KR101967133B1 - 플렉서블 약물 전달 소자 제조방법 및 플렉서블 약물 전달 소자 - Google Patents

플렉서블 약물 전달 소자 제조방법 및 플렉서블 약물 전달 소자 Download PDF

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Abstract

투명 기판 전면 상에 비정질 실리콘층을 적층하는 단계; 상기 비정질 실리콘층 상에 버퍼층을 적층하는 단계; 상기 버퍼층 상에 전극 패턴을 형성하는 단계; 상기 전극 패턴 상에 약물이 수용되는 약물 웰을 형성하는 단계; 상기 약물 웰 상에 플라스틱 기판을 접착시키는 단계; 상기 투명 기판 후면에 레이저를 조사하여, 상기 비정질 실리콘층과 상기 버퍼층을 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 플렉서블 약물 전달 소자 제조방법이 제공된다.

Description

플렉서블 약물 전달 소자 제조방법 및 플렉서블 약물 전달 소자{Method for manufacturing a flexible drug delivery device and the flexible drug delivery device manufactured by the same}
본 발명은 플렉서블 약물 전달 소자 제조방법 및 플렉서블 약물 전달 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 약물 전달 소자의 제조 공정이 매우 복잡하고, 또한 플렉서블 특성을 약물 전달 소자에 부여하기에는 어렵다는 문제를 해결하는 플렉서블 약물 전달 소자 제조방법 및 플렉서블 약물 전달 소자를 제공한다.
약물 전달 시스템은 약물 방출 속도를 조절하거나 약물을 목표 부위에 효율적으로 전달하는 방법. 의약품의 부작용을 최소화하고 효능과 효과를 극대화하는 기술과 시스템으로, 이러한 약물 전달 시스템에는 다양한 형태의 약물 전달 소자가 사용된다.
이러한 약물 전달 소자 중 하나는 마이크로 칩을 이용하는 것으로 생체 용액 내에서의 금속 반응을 이용하여, 금속을 제거, 수용된 약물을 전달시키는 것이다. 예를 들어 Langer 등은 1999년 1월 Nature지를 통하여 제어된 방식으로 약물을 전달하는 마이크로 칩 기반의 약물 전달 소자를 전달한다.
하지만, 종래의 마이크로 칩 기반 약물 전달 소자는, 비등방식각을 통하여 약물이 나가는 방향(즉, 금속층)보다 약물이 수용되는 방향에서 너비가 더 넓은 약물웰을 제조하여야 하므로, 반드시 비등방식각을 사용하여야하는 문제가 있다. 또한, 복잡한 식각 공정 등이 사용되므로, 제조 공정 중 수용된 약물이 극심한 환경에 의하여 변질될 위험이 있고, 아울러 생체 내의 플렉서블 환경에서 적용되기 어렵다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 보다 안정하고 경제적인 방식으로, 플렉서블 특성의 약물 전달 소자를 제조할 수 있는 방법과 이에 의하여 제조된 약물 전달 소자를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 투명 기판 전면 상에 비정질 실리콘층을 적층하는 단계; 상기 비정질 실리콘층 상에 버퍼층을 적층하는 단계; 상기 버퍼층 상에 전극 패턴을 형성하는 단계; 상기 전극 패턴 상에 약물이 수용되는 약물 웰을 형성하는 단계; 상기 약물 웰 상에 플라스틱 기판을 접착시키는 단계; 및 상기 투명 기판 후면에 레이저를 조사하여, 상기 비정질 실리콘층과 상기 버퍼층을 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 플렉서블 약물 전달 소자 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플렉서블 약물 전달 소자 제조방법은, 상기 비정질 실리콘층과 상기 버퍼층을 분리하는 단계 후, 상기 버퍼층을 패터닝하여, 상기 약물 웰과 접촉하는 전극 패턴을 노출시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 약물 웰을 형성하는 단계는, 상기 전극 패턴 상에 제 1 웰형성층을 적층한 후, 제 1 너비로 상기 제 1 웰형성층을 패터닝하여 상기 전극 패턴을 노출시키는 단계; 및 상기 제 1 웰형성층 상에 제 2 웰형성층을 적층한 후, 제 2 너비로 상기 제 2 웰형성층을 패터닝하여 상기 전극 패턴을 노출시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 제 2 너비는 상기 제 1 너비보다 크다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 버퍼층은 실리콘 산화물을 포함하며, 상기 전극 패턴은 양극과 상기 양극에 연결된 음극을 포함하며, 상기 노출되는 전극패턴은 양극이다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 양극은 사각 형태이다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 노출된 전극 패턴은 전해액 내에서 상기 전극에 전압이 인가됨에 따라 분해된다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 전해액인 PBS(Phosphate buffered saline)이다.
본 발명은 상술한 방법에 의하여 제조된 플렉서블 약물 전달 소자를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 플렉서블 약물 전달 소자에서 약물이 수용되는 약물웰은 상기 전극 패턴 상에 형성되며, 제 1 너비로 상기 전극 패턴된 개구부를 포함하는 제 1 웰형성층; 및 상기 제 1 웰형성층 상에 형성되며, 상기 제 1 너비를 포함하며 상기 제 1 너비보다 넓은 제 2 너비의 개구부를 포함한다.
본 발명에서 상기 제 1 및 제 2 웰형성층은 동일 물질로 이루어진다.
본 발명은 종래 기술의 문제, 즉, 약물 전달 소자의 제조 공정이 매우 복잡하고, 또한 플렉서블 특성을 약물 전달 소자에 부여하기에는 어렵다는 문제를 하기 설명되는 레이저 리프트 오프 방식으로 해결한다. 아울러, 비등방 식각 공정으로 약물 웰을 제조하여야 하는 경우, 공정 제어가 매우 어렵다는 문제도 상이한 너비를 갖는 2개 이상의 웰 형성층을 연속 적층하여 이를 해결한다. 또한 본 발명은 종래 마이크로 칩 형태의 약물 전달 시스템을 유연 기판에 구현함으로써 보다 생체 친화적인 약물 전달 소자를 제조할 수 있다.
도 1 내지 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 약물 전달 소자 제조방법을 설명하는 단계도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로서, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제, 즉, 약물 전달 소자의 제조 공정이 매우 복잡하고, 또한 플렉서블 특성을 약물 전달 소자에 부여하기에는 어렵다는 문제를 하기 설명되는 레이저 리프트 오프 방식으로 해결한다. 아울러, 비등방 식각 공정으로 약물 웰을 제조하여야 하는 경우, 공정 제어가 매우 어렵다는 문제도 상이한 너비를 갖는 2개 이상의 웰 형성층을 연속 적층하여 이를 해결한다.
도 1 내지 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 약물 전달 소자 제조방법을 설명하는 단계도이다. 하기 도면에서 위쪽 그림은 평면도, 아래 그림은 단면도이고, 단면 절개선은 A-A'이다.
도 1을 참조하면, 투명 기판(600)이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 투명 기판(600)은 유리이었으나, 사파이어 등과 같이 레이저가 투과될 수 있는 임의의 물질이 상기 투명 기판(600) 재료로 사용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 투명 기판(600) 상에 비정질 실리콘층(700)이 적층된다. 본 명세서 적층, 형성 등은 당업자에게 자명하게 알려진 공정에 의하여 수행되므로, 이에 대한 구체적인 방법 설명은 생략한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 비정질 실리콘층(700)은 투명기판(600)을 투과하는 레이저에 의하여 조사되며, 상기 조사되는 레이저에 의하여 비정질 실리콘층(700) 내의 수소는 기체화된다. 즉, 상기 비정질 실리콘층(700)은 레이저에 의하여 하부 기판으로부터 분리되는, 일종의 분리층을 이룬다. 특히, 본 발명에서는 상기 비정질실리콘은 하부 투명 기판(600)에 비하여 불투명하며, 이로써 투명 기판(600)을 통하여 조사되는 레이저는 상기 희생층(200)을 투과하지 못하며, 이로써 상기 레이저의 광학적 에너지는 열 에너지로 전환되어, 비정질 실리콘층(700) 내의 수소를 기체화시킨다.
도 3을 참조하면, 상기 비정질실리콘층(700) 상에 버퍼층(310)이 적층된다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 버퍼층(310)은 극심한 조건의 반도체 공정을 견딜 수 있는 것으로, 예를 들어 실리콘 산화물이 상기 버퍼층(310) 물질로 사용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 버퍼층(310) 상에 전극 패턴(320)이 적층된다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 전극 패턴(320)은 사각 형태의 양극(321)과 상기 양극에 공통으로 연결된 음극(322)으로 이루어지며, 도 4에서 도시된 바와 상기 전극 패턴(320)은 복수 개의 양극이 어레이를 이루는 형태일 수 있다. 상기 전극 패턴 중 양극은 금을 포함하며, 전해질 내에서 인가되는 전압에 의하여 전기분해되어 제거될 수 있다. 따라서, 상기 양극(321)은 전압에 의하여 수용되는 약물을 전달하는 통로의 게이트로 기능한다. 따라서, 상기 양극(321)에 대응되도록 약물 웰을 형성하는 것이 중요하다.
본 발명자는 이러한 약물 웰을 형성하는 종래 방식이 비등방 식각 공정이며, 이 경우, 정확한 식각 높이 조절이 어렵다는 문제를 인식하였으며, 이를 해결하고자 2개 이상으로 이루어지며, 노출되는 너비가 상이한 복수 개구부를 갖는 웰 형성층을 사용하는데, 이하 이를 보다 상세히 설명한다.
도 5를 참조하면, 상기 전극 패턴(320) 및 버퍼층(310) 상에 제 1 웰형성층(331)이 적층되어, 패터닝된다. 상기 제 1 웰형성층(331)은 패터닝에 의하여 제 1 너비의 개구부를 가지며, 상기 제 1 개구부에 의하여 하부의 전극 패턴 중 양극(321)이 노출된다.
도 6을 참조하면, 상기 제 1 웰형성층(331) 상에 제 2 웰형성층(332)가 적층되어, 패터닝된다. 이로써 웰형성층(330)이 완성되는데, 상기 제 2 웰형성층(332)은 제 1 웰형성층(331)의 개구된 제 1 너비(d1)의 제 1 개구부를 포함하는 제 2 너비(d2)의 제 2 개구부를 갖는 형태로 패턴닝된다. 그 결과, 제 1 개구부와 제 2 개구부를 적어도 제 1 개구부 너비만큼 양극을 노출시키나, 제 2 개구부에 의하여 보다 많은 약물의 수용이 가능하다. 본 발명은 상술한 방식에 의하여 별도의 비등방 식각 공정 없이도, 보다 많은 약물이 수용될 수 있으며서도 정밀한 약물 전달 제어가 가능한 역 T 자 형태의 약물웰이 제조될 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 웰형성층(330)에 형성된 T자 형태의 약물웰(340)에 약물이 수용된다. 본 발명에서 상기 웰형성층(330)을 이루는 물질은 동일한 물질이며, 본 발명의 일 실시예에서 상기 물질은 생체 내에서 무해한 것으로 알려진 SU-8이었으나, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다.
도 8 및 9를 참조하면, 상기 약물웰(340)이 구비된 웰형성층(330)에 접착층(800)이 도포되며, 이후 상기 접착층(800)에 의하여 플렉서블한 플라스틱 기판(900)이 하부 약물웰(340) 상에 접착되어, 약물웰(340)을 밀봉시킨다. 하지만 도포되는 형태의 접착층 대신 접착 테이프 등도 플라스틱 기판과 약물웰 간의 접착 목적으로 사용될 수 있으며, 이는 본 발명의 범위에 속한다.
도 10을 참조하면, 상기 유리와 같은 투명기판(600)의 후면으로 레이저를 인가하는 레이저 리프트 오프 공정이 진행된다. 이에 따라 상기 비정질실리콘층(700)에 함유된 수소는 가스화(outgasing)되며, 그 결과, 비정질 실리콘층(700)은 하부 투명기판(600)으로부터 박리된 후, 제거된다. 본 발명은 이와 같이 화학적이나 기계적 방식으로 희생기판과 소자를 분리하지 않고, 광학적 방식으로 소자를 분리하며, 더 나아가, 약물웰(340)에 수용된 약물이 외부 자극로부터 보호받으므로, 보다 안정한 약물 관리가 가능하다는 장점이 있다.
도 11을 참조하면, 이로써 플라스틱 기판(900) 상에 형성되며, 역 T자 형태의 약물웰(340)이 구비된 약물 전달 소자가 완성된다. 약물 전달 통로가 약물웰(340)에 대응되는 양극이 되므로, 도 12에 도시된 바와 같이 상기 버퍼층(310)은은 패터닝되어, 상기 약물웰에 대응되는 양극을 외부로 노출시킨다. 그 결과, 상기 양극과 전해질과의 반응에 따라 상기 양극은 전기분해되어 제거되며, 하부의 약물웰(340)에 수용된 약물이 전달된다. 즉, 본 발명에 따라 제조된 약물 전달 소자의 노출된 전극 패턴(양극)은 PBS(Phosphate buffered saline)와 같은 생체 내 전해액에서 전기분해되어 제거되며, 이로써 약물웰(340)에 수용된 약물이 효과적으로 전달될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 투명 기판 전면 상에 비정질 실리콘층을 적층하는 단계;
    상기 비정질 실리콘층 상에 버퍼층을 적층하는 단계;
    상기 버퍼층 상에 전극 패턴을 형성하는 단계;
    상기 전극 패턴 상에 약물이 수용되는 약물 웰을 형성하는 단계;
    상기 약물 웰 상에 플라스틱 기판을 접착시키는 단계;
    상기 투명 기판 후면에 레이저를 조사하여, 상기 비정질 실리콘층과 상기 버퍼층을 분리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 플렉서블 약물 전달 소자 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 플렉서블 약물 전달 소자 제조방법은,
    상기 비정질 실리콘층과 상기 버퍼층을 분리하는 단계 후, 상기 버퍼층을 패터닝하여, 상기 약물 웰과 접촉하는 전극 패턴을 노출시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 약물 전달 소자 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 약물 웰을 형성하는 단계는,
    상기 전극 패턴 상에 제 1 웰형성층을 적층한 후, 제 1 너비로 상기 제 1 웰형성층을 패터닝하여 상기 전극 패턴을 노출시키는 단계; 및
    상기 제 1 웰형성층 상에 제 2 웰형성층을 적층한 후, 제 2 너비로 상기 제 2 웰형성층을 패터닝하여 상기 전극 패턴을 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 약물 전달 소자 제조방법.
  4. 일면에 전극 패턴(320)이 형성되고 약물이 수용되는 하나 이상의 약물웰(340)을 구비하는 웰형성층(330);
    상기 전극 패턴의 반대면에서 상기 웰형성층과 접착된 플렉서블 기판(900); 및
    상기 전극 패턴이 형성된 상기 웰형성층의 일면을 덮는 버퍼층(310)을 포함하며,
    상기 웰형성층은 차례대로 적층된 제1 웰형성층(331) 및 제2 웰형성층(332)을 구비하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 약물 전달 소자.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 웰형성층은 SU-8로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플렉서블 약물 전달 소자.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 전극 패턴은 상기 약물웰을 덮도록 위치하는 양극(321)과, 상기 양극과 연결된 음극(322)을 구비하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 약물 전달 소자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 버퍼층에는 상기 약물웰에 대응하는 위치에서 상기 양극을 노출시키는 개구부가 형성되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 약물 전달 소자.
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