid) 및 gelatin 중 적어도 어느 하나를 포함하는 마이크로 니들 제조방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 팁 형성단계는,
    상기 팁 홈에 상기 약액을 공급하는 단계;
    상기 약액을 고형화시키는 단계; 및
    상기 몰드를 제거하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 고형화단계는 원심분리 및 폴리머 멜트(Polymer melt) 공정을 통해 상기 가이드 홈을 형성시키며 상기 약액을 고형화시키는 마이크로 니들 제조방법.
  18. 삭제
  19. 제11항에 있어서,
    상기 방수 코팅단계는,
    상기 팁의 단부 또는 표면 전체에 소수성 물질 또는 지질 계열 물질을 포함하는 방수제를 딥-코팅(Dip-coating), 애터마이제이션(Atomization), 전기방사(Electro-spinning) 및 초음파 코팅 중 적어도 어느 하나의 방법으로 코팅하는 마이크로 니들 제조방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 방수제는 밀납(Beeswax), 올레산(Oleic acid), 콩지방산(Soy fatty acid), 카스토르오일(Castor oil), 포스파티딜콜린(Phosphatidylcholine), 비타민E(d-α-tocopherol/Vitamin E), 옥수수오일 모노-디-트라이디글리세라이드(Corn oil mono-di-tridiglycerides), 카스토르오일(Castor oil), (Corn oil), 목화씨오일(Cottonseed oil), 올리브오일(Olive oil), 피넛오일(Peaut oil), 페퍼민트오일(Peppermint oil), 홍화씨오일(Safflower oil), 참기름(Sesame oil), 콩기름(Soybean oil), 하이드로제니이티드식물성오일(Hydrogenated vegetable oils), 하이드로제네이티드콩오일(Hydrogenated soybean oil), 카프릴릭트리글리세라이드(Caprylic/capric triglycerides derived from coconut oil or palm see oil) 또는 포스파티딜콜린(Phosphatidylcholine), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리우레틴(PU), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리락타이드(PLA), 폴리락타이드-글리코라이드 공중합체(PLGA), 폴리글리코라이드(PGA), 왁스(파라핀 콜레스테롤), 글리세린, 키틴, 레시틴, 동물성 우지, 식물성 스테아린, 저급포화지방산, 단일불포화지방산, 트리스테아린(Tristearins), 지방산 미네랄염 (아연, 칼슘, 마그네슘 스테아레이트), 지방산 아연염(스테아르산, 팔미트산, 라우르산) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하거나 그들의 혼합물로 형성되는 마이크로 니들 제조방법.
  21. 제11항에 있어서,
    상기 팁 형성단계는,
    원뿔 또는 다각뿔 형상을 가지는 복수의 팁을 형성시키며, 상기 복수의 팁 각각의 외주면을 따라 단면이 반원 또는 다각형상을 가지는 상기 가이드 홈을 적어도 하나 형성시키는 마이크로 니들 제조방법.
  22. 제11항에 있어서,
    상기 팁 형성단계는,
    상기 팁이 피부에 침투하는 방향을 기준으로 상기 팁이 상기 피부에 침투하는 선단으로부터 후단을 향해 80% 이상 이격된 위치에 등간격으로 이격되도록 상기 가이드 홈을 복수개 형성시키되, 상기 가이드 홈의 단면이 반원 또는 다각형상을 가지는 마이크로 니들 제조방법.
  23. 제11항에 있어서,
    상기 팁 형성단계는,
    상기 팁은 복수개 형성되어 베이스에 의해 지지되며, 상기 베이스에는 상기 팁을 중심으로 단차진 가이드 공간을 형성시키는 단계를 포함하는 마이크로 니들 제조방법.
  24. 제11항 내지 제17항, 제19항 내지 제23항 중 어느 하나의 마이크로 니들 제조방법으로 제조된 마이크로 니들.
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