KR101987412B1

KR101987412B1 - 마이크로니들 어레이 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101987412B1
Application number: KR1020170096341A
Authority: KR
Inventors: 신지훈
Original assignee: 주식회사 코스칼드바이오
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2019-06-12
Also published as: KR20190012802A

Abstract

본 발명의 일 실시예는 기재 및 상기 기재 상에 고정 및 배열된 마이크로니들을 포함하는 마이크로니들 어레이에 있어서, 상기 마이크로니들은 히알루론산 90~99중량%; 및 콜라겐, 가지 추출물, 인간 유래 성체 줄기세포 배양액 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나의 기능성 성분 1~10중량%를 포함하는 마이크로니들 어레이 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

마이크로니들 어레이 및 그 제조방법{A MICRO-NEEDLE ARRAY AND A METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 마이크로니들 어레이 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피부재생 및/또는 염증완화 기능성 성분을 포함하는 용해성(dissolving type) 마이크로니들 어레이 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 마이크로니들 제형은 피부를 통해 목적하는 효능을 달성하기 위한 성분의 전달을 목적으로 한다. 마이크로니들 제형은 피부를 통한 성분 전달의 주요 장벽층인 각질층을 뚫기 위해 직경과 높이가 수십에서 수천 마이크로미터에 불과한 마이크로니들을 이용한다. 상기 마이크로니들을 이용하여 목적으로 하는 성분이 표피층 또는 진피층에 도달하도록 하여 마이크로니들을 적용한 부위 또는 인체의 순환 시스템을 통해 전신에서 효능을 나타내게 된다.

마이크로니들의 재질은 크게 금속제 마이크로니들과 생분해성 소재 마이크로니들로 구분할 수 있다.

금속제 마이크로니들은 전달하고자 하는 성분이 이동할 수 있는 경로가 뚫린 일반 주사 니들과 같은 중공을 가진 중공형(hollow) 마이크로니들 형태와, 성분을 마이크로니들의 표면에 코팅하여 전달하는 솔리드(solid) 마이크로니들 형태가 있다.

한편, 생분해성 마이크로니들은 주로 솔리드 마이크로니들 형태로서, 성분을 마이크로니들의 표면에 코팅하거나 생분해성 고분자와 같이 마이크로니들을 형성하여 피부에 적용 후 적용된 마이크로니들이 분해되면서 성분을 전달하는 방식을 취한다.

상기 마이크로니들의 제조는 일반적으로 마이크로니들의 형상이 음각으로 형성된 금속제(철, 실리콘 등) 몰드에 니들을 구성하는 물질을 주입하여 형성하는 방식으로 제조된다.

이러한 금속제 몰드에서 마이크로니들을 형성하는 방법은 금속제 몰드가 마이크로니들 제조장비의 부속품이거나 비금속에 비해 무겁기 때문에 마이크로니들 형성 후 제조공정을 순환시키기 위해 마이크로니들을 몰드에서 분리해야하는 과정이 필수적으로 수반된다.

이러한 제조방법으로 인해 마이크로니들의 금속제 몰드에서의 분리 시 외형의 변형 또는 손실이 생기거나 분리 후 마이크로니들이 노출된 상태에서의 추가의 제조 또는 유통과정에서 마이크로니들의 변형이나 손실 또는 오염이 초래될 수 있고, 금속제 몰드가 제조장비의 부속품이므로 대량생산을 위해서는 금속제 몰드가 커지는만큼 제조장비가 대형화되어야 하고 제작비용 또한 높아지며, 연속생산을 위해서는 금속제 몰드의 완전한 세정이 필요하기 때문에 시간이 많이 소요되어 제조효율이 낮아지고 이로 인해 제조원가가 높아지는 문제가 있다.

한편, 콜라겐, 가지 추출물, 성체 줄기세포 배양액 등은 항산화, 항염, 피부재생, 안티에이징 등에 우수한 효과가 있는 것으로 알려져 있으나, 상기 성분은 난용성 물질로 물, 오일, 에탄올 등에 잘 녹지 않아 피부에 직접 적용될 수 있는 유형, 예를 들어, 화장품, 외용제 등으로 제형화되기 어려운 문제가 있다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 항산화, 항염, 피부재생, 안티에이징 효과가 우수한 난용성 물질이 피부에 직접 적용 가능한 형태로 제형화된 마이크로니들 어레이 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면은, 기재 및 상기 기재 상에 고정 및 배열된 마이크로니들을 포함하는 마이크로니들 어레이에 있어서, 상기 마이크로니들은 히알루론산 90~99중량%; 및 콜라겐, 가지 추출물, 인간 유래 성체 줄기세포 배양액 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나의 기능성 성분 1~10중량%를 포함하는 마이크로니들 어레이를 제공한다.

일 실시예에 있어서, 상기 기재는 UV 투과성 소재를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 UV 투과성 소재는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS) 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 히알루론산은 중량평균분자량이 50,000~110,000인 고분자 히알루론산 및 중량평균분자량이 1000~10,000인 저분자 히알루론산을 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 히알루론산은 상기 고분자 히알루론산 60~90중량% 및 상기 저분자 히알루론산 10~40중량%를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면은, (a) 히알루론산을 물에 용해시켜 5~20중량%의 수용액을 제조하는 단계; (b) 상기 수용액에 콜라겐, 가지 추출물, 인간 유래 성체 줄기세포 배양액 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나의 기능성 성분을 첨가하여 마이크로니들 조성물을 제조하는 단계; (c) 상기 마이크로니들 조성물을 외기에 30~60시간 동안 노출시켜 상기 마이크로니들 조성물 중에 존재하는 기포를 제거하는 단계; (d) 기포가 제거된 상기 마이크로니들 조성물을 마이크로니들 몰드에 주입하는 단계; 및 (e) 상기 마이크로니들 몰드의 상면에 기재를 합지하고, -70~0℃에서 동결하고 상기 마이크로니들의 상면 및 하면에 UV를 조사하여 마이크로니들을 성형한 후, 상기 마이크로니들 몰드를 제거하는 단계;를 포함하는 마이크로니들 어레이의 제조방법을 제공한다.

일 실시예에 있어서, 상기 기재 및 상기 마이크로니들 몰드는 UV 투과성 소재를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 마이크로니들은 히알루론산 90~99중량%; 및 콜라겐, 가지 추출물, 인간 유래 성체 줄기세포 배양액 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나의 기능성 성분 1~10중량%를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 마이크로니들 어레이는 일정 량의 피부재생 및/또는 염증완화 기능성 성분, 및 생분해성 성분을 포함함으로써, 상기 기능성 성분의 경피 전달 및 흡수 특성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 일 측면에 따른 마이크로니들 어레이의 제조방법은 몰드 및 기재 필름에 UV 투과성 소재를 적용함으로써, UV 조사에 의한 마이크로니들의 경화, 건조 속도를 현저히 향상시킬 수 있고, 마이크로니들 어레이의 형상, 형태에 대한 재현성, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

마이크로니들 어레이

상기 기재는 UV 투과성 필름일 수 있고, 상기 UV 투과성 필름은, 예를 들어, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS) 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함할 수 있다.

상기 히알루론산은 히알루론산 및 그것의 염을 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 상기 히알루론산은 다른 물질의 혼합 없이도 성형성 및 생분해성이 높아 마이크로니들을 제조하기 위한 1 원료로 널리 사용되고 있다.

상기 히알루론산은 글리코사미노글리칸의 1종이고, N-아세틸글루코사민과 글루쿠론산의 2당 단위가 연결한 구조를 가진다. 이러한 히알루론산은, 예를 들어, 계관(鷄冠), 탯줄(臍帶) 등으로부터 단리(單離)된 생물 유래의 히알루론산, 미생물 발효법 유래의 히알루론산 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

생물 유래의 히알루론산은 그 유래가 된 생물이 갖는 콜라겐을 완전하게 제거할 수 없으므로, 잔존하는 콜라겐이 악영향을 줄 가능성이 있기 때문에, 미생물 발효법 유래의 히알루론산이 바람직하다.

히알루론산 염은, 약학적, 생리학적으로 허용되는 염일 수 있고, 예를 들어, 알칼리 금속염(나트륨염, 칼륨염 등), 알칼리토류 금속염(마그네슘염, 칼슘염 등), 암모늄염, 알칸올아민염(모노에탄올아민 등) 등일 수 있고, 바람직하게는, 알칼리 금속염일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

히알루론산의 중량평균분자량은 1,000∼200,000일 수 있다. 히알루론산의 중량평균분자량이 1,000 이상이면 첨단의 기계적 강도를 높일 수 있으므로 보존 또는 피부 적용 시 첨단의 꺾임이 방지될 수 있다. 또한, 히알루론산의 중량평균분자량이 200,000 이하이면 첨단의 피부에 대한 침투성이 향상될 수 있다.

이와 같이, 히알루론산의 중량평균분자량은 마이크로니들의 기계적, 구조적 물성을 결정하는 인자 중 하나이므로, 이를 적절히 조절하거나 중량평균분자량이 상이한 2종 이상의 히알루론산을 혼합함으로써 마이크로니들의 기계적, 구조적 물성을 최적화할 수 있다. 예를 들어, 상기 히알루론산은 중량평균분자량이 50,000~110,000인 고분자 히알루론산 및 중량평균분자량이 1000~10,000인 저분자 히알루론산을 포함할 수 있고, 이 경우, 상기 히알루론산은 상기 고분자 히알루론산 60~90중량% 및 상기 저분자 히알루론산 10~40중량%를 포함할 수 있다.

상기 기능성 성분은 피지선 관련 질환을 치료, 완화, 개선, 예방하는 효과를 가진다. 본 명세서에 사용된 용어, "피지선 관련 질환"은 피지선의 활성화로 인한 피지분비 과다 및 이로 인한 염증이 발생하는 것으로, 예를 들어, 여드름, 주사 및 지루성 피부염 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에 사용된 용어, "여드름"은 여드름으로 통칭되는 모든 피부질환, 또는 여드름과 유사한 기전을 통해 발명되는 모든 피부 질환을 포함하며, 예를 들어, 집합성 여드름, 일반적 여드름, 응괴성 여드름(congoblate acne), 화장품 사용에 의한 여드름, 세제성 여드름(acne detergicans), 청춘기 여드름, 전격성 여드름(acne fulminans), 절성 여드름(acne furunculoid), 할로겐에 의한 여드름, 경결성 여드름, 켈로이드성 여드름, 물리적 자극에 의한 여드름(mechanical acne), 약물성 여드름, 괴사성 여드름, 속립성 여드름, 신생아 여드름(acne neonatorum), 지성 여드름(acne oil), 구진성 여드름, 적창(pomade acne), 월경 전 여드름, 주사 여드름(acne rosacea), 모창성 여드름, 열대성 여드름(tropical acne), 중독성 여드름 (acne venenata), 성인 여드름 또는 심상성 여드름 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에 사용된 용어, "주사"는 코와 뺨 등 얼굴의 중간 부위에 홍반을 동반하는 구진, 농포, 부종 등을 주 증상으로 하는 만성질환을 의미하며, "지루성 피부염"은 지방 분비가 많은 피부에서 발생하는 염증성 질환으로 코주변, 눈썹 및 가슴 등에 발달하며, 피부는 붉은 빛을 띄며, 황색의 기름기가 많은 각질로 덮여 있는 홍반과 가느다란 인설이 동반되는 피부염을 의미한다.

상기 기능성 성분은 전술한 것과 같이 여드름의 개선, 예방 또는 치료에 효과가 있다. 본 명세서에 사용된 용어, "치료", "완화" 또는 "개선"은 추출물 또는 이를 포함하는 조성물의 투여로 피지선 관련 질환의 증세를 호전시키거나 이롭게 변경하는 모든 행위를 의미하며, "예방"은 추출물 또는 이를 포함하는 조성물의 투여로 여드름 또는 관련 질환의 발병을 억제 또는 지연시키는 모든 행위를 의미한다.

상기 기능성 성분의 함량은 마이크로니들 제제의 총 중량을 기준으로 1~10중량%, 바람직하게는, 2~8중량%, 더 바람직하게는, 3~6중량%일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 기능성 성분은 콜라겐, 가지 추출물, 인간 유래 성체 줄기세포 배양액 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 가지 추출물 및 인간 유래 성체 줄기세포 배양액의 혼합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 콜라겐은 힘줄, 뼈, 치아, 피부 및 내부 장기를 지지하는 층(sheet)을 비롯한 신체의 많은 구조를 형성하는 단백질이다. 콜라겐은 삼중 나선으로 감긴 3개의 사슬로 이루어지는데, 이는 3개의 아미노산의 반복부로부터 나온다. 나선에서 모든 3번째 아미노산은 글리신이며, 대부분의 나머지 아미노산은 프롤린 또는 히드록시프롤린이다. 콜라겐은 경질 또는 연질 결합 조직, 예를 들어 피부, 힘줄, 연골, 뼈 및 세포외 기질을 대체하거나 확장하는데 사용될 수 있다.

상기 가지 추출물은 가지 분말에 35~80℃로 가열한 에탄올을 가하여 추출한 가지 분말의 에탄올 추출물일 수 있다. 가지(Solanum melongena L)는 1년생 초본식물로 줄기의 높이는 60∼100cm 내외로 타원형의 잎이 어긋나게 달리며, 6∼9월에 자주색의 통꽃이 핀다. 열매는 도란형 또는 원통형의 장과로 보통 검정색에 가까운 보라이지만 백색, 황색도 있다. 상기 가지로는 생리활성 또는 기능성을 포함하는 한 전초 또는 그 일부, 예를 들어, 과육, 잎, 줄기, 종자 및/또는 뿌리가 사용될 수 있다. 본 명세서에 사용된 용어, "추출물(extract)"은 천연물로부터 분리된 활성성분, 즉, 목적하는 활성을 보이는 물질로서, 추출 직후 얻어진 액상의 물질뿐만 아니라 건조 분말 또는 이를 이용하여 제형화된 모든 형태를 포함할 수 있다.

상기 가지 추출물은, 1) 가지를 건조한 후 분쇄하여 분말 상태로 마련하는 단계, 2) 가지 분말에 추출용매로서 95% 이상 에탄올을 1 : 3 ~ 1 : 10의 중량비로 가하여 35~80℃로 가열하면서 1~60일 간 침지하여 추출용액을 얻는 단계를 포함하는 일련의 공정을 통해 얻어질 수 있다. 특히, 추출용매인 에탄올의 온도를 35~80℃의 범위로 조절함으로써 가지에 포함된 루페올을 선택적으로 추출할 수 있다. 상기 가지 추출물에 함유된 트리테르펜계 성분인 루페올은 피지를 감소시키고 염증을 완화할 수 있다. 상기 루페올은 지용성이므로 피지를 직접 용해시킬 수 있고, 모공 내로 침투하여 여드름 균을 직접 살균할 수 있다.

한편, 최근 발표된 연구 결과들에 따르면, 줄기세포가 피부 조직의 재생을 촉진하며, 이는 줄기세포에서 분비되는 복합 단백질(protein complex)에 의한 작용 (paracrine effect)이라 보고되고 있다. 상기 복합 단백질의 대부분은 성장인자들로 알려져 있으며, 최근 이들 성장인자들에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다. 성장인자란 체내에 소량 존재하는 신호전달 물질들로 이러한 성장인자들은 나이가 증가함에 따라 그 체내 농도가 감소하게 되며, 체내 성장인자 농도의 감소는 노화와 밀접한 관계가 있다는 것이 밝혀진 바 있다. 또한, 최근 피부 주변 줄기세포에서 분비되는 성장인자들이 상처치료, 미백, 항산화 등의 효과를 나타내는 것으로 보고되고 있다.

성체 줄기세포는 인간을 포함한 포유동물, 바람직하게는 인간의 성체 세포로부터 유래된 중복성(multipotency)을 갖는 미분화 세포를 말하며, 예를 들어, 골수, 혈액, 뇌, 피부, 지방(즉, 지방조직 또는 지방세포), 제대혈, 제대의 바르톤 젤리(Wharton's jelly), 신경, 상피 또는 피부 등의 다양한 성체 세포로부터 유래될 수 있으며, 지방조직 또는 골수 유래인 것이 보다 바람직하며, 지방조직 유래인 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 지방유래 줄기세포는 골수에서 추출하는 것보다 쉽게 추출할 수 있으며, 또한, 지방유래 줄기세포의 경우 이미 많은 연구를 통해 임상에 적용 가능한 의약품으로 개발이 활발히 진행되고 있고, 대량배양 기술 등이 많이 확립이 되어있다. 또한, 골수유래 줄기세포의 경우 혈액세포로의 분화로 한정적으로 이용되고 있는 것에 비해 지방유래 줄기세포의 경우 연골, 뼈, 뿐만 아니라 심장세포와 신경세포로의 분화에 더욱 유리한 것으로 알려져 있으며, 임상에도 적용하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다.

마이크로니들 어레이의 제조방법

상기 (a) 단계에서, 히알루론산을 물에 용해시켜 5~20중량%의 수용액을 제조할 수 있다. 상기 수용액 중 히알루론산의 함량이 5중량% 미만이면 마이크로니들의 성형성, 기계적, 구조적 물성이 저하될 수 있고, 20중량% 초과이면 후속 단계에서 첨가되는 기능성 성분이 원활하게 혼합되기 어렵다.

상기 히알루론산은 중량평균분자량이 50,000~110,000인 고분자 히알루론산 및 중량평균분자량이 1000~10,000인 저분자 히알루론산을 포함할 수 있고, 이 경우, 상기 히알루론산은 상기 고분자 히알루론산 60~90중량% 및 상기 저분자 히알루론산 10~40중량%를 포함할 수 있다. 상기 히알루론산의 종류, 작용효과 등에 대해서는 전술한 것과 같다.

상기 (b) 단계에서, 상기 수용액에 콜라겐, 가지 추출물, 인간 유래 성체 줄기세포 배양액 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나의 기능성 성분을 첨가하여 마이크로니들 조성물을 제조할 수 있다. 상기 기능성 성분의 종류, 작용효과 등에 대해서는 전술한 것과 같다.

상기 (c) 단계에서, 상기 마이크로니들 조성물을 외기에 30~60시간 동안 노출시켜 상기 마이크로니들 조성물 중에 존재하는 기포를 제거할 수 있다. 구체적으로, 상기 마이크로니들 조성물이 상면이 개방되거나 개방될 수 있는 용기에 담지된 경우, 용기의 상면을 개방하여 마이크로니들 조성물의 표면을 외기에 30~60시간 동안 노출시킴으로써, 상기 (a) 및 (b) 단계에서 각 성분의 혼합에 의해 생성되어 상기 마이크로니들 조성물에 존재하는 기포를 완전히 제거할 수 있다.

상기 (d) 단계에서, 기포가 제거된 상기 마이크로니들 조성물을 마이크로니들 몰드에 주입할 수 있다. 상기 주입은 상기 마이크로니들 조성물을 저장조로부터 단일의 토출구를 통해 상기 마이크로니들 몰드에 공급하여 이루어질 수 있으나, 마이크로니들 조성물의 공급 및 주입 방법이 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라, 상기 마이크로니들 조성물을 몰드에 형성된 복수의 음각부 각각에 인접하여 위치한 복수의 토출구를 통해 상기 음각부에 직접 주입하거나, 롤 코팅, 바 코팅, 스프레이 코팅과 같은 코팅 방법을 이용하여 주입할 수도 있다.

또한, 상기 마이크로니들 조성물이 상기 음각부의 깊이를 초과하여 공급되면, 상기 마이크로니들 몰드 중 음각부를 제외한 영역에 상기 마이크로니들 조성물이 잔류하여 후속 단계에서 기재가 원활하게 합지될 수 없고, 마이크로니들 몰드의 오염을 유발할 수 있으며, 과량의 마이크로니들 조성물이 사용됨에 따라 경제적으로도 불리하다.

이에 대해, 마이크로니들 조성물을 공급한 후, 스퀴징(squeezing) 등의 방법을 이용하여 상기 마이크로니들 몰드 중 음각부를 제외한 영역에 잔류하는 마이크로니들 조성물을 제거할 수 있고, 상기 마이크로니들 몰드 중 음각부를 제외한 영역과 마이크로니들의 저면 간의 임의의 단차를 제거하여 이들이 실질적으로 평탄면을 이루도록 함으로써 상기와 같이 후속 단계에서 발생할 수 있는 문제를 방지할 수 있다.

상기 (e) 단계에서, 상기 마이크로니들 몰드의 상면에 기재를 합지하고, -70~0℃, 바람직하게는, -60~-10℃, 더 바람직하게는, -50~-20℃에서 동결하고 상기 마이크로니들의 상면 및 하면에 UV를 조사하여 마이크로니들을 성형한 후, 상기 마이크로니들 몰드를 제거함으로써 최종적으로 마이크로니들 어레이를 얻을 수 있다.

상기 기재 및 상기 마이크로니들 몰드는 UV 투과성 소재를 포함할 수 있고, 상기 UV 투과성 소재는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS) 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함할 수 있다.

상기 기재 및 상기 마이크로니들 몰드가 UV 투과성 소재를 포함하는, 바람직하게는, UV 투과성 소재로 이루어진 경우, 상기 마이크로니들 몰드의 상면 및 하면에 조사된 UV가 각각 상기 기재 및 상기 마이크로니들 몰드를 투과하여 상기 마이크로니들 조성물에 전달, 조사됨으로써 상기 마이크로니들의 저면과 첨단이 동시에 균일하게 건조, 경화될 수 있다. 또한, 상기 마이크로니들의 저면 영역의 부피가 첨단 영역의 부피보다 큰 점을 고려하여, 상기 마이크로니들 몰드의 상면에 조사되는 UV의 강도를 하면에 조사되는 것에 비해 크게 조절할 수 있다.

상기 마이크로니들은 히알루론산 90~99중량%; 및 콜라겐, 가지 추출물, 인간 유래 성체 줄기세포 배양액 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나의 기능성 성분 1~10중량%를 포함할 수 있다. 상기 히알루론산 및 상기 기능성 성분의 종류, 작용효과 등에 대해서는 전술한 것과 같다.

이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

실시예 1

중량평균분자량이 50,000~110,000인 고분자 히알루론산나트륨 및 중량평균분자량이 1000~10,000인 저분자 히알루론산나트륨을 각각 80 : 20의 중량비로 물에 용해시켜 10중량% 히알루론산 수용액을 제조하였다.

상기 히알루론산 수용액에 콜라겐을 첨가, 혼합하였고, 얻어진 혼합액을 상온, 멸균 상태에서 외기에 노출시켜 48시간 동안 방치함으로써 혼합액 내에 존재하는 기포를 완전히 제거하였다. 상기 혼합액 중 히알루론산과 콜라겐은 각각 95 : 5의 중량비로 포함된다.

이후, 상기 혼합액을 UV 투과성 마이크로니들 몰드에 공급하고, 스퀴징(squeezing)하여 상기 마이크로니들 몰드의 음각부에만 상기 혼합액이 충전되도록 하였고, 상기 마이크로니들 몰드의 상면에 UV 투과성 필름을 합지하여 상기 음각부에 충전된 상기 혼합액이 밀봉된 어셈블리를 제조하였다.

상기 어셈블리를 -50℃에서 2시간 동안 동결한 다음, 60℃에서 상기 어셈블리의 상, 하면에 12시간 동안 UV를 조사하여 상기 혼합액을 건조시킨 후, 상기 마이크로니들 몰드를 제거하여 마이크로니들 어레이를 제조하였다.

실시예 2

상기 히알루론산 수용액에 가지 추출물을 첨가, 혼합하였고, 얻어진 혼합액을 상온, 멸균 상태에서 외기에 노출시켜 48시간 동안 방치함으로써 혼합액 내에 존재하는 기포를 완전히 제거하였다. 상기 혼합액 중 히알루론산과 가지 추출물은 각각 95 : 5의 중량비로 포함된다.

상기 어셈블리를 -50℃에서 2시간 동안 동결한 다음, 60℃에서 상기 어셈블리의 상, 하면에서 12시간 동안 UV를 조사하여 상기 혼합액을 건조시킨 후, 상기 마이크로니들 몰드를 제거하여 마이크로니들 어레이를 제조하였다.

실시예 3

상기 히알루론산 수용액에 인간 유래 성체 줄기세포 배양액을 첨가, 혼합하였고, 얻어진 혼합액을 상온, 멸균 상태에서 외기에 노출시켜 48시간 동안 방치함으로써 혼합액 내에 존재하는 기포를 완전히 제거하였다. 상기 혼합액 중 히알루론산과 인간 유래 성체 줄기세포 배양액은 각각 95 : 5의 중량비로 포함된다.

실시예 4

상기 히알루론산 수용액에 가지 추출물 및 인간 유래 성체 줄기세포 배양액을 첨가, 혼합하였고, 얻어진 혼합액을 상온, 멸균 상태에서 외기에 노출시켜 48시간 동안 방치함으로써 혼합액 내에 존재하는 기포를 완전히 제거하였다. 상기 혼합액 중 히알루론산, 가지 추출물 및 인간 유래 성체 줄기세포 배양액은 각각 93 : 5 : 2의 중량비로 포함된다.

비교예 1

UV 조사 시, 상기 어셈블리의 상면에만 UV를 조사한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 마이크로니들 어레이를 제조하였다.

비교예 2

UV 조사 시, 상기 어셈블리의 상면에만 UV를 조사한 것을 제외하면, 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 마이크로니들 어레이를 제조하였다.

비교예 3

UV 조사 시, 상기 어셈블리의 상면에만 UV를 조사한 것을 제외하면, 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 마이크로니들 어레이를 제조하였다.

비교예 4

UV 조사 시, 상기 어셈블리의 하면에만 UV를 조사한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 마이크로니들 어레이를 제조하였다.

비교예 5

UV 조사 시, 상기 어셈블리의 하면에만 UV를 조사한 것을 제외하면, 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 마이크로니들 어레이를 제조하였다.

비교예 6

UV 조사 시, 상기 어셈블리의 하면에만 UV를 조사한 것을 제외하면, 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 마이크로니들 어레이를 제조하였다.

실험예 1: 마이크로니들 어레이의 성형성

실시예 1~4 및 비교예 1~6에서 제조된 마이크로니들 어레이의 형태, 형상을 육안으로 관찰하여 그 성형성을 평가하였다. 마이크로니들 어레이에 포함된 전체 마이크로니들 중 첨단 파손 비율이 10% 미만인 경우 ◎, 10~30%인 경우 ○, 30% 초과인 경우 X로 평가하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

구분	성형성
실시예 1	◎
실시예 2	○
실시예 3	◎
실시예 4	◎
비교예 1	X
비교예 2	X
비교예 3	X
비교예 4	X
비교예 5	X
비교예 6	X

상기 표 1을 참고하면, 실시예 1~4의 경우, 마이크로니들의 저면과 첨단이 모두 신속하고 균일하게 건조, 경화되어 상기 어셈블리로부터 마이크로니들 몰드를 제거한 후에도 마이크로니들의 저면과 첨단이 그 형상을 유지하였다.

반면, 어셈블리의 상면, 즉, 마이크로니들의 저면에만 UV를 조사한 비교예 1~3의 경우 마이크로니들의 저면의 건조, 경화 상태는 양호하나, 첨단의 건조, 경화가 원활히 이루어지지 않아 마이크로니들 몰드 제거 시 마이크로니들이 몰드로부터 완전히 분리되지 않고 첨단을 형성하기 위한 혼합액 중 일부가 몰드에 잔류하였다. 또한, 어셈블리의 하면, 즉, 마이크로니들의 첨단에만 UV를 조사한 경우 비교예 4~6의 경우 마이크로니들의 첨단의 건조, 경화 상태는 양호하나, 저면의 건조, 경화가 원활히 이루어지지 않아 마이크로니들 몰드 제거 시 마이크로니들 첨단 중 대부분이 마이크로니들 몰드로부터 분리되지 않고 몰드에 잔류하였다.

비교예 7

상기 혼합액 중 히알루론산과 콜라겐이 각각 99.5 : 0.5의 중량비로 포함되도록 조성을 변경한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 마이크로니들 어레이를 제조하였다.

비교예 8

상기 혼합액 중 히알루론산과 콜라겐이 각각 89.5 : 10.5의 중량비로 포함되도록 조성을 변경한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 마이크로니들 어레이를 제조하였다.

비교예 9

상기 혼합액 중 히알루론산과 가지 추출물이 각각 99.5 : 0.5의 중량비로 포함되도록 조성을 변경한 것을 제외하면, 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 마이크로니들 어레이를 제조하였다.

비교예 10

상기 혼합액 중 히알루론산과 가지 추출물이 각각 89.5 : 10.5의 중량비로 포함되도록 조성을 변경한 것을 제외하면, 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 마이크로니들 어레이를 제조하였다.

비교예 11

상기 혼합액 중 히알루론산과 인간 유래 성체 줄기세포 배양액이 각각 99.5 : 0.5의 중량비로 포함되도록 조성을 변경한 것을 제외하면, 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 마이크로니들 어레이를 제조하였다.

비교예 12

상기 혼합액 중 히알루론산과 인간 유래 성체 줄기세포 배양액이 각각 89.5 : 10.5의 중량비로 포함되도록 조성을 변경한 것을 제외하면, 상기 실시예 3과 동일한 방법으로 마이크로니들 어레이를 제조하였다.

실험예 2: 피부재생 효과 실험

실시예 1~4 및 비교예 7~12에서 마이크로니들을 제조하기 위한 혼합액의 표피각질 줄기세포 활성화와 증식촉진 효능을 평가하기 위해, 표피각질 줄기세포의 군체 형성 정도를 비교하였다. 표피층의 성장은 표피각질 줄기세포와 그로부터 유래한 피부각질 줄기세포들로 이루어진 생장단위(proliferative unit)를 중심으로 일어난다. 이러한 특성상 피부각질 줄기세포는 배양접시 상에서 군체(colony)를 형성하며 증식하며, 일정 시간 동안 생성된 군체들의 수와 크기는 피부각질 줄기세포의 증식 활성화 정도를 반영하는 것이다.

인간 피부각질 세포(human epidermal neonatal keratinocyte cells)를 Lonza사 (Lonza, Inc. Walkersville, MD, USA)에서 구입하여, 25cm² T-flask에 계대배양을 하여, CO₂ 배양기에서 37℃, 5% CO₂ 조건하에서 배양하였다. 통상적으로 각질 줄기세포의 군체형성능 측정시에는 Lonza 사에서 구입한 cell을 계대배양 없이 바로 실험에 사용하였다.

세포 배양액은 론자사(Lonza, Inc. Walkersville, MD, USA)의 방법에 따라, 500ml의 KBM-2(clonetics CC-3103) 배지에 KGM-2 불렛 키트(Bullet kit: BPE(Bovine pituitary extract): 2ml), hEGF(human epidermal growth factor: 0.5 ml), 인슐린(insulin: 0.5ml), 하이드로코티손(hydrocortisone: 0.5ml), 트랜스페린(transferrin: 0.5ml), 에피네프린(epinephrine: 0.5ml), 젠타마이신설페이트+암포페리신-B(gentamycin sulfate + amphofericin-B: GA-1000, 0.5ml)을 넣어 사용하였다.

인간 피부 각질 세포를 플레이트에 각각 100개씩의 적은 수의 세포를 접종한 다음 실시예 1~4 및 비교예 7~12의 혼합액을 처리하고 4일 간 더 배양하여, 세포 군체의 수와 크기를 관찰하였다. 육안으로 확인하기 위해 배지를 제거한 후 세포를 10% 에탄올 및 0.1% 크리스탈 바이올렛이 농축된 용액으로 실온에서 5분 간 염색한 다음, PBS로 3회 세척하여 관찰하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

구분	평균 세포 군체 수
실시예 1	42.5
실시예 2	43.2
실시예 3	46.8
실시예 4	48.5
비교예 7	31.3
비교예 8	44.5
비교예 9	35.2
비교예 10	45.1
비교예 11	36.1
비교예 12	48.6

상기 표 2를 참고하면, 실시예 1~4의 혼합액을 처리한 경우, 비교예 7, 9, 11에 비해 더 많은 수의 세포 군체가 형성되었음을 확인할 수 있다.

비교예 8, 10, 12의 경우, 실시예 1~3에 비해 더 많은 수의 세포 군체가 형성되었다. 이는 피부재생 기능성 성분인 콜라겐, 가지 추출물, 인간 유래 성체 줄기세포 배양액의 함량이 상대적으로 높기 때문이나, 이 경우 히알루론산의 함량이 상대적으로 낮아지므로 히알루론산의 생분해성에 기인한 경피 전달 및 흡수 특성은 현저히 저하될 수 있다.

또한, 실시예 4의 경우 비교예 12와 동등한 수준의 세포 군체가 형성되었는데, 이로부터 가지 추출물 및 인간 유래 성체 줄기세포 배양액을 모두 포함하는 경우 이들의 총 함량이 단일의 것의 함량보다 적은 경우에도 피부재생 측면에서 상승적 효과를 구현할 수 있음을 알 수 있다.

실험예 3: 항염증 효과 실험

실시예 1~4의 혼합액의 항염증 효과 및 피부트러블 완화 효과를 확인하기 위해, RAW264.7 세포주(ATCC number: CRL-2278)를 이용한 GRIESS 법으로 nitric oxide(NO) 형성억제력 실험을 실시하였다.

구체적으로, 생쥐의 대식세포인 RAW264.7 세포를 수차례 계대배양하고, 플레이트 하나에 3×10⁵ 개씩 들어가도록 플레이트에 넣은 후, 24 시간 동안 배양하였다. 이어서, 실시예 1~4 및 비교예 7~12의 혼합액을 함유한 세포 배지로 교체하여 30분 간 배양하였고, 자극원으로 LPS(lipopolysaccharide)를 1μg씩 처리하여 24시간 동안 배양하였다. 상층액을 100 μl씩 취하고 GRIESS 용액을 100μl씩 가해 상온에서 10분간 반응시키고, 540nm에서의 흡광도를 측정함으로써 각각의 혼합액의 NO 억제 효과를 평가하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

구분	NO 생성 억제율(%)
실시예 1	33.4
실시예 2	35.7
실시예 3	35.3
실시예 4	35.9
비교예 7	19.5
비교예 8	34.1
비교예 9	21.6
비교예 10	35.9
비교예 11	22.4
비교예 12	35.6

상기 표 3을 참고하면, 실시예 1~4의 혼합액을 처리한 경우, 비교예 7, 9, 11에 비해 NO 생성 억제 효과가 우수하다. 한편, 이러한 NO 생성 억제 효과는 농도 의존적이므로 비교예 8, 10, 12의 경우, 실시예 1~4에 비해 NO 생성 억제 효과가 우수하나, 이 경우 히알루론산의 함량이 상대적으로 낮아지므로 히알루론산의 생분해성에 기인한 경피 전달 및 흡수 특성은 현저히 저하될 수 있다.

또한, 실시예 4의 경우 비교예 10, 12와 동등한 수준의 NO 억제율을 나타내었는데, 이로부터 가지 추출물 및 인간 유래 성체 줄기세포 배양액을 모두 포함하는 경우 이들의 총 함량이 단일의 것의 함량보다 적은 경우에도 항염증 측면에서 상승적 효과를 구현할 수 있음을 알 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

기재 및 상기 기재 상에 고정 및 배열된 마이크로니들을 포함하는 마이크로니들 어레이에 있어서,
상기 마이크로니들은 히알루론산 90~99중량%; 및 가지 추출물과 인간 유래 성체 줄기세포 배양액으로 이루어진 하나의 기능성 성분 1~10중량%를 포함하고,
상기 어레이는 냉각 후 UV 처리되어 건조된, 마이크로니들 어레이.
제1항에 있어서,
상기 기재는 UV 투과성 소재를 포함하는, 마이크로니들 어레이.
제2항에 있어서,
상기 UV 투과성 필름은 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS) 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함하는, 마이크로니들 어레이.
제1항에 있어서,
상기 히알루론산은 중량평균분자량이 50,000~110,000인 고분자 히알루론산 및 중량평균분자량이 1000~10,000인 저분자 히알루론산을 포함하는, 마이크로니들 어레이.
제4항에 있어서,
상기 히알루론산은 상기 고분자 히알루론산 60~90중량% 및 상기 저분자 히알루론산 10~40중량%를 포함하는, 마이크로니들 어레이.
(a) 히알루론산을 물에 용해시켜 5~20중량%의 수용액을 제조하는 단계;
(b) 상기 수용액에 콜라겐, 가지 추출물, 인간 유래 성체 줄기세포 배양액 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나의 기능성 성분을 첨가하여 마이크로니들 조성물을 제조하는 단계;
(c) 상기 마이크로니들 조성물을 외기에 30~60시간 동안 노출시켜 상기 마이크로니들 조성물 중에 존재하는 기포를 제거하는 단계;
(d) 기포가 제거된 상기 마이크로니들 조성물을 마이크로니들 몰드에 주입하는 단계; 및
(e) 상기 마이크로니들 몰드의 상면에 기재를 합지하고, -70~0℃에서 동결하고 상기 마이크로니들의 상면 및 하면에 UV를 조사하여 마이크로니들을 성형한 후, 상기 마이크로니들 몰드를 제거하는 단계;를 포함하는, 마이크로니들 어레이의 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 기재 및 상기 마이크로니들 몰드는 UV 투과성 소재를 포함하는, 마이크로니들 어레이의 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 UV 투과성 소재는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS) 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나를 포함하는, 마이크로니들 어레이의 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 히알루론산은 중량평균분자량이 50,000~110,000인 고분자 히알루론산 및 중량평균분자량이 1000~10,000인 저분자 히알루론산을 포함하는, 마이크로니들 어레이의 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 히알루론산은 상기 고분자 히알루론산 60~90중량% 및 상기 저분자 히알루론산 10~40중량%를 포함하는, 마이크로니들 어레이의 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 마이크로니들은 히알루론산 90~99중량%; 및 콜라겐, 가지 추출물, 인간 유래 성체 줄기세포 배양액 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나의 기능성 성분 1~10중량%를 포함하는, 마이크로니들 어레이의 제조방법.