KR101537582B1 - 마이크로 니들이 형성된 풍선도관 제작방법 - Google Patents

Abstract

마이크로 니들이 형성된 풍선도관 제작방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 니들이 형성된 풍선도관 제작방법은, a) 열적 트랜스퍼 드로잉(thermal transfer drawing)에 의해 풍선도관 표면에 적용된 후 풍선도관 표면과 일체화되어 고정될 수 있는 고분자 재료를 기판에 코팅하는 단계; b) 소정의 온도로 가열된 마이크로 필러(micro pillar)를 이용하여 기판 표면의 고분자 재료를 액적 모양으로 채취하는 단계; c) 풍선도관의 표면을 섭씨 40 내지 300 도의 온도로 가열하는 단계; d) 고분자 재료를 채취한 마이크로 필러를 이용하여, 고분자 재료를 풍선도관 외부 표면에 접촉시킨 후, 풍선도관 외부 표면으로부터 마이크로 필러를 이격 시킴으로써 마이크로 니들을 형성하는 단계; e) 풍선도관을 냉각시키는 단계;를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.

Description

마이크로 니들이 형성된 풍선도관 제작방법 {Manufacturing Method for Balloon Catheter Having Micro Needles}

본 발명은 풍선도관 제작방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마이크로 니들이 형성된 풍선도관 제작방법에 관한 것이다.

일반적으로, 혈관, 식도, 장, 기관지, 기도, 담도, 요도 등의 내경을 갖는 관상형 조직에서 혈관의 경우 동맥경화, 기타 장기의 경우에는 암 등에 의해 내경의 협착이 발생된다. 예를 들어, 협심증 환자의 경우 콜레스테롤 침적 등으로 인하여 관상동맥, 말초혈관 등의 인체 내 혈관의 협착이 발생하여 혈류의 흐름이 저하되고, 이로 인하여 심한 통증이나 급작스런 사망이 유발되기도 하며, 기관지암, 식도암, 담도암 등에 의한 환자의 경우 암종괴에 의한 협착으로 호흡곤란, 음식섭취장애, 소화장애 등이 발발하므로, 결국 환자가 사망하게 된다.

이러한 증상을 치료하기 위한 방법의 대표적인 예로서 혈관 성형술을 들 수 있다. 혈관 성형술에는 크게 다음과 같은 네 가지 방법이 알려져 있다. 도 1 내지 도 4에는 종래 기술에 따른 혈관 성형술을 나타내는 모식도가 도시되어 있다.

첫 번째 방법은 풍선도관 확장술로서, 도 1 에 도시된 바와 같이, 내경이 좁아진 혈관(10) 또는 관상형 조직에 풍선도관(balloon catheter, 30)를 삽입하여 협착된 부위(20)에 고정시킨 후, 풍선확장을 통하여 협착된 부위를 넓혀주는 방법이다. 이러한 방법은 수술의 통증이나 공포감의 문제를 해결할 수 있다는 장점을 가지고 있으나, 70 %를 상회하는 재협착 발생률이 문제가 되고 있다.

두 번째 방법은 금속 망 스텐트(stent, 도 2의 40)를 활용하는 방법으로서, 앞서 언급한 풍선도관을 이용한 방법의 문제점인 높은 재협착 발생률을 개선시킬 수 있다. 구체적으로, 금속 망 스텐트(도 2의 40)를 활용하는 방법은, 스테인레스 스틸 및 각종 금속으로 제조된 금속 망 스텐트(stent, 40)를 협착된 관상형 조직(도 1의 20)에 삽입 장착시켜 원래의 관상형 조직의 크기로 넓혀줌으로써, 혈관 및 관상형 조직의 정상적인 기능을 유지하게 하는 방법이다. 이러한 방법은 앞서 언급한 풍선도관의 문제점을 일부 해결할 수 있으나, 스텐트에 의한 혈관 내벽의 손상으로 인한 혈관민무늬근의 이상성장 및 면역작용에 의한 혈구 침착으로 인하여 형성되는 신생내막 과형성(neointimal hyperplasia)을 초래하게 된다. 또한, 재협착 발생률이 30 내지 40 %로 비교적 높고 이로 인한 반복적 재관류 시술이 필요하다는 문제점이 있다.

세 번째 방법은 약물용출 스텐트(drug eluting stent)를 활용하는 방법으로서, 앞서 언급한 금속 망 스텐트의 문제점인 신생내막 과형성의 문제점을 개선시킬 수 있다. 구체적으로, 약물용출 스텐트(도3의 50)를 활용하는 방법은, 스텐트(50) 표면에 증식억제제(antiproliferative) 또는 면역억제제(immunosuppressive)를 코팅한 후 약물용출 스텐트(50)를 혈관(10) 에 적용하여, 코팅된 약물이 혈관(10) 조직에 흡수되도록 함으로써 혈관의 수축과 신생내막 과형성을 동시에 방지할 수 있다. 이러한 방법은 앞서 언급한 금속 망 스텐트의 문제점을 일부 해결할 수 있으나, 혈류에 의한 약물 손실과 스텐트 삽입으로 인한 재협착의 문제점을 가지고 있다.

네 번째 방법은 약물이 코팅된 약물용출 풍선도관을 활용하는 방법으로서, 앞서 언급한 약물용출 스텐트의 문제점을 개선시킬 수 있다. 구체적으로, 약물용출 풍선도관(도 4의 60)을 활용하는 방법은, 풍선도관(60) 표면에 증식억제제(antiproliferative) 또는 면역억제제(immunosuppressive)를 코팅한 후 약물용출 풍선도관(60)을 혈관(10)에 적용하여, 코팅된 약물이 혈관(10) 조직에 흡수되도록 함으로써 혈관 수축과 신생내막과형성을 동시에 방지할 수 있다. 이러한 방법으로 앞서 언급한 약물용출 스텐트의 문제점을 일부 해결할 수 있으나, 약물용출 풍선도관을 이용한 방법은 약물용출 스텐트를 이용한 방법과 마찬가지로 혈류에 의한 약물 손실의 문제점을 가지고 있다. 또한, 약물용출 풍선도관을 이용하는 방법은, 혈관 내부면과 풍선도관 외부면의 접촉에 의해 발생하는 비효율적인 약물 전달의 문제점을 가지고 있다.

한국공개특허공보 제10-2002-0059901호 (2002년 07월 16일 공개)

본 발명의 목적은, 풍선도관 표면에 마이크로 니들을 형성하여, 생체조직 내에 약물을 보다 더 효과적으로 전달 시킬 수 있는 구조의 풍선도관을 제작하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 풍선도관 제작방법은,

a) 열적 트랜스퍼 드로잉(thermal transfer drawing)에 의해 풍선도관 표면에 적용된 후 풍선도관 표면과 일체화되어 고정될 수 있는 고분자 재료를 기판에 코팅하는 단계;

b) 소정의 온도로 가열된 마이크로 필러(micro pillar)를 이용하여 기판 표면의 고분자 재료를 액적 모양으로 채취하는 단계;

c) 풍선도관의 표면을 섭씨 40 내지 300 도의 온도로 가열하는 단계;

d) 고분자 재료를 채취한 마이크로 필러를 이용하여, 고분자 재료를 풍선도관 외부 표면에 접촉시킨 후, 풍선도관 외부 표면으로부터 마이크로 필러를 이격 시킴으로써 마이크로 니들을 형성하는 단계;

e) 풍선도관을 냉각시키는 단계;

를 포함하는 구성일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 풍선도관 제작방법은, f) 마이크로 니들 표면 또는 풍선도관 외부 표면에 생체 조직 내에 전달할 약물을 코팅하는 단계;를 더 포함하는 구성일 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 풍선도관 제작방법에 따르면, 열트랜스퍼 드로잉 방법을 이용하여 기제작된 풍선도관 표면에 풍선재료와 동일하거나 상이한 고분자 재료로 구성된 마이크로니들을 손쉽게 형성시킬 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 풍선도관이 혈관 내부에 삽입되어 적용되는 모습을 나타내는 사시도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 금속 스텐트를 나타내는 사시도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 약물용출 스텐트가 혈관 내부에 삽입되어 적용되는 모습을 나타내는 사시도이다.
도 4는 종래 기술에 따른 약물 용출 풍선도관과 스텐트가 혈관 내부에 삽입되어 적용되는 모습을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 마이크로 니들이 형성된 풍선도관을 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 마이크로 니들이 형성된 풍선도관이 팽창된 모습을 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 5에 도시된 풍선도관의 단면도이다.
도 8은 도 5의 A - A' 절단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍선도관이 혈관 내부에 삽입되어 생체조직 내에 약물을 전달하는 과정을 나타내는 절단면 모식도이다.
도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 마이크로 니들이 형성된 풍선도관 제작방법을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 마이크로 니들을 형성하는 과정을 나타내는 측면 모식도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하지만 본 발명의 범주가 그것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하며, 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 소지가 있는 구성에 대해서도 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 5에는 본 발명에 따른 마이크로 니들이 형성된 풍선도관을 나타내는 사시도가 도시되어 있고, 도 6에는 본 발명에 따른 마이크로 니들이 형성된 풍선도관이 팽창된 모습을 나타내는 사시도가 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 풍선도관(400a, 400b, 400c)은, 풍선도관 본체부(100), 풍선도관 본체부(100) 표면에 형성된 하나 이상의 마이크로 니들(200a, 200b, 200c) 및 풍선도관 본체부(100) 내부와 연통된 구조의 주입부(300)를 포함하는 구성일 수 있다.

구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 풍선도관 본체부(100)는, 가스 주입 또는 액체 주입에 의해 부피 확장될 수 있다. 풍선도관 본체부(100)는 소정 크기의 탄성력을 가지는 탄성소재로 구성될 수 있으나, 경우에 따라서 탄성력을 가지지 않는 소재로 구성되고 가스 주입 또는 액체 주입에 의해 부피 확장될 수 있는 구조로 구성될 수 있다.

또한, 마이크로 니들(200a, 200b, 200c)은 풍선도관 본체부(100)에 일체형으로 형성되거나 분리될 수 있는 형태로 형성될 수 있다.

구체적으로 본 발명의 제 1 실시예에 따른 풍선도관(400a)의 마이크로 니들(200a)은, 열적 트랜스퍼 드로잉(thermal transfer drawing)에 의해 풍선도관 본체부(100) 표면에 형성된 후 풍선도관 본체부(100)의 표면과 일체화되어 고정되는 구조이다.

또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 풍선도관(400b)의 마이크로 니들(200b)은, 열적 트랜스퍼 드로잉(thermal transfer drawing)에 의해 상기 풍선도관 본체부(100) 표면에 형성된 후 소정 크기의 외력에 의해 풍선도관 본체부(100)의 표면과 분리될 수 있는 구조이다.

또한, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 풍선도관(400c)의 마이크로 니들(200c)은, 열적 드로잉(thermal drawing)에 의해 풍선도관 본체부(100)의 표면이 돌출되어 형성된 구조이다.

상기 언급한 각 실시예에 따른 마이크로 니들(200a, 200b, 200c)을 풍선도관 본체부(100) 표면에 형성하는 방법에 대해서는 이하에서 더욱 자세히 언급하기로 한다.

한편 가스, 주입부(300)는, 풍선도관 본체부(100) 내부에 가스 또는 액체를 주입할 수 있도록 풍선도관 본체부(100) 내부와 연통된 구조일 수 있다.

경우에 따라서, 마이크로 니들(200a, 200b, 200c)의 표면 또는 풍선도관 본체부(100)의 외부 표면에는, 생체조직 내에 전달 할 약물이 코팅될 수 있다.

따라서, 이러한 구조를 포함하는 본 발명에 따른 풍선도관(400a, 400b, 400c)은, 혈관 또는 관상형 조직 내에 삽입되어 혈관 성형술에 활용될 수 있고, 생체조직에 직접 침투하여 약물을 전달할 수 있으므로, 약물 전달 효과를 현저히 향상시킬 수 있다.

도 7에는 도 5에 도시된 풍선도관의 단면도가 도시되어 있고, 도 8에는 도 5의 A - A' 절단면도가 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 풍선도관(400a, 400b, 400c)의 마이크로 니들(200a, 200b, 200c)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 풍선도관 본체부(100)의 중심선을 기준으로 점대칭 또는 선대칭 형태로 배열될 수 있다. 또한, 마이크로 니들(200a, 200b, 200c)의 형성 위치 및 수량은 적용하고자 하는 혈관 또는 관상형 조직의 형태에 따라 변경이 가능함은 물론이다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 풍선도관(400b)은, 열적 트랜스퍼 드로잉(thermal transfer drawing)에 의해 풍선도관 본체부(100) 표면에 형성된 후 소정 크기의 외력에 의해 풍선도관 본체부(100)의 표면과 분리될 수 있는 고분자 재료로 구성되는 하나 이상의 마이크로 니들(200b)을 포함하는 구성일 수 있다.

이때, 본 실시예에 따른 마이크로 니들(200b)은 신체조직 내부에서 무해한 성분으로 분해될 수 있는 고분자 소재로 구성된다면 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어, 생분해성 고분자 소재로 구성될 수 있다.

구체적으로 상기 언급한 생분해성 고분자 소재는, PLGA(Poly Lactic Glycolic Acid), PLLA(Poly L-Lactic Acid), PDLLA(Poly D,L-Lactides), PCL(Polycaprolactone, Poly Lactide-co-caprolactone) 및 PDO(Poly Lactide/glycolide-co-dioxanone)로 이루어진 군으로부터 하나 또는 둘 이상 선택되는 것일 수 있다.

또한, 상기 언급한 생분해성 고분자 소재는, PLGA(Poly Lactic Glycolic Acid) 및 폴리에틸렌 글리콜(Polyethylen glycol)이 혼합된 혼합물, PLGA 및 메톡시 폴리에틸렌 글리콜(Methoxy Polyethylen glycol)이 혼합된 혼합물, PLGA 및 메톡시 폴리에틸렌 글리콜의 공중합체로 이루어진 군으로부터 하나 또는 둘 이상 선택되는 것일 수 있다.

이 경우, 마이크로 니들(200b)을 구성하는 생분해성 고분자 소재는, 생체조직 내에 전달 할 약물(500)을 포함할 수 있다.

따라서, 이러한 구성을 포함하는 본 발명에 따른 풍선도관(400b)은, 마이크로 니들 자체에 약물을 첨가하여 생체조직 내에 직접 흡수되도록 함으로써 약물 전달 효과를 현저히 향상시킬 수 있다.

도 9에는 본 발명의 제 1 실시예 및 제 3 실시예에 따른 풍선도관(400a, 400c)이 혈관 내부에 삽입되어 생체조직 내에 약물을 전달하는 과정을 나타내는 절단면 모식도가 도시되어 있다.

도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍선도관(400a, 400c)을 이용하여 혈관 내부에 적용하는 방법에 대해 설명하기로 한다.

도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 풍선도관(400a, 400c)은, 확장되지 않은 상태에서 혈관(600) 내부로 삽입된다. 이때, 마이크로 니들(200a, 200c)의 표면 또는 풍선도관 본체부(100)의 외부 표면에는, 생체조직 내에 전달 할 약물(500)이 코팅되어 있다.

혈관(600) 내부에 삽입된 풍선도관(400a, 400c)은, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 풍선도관(400a, 400c) 내부에 가스 또는 액체를 주입하여 풍선도관 본체부(100)를 확장시켜, 마이크로 니들(200a, 200c)이 혈관 내부면에 직접 맞닿거나 침투될 수 있도록 한다.

이때, 도 9의 (c)에 도시된 바와 같이, 마이크로 니들(200a, 200c)의 표면 또는 풍선도관 본체부(100)의 외부 표면에 코팅된 약물(500)이 혈관 조직 내부로 직접 침투된다.

소정의 시간이 흐른 뒤, 도 9의 (d)에 도시된 바와 같이, 풍선도관 본체부(100) 내부에 주입된 가스 또는 액체를 제거하여 풍선도관 본체부(100)의 부피를 축소시킨 후, 도 9의 (e)에 도시된 바와 같이, 풍선도관(400a, 400c)을 제거한다.

따라서, 본 실시예에 따른 풍선도관(400a, 400c)은, 혈관 또는 관상형 조직 내에 삽입되어 혈관 성형술에 활용될 수 있고, 생체조직에 직접 침투하여 약물을 전달할 수 있으므로, 약물 전달 효과를 현저히 향상시킬 수 있다.

도 10에는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 마이크로 니들이 형성된 풍선도관 제작방법을 나타내는 흐름도가 도시되어 있고, 도 11에는 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 따른 마이크로 니들을 형성하는 과정을 나타내는 측면 모식도가 도시되어 있다.

우선, 도 10 및 도 11을 참조하여, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 풍선도관 제작방법을 설명하기로 한다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 풍선도관(400a)을 제작하는 방법(S100)은, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, a) 열적 트랜스퍼 드로잉(thermal transfer drawing)에 의해 풍선도관 표면에 적용된 후 풍선도관 표면과 일체화되어 고정될 수 있는 고분자 재료(820a)를 기판(810)에 코팅하는 단계(S110), 및 b) 소정의 온도로 가열된 마이크로 필러(micro pillar, 830)를 이용하여 기판(810) 표면의 고분자 재료(820a)를 액적 모양(840)으로 채취하는 단계(S120)를 포함할 수 있다.

이때, 기판(810)은 소정의 온도로 예열되어 고분자 재료(820)을 안정적으로 지지할 수 있는 부재라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어 실리콘 기판일 수 있다. 또한, 기판(810)은 표면에 코팅된 고분자 재료(820a)가 마이크로 필러(830)에 용이하게 채취될 수 있도록, 섭씨 40 내지 300 도로 예열 될 수 있고, 바람직하게는 섭씨 100 내지 200 도로 예열 될 수 있다. 또한, 마이크로 필러(830) 역시 고분자 재료(820)를 액적 모양(840)으로 용이하게 채취할 수 있도록, 섭씨 40 내지 300 도로 예열될 수 있고, 바람직하게는 섭씨 100 내지 200 도로 예열될 수 있다.

또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 풍선도관(400a)을 제작하는 방법(S100)은, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, c) 풍선도관의 표면을 섭씨 40 내지 300 도의 온도로 가열하는 단계(S130), 및 d) 고분자 재료를 채취한 마이크로 필러를 이용하여, 고분자 재료를 풍선도관 외부 표면에 접촉시킨 후, 풍선도관 외부 표면으로부터 마이크로 필러를 이격 시킴으로써 마이크로 니들을 형성하는 단계(S140)를 포함할 수 있다.

마지막으로, 본 실시예에 따른 풍선도관(400a)을 제작하는 방법(S100)은, 도 10에 도시된 바와 같이, e) 풍선도관을 냉각시키는 단계(S150)를 포함할 수 있다. 경우에 따라서, 본 실시예에 따른 풍선도관(400a)을 제작하는 방법(S100)은, f) 마이크로 니들(200a) 표면 또는 풍선도관(400a) 외부 표면에 생체 조직 내에 전달할 약물을 코팅하는 단계(S160)를 더 포함할 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따른 일체형 마이크로 니들이 형성된 풍선도관에 따르면, 풍선도관표면 또는 마이크로 니들 표면에 약물전달 케리어(carrier)를 코팅하여 생체조직 내에 삽입되었다 후퇴하여 생체조직 내에 직접 전달함으로써 약물 전달 효과를 현저히 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 분리형 마이크로 니들이 형성된 풍선도관에 따르면, 마이크로 니들 자체에 약물을 첨가하여 생체조직 내에 삽입되어 직접 흡수되도록 함으로써 약물 전달 효과를 현저히 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 풍선도관 제작방법에 따르면, 열트랜스퍼 드로잉 방법을 이용하여 기제작된 풍선도관 표면에 풍선재료와 동일하거나 상이한 고분자 재료로 구성된 마이크로니들을 손쉽게 형성시킬 수 있다.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10: 혈관
20: 협착 부위
30: 풍선도관
40: 금속 망 스텐트
50: 약물용출 스텐트
60: 약물용출 풍선도관
100: 풍선도관 본체부
200a, 200b, 200c: 마이크로 니들
300: 주입부
400a, 400b, 400c: 풍선도관
500: 약물
600: 혈관
700: 가스 공급관
810: 기판
820a, 820b: 코팅된 고분자 재료
830: 마이크로 필러(micro pillar)
840: 액적 모양으로 채취된 고분자 재료

Claims (2)

1. 풍선도관을 제작하는 방법(S100)으로서,
   a) 열적 트랜스퍼 드로잉(thermal transfer drawing)에 의해 풍선도관 표면에 적용된 후 풍선도관 표면과 일체화되어 고정될 수 있는 고분자 재료를 기판에 코팅하는 단계;
   b) 소정의 온도로 가열된 마이크로 필러(micro pillar)를 이용하여 기판 표면의 고분자 재료를 액적 모양으로 채취하는 단계;
   c) 풍선도관의 표면을 섭씨 40 내지 300 도의 온도로 가열하는 단계;
   d) 고분자 재료를 채취한 마이크로 필러를 이용하여, 고분자 재료를 풍선도관 외부 표면에 접촉시킨 후, 풍선도관 외부 표면으로부터 마이크로 필러를 이격 시킴으로써 마이크로 니들을 형성하는 단계;
   e) 풍선도관을 냉각시키는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍선도관 제작방법.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 풍선도관 제작방법은,
   f) 마이크로 니들 표면 또는 풍선도관 외부 표면에 생체 조직 내에 전달할 약물을 코팅하는 단계;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍성도관 제작방법.

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