JP2015023990A - マイクロニードルシートの製造方法とマイクロニードルシート - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な工程・設備により、先端形状が高精度な針状突起を製造できるマイクロニードルシートの製造方法及びマイクロニードルシートを提供する。【解決手段】マイクロニードルシートの製造方法は、複数の針状凹部２１を有するニードル形成部２２を含むスタンパー２０を準備する工程と、注入口２５と空気排出口２６とを有する上板２４を、ニードル形成部２２とランナー形成部２３とを覆うようにスタンパー２０の上に配置する工程と、メタクリル酸メチルモノマー、メタクリル酸エステル重合体及び光重合開始剤の混合物、又はメタクリル酸メチルモノマー及び光重合開始剤の混合物である原料液３０を、注入口２５からニードル形成部２２に流し込む工程と、流し込まれた原料液３０に可視光線３１を照射して原料液３０を硬化させ、ニードル部を形成する工程と、ニードル部をスタンパー２０から取り外す工程とを備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、体表面に安全にかつ効率的に薬品等を注入することが可能なマイクロニードルシート及びその製造方法に関するものである。

従来から、皮膚や粘膜などの生物の体表面より非侵襲的に薬物などを投与するための手段の一つとして、経皮投与用貼付剤による経皮的な投与が行なわれている。そして、経皮投与用貼付剤から薬物などを体内に効率的に吸収させるために、いわゆるマイクロニードルと称されるアスペクト比の高い微小針に薬物を吸着させ、その微小針をシートにアレイ状に配置したマイクロニードルシートあるいはマイクロニードルパッチと呼ばれる製剤が開発されている。

マイクロニードルには、針が生体内で溶解するものと、針が生体内で溶解しないものが存在する。前者の溶解性マイクロニードルを構成する材料は、皮膚内の水分や皮膚から放散される水分によって溶解する水溶性の材料、例えばポリ乳酸、デキストラン、ヒアルロン酸などが挙げられる。後者の非溶解性マイクロニードルを構成する材料は、仮にマイクロニードルが破損して体内に残留した場合でも、人体に悪影響を及ぼさないことが要求される。このような材料としては、ポリウレタンやシリコーン樹脂などの合成樹脂が挙げられる。

マイクロニードルを製造する方法としては、角錐状又は円錐状の凹部が形成された微小針アレイを形成するスタンパーに、ポリマー樹脂を溶媒に溶解した溶液を塗布し、乾燥させてマイクロニードルを取り出す方法がある（特許文献１参照）。

特許文献１の方法で製造するにあたって、マイクロニードルの先端形状を、皮膚に突き刺さりやすいように尖った形状にするためには、スタンパーの針状凹部の奥まで溶液を流し込み、溶液内に気泡が入らないようにしなければならない。そのため、溶液をスタンパーに塗布するだけでなく、スタンパーをプレス機などで加圧し溶液を加圧・加熱しながら注入したり、塗布後に加熱・減圧下に置いたりすることによって、溶液をスタンパーに強制的に注入することが必要となる。

特開２０１０−６９２４２

しかしながら、この方法では圧力条件を変化させるための減圧チャンバーや加圧・加熱するためのプレス機等が必要となり、工程・設備が複雑になるという問題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、簡単な工程・設備により、先端の形状が高精度なマイクロニードルを製造することを目的とする。

上記の目的を達成するために、第１の発明は、複数の針状凹部を有するニードル形成部を含むスタンパーを準備する工程と、メタクリル酸メチルモノマー、メタクリル酸エステル重合体及び光重合開始剤の混合物、又はメタクリル酸メチルモノマー及び光重合開始剤の混合物である原料液を、ニードル形成部に流し込む工程と、流し込まれた原料液に可視光線を照射して原料液を硬化させ、ニードル部を形成する工程と、ニードル部をスタンパーから取り外す工程とを備えた、マイクロニードルシートの製造方法である。

このように構成すると、原料液の主成分がモノマーであることから原料液の流動性が良くなり、減圧等を行うことなく原料液をニードル形成部に流し込むことができる。また、生体適合性のある材料によるマイクロニードルシートを簡単な設備により製造することができる。

第２の発明は、第１の発明の構成において、原料液は、メタクリル酸メチルモノマーとメタクリル酸エステル重合体との重量比が１００：０〜７０：３０である、マイクロニードルシートの製造方法である。

このように構成すると、原料液の粘度が低く、スタンパーの針状凹部の奥まで原料液が充填されるため、先端の形状が高精度なマイクロニードルシートを製造することができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明の構成において、注入口と空気排出口とを有する上板を、ニードル形成部を覆うようにスタンパーの上に配置する工程を更に備え、原料液は、注入口から流し込まれ、空気排出口からニードル形成部内の空気が排出される、マイクロニードルシートの製造方法である。

このように構成すると、ニードル形成部に流し込まれた原料液が雰囲気中の空気から遮断されるため、メタクリル酸メチルモノマーが空気中の酸素と重合反応を起こし、揮発するのを防止することができる。また、その揮発防止により、マイクロニードルシートの裏面をフラットに形成することができる。

第４の発明は、第３の発明の構成において、上板は透明であり、可視光線が上板の上方から照射される、マイクロニードルシートの製造方法である。

第５の発明は、第１から第４の発明の構成において、スタンパーは、ポリジメチルシロキサンを主成分とするシリコーン樹脂からなり、可視光線がスタンパーの下方から照射される、マイクロニードルシートの製造方法である。

このように構成すると、スタンパーが透明であるため針先から原料液が硬化することになり、針先の硬度が高く皮膚に突き刺さりやすいマイクロニードルシートを製造することができる。また、上板の上方及びスタンパーの下方の双方から可視光線を照射させると、原料液の硬化時間を短縮させることができる。

第６の発明は、第１から第５の発明の構成において、スタンパーは複数のニードル形成部を含み、ニードル形成部の各々が、溝状のランナー形成部で接続され、ニードル部を形成する工程において、ニードル部の各々を接続するランナー部を形成する、マイクロニードルシートの製造方法である。

このように構成すると、ランナー形成部を介して、一度に複数のニードル形成部に原料液を流し込むことができる。また、上板の注入口及び空気排出口をランナー部に配置すれば、ニードル形成部は完全に上板に覆われるため、メタクリル酸メチルモノマーの揮発をより一層防止することができる。

第７の発明は、ベース体と、ベース体から一体的に立ち上がる複数の針状突起とを備え、ベース体と針状突起とは、メタクリル酸メチルモノマー、メタクリル酸エステル重合体及び光重合開始剤の混合物、又はメタクリル酸メチルモノマー及び光重合開始剤の混合物である原料液を光重合させることにより形成された、マイクロニードルシートである。

第８の発明は、第７の発明の構成において、原料液は、メタクリル酸メチルモノマーとメタクリル酸エステル重合体との重量比が１００：０〜７０：３０である、マイクロニードルシートである。

本発明によれば、簡単な工程・設備により、先端形状が高精度なマイクロニードルを製造することができる。

本発明の実施形態に係るマイクロニードルシートの断面図である。 （ａ）は本発明の実施形態に係る、上板を配置する工程を説明するための模式的断面図であり、（ｂ）は原料液を注入する工程を説明するための模式的断面図であり、（ｃ）は可視光線を照射する工程を説明するための模式的断面図である。 本発明の実施形態におけるスタンパーの平面図である。 本発明の実施形態における別のスタンパーの平面図である。

図１を参照して、本発明の実施形態に係るマイクロニードルシート１０について説明する。マイクロニードルシート１０は、２つのニードル部１１とランナー１２とを備えており、ニードル部１１は棒状のランナー１２によって接続されている。ニードル部１１は円板状のベース体１３とベース体１３から一体的に立ち上がる複数の針状突起１４とを備え、針状突起１４は円錐状を有している。また、ランナー１２は、両端にニードル部１１が接続されているものと、一方端にのみニードル部１１が接続されているものとがある。皮膚に貼り付ける際には、マイクロニードルシート１０をランナー１２の適当な場所で切断し、ニードル部１１を１つの貼付剤として利用する。

ベース体１３は、針状突起１４の基板となる部分であり、ベース体１３の大きさは、半径数ｍｍから数十ｍｍ程度である。ベース体１３の厚みは、５００μｍ〜３０００μｍであることが好ましい。

針状突起１４は、ベース体１３の表面のうち、皮膚に接触する部分に配置されている。薬剤を人体に投与する際には、例えば針状突起１４の表面に薬剤を塗布しておき、針状突起１４を皮膚に刺すことによって、薬剤を体内に投与する。針状突起１４は、例えば円錐形で円錐の高さが１μｍから５００μｍであり、根元の断面径と高さの比率が断面径：高さ＝１：１．５〜１：５であり、アスペクト比（高さ／断面径）の高い形状となっている。

ランナー１２は、ニードル部１１をつなぐ棒状部材であり、ランナー１２の断面形状は上面を直線形状としたかまぼこ型である（図示せず）。他の断面形状としては、半円形状や矩形形状などが挙げられる。ランナー１２の長さは例えば１ｃｍである。ランナー１２はニードル部１１の中央をつなぐように設けられている。２つのニードル部１１の上方や下方にランナー１２を形成してもよい。

図２（ａ）〜（ｃ）を参照して、本発明の実施形態に係るマイクロニードルシートの製造方法について説明する。

まず、原料液３０を流し込むためのスタンパー２０を準備する。スタンパー２０は、２つのニードル形成部２２とランナー形成部２３とを含んでおり、ニードル形成部２２はランナー形成部によって接続されている。ニードル形成部２２は複数の針状凹部２１を有している。ランナー形成部２３は、両端にニードル形成部２２が接続されているものと、一方端にのみニードル形成部２２が接続されているものがある。

スタンパー２０の材料としては、針状凹部２１の形状に加工できる材料であれば特に限定されないが、ポリジメチルシロキサンを主成分とするシリコーン樹脂が好ましい。このようにすることで、スタンパー２０が透明となり、スタンパー２０の下方からも可視光線を照射することができる。スタンパー２０の下方から可視光線を照射すると、針の先端から硬化が始まるため針先の硬度が高くなり、皮膚に刺しやすい針状突起１４を成形することができる。

スタンパー２０は、針状突起を有するマスターモールド（図示せず）を溶融樹脂に埋め込んだ後に冷却してマスターモールドを離型する方法等で作成することができる。

針状凹部２１は、針状突起１４に対応して設定され、例えば円錐形で円錐の高さが１μｍから５００μｍであり、根元の断面径と高さの比率が断面径：高さ＝１：１．５〜１：５である。

次に、図２（ａ）を参照して、ニードル形成部２２とランナー形成部２３とを覆うように上板２４をスタンパー２０の上に配置する。上板２４は注入口２５と空気排出口２６とを含む。上板２４の材料は、特に限定されないが、金属、樹脂、ガラス等が挙げられる。可視光線を上方から照射することを考えれば、上板２４は透明なものを選択する。注入口２５及び空気排出口２６の形状は、円形、矩形形状等特に限定されず、例えば直径２ｍｍの円形である。注入口２５は、原料液３０を流し込むために設けている。空気排出口２６は、原料液３０を流し込む際に、上板２４とスタンパー２０で密閉されたニードル形成部２２内の空気をスタンパー外へ排出するために設けられている。空気排出口２６があることによって、原料液中に気泡が入ることがなく、気泡のないマイクロニードルシートを製造することができる。

図３を参照して、注入口２５と空気排出口２６はランナー形成部１２に形成するのが好ましい。ニードル形成部２２に注入口２５と空気排出口２６を形成すると、注入口２５と空気排出口２６の部分のみ原料液３０が空気中に露出してしまい、原料液中のメタクリル酸メチルモノマーと酸素が重合し、原料液３０が揮発してしまうからである。

また、図３では、ランナー形成部２３は２つのニードル形成部２２の中央をつなぐように設けられており、注入口２５と空気排出口２６とランナー形成部２３とは一直線上に設けられているが、原料液３０をスタンパー２０内に流し込むことができる構造であれば、注入口２５、空気排出口２６及びランナー形成部２３の位置は特に限定されない。例えば図４のように、注入口１２５を一方のニードル形成部１２２の左下に設け、ランナー形成部１２３を一方のニードル形成部１２２の右上部分と他方のニードル形成部左上部分を接続するように設け、空気排出口１２６を他方のニードル形成部１２２の右下に設けることもできる。このようにすると、原料液をより効率的に流し込むことができる。

ランナー形成部２３の断面形状は、上面を直線形状とした半円のかまぼこ型が好ましい。このようにすると、原料液が流れやすくなるためである。また、ランナー形成部２３の長さは１ｃｍ以上が好ましい。ランナー形成部２３の長さが１ｃｍ以下であれば、図３のように注入口２５と空気排出口２６をランナー形成部２３の端に設けた際に、ニードル形成部２２の原料液が揮発しないようにすることができる。

次に、図２（ｂ）を参照して、原料液３０を注入口２５からスタンパー２０に流し込む。原料液３０は、ディスペンサーや分注機等、公知の方法によって流し込むことができる。原料液３０は、メタクリル酸メチルモノマー、メタクリル酸エステル重合体及び光重合開始剤の混合物、又はメタクリル酸メチルモノマー及び光重合開始剤の混合物である。原料液中の、メタクリル酸エチルモノマーとメタクリル酸エステル重合体との重量比は１００：０〜７０：３０が好ましい。このような重量比にすると、原料液３０の粘度が低くなり、スタンパー２０の針状凹部２１の奥まで原料液３０が充填されるため、針状突起１４の先端形状を高精度にすることができる。

次に、図２（ｃ）を参照して、流し込まれた原料液３０に可視光線３１を照射し、原料液３０を硬化させ、ニードル部１１及びランナー１２を形成する。上板２４が透明である場合は、図２（ｃ）のようにスタンパー２０の上方から可視光線３１を照射する。スタンパー２０が透明である場合は、スタンパー２０の下方から照射してもよい。スタンパー２０の下方から照射することで、針状凹部２１の先端から原料液３０の硬化が始まるので、完成したマイクロニードルシート１０の針状突起１４の先端が高硬度となり、皮膚に突き刺しやすいマイクロニードルシート１０を製造することができる。さらに、上板２４とスタンパー２０の両方が透明である場合には、スタンパー２０の上下両方向から可視光線３１を照射してもよい。スタンパー２０の上下両方向から照射することで、原料液３０の硬化にかかる時間を短くすることができる。

次に、ニードル部１１とランナー１２をスタンパー２０から取り外し、マイクロニードルシート１０が製造される。ランナー１２を切り離し、２つのニードル部１１が得られる。

なお、上記の実施形態では針状突起１４及び針状凹部２１の形状を円錐形としたが、角錐形状や、稜線が曲線状になった円錐、角錐形状とすることもできる。

また、上記実施形態では、一方端にのみニードル部１１が接続されたランナー１２、及び一方端のみにニードル形成部２２が接続されたランナー形成部２３を設けているが、これらのランナー１２及びランナー形成部２３は設けなくてもよい。

上記実施形態では、ニードル部１１の形状は円板状としたが、矩形形状、勾玉形状などであってもよい。また、図１では、ニードル部１１が２つの場合を図示しているが、ニードル部１１は１つ又は３つ以上であってもよい。

上記実施形態では針状突起の表面に薬剤を塗布することで体内に薬剤を投与する方法を例示したが、他にも原料液に薬剤を混練して針状突起を成形する方法や、針状突起で皮膚を刺した後に針状突起を除去し、別途薬剤成分を投与する（例えば、薬剤含有貼付剤を貼り付ける）方法などが考えられる。

１０ マイクロニードルシート
１１ ニードル部
１２ ランナー
１３ ベース体
１４ 針状突起
２０ スタンパー
２１ 針状凹部
２２ ニードル形成部
２３ ランナー形成部
２４ 上板
２５ 注入口
２６ 空気排出口
３０ 原料液
３１ 可視光線

Claims (8)

1. 複数の針状凹部を有するニードル形成部を含むスタンパーを準備する工程と、
   メタクリル酸メチルモノマー、メタクリル酸エステル重合体及び光重合開始剤の混合物、又はメタクリル酸メチルモノマー及び光重合開始剤の混合物である原料液を、前記ニードル形成部に流し込む工程と、
   流し込まれた前記原料液に可視光線を照射して前記原料液を硬化させ、ニードル部を形成する工程と、
   前記ニードル部を前記スタンパーから取り外す工程とを備えた、マイクロニードルシートの製造方法。
2. 前記原料液は、メタクリル酸メチルモノマーとメタクリル酸エステル重合体との重量比が１００：０〜７０：３０である、請求項１に記載のマイクロニードルシートの製造方法。
3. 注入口と空気排出口とを有する上板を、前記ニードル形成部を覆うように前記スタンパーの上に配置する工程を更に備え、
   前記原料液は、前記注入口から流し込まれ、前記空気排出口から前記ニードル形成部内の空気が排出される、請求項１又は２に記載のマイクロニードルシートの製造方法。
4. 前記上板は透明であり、前記可視光線が前記上板の上方から照射される、請求項３に記載のマイクロニードルシートの製造方法。
5. 前記スタンパーは、ポリジメチルシロキサンを主成分とするシリコーン樹脂からなり、
   前記可視光線が前記スタンパーの下方から照射される、請求項１から４のいずれかに記載のマイクロニードルシートの製造方法。
6. 前記スタンパーは複数の前記ニードル形成部を含み、前記ニードル形成部の各々が、溝状のランナー形成部で接続され、
   前記ニードル部を形成する工程において、前記ニードル部の各々を接続するランナー部を形成する、請求項１から５のいずれかに記載のマイクロニードルシートの製造方法。
7. ベース体と、
   前記ベース体から一体的に立ち上がる複数の針状突起とを備え、
   前記ベース体と前記針状突起とは、メタクリル酸メチルモノマー、メタクリル酸エステル重合体及び光重合開始剤の混合物、又はメタクリル酸メチルモノマー及び光重合開始剤の混合物である原料液を光重合させることにより形成された、マイクロニードルシート。
8. 前記原料液は、メタクリル酸エチルモノマーとメタクリル酸エステル重合体との重量比が１００：０〜７０：３０である、請求項７に記載のマイクロニードルシート。
   

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