KR101841329B1

KR101841329B1 - 실험장치 및 이를 이용한 실험방법

Info

Publication number: KR101841329B1
Application number: KR1020150177443A
Authority: KR
Inventors: 이상경; 이르판울라; 정건호; 쿠마 프리티; 이상아
Original assignee: 한양대학교 산학협력단
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2018-03-23
Also published as: US11000355B2; KR20170070368A; US20180360583A1; WO2017099446A1

Abstract

실험장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 실험장치는, 실험동물의 착좌면을 제공하는 지지대 및 상기 지지대 상에 형성되어, 상기 실험동물의 머리가 아래로 향하는 약물흡입자세를 유도하는 의자를 포함함으로써, 무의식 상태의 실험동물이 의자에 착좌하는 간이한 조작으로 메카포지션으로 유도함으로써, 비강-뇌 약물 전달을 가능케할 수 있다.

Description

실험장치 및 이를 이용한 실험방법{Test Device and Test Method Using the Same}

본 발명은 실험장치 및 실험장치를 이용한 실험방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실험동물의 머리가 아래를 향하는 약물흡입자세를 유도함으로써, 비강-뇌 약물 전달을 가능케 하는 실험장치 및 실험장치를 이용한 실험방법에 관한 것이다.

동물을 대상으로 하는 실험장치(이하 실험장치라 부름)는, 약물 투여(drug administration)에 대한 실험동물의 약학적 반응을 살펴보거나, 외부 자극 예를 들어, 전기 및/또는 병원균에 대한 실험동물의 반응을 살핌으로써, 인체에서 발생할 수 있는 잠재적인 반응을 예측하기 위한 장치를 말할 수 있다.

이러한 실험장치에는 그 목적에 따라, 메타볼릭(Metabolic) 실험장치, 환경 실험장치, 담배연기 발생기, 행동실험 장치, 가스 실험장치 등이 있다. 예를 들어 메타볼릭 실험장치는 실험동물에 공급된 사료와 물에 따라 분뇨를 별도 분리 포집하는 장치를 말할 수 있다. 환경 실험장치는 분말(포집분), 약품 등의 환경에 대한 실험장치를 말할 수 있다. 담배연기 발생기는 담배의 유해성을 평가하기 위한 장치이며, 행동실험장치는 엘리베이터 및 런닝머신 등을 통한 행동 특성 평가를 위한 장치이며, 가스 실험장치는 수소, 질소, 이산화탄소 등의 가스 환경에서 실험하는 장치를 말할 수 있다.

한편, 최근에는 비강을 통하여 약물을 직접 뇌로 전달(nose-to-brain)하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 비강은 뇌 뉴런이 외부로 노출된 유일한 영역이므로 뇌를 대상으로 하는 약물 주입에 효과적인 스팟(spot)으로 볼 수 있다. 예를 들어, 최근에는 비강을 통하여 신경펩티드(neuropeptide)라는 호르몬을 주입함으로써, 신경 질환이나 비만 치료에 도움을 줄 수 있는 연구가 수행된 바 있다.

그러나, 비강을 통하여 뇌로 약물을 주입하는 것은, 비강에서 뇌로 향하는 경로 상의 혈뇌장벽(blood-brain barrier)에 의하여 약물 주입이 용이하지 않다. 따라서, 비강을 통한 뇌 약물 주입은 작업자의 숙련도에 따라 약물 주입 정도가 달라질 수 있는 문제가 있다.

이에, 본 발명자들은, 약물을 비강에서 뇌로 전달하는 방안을 연구하기 위한 수단으로써, 약물을 비강에서 뇌로 전달하는 실험장치의 필요성을 인식하게 되었다.

한국 공개번호 : 10-2014-0077028 (출원인 : 삼성전자주식회사)

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 비강-뇌 약물 전달을 가능케 하는 실험장치 및 이를 이용한 실험방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 작업자의 숙련도에 관계없이 효과적으로 비강-뇌 약물 전달을 도모할 수 있는 실험장치 및 이를 이용한 실험방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 설비가 간이하고 조작이 용이한 실험장치 및 이를 이용한 실험방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 실험동물의 생존율을 향상시키는 실험장치 및 이를 이용한 실험방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 실험장치는, 실험동물의 착좌면을 제공하는 지지대 및 상기 지지대 상에 형성되어, 상기 실험동물의 머리가 아래로 향하는 약물흡입자세를 유도하는 의자를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 지지대 상에는 보온패드가 형성되며, 상기 보온패드는 상기 실험동물의 체온을 유지할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 의자는 하측이 개방된 형태로 제공되며, 상기 보온패드는 상측이 개방된 형태로 제공될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 의자는 상기 의자의 양측에 상기 실험동물을 고정하는 벨트를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 의자는 상기 실험동물의 좌측, 우측 및 후측을 감싸며, 상기 벨트는 상기 실험동물의 전방을 감싸 고정할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 지지대는 길이 방향으로 연장하며, 상기 길이 방향으로 복수의 의자가 마련될 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 지지대는 길이 방향으로 연장하며, 상기 길이 방향을 축으로 회전하도록 이루어질 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 지지대의 양측에서 상기 지지대를 지지하는 거치대를 더 포함하며, 상기 지지대는 상기 거치대의 상하 높이 방향으로 이동 가능 할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 실험방법은, 지지대 상에 착좌하여 머리가 아래로 향한 상태로 고정된 실험동물을 제공하는 약물흡입자세 유도 단계 및 상기 약물흡입자세 유도된 실험동물의 비강을 통하여 약물을 뇌로 주입하는 약물 주입 단계;를 포함할 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 약물 주입된 실험동물의 체온을 유지하는 체온 유지 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 실험장치는, 실험동물의 착좌면을 제공하는 지지대 및 상기 지지대 상에 형성되어, 상기 실험동물의 머리가 아래로 향하는 약물흡입자세를 유도하는 의자를 포함함으로써, 간이한 조작으로 메카포지션을 유도할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실험장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실험동물의 측면을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실험장치의 일 구성인 의자를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실험방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실험장치의 비강-뇌 약물 전달 테스트 결과를 나타낸다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 메카포지션을 통한 약물 주입과 비-메카포지션을 통한 약물 주입에 따른 비강-뇌 약물 전달 테스트 결과를 나타낸다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성의 형상 및 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실험장치를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 실험장치(100)는 다양한 실험동물 예를 들어, 마우스, 래트, 기니피그, 햄스터, 토끼 등을 테스트하는 장치일 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 실험동물이 마우스인 경우를 상정하기로 한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 실험동물이 마우스가 아닌 경우에도 적용될 수 있음은 물론이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 실험장치(100)는 실험동물이 무의식 상태일 때 이용될 수 있다. 본 발명에서 무의식이라 함은, 실험동물의 지각 작용과 기억 작용이 없고, 외부 환경 자극에 대한 반응이 없는 의식 장애의 상태를 말할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 실험장치(100)는, 지지대(110) 및 상기 지지대 상에 마련된 의자(130)를 포함하여 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 실험장치(100)는 상기 지지대(110) 상에 마련된 보온패드(120), 지지부(150), 거치대(160) 및 결합부(170) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 이하 각 구성에 대하여 상술하기로 한다.

일 실시 예에 따르면, 상기 지지대(110)는 실험동물이 착좌할 수 있는 지지면을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 지지대(110)는 실험동물의 체중을 지탱할 수 있는 소재 예를 들어, 플라스틱, 나무, 또는 금속으로 이루어질 수 있다. 상기 지지대(110)는 가로 방향(x축 방향)으로 연장할 수 있으며, 적어도 한 마리의 실험동물이 착좌할 수 있는 길이를 가질 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 4마리의 실험동물이 착좌할 수 있도록 구성될 수도 있다. 또한 상기 지지대(110)는 깊이 방향(z축 방향)으로 연장할 수 있으며, 적어도 한 마리의 실험동물이 착좌할 수 있는 길이를 가질 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 한 마리의 실험동물이 착좌할 수 있도록 구성될 수 잇다.

상기 보온패드(120)는 상기 지지대(110) 상에 형성되어 실험동물의 체온을 유지하는 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 보온패드(120)는 실험동물의 체온 예를 들어, 36~37도를 유지하는 기능을 수행할 수 있다. 이에 따라, 실험동물은 상기 보온패드(120) 상에 착좌함으로써, 체온을 유지할 수 있다. 상기 보온패드(120)는 온도를 조절할 수 있는 어떠한 구성으로 마련될 수 있음은 물론이며, 예를 들어, 금속 저항 발열체 및 열전소자 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.

상기 보온패드(120)는 다양한 방식으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 작업자의 조작에 의하여 온/오프(on/off) 제어될 수 있다. 이와 달리, 상기 보온패드(120)는 상기 보온패드(120) 상에 형성된 무게 센서(미도시)를 통하여 상기 보온패드(120) 상에 실험동물이 착좌한 경우 무게를 감지하여 자동적으로 오프 상태에서 온 상태로 제어될 수 있다. 즉, 실험동물의 착좌여부에 따라 상기 보온패드(120)가 자동적으로 제어됨으로써, 작업자의 편의성이 도모될 수 있다.

상기 보온패드(120)는 일체로 이루어질 수도 있고, 개별 실험동물에 맞추어 구획화될 수도 있다. 예를 들어, 상기 보온패트(120)가 개별 실험동물에 맞추어 구획화된 경우, 실험동물이 착좌한 영역만 선택적으로 온/오프 제어할 수 있다.

상기 보온패드(120) 상에는 의자(130)가 마련될 수 있다. 상기 의자(130)는 상기 보온패드(120) 상에 마련될 수 있다. 상기 의자(130)는 실험동물을 지지하기 위한 구성으로써, 실험동물에 무해한 소재 예를 들어, 플라스틱, 나무 및 금속 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.

상기 의자(130)는 실험동물의 머리가 아래로 향하는 약물흡입자세(메카포지션 : mecca position)를 유도할 수 있다. 이 때, 메카포지션 형성을 위한 실험동물은, 조작의 편의성을 위하여 무의식 상태일 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 상기 의자(130)는 실험동물에 무해한 소재 예를 들어, 플라스틱, 나무 및 금속으로 이루어질 수 있으며 가요성 소재로 이루질 수도 있다.

실험동물의 머리가 아래 예를 들어, 지면을 향하는 약물흡입자세는 특히, 비강-뇌 약물 주입 시 효과적인 자세일 수 있다. 즉, 일반적으로 비강-뇌 경로 상의 약물 주입은 혈뇌장벽에 의하여 차단되지만, 머리가 아래로 향하는 메카포지션을 취하는 경우, 비강-뇌 약물 주입이 가능하다.

실험동물의 머리가 아래로 향하는 약물흡입자세를 보다 상세히 설명하기 위하여 도 2를 참조하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실험동물의 측면을 나타내는 도면으로써, 도 2(a)는 실험동물이 의자에 착좌한 경우의 측면을 도시하고, 도 2(b)는 도 2(a)의 해부학적 단면을 설명하기 위한 도면이다.

도 2(a)를 참조하면, 무의식의 실험동물이 본 발명의 일 실시 예에 따른 의자(130)에 착좌하게 되면, 무게가 큰 머리가 자연스럽게 지면을 향하도록 숙여지게 된다. 이에 따라 비강의 입구가 지면을 향하는 메카포지션(m 방향 참조)이 형성될 수 있다.

도 2(b)를 참조하면, 무의식의 실험동물이 의자(130)에 착좌하는 단순한 조작만으로도 비강의 입구(190)가 지면을 향하게 된다(m 방향 참조). 따라서, 비강의 입구(190)를 통하여 약물을 주입하게 되면, 약물을 혈뇌장벽의 영향을 받지 않고 뇌(192)로 전달될 수 있다.

정리하면, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 비강-뇌 약물 전달을 위하여, 무의식의 실험동물을 단순히 의자(130) 상에 앉히는 것만으로 머리가 아래를 향하는 약물흡입자세가 유도될 수 있다. 따라서, 조작의 간이성 및 편의성이 향상되는 것은 물론이며, 조작의 간이성으로 인하여 작업자의 숙련도에 관계없이 용이하게 약물흡입자세를 유도할 수 있는 것이다.

계속하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 의자를 상술하기 위하여 도 3을 참조하기로 한다. 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실험장치의 일 구성인 의자를 설명하기 위한 도면이다. 보다 구체적으로 도 3(a)는 의자의 정면도, 도 3(b)는 의자의 측면도, 도 3(c)는 의자의 평면도를 도시한다.

도 3(a, b)를 참조하면, 상기 의자(130)는 후면 지지부(132) 및 측면 지지부(134) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 후면 지지부(132)는 실험동물의 허리를 지지하기 위한 구성일 수 있다. 상기 측면 지지부(134)는 실험동물의 다리 부분을 지지하기 위한 구성으로써, 상기 후면 지지부(132)의 양단에서 연장되어 형성될 수 있다.

상기 의자(130)는 실험동물인 마우스의 체형에 부합하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 상기 의자(130)의 후면 지지부(132)의 높이는 5cm(h1 표기) 일 수 있다. 또한, 상기 의자(130)의 측면 지지부(134)의 높이는 실험동물의 엉덩이 부분(h3 표기)이 2cm이고, 다리 끝 쪽이 1.4cm(h2 표기)일 수 있다.

한편, 일 실시 예에 따르면, 상기 의자(130)는 바닥부가 개구된 형상일 수 있다. 상기 의자(130)의 바닥이 개구됨에 따라 실험동물이 직접 상기 보온패드(120) 상에 착좌할 수 있으므로 체온 유지 효율을 도모할 수 있다. 상기 의자(130)의 개구된 형상을 도시하는 도 3(c)를 참조하면, 상기 의자(130)의 바닥 개구는 실험동물인 마우스의 엉덩이 바닥에 대응하도록 2.5cm(w1 표기), 4.1cm(w2 표기), 3.7cm(w3 표기), 2.3cm(w4 표기)로 형성될 수 있다.

이로써, 실험동물은 무의식적인 상태라 하더라도 상기 의자(130)에 둘러싸이는 형상으로 착좌되어 안정적으로 메카포지션을 취할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 실험장치(100)는 벨트(140)를 포함할 수 있다.

상기 벨트(140)는 상기 의자(130)에 착좌한 실험동물의 전방을 고정하기 위한 구성으로써, 상기 의자(130)의 양단에서 연장하여 실험동물의 전방을 조여주는 끈으로 구성될 수 있다.

상기 지지부(150)는 바닥과의 인터페이스를 제공할 수 있으며, 상기 거치대(160)는 상기 지지부(150)로부터 높이 방향(y축 방향)으로 연장할 수 있다. 상기 거치대(160)는 상기 지지대(110)의 무게를 안정적으로 상기 지지부(150)로 전달하기 위하여 단단한 소재 예를 들어, 철을 포함하는 물질로 이루어질 수 있다. 또한 상기 거치대(160)는 상기 지지대(110)의 양단에 마련되어, 상기 결합부(170)를 매개로 상기 지지대(110)와 결합할 수 있다.

상기 결합부(170)는 상기 지지대(110)를 고정함과 동시에 필요에 따라 상기 지지대(110)가 높이 방향(y 방향)으로 이동할 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 지지대(110)는 상기 결합부(170)와의 결합을 해제함으로써, 상기 거치대(160)의 +y축 방향으로 올라가거나, -y 축 방향으로 내려올 수 있고, 재 조정된 위치에서 다시 결합부(170)와 결합할 수 있다. 상기 결합부(170)는 상기 지지대(110)가 상기 거치대(160)에 대하여 상하로 이동할 수 있도록 구성됨으로써, 작업자 간의 신장이 다른 경우에도 자신에게 적합한 작업 환경을 형성할 수 있다.

또한, 상기 결합부(170)는 상기 지지대(110)를 상기 거치대(160)에 대하여 x축을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 결합부(170)는 상기 지지대(110)를 z1 방향으로 회전시킬 수도 있고, 상기 지지대(110)를 z2 방향으로 회전시킬 수도 있다. 이에 따라, 실험동물을 용이하게 착좌시키기 위하여, 상기 지지대(110)를 z2 방향을 회전시킬 수 있다. 실험동물을 착좌시킨 후 다시 상기 지지대(110)를 z1 방향으로 회전시킴으로써, 실험동물의 메카포지션을 유도할 수 있다. 따라서, 상기 결합부(170)가 상기 지지대(110)를 x 축을 중심으로 회전시키도록 구성됨으로써, 조작의 편의성을 더욱 향상시킬 수 있다.

한편 일 실시 예에 따르면, 약물 주입기(190)를 통하여 비강으로 약물을 주입할 수 있다. 예를 들어, 상기 약물 주입기(190)는 스프레이 약물 주입 방식, 튜브 주입을 통한 약물 주입 방식 또는 주사기를 통한 약물 주입 방식 중 하나의 방식으로 구동할 수 있다. 상기 약물 주입기(190)는 비강을 통하여 약물을 전달할 수 있는 방식이면 이에 제한되는 것은 아니다. 주사기 형태의 주입 장치를 포함하는 경우, 주사기 바늘에 상응하는 배출부를 실험대상의 비강 내로 삽입한 후, 주사기의 피스톤에 해당하는 배출압 인가부를 작동시켜 액상 형태로 약물을 비강 투여할 수 있다. 이때 주입 장치의 형상은 종래 주사기 형태에 제한되지 않는다. 스프레이 분사 장치 형태의 주입 장치를 포함하는 경우, 주사기 형태를 주입 장치를 이용하는 경우와 마찬가지로 배출부를 비강의 입구인 비공 또는 비강 내에 위치시킨 후, 분사압력을 인가시켜 스프레이 형태로 약물을 비강 투여할 수 있다. 튜브 형태의 주입장치를 포함하는 경우 역시 상술한 바와 같이 배출부를 대상의 비강 내로 삽입한 후, 튜브에 압력을 가하는 방식을 통해 비강 내로 약물을 액상 형태로 주입 할 수 있다.

이상 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 실험장치를 설명하였다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 실험장치는, 무의식 상태의 실험동물의 의자에 착좌시키는 것만으로도 머리가 아래로 향하는 비강-뇌 약물흡입자세를 자연스럽게 유도할 수 있으므로 조작의 편의성을 도모할 수 있다. 이에 반해, 종래의 비강-뇌 약물 주입을 위해서는 작업자가 직접 실험동물을 잡고 약물을 비강으로 주입하여야 했었다. 따라서, 종래의 방법은 작업자 간의 숙련도에 따라 편차가 발생할 수 밖에 없었고, 같은 작업자라 하더라도 작업 환경에 따라 편차가 발생할 수 있었다. 그러나, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 무의식 상태의 실험동물의 의자에 착좌시키는 것만으로도 머리가 아래로 향하는 비강-뇌 약물흡입자세를 자연스럽게 유도함으로써, 작업자의 숙련도나 작업자의 작업 환경에 관계없이 효과적으로 비강-뇌 약물 주입을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 실험장치는, 실험동물의 착좌면에 보온패드를 제공함으로써, 실험동물의 체온을 유지할 수 있기 때문에 실험동물의 생존율을 향상시킬 수 있다. 특히, 실험동물의 의자 바닥이 개구됨으로써, 실험동물이 직접 보온패드에 착좌할 수 있으므로 열전달 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 실험장치는, 의자에 실험동물을 착좌시키는 것으로 메카포지션을 유도할 수 있기 때문에 설비가 간이할 수 있다. 또한, 지지대(110)가 상하 높이 방향 및/또는 회전할 수 있도록 구성됨으로써, 편의성이 향상된 작업 환경을 제공할 수 있다.

이하, 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 실험장치를 이용한 실험방법이 설명된다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실험방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 실험방법은, 지지대 상에 착좌하여 머리가 아래로 향한 상태로 고정된 실험동물을 제공하는 약물흡입자세 유도 단계(S100) 및 상기 약물흡입자세가 유도된 실험동물의 비강을 통하여 약물을 뇌로 주입하는 약물 주입 단계(S110)를 포함하여 이루어질 수 있다. 이하 각 단계에 대하여 설명하기로 한다.

단계 S100에서는 실험동물의 약물흡입자세를 유도할 수 있다. 이를 위하여, 먼저 무의식 상태의 실험동물이 준비될 수 있다. 예를 들어, 무의식 상태의 실험동물은 마취상태일 수 있다. 무의식 상태의 실험동물을 본 발명의 일 실시 예에 따른 의자(130)에 착좌시킬 수 있다. 착좌 전에, 작업자의 작업 편의를 위하여 상기 지지대(110)를 y 축 방향으로 이동 및/또는 x 축을 중심으로 회전시킬 수 있음은 물론이다. 상기 의자(130)에 실험동물을 착좌시킨 후 상기 벨트(140)를 통하여 실험동물의 전방을 고정할 수 있다. 이로써, 상기 실험동물은 도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 머리가 아래를 향하는 메카포지션을 취할 수 있다.

단계 S110에서는 약물흡입자세가 유도된 실험동물에 약물이 주입될 수 있다. 약물은 예를 들어, 비강을 통하여 다른 장기에는 공급되지 않고 뇌에 선택적으로 공급될 수 있는 약물일 수 있다. 작업자는 메카포지션 유도된 실험동물의 비강을 통하여 약물 주입기 예를 들어, 스프레이형 약물 주입기(도 1의 190)를 통하여 약물을 실험동물의 비강을 향하여 분사할 수 있다. 실험동물은 자신의 비강으로 분사된 약물을 호흡 중에 흡입함으로써, 약물을 비강 입구(도 2의 190)로부터 뇌(도 2의 192)로 주입 받을 수 있다.

일 실시 예에 따르면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 실험방법은, 약물 주입된 실험동물의 체온을 유지하는 체온 유지 단계를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 보온패드(120)를 통하여 상기 실험동물의 체온을 유지시킬 수 있다. 따라서, 무의식 중인 실험동물이 깨어날 때 사망하는 사고를 줄일 수 있다.

이상 본 발명의 일 실시 예에 따른 실험방법을 설명하였다.

이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 실험장치의 비강-뇌 약물 전달 테스트 결과가 도 5 및 도 6을 참조하여 설명된다. 도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실험장치의 비강-뇌 약물 전달 테스트 결과를 나타낸다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 실험장치를 통한 비강-뇌 약물 전달을 확인하기 위해서, 래트 동물모델에서 뇌조직에 발현하는 아세틸콜린(Ach) 리셉터에 결합하는 표시인자에 형광을 탑재하여 비강 전달 한 뒤, 뇌조직으로의 전달을 확인하였다.

도 5에 도시된 실험결과에서는 표시인자로서, RVG 펩타이드 및 RV-MAT(스크램블된 펩타이드)에 형광(Cy5)을 탑재하여 비강전달 한 뒤, 48 시간 후에, 뇌조직으로의 전달을 확인하였다. 확인 결과, RVG 펩타이드 및 RV-MAT(스크램블된 펩타이드) 모두 뇌(Brain)에 전달되는 것을 확인하였다. 또한, Ach 수용체와의 결합력에 따라 RVG 펩타이드는 뇌조직 전체에 전달이 됨을 확인하였으나, 대조군인 RV-MAT의 경우는 뇌조직 표면(Cortex)에 주로 결합이 되었고 뇌조직 전체에는 (Thalamus, cerebellum, Brain Stem) 전달이 되지 않았음을 확인할 수 있었다.

또한 도 6에 도시된 실험결과에서는 표시인자로서, RV-MAT(스크램블된 펩타이드) 및 RVG9R3LC에 형광(siCy5)을 탑재하여 비강전달 한 뒤, 12 시간 후에, 뇌조직으로의 전달을 확인하였다. 확인 결과, RVG MAT 및 RVG9R3LC 모두 뇌에 전달됨을 확인할 수 있었고, 다른 장기로는 전달되지 않음을 확인할 수 있었다.

즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 실험장치 및 실험방법에 따르면, 효과적으로 비강-뇌 약물 전달이 가능한 것은 물론, 뇌에서도 선택적인 영역에 약물을 전달하는 것도 가능하며, 다른 장기로의 약물 전달은 제한할 수 있음을 확인할 수 있었다.

이상 메카포시션을 유도하는 본 발명의 일 실시 예에 따른 실험장치 및 실험방법의 효과에 대하여 설명하였다.

이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 메카포지션을 통한 약물 주입과 비-메카포지션을 통한 약물 주입에 따른 비강-뇌 약물 전달 효과를 대비하였다. 도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 메카포지션을 통한 약물 주입과 비-메카포지션을 통한 약물 주입에 따른 비강-뇌 약물 전달 테스트 결과를 나타낸다.

도 7 및 도 8에 도시된 실험결과에서는 표시인자로서, Alexa488, Alexa488로 라벨링된 RVG 펩타이드 및 Alexa488로 라벨링된 RV-MAT을 사용하였다.

또한, 메카포지션에서의 비강-뇌 약물 전달 효과를 입증하기 위하여, 비-메카포지션에서의 수면 상태(i.e. 무의식 상태), 비-메카포지션에서의 비-수면 상태, 메카포지션에서의 수면 상태의 실험동물을 준비하였다. 즉, 도 7 및 도 8에서, 비-메카포지션에서의 수면 상태를 Sleeping으로 표시하였고, 비-메카포지션에서의 비-수면 상태를 Awake로 표시하였고, 메카포지션에서의 수면 상태를 Mecca로 표시하였다.

본 테스트에서는 앞서 설명한 표시인자인 Alexa488, Alexa488로 라벨링된 RVG 펩타이드 및 Alexa488로 라벨링된 RV-MAT를 S, A 및 M 상태의 실험동물에 비강을 통하여 주입하였다.

주입 결과, 다른 장기에서는 실험동물의 자세에 따라 약물이 주입되는 정도의 차이가 없으나, 뇌에서는 실험동물이 메카포지션을 취한 경우에만 약물이 주입됨을 형광 발현 정도로 확인할 수 있었다.

즉, 메카포지션은 비강-뇌 약물 주입이 가능한 실질적으로 유일한 자세로 이해될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 실험장치 및 실험방법은 비강-뇌 약물 전달을 위해서는 필수적인 장치로 이해될 수 있다. 나아가 본 발명의 일 실시 예에 따른 실험장치는 상술한 바와 같이 실험동물의 메카포지션을 자연스럽게 유도할 수 있으며 작업자 마다의 차이를 최소화할 수 있으므로 비강-뇌 약물 전달 테스트에 있어서 편의성 및 조작 용이성을 제공할 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

110: 지지대 120: 보온패드
130: 의자 140: 벨트
150: 지지부 160: 거치대
170: 결합부 190: 약물 주입기

Claims

실험동물의 착좌면을 제공하는 지지대;
상기 지지대 상에 형성되어, 상기 실험동물이 앉는 공간을 제공하되, 상기 실험동물의 머리가 아래로 향하는 약물흡입자세를 유도하는 의자; 및
상기 의자의 양 단에서 연장하여 상기 실험동물의 전방을 고정하는 벨트;를 포함하되,
상기 의자는, 상기 실험동물의 허리를 지지하는 후면 지지부 및 상기 후면 지지부의 양 단에서 연장하여 상기 실험동물의 다리를 지지하는 측면 지지부를 포함하고
상기 실험동물은 상기 약물흡입자세가 유도된 상태에서, 비강을 통하여 뇌로 약물을 주입받는 실험장치.
제1 항에 있어서,
상기 지지대 상에는 보온패드가 형성되며, 상기 보온패드는 상기 실험동물의 체온을 유지하는 실험장치.
제2 항에 있어서,
상기 의자는 바닥에 개구가 형성되고,
상기 개구에 의하여, 상기 실험동물은 상기 보온패드 상에 직접 접촉하여 착좌하도록 구성된, 실험장치.
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제1 항에 있어서,
상기 지지대는 길이 방향으로 연장하며, 상기 길이 방향으로 복수의 의자가 마련된 실험장치.
제1 항에 있어서,
상기 지지대의 길이 방향 양 단에 마련된 거치대; 및
상기 거치대와 상기 지지대를 결합하되, 상기 지지대를 상기 상기 지지대의 길이 방향을 축으로 회전시켜 상기 약물흡입자세를 유도하는 결합부를 더 포함하는 실험장치.
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지지대 상에 착좌하여 머리가 아래로 향한 상태로 고정된 실험동물을 제공하는 약물흡입자세 유도 단계; 및
상기 약물흡입자세 유도된 실험동물의 비강을 통하여 약물을 뇌로 주입하는 약물 주입 단계;를 포함하고,
상기 실험동물은 인간을 제외하는, 실험방법.
제9 항에 있어서,
상기 약물 주입된 실험동물의 체온을 유지하는 체온 유지 단계를 더 포함하는 실험방법.
실험동물의 착좌면을 제공하는 지지대;
상기 지지대 상에 형성되어, 상기 실험동물이 앉는 공간을 제공하되, 상기 실험동물의 머리가 아래로 향하는 약물흡입자세를 유도하는 의자;
상기 지지대의 길이 방향 양 단에 마련된 거치대; 및
상기 거치대와 상기 지지대를 결합하되, 상기 지지대를 상기 상기 지지대의 길이 방향을 축으로 회전시켜 상기 약물흡입자세를 유도하는 결합부를 포함하되,
상기 실험동물은 상기 약물흡입자세가 유도된 상태에서, 비강을 통하여 뇌로 약물을 주입받는 실험장치.