KR101798326B1

KR101798326B1 - 코팅 마이크로 니들 제조장치

Info

Publication number: KR101798326B1
Application number: KR1020160043052A
Authority: KR
Inventors: 박정환; 선우혜승; 김지연
Original assignee: 가천대학교 산학협력단
Priority date: 2016-04-07
Filing date: 2016-04-07
Publication date: 2017-11-15
Also published as: KR20170115404A

Abstract

개시된 본 발명에 의한 코팅 마이크로 니들 제조장치는, 유연한 재질로 형성되며 코팅제가 마련되는 코팅유닛 및 코팅제를 향해 마이크로 니들을 이동 가능하게 지지하며 유연한 재질의 탄성부재가 마련되어 마이크로 니들을 탄성 지지하는 지지유닛을 포함하며, 코팅유닛 및 지지유닛의 강도는 마이크로 니들보다 낮도록 마련되어 코팅제에 침지되는 마이크로 니들의 수평을 탄성력으로 정렬시킨다. 이러한 구성에 의하면, 마이크로 니들의 코팅 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

코팅 마이크로 니들 제조장치{PREPARATION APPARATUS FOR COATED MICRO-NEEDLES}

본 발명은 코팅 마이크로 니들 제조장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 코팅 마이크로 니들의 제조시의 수평 조절이 용이해져 품질을 향상시킬 수 있는 코팅 마이크로 니들 제조장치에 관한 것이다.

상용화된 약물 전달 방법으로써, 경구방식, 주사방식 및 경피방식으로 구분될 수 있다. 이 중, 경구방식은 가장 보편적이고 편리한 방법 중 하나이지만, 위장관에 의한 약물의 변성과 흡수율 한계를 가진다. 특히, 인슐린, 호르몬제와 같은 단백질 및 DNA 구성체의 경우 위장관에 의하여 대부분의 성분이 분해된다.

주사방식의 경우, 약물 전달이 가장 빠르고 효과적이긴 하지만, 주사 바늘에 대한 환자의 고통과 거부감이라는 정신적 스트레스를 유발할 뿐만 아니라, 전문 의료인에 의한 시술이 요구된다. 또한, 주사방식은 일회성으로 사용됨으로써, 반복 투여가 어렵다.

상술한 경구방식과 주사방식의 단점을 극복하기 위한 새로운 약물 전달 방식인 경피방식은 피부를 통해 약물을 전달함으로써 위장장애를 피할 수 있으며 환자의 통증과 거부감을 줄일 수 있다. 그러나, 경피방식의 경우, 피부의 각질층에 의해 전달되는 약물의 분자량이 500Da이하만 가능하며, 약물의 종류에 따라 전달되는 양과 속도의 차이가 발생된다. 이러한 경피방식의 한계를 극복하기 위해 근래에 활발히 개발되고 있는 마이크로 니들(MICRO-NEEDLES)은, 피부의 표면에 작은 구멍을 뚫어 약물을 전달함으로써 약물 전달의 목적에 따라 90 내지 1500 ㎛로 길이 조절이 용이하다.

한편, 마이크로 니들이 제조되는 방식 중, 마이크로 니들의 표면에 약물을 코팅하는 방식은 마이크로 수준으로 정밀도를 조절하면서 코팅이 이루어져야 하기 때문에, 코팅 균일도 확보가 어렵다. 따라서, 마이크로 니들의 코팅 품질을 향상시키기 위한 다양한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.

국내공개특허 10-2007-7013492 국내공개특허 10-2014-0006168

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 코팅제에 침지되는 마이크로 니들의 물리적 손상 없는 수평 정렬이 가능하여 제조 품질을 향상시킬 수 있는 코팅 마이크로 니들 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 코팅 마이크로 니들 제조장치는, 마이크로 니들이 침지되는 코팅제가 마련되는 코팅유닛 및 상기 코팅유닛의 상기 코팅제를 향해 상기 마이크로 니들을 이동 가능하게 지지하는 지지유닛을 포함하며, 상기 코팅유닛 및 지지유닛은 상기 마이크로 니들을 탄력 지지하도록 유연한 재질로 형성되어 상기 코팅제에 침지되는 상기 마이크로 니들의 수평을 정렬시킨다.

일측에 의하면, 상기 코팅유닛은, 탄성 변형 가능한 유연한 재질로 형성되는 받침부재 및 상기 지지유닛과 마주하는 상기 받침부재의 상면에 유연한 재질로 마련되어 상기 코팅제가 수용되는 수용부재를 포함한다.

일측에 의하면, 상기 받침부재는 폴리디메치실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS)을 포함하는 탄성 중합체로 형성된다.

일측에 의하면, 상기 받침부재는 탄성 재질이며 부피를 가지는 형상을 가진다.

일측에 의하면, 상기 받침부재는 중앙에 상기 수용부재가 놓여지는 탄성 재질의 플레이트 형상을 가지며, 상기 받침부재의 테두리는 복수의 받침 다리에 의해 지지된다.

일측에 의하면, 상기 받침부재 및 수용부재는 상기 마이크로 니들보다 기계적 강도가 낮은 탄성 재질로 형성된다.

일측에 의하면, 상기 수용부재는 상기 받침부재의 상면에 대해 소정 깊이 인입(引入)되어 형성되거나, 상기 지지유닛과 마주하는 상기 받침부재의 상면으로부터 돌출되어 상기 코팅제를 수용한다.

일측에 의하면, 상기 수용부재는 상기 받침부재와 동일한 재질로 형성되거나 일체로 형성된다.

일측에 의하면, 상기 수용부재는 유연한 재질로 형성되어 상기 지지유닛과 마주하는 상기 받침부재의 상면에 상기 코팅제가 수용되도록 마련되며, 상기 수용부재가 유동되지 않도록 감싸 지지하는 수용 지지체가 상기 받침부재의 상면에 마련된다.

일측에 의하면, 상기 마이크로 니들에 의해 가압되는 상기 받침부재의 압력 변화를 감지하는 압력센서를 포함하며, 상기 압력센서에 의해 받침부재가 감지되면 상기 마이크로 니들을 원위치로 복원시킨다.

일측에 의하면, 상기 지지유닛은, 상기 마이크로 니들을 지지하며 상기 코팅유닛을 향해 움직임 가능한 지지부재 및 상기 지지부재와 상기 마이크로 니들 사이에 마련되며 유연한 재질로 형성되는 탄성부재를 포함한다.

일측에 의하면, 상기 지지부재는 진공력에 의해 상기 마이크로 니들을 흡착하여 지지한다.

일측에 의하면, 상기 코팅제는 약물 또는 생물학적 물질을 포함하는 유효성분, 점성제, 계면활성제 및 정제수가 혼합되거나, 상기 유효성분, 점성제 및 계면활성제가 혼합된다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 코팅 마이크로 니들 제조장치는, 유연한 재질로 형성되며 코팅제가 마련되는 코팅유닛 및 상기 코팅제를 향해 상기 마이크로 니들을 이동 가능하게 지지하며, 유연한 재질의 탄성부재가 마련되어 상기 마이크로 니들을 탄성 지지하는 지지유닛을 포함하며, 상기 코팅유닛 및 지지유닛의 강도는 상기 마이크로 니들보다 낮도록 마련되어, 상기 코팅제에 침지되는 상기 마이크로 니들의 수평을 탄성력으로 정렬시킨다.

일측에 의하면, 상기 코팅유닛은, 부피를 가지는 형상을 가지며, 탄성 변형 가능한 재질로 형성되는 받침부재 및 상기 받침부재의 상면에 마련되어 상기 코팅제를 수용 가능한 수용부재를 포함한다.

일측에 의하면, 상기 수용부재는 상기 받침부재의 상면에 대해 소정 깊이 인입(引入)되어 형성되거나, 상기 지지유닛과 마주하는 상기 받침부재의 상면으로부터 돌출되어 상기 코팅제를 수용하며, 상기 받침부재와 동일한 재질로 형성되거나 일체로 형성된다.

일측에 의하면, 상기 코팅유닛은, 탄성 변형 가능한 플레이트 형상을 가지며 테두리가 복수의 받침 다리에 의해 지지되는 받침부재, 상기 받침부재에 상기 코팅제를 수용한 상태로 적층되는 용기 형상을 가지는 수용부재 및, 상기 코팅제에 상기 마이크로 니들이 침지되어 상기 받침부재가 탄성 변형됨을 감지하여, 상기 받침부재가 감지되면 상기 마이크로 니들의 가압력을 해제시키고 상기 마이크로 니들을 원위치로 복원시켜 상기 마이크로 니들의 코팅을 제어하는 압력센서를 포함한다.

상기 받침부재의 압력 변화에 따라 상기 마이크로 니들의 코팅 동작을 제어하는 압력센서를 포함한다.

일측에 의하면, 상기 지지유닛은, 상기 마이크로 니들을 진공력에 의해 흡착하여 지지하며, 상기 코팅유닛을 향해 움직임 가능한 지지부재 및 상기 지지부재와 상기 마이크로 니들 사이에 마련되며 유연한 재질로 형성되는 탄성부재를 포함한다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 코팅제를 수용하는 코팅유닛과 마이크로 니들을 지지하는 지지유닛이 탄성력을 가지는 유연한 재질로 형성됨으로써, 코팅제에 마이크로 니들이 침지되어 접촉되더라도 물리적 손상 없이 수평하게 정렬될 수 있게 된다.

둘째, 마이크로 니들의 물리적 손상 없는 정렬이 가능해짐에 따라, 마이크로 니들의 제조 품질 향상에 기여할 수 있게 된다.

셋째, 정량의 약물을 포함하는 코팅제에 대한 정렬이 가능해짐에 따라 균일한 높이로 신속하게 마이크로 니들을 코팅할 수 있게 된다.

넷째, 마이크로 니들이 침지되는 코팅제가 수용되는 수용부재의 크기 변화가 가능하여, 코팅 과정 중 도포되는 코팅제의 양을 최소화하여 경제성 향상에 기여한다.

다섯째, 압력센서를 통해 받침부재의 탄성력 변화를 감지함으로써, 재현성 있는 마이크로 니들의 코팅을 제공하여 정량적이고 균일한 코팅이 가능해진다.

여섯째, 간단한 동작으로도 정량적이고 균일한 마이크로 니들의 코팅이 가능하므로, 자동화와 대량 생산 시스템에 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 코팅 마이크로 니들 제조장치를 개략적으로 도시한 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 코팅 마이크로 니들 제조장치의 제조 동작을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 사시도,
도 3은 도 1에 도시된 코팅 마이크로 니들을 제조하기 위한 약물의 함량을 구하기 위해 자외선-가시광선 분광분석법을 이용한 트리판 블루(TB)의 검량선,
도 4는 도 1에 도시된 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의해 제조된 마이크로 니들을 전자 현미경으로 촬영한 이미지,
도 5는 코팅제의 종류에 따라 코팅 횟수에 따른 질량 관계를 개략적으로 도시한 그래프.
도 6은 코팅제의 종류에 따라 코팅 횟수에 따른 길이 관계를 개략적으로 도시한 그래프,
도 7은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의한 코팅 마이크로 니들 제조장치를 개략적으로 도시한 사시도,
도 8은 도 5에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 의한 코팅 마이크로 니들 제조장치의 제조 동작을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 단면도, 그리고,
도 9는 도 7에 도시된 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의해 제조된 마이크로 니들을 광학 현미경으로 촬영한 이미지이다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 코팅 마이크로 니들 제조장치(1)는 코팅유닛(10) 및 지지유닛(20)을 포함한다.

참고로, 본 발명에서 설명하는 코팅 마이크로 니들 제조장치(1)는 약제가 코팅되는 마이크로 니들(M)을 제조하기 위한 장치로써, 이하에서는 설명의 편의를 위해 약제를 코팅제(C)로 지칭하여 설명한다. 또한, 본 발명에 의한 코팅 마이크로 니들 제조장치(1)는 자세히 도시되지 않았으나, 피부에 침투하여 용융되는 약제인 코팅제(C)가 코팅된 복수의 팁과 이러한 복수의 팁을 지지하는 베이스를 포함하는 마이크로 니들(M)을 제조한다.

상기 코팅유닛(10)은 코팅제(C)가 마련되며 유연한 재질로 형성된다. 이러한 코팅유닛(10)은 받침부재(11)와 수용부재(12)를 포함한다.

상기 받침부재(11)는 후술할 지지유닛(20)과의 간섭에 의해 탄성 변형 가능한 유연한 재질로 형성된다. 본 실시예에서는, 상기 받침부재(11)가 폴리디메치실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS)을 포함하는 탄성 중합체로 형성되는 것으로 예시한다. 이러한 받침부재(11)는 소정 두께를 가짐으로써 부피를 가지는 육면체 형상을 가진다. 그러나, 상기 받침부재(11)의 형상은 도시된 예로 한정되지 않으며, 동그란 원통 형상을 가지는 것과 같이 부피를 가지는 다양한 형상으로 변형 가능하다.

참고로, 본 실시예에 의한 받침부재(11)는 폴리디메치실록산(PDMS)과 폴리디메치실록산 경화제(curing agent)를 10:1의 비율로 혼합하여 진공을 통해 기포를 제거하여 제조된다. 또한, 페트리 디쉬(Petridish)에 마이크로 수준 예컨대, 288μm 의 필름을 붙인 후, 폴리디메치실록산(PDMS) 혼합제를 부어 80도의 온도로 경화시켜 제조된다. 본 실시예에서는 상기 받침부재(11)가 대략 288μm 높이의 코팅제(C)를 수용할 수 있도록 형성되는 것으로 예시한다.

한편, 상기 받침부재(11)의 기계적 강도는 마이크로 니들(M)의 기계적 강도보다 낮다. 이로 인해, 상기 받침부재(11)에 마이크로 니들(M)이 접촉되더라도 탄성력을 가지면서도 마이크로 니들(M)보다 기계적 강도가 낮은 받침부재(11)의 재질 특성으로 인해 마이크로 니들(M)의 물리적 파손이 예방된다.

상기 수용부재(12)는 지지유닛(20)과 마주하는 받침부재(11)의 상면에 코팅제(C)가 수용되도록 마련한다. 이때, 상기 수용부재(12)는 받침부재(11)의 상면으로부터 소정 깊이 음각으로 인입(引入)되어 형성된 우물(well) 형상으로 마련되어, 코팅제(C)를 수용한다. 이러한 수용부재(12)의 깊이와 코팅제(C)를 수용하는 넓이는 제조되는 마이크로 니들(M)의 조건에 따라 가변 가능하다.

한편, 상기 수용부재(12)는 받침부재(11)로부터 인입되어 형성됨에 따라, 받침부재(11)와 일체로 형성됨으로써, 마이크로 니들(M)보다 기계적 강도가 낮은 탄성 중합체로 형성된다.

참고로, 상기 수용부재(12)가 받침부재(11)에 대해 인입되어 형성되는 것으로 도시 및 예시하나 꼭 이에 한정되지 않은다. 즉, 상기 수용부재(12)가 받침부재(11)와 동일한 재질로 형성되되 용기와 같은 형상을 가지고 받침부재(11)의 상면에 적층되어 코팅제(C)를 수용하는 변형예도 가능하다.

상기 지지유닛(20)은 코팅유닛(10)에 수용된 코팅제(C)를 향해 마이크로 니들(M)이 움직임 가능하도록 지지한다. 이를 위해, 상기 지지유닛(20)은 지지부재(21)와 탄성부재(22)를 포함한다.

상기 지지부재(21)는 마이크로 니들(M)을 지지하며, 코팅유닛(10)을 향해 움직임 가능하다. 이러한 지지부재(21)는 자세히 도시되지 않았으나 구동수단과 연결되어 도 1에 도시된 화살표 방향으로 승하강 가능하다. 이때, 미도시된 지지부재(21)의 구동수단은 마이크로 니들(M)이 승하강되는 높이 및 속도를 조절할 수 있도록 제어된다.

또한, 상기 지지부재(21)는 내부가 진공인 봉 형상을 가짐으로써, 진공력에 의해 마이크로 니들(M)을 흡착하여 지지한다. 이때, 상기 지지부재(21)의 하부 즉, 코팅유닛(10)과 마주하는 하면에 마이크로 니들(M)이 흡착되어 지지된다.

상기 탄성부재(22)는 지지부재(21)와 마이크로 니들(M)의 사이에 마련되며, 유연한 재질 즉, 탄성 재질로 형성된다. 상기 탄성부재(22)는 도 1과 같이 z축 뿐만 아니라, x 및 y축으로도 움직임 가능한 탄성체이다. 이러한 탄성부재(22)는 지지부재(21)에 지지된 마이크로 니들(M)의 흡착력을 방해하지 않도록 지지부재(21)의 외주를 감싸도록 마이크로 니들(M)과 지지부재(21)의 사이에 마련된다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 코팅 마이크로 니들 제조장치(1)의 제조 동작을 도 1 및 도 2를 참고하여 설명한다.

우선, 도 1의 도시와 같이, 상기 지지부재(21)의 진공력에 의해 탄성부재(22)를 사이에 두고 마이크로 니들(M)이 지지유닛(20)에 지지되어, 코팅유닛(10)과 마주하도록 배치된다. 이때, 상기 마이크로 니들(M)은 탄성부재(22)의 유연한 재질 특성에 의해, x, y 및 z축으로 움직임 가능하게 지지된다.

이 후, 도 2의 도시와 같이, 상기 지지유닛(20)이 z축 방향으로 하강되어 받침부재(11)의 수용부재(12)에 수용된 코팅제(C)에 침지된다. 이때, 상기 지지유닛(20)에 지지된 마이크로 니들(M)은 지지된 탄성부재(22)와, 접촉되는 받침부재(11) 및 수용부재(12)의 유연한 재질 특성에 의해, 코팅제(C)에 침지된 상태에서 z축으로 추가 이동하게 된다. 또한, 상기 마이크로 니들(M)과 지지부재(21) 사이에 마련된 탄성부재(22)에 의해 마이크로 니들(M)의 수평 여부와 상관 없이 z축 뿐만 아니라, x 및 y축으로 움직임으로써, 마이크로 니들(M)을 유연하게 가동시킨다. 이러한 코팅유닛(10)과 지지유닛(20)의 유연한 재질 특성에 의한 탄성력으로 인해, 받침부재(11)에 접촉된 마이크로 니들(M)의 물리적인 손상 없이 마이크로 니들(M)의 수평 정렬이 가능해진다.

상기와 같이 코팅제(C)에 수평하게 정렬되어 침지된 마이크로 니들(M)은 지지부재(21)에 지지된 상태에서 승강되어 마이크로 니들(M)에 충분한 높이로 코팅을 수행한다. 즉, 별도의 마이크로 니들(M)의 정렬 동작 없이, 마이크로 니들(M)이 코팅제(C)에 침지됨과 동시에 수평하게 정렬되어 코팅된다.

이렇게 마이크로 니들(M)의 코팅이 완료되면, 다시 도 1과 같이 코팅유닛(10)을 벗어나 마이크로 니들(M)이 건조된다. 이때, 필요에 따라 마이크로 니들(M)의 코팅이 1회 이상 이루어질 수 있으며, 이전 코팅과 다음 코팅 사이에 충분한 건조시간이 주어진다.

참고로, 이상과 같이 제조된 코팅 마이크로 니들(M) 내의 약물 함량을 구하기 위해 자외선-가시광선 분광분석법을 이용한 트리판 블루(TB)의 검량선(calibration curve)이 도 3에 도시된다. 도 3의 트리판 블루(Trypan Blue)(TB) 검량선은 코팅된 마이크로 니들(M)의 함량을 구하기 위한 농도/강도(intensity) 범위에 대한 그래프이다. 도 3의 그래프는 실험적으로 도출한 트리판 블루(TB)의 검량선으로써, 도 3의 그래프로부터 도출된 식을 이용하여 미지의 샘플 즉, 코팅 마이크로 니들(M)을 녹인 샘플에서 트리판 블루(TB)의 함유량을 알 수 있다. 즉, 도 3의 그래프는 트리판 블루(TB)의 양을 알 수 있는 기준을 구하기 위한 그래프이다.

이러한 트리판 블루(TB)는 코팅제로 사용되는 약물 또는 생물학적 물질을 대신하여 사용된 염색약으로써, 가시적인 관찰 및 전달량 측정을 위해 사용되는 모델 약물이다.

본 발명에서 설명하는 코팅제(C)는 정제수에 약물 또는 생물학적 물질을 포함하는 유효성분, 점성제, 및 계면활성제를 혼합하여 제조된다. 또는, 상기 코팅제(C)는 정제수를 제외한 상기 유효성분, 점성제 및 계면활설제만이 혼합되어 제조된다. 여기서, 상기 모델 약물은 마이크로 니들(M)에 코팅된 모습을 육안으로 확인할 수 있도록 상술한 트리판 블루(Trypan blue)를 선택하였으며, 점성제는 카르복시메틸셀루로오소(carboxymethylcellulose, CMC)를 선택한 것으로 예시한다. 아울러, 상기 계면활성제는 Tween 80인 것으로 예시한다.

다음과 같이, 상기 코팅제(C)를 3가지 타입으로 제조하여, 계면활성제의 농도에 따른 마이크로 니들(M)의 코팅 높이와 함량을 하기 표 1과 같이 비교하였다.

코팅제 Ⅰ	CMC 8%(w/w) + Trypan blue 5%(w/w) + Tween 80 0.5%(w/w) + DW 86.5%(w/w)
코팅제 Ⅱ	CMC 8%(w/w) + Trypan blue 5%(w/w) + Tween 80 1.0%(w/w) + DW 86%(w/w)
코팅제 Ⅲ	CMC 8%(w/w) + Trypan blue 5%(w/w) + Tween 80 2.0%(w/w) + DW 85%(w/w)

이러한 계면활성제의 농도에 따른 표 1의 비교표에서, 코팅제 Ⅱ에 의해 제조된 코팅 마이크로 니들(M)을 전자 현미경으로 촬영한 이미지가 도 4에 도시된다. 도 4와 같이, 일 실시예에 의해 제조된 마이크로 니들(M) 표면의 코팅이 균일함을 확인할 수 있다.

또한, 상기 코팅제(C)에 혼합된 점성제의 농도에 따른 마이크로 니들(M)의 코팅 높이와 함량을 비교하기 위해, 모델 약물인 트리판 블루와 계면활성제인 Tween 80의 농도를 고정시키고 점성제인 CMC의 함량을 6가지로 비교하였다. 이러한 점성제의 비교는 하기 표 2와 같다.

코팅제	트리판 블루	점성제	계면활성제	정제수
코팅제 A	5% (W/W)	4% (W/W)	1% (W/W)	90% (W/W)
코팅제 B	5% (W/W)	6% (W/W)	1% (W/W)	90% (W/W)
코팅제 C	5% (W/W)	8% (W/W)	1% (W/W)	90% (W/W)
코팅제 D	5% (W/W)	10% (W/W)	1% (W/W)	90% (W/W)
코팅제 E	5% (W/W)	12% (W/W)	1% (W/W)	90% (W/W)
코팅제 F	5% (W/W)	14% (W/W)	1% (W/W)	90% (W/W)

이때, 상기 마이크로 니들(M)의 코팅 횟수에 따른 코팅량을 비교하기 위해 표 2의 코팅제 C 및 D를 선택하여 코팅 횟수 1, 2, 3회에 따른 코팅 높이와 함량을 도 5 및 도 6과 같이 비교하였다. 여기서, 도 5의 X축은 점성제(CMC)가 8% 혼합된 코팅제 C 및 점성제(CMC)가 10% 혼합된 코팅제 D를 이용한 마이크로 니들(M)의 코팅 횟수이며, Y축은 트리판 블루(TB)의 질량을 나타낸다. 또한, 도 6의 X축은 점성제(CMC)가 8% 혼합된 코팅제 C 및 점성제(CMC)가 10% 혼합된 코팅제 D를 이용한 마이크로 니들(M)의 코팅 횟수이며, Y축은 마이크로 니들(M)의 코팅 높이 즉, 길이를 나타낸다.

도 5 및 도 6의 그래프는, 높이 600μm의 마이크로 니들(M)에 1, 2 및 3회 코팅하여 질량과 길이의 변화를 측정하였다. 상기 코팅제 C를 이용한 마이크로 니들(M)의 건조 후 잔여물의 총 질량 대비 트리판 블루(TB, Trypan Blue)는 대략 35.71429%이며, 코팅제 D를 이용한 마이크로 니들(M)의 건조 후 잔여물의 총 질량 대비 트리판 블루(TB)는 대략 31.25%이다.

도 5의 그래프와 같이, 상기 마이크로 니들(M)의 코팅 횟수가 늘어날수록 즉, 1회 코팅에 비교하여 3회 코팅의 경우 코팅제 C 및 D가 각각 54% 및 37%까지 전달량이 증가됨을 확인할 수 있다. 절대적인 양의 경우, 코팅제 C와 D의 트리판 블루(TB)의 전달 질량은 코팅제 C가 코팅제 D보다 더 많이 전달되었다.

이러한 코팅제 C 및 D를 이용한 코팅 질량을 비교한 결과를 하기 표 3에 정리하였다. 하기 표 3을 참고하면, 전체 코팅된 질량은 코팅제 C 및 D가 상호 유사하지만, 트리판 블루(TB)의 전달량은 코팅제 C가 코팅제 D보다 10%가량 많다. 또한, 상기 마이크로 니들(M)의 코팅 횟수가 늘어남에 따라 더 많이 코팅됨을 확인할 수 있다. 즉, 상기 마이크로 니들(M)의 1회 코팅에 비해, 3회 코팅의 경우 코팅제 C 및 D가 각각 54% 및 37%까지 전달량이 증가된다.

점성제[%](W/W)	코팅제 C			코팅제 D
횟수	1	2	3	1	2	3
TB[㎍]	38.6721 ±2.9532	44.2589 ±5.1920	59.6098 ±3.1175	35.3825 ±3.7418	39.0713 ±2.7720	48.6303 ±3.4756
전체 전달 량[㎍]	108.2819	123.9249	166.9074	113.224	125.02816	155.61696

또한, 도 6을 참고하면 코팅 높이의 경우, 코팅 횟수에 따른 차이가 거의 없고 균일하게 나타남을 확인할 수 있다.

도 7을 참고하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 코팅 마이크로 니들 제조장치(100)가 도시된다. 도 7의 도시와 같이, 다른 실시예에 의한 코팅 마이크로 니들 제조장치(100)는 도 1에 도시된 일 실시예와 마찬가지로 코팅유닛(110)과 지지유닛(120)을 포함한다. 여기서, 상기 지지유닛(120)은 지지부재(121)와 탄성부재(122)를 구비하여 마이크로 니들(M)을 유연하게 지지하는 점에서 일 실시예와 동일 구성을 가지므로, 자세한 설명은 생략한다.

도 7에 도시된 다른 실시예에 의한 코팅유닛(110)의 받침부재(111)와 수용부재(112)를 포함한다. 여기서, 상기 받침부재(111)는 지지유닛(120)과의 간섭에 의해 탄성 변형이 가능한 유연한 재질로 형성되는 점에서 일 실시예와 유사하다. 그러나, 다른 실시예에 의한 받침부재(111)는 복수의 받침 다리(111a)에 의해 지지되는 플레이트 형상을 가지는 스프링으로 형성되어, 지지유닛(120)과의 간섭에 의해 탄성 변형된다.

본 실시예에서는 받침부재(111)가 탄성 재질의 대략 사각 플레이트 형상을 가지며 각 모서리가 받침 다리(111a)에 의해 지지되는 것으로, 도시 및 예시한다. 그러나, 꼭 이에 한정되지 않으며, 상기 받침부재(111)가 원형 또는 다각형의 플레이트 형상을 가지고 복수의 받침 다리(111a)에 의해 테두리가 지지되는 다양한 변형 실시예가 가능하다. 또한, 상기 받침부재(111)의 두께 또한, 도시된 예로 한정되지 않으며 제조되는 마이크로 니들(M)의 조건에 따라 다양하게 변형됨으로써, 탄성력을 조절한다.

또한, 상기 받침부재(111)의 중앙에는 코팅제(C)가 수용되는 수용부재(112)가 놓여진다. 상기 수용부재(112)는 유연한 재질로 형성되어 지지유닛(120)과 마주하는 받침부재(111)의 상면에 적층되며 내부에 코팅제(C)가 수용되는 우물(well) 즉, 용기 형상을 가진다. 이러한 수용부재(112)는 받침부재(111)의 상면에 돌출된 수용 지지체(112a)에 의해 외주면이 감싸 지지됨으로써, 유동이 억제된다.

상기와 같은 코팅유닛(110)의 받침부재(111) 및 수용부재(112)는 일 실시예와 마찬가지로 폴리디메치실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS)을 포함하는 탄성 중합체로 형성됨이 바람직하다. 또한, 상기 받침부재(111) 및 수용부재(112)의 기계적 강도는 마이크로 니들(M)보다 작도록 형성됨으로써, 접촉에 의한 마이크로 니들(M)의 물리적 손상을 방지함이 좋다.

한편, 다른 실시예에 의한 코팅 마이크로 니들 제조장치(100)는 코팅유닛(110)의 받침부재(111)의 압력 변화를 감지하기 위한 압력센서(113)를 포함한다. 상기 압력센서(113)는 도 7 및 도 8의 도시와 같이, 상기 수용부재(112)가 마련된 받침부재(111)의 중앙 저면과 마주하도록 배치되어, z축 방향으로 하강되는 받침부재(111)의 탄성 변형을 감지함으로써, 제조 동작의 진행 여부를 제어한다.

참고로, 상기 압력센서(113)가 상기 받침부재(111)로부터 이격된 거리는 마이크로 니들(M)의 제조 조건에 따라 가변 가능하다. 이러한 압력센서(113)에 받침부재(111)가 접촉됨을 감지함으로써, 마이크로 니들(M)의 제조 동작의 진행 여부를 결정한다. 예컨대, 상기 압력센서(113)에 정해진 압력 이상으로 마이크로 니들(M)이 가압하여 받침부재(111)가 접촉됨이 감지되면, 마이크로 니들(M)의 가압력을 해제하여 마이크로 니들(M)을 원위치로 원복시키도록 제어된다.

한편, 자세히 도시되지 않았으나, 상기 받침부재(111)에 전류가 인가됨으로써, 압력센서(113)와 접촉에 의해 전기적 신호가 발생된다. 이러한 전류 인가에 따른 전기적인 제어 신호 발생의 구성은 압력센서(113)의 구성과 함께 이해 가능하므로 자세한 설명은 생략한다.

도 7 및 도 8을 참고하여, 다른 실시예에 의한 코팅 마이크로 니들 제조장치(100)의 제조동작을 설명한다.

도 7의 도시와 같이, 상기 지지부재(121)의 진공력에 의해 탄성부재(122)를 사이에 두고 마이크로 니들(M)이 지지유닛(120)에 지지된 상태로, 코팅유닛(110)과 마주하도록 배치된다. 이 후, 도 8의 도시와 같이, 상기 지지부재(121)가 z축 방향으로 하강하여 수용부재(112)에 수용된 코팅제(C)에 침지된다. 그러면, 상기 지지부재(121)의 하강력에 의해 수용부재(112)가 놓여진 받침부재(111)의 중앙이 z축 방향으로 탄성 변형된다.

이때, 상기 마이크로 니들(M)이 접촉된 수용부재(112)와 이를 지지하는 받침부재(111)의 원래 상태로 복원되고자 하는 탄성력에 의해, 마이크로 니들(M)이 x, y 및 z축방향으로 유연하게 움직여 물리적 손상 없이 마이크로 니들(M)과 수용부재(112)가 상호 수평하게 정렬된다. 또한, 상기 지지유닛(120)에 의해 지지된 마이크로 니들(M)의 하강에 의해 받침부재(111)가 z축 방향으로 하강되어 압력센서(113)에 의해 받침부재(111)가 감지되면, 마이크로 니들(M)의 하강이 정지되어 코팅이 완료된다. 이러한 압력센서(113)에 의한 코팅 동작 제어로 인해, 마이크로 니들(M)의 재현성 있는 코팅을 제공하며 자동화에 기여할 수 있다.

상기 마이크로 니들(M)의 수평이 맞춰진 상태에서 수용부재(112)에 수용된 코팅제(C)에 침지된 높이가 조절되면서 적어도 1회 이상 코팅 및 건조를 반복함으로써, 마이크로 니들(M)이 최종적으로 코팅되어 제조된다.

참고로, 도 9은 도 7에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 의한 코팅 마이크로 니들 제조장치(100)에 의해 제조된 마이크로 니들(M)을 광학 현미경으로 촬영한 이미지이다. 도 9의 마이크로 니들(M)은 표 2에 기재된 코팅제 D에 의해 코팅되어 제조된 마이크로 니들(M)로써, 마이크로 니들(M)의 표면이 균일하게 코팅됨을 확인할 수 있다.

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, 100: 코팅 마이크로 니들 제조장치
10, 110: 코팅유닛
11, 111: 받침부재
12, 112: 수용부재
20, 120: 지지유닛
21, 121: 지지부재
22, 122: 탄성부재

Claims

마이크로 니들이 침지되는 코팅제가 마련되는 코팅유닛; 및
상기 코팅유닛의 상기 코팅제를 향해 상기 마이크로 니들을 이동 가능하게 지지하는 지지유닛;
을 포함하며,
상기 코팅유닛 및 지지유닛은 상기 마이크로 니들을 탄력 지지하도록 유연한 재질로 형성되어 상기 코팅제에 침지되는 상기 마이크로 니들의 수평을 정렬시키며,
상기 코팅유닛은 상기 마이크로 니들보다 기계적 강도가 낮은 재질로 형성되는 코팅 마이크로 니들 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 코팅유닛은,
탄성 변형 가능한 유연한 재질로 형성되는 받침부재; 및
상기 지지유닛과 마주하는 상기 받침부재의 상면에 유연한 재질로 마련되어, 상기 코팅제가 수용되는 수용부재;
를 포함하는 코팅 마이크로 니들 제조장치.
제2항에 있어서,
상기 받침부재는 폴리디메치실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS)을 포함하는 탄성 중합체로 형성되는 코팅 마이크로 니들 제조장치.
제2항에 있어서,
상기 받침부재는 탄성 재질이며 부피를 가지는 형상을 가지는 코팅 마이크로 니들 제조장치.
제2항에 있어서,
상기 받침부재는 중앙에 상기 수용부재가 놓여지는 탄성 재질의 플레이트 형상을 가지며,
상기 받침부재의 테두리는 복수의 받침 다리에 의해 지지되는 코팅 마이크로 니들 제조장치.
삭제
제2항에 있어서,
상기 수용부재는 상기 받침부재의 상면에 대해 소정 깊이 인입(引入)되어 형성되거나, 상기 지지유닛과 마주하는 상기 받침부재의 상면으로부터 돌출되어 상기 코팅제를 수용하는 코팅 마이크로 니들 제조장치.
제2항에 있어서,
상기 수용부재는 상기 받침부재와 동일 재질로 형성되거나 일체로 형성되는 코팅 마이크로 니들 제조장치.
제2항에 있어서,
상기 수용부재는 유연한 재질로 형성되어 상기 지지유닛과 마주하는 상기 받침부재의 상면에 상기 코팅제가 수용되도록 마련되며,
상기 수용부재가 유동되지 않도록 감싸 지지하는 수용 지지체가 상기 받침부재의 상면에 마련되는 코팅 마이크로 니들 제조장치.
제2항에 있어서,
상기 마이크로 니들에 의해 가압되는 상기 받침부재의 압력 변화를 감지하는 압력센서를 포함하며,
상기 압력센서에 의해 받침부재가 감지되면 상기 마이크로 니들을 원위치로 복원시키는 코팅 마이크로 니들 제조장치.
제1항 내지 제5항, 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지유닛은,
상기 마이크로 니들을 지지하며 상기 코팅유닛을 향해 움직임 가능한 지지부재; 및
상기 지지부재와 상기 마이크로 니들 사이에 마련되며 유연한 재질로 형성되는 탄성부재;
를 포함하는 코팅 마이크로 니들 제조장치.
제11항에 있어서,
상기 지지부재는 진공력에 의해 상기 마이크로 니들을 흡착하여 지지하는 코팅 마이크로 니들 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 코팅제는 약물 또는 생물학적 물질을 포함하는 유효성분, 점성제, 계면활성제 및 정제수가 혼합되거나, 상기 유효성분, 점성제 및 계면활성제가 혼합되는 마이크로 니들 제조장치.
유연한 재질로 형성되며 코팅제가 마련되는 코팅유닛; 및
상기 코팅제를 향해 마이크로 니들을 이동 가능하게 지지하며, 유연한 재질의 탄성부재가 마련되어 상기 마이크로 니들을 탄성 지지하는 지지유닛;
을 포함하며,
상기 코팅유닛 및 탄성부재의 강도는 상기 마이크로 니들보다 낮도록 마련되어, 상기 코팅제에 침지되는 상기 마이크로 니들의 수평을 탄성력으로 정렬시키는 코팅 마이크로 니들 제조장치.
제14항에 있어서,
상기 코팅유닛은,
부피를 가지는 형상을 가지며, 탄성 변형 가능한 재질로 형성되는 받침부재; 및
상기 지지유닛과 마주하는 상기 받침부재의 상면에 상기 코팅제가 수용되도록 마련되는 유연한 재질의 수용부재;
를 포함하는 코팅 마이크로 니들 제조장치.
제15항에 있어서,
상기 수용부재는 상기 받침부재의 상면에 대해 소정 깊이 인입(引入)되어 형성되거나, 상기 지지유닛과 마주하는 상기 받침부재의 상면으로부터 돌출되어 상기 코팅제를 수용하며, 상기 받침부재와 동일한 재질로 형성되거나 일체로 형성되는 코팅 마이크로 니들 제조장치.
제14항에 있어서,
상기 코팅유닛은,
탄성 변형 가능한 플레이트 형상을 가지며 테두리가 복수의 받침 다리에 의해 지지되는 받침부재;
상기 받침부재의 상면에 마련되어 상기 코팅제를 수용 가능한 수용부재; 및
상기 받침부재의 탄성력 변화를 감지하여, 상기 받침부재가 감지되면 상기 마이크로 니들의 가압력을 해제시키고 상기 마이크로 니들을 원위치로 복원시켜 상기 마이크로 니들의 코팅을 제어하는 압력센서;
를 포함하는 코팅 마이크로 니들 제조장치.
제14항에 있어서,
상기 코팅제는 약물 또는 생물학적 물질을 포함하는 유효성분, 점성제, 계면활성제 및 정제수가 혼합되거나, 상기 유효성분, 점성제 및 계면활성제가 혼합되는 마이크로 니들 제조장치.
제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지유닛은,
상기 마이크로 니들을 진공력에 의해 흡착하여 지지하며, 상기 코팅유닛을 향해 움직임 가능한 지지부재; 및
상기 지지부재와 상기 마이크로 니들 사이에 마련되며 유연한 재질로 형성되는 상기 탄성부재;
를 포함하는 코팅 마이크로 니들 제조장치.