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KR102498515B1 - 마이크로니들 어레이 및 사용 방법 - Google Patents

마이크로니들 어레이 및 사용 방법 Download PDF

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KR102498515B1
KR102498515B1 KR1020177022921A KR20177022921A KR102498515B1 KR 102498515 B1 KR102498515 B1 KR 102498515B1 KR 1020177022921 A KR1020177022921 A KR 1020177022921A KR 20177022921 A KR20177022921 A KR 20177022921A KR 102498515 B1 KR102498515 B1 KR 102498515B1
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microneedle
microneedles
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hollow
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마이클 제이. 프릿츠
크레이그 에스. 모클리
다니엘 에이치. 버그
제롬 이. 기스버즈
라이언 패트릭 시머즈
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

하나 이상의 마이크로니들(160)을 포함하는 물품(100)이 제공된다. 물품은 제1 면(112) 및 제1 면 반대편의 제2 면(114)을 포함한다. 제1 면은 중심 공동 부분(120), 및 하나 이상의 마이크로니들이 그로부터 연장되는 플랫폼 부분(130)을 포함하며, 여기서 플랫폼 부분은 중심 공동 부분과 동일 평면 상에 있지 않다. 플랫폼 부분은 중심 공동 부분을 실질적으로 둘러싼다. 하나 이상의 마이크로니들은, 외측 표면(163); 기부(162) 및 제1 형상을 갖는 기부 세그먼트(166); 팁 및 제1 형상과 구별되는 제2 형상을 갖는 팁 세그먼트(168); 기부 세그먼트와 팁 세그먼트를 구분하는 전이 평면(167); 및 중심축(180)을 포함하는 본체를 포함한다. 물품을 사용하는 방법이 또한 제공된다.

Description

마이크로니들 어레이 및 사용 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2015년 1월 21일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/105,987호에 대한 우선권을 주장하며, 이 출원의 개시 내용은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
경피 및 국부 약물 전달이 치료적 처치(therapeutic treatment)를 위해 사용될 수 있지만, 이들 경로를 사용하여 효과적으로 전달될 수 있는 분자의 수는 피부의 장벽 특성(barrier property)에 의해 제한될 수 있다. 피부를 통한 분자의 운반에 대한 주된 장벽은 피부 각질층(피부의 최외측 층)이다.
피부 각질층과 같은 최외측 피부 층의 투과성(permeability) 또는 다공성(porosity)을 증가시켜 이들 층을 통한 또는 이들 층 내로의 약물 전달을 향상시키기 위해 다수의 상이한 피부 처치 방법이 제안되어 왔다. 피부 각질층은 지질 도메인(lipid domain)에 의해 분리되는 콤팩트한 각질화된 세포 잔부(compact keratinized cell remnant)의 복합 구조이다. 피부 각질층은, 그들의 핵을 잃고 사세포(corneocyte)가 되는 표피 세포의 대부분을 포함하는 각질세포(keratinocyte)로 형성된다. 이들 죽은 세포는, 단지 약 10 마이크로미터 내지 30 마이크로미터의 두께를 갖고 외인성 물질에 의한 침윤 및 내인성 유체와 용해된 분자의 외향 이동으로부터 신체를 보호하는 피부 각질층을 포함한다. 다양한 피부 처치 방법은 마이크로니들(microneedle)의 사용, 레이저 절제(laser ablation), RF 절제, 열 절제, 초음파 요법(sonophoresis), 이온 영동 요법(iontophoresis), 또는 이들의 조합을 포함한다.
때때로 마이크로니들 또는 마이크로-핀(micro-pin)으로 지칭되는 비교적 작은 구조체들의 어레이(array)를 포함하는 기구가 피부 및 다른 표면을 통한 치료제 및 다른 물질의 전달과 관련된 사용에 대해 개시되었다. 이러한 기구는 전형적으로 피부 각질층을 천공하기 위해 피부에 대해 가압되어, 치료제 및 다른 물질이 이러한 층을 통해 아래의 조직 내로 순차적으로 또는 동시에 통과할 수 있게 된다. 이들 기구의 마이크로니들은 접촉시 피부 각질층을 천공하여, 활성 성분의 분자가 신체 내로 전달될 수 있는 통로로서 역할하는 복수의 미세 슬릿(microscopic slit)을 형성한다. 활성 성분을 전달함에 있어서, 마이크로니들 기구에는 피부 각질층을 통해 활성 성분을 전달하기 전에 액체 형태로 활성 성분을 일시적으로 보유하기 위한 저장소(reservoir)가 제공될 수 있다. 일부 구성에서, 마이크로니들은 피부를 통한 치료 물질의 전달을 가능하게 하기 위해 저장소로부터 마이크로니들을 통한 직접적인 액체 유동 경로를 제공하도록 중공형(hollow)일 수 있다. 대안적인 구성에서, 활성 성분(들)은 마이크로니들 어레이 상에 코팅되어, 피부 각질층이 천공된 후에 피부를 통해 직접적으로 전달될 수 있다.
마이크로니들 어레이는 여러 번 또는 1회-사용 기구로서 사용될 수 있는 주사 및 주입 장치(injection and infusion apparatus)(즉, 중공형 마이크로니들을 피부에 적용하고 중공형 마이크로니들을 통한 물질의 주입을 용이하게 하는 "어플리케이터(applicator)")와 함께 사용될 수 있다. 마이크로니들 어레이는 일반적으로 한 번 사용되고 나서 폐기된다.
[선행기술 문헌]
- US 2011/172609 Al (2011.07.14.)
- DE 10 2008 052749 A1 (2010.05.27.)
- US 2011/046556 A1 (2011.02.24.)
이제 복수의 중공형 마이크로니들을 포함하는 물품(article)과 물품이 그에 대해 가압되는 피부 표면 사이의 상호작용이 피부 내로의 복수의 마이크로니들들 중 적어도 하나의 마이크로니들의 침투에 바람직하지 않은 영향들을 초래할 수 있다는 것을 알게 되었다. 또한, 물품이 마이크로니들들의 어레이를 포함할 때, 이러한 영향들 중 하나가 어레이 내의 마이크로니들들 중 하나 이상에 의한 피부 내로의 침투 깊이에 있어서의 상당한 변동성일 수 있다는 것을 알게 되었다. 본 발명자는 침투 깊이의 일관성이 물품의 설계에 여러 가지 특징을 포함시킴으로써 제어될 수 있다는 것을 인식하였다. 본 발명의 설계 특징은 니들을 피부 내에 원하는 깊이로 신속하게, 효과적으로 그리고 일관되게 삽입하고 약학적으로 효과적인 투여량을 다양한 피부 위치에 신속하게 전달하는 능력을 생성한다. 또한, 본 발명의 설계의 소정 특징은 보다 간단하고, 더욱 강건한 공정이 물품의 제조에 사용되도록 허용한다.
본 개시 내용은 일반적으로 마이크로니들을 포함하는 물품, 및 피부의 표면을 통해 물질을 전달하거나 피부의 표면을 통해 생물학적 유체를 제거하기 위한 그들의 사용에 관한 것이다. 특히, 본 개시 내용은 마이크로니들과 피부 사이의 접촉을 용이하게 함으로써 그리고 물품의 사용 중에 피부와 비-마이크로니들 표면 사이의 접촉의 가능성을 감소시킴으로써, 복수의 마이크로니들의 각각의 마이크로니들에 대한 일관된 침투 깊이를 제공하도록 구성되는 복수의 마이크로니들들의 어레이를 포함하는 물품에 관한 것이다.
본 개시 내용의 일부 태양은 물품을 제공한다. 물품은 제1 면, 제1 면 반대편의 제2 면, 및 3개 이상의 중공형 마이크로니들들을 포함할 수 있다. 제1 면은 중심 공동 부분(central cavity portion), 및 제1 면으로부터 돌출되고 중심 공동 부분과 동일 평면 상에 있지 않은 플랫폼 부분(platform portion)을 포함할 수 있다. 마이크로니들들은 플랫폼 부분으로부터 제1 방향으로 연장될 수 있다. 플랫폼 부분은 중심 공동 부분을 실질적으로 둘러쌀 수 있고, 중심 공동 부분에 근접한 내측 주연부(inner perimeter) 및 중심 공동 부분으로부터 원위의 외측 주연부(outer perimeter)를 포함할 수 있다. 3개 이상의 마이크로니들들 각각은, 외측 표면; 기부, 및 외측 표면의 제1 섹션에 의해 정해지는 제1 형상을 갖는 기부 세그먼트(base segment); 팁, 및 외측 표면의 제2 섹션에 의해 정해지고 제1 형상과 구별되는 제2 형상을 갖는 팁 세그먼트(tip segment); 기부 세그먼트와 팁 세그먼트를 구분하는 전이 평면(transition plane); 및 중심축을 포함하는 본체를 포함한다. 3개 이상의 마이크로니들들 각각의 중심축과 플랫폼의 외측 주연부로부터 하나 이상의 마이크로니들의 전이 평면을 통해 연장되는 최단 선(shortest line)에 의해 정해지는 제1 각도가 50° 초과 및 약 85° 이하이다. 임의의 실시예에서, 제1 각도는 65°와 75°를 포함하여 약 65° 내지 약 75°일 수 있다. 위의 실시예들 중 임의의 실시예에서, 제1 각도는 약 70°일 수 있다.
본 개시 내용의 다른 태양은 물품을 제공한다. 물품은 제1 면, 제1 면 반대편의 제2 면, 및 3개 이상의 중공형 마이크로니들들을 포함할 수 있다. 제1 면은 중심 공동 부분, 및 제1 면으로부터 돌출되고 중심 공동 부분과 동일 평면 상에 있지 않은 플랫폼 부분을 포함할 수 있다. 마이크로니들들은 플랫폼 부분으로부터 제1 방향으로 연장될 수 있다. 플랫폼 부분은 중심 공동 부분을 실질적으로 둘러쌀 수 있고, 중심 공동 부분에 근접한 내측 주연부 및 중심 공동 부분으로부터 원위의 외측 주연부를 포함할 수 있다. 3개 이상의 마이크로니들들 각각은, 외측 표면; 기부, 및 외측 표면의 제1 섹션에 의해 정해지는 제1 형상을 갖는 기부 세그먼트; 팁, 및 외측 표면의 제2 섹션에 의해 정해지고 제1 형상과 구별되는 제2 형상을 갖는 팁 세그먼트; 기부 세그먼트와 팁 세그먼트를 구분하는 전이 평면; 및 중심축을 포함하는 본체를 포함한다. 3개 이상의 마이크로니들들 각각은 기부로부터 팁까지 측정되는 높이를 포함한다. 3개 이상의 마이크로니들들 각각의 팁 세그먼트는 마이크로니들의 높이의 적어도 약 45%를 정할 수 있다. 임의의 실시예에서, 3개 이상의 마이크로니들들 각각의 팁 세그먼트는 마이크로니들의 높이의 적어도 약 70% 내지 80%를 정할 수 있다.
어구 "주사 장치"는 소정 기간에 걸쳐 유체를 전달하거나 추출할 수 있는 통합형 기구를 지칭하며, 단지 주입만을 의도로 하는 기구로 제한되지 않는다. 따라서, 주사 장치는, 예를 들어 유체를 진피(dermis) 내로 주사하거나 조직으로부터 유체를 추출하기 위해 사용될 수 있다.
용어 "경피적으로" 및 그의 변형은 일반적으로 피부의 임의의 부분을 횡단하는 활성 성분의 임의의 유형의 전달을 지칭하기 위해 사용된다. 즉, 경피적으로는 일반적으로 전신 전달(systemic delivery)(즉, 활성 성분이 혈류 내로 전달되도록 활성 성분이 진피를 가로질러 또는 실질적으로 진피를 통해 운반되는 경우)뿐만 아니라, 진피내 전달(intradermal delivery)(즉, 활성 성분이 진피를 통해, 예컨대 피부의 외측 층(피부 각질층)을 가로질러 부분적으로 운반되는 경우, 활성 성분이 예컨대 건선의 처치를 위해 또는 국소 마취제 전달을 위해 피부 내로 전달되는 경우)을 포함할 수 있다. 즉, 본 명세서에 사용되는 바와 같이 경피 전달은, 단순히 피부의 외측 층에 국부적으로 적용되기 보다는, (반드시 피부의 층들 모두는 아니지만) 피부의 적어도 일부분을 가로질러 운반되는 활성 성분의 전달을 포함한다.
어구 "중공형 마이크로니들"은 피부를 통한 약물의 전달을 용이하게 하기 위해 피부 각질층을 천공하도록 설계되는 특정 미세 구조체를 지칭한다. 예로서, 마이크로니들은 니들 또는 니들-유사 구조체뿐만 아니라, 피부 각질층을 천공하고 피부 또는 피부 각질층 아래의 조직 층으로 액체 약물 제형을 전달할 수 있는 다른 구조체를 포함할 수 있다.
용어 "바람직한" 및 "바람직하게는"은 소정 상황 하에서 소정 효과를 제공할 수 있는 본 발명의 실시예를 지칭한다. 그러나, 동일한 또는 다른 상황 하에서 다른 실시예가 또한 바람직할 수 있다. 또한, 하나 이상의 바람직한 실시예의 언급은 다른 실시예가 유용하지 않다는 것을 암시하지 않으며, 본 발명의 범주로부터 다른 실시예를 배제하고자 하는 것은 아니다.
용어 "포함한다" 및 그의 변형은 이들 용어가 설명 및 청구범위에 나타나는 경우 제한적 의미를 갖지 않는다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단수형 용어("a", "an", "the"), "적어도 하나" 및 "하나 이상"은 상호 교환가능하게 사용된다. 따라서, 예를 들어 마이크로니들은 "하나 이상의" 마이크로니들을 의미하는 것으로 해석될 수 있다.
용어 "및/또는"은 열거된 요소들 중 하나 또는 모두, 또는 열거된 요소들 중 임의의 2개 이상의 조합을 의미한다.
또한, 본 명세서에서, 종점(endpoint)에 의한 수치 범위의 언급은 그 범위 내에 포함되는 모든 수를 포함한다(예컨대, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4, 5 등을 포함함).
본 발명의 위의 요약은 본 발명의 각각의 개시된 실시예 또는 모든 구현예를 기술하고자 하는 것은 아니다. 하기 설명은 예시적인 실시예를 더욱 구체적으로 예시한다. 본 출원 전체에 걸쳐 여러 곳에서, 예들의 목록을 통해 지침이 제공되며, 이러한 예들은 다양한 조합으로 사용될 수 있다. 각각의 경우에, 언급된 목록은 단지 대표적인 군으로서의 역할을 하며, 배타적인 목록으로 해석되어서는 안 된다.
이들 및 다른 실시예의 추가적인 상세 사항이 아래의 설명 및 첨부 도면에 기재된다. 다른 특징, 목적, 및 이점은 설명 및 도면으로부터 그리고 청구범위로부터 명백하게 될 것이다.
본 발명은 아래에 열거된 도면을 참조하여 추가로 설명될 것이고, 동일한 구조체는 여러 도면에 걸쳐 동일한 도면 부호에 의해 참조된다.
도 1은 본 개시 내용에 따른 복수의 마이크로니들을 포함하는 물품의 일 실시예를 도시하는 사시도.
도 2는 도 1의 물품의 측면도.
도 2a는 도 2의 물품의 일부분의 상세도.
도 3은 도 1의 물품의 제1 면의 평면도.
도 4는 도 3의 물품의, 선 4-4를 따라 취해진 단면도.
도 4a는 도 4의 중공형 마이크로니들들 중 하나의 상세 단면도.
도 5a는 마이크로니들 내의 전이 평면을 통과하는 선과의 마이크로니들의 중심축의 교차에 의해 형성되는 각도 θ1을 도시하는, 도 1의 물품의 일부분의 개략적인 부분 단면 측면도.
도 5b는 마이크로니들 내의 전이 평면을 통과하는 선과의 마이크로니들의 중심축의 교차에 의해 형성되는 각도 θ2를 도시하는, 도 5a의 물품의 개략적인 부분 단면 측면도.
도 6은 마이크로니들 내의 전이 평면을 통과하는 선과의 마이크로니들의 중심축의 교차에 의해 형성되는 각도 θ3를 도시하는, 마이크로니들을 포함하는 물품의 다른 실시예의 일부분의 개략적인 부분 단면 측면도.
도 7은 물품의 제1 면 상에 정해지는 면적을 도시하는, 본 개시 내용에 따른 물품의 평면도.
도 8은 물품 및 주사 및 주입 어플리케이터와 관련된 다양한 치수를 도시하는, 본 개시 내용에 따른 복수의 마이크로니들을 포함하는 물품에 결합된 주사 및 주입 어플리케이터의 일부분의 평면도.
본 개시 내용의 임의의 실시예를 상세히 설명하기 전에, 본 발명은 그의 응용에 있어서 하기 설명에 기재되거나 하기 도면에 예시된 구성 및 구성요소의 배열의 상세 사항으로 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 본 발명은 다른 실시예가 가능하며, 다양한 방식으로 실시되거나 수행될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용되는 어법 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이며, 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다는 것이 이해되어야 한다. 본 명세서에서 "구비하는", "포함하는" 또는 "갖는"과 이들의 변형의 사용은 그 뒤에 열거된 항목 및 그의 등가물뿐만 아니라 추가적인 항목을 포괄하는 것으로 의도된다. 달리 명시되거나 제한되지 않는 한, 용어 "장착된", "연결된", "지지된" 및 "결합된"과 이들의 변형은 광범위하게 사용되고, 직접 및 간접 둘 모두의 장착, 연결, 지지 및 결합을 포괄한다. 다른 실시예가 이용될 수 있으며, 구조적 또는 논리적 변화가 본 개시 내용의 범주로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, "전방", "후방", "상부", "저부" 등과 같은 용어는 단지 요소들이 서로 관련될 때 그러한 요소들을 기술하기 위해 사용되지만, 결코 장치의 특정 배향을 언급하거나, 장치의 필요한 또는 요구되는 배향을 나타내거나 암시하거나, 본 명세서 기술된 본 발명이 사용 시에 어떻게 사용, 장착, 표시 또는 위치될 것인지를 특정하는 것으로 의도되지 않는다.
본 개시 내용은 일반적으로 마이크로니들을 포함하는 물품, 및 피부의 표면을 통해 물질을 전달하거나 피부의 표면을 통해 생물학적 유체를 제거하기 위한 그들의 사용에 관한 것이다. 특히, 본 개시 내용은 마이크로니들과 피부 사이의 접촉을 용이하게 함으로써 그리고 물품의 사용 중에 피부와 비-마이크로니들 표면 사이의 접촉의 가능성을 감소시킴으로써, 복수의 마이크로니들의 각각의 마이크로니들에 대한 일관된 침투 깊이를 제공하도록 구성되는 복수의 마이크로니들들의 어레이를 포함하는 물품에 관한 것이다.
도면을 참조하면, 도 1 내지 도 4는 본 개시 내용에 따른 물품(100)의 일 실시예의 다양한 도면을 도시한다. 물품(100)은 제1 면(112) 및 제1 면(112) 반대편의 제2 면(114)을 포함한다. 제1 면(112)은 중심 공동 부분(120) 및 플랫폼 부분(130)을 포함한다. 플랫폼 부분(130)은 제1 면(112)으로부터 돌출되고, 중심 공동 부분(120)과 동일 평면 상에 있지 않다. 도 1 내지 도 4의 예시된 실시예에서, 중심 공동 부분(120) 및 플랫폼 부분(130)은 둘 모두 일체형 본체(110)의 부분들로서 형성된다. 그러나, 임의의 실시예에서, 중심 공동 부분(120)과 플랫폼 부분(130)이 물품 내에 서로 인접하게 배치되는 별개의 부분들(도시되지 않음)일 수 있음이 고려된다.
중심 공동 부분(120)은 플랫폼 부분(130)과 동일 평면 상에 있지 않다. 도 1 내지 도 4의 예시된 실시예가 플랫폼 부분(130)에 의해 형성되는 평면으로부터 멀어지게 비스듬해지는 곡선형 표면을 갖는 중심 공동 부분(120)을 도시하지만, 임의의 실시예에서, 중심 공동 부분이 플랫폼 부분과 동일 평면 상에 있지 않은 하나 이상의 각진 표면(angular surface)(도시되지 않음)을 포함할 수 있음이 고려된다.
임의의 실시예에서, 중심 공동 부분(120)은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 중실형 구조체로 구성될 수 있다. 대안적으로, 임의의 실시예에서, 중심 공동 부분은 개구(예컨대, 관통-구멍(through-hole), 도시되지 않음)를 포함하거나, 본질적으로 개구로 구성되거나, 개구로 구성될 수 있다.
플랫폼 부분(130)은 중심 공동 부분(120)을 실질적으로 둘러싼다. 플랫폼 부분(130)은 중심 공동 부분(120)에 근접한 내측 주연부(132), 및 중심 공동 부분으로부터 원위의 외측 주연부(134)를 포함한다. 임의의 실시예에서, 내측 주연부(132) 및/또는 외측 주연부(134)는 도 2의 외측 주연부의 측면도에 도시된 바와 같이 그리고 도 4의 두 주연부의 단면도에 도시된 바와 같이, 실질적으로 둥근 에지를 포함한다. 대안적으로, 임의의 실시예에서, 내측 주연부(132) 및/또는 외측 주연부(134)는 실질적으로 각진 에지(도시되지 않음)를 포함한다.
물품(100)은 플랫폼 부분(130)으로부터 제1 방향(도 2의 화살표 "A" 참조)으로 연장되는 복수의 중공형 마이크로니들(160)을 추가로 포함한다. 임의의 실시예에서, 복수의 중공형 마이크로니들(160)은 어레이를 포함할 수 있다. 어레이는 도 3에 도시된 바와 같이 원형 배열(즉, 고리 모양 어레이(circinate array))을 포함할 수 있다. 다른 직선형 또는 곡선형 기하학적 형상(예컨대, 정사각형, 직사각형, 타원형, 육각형; 도시되지 않음)을 갖는 다른 어레이가 또한 본 개시 내용에 따른 물품에 유용함이 고려된다.
도 2a는 도 2의 물품(100)의 마이크로니들들(160) 중 하나의 상세도를 도시한다. 물품(100)의 임의의 실시예에서, 복수의 마이크로니들의 각각의 마이크로니들(160)은 외측 표면(163), 기부 세그먼트(166) 및 팁 세그먼트(168)를 포함하는 본체를 포함한다. 기부 세그먼트(166)는 마이크로니들(160)이 플랫폼 부분(130)으로부터 연장되는 기부(162)를 포함한다. 기부 세그먼트(166)는 기부 세그먼트의 외측 표면(163)에 의해 정해지는 제1 형상을 갖는다. 도 2a의 예시된 실시예에서, 제1 형상은 분화구 모양(crateriform)(즉, 곡률 반경을 가진 대체로 원추형 형상)이며, 따라서, 마이크로니들의 직경은 팁에서보다 기부(162)에서 더 넓다. 선택적으로, 기부 세그먼트(166)는 오목한 외측 표면을 갖는다.
팁 세그먼트(168)는 팁(164)을 포함한다. 팁(164)은 기부(162)로부터 가장 멀리 있는 마이크로니들(160)의 부분이다. 팁 세그먼트(168)는 마이크로니들(160)의 외측 표면(163)에 의해 정해지는 제2 형상을 갖는다. 제2 형상은 제1 형상과 구별가능하다. 기부 세그먼트(166) 및 팁 세그먼트(168)의 각각의 형상은 전이 평면(167)에서 구별가능해진다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이 "전이 평면"은 마이크로니들의 외측 표면(163)의 접선과 중심축에 의해 형성되는 각도가 10° 이하의 제1 (팁-근접) 각도로부터 약 10° 초과의 제2 (팁-원위) 각도로 변화하는 평면이다. 도 3a의 예시된 실시예에서, 마이크로니들(160)의 외측 표면(163)은 중심축(도시되지 않음)에 실질적으로 평행하다. 그러나, 전이 평면(167)에서, 팁 세그먼트(168)의 실질적으로 곧은 외측 표면(즉, 제2 형상)이 기부 세그먼트(166)의 나팔 모양(flared) 곡률 반경(즉, 제1 형상)으로 변화하고, 외측 표면의 접선(도시되지 않음)과 중심축(도시되지 않음)의 교차에 의해 형성되는 각도가 약 10°를 초과하게 된다. 도 2a의 실질적으로 원통형 형상의 팁 세그먼트(168)는 피부 각질층을 천공하기에 충분히 예리한 팁(164)을 형성하는 경사면(bevel)(165)에 의해 절두형으로 된다.
복수의 마이크로니들의 각각의 마이크로니들(160)은 중공형 채널(169)을 추가로 포함한다. 중공형 채널(169)은 선택적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 면(112)으로부터 제2 면(114)을 통해 물품을 완전히 관통하여 연장된다. 임의의 실시예에서, 중공형 채널은 예를 들어 피부 내로의 주사/전달을 위한 활성 성분을 로딩할(load) 막힌-단부(dead-end) 저장소(예컨대, 마이크로니들의 본체 내의 막힌-단부 저장소, 도시되지 않음)를 제공할 수 있다. 임의의 실시예에서, 물품(100)을 통해 연장되는 중공형 채널(169)이 물품의 제2 면 상에 배치되는 저장소(108)에 유체연통식으로 연결될 수 있고, 활성 성분이 물품(100)의 저장소(108)로부터 마이크로니들(160)의 중공형 채널(169)을 통해 환자 내로 주입될 수 있다.
임의의 실시예에서, 제1 면(112)은 선택적으로 플랫폼 부분(130)의 외측 주연부(134)의 적어도 일부로부터 측방향으로 연장되는 마이크로니들이 없는 주변부 부분(microneedle-free peripheral portion)(140)을 포함한다. 임의의 실시예에서, 이러한 주변부 부분(140)은 플랫폼 부분(130)을 실질적으로 둘러싼다. 주변부 부분(140)은 제1 방향과 반대인 제2 방향(도 2의 화살표 "B" 참조)으로 플랫폼 부분(130)으로부터 멀어지게 기울어진다. 도 1 내지 도 4의 예시된 실시예에서, 중심 공동 부분(120), 플랫폼 부분(130) 및 주변부 부분(140)은 모두 일체형 본체(110)의 부분들로서 형성된다. 그러나, 임의의 실시예에서, 주변부 부분(140)과 플랫폼 부분(130)이 물품 내에 서로 인접하게 배치되는 별개의 부분들(도시되지 않음)일 수 있음이 고려된다.
도 4a는 도 4의 물품의 일체형 본체(110)의 제1 면(112) 상에 배치된 단면으로 표시된 마이크로니들들(160) 중 하나의 상세도를 도시한다. 마이크로니들(160)은 팁(164)에 근접하여, 본체(110)의 제2 면(112) 상의 제2 개구(189)까지 본체(110)를 완전히 관통하여 연장되는 중공형 채널(169)로 개방되는 제1 개구(187)를 포함한다.
선택적으로, 임의의 실시예에서, 물품(100)은 탭(tab)(예컨대, 탭(106))을 추가로 포함할 수 있다. 탭(106)은 제조 목적에 또는 사용 중 정렬 목적에 유용할 수 있다. 예시된 실시예에서, 탭(106)은 주변부 부분(140)으로부터 측방향으로 연장되지만; 다른 유용한 구성이 당업자에게 명백할 것이다.
선택적으로, 물품(100)은 실질적으로 복수의 마이크로니들(160)과 반대인 방향(즉, 도 2에 도시된 제2 방향 "B")으로 연장되는 측벽(150)을 추가로 포함한다. 예시된 실시예의 측벽(150)은 물품(100)의 제2 면(114) 상에 저장소(108)를 형성한다. 저장소(108)는 선택적으로 밀봉될 수 있고(도시되지 않음), 복수의 마이크로니들(160)을 통한 주사에 의해 전달될 활성제(예컨대, 약물)를 함유할 수 있다.
도 2를 참조하면, 물품은 2개 이상의 높이 치수를 포함할 수 있다. 제1 높이 치수 H1은 플랫폼 부분(130)으로부터 제2 방향(B)으로 연장되는 기울어진 주변부 부분(140)의 높이이다. 제2 높이 치수 H2는 플랫폼 부분(130)으로부터 제1 방향(A)으로 연장되는 각각의 마이크로니들(160)의 높이이다. 다시 도 2a를 참조하면, 복수의 마이크로니들의 각각의 마이크로니들(160)은 마이크로니들(160)의 전체 높이에 기여하는 2개의 높이 성분(각각 제1 높이 성분 H2A 및 제2 높이 성분 H2B)을 포함한다. 제1 높이 성분은 마이크로니들(160)의 기부 세그먼트(166)의 높이를 나타내고, 제2 높이 성분은 마이크로니들의 팁 세그먼트(168)의 높이를 나타낸다.
임의의 실시예에서, 본 개시 내용에 따른 복수의 마이크로니들의 각각의 마이크로니들의 제1 높이 성분은 약 50 μm 내지 500 μm 미만이다. 바람직하게는, 본 개시 내용에 따른 복수의 마이크로니들의 각각의 마이크로니들의 제1 높이 성분은 약 150 μm 내지 약 350 μm이다. 더욱 바람직하게는, 본 개시 내용에 따른 복수의 마이크로니들의 각각의 마이크로니들의 제1 높이 성분은 약 200 μm 내지 약 300 μm이다. 더욱 더 바람직하게는, 본 개시 내용에 따른 복수의 마이크로니들의 각각의 마이크로니들의 제1 높이 성분은 약 250 μm 내지 약 270 μm이다.
임의의 실시예에서, 본 개시 내용에 따른 복수의 마이크로니들의 각각의 마이크로니들의 제2 높이 성분은 약 300 μm 내지 약 1940 μm이다. 임의의 실시예에서, 본 개시 내용에 따른 복수의 마이크로니들의 각각의 마이크로니들의 제2 높이 성분은 약 540 μm 내지 약 1740 μm이다. 제1 높이 성분이 약 250 μm 내지 약 270 μm일 때, 바람직하게는, 본 개시 내용에 따른 복수의 마이크로니들의 각각의 마이크로니들의 제2 높이 성분은 약 540 μm 내지 약 1240 μm이다. 제1 높이 성분이 약 250 μm 내지 약 270 μm일 때, 더욱 바람직하게는, 본 개시 내용에 따른 복수의 마이크로니들의 각각의 마이크로니들의 제2 높이 성분은 약 640 μm 내지 약 840 μm이다. 제1 높이 성분이 약 250 μm 내지 약 270 μm일 때, 더욱 더 바람직하게는, 본 개시 내용에 따른 복수의 마이크로니들의 각각의 마이크로니들의 제2 높이 성분은 약 700 μm 내지 약 800 μm이다.
피부 내의 적절한 위치로의 활성 화합물의 일관되고 효과적인 전달을 얻기 위해, 본 발명자는 본 개시 내용에 따른 3개 이상의 마이크로니들을 포함하는 물품의 구성이, 각각의 마이크로니들의 적어도 팁 부분이 피부 내로 완전히 삽입될 때까지, 3개 이상의 마이크로니들 모두의 침투를 용이하게 하여야 함을 알게 되었다.
일 태양에서, 임의의 실시예에서, 본 개시 내용에 따른 물품 내의 복수의 마이크로니들의 각각의 마이크로니들의 제1 높이 성분과 제2 높이 성분 사이에 사전정해진 비례 관계가 존재할 수 있다. 임의의 실시예에서, 팁 세그먼트는 (전이 평면으로부터 복수의 마이크로니들들 중 적어도 하나의 마이크로니들의 팁까지 측정될 때) 하나 이상의 마이크로니들의 높이의 적어도 약 45%를 정한다. 임의의 실시예에서, 팁 세그먼트는 (전이 평면으로부터 복수의 마이크로니들의 각각의 마이크로니들의 팁까지 측정될 때) 마이크로니들의 높이의 적어도 약 45%를 정한다. 임의의 실시예에서, 팁 세그먼트는 (전이 평면으로부터 복수의 마이크로니들들 중 적어도 하나의 마이크로니들의 팁까지 측정될 때) 하나 이상의 마이크로니들의 높이의 약 50% 내지 95%를 정한다. 임의의 실시예에서, 팁 세그먼트는 (전이 평면으로부터 복수의 마이크로니들의 각각의 마이크로니들의 팁까지 측정될 때) 마이크로니들의 높이의 약 50% 내지 95%를 정한다. 임의의 실시예에서, 팁 세그먼트는 (전이 평면으로부터 복수의 마이크로니들들 중 적어도 하나의 마이크로니들의 팁까지 측정될 때) 하나 이상의 마이크로니들의 높이의 약 60% 내지 85%를 정한다. 임의의 실시예에서, 팁 세그먼트는 (전이 평면으로부터 복수의 마이크로니들의 각각의 마이크로니들의 팁까지 측정될 때) 마이크로니들의 높이의 약 60% 내지 85%를 정한다. 임의의 실시예에서, 팁 세그먼트는 (전이 평면으로부터 복수의 마이크로니들들 중 적어도 하나의 마이크로니들의 팁까지 측정될 때) 하나 이상의 마이크로니들의 높이의 최대 약 70% 내지 80%(70%와 80%를 포함함)를 정한다. 임의의 실시예에서, 팁 세그먼트는 (전이 평면으로부터 복수의 마이크로니들의 각각의 마이크로니들의 팁까지 측정될 때) 마이크로니들의 높이의 최대 약 70% 내지 80%(70%와 80%를 포함함)를 정한다.
임의의 실시예에서, 본 개시 내용의 물품 내의 복수의 마이크로니들의 각각의 마이크로니들(160)은 도 5a, 도 5b 및 도 6에 도시된 바와 같이 중심축(180)을 포함한다. 중심축(180)은 또한 기부(162)로부터 팁(164)을 향해 마이크로니들을 통해 연장되는 마이크로니들(160)의 종축을 나타낸다. 일 태양에서, 복수의 마이크로니들의 각각의 마이크로니들(160)은 도 5a 및 도 5b에 예시된 바와 같이, 마이크로니들(160)의 구조적 특징부(즉, 마이크로니들 전이 평면(167))와 플랫폼 부분(130)의 주연부들(즉, 내측 주연부(132) 및 외측 주연부(134)) 중 하나 이상 사이의 공간적 관계를 가질 수 있다.
다른 태양에서, 임의의 실시예에서, 본 개시 내용에 따른 물품에서 복수의 마이크로니들의 각각의 마이크로니들과 마이크로니들이 그 상에서 돌출되는 플랫폼의 외측 주연부 사이에 공간적 관계가 존재할 수 있다. 도 5a는 본 개시 내용에 따른 복수의 마이크로니들을 포함하는 물품의 일 섹션의 개략도를 도시한다. 물품은 전술된 바와 같이, 중심 공동 부분(120), 플랫폼 부분(130), 기울어진 주변부 부분(140), 및 플랫폼 부분(130)과 주변부 부분(140) 사이에 배치되는 외측 주연부(134)를 갖는 제1 면(112)을 포함한다. 마이크로니들(160)이 플랫폼 부분(130)으로부터 연장된다. 마이크로니들(160)은 제1 형상을 가진 기부 세그먼트(166) 및 제2 형상을 가진 팁 세그먼트(168)를 포함하며, 세그먼트들은 전이 평면(167)에 의해 분리된다. 또한, 마이크로니들(160)의 중심축(180), 및 외측 주연부(134)로부터 외측 주연부(134)에 대해 가장 가까운 전이 평면(167)의 지점(185)을 통해 중심축(180)까지 연장되는 최단 선(184)이 도 5a에 도시된다. 중심축(180)과의 최단 선(184)의 교차는 각도 θ1을 형성한다. 본 개시 내용의 물품의 임의의 실시예에서, 각도 θ1은 50° 초과 내지 약 85°이다. 임의의 실시예에서, 각도 θ1은 약 65° 내지 약 75°이다. 임의의 실시예에서, 각도 θ1은 약 68° 미만 내지 약 72°이다. 임의의 실시예에서, 각도 θ1은 약 70°이다. 당업자는 각도 θ1이 감소함에 따라, 마이크로니들과 외측 주연부 사이의 플랫폼 부분의 잠재적 면적(potential area)의 양이 또한 감소한다는 것을 인식할 것이다. 이러한 관계의 중요성이 아래에서 논의된다.
대안적으로 또는 추가적으로, 복수의 마이크로니들의 각각의 마이크로니들과 마이크로니들이 그 상에서 돌출되는 플랫폼의 내측 주연부 사이에 공간적 관계가 존재할 수 있다. 도 5b는 도 5a에 도시된 물품의 그러한 섹션의 유사한 개략도를 도시한다. 물품은 전술된 바와 같이, 중심 공동 부분(120), 플랫폼 부분(130), 기울어진 주변부 부분(140), 및 플랫폼 부분(130)과 주변부 부분(140) 사이에 배치되는 내측 주연부(132)를 갖는 제1 면(112)을 포함한다. 마이크로니들(160)이 플랫폼 부분(130)으로부터 연장된다. 마이크로니들(160)은 제1 형상을 가진 기부 세그먼트(166) 및 제2 형상을 가진 팁 세그먼트(168)를 포함하며, 세그먼트들은 전이 평면(167)에 의해 분리된다. 또한, 마이크로니들(160)의 중심축(180), 및 내측 주연부(132)로부터 내측 주연부(132)에 대해 가장 가까운 전이 평면(167)의 지점(183)을 통해 중심축(180)까지 연장되는 제1 최단 선(182)이 도 5b에 도시된다. 중심축(180)과의 제1 최단 선(182)의 교차는 각도 θ2를 형성한다. 본 개시 내용의 물품의 임의의 실시예에서, 각도 θ2는 50° 초과 내지 약 85°이다. 임의의 실시예에서, 각도 θ2는 약 65° 내지 약 75°이다. 임의의 실시예에서, 각도 θ2는 약 68° 내지 약 72°이다. 임의의 실시예에서, 각도 θ2는 약 70°이다. 당업자는 각도 θ2가 감소함에 따라, 마이크로니들과 내측 주연부 사이의 플랫폼 부분의 잠재적 면적의 양이 또한 감소한다는 것을 인식할 것이다. 이러한 관계의 중요성이 아래에서 논의된다.
위에서 논의된 공간적 관계는 복수의 마이크로니들의 각각의 마이크로니들의 기부 세그먼트와 팁 세그먼트에 의해 정해지는 제1 및 제2 형상에 상관없이 적용될 수 있다. 도 6은 기부 세그먼트(166)가 분화구 모양 형상보다는 절두 피라미드 또는 절두 원추 형상을 정하는 제1 형상을 갖는 것을 제외하고는, 도 5a에 도시된 것과 유사한 복수의 마이크로니들을 포함하는 물품의 일 섹션의 개략도를 도시한다. 물품은 전술된 바와 같이, 중심 공동 부분(120), 플랫폼 부분(130), 기울어진 주변부 부분(140), 및 플랫폼 부분(130)과 주변부 부분(140) 사이에 배치되는 외측 주연부(134)를 갖는 제1 면(112)을 포함한다. 마이크로니들(160)이 플랫폼 부분(130)으로부터 연장된다. 마이크로니들(160)은 제1 형상을 가진 기부 세그먼트(166) 및 제2 형상을 가진 팁 세그먼트(168)를 포함하며, 세그먼트들은 전이 평면(167)에 의해 분리된다. 또한, 마이크로니들(160)의 중심축(180), 및 외측 주연부(134)로부터 외측 주연부(134)에 대해 가장 가까운 전이 평면(167)의 지점(185)을 통해 중심축(180)까지 연장되는 제2 최단 선(184)이 도 6에 도시된다. 중심축(180)과의 제2 최단 선(184)의 교차는 각도 θ3를 형성한다. 본 개시 내용의 물품의 임의의 실시예에서, 각도 θ3는 50° 초과 내지 약 85°이다. 임의의 실시예에서, 각도 θ3는 약 65° 내지 약 75°이다. 임의의 실시예에서, 각도 θ3는 약 68° 내지 약 72°이다. 임의의 실시예에서, 각도 θ3는 약 70°이다. 당업자는 각도 θ3가 감소함에 따라, 마이크로니들과 외측 주연부 사이의 플랫폼 부분의 잠재적 면적의 양이 또한 감소한다는 것을 인식할 것이다. 이러한 관계의 중요성이 아래에서 논의된다.
본 개시 내용에 따른 물품의 임의의 실시예에서, 복수의 마이크로니들들 중 적어도 하나의 마이크로니들의 전이 평면은 중심축을 따라 측정될 때 플랫폼 부분으로부터 약 60 μm 내지 약 490 μm 떨어져 배치된다. 본 개시 내용에 따른 물품의 임의의 실시예에서, 복수의 마이크로니들들 중 적어도 하나의 마이크로니들의 전이 평면은 중심축을 따라 측정될 때 플랫폼 부분으로부터 약 200 μm 내지 약 300 μm 떨어져 배치된다. 본 개시 내용에 따른 물품의 임의의 실시예에서, 복수의 마이크로니들들 중 적어도 하나의 마이크로니들의 전이 평면은 중심축을 따라 측정될 때 플랫폼 부분으로부터 약 260 μm 떨어져 배치된다.
본 개시 내용에 따른 물품의 임의의 실시예에서, 복수의 마이크로니들들 중 적어도 하나의 마이크로니들의 (기부로부터 팁까지 측정되는) 높이는 약 600 μm 내지 약 2000 μm이다. 본 개시 내용에 따른 물품의 임의의 실시예에서, 복수의 마이크로니들들 중 적어도 하나의 마이크로니들의 (기부로부터 팁까지 측정되는) 높이는 약 800 μm 내지 약 1500 μm이다. 본 개시 내용에 따른 물품의 임의의 실시예에서, 복수의 마이크로니들들 중 적어도 하나의 마이크로니들의 (기부로부터 팁까지 측정되는) 높이는 약 900 μm 내지 약 1100 μm이다. 본 개시 내용에 따른 물품의 임의의 실시예에서, 복수의 마이크로니들들 중 적어도 하나의 마이크로니들의 (기부로부터 팁까지 측정되는) 높이는 약 1000 μm이다.
소정의 바람직한 실시예에서, 본 개시 내용에 따른 물품은 각각의 마이크로니들의 제1 높이 성분이 약 200 μm 내지 약 300 μm이고, 각각의 마이크로니들의 제2 높이 성분이 약 640 μm 내지 약 840 μm이며, 각도 θ1이 약 65도 내지 75도이고, 각도 θ2가 약 65도 내지 75도인 복수의 마이크로니들을 포함한다. 이들 실시예에서, 물품은 약제 저장소를 포함하거나 그에 작동식으로 결합되고, 물품은, 물품이 물품의 마이크로니들을 약 4 m/초 내지 약 12 m/초의 (충돌(impact) 전) 속도로 추진시킬 수 있고 유체를 저장소로부터 중공형 마이크로니들로 그리고 그것을 통해 가압시킬 수 있는 하나 이상의 에너지 저장 기구(stored energy device)에 작동식으로 결합되는 장치(예컨대, 조립체)의 일부이다. 임의의 실시예에서, 제1 에너지 저장 구성요소(예컨대, 제1 스프링)가 마이크로니들을 (예컨대, 하우징 내의) 제1 위치로부터 (예컨대, 피부 표면과 접촉하는) 제2 위치로 사전정해진 방향으로(예컨대, 피부 충돌 부위를 향해) 이동시키기 위한 힘을 생성하기 위해 사용될 수 있고, 제2 에너지 저장 구성요소(예컨대, 제2 스프링)가 유체를 저장소로부터 중공형 마이크로니들로(그리고 그것을 통해) 가압시키기 위해 사용될 수 있다.
소정의 특히 바람직한 실시예에서, 본 개시 내용에 따른 물품은 각각의 마이크로니들의 제1 높이 성분이 약 250 μm 내지 약 270 μm이고, 각각의 마이크로니들의 제2 높이 성분이 약 700 μm 내지 약 800 μm이며, 각도 θ1이 약 68도 내지 72도이고, 각도 θ2가 약 68도 내지 72도인 복수의 마이크로니들을 포함한다. 이들 실시예에서, 물품은 약제 저장소를 포함하거나 그에 작동식으로 결합되고, 물품은, 물품이 물품의 마이크로니들을 약 4 m/초 내지 약 12 m/초의 (충돌 전) 속도 또는 약 6 m/초 내지 약 9 m/초의 (충돌 전) 속도로 추진시킬 수 있는 에너지 저장 기구(예컨대, 주사 및 주입 어플리케이터)에 작동식으로 결합되는 장치(예컨대, 조립체)의 일부이다. 유리하게는, 이들 바람직한 실시예의 물품 및 조립체는 피부 조직 내로 사전정해진 깊이(예컨대, 400 마이크로미터 내지 약 800 마이크로미터)로의 각각의 마이크로니들의 고도로 재현가능한 침투 깊이, 및 비교적 짧은 기간(예컨대, 약 1.5분 내지 약 4분) 내의 고도로 재현가능한 사전정해진 체적(예컨대, 약 0.2 mL 내지 약 3 mL)의 약제의 전달을 달성할 수 있다.
본 개시 내용에 따른 마이크로니들들의 어레이는 평면(즉, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 플랫폼 부분(130))으로부터 연장되는 복수의 이격된 마이크로니들을 포함한다. (예컨대, 물품의 에지에 대한 그리고 최근린(nearest-neighbor) 마이크로니들에 대한) 이러한 어레이 내의 니들의 구성은 마이크로어레이의 각각의 니들에 의한 침투 및 이에 상응하는 약제의 전달을 개선한다.
다른 태양에서, 임의의 실시예에서, 물품의 제1 면에 의해 정해지는 제1 투영 면적(projected area)과 본 개시 내용에 따른 물품의 플랫폼 부분에 의해 정해지는 제2 면적 사이에 공간적 관계가 존재할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "투영 면적"은 물품의 일 면이 투영되어, 물품의 그러한 면이 표면(예컨대, 피부 표면)을 향해 가압될 때 그러한 표면과 접촉할 수 있는 물품의 면적을 지칭한다. 도 7은 본 개시 내용에 따른 복수의 마이크로니들(160)을 포함하는 물품(100)의 평면도를 도시한다(즉, 제1 면(112)을 도시함). 도 7의 예시된 실시예에서, 물품(100)은 원형(고리 모양) 형상을 갖는 어레이를 형성하는 복수의 마이크로니들(160)을 포함한다. 제1 면(112)은 중심 공동 부분(120); 중심 공동 부분을 둘러싸는, 복수의 마이크로니들(160)이 그로부터 연장되는 플랫폼 부분(130); 및 플랫폼 부분(130)을 둘러싸는 주변부 부분(140)을 포함한다. 제1 면(112)은 중심 공동 부분(120) 및 주변부 부분(140)(둘 모두 제1 음영 유형으로 도시됨), 마이크로니들(160)의 기부(음영처리되지 않음)에 의해 정해지는 면적, 및 플랫폼 부분(130)(제2 음영 유형으로 도시됨)을 포함하는 제1 면적 A1(즉, 투영 면적)을 정한다. 플랫폼 부분(130)은 제1 면적 A1 내의 제2 면적 A2를 정한다. 제2 면적은 음영처리된 플랫폼 면적 및 마이크로니들의 기부에 의해 정해지는 면적을 포함한다. 임의의 실시예에서, 제2 면적 A2는 제1 면적 A1의 약 40% 미만이다. 임의의 실시예에서, 제2 면적 A2는 제1 면적 A1의 약 35% 미만이다. 임의의 실시예에서, 제2 면적 A2는 제1 면적 A1의 약 30% 미만이다. 임의의 실시예에서, 제2 면적 A2는 제1 면적 A1의 약 25% 내지 약 40%이다.
임의의 실시예에서, 본 개시 내용의 물품은 약제를 보유하기 위한 저장소를 포함할 수 있다. 저장소는 중공형 마이크로니들들 각각과 유체 연통(또는 선택적 유체 연통)할 수 있다.
임의의 실시예에서, 본 개시 내용에 따른 물품은 본 명세서에 기술된 다른 구성요소(예컨대, 저장소, 에너지 저장 구성요소)에 작동식으로 결합되어 주사 및 주입 장치를 형성할 수 있다. 주사 및 주입 장치는 대상의 피부 내로 약제의 주사액을 전달하기 위해 사용될 수 있다. 그러한 주사 및 주입 장치는 당업계에 알려져 있고, 예를 들어 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 국제 특허 공개 WO2014/193725호에 기술된 것을 포함한다. 주사 및 주입 장치는 (예컨대, 스프링으로부터의) 저장된 에너지를 사용하여 마이크로니들 어레이 물품(array article)을 피부에 대해 사전결정된 속도로 추진시키는 추진력(motive force)을 생성하도록 작동될 수 있다. 임의의 실시예에서, 주사 및 주입 장치는 마이크로니들 어레이 물품을 약 2 m/초 내지 약 20 m/초의 (피부와의 충돌 전) 속도로 추진시키도록 구성될 수 있다. 임의의 실시예에서, 주사 및 주입 장치는 마이크로니들 어레이 물품을 약 4 m/초 내지 약 12 m/초의 (충돌 전) 속도로 추진시키도록 구성될 수 있다. 임의의 실시예에서, 주사 및 주입 장치는 마이크로니들 어레이 물품을 약 6 m/초 내지 약 9 m/초의 (충돌 전) 속도로 추진시키도록 구성될 수 있다. 임의의 실시예에서, 주사 및 주입 장치는 마이크로니들 어레이 물품을 약 7 m/초 내지 약 8 m/초의 (충돌 전) 속도로 추진시키도록 구성될 수 있다.
임의의 실시예에서, 본 개시 내용에 따른 마이크로니들 물품을 포함하는 장치는 마이크로니들을 피부 조직 내로 사전정해진 깊이로 삽입하기 위한 방법에 사용될 수 있다. 임의의 실시예에서, 어레이 내의 각각의 마이크로니들의 침투 깊이는 약 400 μm 내지 약 850 μm일 수 있다. 임의의 실시예에서, 어레이 내의 각각의 마이크로니들의 평균 침투 깊이는 약 580 μm 내지 750 μm일 수 있다.
임의의 실시예에서, 본 개시 내용에 따른 마이크로니들 물품을 포함하는 장치는 사전정해진 체적(예컨대, 약 0.2 mL 내지 약 3 mL)의 약제를 사전결정된 양의 시간 내에 피부 조직 내로 전달하기 위한 방법에 사용될 수 있다. 임의의 실시예에서, 사전결정된 양의 시간은 약 1.5분 내지 약 4분일 수 있다. 유리하게는, 이들 전달(즉, 주입) 시간은 비교적 짧다. 이들 주입 시간은 약제를 사전결정된 비율로 전달함으로써 달성될 수 있다. 약제 주입 비율은 약 0.5 mL/분 내지 약 1.3 mL/분일 수 있다.
본 개시 내용에 따라 제조되는 마이크로니들 물품(예컨대, 중공형 마이크로니들을 포함하는 물품을 포함함)은 그 개시 내용이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 하기 특허 및 특허 출원에 기술된 것과 같은 다양한 구성 및 특징을 가질 수 있다. 마이크로니들 어레이 물품에 대한 일 실시예는, 절두 테이퍼 형성된 형상(truncated tapered shape) 및 제어된 종횡비(controlled aspect ratio)를 갖는 마이크로니들을 기술하는 미국 특허 출원 공개 제2005/0261631호(클라크(Clarke) 등)에 개시된 구조체를 포함한다. 마이크로니들 물품에 대한 다른 실시예는 피부를 천공하기 위한 블레이드형(blade-like) 미세돌출부를 기술하는 미국 특허 제6,091,975호(대도나(Daddona) 등)에 개시된 구조체를 포함한다. 마이크로니들 물품에 대한 또 다른 실시예는 중공형 중심 채널을 갖는 테이퍼 형성된 구조체를 기술하는 미국 특허 제6,312,612호(셔먼(Sherman) 등)에 개시된 구조체를 포함한다. 마이크로니들 어레이 물품에 대한 또 다른 실시예는 마이크로니들의 팁의 상부 표면에 하나 이상의 종방향 블레이드를 갖는 중공형 마이크로니들을 기술하는 미국 특허 제6,379,324호(가트스테인(Gartstein) 등)에 개시된 구조체를 포함한다. 마이크로니들 어레이 물품에 대한 추가의 실시예는 둘 모두 중공형 마이크로니들을 기술하는 미국 특허 출원 공개 제2012/0123387호(곤잘레스(Gonzalez) 등) 및 제2011/0213335호(부르톤(Burton) 등)에 개시된 구조체를 포함한다. 마이크로니들 어레이 물품에 대한 또 다른 추가의 실시예는 둘 모두 중공형 마이크로니들 어레이 및 그의 제조 방법을 기술하는 미국 특허 제6,558,361호(예서런(Yeshurun)) 및 제7,648,484호(예서런 등)에 개시된 구조체를 포함한다.
본 개시 내용의 마이크로니들 물품에 채용될 수 있는 마이크로니들의 특징의 다양한 실시예가 액정 중합체(LCP) 마이크로니들을 기술하는 PCT 공개 WO2012/074576호(두안(Duan) 등); 및 본 개시 내용의 마이크로니들에 채용될 수 있는 마이크로니들의 다양한 상이한 유형 및 조성을 기술하는 PCT 공개 WO2012/122162호(장(Zhang) 등)에 기술된다.
본 개시 내용에 따른 특징을 갖는 마이크로니들을 포함하는 물품은 예를 들어 당업계에 알려진 사출 성형 공정에 의해 제조될 수 있다. 일부 실시예에서, 마이크로니들 재료는 금속 또는 중합체 재료, 바람직하게는 의료 등급 중합체 재료일 수 있다(또는 그것을 포함할 수 있음). 의료 등급 중합체 재료의 예시적인 유형은 폴리카르보네이트, 액정 중합체(LCP), 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 사이클릭 올레핀 공중합체(COC), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)를 포함한다. 의료 등급 중합체 재료의 바람직한 유형은 폴리카르보네이트 및 LCP를 포함한다.
본 개시 내용의 마이크로니들 물품은 사출 성형, 압축 성형, 금속 사출 성형, 스탬핑(stamping) 또는 압출에 의해서와 같은 임의의 적합한 방식으로 제조될 수 있다. 임의의 실시예에서, 중공형 마이크로니들 어레이는 의료 등급 폴리카르보네이트 또는 LCP와 같은 중합체의 사출 성형에 이어서, 마이크로니들의 채널을 형성하기 위한 레이저 드릴링에 의해 제조될 수 있다. 중합체 재료를 본 개시 내용의 중실형 마이크로니들 물품으로 성형하기 위한 성형 공정의 비제한적인 예는 그 각각이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제8,088,321호(퍼거슨(Ferguson) 등) 및 미국 특허 출원 공개 제2012/0258284호(렌던(Rendon)) 및 제2012/0041337호(퍼거슨 등)에서 확인될 수 있다. 중공형 마이크로니들을 포함하는 물품의 형성을 개시하는 공보의 비제한적인 예는 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 PCT 공개 WO2014/105458호이다.
일부 실시예에서, 마이크로니들 재료는 생분해성 중합체 재료, 바람직하게는 의료 등급 생분해성 중합체 재료일 수 있다(또는 그것을 포함할 수 있음). 의료 등급 생분해성 재료의 예시적인 유형은 폴리락트산(PLA), 폴리글리콜산(PGA), PGA 및 PLA 공중합체, 폴리에스테르-아미드 중합체(PEA)를 포함한다.
일부 실시예에서, 마이크로니들은 본 명세서에서 "용해성 마이크로니들(dissolvable microneedle)"로 지칭되는 용해성, 분해성 또는 붕해성(disintegrable) 재료로부터 제조될 수 있다. 용해성, 분해성 또는 붕해성 재료는 사용 중에 용해, 분해 또는 붕해되는 임의의 중실형 재료이다. 특히, "용해성 마이크로니들"은 피부 각질층 아래에 놓인 조직에서 충분히 용해, 분해 또는 붕해되어, 치료제가 조직 내로 방출되도록 허용한다. 치료제는 용해성 마이크로니들 상에 코팅될 수 있거나 그 내로 통합될 수 있다. 일부 실시예에서, 용해성 재료는 탄수화물 또는 당으로부터 선택된다. 일부 실시예에서, 용해성 재료는 폴리비닐 피롤리돈(PVP)이다. 일부 실시예에서, 용해성 재료는 하이알루론산, 카르복시메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 폴리비닐 알코올, 수크로스, 글루코스, 덱스트란, 트레할로스, 말토덱스트린 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
임의의 실시예에서, 마이크로니들은 위에 언급된 재료들 중 임의의 2개 이상의 조합으로부터 제조될 수 있다(또는 그러한 조합을 포함할 수 있음). 예를 들어, 마이크로니들의 팁은 용해성 재료일 수 있는 한편, 마이크로니들의 나머지 부분은 의료 등급 중합체 재료이다.
본 개시 내용의 마이크로니들-포함 물품 내의 마이크로니들 또는 복수의 마이크로니들은 피부 각질층을 천공할 수 있는 다양한 형상을 가질 수 있다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 복수의 마이크로니들들 중 하나 이상은 사각 피라미드 형상, 삼각 피라미드 형상, 계단형 피라미드 형상, 원추형 형상, 마이크로블레이드(microblade) 형상 또는 피하 주사 니들(hypodermic needle)의 형상을 갖는 세그먼트(예컨대, 기부 세그먼트, 팁 세그먼트 또는 이들의 조합)를 가질 수 있다. 임의의 실시예에서, 복수의 마이크로니들들 중 하나 이상의 세그먼트(예컨대, 기부 세그먼트, 팁 세그먼트 또는 이들의 조합)는 사각 피라미드 형상을 가질 수 있다. 임의의 실시예에서, 복수의 마이크로니들들 중 하나 이상의 세그먼트(예컨대, 기부 세그먼트, 팁 세그먼트 또는 이들의 조합)는 삼각 피라미드 형상을 가질 수 있다. 임의의 실시예에서, 복수의 마이크로니들들 중 하나 이상의 세그먼트(예컨대, 기부 세그먼트, 팁 세그먼트 또는 이들의 조합)는 계단형 피라미드 형상을 가질 수 있다. 임의의 실시예에서, 복수의 마이크로니들들 중 하나 이상의 세그먼트(예컨대, 기부 세그먼트, 팁 세그먼트 또는 이들의 조합)는 원추형 형상을 가질 수 있다. 임의의 실시예에서, 복수의 마이크로니들들 중 하나 이상의 세그먼트(예컨대, 기부 세그먼트, 팁 세그먼트 또는 이들의 조합)는 마이크로블레이드 형상을 가질 수 있다. 임의의 실시예에서, 복수의 마이크로니들들 중 하나 이상의 세그먼트(예컨대, 기부 세그먼트, 팁 세그먼트 또는 이들의 조합)는 피하 주사 니들의 형상을 가질 수 있다. 임의의 실시예에서, 마이크로니들 어레이 물품은 전술한 마이크로니들 형상들 중 임의의 2개 이상의 조합을 갖는 마이크로니들들의 어레이를 포함할 수 있다. 마이크로니들 어레이 물품 내의 임의의 마이크로니들의 형상은 대칭이거나 비대칭일 수 있다. 마이크로니들 어레이 물품 내의 임의의 마이크로니들의 형상은 절두형일 수 있다(예를 들어, 복수의 마이크로니들이 절두 피라미드 형상 또는 절두 원추 형상을 가질 수 있음). 바람직한 실시예에서, 마이크로니들 어레이 물품 내의 복수의 마이크로니들의 각각의 마이크로니들은 사각 피라미드 형상을 갖는다.
임의의 실시예에서, 마이크로니들 물품 내의 복수의 마이크로니들의 각각의 마이크로니들은 중실형 마이크로니들이다(즉, 마이크로니들이 관통-구멍을 포함하지 않음). 임의의 실시예에서, 중실형 마이크로니들 어레이 물품 내의 복수의 중실형 마이크로니들의 각각의 마이크로니들은 사각 피라미드 형상, 삼각 피라미드 형상, 계단형 피라미드 형상, 원추형 형상 또는 마이크로블레이드 형상을 갖는 세그먼트(예컨대, 기부 세그먼트, 팁 세그먼트 또는 이들의 조합)를 가질 수 있다. 바람직한 실시예에서, 중실형 마이크로니들 어레이 물품 내의 복수의 중실형 마이크로니들의 각각의 마이크로니들은 사각 피라미드 형상 또는 곡률 반경을 가진 원추형 형상을 가진 세그먼트(예컨대, 기부 세그먼트, 팁 세그먼트 또는 이들의 조합)를 갖는다.
일부 실시예에서, 마이크로니들 어레이 내의 복수의 마이크로니들의 각각의 마이크로니들은 중공형 마이크로니들이다(즉, 마이크로니들이 마이크로니들을 관통하는 중공형 보어(bore)를 포함함). 중공형 보어는 마이크로니들의 기부로부터 마이크로니들의 팁까지 있을 수 있거나, 보어는 마이크로니들의 기부로부터 마이크로니들의 팁에서 오프셋된 위치까지 있을 수 있다. 임의의 실시예에서, 중공형 마이크로니들 어레이 내의 복수의 중공형 마이크로니들들 중 하나 이상은 원추형 형상, 원통형 형상, 사각 피라미드 형상, 삼각 피라미드 형상 또는 피하 주사 니들의 형상을 가질 수 있다.
임의의 실시예에서, 중공형 마이크로니들 어레이 물품 내의 복수의 중공형 마이크로니들들 중 하나 이상의 마이크로니들은 원추형 형상; 선택적으로, 곡률 반경을 가진 원추형 형상을 가질 수 있다. 임의의 실시예에서, 중공형 마이크로니들 어레이 물품 내의 복수의 중공형 마이크로니들들 중 하나 이상의 마이크로니들은 원통형 형상을 가질 수 있다. 임의의 실시예에서, 중공형 마이크로니들 어레이 물품 내의 복수의 중공형 마이크로니들들 중 하나 이상의 마이크로니들은 사각 피라미드 형상을 갖는 세그먼트(예컨대, 기부 세그먼트, 팁 세그먼트 또는 이들의 조합)를 가질 수 있다. 임의의 실시예에서, 중공형 마이크로니들 어레이 물품 내의 복수의 중공형 마이크로니들들 중 하나 이상의 마이크로니들은 삼각 피라미드 형상을 갖는 세그먼트(예컨대, 기부 세그먼트, 팁 세그먼트 또는 이들의 조합)를 가질 수 있다. 임의의 실시예에서, 중공형 마이크로니들 어레이 물품 내의 복수의 중공형 마이크로니들들 중 하나 이상의 마이크로니들은 피하 주사 니들의 형상을 갖는 세그먼트(예컨대, 기부 세그먼트, 팁 세그먼트 또는 이들의 조합)를 가질 수 있다. 바람직한 실시예에서, 중공형 마이크로니들 어레이 물품 내의 복수의 중공형 마이크로니들의 각각의 마이크로니들은 통상적인 피하 주사 니들의 형상을 가진 세그먼트(예컨대, 기부 세그먼트, 팁 세그먼트 또는 이들의 조합)를 갖는다.
임의의 실시예에서, 본 개시 내용에 따른 중공형 마이크로니들을 포함하는 물품은 복수의 마이크로니들을 포함할 수 있다. 복수의 마이크로니들은 선택적으로 어레이를 형성할 수 있다. 임의의 실시예에서, 물품은 본 개시 내용의 중공형 마이크로니들의 약 3개 내지 약 30개(3개와 30개를 포함함)의 어레이를 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 물품은 본 개시 내용의 중공형 마이크로니들의 약 8개 내지 약 20개(8개와 20개를 포함함)의 어레이를 포함할 수 있다. 더욱 바람직한 실시예에서, 물품은 본 개시 내용의 중공형 마이크로니들의 12개, 16개 또는 18개의 어레이를 포함할 수 있다.
본 개시 내용에 따른 복수의 중공형 마이크로니들을 포함하는 물품의 임의의 실시예에서, 각각의 마이크로니들의 전체 높이는 약 600 μm 내지 약 2000 μm이다. 본 개시 내용에 따른 복수의 중공형 마이크로니들을 포함하는 물품의 임의의 실시예에서, 각각의 마이크로니들의 전체 높이는 약 700 μm 내지 약 1500 μm이다. 본 개시 내용에 따른 복수의 중공형 마이크로니들을 포함하는 물품의 임의의 실시예에서, 각각의 마이크로니들의 전체 높이는 약 900 μm 내지 약 1100 μm이다.
본 개시 내용에 따른 복수의 중공형 마이크로니들을 포함하는 물품의 임의의 실시예에서, 마이크로니들들 각각을 통해 연장되는 중공형 채널은 마이크로니들의 팁에 근접하여, 약 10 μm 내지 약 200 μm의 직경을 갖는다. 본 개시 내용에 따른 복수의 중공형 마이크로니들을 포함하는 물품의 임의의 실시예에서, 마이크로니들들 각각을 통해 연장되는 중공형 채널은 마이크로니들의 팁에 근접하여, 약 10 μm 내지 약 120 μm의 직경을 갖는다. 본 개시 내용에 따른 복수의 중공형 마이크로니들을 포함하는 물품의 임의의 실시예에서, 마이크로니들들 각각을 통해 연장되는 중공형 채널은 마이크로니들의 팁에 근접하여, 약 25 μm 내지 약 75 μm의 직경을 갖는다.
본 개시 내용에 따른 복수의 중공형 마이크로니들을 포함하는 물품의 임의의 실시예에서, 마이크로니들들 각각을 통해 연장되는 중공형 채널은 약 75 μ㎡ 내지 약 32,000 μ㎡의 단면적을 갖는다. 본 개시 내용에 따른 복수의 중공형 마이크로니들을 포함하는 물품의 임의의 실시예에서, 마이크로니들들 각각을 통해 연장되는 중공형 채널은 약 75 μ㎡ 내지 약 18,000 μ㎡의 단면적을 갖는다. 본 개시 내용에 따른 복수의 중공형 마이크로니들을 포함하는 물품의 임의의 실시예에서, 마이크로니들들 각각을 통해 연장되는 중공형 채널은 약 700 μ㎡ 내지 약 3,000 μ㎡의 단면적을 갖는다.
본 개시 내용의 마이크로니들 어레이 물품은 의료 등급 폴리카르보네이트 또는 LCP와 같은 중합체의 사출 성형에 의해 제조될 수 있다. 전형적으로, 이들 공정은 마이크로니들이 그로부터 연장되는 기재(substrate)를 형성하기 위해 주형을 사용한다.
임의의 실시예에서, 본 개시 내용에 따른 물품 내의 하나 이상의 중공형 마이크로니들은 피부의 표면에 침투하는 마이크로니들의 능력을 용이하게 하거나 그것을 방해하지 않는 임의의 형상 또는 구조를 갖는 팁 세그먼트를 가질 수 있다. 또한, 팁 세그먼트는 활성 화합물의 전달(및 선택적으로, 그 내부에의 저장)을 용이하게 하는 개구(예컨대, 함몰부(depression), 막힌-단부 공동, 또는 마이크로니들을 완전히 관통하여 연장되는 관통-구멍)를 포함할 수 있다. 임의의 실시예에서, 복수의 마이크로니들들 중 적어도 하나의 중공형 마이크로니들은 기부, 중심축 및 본체 직경을 갖는 세장형 본체(elongated body), 및 2개의 경사면(bevel face)을 가진 팁 세그먼트를 포함한다. 팁 세그먼트는 팁, 중심축에 대해 대각선 방향으로 배향되고 본체 직경의 적어도 75%를 통해 연장되는 제1 경사면, 중심축에 실질적으로 수직하게 배향되고 제1 경사면과 교차하는 제2 경사면, 제1 경사면의 제1 에지와 제2 경사면의 제2 에지에 의해 정해지는 경사형 개구(bevel opening)를 포함한다. 2개의 경사면을 가진 마이크로니들 팁이 PCT 공개 WO2015/009524호에 기술되고, 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
임의의 실시예에서, 본 개시 내용에 따른 물품 내의 하나 이상의 중공형 마이크로니들은 병합되어 개구를 형성하는 2개의 채널에 의해 형성되는 개구를 포함하는 팁 세그먼트를 가질 수 있다. 따라서, 이들 실시예에서, 하나 이상의 마이크로니들은 기부, 중심축을 갖는 세장형 본체, 경사진 표면 및 경사진 표면 내의 경사형 개구를 가진 팁 세그먼트, 경사형 개구로부터 세장형 본체의 적어도 일부분을 통해 축방향으로 연장되는 제1 채널, 및 제1 채널로부터 경사형 개구까지 반경방향으로 연장되는 제2 채널을 포함한다. 제1 채널은 중심축과 실질적으로 정렬되는 제1 벽을 갖는다. 제2 채널은 중심축에 실질적으로 직교하게 배향되는 제2 벽을 갖는다. 제1 채널과 제2 채널은 병합되어 경사형 개구를 형성한다. 병합되어 개구를 형성하는 2개의 채널에 의해 형성되는 개구를 포함하는 마이크로니들 팁이 PCT 공개 WO2015/009523호에 기술되고, 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
임의의 실시예에서, 본 개시 내용의 물품은 물품의 복수의 마이크로니들을 피부 표면에 대해 가압시키도록 구성되는 주사 및 주입 장치(예컨대, 1회-사용 어플리케이터 또는 재사용가능 어플리케이터)와 함께 사용될 수 있다. 임의의 실시예에서, 주사 및 주입 장치의 작동은 단일 작동을 통해 또는 이중 작동을 통해 수행될 수 있다. 단일-작동 주사 및 주입 장치의 비제한적인 예가 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 출원 공개 제2012/0123387호(곤잘레스 등)에 개시된다. 이중-작동 또는 이중 자동 작동을 가진 마이크로니들 물품의 사용이 예를 들어 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 PCT 공개 WO2014/099404호에 기술된다.
임의의 실시예에서, 본 개시 내용의 물품은 예를 들어 PCT 공개 WO2014/099404호에 기술된 접착제 조립체를 포함하는 주사 및 주입 장치와 같은 접착제 조립체를 포함하는 주사 및 주입 장치와 함께 사용될 수 있다. 임의의 실시예에서, 접착제 조립체는 예를 들어 PCT 공개 WO2014/099404호에 기술된 피부-접촉 접착제 층을 포함하는 주사 및 주입 장치와 같이 피부-접촉 접착제 층을 포함할 수 있다. 임의의 실시예에서, 피부-접촉 접착제 층은, 사용 시에 본 개시 내용의 마이크로니들 물품을 둘러싸고 선택적으로 활성 화합물(예컨대, 제약 조성물(pharmaceutical composition)의 일부인 활성 화합물)이 마이크로니들로부터(또는 그것을 통해) 환자 내로 전달되는 동안에 물품을 피부 표면에 고정시키는 환상(annular) 구성을 포함할 수 있다.
도 8은 본 개시 내용에 따른 복수의 중공형 마이크로니들을 포함하는 물품과 함께 사용하도록 구성되는 주사 및 주입 장치의 일 실시예의 피부-대향 표면의 일부분의 평면도를 도시한다. 주사 및 주입 장치(400)는 물품(100)을 실질적으로 둘러싸는 피부-접촉 접착제 층(490)을 포함한다. 물품은 중심 공동 부분(120)과 동일 평면 상에 있지 않은(즉, 플랫폼이 중심 공동 위로 융기됨) 플랫폼 부분(130)에 의해 둘러싸인 그러한 중심 공동 부분(120)을 포함하는 제1 면(112)을 포함한다. 이격된 마이크로니들들(160)의 고리 모양 어레이가 플랫폼 부분(130)의 제1 면으로부터 연장된다. 제1 면(112)은 플랫폼 부분(130)을 둘러싸는 그리고 플랫폼 부분과 동일 평면 상에 있지 않은(즉, 플랫폼이 주변부 부분 위로 융기됨) 선택적인 주변부 부분(140)을 추가로 포함한다. 물품(100)은 다양한 부착 수단(예컨대, 접착제, 클램프, 마찰 끼워맞춤 등, 도시되지 않음)을 사용하여 주사 및 주입 장치(400)에 부착된다(예컨대, 탈착가능하게 부착됨).
또한, 물품(100) 및 주사 및 주입 장치와 관련된 다양한 공간적 치수가 도 8에 도시된다. 예시된 실시예에서, 플랫폼 부분(130)은 중심 공동 부분을 둘러싸는 링(ring)-형상의(즉, 고리 모양) 플랫폼이다. 치수 D1은 플랫폼 부분(130)의 내측 주연부(132)에 의해 정해지는 바와 같은, 중심 공동 부분(120)의 직경을 나타낸다. 치수 D2는 플랫폼 부분의 외측 주연부(134)에 의해 정해지는 바와 같은, 플랫폼 부분(130)의 외경을 나타낸다. 치수 D3는 플랫폼 부분(130)을 둘러싸는 링-형상의 주변부 부분(140)의 외경을 나타낸다. 치수 D4는 원형-형상의 물품의 중심으로부터 연장되는 반경(도시되지 않음)을 따라 측정되는 바와 같은, 플랫폼 부분의 폭을 나타낸다. 또한, D5는 마이크로니들(160)의 팁과 주사 및 주입 장치(400)의 피부-접촉 층 접착제(490) 사이에서, 원형-형상의 물품의 중심으로부터 연장되는 반경(도시되지 않음)을 따라 측정되는 바와 같은 최단 거리를 나타낸다. 바람직한 실시예에서, 피부-접촉 접착제 층의 형상은 어레이 내의 각각의 마이크로니들 팁과 피부-접촉 접착제 층(490) 사이의 최단 거리가 대략 동일하도록(예컨대, 약 10% 변동률 미만) 형상화되고 치수설정된다.
예시적인 실시예
실시예 A는 물품으로서,
제1 면으로서, 중심 공동 부분, 및 제1 면으로부터 돌출되고 중심 공동 부분과 동일 평면 상에 있지 않은 플랫폼 부분을 포함하는, 제1 면;
제1 면 반대편의 제2 면; 및
플랫폼 부분으로부터 제1 방향으로 연장되는 3개 이상의 중공형 마이크로니들들을 포함하고,
플랫폼 부분은 중심 공동 부분을 실질적으로 둘러싸고,
플랫폼 부분은 중심 공동 부분에 근접한 내측 주연부, 및 중심 공동 부분으로부터 원위의 외측 주연부를 포함하고,
3개 이상의 중공형 마이크로니들들은 각각,
외측 표면;
기부, 및 외측 표면의 제1 섹션에 의해 정해지는 제1 형상을 갖는 기부 세그먼트;
팁, 및 외측 표면의 제2 섹션에 의해 정해지고 제1 형상과 구별되는 제2 형상을 갖는 팁 세그먼트;
기부 세그먼트와 팁 세그먼트를 구분하는 전이 평면; 및
중심축을 포함하는 본체를 포함하고,
3개 이상의 중공형 마이크로니들들 각각의 중심축과 플랫폼의 외측 주연부로부터 마이크로니들의 전이 평면을 통해 연장되는 최단 선에 의해 정해지는 제1 각도가 50° 초과 및 약 85° 이하인, 물품이다.
실시예 B는 실시예 A의 물품으로서, 제1 각도는 약 65° 내지 약 75°인, 물품이다.
실시예 C는 실시예 B의 물품으로서, 제1 각도는 약 68° 내지 약 72°인, 물품이다.
실시예 D는 실시예 C의 물품으로서, 제1 각도는 약 70°인, 물품이다.
실시예 E는 선행 실시예들 중 어느 한 실시예의 물품으로서, 중심축과 내측 주연부로부터 전이 평면을 통해 연장되는 최단 선에 의해 정해지는 제2 각도가 50° 초과 및 약 85° 이하인, 물품이다.
실시예 F는 실시예 E의 물품으로서, 제2 각도는 약 65° 내지 약 75°인, 물품이다.
실시예 G는 실시예 F의 물품으로서, 제2 각도는 약 68° 내지 약 72°인, 물품이다.
실시예 H는 실시예 G의 물품으로서, 제2 각도는 약 70°인, 물품이다.
실시예 I는 선행 실시예들 중 어느 한 실시예의 물품으로서, 전이 평면은 중심축을 따라 측정될 때 플랫폼 부분으로부터 약 60 μm 내지 약 490 μm 떨어져 배치되는, 물품이다.
실시예 J는 실시예 I의 물품으로서, 전이 평면은 중심축을 따라 측정될 때 플랫폼 부분으로부터 약 150 μm 내지 약 350 μm 떨어져 배치되는, 물품이다.
실시예 K는 실시예 J의 물품으로서, 전이 평면은 중심축을 따라 측정될 때 플랫폼 부분으로부터 약 200 μm 내지 약 300 μm 떨어져 배치되는, 물품이다.
실시예 L은 실시예 K의 물품으로서, 전이 평면은 중심축을 따라 측정될 때 플랫폼 부분으로부터 약 250 μm 내지 약 270 μm 떨어져 배치되는, 물품이다.
실시예 M은 물품으로서,
제1 면으로서, 중심 공동 부분, 및 제1 면으로부터 돌출되고 중심 공동 부분과 동일 평면 상에 있지 않은 플랫폼 부분을 포함하는, 제1 면;
제1 면 반대편의 제2 면; 및
플랫폼 부분으로부터 제1 방향으로 연장되는 3개 이상의 중공형 마이크로니들들을 포함하고,
플랫폼 부분은 중심 공동 부분을 실질적으로 둘러싸고,
플랫폼 부분은 중심 공동 부분에 근접한 내측 주연부, 및 중심 공동 부분으로부터 원위의 외측 주연부를 포함하고,
3개 이상의 중공형 마이크로니들들 각각은,
외측 표면;
기부, 및 외측 표면의 제1 섹션에 의해 정해지는 제1 형상을 갖는 기부 세그먼트;
팁, 및 외측 표면의 제2 섹션에 의해 정해지고 제1 형상과 구별되는 제2 형상을 갖는 팁 세그먼트;
기부 세그먼트와 팁 세그먼트를 구분하는 전이 평면; 및
중심축을 포함하는 본체를 포함하고,
3개 이상의 중공형 마이크로니들들 각각은 기부로부터 팁까지 측정되는 높이를 포함하고,
3개 이상의 중공형 마이크로니들 각각의 팁 세그먼트는 3개 이상의 중공형 마이크로니들들 중 적어도 하나의 높이의 적어도 약 45%를 정하는, 물품이다.
실시예 N은 실시예 M의 물품으로서, 3개 이상의 중공형 마이크로니들 각각의 팁 세그먼트는 3개 이상의 중공형 마이크로니들들 중 적어도 하나의 높이의 약 60% 내지 약 85%를 정하는, 물품이다.
실시예 O는 실시예 N의 물품으로서, 3개 이상의 중공형 마이크로니들 각각의 팁 세그먼트는 3개 이상의 중공형 마이크로니들들 중 적어도 하나의 높이의 약 70% 내지 약 80%를 정하는, 물품이다.
실시예 P는 실시예 M 내지 실시예 O 중 어느 한 실시예의 물품으로서, 기부 세그먼트는 원추형-형상이고, 팁 세그먼트는 실질적으로 원통형-형상인, 물품이다.
실시예 Q는 실시예 M 내지 실시예 P 중 어느 한 실시예의 물품으로서, 높이는 기부 세그먼트와 관련된 제1 높이 성분 및 팁 세그먼트와 관련된 제2 높이 성분을 포함하고, 제2 높이 성분은 약 540 μm 내지 약 1240 μm인, 물품이다.
실시예 R은 실시예 Q의 물품으로서, 제2 높이 성분은 약 540 μm 내지 약 940 μm인, 물품이다.
실시예 S는 실시예 R의 물품으로서, 제2 높이 성분은 약 640 μm 내지 약 840 μm인, 물품이다.
실시예 T는 실시예 S의 물품으로서, 제2 높이 성분은 약 700 μm 내지 약 800 μm인, 물품이다.
실시예 U는 실시예 Q 내지 실시예 T 중 어느 한 실시예의 물품으로서, 제1 높이 성분은 약 250 μm 내지 약 270 μm인, 물품이다.
실시예 V는 선행 실시예들 중 어느 한 실시예의 물품으로서, 제1 면은 플랫폼 부분의 외측 주연부의 적어도 일부로부터 측방향으로 연장되는 마이크로니들이 없는 주변부 부분을 추가로 포함하고, 주변부 부분은 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 플랫폼 부분으로부터 멀어지게 기울어지는, 물품이다.
실시예 W는 선행 실시예들 중 어느 한 실시예의 물품으로서, 물품은 플랫폼 부분 또는, 존재할 경우, 주변부 부분으로부터 연장되는 측벽 부분을 추가로 포함하고, 측벽 부분은 제1 방향과 실질적으로 반대로 연장되는, 물품이다.
실시예 X는 선행 실시예들 중 어느 한 실시예의 물품으로서, 중심 공동은 폐쇄된 공동인, 물품이다.
실시예 Y는 실시예 A 내지 실시예 W 중 어느 한 실시예의 물품으로서, 중심 공동은 제1 면으로부터 제2 면을 통해 연장되는 관통-구멍인, 물품이다.
실시예 Z는 선행 실시예들 중 어느 한 실시예의 물품으로서, 플랫폼은 고리 모양인, 물품이다.
실시예 AA는 선행 실시예들 중 어느 한 실시예의 물품으로서, 마이크로니들들의 어레이는 고리 모양인, 물품이다.
실시예 AB는 선행 실시예들 중 어느 한 실시예의 물품으로서, 일체형 본체가 플랫폼 부분, 주변부 부분 및 중심 공동 부분을 포함하는, 물품이다.
실시예 AC는 선행 실시예들 중 어느 한 실시예의 물품으로서, 복수의 마이크로니들들 중 적어도 하나의 마이크로니들은,
기부;
중심축 및 본체 직경을 갖는 세장형 본체;
팁, 중심축에 대해 대각선 방향으로 배향되고 본체 직경의 적어도 75%를 통해 연장되는 제1 경사면, 중심축에 실질적으로 수직하게 배향되고 제1 경사면과 교차하는 제2 경사면, 제1 경사면의 제1 에지와 제2 경사면의 제2 에지에 의해 정해지는 경사형 개구를 포함하는 팁 부분; 및
경사형 개구로부터 본체 내로 축방향으로 연장되는 중공형 채널을 포함하는, 물품이다.
실시예 AD는 선행 실시예들 중 어느 한 실시예의 물품으로서, 복수의 마이크로니들들 중 적어도 하나의 마이크로니들은,
기부;
중심축을 갖는 세장형 본체;
팁, 경사진 표면, 및 경사진 표면 내의 경사형 개구를 포함하는 팁 부분;
경사형 개구로부터 세장형 본체의 적어도 일부분을 통해 축방향으로 연장되고, 중심축과 실질적으로 정렬되는 제1 벽을 갖는, 제1 채널; 및
제1 채널로부터 경사형 개구까지 반경방향으로 연장되고, 중심축에 실질적으로 직교하게 배향되는 제2 벽을 갖는, 제2 채널을 포함하고,
제1 채널과 제2 채널은 병합되어 경사형 개구를 형성하는, 물품이다.
실시예 AE는 선행 실시예들 중 어느 한 실시예의 물품으로서, 하나 이상의 마이크로니들은 물품을 통해 팁에 근접한 제1 개구로부터 물품의 제2 면 내의 제2 개구까지 연장되는 중공형 채널을 포함하는, 물품이다.
실시예 AF는 선행 실시예들 중 어느 한 실시예의 물품으로서, 유체를 신체 내로 주사하기 위한, 물품이다.
실시예 AG는 실시예 A 내지 실시예 AE 중 어느 한 실시예의 물품으로서, 유체를 신체로부터 추출하기 위한, 물품이다.
실시예 AH는 주사 및 주입 장치로서,
선행 실시예들 중 어느 한 실시예에 따른 중공형-마이크로니들 어레이 물품;
중공형-마이크로니들 어레이 물품 홀더(holder);
중공형-마이크로니들 어레이 물품을 제1 위치로부터 제2 위치로 이동시키도록 구성되는 제1 에너지 저장 구성요소; 및
유체를 함유하고 중공형 마이크로니들들과 유체 연통하는 저장소를 포함하고,
장치는 물품을 사전결정된 방향으로 사전결정된 속도로 추진시키도록 구성되는, 주사 및 주입 장치이다.
실시예 AI는 실시예 AH의 주사 및 주입 장치로서, 저장소는 약 0.2 mL 내지 약 5.0 mL의 유체의 체적을 보유하도록 구성되는, 주사 및 주입 장치이다.
실시예 AJ는 실시예 AI의 주사 및 주입 장치로서, 저장소는 약 0.2 mL 내지 약 3.0 mL의 유체의 체적을 보유하도록 구성되는, 주사 및 주입 장치이다.
실시예 AK는 실시예 AJ의 주사 및 주입 장치로서, 저장소는 약 0.2 mL 내지 약 2.0 mL의 유체의 체적을 보유하도록 구성되는, 주사 및 주입 장치이다.
실시예 AL은 실시예 AK의 주사 및 주입 장치로서, 저장소는 약 0.5 mL 내지 약 2.0 mL의 유체의 체적을 보유하도록 구성되는, 주사 및 주입 장치이다.
실시예 AM은 실시예 AH 내지 실시예 AL 중 어느 한 실시예의 주사 및 주입 장치로서, 사전결정된 속도는 약 2 m/초 내지 약 20 m/초인, 주사 및 주입 장치이다.
실시예 AN은 실시예 AM의 주사 및 주입 장치로서, 사전결정된 속도는 약 4 m/초 내지 약 12 m/초인, 주사 및 주입 장치이다.
실시예 AO는 실시예 AN의 주사 및 주입 장치로서, 사전결정된 속도는 약 6 m/초 내지 약 9 m/초인, 주사 및 주입 장치이다.
실시예 AP는 실시예 AO의 주사 및 주입 장치로서, 사전결정된 속도는 약 7 m/초 내지 약 8 m/초인, 주사 및 주입 장치이다.
실시예 AQ는 실시예 AH 내지 실시예 AP 중 어느 한 실시예의 주사 및 주입 장치로서, 중공형-마이크로니들 어레이 물품을 제1 위치로부터 제2 위치로 이동시키도록 작동하는 액추에이터(actuator)를 추가로 포함하는, 주사 및 주입 장치이다.
실시예 AR은 실시예 AH 내지 실시예 AQ 중 어느 한 실시예의 장치로서, 유체를 저장소로부터 중공형 마이크로니들들로 그리고 중공형 마이크로니들들을 통해 이동시키는 힘을 제공하도록 구성되는 제2 에너지 저장 구성요소를 추가로 포함하는, 장치이다.
실시예 AS는 방법으로서,
실시예 AQ 또는 실시예 AR의 주사 및 주입 장치를 제공하는 단계;
중공형 마이크로니들들을 피부의 표면을 통해 삽입하도록 액추에이터를 작동시키는 단계를 포함하는, 방법이다.
실시예 AT는 실시예 AR을 인용하는 경우의 실시예 AS의 방법으로서, 유체를 저장소로부터 중공형 마이크로니들들을 통해 피부의 표면 아래의 조직 내로 이동시키도록 제2 에너지 저장 구성요소의 저장된 에너지의 적어도 일부분을 방출하는 단계를 추가로 포함하는, 방법이다.
실시예 AU는 실시예 AS 또는 실시예 AT의 방법으로서, 중공형 마이크로니들들을 피부의 표면을 통해 삽입하는 단계는 중공형 마이크로니들들을 피부의 표면 아래로 약 580 μm 내지 750 μm의 깊이로 삽입하는 단계를 포함하는, 방법이다.
예
예 1. 마이크로니들 물품의 제조.
표준 사출 성형 절차를 사용하여 중합체 재료로부터 마이크로니들 물품을 제조하였다. 각각의 섹션을 강철로부터 기계가공한 3개의 주형 섹션으로부터 제조한 주형 조립체를 사용하여 성형된 마이크로니들 물품을 제조하였다. 제1 주형 섹션은 성형된 어레이 내의 니들 팁의 경사진 형상을 정하는 돌출부를 포함하였다. 제1 주형 섹션 내의 각각의 돌출부는 마이크로니들의 팁에 근접한 경사면 상의 개구 및 각각의 마이크로니들의 본체를 통해 연장되는 중공형 채널의 일부분을 포함하여, 마이크로니들 팁의 팁 세그먼트의 특징부를 정하는 추가의 원통형 연장부를 가졌다. 제2 주형 섹션은 성형된 물품 내의 마이크로니들의 패턴, 성형된 물품 내의 마이크로니들의 외부 형상과 크기, 및 물품의 제1 면(전술된 바와 같이, 중심 공동 부분, 플랫폼 부분 및 주변부 부분을 포함함)을 정하기 위한 템플릿(template)의 역할을 하였다. 제3 주형 섹션은 평탄한 표면으로부터 나오는 원통형 돌출부를 포함하였으며, 이때 각각의 돌출부는 성형된 물품 내의 각각의 마이크로니들의 기부에 위치되는 개구 및 마이크로니들 중공형 채널의 제2(기부-근접) 부분을 정하였다. 돌출부가 그로부터 나오는 평탄한 표면은 성형된 물품의 기부 세그먼트의 제2 주 표면을 정하는 역할을 하였다. 제1 주형 섹션의 돌출부를 제2 주형 섹션 내의 대응하는 개구 내로 삽입함으로써 억지 끼워맞춤을 형성하도록 제1 및 제2 주형 섹션을 조립하였다. 조립된 제1 및 제2 주형 섹션은 제1 주형 반부(mold half)를 형성하였다. 제3 주형 섹션을 제2 주형 반부로서 사용하였다.
제1 및 제2 주형 반부를 20-톤 또는 40-톤 사출 성형 프레스 내의 주형 기부 내에 설치하였다. 당업계에서 통상적인 바와 같이, 주형 조립체의 분할선은 중합체 재료의 사출 중에 전반적인 공기 배출을 위한 1차 및 2차 통기구 둘 모두를 가졌다. 벡트라(Vectra) MT1300 액정 중합체(LCP) 펠릿(pellet)(미국 켄터키주 플로렌스 소재의 티코나 엔지니어링 폴리머즈(Ticona Engineering Polymers))을 스크류 내에 로딩하였고, 용융될 때까지 가열하였다.
제1 주형 반부 및 제2 주형 반부를 약 140°F 내지 248°F(60℃ 내지 120℃)의 온도 범위(이하 "사출시 주형 온도(mold temperature at injection)"로 지칭됨)로 가열하였다. 제1 주형 반부를 제2 주형 반부와 함께 폐쇄시킴으로써 성형 사이클을 개시하였다. 주형을 대략 20 톤 내지 40 톤의 힘으로 함께 클램핑하였다. 클램핑된 위치에서, 제2 주형 반부 내의 돌출부의 팁에 있는 표면은 제1 주형 반부 내의 돌출부의 팁에 있는 표면과 정렬되었고 그것과 접촉되었다. 재료의 총량의 제1 부분(부품 크기 체적의 대략 50% 내지 99%)을 약 7 인치/초(17.8 cm/초)의 고정 속도(이하 "사출 속도(injection velocity)"로 지칭됨)로 주형 챔버 내로 사출하였다. 재료의 제1 부분을 사출한 후에, 범위가 약 3,000 psi 내지 13,500 psi(20,684 킬로파스칼 내지 93,079 킬로파스칼)인 고정 압력(이하 "팩 압력(pack pressure)"으로 지칭됨)을 인가하여 용융된 재료의 나머지를 음각 주형 인서트(negative mold insert) 내로 가압시킴으로써 공정을 사출-구동식으로부터 압력-구동식 모드로 전환시켰다. 팩 압력을 2초 내지 6초의 고정 시간(이하 "유지 시간(hold time)"으로 지칭됨) 동안 인가하였다. 후속하여, 팩 압력을 해제시켰고, 주형 챔버를 LCP의 연화 온도 아래로 설정된 취출 온도(ejection temperature)로 냉각시켰다. 주형 챔버를 개방하였고, 마이크로니들 물품을 취출하였다.
예 2. 마이크로니들 물품을 시험하기 위해 사용되는 주사 어플리케이터.
국제 특허 출원 공개 WO2014/193725호(도 1 내지 도 26 참조)에 기술된 장치와 유사한 완전히 조립된 저-프로파일 마이크로니들 물품 주사 및 주입 장치를 사용하였다. 주사 및 주입 장치 모두를 동일한 사양으로 제조하였다. 각각의 주사 및 주입 장치의 외부 하우징은 전체 길이가 약 122.8 mm였으며, 이때 장치의 둥근 섹션(마이크로니들 어레이 홀더를 포함하는 장치의 섹션)에서 폭이 약 40.5 mm였다. 세장형 섹션(주사 조립체를 포함함)에서 주사 및 주입 장치 하우징의 폭은 약 22.8 mm였다. 액추에이터의 공동으로의 외부 개구는 약 18 mm의 직경 치수를 가졌다. 각각의 주사 및 주입 장치 내의 유리 카트리지(glass cartridge)는 5% 수성 덱스트로스 중의 0.005% 메틸렌 블루(methylene blue)의 2 mL 용액을 함유하였다. 각각의 카트리지는 길이가 약 46 mm였고, 약 9.7 mm의 내경 치수를 가졌다. 마이크로니들 어레이 홀더를 이동시키고 마이크로니들을 피부 내로 삽입하기 위해 사용되는 제1 에너지 저장 기구는 준비된(primed)(작동전) 상태에서 12.5 N의 힘을 가진 코일 스프링이었다. 셔틀(shuttle)의 이동을 개시하기 위해 사용되는 제2 에너지 저장 기구는 준비된(작동전) 상태에서 16.5 N의 힘을 가진 코일 스프링이었다. 메틸렌 블루 염료를 주입하기 위해 사용되는 제3 에너지 저장 기구는 준비된(작동전) 상태에서 15 N의 힘을 가진 코일 스프링이었다. 여기에 기술된 주사 및 주입 장치를 사용할 때, 피부의 표면에서의 마이크로니들의 속도는 약 7.4 ± 1.4 m/초였다.
마이크로니들 물품 주사 및 주입 장치에 사용되는 (도 1에 도시된 바와 같은) 중공형 마이크로니들 물품을, 벡트라 MT1300 액정 중합체(LCP)로부터 직경(도 8의 치수 D3)이 대략 1.25 cm인 원의 형상으로 (예 1에 기술된 바와 같이) 성형하였다. 원형 플랫폼 부분은 물품의 외부 에지로부터 약 1.0 mm(도 2의 높이 H1) 돌출되었고, 주변부 부분은 플랫폼 부분의 평면에 대해, 36.9도의 기울기(cant)를 갖고서 플랫폼 부분으로부터 멀어지게 기울어졌다. 물품의 폐쇄된 원형 공동은 약 6.8 mm의 직경(플랫폼의 내측 주연부에 의해 형성되는 원형 영역에 의해 정해지는 직경 치수 D1(도 8)), 공동의 중심에서의 약 500 마이크로미터의 깊이, 및 약 11 mm의 곡률 반경을 갖고서 물품 상에 중심설정되었다. 플랫폼의 외측 주연부에 의해 형성되는 원형 영역의 직경은 약 10.3 mm(도 8의 치수 D2)였다. 플랫폼의 폭은 약 1.75 mm(도 11의 치수 D4)였다. 물품은 물품의 원형 플랫폼 부분으로부터 연장되는 12개의 중공형 마이크로니들들의 어레이를 특징으로 하였다. 마이크로니들은 이웃한 마이크로니들들 사이의 거리가 (팁으로부터 팁까지 측정될 때) 약 2.2 mm인 상태로 균일하게 이격되었다. 각각의 마이크로니들은 팁에서의 개구가 반경방향 벡터(radial vector)를 따라 물품의 외측 주연부를 향하도록 배향되었다. 기부에서의 각각의 마이크로니들의 외경은 약 0.45 mm였다. 각각의 마이크로니들의 나팔 모양 기부 세그먼트는 약 1 mm의 곡률 반경을 가졌다. 각각의 마이크로니들의 팁 세그먼트는 70도의 끼인각(included angle)을 갖는 모따기된 팁과 약 25도의 경사면을 가진 통상적인 피하 주사 니들의 형상이었다. 팁 부근의 개구는 형상이 약 200 마이크로미터 x 80 마이크로미터의 치수를 가진 장방형(obround)이었다(도 2a에 도시된 바와 같음). 각각의 마이크로니들은 플랫폼 표면에서의 마이크로니들의 기부로부터 마이크로니들의 팁까지 측정될 때 약 1000 마이크로미터의 전체 높이를 가졌다. 팁 세그먼트의 길이는 (팁으로부터, 실질적으로 원통형 팁 세그먼트로부터 나팔 모양 기부 세그먼트를 구분하는 전이 평면까지 측정될 때, 도 2a) 약 739 마이크로미터였다. 팁 세그먼트의 중점에서의 외경은 약 254 마이크로미터였다. 각각의 마이크로니들의 팁으로부터 팁 부근의 개구의 중심까지의 거리는 약 270 마이크로미터였다. 각각의 마이크로니들의 팁 세그먼트를 통한 중공형 채널의 평균 직경은 약 80 마이크로미터였다. 각도 세타(도 5a에 도시된 바와 같은 θ1)는 70.0도였다.
예 3, 물질을 주사하기 위한 마이크로니들 물품의 사용.
요크셔 크로스 집 돼지(Yorkshire cross domestic pig)(미국 미네소타주 기번 소재의 미드웨스트 리서치 스와인(Midwest Research Swine))를 사용하여 생체내(in vivo) 연구를 수행하였다. 마이크로니들 삽입을 위한 적용 부위(application site)로서 햄(ham) 영역을 선택하였다. 적용 부위를 우선 전기 클리퍼(electric clipper)로 손질한 다음에, 면도기와 면도 크림을 사용하여 면도하였다. 비눗물과 BUF-PUF 박피 스펀지(exfoliation sponge)(미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company))를 사용하여 면도된 영역을 문질러 씻은 다음에, 탈이온수로 세정하였다. 이 동물을 가열된 테이블(38℃) 상에 옆으로 누운 자세로 배치하였다. 아이소플루오렌 가스(isofluorene gas)로 동물을 마취시켰고, 실험 전반에 걸쳐 마취 상태를 유지하였다. 이어서, 적용 부위를 70% 아이소프로판올 수용액으로 닦았다.
예 2의 주사 장치를 사용하였다. 장치의 피부 접촉 접착제 부분으로부터 이형 라이너를 제거하였고, 돼지의 피부에 접착하였다. 장치를 어레이 홀더 요소의 해제, 돼지의 피부 내로의 마이크로니들 물품의 마이크로니들의 삽입, 및 돼지 내로의 메틸렌 블루 용액의 주사를 순차적으로 유발하도록 작동시켰다. 주사 완료 후에, 장치를 추가 1분 동안 피부 상에 유지시켰다. 동물 내로 전체 샘플을 주사하는 데 요구된 시간을 기록하였다. 피부로부터 장치를 제거하였고, 피부 표면을 검사하여 피부의 표면 상에 임의의 메틸렌 블루 용액이 있는지를 판정하였다. 피부 상의 메틸렌 블루 용액의 존재는 메틸렌 블루 전부가 동물 내로 주사되지는 않았다는 표시였다. 메틸렌 블루 용액의 나머지는 카트리지 내에 유지되었다. 결과가 표 1에 제시되어 있다.
총 10회 반복하여 수행하였다. 주사 시간은 범위가 94초 내지 237초였으며, 이때 평균 주사 시간은 157초였다. 시험들 중 9회에서, 메틸렌 블루 용액 전부가 동물 내로 주사되었다. 1회 시험에서, 메틸렌 블루 용액의 98.9%가 동물 내로 주사되었다.
[표 1]
Figure 112017079264673-pct00001
예 4. 마이크로니들 물품의 사용.
요크셔 크로스 집 돼지(미드웨스트 리서치 스와인)의 피부 표면에 적용될 때 물품의 마이크로니들의 침투 깊이(depth of penetration, DOP)를 결정하기 위해 생체내 연구를 수행하였다. 예 2에 기술된 중공형 마이크로니들 물품을 사용하였다.
물품 상의 마이크로니들을 3 단계 공정을 사용하여 코팅하였다. 처음 두 단계는 프라이머 코팅(primer coating)을 마이크로니들에 적용하는 단계를 수반하였고, 세 번째 단계는 로다민 B의 얇은 코팅을 마이크로니들에 적용하는 단계를 수반하였다. 단계 1에서, 물품을 90% (w/v) 에탄올 중에 0.5 mg/mL 폴리비닐 알코올(80% 가수분해됨)(미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 시그마-알드리치, 인크.(Sigma-Aldrich, Inc.)) 및 35 ㎍/ml의 트윈(TWEEN)(등록상표) 80(시그마-알드리치)을 함유한 35 마이크로리터 용액으로 플러드 코팅(flood coating)하였다. 이어서, 코팅된 물품을 35℃에서 20분 동안 건조시켰다. 단계 2에서, 단계 1로부터의 물품을 33.3 mg/ml 황산 알루미늄 칼륨(미국 뉴저지주 리빙스턴 소재의 펜타 매뉴팩처링(Penta Manufacturing))의 35 마이크로리터 수성 용액으로 플러드 코팅하였다. 이어서, 코팅된 물품을 35℃에서 30분 동안 건조시켰다. 단계 3에서, 단계 2로부터의 프라이밍된 물품을 0.08% (w/v) 로다민 B(시그마-알드리치)의 40 마이크로리터 수성 용액으로 플러드 코팅하였다. 코팅된 물품을 35℃에서 30분 동안 건조시켰다. 이러한 3 단계 공정은 마이크로니들이 로다민 B의 얇은, 불투명한 코팅으로 완전히 덮인 물품을 제공하였다.
마이크로니들 삽입을 위한 적용 부위로서 햄 영역을 선택하였다. 적용 부위를 우선 전기 클리퍼로 손질한 다음에, 면도기와 면도 크림을 사용하여 면도하였다. 비눗물과 BUF-PUF 박피 스펀지(쓰리엠 컴퍼니)를 사용하여 면도된 영역을 문질러 씻은 다음에, 탈이온수로 세정하였다. 이 동물을 가열된 테이블(38℃) 상에 옆으로 누운 자세로 배치하였다. 아이소플루오렌 가스로 동물을 마취시켰고, 실험 전반에 걸쳐 마취 상태를 유지하였다. 이어서, 적용 부위를 70% 아이소프로판올 수용액으로 닦았다.
로다민 B 코팅된 물품과 함께 예 2에 기술된 주사 장치를 사용하였다. 유일한 예외는 메틸렌 블루로 충전된 카트리지 대신에, 빈(blank) 카트리지를 사용한 것이었다. 장치의 피부 접촉 접착제 부분으로부터 이형 라이너를 제거하였고, 장치를 돼지의 피부에 접착하였다. 장치를 어레이 홀더 요소의 해제 및 돼지의 피부 내로의 마이크로니들 물품의 마이크로니들의 삽입을 유발하도록 작동시켰다. 주사 장치를 추가 5분 동안 피부 상에 유지시켰다.
주사 장치를 동물로부터 제거하였다. 마이크로니들의 팁으로부터, 피부 내로의 적용 후에 로다민 B 코팅이 마이크로니들로부터 닦이거나 용해되는 곳까지의 거리를 측정함으로써, 돼지 피부 내로의 마이크로니들의 침투 깊이(DOP)를 간접적으로 결정하였다. 이미지 프로(등록상표) 플러스(Image Pro® Plus) 디지털 이미지 분석 소프트웨어(미국 메릴랜드주 베더스다 소재의 미디어 사이버네틱스(Media Cybernetics))를 구비한 100X 배율의 니콘(Nikon) LV-100 현미경(미국 뉴욕주 멜빌 소재의 니콘 인스트루먼츠(Nikon Instruments))을 사용하여 측정을 수행하였다. 총 5개의 마이크로니들 물품을 시험하였다. 각각의 물품으로부터 마이크로니들 모두를 샘플링함으로써(n=60) 평균 마이크로니들 DOP를 결정하였다. 결과가 표 2에 제시되어 있다.
[표 2]
Figure 112017079264673-pct00002
본 명세서에서 언급된 모든 특허, 특허 출원 및 공보와 전자적으로 입수가능한 자료의 완전한 개시 내용이 참고로 포함된다. 본 출원의 개시 내용과 본 명세서에 참고로 포함된 임의의 문헌의 개시 내용(들) 사이에 임의의 모순이 존재하는 경우, 본 출원의 개시 내용이 좌우할 것이다. 전술한 상세한 설명 및 예는 단지 명확한 이해를 위해 제시되었다. 이로부터의 어떠한 불필요한 제한도 없음이 이해되어야 한다. 당업자에게 명백한 변형이 청구범위에 의해 정해지는 본 발명 내에 포함될 것이므로, 본 발명은 도시되고 기술된 정확한 상세 사항으로 제한되지 않는다.
모든 표제는 독자의 편의를 위한 것이며, 그렇게 명시되지 않는 한, 표제 이후의 본문의 의미를 제한하기 위해 사용되어서는 안 된다.
본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 변경이 이루어질 수 있다. 이들 및 다른 실시예는 하기 청구범위의 범주 내에 있다.

Claims (20)

  1. 제1 면으로서, 중심 공동 부분(central cavity portion), 및 상기 제1 면으로부터 돌출되고 상기 중심 공동 부분과 동일 평면 상에 있지 않은 플랫폼 부분(platform portion)을 포함하는, 상기 제1 면;
    상기 제1 면 반대편의 제2 면; 및
    상기 플랫폼 부분으로부터 제1 방향으로 연장되는 3개 이상의 중공형 마이크로니들들(hollow microneedles)
    을 포함하고,
    상기 플랫폼 부분은 상기 중심 공동 부분을 둘러싸고,
    상기 플랫폼 부분은 상기 중심 공동 부분에 근접한 내측 주연부(inner perimeter), 및 상기 중심 공동 부분으로부터 원위의 외측 주연부(outer perimeter)를 포함하고,
    상기 3개 이상의 중공형 마이크로니들들은 각각,
    외측 표면;
    기부, 및 상기 외측 표면의 제1 섹션에 의해 정해지는 제1 형상을 갖는 기부 세그먼트(base segment);
    팁, 및 상기 외측 표면의 제2 섹션에 의해 정해지고 상기 제1 형상과 구별되는 제2 형상을 갖는 팁 세그먼트(tip segment);
    상기 기부 세그먼트와 상기 팁 세그먼트를 구분하는 전이 평면(transition plane); 및
    중심축
    을 포함하는 본체를 포함하고,
    상기 3개 이상의 중공형 마이크로니들들 각각의 상기 중심축과 상기 플랫폼 부분의 상기 외측 주연부로부터 상기 마이크로니들의 상기 전이 평면을 통해 연장되는 최단 선(shortest line)에 의해 정해지는 제1 각도가 50°초과 및 85°이하이고,
    상기 3개 이상의 중공형 마이크로니들들 중 적어도 하나의 중공형 마이크로니들은,
    기부;
    중심축 및 본체 직경을 갖는 세장형 본체(elongated body);
    팁, 상기 중심축에 대해 대각선 방향으로 배향되고 상기 본체 직경의 적어도 75%를 통해 연장되는 제1 경사면(bevel face), 상기 중심축에 수직하게 배향되고 상기 제1 경사면과 교차하는 제2 경사면, 상기 제1 경사면의 제1 에지와 상기 제2 경사면의 제2 에지에 의해 정해지는 경사형 개구(bevel opening)를 포함하는 팁 부분; 및
    상기 경사형 개구로부터 상기 본체 내로 축방향으로 연장되는 중공형 채널
    을 포함하는, 물품(article).
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 면은 상기 플랫폼 부분의 상기 외측 주연부의 적어도 일부로부터 측방향으로 연장되는 마이크로니들이 없는 주변부 부분(microneedle-free peripheral portion)을 추가로 포함하고, 상기 주변부 부분은 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 상기 플랫폼 부분으로부터 멀어지게 기울어지는, 물품.
  3. 제1항에 있어서, 상기 물품은 상기 플랫폼 부분으로부터 연장되는 측벽 부분을 추가로 포함하고, 상기 측벽 부분은 상기 제1 방향과 반대로 연장되는, 물품.
  4. 제1항에 있어서, 상기 중심 공동은 폐쇄된 공동인, 물품.
  5. 제1항에 있어서, 상기 중심 공동은 상기 제1 면으로부터 상기 제2 면을 통해 연장되는 관통-구멍(through-hole)인, 물품.
  6. 제2항에 있어서, 상기 플랫폼 부분, 상기 주변부 부분 및 상기 중심 공동 부분은 일체형인, 물품.
  7. 삭제
  8. 제1 면으로서, 중심 공동 부분(central cavity portion), 및 상기 제1 면으로부터 돌출되고 상기 중심 공동 부분과 동일 평면 상에 있지 않은 플랫폼 부분(platform portion)을 포함하는, 상기 제1 면;
    상기 제1 면 반대편의 제2 면; 및
    상기 플랫폼 부분으로부터 제1 방향으로 연장되는 3개 이상의 중공형 마이크로니들들(hollow microneedles)
    을 포함하고,
    상기 플랫폼 부분은 상기 중심 공동 부분을 둘러싸고,
    상기 플랫폼 부분은 상기 중심 공동 부분에 근접한 내측 주연부(inner perimeter), 및 상기 중심 공동 부분으로부터 원위의 외측 주연부(outer perimeter)를 포함하고,
    상기 3개 이상의 중공형 마이크로니들들은 각각,
    외측 표면;
    기부, 및 상기 외측 표면의 제1 섹션에 의해 정해지는 제1 형상을 갖는 기부 세그먼트(base segment);
    팁, 및 상기 외측 표면의 제2 섹션에 의해 정해지고 상기 제1 형상과 구별되는 제2 형상을 갖는 팁 세그먼트(tip segment);
    상기 기부 세그먼트와 상기 팁 세그먼트를 구분하는 전이 평면(transition plane); 및
    중심축
    을 포함하는 본체를 포함하고,
    상기 3개 이상의 중공형 마이크로니들들 각각의 상기 중심축과 상기 플랫폼 부분의 상기 외측 주연부로부터 상기 마이크로니들의 상기 전이 평면을 통해 연장되는 최단 선(shortest line)에 의해 정해지는 제1 각도가 50° 초과 및 85° 이하이고,
    상기 3개 이상의 중공형 마이크로니들들 중 적어도 하나의 중공형 마이크로니들은,
    기부;
    중심축을 갖는 세장형 본체;
    팁, 경사진 표면, 및 상기 경사진 표면 내의 경사형 개구를 포함하는 팁 부분;
    상기 경사형 개구로부터 상기 세장형 본체의 적어도 일부분을 통해 축방향으로 연장되고, 상기 중심축과 정렬되는 제1 벽을 갖는, 제1 채널; 및
    상기 제1 채널로부터 상기 경사형 개구까지 반경방향으로 연장되고, 상기 중심축에 직교하게 배향되는 제2 벽을 갖는, 제2 채널
    을 포함하고,
    상기 제1 채널과 제2 채널은 병합되어 상기 경사형 개구를 형성하는, 물품.
  9. 주사 및 주입 장치(injection and infusion apparatus)로서,
    제1항에 따른 물품;
    중공형-마이크로니들 어레이 물품 홀더(holder);
    상기 물품을 제1 위치로부터 제2 위치로 이동시키도록 구성되는 제1 에너지 저장 구성요소(stored energy component); 및
    유체를 함유하고 상기 중공형 마이크로니들들과 유체 연통하는 저장소(reservoir)
    를 포함하고,
    상기 장치는 상기 물품을 사전결정된 방향으로 사전결정된 속도로 추진시키도록 구성되는, 주사 및 주입 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 사전결정된 속도는 2 m/초 내지 20 m/초인, 주사 및 주입 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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