KR101445975B1

KR101445975B1 - 자기력 기반의 이식형 약물 전달 장치

Info

Publication number: KR101445975B1
Application number: KR1020130068819A
Authority: KR
Inventors: 최영빈; 이승호
Original assignee: 서울대학교산학협력단
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2014-09-29
Also published as: US9474853B2; US20140371727A1

Abstract

본원은 전원공급이 필요 없는 자기력을 기반으로 하여 구동되는 이식용 약물 전달 장치를 개시한다. 본원에 따른 장치는 소형화로 인한 제조 경제성 및 사용의 편리성은 물론 자기력에 의해 정밀한 양의 약물을 투여 스케쥴에 따라 각 개인에 맞추어 전달할 수 있는 장점이 있다.

Description

자기력 기반의 이식형 약물 전달 장치 {Implantable drug delivery device operated by magnetic force}

본원은 이식용 약물 전달 기술에 관한 것이다.

암, 에이즈, 당뇨병 또는 만성통증과 같은 만성 질환을 앓고 있는 환자들의 경우, 치료를 위해 장기간의 지속적 약물 투여가 필요하다. 이를 위해 약물치료 방법이 많이 행해지고 있다. 특히 이러한 병의 치료를 위해 약물시간요법(chronotherapy)이라고 불리는, 특정 시간대에 약물을 정밀 주입하여 약물의 흡수를 높이고 부작용을 최소화 할 수 있는 방법이 사용되고 있고, 이러한 약물시간요법에 사용되는 약물 투여를 위해 일반적으로 1) 경구투여 2) 주사제 3) 이식형 디바이스 등이 사용되고 있다.

하지만 경구투여의 경우 만성 질환들에 사용되는 약이 위장관계를 통과하면서, 변성되거나 비활성 되는 문제로 인해 생체이용도가 낮고 부작용이 심한 단점이 있다. 또한 주사제의 경우, 효과는 탁월하나 혈중에서 오랫동안 약물 농도를 지속 시키기 위해 증가된 투여횟수로 인해 환자가 많은 스트레스를 받게 된다. 또한 이식형 장치의 경우, 크게 수동형과 능동형 장치로 구분될 수 있는데, 전자의 경우 대부분 서방형 약물전달 시스템을 구현 가능하도록 설계가 되어 있기에 이러한 질병 치료에 적합하지 않을뿐더러 외부에서 약물 방출 속도를 제어하지 못해 환자의 치료 효용성 측면에서 기능적인 면이 많이 떨어진다. 능동형 장치의 경우에는 수동형의 문제를 해결하기 위해 약물 방출 양 조절을 위한 컨트롤러의 배터리가 내장되게 되는데, 이는 배터리 수명 문제 및 배터리로 인해 크기가 증가하여 이식에 적합한 크기로 제작이 어렵다는 취약점을 가지고 있다.

미국 공개 특허공보 제2009-0209945호는 무밸브 임피던스 펌프 약물 전달 시스템에 관한 것으로, 탄력성이 있는 관의 한 부분에 자기력을 인가하여 관을 갑자기 넓히거나 줄이면 관의 내부 액체에 파형이 발생하고 이 파형에 의해 일정한 약물을 방출하는 것에 관한 것으로 임피던스 발생 장치 및 이를 제어하기 위한 하드웨어로 인해 내부 구조가 복잡하고, 크기도 증가하는 문제점이 있다.

미국 공개 특허공보 제2006-0041182호는 자기장으로 조절하는 치료제 전달 시스템에 관한 것으로, 약물 자체를 자성입자와 결합시켜, 이식된 자성 스텐트를 통한 약물의 흐름조절 및 농도구배 생성을 통한 약물 전달 기술을 개시하고 있으나, 약물을 자성입자와 결합시켜야 하는 불편함이 있다.

따라서 이러한 문제점을 극복할 수 있는, 내부 부가 장치와 배터리가 필요 없어 소형화 가능하고 생체 내 이식 후에도 외부에서 환자의 요구에 따라 약물 투여량 및 스케쥴을 정밀 제어 가능한 자기력 기반, 이식형 약물전달 장치 개발이 요구된다.

한 양태에서 본원은 하면 (104)에 하나 이상의 어퍼쳐 (106)가 형성되고, 상면에 하나 이상의 약물 충전용 셉텀 (108)이 형성된 챔버 (100); 상기 챔버 내에 위치하는 구동부 (200); 상기 구동부 (200)는 실린더 (202)와 상기 실린더의 내부 위치하는 피스톤 (208)을 포함하며, 상기 실린더 (202)는 그 측면에 하나 이상의 인렛 (206) 및 상기 챔버의 하면 (104)과 접하지 않는 상기 실린더의 단부에 챔버의 내측면을 향하여 형성된 제1 플랜지 (204)를 포함하며, 상기 피스톤은 (208) 상기 피스톤의 상기 챔버의 상면과 접하는 단부를 커버하며 상기 챔버의 내측면과 밀착되도록 형성된 단부캡 (210)을 포함하며, 상기 제1 플랜지 (204)와 상기 단부캡 (210) 중 하나 이상은 외부 자기력이 인가되지 않는 상태에서는 서로 밀착되어 있도록 자석 또는 자성반응 물질을 포함하며; 상기 챔버 (100) 내 상기 구동부 (200)를 제외한 부분에 형성된 약물 저장부 (212) ; 및 상기 외부 자기력을 공급하는 체외 조절기 (300) 를 포함하는, 동물 이식용 약물 전달 장치를 제공한다.

본원에 따른 장치는 약물 전달을 위해 상기 인렛을 개방하여 상기 약물 저장부의 약물을 상기 실린더 내부로 유입하며, 상기 유입된 약물은 상기 어퍼쳐를 통해 상기 동물의 상기 장치가 이식된 부위에 약물을 방출하는 방식에 의해 구동되는 것으로, 이를 위해 상기 제1 플랜지의 자기력 (M1), 상기 단부캡의 자기력 (M2) 및 상기 체외 조절기의 외부자기력(M3)은 M2-M3 > M2-M1 (상기 인렛을 통한 실린더 내부로의 약물 유입) 및 M2-M3 < M2-M1 (상기 이식 부위로의 약물 방출)의 조건을 만족해야 한다.

본원에 따른 장치는 효과적인 약물 방출을 위해 어퍼쳐와 상기 인렛이 일정한 총 면적비를 만족해야하며 예를 들면 약 1: 10 이상이다.

본원에 따른 장치는 일회 주입되는 약물 방출량 (약물의 농도 및 부피의 측면 모두 포함)의 조절이 가능하며, 약물의 농도 자체를 조절하는 것 이외에, 1회 약물 방출량은 상기 어퍼쳐의 크기 및 개수에 의해 조절될 수 있다.

본원에 따른 일 구현예에서, 본원에 따른 장치에 포함되는 구동부는 챔버내의 약물과 접하는 부위로, 예를 들어 약물과의 반응을 차단하거나 구동부 자체의 기기적 손상 방지를 위해 불활성의 수분차단용 물질로 코팅되어 있다.

본원에 따른 장치는 외부 자기력의 공급을 위해 체외 조절기가 사용되며, 상기 체외 조절기는 상기 제1 플랜지의 자성 (M1), 상기 단부캡의 자성 (M2) 및 상기 체외 조절기의 외부자력(M3)을 M2-M3>M2-M1 (상기 인렛을 통한 실린더 내부로의 유입), M2-M3<M2-M1 (상기 이식 부위로의 약물 방출)의 조건으로 유도할 수 있어야 한다.

다른 양태에서 본원은 또한 본원에 따른 약물 전달 장치를 사용한 동물로의 약물 전달 방법을 제공한다.

본원은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로 이러한 문제점을 극복하기 위해, 내부 부가 장치와 배터리가 필요 없어 소형화 가능하고 생체 내 이식 후에도 외부에서 환자의 요구에 따라 약물 투여량 및 스케쥴을 정밀 제어 가능한 자기력 기반, 이식형 약물전달 장치를 제공하고자 한다.

본원에 따른 이식용 장치는 전원공급이 필요 없는 자기력을 기반으로 하여 구동되는 것으로, 소형화로 인한 제조 경제성 및 사용의 편리성은 물론 자기력에 의해 정밀한 양의 약물을 투여 스케쥴에 따라 각 개인에 맞추어 전달할 수 있는 장점이 있다.

도 1a는 본원의 일 구현예에 따라 제작된 장치의 외관 사진(A;약물 충전용 셉텀이 형성된 상면; B: 어퍼쳐가 형성된 하면)의 사진이다.
도 1b는 본원의 일 구현예에 따른 장치를 이용한 약물전달 과정 (A; 대기상태; B: 자기력 인가; C: 자기력 제거)을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본원의 일 구현예에 따라 제작된 장치의 분해 측면도(A) 및 분해 사시도 (B, C)이다.
도 3은 본원의 일 구현예에 따른 장치에서 생성되는 자기력을 이론적으로 계산한 것으로, 사용된 자석의 자기력 (Magnet, M1, M2 및 M3)는 1800G, 1300G 및 4000G이다.
도 4는 본원의 일 구현예에 따른 장치 포함된 직경 700 마이크로미터의 어퍼쳐 구조에 대한 주사 전자현미경 사진으로, 스케일 바는 200 마이크로미터이다.
도 5는 본원의 일 구현 예에 따라 제작된 장치를 이용하여 5-FU (fluorouracil) 물질 전달을 측정한 것으로, (A)는 4000G 펄스 자기장으로 주입(actuation) 횟수에 따른 5-FU의 누적 방출량을 측정한 그래프이고, (B)는 주입 횟수에 따른 5-FU의 평균 방출 속도를 나타낸 그래프이고, (C)는 주입횟수에 따른 5-FU의 평균 방출 속도의 평균값을 나타낸다. 각 포인트는 4000G하에서 3회 연속적 주입의 결과이다.
도 6은 본원의 일 구현예에 따른 장치의 성능을 기존의 방법인 피하 주사와 비교한 것이다. 랫트의 등 부위에 본원에 따른 장치를 이식한 후, 외부에서 자기력을 인가하여 약물을 방출 시킨 군과 장치를 이식하지 않고, 등 부위에 약물을 피하주사한 군으로부터 각각 혈액을 채취하여, 혈중 내 약물 농도를 측정한 결과, 생체네 약동태학에 있어 두 군 간에 차이가 없었으며, 이는 본원에 따른 장치가 기존의 투여방법과 차이 없이 생체 내에서 잘 작동되어, 이식용 약물 전달 장치로서 유용하게 사용될 수 있음을 나타내는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 된다.따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

여기서, 본원의 실시 형태를 설명하기 위한 전체 도면에 있어서, 동일한 기능을 갖는 것은 동일한 부호를 붙이고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본원은 동물의 특정 부위에 이식되어 약물을 전달 할 수 있는 자기력을 기반으로 하는 약물 전달 장치에 관한 것이다. 한 양태에서 본원은 하면 (104)에 하나 이상의 어퍼쳐 (106)가 형성되고, 그 상면에 하나 이상의 약물 충전용 셉텀 (108)이 형성된 챔버 (100); 상기 챔버 내에 위치하는 구동부 (200); 상기 구동부 (200)는 실린더 (202)와 상기 실린더의 내부 위치하는 피스톤 (208)을 포함하며, 상기 실린더 (202)는 그 측면에 하나 이상의 인렛 (206) 및 상기 챔버의 하면 (104)과 접하지 않는 상기 실린더의 단부에 챔버의 내측면을 향하여 형성된 제1 플랜지 (204)를 포함하며, 상기 피스톤은 (208) 상기 피스톤의 상기 챔버의 상면과 접하는 단부를 커버하며 상기 챔버의 내측면과 밀착되도록 형성된 단부캡 (210)을 포함하며, 상기 제1 플랜지 (204)와 상기 단부캡 (210) 중 하나 이상은 외부 자기력이 인가되지 않는 상태에서는 서로 밀착되어 있도록 자석 또는 자성반응 물질을 포함하며; 상기 챔버 (100) 내 상기 구동부 (200)를 제외한 부분에 형성된 약물 저장부 (212) ; 및 상기 외부 자기력을 공급하는 체외 조절기 (300) 를 포함하는, 동물 이식용 약물 전달 장치에 관한 것이다.

본원에 따른 장치 (10)는 약물 전달, 특히 동물의 몸에 이식되어, 장기간 지속적인 약물 치료가 필요한 만성 질환, 상태, 또는 증상, 예를 들면 암, 당뇨병, 통증, 에이즈, 피임 등을 위해 사용될 수 있으며, 이러한 종류를 포함하는 만성 질환, 상태 또는 증상에 사용되는 약물은 천연 또는 합성의 무기 또는 유기의 생리적으로 또는 약학적 활성 성분으로 동물에 투여 시 국소 또는 전신의 예방 및/또는 치료적 효과를 나타낼 수 있는 물질을 포함한다. 예를 들면 하나 이상의 활성 성분, 동물의 몸에서 활성성분으로 전환될 수 있는 전구체, 또는 그 조합, 또는 상기 물질과 약학적으로 허용 가능한 담체, 부형제, 서방성 방출 제제를 포함할 수 있다.

본원에 따른 장치는 동물에 이식되어 사용될 수 있는 것으로 이식 부위 또는 조직은 직접적 치료가 필요한 부위 또는 동물의 신체 시스템에 의해 필요한 곳으로 약물이 전달될 수 있는 부위를 일컫는 것이다.

도 1a는 본원의 일 구현 예에 따라 제작된 장치의 상면 및 하면의 사진이고, 도 1b는 본원에 따른 장치를 이용한 약물전달 과정(A; 대기상태; B: 외부자기력 인가, 실행; C: 외부자기력 제거, 실행 후)을 도식적으로 나타낸 것이다. 본원에 따른 장치는 자기력을 기반으로 한 것으로 대기상태에서 장치는 기본적으로 외부와 차단되도록 구성되어 있다. 이어 외부 자기력의 인가에 의해 본원의 장치를 구성하는 구동부의 일 구성이 위로 당겨지고, 이에 맞추어 약물 저장부의 약물이 인렛을 통해, 구동부를 구성하는 실린더 내로 유입되고, 외부 자기력 제거 시, 상기 위로 당겨진 구동부의 일 구성이 다시 원래 대기 상태의 위치로 돌아가면서, 실린더 내로 유입된 약물이 장치의 하면에 형성된 어퍼쳐를 통해 이식된 신체 해당 부위로 방출되고, 인렛은 닫히게 되어 약물 유입을 차단하는 온오프 방식이다.

도 2는 본원의 일 구현 예에 따라 제작된 약물 전달 장치의 분해 측면도(A) 및 분해 사시도 (B, C)이다. 도 2에 따르면 본원의 장치는 챔버 (100)의 하면 (104)에 하나 이상의 어퍼쳐가 형성되고, 챔버의 상면 (102)에 하나 이상의 약물 충전용 셉텀이 형성된 챔버를 포함한다. 챔버의 하면은 약물이 방출되는 부분으로 이에 형성된 어퍼쳐를 통해 실린더의 약물이 주입된다. 인렛 (206)은 실린더로 약물이 유입되는 통로로, 외부 자기력의 인가에 의해 구동부의 피스톤이 위로 당겨지게 되는 경우 열리게 되고, 약물이 실린더 내로 유입된다.

어퍼쳐 (106)는 다양한 개수 및 형태를 취할 수 있으며, 복수 개를 포함하는 경우, 배열도 다양할 수 있다. 또한 후술하는 인렛과의 총 면적의 비, 1회 방출 약물의 양을 고려하여 크기 및/또는 개수를 조절할 수 있다. 예를 들면 한 개 내지 수십개, 예를 들면 1개 내지 30개, 1개 내지 20개, 1개 내지 10개, 1개 내지 5개, 또는 1개 내지 3개를 포함할 수 있으나 이로 제한하는 것은 아니다.

어퍼쳐 (106)의 크기, 개수 및 주입회수를 조절하여 재현성있게 방출되는 약물양을 조절할 수 있다. 도1, 도 4 및 5를 참조하면, 본원의 일 구현 예에서는 직경 700 마이크로미터의 어퍼쳐를 1개 (1 MDD), 2개 (2 MDD) 및 3개 (3 MDD) 갖는 장치를 제작한 후 이를 랫트의 등에 이식한 후 약물 방출 프로파일 시험을 수행하였다. 이때 사용한 자기력 (Magnet, M1, M2 및 M3- 후술한 내용 참조)은 각각 약 1800G, 1300G 및 4000G이었으며, 먼저 외부 자석 (M3)을 이용하여 주입 (actuation) 하는 횟수에 따른 약물 방출량을 시험한 결과, 일회 주입 시 평균적으로 각각 1 MDD (60.98 ± 2.52 μg/1 actuation), 2 MDD (87.93 ±1.62 μg/1 주입) 및 3 MDD (123.1±1.83 μg/1 주입)의 약물이 방출되었다. 또한 치료적 범위 내에서 약물 제어 가능여부의 확인을 위해 각 1 MDD, 2 MDD, 3 MDD를 이용하여 3회 연속 주입하여 약물 방출 프로파일 테스트를 수행하였다. 그 결과, 각각 1 MDD (176.51 ± 2.92 μg/3 주입), 2 MDD (258.58 ± 6.32 μg/3 주입) 및 3 MDD (365.15 ± 12.4 μg /3 주입)의 약물이 방출되는 것을 확인할 수 있었다. 예를 들면 위의 결과를 근거로 y = 31.5 x + 27 (x: 어퍼처 개수, y :약물 방출양) R2 = 0.996 의 선형방정식의 산출이 가능하여, 즉 1회 주입시 (어퍼쳐 개수/약물방출양)은 1) 1개/약 60μg; 2) 2개/약 90μg; 3) 3개/약 120μg과 같이 계산될 수 있으며, 이를 근러고 약물방출량의 조절이 가능하다.

본원에 따른 장치는 또한 주입횟수를 필요에 따라 조절하여 약물 방출양을 조절할 수 있는 장치로서, 도 5의 A는 총 3개의 서로 다른 어퍼쳐 (각 1개, 2개, 3개로 구성, 외경은 0.7 mm로 동일)로 구성된 디바이스를 이용하여 1회 주입 시 약물 방출 양이 재현성 있게 조절될 수 있음을 나타낸다. 도면 5의 B는, 약물의 전달 양을 조절 하기위해 연속적으로 3회 주입한 경우에도 1회 주입한 경우와 비교 시 약물 방출양이 3배 증가하였으며, 이는 약물 방출 양을 어퍼쳐의 개수는 물론, 주입 횟수로도 조절가능함을 나타내는 것이다.

본원에 따른 장치는 또한 약물 충전을 위한 약물 공급부 예를 들면 ?텀 (108)을 포함한다. 약물 충전용 ?텀은 챔버의 상면에 형성되어 있으며, 이식 후 충전 및/또는 재충전을 용이하게 하고자 피부에 방향으로 ?텀 면이 향하도록 할 수 있다. 사용하지 않는 경우에는 닫혀있으며, 약물 충전 시에만 열리게 되는 방식으로 작동되어, 약물충전 이외에는 챔버 내부 공간을 실질적으로 장치 외부와 차단시키는 효과를 나타내며, 이러한 다양한 공급부가 본원에 채용될 수 있으며, 일 구현예에서는 셉텀이 사용될 수 있다.

본원에 따른 장치는 챔버의 내부에 위치하는 구동부 (200)의 움직임에 의해 약물을 방출한다. 본원의 장치에 포함되는 구동부는 실린더 (202) 및, 상기 실린더의 내부에 위치하며, 외부 자기력의 인가에 의해 상기 실린더 내부에서 왕복 운동하는 피스톤 (208)을 포함한다. 상기 실린더는 그 측면에 하나 이상의, 약물 저장부의 약물이 실린더 내부로 유입되는 통로인 인렛(inlet) (206)을 포함한다.

상술한 바와 같이 본원에 따른 온오프 방식을 통한 본원에 따른 약물 전달 장치는 적절한 작동을 위해 어퍼쳐와 인렛의 적절한 면적비가 중요하다. 본 이론으로 한정하고자 하는 것은 아니나 체외 조절기 (300)를 이용한 외부 자기력의 인가에 의해 본원의 장치를 구성하는 구동부의 일 구성 즉 피스톤 (208)이 위로 당겨지고, 이 때 실린더 (202)내에는 음압이 발생한다. 이를 통해 약물 저장부 (212)의 약물이 인렛을 통해, 구동부를 구성하는 실린더 내로 유입되게 되는데, 어퍼쳐가 인렛과 동일 또는 유사한 면적을 갖게 되는 경우 어퍼쳐를 통해서도, 체액과 같은 액체가 음압에 의해 실린더 내로 유입될 수 있을 가능성이 있다. 따라서 발생된 음압이 인렛에만 가해지도록 하는 것이 바람직하며, 예를 들면 인렛 또는 어퍼쳐가 한 개 또는 그 이상 포함되는 경우, 총 면적을 기준으로 계산하여, 인렛의 면적은 어퍼쳐보다 약 10배 이상 크다. 본원에 따른 일 구현예에서, 어퍼쳐 대 인렛의 면적비는 약 1:20, 더욱 특히 약 1:10이다. 이 경우, 인렛과 어퍼쳐를 구비한 부분의 두께가 상이한 경우, 위 비율에 변동이 있을 수 있으며, 당업자라면, 위 비율을 고려하여 적절하게 선택할 수 있을 것이다. 예를 들면 인렛이 형성된 면의 두께가 어퍼쳐가 형성된 면의 두께보다 두꺼워지면 인렛의 넓이가 어퍼쳐 넓이보다 두께의 배수만큼 넓어지는 것이 바람직하다. 벽이 두꺼워질수록 인렛의 유체저항이 커지게 되며, 인렛의 저항이 어퍼쳐보다 훨씬 적게 하는 것이 바람직히다.

실린더 (202)는 추가로 챔버의 하면 (104)과 접하지 않는 상기 실린더의 단부에 챔버의 내측면을 향하여 형성된 제1 플랜지 (204)를 포함한다. 플랜지 (204)는 상기 실린더의 외주면을 따라 직각 방향의 외측으로 형성되어 있다. 약물 주입을 위해 체외 조절기 (300)를 이용한 외부 자기력 인가 또는 제거 시 피스톤이 챔버의 길이를 따라 상하 운동을 할 수 있을 만큼의 간격으로 플랜지 (또는 단부캡)와 챔버의 내측면에 사이에 일정 공간이 형성될 수 있다. 예를 들면 약 100마이크로미터 내지 1mm의 간격이 형성될 수 있다.

본원에 사용되는 피스톤은 챔버의 상면과 접하는 단부에 형성된 단부캡 (210)을 포함한다. 단부캡 (210)의 직경은 실린더의 플랜지와 동일 또는 상이할 수 있다. 단부캡의 경우도 상술한 바와 같이 피스톤의 원활한 왕복운동을 위해 챔버의 내측면과의 사이에 일정한 간격이 형성된다. 단부캡 (210)은 상기 피스톤의 직경보다 크게 형성되며 상기 피스톤의 외측으로 형성된 부분을 제 2 플랜지 (210)로 칭할 수도 있다.

본원에 따른 장치의 작동을 위해서는 체외 조절기 (300)를 통해 외부 자기력을 제공되어야 한다. 외부자기력의 부재 하에서는 제1 플렌지 (204)와 단부캡 (210)은 자력에 의한 끌림으로 인해 서로 근접하게 위치하고 있으며, 외부 자기력으로 인가시, 구동부의 피스톤 (208)이 위로 당겨지게 된다. 이를 위해 제1 플렌지 및 단부캡 중 하나 이상은 자성물질 또는 자성에 반응하는 물질을 포함한다. 예를 들면 제1 플렌지가 자석과 같은 자성을 나타내는 물질을 포함하는 경우, 단부캡은 자성에 반응하는 물질 예를 들면 철 성분을 포함할 수 있다. 또는 제1 플렌지 및 단부캡 모두 자성을 나타내는 물질로 제조될 수 있으며, 외부 자기력의 부재 하에서는 서로 당겨질 수 있는 방식으로 위치한다. 따라서 본원에 따른 장치는 외부 자기력을 공급할 수 있는 체외 조절기를 포함한다.

본원에 따른 장치에서 챔버 (100)의 내부 공간 중 구동부를 제외한 나머지 공간은 약물저장부 (212)로서 기능한다. 본원에 따른 장치는 약물 전달을 위해 자기력에 의해 인렛을 개방하여 약물 저장부 (212)의 약물을 실린더 내부로 유입하며, 상기 유입된 약물은 상기 어퍼쳐를 통해 동물의 본원에 따른 장치가 이식된 부위 또는 조직에 약물을 방출하는 방식에 의해 구동되는 것으로, 이를 위해 제1 플랜지의 자기력 (M1), 상기 단부캡의 자기력(M2) 및 상기 체외 조절기의 외부 자기력(M3)은 M2-M3 > M2-M1 (상기 인렛을 통한 실린더 내부로의 약물 유입) 및 M2-M3 < M2-M1 (상기 이식 부위로의 약물 방출)의 조건을 만족해야 한다. 상기 조건을 만족하는 한 다양한 자기력이 본원의 장치에 사용될 수 있다. 본원에 따른 일 구현 예에서 사용된 자석의 자기력 (Magnet, M1, M2 및 M3)는 각각 약 1800G, 1300G 및 4000G이다. 자기력은 제작되는 장치의 크기, 사용되는 자성물질, 또는 자성에 반응하는 물질의 종류에 따라 상이할 수 있다. 본원에 따른 일 구현예에서는 자석간의 자기력은 하기 식 1에 따라 자석들 간의 힘을 미리 계산하여 장치를 고안한다.

상기 식에서 각 부호는 다음과 같다:

도 3은 상기 식에 따라 계산된 거리에 따른 M1, M2 및 M3 간의 이론적 자기력 수치이다.

체외 조절기 (300)를 이용한 외부 자기력 (M3)의 인가에 의해 피스톤이 올라갔다 내려오는 시간 즉, 어퍼쳐 부분이 열리는 시간은 자기력 M1, M2 및 M3 모두의 자기력 특히 M3의 세기를 통해 조절가능하며, 이는 약물 농도, 약물의 투여량, 어퍼쳐 등의 개수를 고려하여 조절할 수 있으며, 본원의 일 구현 예에서는 약 1초 이내이다.

이를 통해, 이식 후 외부에서 인가되는 자기력에 의해 정밀한 양의 약물을 필요에 따라 투여가능하다. 약물 충전용 셉텀으로의 약물 충전 또는 재충전을 통해 이식된 장치를 반영구적으로 사용하는 것도 가능하다.

본원에 따른 장치는 동물 예를 들면 포유류에 이식될 수 있는 다양한 재질 및 크기로 제작될 수 있다. 재질의 경우 특히 생체적합성이며, 불활성인 물질로 제작되는 것이 바람직하다. 특히 본원에 포함되는 구동부는 약물과의 접촉으로 인한 약물 및/또는 구동부의 변성을 위해 수분과의 접촉을 차단할 수 있는 생체적합성이며, 불활성인 물질로 코팅되는 것이 바람직하며 예를 들면 PEEK(Polyether Ether Ketone), 폴리이미드(Polyimide), LCP(Liquid Cristal Polymer), PDMS(Polydimethylsiloxane), 폴리우레탄 (Polyurethane), 티타늄(Titanium), 또는 스텐레스스틸 (Stainless-Steel)로 코팅될 수 있다. 본원에 따른 체외 조절기 (300)는 상술한 조건을 만족할 수 있는 자기력을 갖는 물질 즉 자석인 것이 바람직하다.

본원에 따른 장치는 이식되는 동물의 종류, 이식되는 신체 부위, 약물 저장량, 사용기간 등을 고려하여 적절한 크기 및 모양으로 제작될 수 있다. 본원에 따른 일 구현예에서는 원형으로 제작되며, 전체적으로 직경 약 20 mm, 높이 약 14 mm로 제작되며, 그 내부에 위치한 구동부의 실린더는 직경 약 8 mm, 높이 약 7 mm, 피스톤은 직경 약 4 mm, 높이 약 8 mm, 인렛은 직경 3 mm로 제작될 수 있다.

본원에 따른 장치는 동물, 예를 들면 포유류의 다양한 신체 부위 또는 조직에 이식 될 수 있으며, 치료가 필요한 신체 부위 자체 또는 신체의 기능을 통해 다른 부위로의 전달이 가능한 부위, 예를 들면 피하, 근육 내에 이식될 수 있거나, 또는 장기 내, 복부, 팔뚝 부분에 이식될 수 있다.

이와 같이 본원에 따른 장치는 동물의 다양한 부위에 이식되어 약물을 전달 할 수 있는 것으로, 다른 측면에서 본원은 또한 본원에 따른 약물 전달 장치를 사용한 동물의 신체 부위 또는 조직으로의 약물 전달 방법에 관한 것이다.

이상에서 본원의 예시적인 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본원의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본원의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본원의 권리범위에 속하는 것이다.

본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미로 사용된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 도입된다.

10: 장치
100: 챔버
102: 챔버 상면
104: 챔버 하면
106: 어퍼쳐
108: 약물 충전용 셉텀
200: 구동부
202: 실린더
204: 플랜지
206: 인렛
208: 피스톤
210: 단부캡
212: 약물 저장부
300: 체외 조절기

Claims

하면에 하나 이상의 어퍼쳐가 형성되고, 상면에 하나 이상의 약물 충전용 셉텀이 형성된 챔버;
상기 챔버 내에 위치하는 구동부;
상기 구동부는 실린더와 상기 실린더의 내부 위치하는 피스톤을 포함하며,
상기 실린더는 그 측면에 하나 이상의 인렛 및 상기 챔버의 하면과 접하지 않는 상기 실린더의 단부에 챔버의 내측면을 향하여 형성된 제1 플랜지를 포함하며,
상기 피스톤은 상기 피스톤의 상기 챔버의 상면과 접하는 단부를 커버하며 상기 챔버의 내측면과 밀착되도록 형성된 단부캡을 포함하며,
상기 제1 플랜지와 상기 단부캡 중 하나 이상은 외부 자기력이 인가되지 않는 상태에서는 서로 밀착되어 있도록 자석 또는 자성반응 물질을 포함하며;
상기 챔버 내 상기 구동부를 제외한 부분에 형성된 약물 저장부; 및
상기 외부 자기력을 공급하는 체외 조절기를 포함하는,
이식용 약물 전달 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 장치는 약물 전달을 위해 상기 인렛을 개방하여 상기 약물 저장부의 약물을 상기 실린더 내부로 유입하며, 상기 유입된 약물은 상기 어퍼쳐를 통해 상기 상기 장치가 이식된 부위에 약물을 방출하는 방식에 의해 구동되는 것으로, 이를 위해 상기 제1 플랜지의 자기력 (M1), 상기 단부캡의 자기력 (M2) 및 상기 체외 조절기의 외부자기력(M3)은, 상기 인렛을 통한 실린더 내부로의 약물 유입시는 M2-M3 > M2-M1, 그리고 상기 어퍼쳐를 통한 상기 이식 부위로의 약물 방출시는 M2-M3 < M2-M1의 조건을 만족하는 것인, 이식용 약물 전달 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 어퍼쳐 대 상기 인렛의 총 면적비는 1:10 이상인, 이식용 약물 전달 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 약물 저장부의 1회 약물 방출량은 상기 어퍼쳐의 크기 및 개수에 의해 조절되는 것인, 이식용 약물 전달 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 구동부는 수분차단용 물질로 코팅되어 있는 것인, 이식용 약물 전달 장치.
제 1 항 있어서, 상기 체외 조절기는 제1 플랜지의 자기력 (M1), 상기 단부캡의 자기력 (M2) 및 상기 체외 조절기의 외부자기력(M3)은, 상기 인렛을 통한 실린더 내부로의 약물 유입시는 M2-M3 > M2-M1, 그리고 상기 어퍼쳐를 통한 상기 이식 부위로의 약물 방출시는 M2-M3 < M2-M1의 조건을 만족하는 자기력을 갖는 것인, 이식용 약물 전달 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 어퍼쳐는 1개 내지 30개가 형성된 것인, 이식용 약물 전달 장치.
삭제