KR101942169B1 - 마이크로 니들 장치 - Google Patents

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Abstract

개시된 본 발명에 의한 마이크로 니들 장치는, 피부 내부로 침투 가능한 니들유닛 및 피부에 니들유닛이 침투된 침투 영역의 온도를 상승시켜 피부 내부의 수분이 침투 영역으로 집중시키는 집중유닛을 포함한다. 이러한 구성에 의하면, 침투 영역의 온도를 상승시켜 피부 내의 수분이 피부의 표면으로 이동됨에 따라, 니들유닛의 용해 속도를 증가시켜 침투성 향상에 기여할 수 있게 된다.

Description

마이크로 니들 장치{MICRO-NEEDLES APPARATUS}
본 발명은 마이크로 니들 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 피부에 침투된 마이크로 니들의 용융속도를 증가시킴으로써 약물의 침투성을 향상시킬 수 있는 마이크로 니들 장치에 관한 것이다.
경구용, 주사용, 경피용 및 점막투과형 등과 같이 다양한 약물 전달 기술이 사용되고 있다. 이 중, 경피 약물 전달 기술은 패치, 크림 등을 이용하여 피부를 통해 약물을 전달하는 기술로써, 장에 의한 대사 작용을 피할 수 있으며 패치 등을 통하여 연속적으로 약물 투여가 가능하다는 장점이 있다.
일반적인 경피 약물 전달 방식에는 수동적 경피 약물 전달 시스템과 능동적 경피 약물 전달 시스템이 있다. 수동적 경피 약물 전달 시스템은 약물의 물리 화학적 성질에 의존하는 수동적인 방법으로써, 크림형태, 패치형태 및 연고형태 등을 피부에 도포하는 방식이다. 한편, 이러한 수동적인 경피 약물 전달 방식은 피부를 통하여 전달되는 약물의 분자량이 500Da 이하일 경우에만 가능한 한계를 가진다.
또한, 능동적인 경피 약물 전달 방식은 피부 투과 한계를 극복하기 위해 마이크로 니들을 이용하여 10㎛두께의 각질층을 물리적으로 투과시켜 유효성분을 전달한다. 이러한 능동적인 경피 약물 전달 방식은 크림 제형의 솔리드 마이크로 니들, 유효성분이 코팅된 코팅 마이크로 니들, 물에 녹는 수용성 용융 마이크로 니들 및 기존 주사기에서 사이즈가 줄어든 할로우 마이크로 니들 등이 있다.
한편, 이러한 능동적인 경피 약물 전달 방식 중, 용융 마이크로 니들과 코팅 마이크로 니들의 경우 각질층 주변의 피부 상태에 따라 침투력이 결정된다. 이에 따라, 근래에는 마이크로 니들의 침투성을 조절하여 투약성을 향상시킬 수 있는 방안에 대한 다양한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.
일본등록특허 제5495034호 국내등록특허 제1224939호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 피부로 침투하는 마이크로 니들의 용융 속도를 증가시켜 침투성을 향상시킬 수 있는 마이크로 니들 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 마이크로 니들 장치는, 피부 내부로 침투 가능한 니들유닛 및 상기 피부에 상기 니들유닛이 침투된 침투 영역의 온도를 상승시켜 상기 피부 내부의 수분을 상기 침투 영역으로 집중시키는 집중유닛을 포함한다.
일측에 의하면, 상기 집중유닛은 상기 니들유닛을 사이에 두고 상기 피부의 침투 영역과 마주하도록 배치되는 상전이 물질을 포함하는 보온대를 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 집중유닛은 상기 니들유닛을 사이에 두고 상기 피부의 침투 영역과 마주하도록 배치되는 열풍기를 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 집중유닛은 상기 니들유닛을 사이에 두고 상기 피부의 침투 영역과 마주하도록 배치되어 전자기파 형태로 열 에너지를 전달하는 적외선(IR, Infrared Ray) 수단을 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 니들유닛은, 약물을 함유하는 복수의 팁 및 상기 복수의 팁을 지지하는 베이스를 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 니들유닛과 집중유닛의 사이에 배치되어 상기 피부로부터 수분이 증발됨을 방지하기 위한 수분 비투과성 멤브레인유닛을 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 약물은 용매에 생체 적합성 물질이 혼합되어 형성될 수 있다.
일측에 의하면, 상기 생체 적합성 물질은, 히아루로닉 산(hyaluronic acid), 알지닉 산(alginic acid), 펙틴(Pectin), 카라기난(Carrageenan), 콘드로이틴 설페이트(Chondroitin Sulfate), 덱스트란 설페이트(dextran Sulfate), 키토산(Chitosan), 폴리라이신(polylysine), 콜라겐, 젤라틴, 카르복시메틸 키틴(carboxymethyl chitin), 피브린(fibrin), 아가로스(Agarose), 풀루란(pullulan), 폴리안하이드라이드(polyanhydride), 폴리글리코라이드(PGA), 폴리락타이드-글리코라이드 공중합체(PLGA), , 폴리오르쏘에스테르(polyorthoester), 폴리에테르에스테르(polyetherester), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리에스테르아마이드(polyesteramide), 폴리 뷰티릭 산(Poly butyric acid), 폴리 발레릭 산(Poly valeric acid), 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 에틸렌-비닐아세테이트 중합체, 아크릴 치환 셀룰로오스 아세테이트, 비-분해성 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 풀루오라이드, 폴리(비닐 이미다졸), 클로로설포네이트 폴리올레핀(chlorosulphonate polyolefins), 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리 메타크릴레이트, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 에틸셀룰로오스(EC), 하이드록시프로필셀룰로오스(HPC), 카복시메틸셀루로스, 싸이클로덱스트린 및, 이러한 고분자를 형성하는 단량체들의 공중합체와 셀룰로오스의 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 약물은 기계적 강도를 높이기 위한 첨가제가 혼합되며, 상기 첨가제는 트레할로스, 글루코스, 말토스, 락토스, 락툴로스, 프럭토스, 투라노스, 멜리토스, 멜레지토스, 덱스트란, 소르비톨, 크실리톨, 팔라티니트, 만니톨, 폴리 락타이드, 폴리 글리코라이드, 폴리 락타이드-코-글리코라이드, 폴리안하이드라이드(polyanhydride), 폴리오르쏘에스테르(polyorthoester), 폴리에테르에스테르(polyetherester), 폴리카프로락톤(polycaprolacton e), 폴리에스테르아마이드(polyesteramide), 폴리 뷰티릭 산, 폴리 발레릭 산, 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 에틸렌-비닐아세테이트 중합체, 아크릴 치환 셀룰로오스 아세테이트, 비-분해성 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리 비닐 클로라이드, 폴리비닐 풀루오라이드, 폴리 비닐 이미다졸, 클로로설포네이트, 폴리올레핀(chlorosulphonate polyolefins), 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리 메타크릴레이트, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 에틸셀룰로오스(EC), 하이드록시프로필셀룰로오스(HPC), 카복시메틸셀루로스, 싸이클로덱스트린 및 이러한 고분자를 형성하는 단량체들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 혹은 둘 이상의 물질로 이루어질 수 있다.
일측에 의하면, 상기 약물은 유효성분이 혼합되며, 상기 유효성분은 저분자량의 유효성분인 비타민 C와 그들의 유도체를 포함하되, 단백질 또는 펩타이드 의약, 호르몬, 호르몬 유사체, 효소, 효소저해제, 신호전달단백질 또는 그 일부분, 항체 또는 그 일부분, 단쇄항체, 결합단백질 또는 그 결합 도메인, 항원, 부착단백질, 구조단백질, 조절단백질, 독소단백질, 사이토카인, 전사조절 인자, 혈액 응고 인자 및 백신 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 단백질 또는 펩타이드 의약은 아스코르빅 에씨드(Ascorbic acid), 니카르딘 하이드로클로라이드(Nincardine hydrochloride), 테오필린(Theophylline), 서마트립탄(Sumatriptan), 알렌드로네이트(Alendronate), 인슐린, IGF- 1(insulinlikegrowth factor 1), 성장호르몬, 에리쓰로포이에틴, G-CSFs(granulocyte-colony stimulating factors), GM-CSFs(granulocyte/macrophage-colony stimulating factors), 인터페론 알파, 인터페론 베타, 인 터페론 감마, 인터루킨-1 알파 및 베타, 인터루킨-3, 인터루킨-4, 인터루킨-6, 인터루킨-2, EGFs(epidermal growth factors), 칼시토닌(calcitonin), ACTH(adrenocorticotropic hormone), TNF(tumor necrosis factor), 아토비스반(atobisban), 부세레린(buserelin), 세트로렉릭스(cetrorelix), 데스로레린(deslorelin), 데스모프레신(desmopressin), 디노르핀 A(dynorphin A)(1-13), 엘카토닌(elcatonin), 엘레이도신(eleidosin), 엡티피바타이드(eptifibatide), GHRH-II(growth hormone releasing hormone-II), 고나도레린(gonadorelin), 고세레린(goserelin), 히스트레린(histrelin), 류프로레린(leuprorelin), 라이프레신(lypressin), 옥트레오타이드(octreotide), 옥시토신(oxytocin), 피트레신(pitressin), 세크레틴(secretin), 신칼라이드(sincalide), 테르리프레신(terlipressin), 티모펜틴(thymopentin), 티모신(thymosine), 트리프토레린(triptorelin), 바이발리루딘(bivalirudin), 카르베토신(carbetocin), 사이클로스포린, 엑세딘(exedine), 란 레오타이드(lanreotide), LHRH(luteinizing hormone-releasing hormone), 나파레린(nafarelin), 부갑상선 호르몬, 프람린타이드(pramlintide), T-20(enfuvirtide), 타이말파신(thymalfasin) 및 지코노타이드 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 약물은 용매가 첨가되며, 상기 용매는 정제수(DI water), 메탄올(Methanol), 에탄올(Ethanol), 클로로포름(Chloroform)다이부틸 프탈레잇(Dibutyl phthalate), 다이메틸 프탈레잇(Dimethyl phthalate), 에틸 락테잇(Ethyl lactate), 글리세린(Glycerin), 아이소프로필 알코올(Isopropyl alcohol), 라틱 에씨드(Lactic acid), 프로필렌 글리콜(Propylene glycol) 등의 무기, 유기 용매를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 마이크로 니들 장치는, 피부의 내부로 침투 가능한 니들유닛, 상기 피부로 열 에너지를 전달하여 상기 피부 내부의 수분을 상기 피부의 표면으로 집중시키는 집중유닛 및, 상기 수분이 상기 피부로부터 증발됨을 차단하는 멤브레인유닛을 포함한다.
일측에 의하면, 상기 집중유닛은 상기 니들유닛을 사이에 두고 상기 니들유닛이 침투되는 상기 피부의 침투 영역과 마주하도록 배치될 수 있다.
일측에 의하면, 상기 집중유닛은 전도, 대류 및 복사 중 적어도 어느 하나의 방법으로 열 에너지를 전달할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 집중유닛은 상전이 물질을 포함하는 보온대, 적외선(IR, Infrared Ray) 수단 및 열풍기 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 니들유닛은, 약물을 함유하는 복수의 팁 및 상기 복수의 팁을 지지하는 베이스를 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 니들유닛은 상기 피부로 침투 가능하며 약물을 함유하는 복수의 팁을 포함하며, 상기 멤브레인유닛은 수분 비투과성 재질로 형성되어 상기 복수의 팁을 지지할 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 니들유닛이 침투되는 피부로 열 에너지를 전달함으로써, 피부 내부의 수분이 니들유닛으로 집중될 수 있게 된다. 그로 인해, 니들유닛의 약물의 용해속도를 증가시켜 약물의 침투성 향상에 기여할 수 있게 된다.
둘째, 피부의 표면으로 집중되는 수분이 피부로부터 증발됨을 수분 비투과성 멤브레인유닛에 의해 방지됨에 따라, 니들유닛의 용융정도가 증대될 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 마이크로 니들 장치를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 2은 도 1에 도시된 마이크로 니들 장치가 피부에 침투되는 상태를 순차적으로 도시한 측면도들이다.
도 3은 도 1에 도시된 제1실시예에 의한 마이크로 니들 장치의 시간에 따른 용융정도를 종래기술과 비교하여 개략적으로 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 마이크로 니들 장치가 피부에 침투되는 상태를 순차적으로 도시한 측면도들이다.
도 5는 종래기술과 도 4에 도시된 제2실시예에 의한 마이크로 니들 장치를 광학 현미경으로 관찰한 이미지들이다. 그리고,
도 6은 도 4에 도시된 제2실시예에 의한 마이크로 니들 장치의 시간에 따른 용융정도를 종래기술과 비교하여 개략적으로 도시한 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 바람직한 제1실시예에 의한 마이크로 니들 장치(1)는 니들유닛(10), 집중유닛(20) 및 멤브레인유닛(30)을 포함한다.
상기 니들유닛(10)은 피부(S)(도 2 참고) 내부로 침투 가능하다. 이러한 니들유닛(10)은 복수의 팁(11)과 베이스(12)를 포함한다.
상기 팁(11)은 상호 나란하게 다열 및 다행으로 복수개 마련되며, 피부(S)에 침투 용이하도록 단부가 뾰족한 첨단(尖端)으로 형성된다. 본 실시예에서는 상기 복수의 팁(11)이 첨단을 가지는 원뿔 형상을 가지는 것으로 예시하나, 꼭 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 복수의 팁(11)이 삼각뿔과 같은 다각뿔 형상을 가질 수도 있으며, 개수도 도시된 예로 한정되지 않는다.
또한, 상기 복수의 팁(11)은 약물을 함유한다. 본 실시예에서는 상기 복수의 팁(11)이 물에 녹는 수용성 용융 마이크로 니들인 것으로 예시한다. 그러나, 꼭 이에 한정되지 않으며, 상기 복수의 팁(11)이 약물이 코팅된 코팅 마이크로 니들 타입일 수도 있음은 당연하다. 아울러, 상기 팁(11)은 250㎛의 폭과 600㎛의 높이를 가지고 복수개 마련되는 것으로 도시 및 예시하나 꼭 이에 한정되지 않는다.
참고로, 본 발명에서 설명하는 약물은 용매에 생체 적합성 물질이 혼합된 혼합용액이다. 본 실시예에서는 상기 약물이 1ml의 정제수(DW)를 포함하는 용매에 0.01g의 히아루로닉 산(hyaluronic acid)을 포함하는 생체 적합성 물질이 녹은 1%의 수용성 고분자 용액인 것으로 예시한다.
여기서, 상기 생체 적합성 물질은 히아루로닉 산(hyaluronic acid), 알지닉 산(alginic acid), 펙틴, 카라기난, 콘드로이틴(설페이트), 덱스트란(설페이트), 키토산, 폴리라이신(polylysine), 콜라겐, 젤라틴, 카르복시메틸 키틴(carboxymethyl chitin), 피브린, 아가로스, 풀루란 폴리락타이드, 폴리글리코라이드(PGA), 폴리락타이드-글리코라이드 공중합체(PLGA), 히아루로닉 산(hyaluronic acid), 알지닉 산(alginic acid), 카라기난, 콘드로이틴(설페이트), 덱스트란(설페이트), 키토산, 폴리라이신(polylysine), 콜라겐, 젤라틴, 카르복시메틸 키틴(carboxymethyl chitin), 피브린, 아가로스, 풀루란 폴리안하이드라이드(polyanhydride), 폴리오르쏘에스테르(polyorthoester), 폴리에테르에스테르(polyetherester), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리에스테르아마이드(polyesteramide), 폴리(뷰티릭 산), 폴리(발레릭 산), 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 에틸렌-비닐아세테이트 중합체, 아크릴 치환 셀룰로오스 아세테이트, 비-분해성 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 풀루오라이드, 폴리(비닐 이미다졸), 클로로설포네이트 폴리올레핀(chlorosulphonate polyolefins), 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리 메타크릴레이트, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 에틸셀룰로오스(EC), 하이드록시프로필셀룰로오스(HPC), 카복시메틸셀루로스, 싸이클로덱스트린 및, 이러한 고분자를 형성하는 단량체들의 공중합체와 셀룰로오스의 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함한다.
또한, 상기 약물은 생체 적합성 물질과 기계적 강도를 높이기 위한 첨가제를 혼합하여 형성된다. 상기 첨가제는 트레할로스, 글루코스, 말토스, 락토스, 락툴로스, 프럭토스, 투라노스, 멜리토스, 멜레지토스, 덱스트란, 소르비톨, 크실리톨, 팔라티니트, 만니톨, 폴리(락타이드), 폴리(글리코라이드), 폴리(락타이드-코-글리코라이드), 폴리안하이드라이드(polyanhydride), 폴리오르쏘에스테르(polyorthoester), 폴리에테르에스테르(polyetherester), 폴리카프로락톤(polycaprolacton e), 폴리에스테르아마이드(polyesteramide), 폴리(뷰티릭 산), 폴리(발레릭 산), 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 에틸렌-비닐아세테이트 중합체, 아크릴 치환 셀룰로오스 아세테이트, 비-분해성 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리 비닐 클로라이드, 폴리비닐 풀루오라이드, 폴리(비닐 이미다졸), 클로로설포네이트, 폴리올레핀(chlorosulphonate polyolefins), 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리 메타크릴레이트, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 에틸셀룰로오스(EC), 하이드록시프로필셀룰로오스(HPC), 카복시메틸셀루로스, 싸이클로덱스트린 및 이러한 고분자를 형성하는 단량체들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 혹은 둘 이상의 물질로 이루어진다.
또한, 상기 약물은 생체 적합성 물질과 저분자량의 유효성분인 비타민 C와 그들의 유도체를 포함하는 유효성분을 혼합하여 형성된다. 이러한 유효성분은 단백질 또는 펩타이드 의약을 포함하나 꼭 이에 한정되지 않으며, 호르몬, 호르몬 유사체, 효소, 효소저해제, 신호전달단백질 또는 그 일부분, 항체 또는 그 일부분, 단쇄항체, 결합단백질 또는 그 결합 도메인, 항원, 부착단백질, 구조단백질, 조절단백질, 독소단백질, 사이토카인, 전사조절 인자, 혈액 응고 인자 및 백신 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 보다 상세하게는, 상기 단백질 또는 펩타이드 의약은 아스코르빅 에씨드(Ascorbic acid), 니카르딘 하이드로클로라이드(Nincardine hydrochloride), 테오필린(Theophylline), 서마트립탄(Sumatriptan), 알렌드로네이트(Alendronate), 인슐린, IGF- 1(insulinlikegrowth factor 1), 성장호르몬, 에리쓰로포이에틴, G-CSFs(granulocyte-colony stimulating factors), GM-CSFs(granulocyte/macrophage-colony stimulating factors), 인터페론 알파, 인터페론 베타, 인 터페론 감마, 인터루킨-1 알파 및 베타, 인터루킨-3, 인터루킨-4, 인터루킨-6, 인터루킨-2, EGFs(epidermal growth factors), 칼시토닌(calcitonin), ACTH(adrenocorticotropic hormone), TNF(tumor necrosis factor), 아토비스반(atobisban), 부세레린(buserelin), 세트로렉릭스(cetrorelix), 데스로레린(deslorelin), 데스모프레신(desmopressin), 디노르핀 A(dynorphin A)(1-13), 엘카토닌(elcatonin), 엘레이도신(eleidosin), 엡티피바타이드(eptifibatide), GHRH-II(growth hormone releasing hormone-II), 고나도레린(gonadorelin), 고세레린(goserelin), 히스트레린(histrelin), 류프로레린(leuprorelin), 라이프레신(lypressin), 옥트레오타이드(octreotide), 옥시토신(oxytocin), 피트레신(pitressin), 세크레틴(secretin), 신칼라이드(sincalide), 테르리프레신(terlipressin), 티모펜틴(thymopentin), 티모신(thymosine), 트리프토레린(triptorelin), 바이발리루딘(bivalirudin), 카르베토신(carbetocin), 사이클로스포린, 엑세딘(exedine), 란 레오타이드(lanreotide), LHRH(luteinizing hormone-releasing hormone), 나파레린(nafarelin), 부갑상선 호르몬, 프람린타이드(pramlintide), T-20(enfuvirtide), 타이말파신(thymalfasin) 및 지코노타이드 중 어느 하나를 포함한다.
또한, 상기 약물의 용매는 생체 적합성 물질을 용해시킨다. 이러한 용매는 정제수(DI water), 메탄올(Methanol), 에탄올(Ethanol), 클로로포름(Chloroform)다이부틸 프탈레잇(Dibutyl phthalate), 다이메틸 프탈레잇(Dimethyl phthalate), 에틸 락테잇(Ethyl lactate), 글리세린(Glycerin), 아이소프로필 알코올(Isopropyl alcohol), 라틱 에씨드(Lactic acid), 프로필렌 글리콜(Propylene glycol) 등을 포함하는 무기, 유기 용매 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
상기 베이스(12)는 복수의 팁(11)을 지지한다. 이러한 베이스(12)는 복수의 팁(3)을 동시에 지지하는 몸체로써, 복수의 팁(11)이 피부(S)에 부착될 수 있도록 가이드하는 일종의 패치(patch)이다.
상기 집중유닛(20)은 피부(S)에 니들유닛(10)이 침투된 침투 영역의 온도를 상승시켜, 피부(S) 내부의 수분(M)을 침투 영역으로 집중시킨다. 즉, 상기 집중유닛(20)은 피부(S)의 침투 영역의 온도를 국부적으로 높임으로써 수분(M)을 피부(S)의 표면으로 이동시킨다(도 2 참고). 이러한 집중유닛(20)은 열 에너지(H)를 발생시켜 침투 영역의 온도를 상승시키며, 본 제1실시예에서는 보온대를 포함하는 것으로 예시한다.
상기 보온대를 포함하는 집중유닛(20)은 니들유닛(10)을 사이에 두고 피부(S)의 침투 영역과 마주하도록 배치되는 상전이 물질을 포함한다. 상기 집중유닛(20)은 대략 40도의 물질을 함유하여 피부(S)에 열 에너지(H)를 국부적으로 전달함으로써, 피부(S) 표면의 수분(M) 함량을 증대시킨다.
상기 멤브레인유닛(30)은 니들유닛(10)과 집중유닛(20)의 사이에 배치되어 피부(S)로부터 수분(M)이 증발됨을 방지한다. 상기 멤브레인유닛(30)은 니들유닛(10)이 침투되는 방향을 기준으로, 베이스(12)의 후측을 지지하여, 수분(M)이 투과되지 않도록 차단시킨다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 제1실시예에 의한 마이크로 니들 장치(1)의 약물 침투 동작을 도 2를 참고하여 설명한다.
도 2의 (a)의 도시와 같이, 상기 피부(S)의 표면보다 깊은 위치에 수분(M)이 위치한다. 이러한 피부(S)로 도 2의 (b)와 같이 니들유닛(10)이 침투한다. 이 후, 도 2의 (c)와 같이 니들유닛(10)을 사이에 두고 피부(S)를 향해 열을 전달하도록 보온대를 포함하는 집중유닛(20)이 배치된다.
그러면, 도 2의 (c)와 같이, 상기 피부(S) 속에 함유된 수분(M)이 보온대를 포함하는 집중유닛(20)로부터 전달된 열에 의해 피부(S)의 표면 측으로 이동하게 된다. 이때, 상기 니들유닛(10)과 집중유닛(20)의 사이에 멤브레인유닛(30)이 마련됨으로써, 피부(S)의 표면으로 이동된 수분이 피부(S)로부터 증발되지 않는다.
한편, 상기와 같이 피부(S)에 침투된 니들유닛(10)의 팁(11)에 함유된 약물은 피부(S)의 표면으로 이동된 수분(M)에 의해 빠른 속도로 용융된다.
도 3의 그래프에서는 상기 집중유닛(20)을 구비하지 않는 종래기술과 보온대를 포함하는 집중유닛(20)을 구비하는 제1실시예에 의한 약물 용융정도를 비교하였다.
보다 구체적으로, 상기 히아루로닉 산(hyaluronic acid)(Average Mw ~830kDa)으로 제작된 니들유닛(110)을 비투과성 멤브레인유닛(130)에 고정시킨 후, 피부(S)에 침투시켰다. 이때, 상기 피부(S)에 침투된 니들유닛(110) 중 일부에만 보온대를 포함하는 집중유닛(120)으로 열을 전달하였다. 그 결과, 상기 집중유닛(20)에 의해 온도가 상승하지 않는 종래기술은 10분간 팁(11)의 약물이 대략 20%가 용융되는 반면에, 보온대를 포함하는 집중유닛(20)에 의해 열이 전달되는 제1실시예의 경우에는 팁(11)의 약물이 10분간 대략 40%가 용융되었다. 이로 인해, 상기 집중유닛(20)으로 인해 팁(11)의 용융속도가 종래기술 대비 대략 20% 가량 향상됨을 확인할 수 있다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 바람직한 제2실시예에 의한 마이크로 니들 장치(100)는 니들유닛(110), 집중유닛(120) 및 멤브레인유닛(130)을 포함한다.
여기서, 상기 복수의 팁(111)과 베이스(112)를 포함하는 니들유닛(110) 및 수분 비투과성 재질로 형성되는 멤브레인유닛(130)은 상술한 제1실시예와 동일한 구성을 가지므로, 자세한 설명은 생략한다.
상기 집중유닛(120)은 니들유닛(110)을 사이에 두고 피부(S)의 침투 영역과 마주하도록 배치되어 전자기파 형태로 열 에너지(H)를 전달하는 적외선(IR, Infrared Ray) 수단을 포함한다. 즉, 제2실시예에 의한 집중유닛(120)은 적외선 조사에 의해 열 에너지(H)를 피부(S)의 침투 영역에 국부적으로 전달함으로써, 피부(S) 내부의 수분(M)을 피부(S)의 표면을 향해 이동시킨다. 이러한 집중유닛(120)의 적외선 조사에 의해, 피부(S)에 침투한 팁(111)의 용융속도가 증대되게 된다.
보다 구체적으로, 도 4의 (a)에 도시된 피부(S)의 내부 깊숙한 위치의 수분(M)은 도 4의 (b)와 같이 니들유닛(110)이 침투한 후 도 4의 (c)와 같이 집중유닛(120)의 적외선 조사에 의해 피부(S)의 표면으로 이동한다. 즉, 상기 집중유닛(120)에 의해 전달하는 열에 의해 수분(M)이 피부(S)의 표면으로 이동되며, 이렇게 이동되는 수분(M)은 멤브레인유닛(130)에 의해 증발되지 않도록 차단된다.
도 5를 참고하면, 종래기술과 제2실시예에 의한 니들유닛(110)의 용용 정도를 비교하기 위해 광학 현미경으로 촬영한 이미지가 도시된다. 도 5의 (a)는 적외선 조사가 적용되지 않는 종래기술이며, 도 5의 (b)는 적외선 조사 방식의 집중유닛(120)을 포함하는 제2실시예에 해당한다. 도 5의 (a) 및 (b)의 비교와 같이, 니들유닛(110)의 팁(111)의 용융 정도는 종래기술보다 제2실시예의 경우가 우수함을 확인할 수 있다.
도 6을 참고하면, 종래기술과 제2실시예에 의한 니들유닛(110)의 용융정도를 비교한 그래프가 도시된다. 도 6은 동일한 조건을 가지는 니들유닛(110)이 피부(S)에 대해 10분간 침투된 상태를 비교하였다.
도 6과 같이, 종래기술은 10분간 35%의 용융정도를 나타내는 반면에, 적외선 조사방식의 집중유닛(120)이 적용된 제2실시예의 경우에는 니들유닛(110)의 수용성 약물이 10분 동안 55% 정도 용융됨을 확인할 수 있다. 즉, 종래기술 대비, 대략 20% 이상의 용융정도가 향상된다.
한편, 상술한 제1 및 제2실시예에서는 집중유닛(20)(120)이 상전이 물질을 포함하는 보온대 및 적외선을 조사하는 적외선 수단인 것으로 도시 및 예시하나, 꼭 이에 한정되지 않는다. 즉, 상기 집중유닛(20)(120)은 열풍기와 같이, 전도, 대류 및 복사 등과 같이 열 에너지(H)를 국부적으로 전달할 수 있는 다양한 방식으로 변경 가능하다. 이때, 상기 집중유닛(20)(120)이 열풍기를 포함할 경우, 피부(S)의 침투 영역의 온도를 국부적으로 38도 내지 50도 사이로 상승시켜 친수성 물질인 약물의 용융속도를 증대시킴이 좋다.
또한, 제1 및 제2실시예에서는 집중유닛(20)(120)이 보온대 및 적외선 수단을 각각 포함하는 것으로 예시하였으나, 보온대, 적외선 수단 및 열풍기 중 2가지 이상의 방식이 동시에 적용되는 변형예도 가능하다.
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: 마이크로 니들 장치
10, 110: 니들유닛
20, 120: 집중유닛
30, 130: 멤브레인유닛
S: 피부
M: 수분

Claims (18)

  1. 피부 내부로 침투 가능한 니들유닛; 및
    상기 피부에 상기 니들유닛이 침투된 침투 영역의 온도를 상승시켜 상기 피부 내부의 수분을 상기 침투 영역으로 집중시키는 집중유닛;
    을 포함하고,
    상기 니들유닛과 집중유닛의 사이에 배치되어 상기 피부로부터 수분이 증발됨을 방지하기 위한 수분 비투과성 멤브레인유닛을 포함하며,
    상기 집중유닛에 의해 상기 침투 영역의 온도를 국부적으로 상승시켜 상기 피부 내의 수분을 상기 피부의 표면으로 이동시키고, 이동된 상기 수분은 상기 멤브레인유닛에 의해 증발되지 않는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 집중유닛은 상기 니들유닛을 사이에 두고 상기 피부의 침투 영역과 마주하도록 배치되는 상전이 물질을 포함하는 보온대를 포함하는 마이크로 니들 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 집중유닛은 상기 니들유닛을 사이에 두고 상기 피부의 침투 영역과 마주하도록 배치되는 열풍기를 포함하는 마이크로 니들 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 집중유닛은 상기 니들유닛을 사이에 두고 상기 피부의 침투 영역과 마주하도록 배치되어 전자기파 형태로 열 에너지를 전달하는 적외선(IR, Infrared Ray) 수단을 포함하는 마이크로 니들 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 니들유닛은,
    약물을 함유하는 복수의 팁; 및
    상기 복수의 팁을 지지하는 베이스;
    를 포함하는 마이크로 니들 장치.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 약물은 용매에 생체 적합성 물질이 혼합되어 형성되는 마이크로 니들 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 생체 적합성 물질은,
    히아루로닉 산(hyaluronic acid), 알지닉 산(alginic acid), 펙틴(Pectin), 카라기난(Carrageenan), 콘드로이틴 설페이트(Chondroitin Sulfate), 덱스트란 설페이트(dextran Sulfate), 키토산(Chitosan), 폴리라이신(polylysine), 콜라겐, 젤라틴, 카르복시메틸 키틴(carboxymethyl chitin), 피브린(fibrin), 아가로스(Agarose), 풀루란(pullulan), 폴리안하이드라이드(polyanhydride), 폴리글리코라이드(PGA), 폴리락타이드-글리코라이드 공중합체(PLGA), , 폴리오르쏘에스테르(polyorthoester), 폴리에테르에스테르(polyetherester), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리에스테르아마이드(polyesteramide), 폴리 뷰티릭 산(Poly butyric acid), 폴리 발레릭 산(Poly valeric acid), 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 에틸렌-비닐아세테이트 중합체, 아크릴 치환 셀룰로오스 아세테이트, 비-분해성 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 풀루오라이드, 폴리(비닐 이미다졸), 클로로설포네이트 폴리올레핀(chlorosulphonate polyolefins), 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리 메타크릴레이트, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 에틸셀룰로오스(EC), 하이드록시프로필셀룰로오스(HPC), 카복시메틸셀루로스, 싸이클로덱스트린 및, 이러한 고분자를 형성하는 단량체들의 공중합체와 셀룰로오스의 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 마이크로 니들 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 약물은 기계적 강도를 높이기 위한 첨가제가 혼합되며,
    상기 첨가제는 트레할로스, 글루코스, 말토스, 락토스, 락툴로스, 프럭토스, 투라노스, 멜리토스, 멜레지토스, 덱스트란, 소르비톨, 크실리톨, 팔라티니트, 만니톨, 폴리 락타이드, 폴리 글리코라이드, 폴리 락타이드-코-글리코라이드, 폴리안하이드라이드(polyanhydride), 폴리오르쏘에스테르(polyorthoester), 폴리에테르에스테르(polyetherester), 폴리카프로락톤(polycaprolacton e), 폴리에스테르아마이드(polyesteramide), 폴리 뷰티릭 산, 폴리 발레릭 산, 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 에틸렌-비닐아세테이트 중합체, 아크릴 치환 셀룰로오스 아세테이트, 비-분해성 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리 비닐 클로라이드, 폴리비닐 풀루오라이드, 폴리 비닐 이미다졸, 클로로설포네이트, 폴리올레핀(chlorosulphonate polyolefins), 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리 메타크릴레이트, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 에틸셀룰로오스(EC), 하이드록시프로필셀룰로오스(HPC), 카복시메틸셀루로스, 싸이클로덱스트린 및 이러한 고분자를 형성하는 단량체들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 혹은 둘 이상의 물질로 이루어지는 마이크로 니들 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 약물은 유효성분이 혼합되며,
    상기 유효성분은 저분자량의 유효성분인 비타민 C와 그들의 유도체를 포함하되, 단백질 또는 펩타이드 의약, 호르몬, 호르몬 유사체, 효소, 효소저해제, 신호전달단백질 또는 그 일부분, 항체 또는 그 일부분, 단쇄항체, 결합단백질 또는 그 결합 도메인, 항원, 부착단백질, 구조단백질, 조절단백질, 독소단백질, 사이토카인, 전사조절 인자, 혈액 응고 인자 및 백신 중 적어도 어느 하나를 포함하는 마이크로 니들 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 단백질 또는 펩타이드 의약은 아스코르빅 에씨드(Ascorbic acid), 니카르딘 하이드로클로라이드(Nincardine hydrochloride), 테오필린(Theophylline), 서마트립탄(Sumatriptan), 알렌드로네이트(Alendronate), 인슐린, IGF- 1(insulinlikegrowth factor 1), 성장호르몬, 에리쓰로포이에틴, G-CSFs(granulocyte-colony stimulating factors), GM-CSFs(granulocyte/macrophage-colony stimulating factors), 인터페론 알파, 인터페론 베타, 인 터페론 감마, 인터루킨-1 알파 및 베타, 인터루킨-3, 인터루킨-4, 인터루킨-6, 인터루킨-2, EGFs(epidermal growth factors), 칼시토닌(calcitonin), ACTH(adrenocorticotropic hormone), TNF(tumor necrosis factor), 아토비스반(atobisban), 부세레린(buserelin), 세트로렉릭스(cetrorelix), 데스로레린(deslorelin), 데스모프레신(desmopressin), 디노르핀 A(dynorphin A)(1-13), 엘카토닌(elcatonin), 엘레이도신(eleidosin), 엡티피바타이드(eptifibatide), GHRH-II(growth hormone releasing hormone-II), 고나도레린(gonadorelin), 고세레린(goserelin), 히스트레린(histrelin), 류프로레린(leuprorelin), 라이프레신(lypressin), 옥트레오타이드(octreotide), 옥시토신(oxytocin), 피트레신(pitressin), 세크레틴(secretin), 신칼라이드(sincalide), 테르리프레신(terlipressin), 티모펜틴(thymopentin), 티모신(thymosine), 트리프토레린(triptorelin), 바이발리루딘(bivalirudin), 카르베토신(carbetocin), 사이클로스포린, 엑세딘(exedine), 란 레오타이드(lanreotide), LHRH(luteinizing hormone-releasing hormone), 나파레린(nafarelin), 부갑상선 호르몬, 프람린타이드(pramlintide), T-20(enfuvirtide), 타이말파신(thymalfasin) 및 지코노타이드 중 적어도 어느 하나를 포함하는 마이크로 니들 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 약물은 용매가 첨가되며,
    상기 용매는 정제수(DI water), 메탄올(Methanol), 에탄올(Ethanol), 클로로포름(Chloroform)다이부틸 프탈레잇(Dibutyl phthalate), 다이메틸 프탈레잇(Dimethyl phthalate), 에틸 락테잇(Ethyl lactate), 글리세린(Glycerin), 아이소프로필 알코올(Isopropyl alcohol), 라틱 에씨드(Lactic acid), 프로필렌 글리콜(Propylene glycol) 등의 무기, 유기 용매를 포함하는 마이크로 니들 장치.
  13. 피부의 내부로 침투 가능한 니들유닛;
    상기 피부로 열 에너지를 전달하여 상기 피부 내부의 수분을 상기 피부의 표면으로 집중시키는 집중유닛; 및
    상기 수분이 상기 피부로부터 증발됨을 차단하는 멤브레인유닛;
    을 포함하고,
    상기 집중유닛은 상기 니들유닛을 사이에 두고 상기 니들유닛이 침투되는 상기 피부의 침투 영역과 마주하도록 배치되며,
    상기 집중유닛에 의해 상기 침투 영역의 온도를 국부적으로 상승시켜 상기 피부 내의 수분을 상기 피부의 표면으로 이동시키고, 이동된 상기 수분은 상기 멤브레인유닛에 의해 증발되지 않는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들 장치.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    상기 집중유닛은 전도, 대류 및 복사 중 적어도 어느 하나의 방법으로 열 에너지를 전달하는 마이크로 니들 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 집중유닛은 상전이 물질을 포함하는 보온대, 적외선(IR, Infrared Ray) 수단 및 열풍기 중 적어도 어느 하나를 포함하는 마이크로 니들 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 니들유닛은,
    약물을 함유하는 복수의 팁; 및
    상기 복수의 팁을 지지하는 베이스;
    를 포함하는 마이크로 니들 장치.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 니들유닛은 상기 피부로 침투 가능하며 약물을 함유하는 복수의 팁을 포함하며,
    상기 멤브레인유닛은 수분 비투과성 재질로 형성되어 상기 복수의 팁을 지지하는 마이크로 니들 장치.
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