KR101927654B1 - 마이크로 니들의 코팅 방법 및 코팅이 적용된 마이크로 니들 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로 니들의 코팅 방법 및 코팅이 적용된 마이크로 니들 조립체에 관한 것으로서, 제조된 마이크로 니들을 챔버 내 -30℃~-20℃의 온도에서 동결시키는 단계(단계 1); 코팅액을 4℃~10℃의 온도까지 냉각시키는 단계(단계 2); 상기 마이크로 니들에 코팅액을 도포하는 단계(단계 3); 코팅된 마이크로 니들을 -60℃~-80℃에서 동결시키는 단계(단계 4); 및, 챔버 내의 압력을 강하한 후 온도를 상승시켜서 건조시키는 단계(단계 5)를 포함하는 것을 특징으로 하므로, 히알루론산을 주성분으로 하는 마이크로 니들 조립체의 마이크로 니들의 표면에 코팅을 적용함으로써 수분에 의해 니들의 표면이 손상되는 경우를 피하여 마이크로 니들이 피부에 적절히 작용할 수 있도록 할 수 있다는 이점이 있다.

Description

마이크로 니들의 코팅 방법 및 코팅이 적용된 마이크로 니들 조립체{Coating Method of Micro-Needle and the Micro-Needle}

본 발명은 마이크로 니들의 코팅 방법 및 코팅이 적용된 마이크로 니들 조립체에 관한 것으로서, 마이크로 니들의 표면에 다른 원료가 도포되어 피부에 먼저 닿아 침투할 수 있도록 하는 마이크로 니들의 코팅 방법 및 코팅이 적용된 마이크로 니들 조립체에 관한 것이다.

일반적으로, 약물 전달 시스템(Drug Delivery System, DDS)은 약리학적 활성을 갖는 물질을 다양한 물리화학적 기술을 이용하여 최적의 효력을 발휘하도록 세포, 조직, 장기 및 기관으로 전달을 제어하는 일련의 기술을 의미하는데, 경구용으로 약물을 섭취하는 경우가 가장 일반적인 약물 전달 시스템이며, 이외 국부에 적용할 수 있는 경피 투과형 약물 전달 시스템 등이 있는데, 약물과 같은 약제학적 물질을 효율적이면서도 안전하게 투여하기 위한 중요성은 이미 오래 전부터 인식되어 왔다.

또한, 주사기를 이용하여 액상의 약제를 인체에 주사하는 방법은 오랜 기간동안 사용되는 방법이지만, 통증의 동반과 약물의 일시적 주입이라는 문제점을 가지고 있었다. 따라서, 이러한 주사기의 단점을 개선하기 위하여, 주사기의 니들보다 훨씬 작은 마이크로 사이즈의 경피 투과형 니들이 제작되어 활용되고 있다.

이와 같은 마이크로 니들은 피부 미용 또는 치료를 위한 약물을 피부 조직 내에 주입하거나, 피부의 내부로부터 혈액과 같은 체액의 추출을 위한 기구로 사용되고, 피부 질환의 치료나 질병의 예방 주사 등과 같이 많은 분야에서 사용되고 있으며, 이러한 마이크로 니들을 이용하여 약물을 전달하는 방법으로는 약물을 니들 표면에 코팅하는 경우와, 약물과 니들의 재료를 혼합하여 마이크로 니들을 제조하는 경우가 있다.

최근에는 마스크 팩 등 피부 미용을 위해 마이크로 니들이 적용되고 있으며, 그 주 재료는 히알루론산으로 이루어져 있다.

이와 같은 마이크로 니들 조립체의 제조방법은 등록특허공보 제10-1694314호 등과 같은 선행문헌에 자세하게 개시되어 있다.

널리 알려진 대로, 히알루론산은 피부에 수분을 공급하여 촉촉함과 탄력성을 유지할 수 있도록 하는 기능을 수행한다.

구체적으로, 그 물리적 성질을 살펴보면, 히알루론산은 아미노산과 우론산으로 이루어지는 복잡한 다당류의 하나로, N-아세틸글루코사민과 글루쿠론산으로 이루어진 고분자 화합물이다.

히알루론산은 눈의 초자체나 탯줄 등에 존재하며, 점성이 크고 세균의 침입이나 독물의 침투를 막는 데 중요하다.

이것은 식물의 펙틴질과 비슷하며, 히알루로니다아제에 의하여 가수분해되는데, 동물의 모든 조직, 특히 간충(間充) 조직에 넓게 분포하고, 초자체, 양수, 탯줄, 관절액, 늑막액, 피부, 닭의 벼슬 등에 많이 포함된다.

특히, 탯줄에는 생조직의 1~3%에 달하고, 초자체에서는 건조물의 약 1/4을 차지하고 있다.

히알루론산은 무정형 고체로서 흡습성이 있다.

즉, 히알루론산은 분자 1개당 216개의 물분자를 끌어당긴다고 알려져 있으며, 수분을 끌어당기는 스폰지 역할을 해주기 때문에 보수성이 뛰어나다.

이와 같이, 마이크로 니들을 구성하는 히알루론산은 수분에 매우 취약하므로, 수분에 노출되는 경우 수분을 흡수하여 원래의 형상을 유지하기 어렵게 되고 마이크로 니들로서의 역할을 제대로 할 수 없게 된다.

또한, 종래기술에 따르면, 마이크로 니들의 주성분만 그대로 피부에 침투하게 되므로 마이크로 니들 외의 다른 성분이 추가적으로 피부에 흡수되어 보조적 역할을 수행하도록 하는 것은 곤란했다.

선행문헌 : 등록특허공보 제10-1694314호(2017.01.03)

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 발명의 목적은 마이크로 니들의 표면에 다른 원료가 도포되도록 하여 피부에 마이크로 니들 조립체가 부착되는 경우 마이크로 니들의 원료에 앞서 다른 원료가 먼저 피부에 침투될 수 있도록 할 수 있는 마이크로 니들의 코팅 방법 및 코팅이 적용된 마이크로 니들 조립체을 제공하는데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 마이크로 니들의 코팅 방법은,

제조된 마이크로 니들을 챔버 내 -30℃~-20℃의 온도에서 동결시키는 단계(단계 1);

코팅액을 4℃~10℃의 온도까지 냉각시키는 단계(단계 2);

상기 마이크로 니들에 코팅액을 도포하는 단계(단계 3);

코팅된 마이크로 니들을 -60℃~-80℃에서 동결시키는 단계(단계 4); 및,

챔버 내의 압력을 강하한 후 온도를 상승시켜서 건조시키는 단계(단계 5)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 단계 3에서, 코팅액이 -30℃~-20℃의 챔버 내에서 분사되어 도포되는 것을 특징으로 한다.

상기 단계 5에서 승화과정을 통해 코팅액 중의 수분을 모두 기화시켜서 건조하는 것을 특징으로 한다.

상기 코팅액의 입자는 1㎛ 이하의 크기를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기 단계 5 이후 챔버 내의 온도를 서서히 증가시켜서 상온에 이르게 하는 단계 6를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 코팅이 적용된 마이크로 니들은, 다수의 마이크로 니들이 일방향으로 돌출되는 니들 베이스; 및,

상기 마이크로 니들의 표면에 도포된 코팅을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 코팅은 인체에 무해한 0.8~12(CP at 5℃)의 모든 수용성 액상상이 채택될 수 있다.

예컨대, 상기 코팅액은 비타민 또는 콜라겐 또는 마취액으로 구성될 수 있다.

상기 코팅은 전술한 마이크로 니들의 코팅 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 히알루론산을 주성분으로 하는 마이크로 니들 조립체의 마이크로 니들의 표면에 다른 원료가 도포되므로 피부에 마이크로 니들 조립체가 부착되는 경우 마이크로 니들의 원료에 앞서 다른 원료가 먼저 피부에 침투될 수 있도록 할 수 있는 수 있도록 할 수 있다는 이점이 있다.

예컨대, 본원발명에 따르면, 의료용으로 사용할 경우 마취액으로 코팅하여 마취제가 먼저 투여된 후 필요 약물이 흡수되도록 할 수 있어 마이크로 니들 조립체를 단순히 피부에 접착시키는 것에 의해 2가지 기능을 동시에 수행할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로 니들의 코팅 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따라 마이크로 니들과 코팅액 사이의 열교환 반응을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명에 적용 가능한 동결 건조기의 일 예를 나타내는 구성도이다.
도 4는 도 3의 간략 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따라 마이크로 니들 상에 코팅액이 도포되는 과정을 나타내는 단면도로서, (a)는 마이크로 니들의 냉각 상태, (b)는 마이크로 니들에 코팅액 도포 후 완전동결 상태, (c)는 진공 건조후 코팅으로부터 수분이 제거된 상태를 각각 나타낸다.
도 6은 입자 크기에 따른 마이크로 니들에의 영향을 나타내는 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로 니들의 코팅 방법을 나타내는 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따라 마이크로 니들과 코팅액 사이의 열교환 반응을 나타내는 그래프이고, 도 3은 본 발명에 적용 가능한 동결 건조기의 일 예를 나타내는 구성도이고, 도 4는 도 3의 간략 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따라 마이크로 니들 상에 코팅액이 도포되는 과정을 나타내는 단면도로서, (a)는 마이크로 니들의 냉각 상태, (b)는 마이크로 니들에 코팅액 도포 후 완전동결 상태, (c)는 진공 건조후 코팅으로부터 수분이 제거된 상태를 각각 나타내며, 도 6은 입자 크기에 따른 마이크로 니들에의 영향을 나타내는 단면도이다.

도 1에는 본 발명에 따른 마이크로 니들의 코팅 방법이 순서적으로 나타나 있다.

먼저, 제조된 마이크로 니들 조립체(1000)를 챔버 내에서 -30℃~-20℃의 온도에서 동결시킨다(단계 1).

이는, 마이크로 니들 조립체(1000)의 재료인 히알루론산이 수분에 약하기 때문에 미리 낮은 온도에서 동결시킴으로써 미량의 수분에 노출되더라도 바로 동결 건조되도록 하고, 후술하는 코팅액과 잘 결합되도록 하기 위함이다.

도 5(a)에 도시한 바와 같이, 마이크로 니들 조립체(1000)는, 다수의 마이크로 니들(100)이 일방향으로 돌출되는 니들 베이스(200)로 이루어진다.

이때, 동결시키는 온도가 -30℃보다 낮을 경우에는 후술하는 코팅액과의 급격한 온도 차이로 마이크로 니들(100)의 베이스(200)에 균열이 생기거나 베이스(200) 자체가 휘는 현상이 발생하며, 베이스(200)에 부착되어 있는 양면 테이프도 손상될 수 있다.

또한, 단계 2로서 코팅액을 4℃~10℃의 온도까지 냉각시키게 되는데, 4℃보다 낮으면 점도가 높아져서 분사가 되지 않는 상황이 발생할 수 있고, 10℃를 초과하는 경우에는 마이크로 니들(100)이 녹으면서 정상 형태로부터 벗어나게 되는 경우가 발생할 수 있다.

상기 코팅액은 인체에 무해한 0.8~12(CP at 5℃)의 모든 수용성 액상상이 채택될 수 있다.

예컨대, 상기 코팅액은 비타민 또는 콜라겐으로 구성될 수 있으며, 의료용으로 사용될 경우 마취액으로 구성될 수도 있다.

다음, 단계 3으로서, 이러한 조건을 만족한 상태의 액상의 코팅액을 상기 마이크로 니들(100)에 도포하게 된다.

이 경우, 챔버 내의 온도를 -30℃~-20℃로 유지한 상태에서 코팅액을 마이크로 니들(100)의 표면에 균일하게 분사하면 된다.

이와 같이, (단계 1)에서 마이크로 니들(100)의 냉각 및 (단계 2)에서 코팅액의 냉각 과정은 모두 코팅액을 마이크로 니들에 도포할 때 고체인 마이크로 니들(100)과 액상인 코팅액 사이의 열교환시 발열적 반응을 억제하는 동시에 적정한 온도로 평형을 이루기 위함이다(도 2 참조).

한편, 코팅액 입자가 미세할수록 마이크로 니들이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 예컨대, 코팅액 입자는 콜로이드 입자로서 1.0㎛ 이하인 것이 바람직하다.

구체적으로, 도 6을 참조할 때, 코팅액 분무에 있어서 코팅액의 분무입자 크기가 커질수록 분무 입자의 충격량에 의해 니들의 표면이 손상될 가능성이 높으며, 1.0㎛ 이하일 때 손상될 우려가 없다.

따라서, 분무장치의 경우 분무입자 크기가 1um 이하로 제어되도록 사전에 설정될 필요가 있다.

또한, 코팅액의 점도가 높아지게 되면, 입자의 크기가 제어되지 않을 가능성이 있어 코팅액은 점도는 0.8 - 12(CP at 5℃)인 원료로 제한할 필요가 있다.

또한, 코팅액의 분무 횟수 및 분무거리는 필요에 따라 조정이 가능하다.

코팅액이 추출물인 경우 액상 내에 함유되어 있는 유효성분이 매우 미량이기 때문에 여러 번 분무해 주어야 한다.

이때 단시간 내에 분무를 여러 번 반복하게 되면 -30℃로 동결되어있던 침이 녹아 들어갈 가능성이 있기 때문에, 2회 분무 후 약 -10℃로 떨어진 니들(100)을 챔버(400) 내에 배치된 기판에 형성된 미세 구멍을 통해 공급되는 냉기에 의해 다시 -30℃ 까지 냉각된 후 (약 30초 가량의 여유) 다시 분무를 하는 것이 바람직하다.

상기 기판은 상기 마이크로 니들 조립체(1000)를 적재하는 구성요소로서 바닥에는 다수의 미세 구멍이 형성되어 바닥으로부터 차가운 기류가 통과될 수 있게 구성되어 있다.

또한, 분무 거리는 30cm 이내로 하여 균일하고도 충분한 밀도로 도포되도록 한다.

특히, 점도가 높은 원료의 경우 같은 압력이더라도 콜로이드 입자가 커지는 경우가 있어 분무거리를 20cm~30cm로 조정하는 것이 바람직하다.

다음, 코팅된 마이크로 니들 조립체(1000)를 -60℃~-80℃에서 완전 동결시킨다(단계 4).

그리고, 챔버 내의 압력을 강하한 후 온도를 상승시켜서 건조시키게 된다(단계 5).

이는, 물질의 3중점 그래프를 통해 명확히 확인할 수 있다.

상기 (단계 5)에서 승화과정을 통해 코팅액 중의 수분을 모두 기화시켜서 건조하게 된다.

이를 위해 마이크로 니들 조립체(1000)가 수용되는 챔버(400)와는 별도로 콜드 트랩(600)을 마련하여 발생된 수분을 잡아두도록 할 수 있다(도 3 참조).

이러한 작용은 도 3에 도시된 동결 건조 진공기에 의해 수행될 수 있다.

도시된 바와 같이, 한편에는 히알루론산이 수용되는 챔버(400)를 냉각 및 가열하는 냉각가열장치(500)가 설치되어 있고, 이와는 별도로 발생된 수분을 잡아주는 콜드 트랩(600)과 배기장치(700)가 진공펌프(800)와 함께 설치될 수 있다.

이상의 기재 및 도 4에 도시한 바와 같이, 챔버(400)에서 발생되는 수증기(기체)는 콜드 트랩(600)으로 공급되고, 이 콜드 트랩(600)에서 약 -68℃로 떨어지게 되어 다시 고체(얼음)이 되므로, 챔버(400) 내의 승화 속도가 증가하여 진공펌핑 과정을 통해 기체가 배기되더라도 진공 펌프(800)에는 수분이 접촉이 최소화된다.

이 경우, 챔버(400)와 콜드 트랩(600)은 진공펌프(800)에 의해 진공을 유지한다.

마지막으로, 상기 (단계 5) 이후 챔버 내의 온도를 서서히 증가시켜서 상온에 이르게 한 후 마이크로 니들 조립체를 인출하게 된다(단계 6).

도 5에는 마이크로 니들(100) 상에 코팅액(300)이 도포되는 과정이 도시되어 있다.

도 5(a)는 제조된 마이크로 니들(100)로서 코팅이 도포되기 전의 물건이다.

도 5(b)는 마이크로 니들(100)에 코팅액(300)이 완전 동결된 상태를 나타낸다.

또한, 도 5(c)는 코팅액(300) 중에서 수분이 모두 제거된 상태를 나타낸다.

이러한 코팅 방법에 의해 코팅이 적용된 마이크로 니들 조립체(1000)가 제조된다.

구체적으로, 본 발명에 따른 마이크로 니들(100)은, 다수의 마이크로 니들(100)이 일방향으로 돌출되는 니들 베이스(200) 및, 상기 마이크로 니들(100)의 표면에 도포된 코팅(300)을 포함한다.

여기서, 상기 코팅(300)은 비타민 또는 콜라겐 등으로 구성될 수 있으며, 피부 미용을 위해 피부에 접촉하였을 때 소정 시간 경과 후 체온에 의해 자연스럽게 녹으면서 히알루론산 재료의 마이크로 니들(100)이 피부에 접촉하고, 수분이 마이크로 니들(100)에 의해 피부에 형성된 미세한 구멍을 통해 공급된다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 히알루론산을 주성분으로 하는 마이크로 니들 조립체의 마이크로 니들의 표면에 다른 원료가 도포되므로 피부에 마이크로 니들 조립체가 부착되는 경우 마이크로 니들의 원료에 앞서 다른 원료가 먼저 피부에 침투될 수 있도록 할 수 있는 수 있도록 할 수 있다는 이점이 있다.

예컨대, 본원발명에 따르면, 의료용으로 사용할 경우 마취액으로 코팅하여 마취제가 먼저 투여된 후 필요 약물이 흡수되도록 할 수 있어 마이크로 니들 조립체를 단순히 피부에 접착시키는 것에 의해 2가지 기능을 동시에 수행할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 코팅액으로서 비타민과 콜라겐 사용시 히알루론산에 포함되지 않은 성분이 미리 표면에 흡수되기 때문에 피부 탄력을 높여서 주름이나 모공늘어짐 등을 방지할 수 있게 된다.

본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위 내에서 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

100... 마이크로 니들
200... 베이스
300... 코팅
1000... 마이크로 니들 조립체

Claims (9)

1. 제조된 마이크로 니들을 챔버 내 -30℃~-20℃의 온도에서 동결시키는 단계(단계 1);
   코팅액을 4℃~10℃의 온도까지 냉각시키는 단계(단계 2);
   -30℃~-20℃의 챔버 내에서 상기 마이크로 니들에 코팅액을 분사하여 도포하는 단계(단계 3);
   코팅된 마이크로 니들을 -60℃~-80℃에서 동결시키는 단계(단계 4); 및,
   챔버 내의 압력을 강하한 후 온도를 상승시켜서 승화과정을 통해 코팅액 중의 수분을 모두 기화시켜서 건조시키는 단계(단계 5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들의 코팅 방법.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 코팅액의 입자는 1㎛ 이하의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들의 코팅 방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 코팅액의 점도는 0.8 - 12(CP at 5℃)인 것을 특징으로 하는 마이크로 니들의 코팅 방법.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 단계 5 이후 챔버 내의 온도를 서서히 증가시켜서 상온에 이르게 하는 단계 6를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들의 코팅 방법.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제

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