KR102001654B1 - 정량 투여가 가능하며 약물 투입 속도 조절이 가능한 미세바늘 구조체 - Google Patents
정량 투여가 가능하며 약물 투입 속도 조절이 가능한 미세바늘 구조체 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 피부에 접촉하는 접촉면에서 돌출 형성되며 피부에 삽입되어 용해되는 생분해성 물질로 이루어지는 지지돌기를 구비하는 돌기 시트와, 상기 지지돌기에 부착되며 피부에 삽입되어 용해되는 생분해성 물질로 이루어지는 약물팁을 포함하며,
상기 지지돌기는 생분해 속도가 상대적으로 빠른 물질이고, 상기 약물팁은 생분해 속도가 상대적으로 느린 물질인 미세 바늘 구조체를 제공한다.
상기 지지돌기는 생분해 속도가 상대적으로 빠른 물질이고, 상기 약물팁은 생분해 속도가 상대적으로 느린 물질인 미세 바늘 구조체를 제공한다.
Description
본 발명은 미세바늘 구조체 및 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 약물의 정량 투여가 가능한 미세바늘 구조체 및 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 피부를 통하여 진피층에 약물을 전달하는 방법으로는 피부에 약물을 바르는 방법과 매우 짧은 주사바늘을 통하여 얕게 찔러 약물을 주입하는 방법이 있다.
한편, 피부에 바르는 약물은 두껍고 건조한 표피층으로 인해 피부 속으로 전달이 매우 어렵다.
반면에 주사바늘을 통하여 약물을 주입하는 경우 통로에 남아있는 약물로 인해 양조절이 어렵고 제작이 어려워 매우 고가의 비용이 들게 된다.(대한민국 등록특허 10-0819648호 참조)
이의 대안으로 미세한 바늘을 촘촘하게 제작하여 피부 각질을 천공하고 이때 각질에 만들어진 홀(hole)을 통하여 약물이 들어가도록 고안된 미세바늘 구조체들이 개발되었다. 이 때 몸 속에서 용해되지 않는 미세바늘의 경우 제작단가는 크게 낮아지나 이 역시 피부와의 경계면이나 주입 통로에 남아있는 약물로 인해 양을 조절할 수 없어 정량적인 약물주입에 한계가 있다.(대한민국 등록특허 10-0869277호 참조)
한편, 몸 속에서 용해되는 재질로 제작된 미세바늘은 단순히 피부각질을 천공한 후 용해되어 약물이 지나가는 통로를 만들어 주는 역할을 하거나, 약물이 포함된 경우에도 표피부터 일정 깊이까지 연결되어 있는 형태로 제작되어 투입되는 약물의 정확한 투여량 조절이 되지 않고, 또한 투입되는 깊이도 조절할 수 없어 약물을 투입하고자 하는 정확한 위치(깊이)를 조절할 수 없는 문제점을 가지고 있었다.(대한민국 등록특허 10-1061975호 참조)
이로 인해 기존에 개발된 패치 형태의 용해성 미세바늘로는 주사를 대체할 만큼의 정량적인 약물 투여나 투입 깊이 조절이 이루어 지지 못하고 있는 실정이었다.
본 발명의 목적은 약물의 투여 깊이와 투여량을 조절할 수 있는 미세 바늘 구조체를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 약물의 투여 깊이와 투여량 및 약물 투여 속도를 조절할 수 있는 미세 바늘 구조체의 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 지지 돌기를 구비하는 돌기 시트와, 지지 돌기에 부착된 약물팁을 구비하는 미세 바늘 구조체에 있어서, 지지 돌기의 생분해 속도가 약물팁의 생분해 속도보다 빠르게 함으로써, 미세 바늘 구조체를 비교적 짧은 시간 동안만 피부에 부착한 후 제거하더라도, 약물팁은 피부내에 잔류할 수 있도록 하기 위한 것이다.
본 발명은 피부에 접촉하는 접촉면에서 돌출 형성되며 피부에 삽입되어 용해되는 생분해성 물질로 이루어지는 지지돌기를 구비하는 돌기 시트와, 상기 지지돌기에 부착되며 피부에 삽입되어 용해되는 생분해성 물질로 이루어지는 약물팁을 포함하며,
상기 지지돌기는 생분해 속도가 상대적으로 빠른 물질이고, 상기 약물팁은 생분해 속도가 상대적으로 느린 물질인 미세 바늘 구조체를 제공한다.
이 때, 상기 지지 돌기와 상기 약물팁은 히알루론산 중합체를 포함하며, 상기 지지 돌기에 포함되는 히알루론산 중합체는 상대적으로 저분자량이고, 상기 약물팁에 포함되는 히알루론산 중합체는 상대적으로 고분자량일 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 지지 돌기에 포함되는 히알루론산 중합체는 분자량 10만 미만이고, 상기 약물 약물팁에 포함되는 히알루론산 중합체는 분자량이 10만 이상으로 할 수 있다.
한편, 상기 지지 돌기는 피부에 삽입된 후 절단시까지 소요되는 시간이 5~15분 범위가 되도록 하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명은 피부에 접촉하는 접촉면에서 기둥 형상으로 돌출 형성되며 피부에 삽입되어 용해되는 생분해성 물질로 이루어지는 지지돌기를 구비하는 돌기 시트와, 상기 지지돌기에 부착되며 피부에 삽입되어 용해되는 생분해성 물질로 이루어지는 약물팁을 포함하며, 상기 지지돌기는 상대적으로 단면적이 좁은 목부를 구비하는 미세 바늘 구조체를 제공한다.
상기 목부는 적어도 하나 이상의 오목홈을 구비할 수 있다.
상기 지지 돌기와 상기 약물팁은 히알루론산 중합체를 포함하며, 상기 지지 돌기에 포함되는 히알루론산 중합체는 상대적으로 저분자량이고, 상기 약물팁에 포함되는 히알루론산 중합체는 상대적으로 고분자량이면 더욱 바람직하다.
보다 상세하게는, 상기 지지 돌기에 포함되는 히알루론산 중합체는 분자량 10만 미만이고, 상기 약물 약물팁에 포함되는 히알루론산 중합체는 분자량이 10만 이상으로 할 수 있다.
상기 지지 돌기는 피부에 삽입된 후 절단시까지 소요되는 시간이 5~15분 범위가 되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 미세 바늘 구조체는 삽입 깊이를 조절하기 위한 지지돌기를 구비하는 돌기 시트를 구비하고, 돌기시트의 지지돌기에 약물팁을 형성함으로써, 약물팁이 원하는 깊이에 정확하게 침투할 수 있는 효과를 가져온다.
또한, 침투한 약물팁 전체가 피부 조직에 투입되므로, 투입되는 약물의 양을 정확하게 조절할 수 있는 효과를 가져온다.
따라서, 정량 투입이 필요한 의약제의 투여에 미세 바늘 구조체를 활용할 수 있는 효과를 가져온다.
본 발명에 따른 미세 바늘 구조체는 약물팁을 생분해 속도가 느린 성분으로 이루어지도록 함으로써, 피부내에서 약물팁의 약물이 서서히 공급되도록 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 미세 바늘 구조체는 약물팁을 피부내로 침투시키는 지지 돌기가 약물팁 보다 상대적으로 빠른 생분해 속도를 가지도록 함으로써, 미세 바늘 구조체를 일정시간 부착한 후 제거하면 약물팁만이 피부내에 잔류하도록 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 다른 형태의 단면을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 9는 본 발명에 따른 미세 바늘 구조체를 제조하여 촬영한 사진이다.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 13은 본 발명의 제5실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 14는 본 발명의 제6실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 다른 형태의 단면을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 9는 본 발명에 따른 미세 바늘 구조체를 제조하여 촬영한 사진이다.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 13은 본 발명의 제5실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 14는 본 발명의 제6실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 미세 바늘 구조체(100)는 돌기 시트(140)와, 약물팁(160)을 포함한다.
돌기 시트(140)는 미세 바늘 구조체(100)를 지지하는 역할과 약물팁(160)을 피부 속 원하는 깊이로 침투시키는 역할을 수행한다.
돌기 시트(140)는 피부와 접촉하는 접촉면(144)에 돌출 형성된 지지돌기(146)를 구비한다. 지지돌기(146)는 미세 바늘의 하부 영역을 형성하게 되며, 상기 지지돌기(146)의 상단에는 약물팁(160)이 일체로 형성된다.
돌기 시트(140)에 형성된 지지돌기(146)는 약물팁(160)과 함께 피부 속으로 침투하고, 지지 돌기(146)는 피부 속해해서 분해되어 절단될 수 있도록 생분해성 재질로 이루어진다.
돌기 시트(140)에 구비되는 지지 돌기(146)는 약물팁(160)과의 결합력을 고려할 때 수용성의 재질 또는 친수성의 표면을 갖는 재질로 제조할 수 있다. 이러한 재질은 생분해성 재질의 약물팁(160)과 일체형으로 제작하는 것이 보다 용이하게 해준다.
친수성의 성질을 갖는 재질로는 카르복실메틸 나트륨 셀룰로오즈(SCMC), 히알루론 나트륨(sodiumhyaluronate, HA), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrolidone, PVP), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol,PEG), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리락틱애시드(polylactic acid PLA), 산화 폴리에틸렌(polyethylene oxide, PEO), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리스틸렌 술폰산염(polystylene sulfonatecellulose, HPC), 하이드록시에틸 셀룰로오즈(hydroxyethyl cellulose, HEC), 하이드록실프로필 메틸셀룰로오즈(hydroxylpropyl methyl cellulose, HPMC),덱스트린(dextrin), 덱스트란(dextran), 단당류 및 이당류, 폴리알콜(polyalcohol), 젤라틴(gelatin), 아라비아고무, 알긴산(alginate), 키토산 실코덱스트린(chitosan cylcodextrin), 탄수화물 등이 있으며, 이 밖에 다른 수용성의 천연 및 합성 폴리머 또는 표면을 친수성으로 개질시킨 폴리머 및 상기 물질의 결합물들을 예로 들 수 있다.
또한, 당 파생물(예를 들어 트레할로오즈(trehalose), 포도당, 엿당, 젖당, 자당, 말툴로오즈(maltulose), 아이소 말툴로오즈(iso-maltulose), 락툴로오즈(lactulose), 과당, 튜라노오즈(turanose), 멜리토오즈(melitose), 만노오즈(mannose), 멜레치토즈(melezitose), 덱스트란, 말토덱스트린(maltodextrin), 아이코덱스트린(icodextrin), 사이클로덱스트린(cyclodextrin), 말토톨(maltotol), 솔비톨(sorbitol), 자이리톨(xylitol), 노시톨(inositol), 팔라티닛(palatinit), 마니톨(mannitol), 스타키오즈(stachyose) 및 라피노오즈(raffinose))과 같은 탄수화물 파생물은 상기 물질과 함께 사용되거나 혼합될 수 있다.
자체적으로 친수성을 갖지 않는 금속 또는 친유성 폴리머 등의 재질도 사용할 수 있다. 이 경우 이러한 재질로 형성된 돌기 시트가 수용성재질인 약물팁과 결합할 수 있도록 친수성기나 플라즈마 등으로 표면처리를 하거나 상용화제를 이용할 수 있다.
본 발명은 약물팁(160)과 지지 돌기(146)를 모두 생분해성 재질로 형성하되, 약물팁(160)은 지지 돌기(146)보다 상대적으로 생분해 속도가 느린 재질로 형성하는 것을 특징으로 한다.
지지 돌기(146)가 구비되는 평판(또는 필름) 형상의 돌기 시트(140)는 지지 돌기와 동일한 재질로 이루어질 수도 있고, 돌기 시트(140)와 지지 돌기(146)가 서로 다른 재질로 이루어질 수 있다.
돌기 시트(140) 자체는 피부 속으로 침투하는 것은 아니므로, 돌기 시트(140)의 재질은 피부 접촉에 의하여 알레르기 반응을 일으키지 않는 재질 중에서 선택될 수 있다.
또한, 돌기 시트(140)가 복층의 형태로 형성될 수 있다. 다시 말해 지지 돌기(146)와 동일한 재질로 이루어지는 층에, 별도의 재질의 층이 부착된 형태가 될 수 있다.
본 발명은 지지 돌기(146)와 약물팁(160)이 피부로 침투한 이후에. 지지 돌기(146)가 먼저 생분해되어 절단됨으로써, 지지 돌기(146) 절단 이후에 돌기 시트(140)를 피부로부터 분리하면, 약물팁(160)은 피부속에 침투한 채로 잔류할 수 있도록 하는 효과를 가져온다.
약물팁(160)에 포함되는 약물 중에서, 체내에 천천히 공급되어야 하는 약물이 있는 경우 약물팁(160)의 생분해 속도를 조절함으로써, 약물의 투입 속도를 조절할 수 있도록 하는 것이다.
또한, 미세바늘 구체를 피부에 부착하고 있는 시간을 감소시켜 사용자의 편의성을 증가시키는 효과를 가져온다.
예를 들어, 약물팁(160)과 지지 돌기(146)의 베이스 재질로 히알루론산 중합체를 사용하는 경우라며, 히알루론산 중합체의 분자량을 조절하는 것으로 약물팁(160)과 지지 돌기(146)의 생분해 속도를 다르게 설정할 수 있다.
지지 돌기(146)에 포함되는 히알루론산 중합체의 분자량을 10만 미만으로 하고, 약물팁(160)에 포함되는 히알루론산 중합체의 분자량을 10만 이상으로 할 수 있다.
*또한, 지지 돌기(146)가 분해되어 절단되는데 소요되는 시간을 5~15분 이내가 되도록 하는 것이 바람직하다.
이는 지지 돌기(146)가 상기 시간 동안 미세 바늘 구조체(100)를 부착하는 것으로 지지 돌기(146)가 절단될 수 있도록 함으로써, 그 시간 이후에 미세 바늘 구조체를 피부에서 분리하더라도 약물팁(160)은 피부 내에 잔류하면서 약물팁(160)에 포함된 약물을 피부에 지속적으로 공급할 수 있도록 하는 효과를 가져온다.
지지돌기(146)의 하단의 단면적은 0.005 ~ 0.050 ㎟ 범위인 것이 바람직하다. 지지돌기의 하단의 단면적이 0.005 ㎟ 미만인 경우 피부에 천공에 필요한 강도를 확보하기 어려우며, 지지돌기(146)의 하단의 단면적이 0.050 ㎟ 를 초과하는 경우 피부 천공시 과도한 통증을 유발하게 된다. 또한, 지지 돌기(146)의 하단의 단면적이 커질 경우 지지 돌기(146)가 분해되어 절단되는데 과도한 시간이 소요될 수 있다.
약물팁(160)은 돌기 시트(140)의 지지돌기(146) 상단에 일체로 형성되는 것으로, 피부에 삽입되어 용해되는 생분해성 물질로 이루어지되, 상기 지지 돌기(146)의 생분해 속도 보다 상대적으로 느린 생분해 속도를 가지는 물질로 이루어진다. 상기 생분해성 물질은 의약제 또는 생리활성제를 포함할 수 있다. 약물팁(160) 전체가 의약제 또는 생리활성물질로 이루어질 수 있으며, 약물팁(160)에 의약제 또는 생리활성물질이 포함될 수도 있다.
의약제의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 의약제로는 현재 사용되고 있는 약물들을 사용될 수 있다. 수용성의 의약제로서는 해열진통소염제, 스테로이드계 항염증제, 혈관확장제, 부정맥용제, 혈압강하제, 국소마취제, 호르몬제, 항히스타민제, 전신마취제, 수면진통제, 항전간제, 정신신경용제, 골격근이완제, 자율신경용제, 항파킨슨제, 이뇨제, 혈관수축제, 호흡촉진제 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
생리활성물질로는 미백 성분, 주름방지 성분, 혈행촉진 성분, 다이어트 성분, 항균 성분, 비타민류 등을 예로 들 수 있다. 특히 코엔자임(Co-enzyme) Q10(ubiquinone), 비타민 C, 비타민 E, 셀레늄(selenium), 녹차 추출물(green tea extract), 포도씨유 추출물(grape seed extract), 페룰산(ferulic acid), 칼라구알라 잎 추출물(Polypodium leucotomos extract), 실리마린(sylimarin), 피크노제놀(pycnogenol), 비타민 A, 베타카로틴 AHA 등은 단독으로 또는 두 가지 이상을 함께 혼합하여 사용될 수 있는 생리활성 물질들이다.
또한 생리활성 펩티드류와 그의 유도체, 키토산, 콜라겐, 젤라틴, 히알루론산, 핵산, 올리고뉴클레오티드, 각종 항원 단백질, 박테리아, 바이러스의 단편 등이 생리활성물질로 사용될 수 있다.
약물팁(160)은 피부를 천공하여 삽입될 수 있는 강도를 가져야 하며, 피부 천공에 유리하도록 날카로운 선단을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들면 약물팁(160)의 입체형 형상은 원뿔, 삼각뿔, 사각뿔, 육각뿔, 그 밖의 다각뿔 등의 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 선단은 상술한 바와 같은 뿔 형상을 가지되 그 아래쪽은 기둥 형상으로 형성될 수도 있다.
약물팁(160)의 높이(h)와 간격(w)은 주입하고자 하는 약물의 양에 의해 결정되며, 특별히 제한할 필요는 없으나 높이(h)는 10~3000㎛, 간격(w)은 10~1500㎛ 범위로 설정하는 것이 바람직하다.
약물팁의 높이는 하나의 약물팁으로 주입할 수 있는 약물의 용량과 관계되는 것으로, 약물팁의 높이가 너무 낮으면 약물의 용량이 너무 작아져 필요량의 투여를 위해 너무 많은 개수가 필요하게 된다. 또한, 약물팁의 높이가 너무 높으면 투여하고자 하는 부분에만 약물팁이 삽입되지 않고 여러 층에 걸쳐서 약물팁이 위치할 수 있는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 약물팁의 생분해 속도를 조절하는 것으로, 약물의 투여 속도를 조절할 수 있다.
약물팁의 간격이 너무 좁으면 약물팁의 피부 침투가 용이하지 않고, 약물팁의 간격이 너무 넓으면 원하는 수량의 약물팁을 형성하기 위하여 미세 바늘 구조체의 면적이 지나치게 넓어져야 하는 단점이 발생한다.
*피부는 표면으로부터 각질층, 표피층, 진피층, 피하지방층, 근육층으로 형성되어 있다.
표피는 약 50~100um 의 두께를 가지며, 각질층(stratum corneum), 과립층(stratum granulosum), 가시층(stratum spinosum), 기저층(stratum basale)의 다섯층으로 구성되어 있다.
표피세포의 대부분은 각질세포(keratinocyte)이며, 그 외에 면역 기능을 담당하는 랑게르한스세포(Langerhans cell)와 피부 색소를 만드는 멜라닌세포(melanocyte)로 구성되어 있다. 정상피부에서 표피세포는 매 30일마다 완전히 새로운 세포로 교체되며 각질층은 표피장벽으로 작용하여 수분의 증발과 미생물의 침입을 막아주는 역할을 한다.
진피층은 약 2~3mm의 두께를 가지며 피부 부피의 대부분을 차지한다. 진피의 주요 구성요소는 아교질(collagen)과 탄력 섬유, 그리고 그 사이를 채우고 있는 히알루론산(hyaluronic acid)와 같은 점다당질이다.
피하층은 진피하부에 연결되는 느슨한 구조물로서 체온조절에 관여하고 외부 충격을 완충시키며, 피부를 다른 내부기관에 고정해주는 역할을 수행한다.
본 발명은 돌기 시트(140)에 형성되는 지지돌기(146)의 높이를 조절함으로써, 지지돌기(146) 상단에 형성된 약물팁(160)이 원하는 피부조직 내부로 투입될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
예를 들어, 표피층으로 약물팁(160)을 투입하고자 하는 경우에는 지지돌기(146)의 높이를 50㎛ 미만의 높이로 설정할 수 있고, 진피층으로 약물팁(160)을 투합하고자 하는 경우에는 표피층의 높이에 대응하여 지지돌기(146)의 높이를 0.010~3.0 mm 범위로 설정하 수 있다. 약물팁(160)을 진피층으로 투입하고자 하는 경우 약물팁(160)이 완전하게 진피층의 내부에 위치할 수 있도록 약물팁(160)의 높이와 지지돌기(146)의 높이가 설정되어야 한다.
이러한 구조는 진피층에 약물팁(160) 전체를 삽입할 수 있어서, 약물팁(160) 전체를 진피층에 투입할 수 있고, 투여량이 정해진 약물의 주입에 있어서 매우 유용하다. 약물팁(160)이 완전하게 진피층에 삽입되어 투입되므로 약물팁(160)의 전체 중량이 모두 진피층에 투입될 수 있다. 종래의 경우 별도의 지지돌기가 없이 마이크로 니들에 약물이 포함된 구성을 가지고 있어서, 마이크로 니들이 표피층에서 용해되기도 하므로 어느 정도의 양이 진피층으로 흡수되는지 확신할 수 없었다. 반면에 본원발명은 전달하고자 하는 약물이 포함된 약물팁(160)이 지지돌기의 상단에 일체로 형성되어, 약물팁(160) 전체가 원하는 피부조직(예를 들면 진피층)에 삽입될 수 있으며, 정확한 정량의 약물의 전달이 가능한 효과를 가져온다.
점착 시트(120)는 돌기 시트(140)의 배면(지지돌기가 형성된 접촉면의 반대면, 142)에 부착되는 것으로, 돌기 시트(140)의 강도를 보강하는 역할을 수행한다.
점착 시트(100)는 피부에 직접 접촉하지는 않으며, 피부로 침투하지도 않는다. 따라서 점착 시트(100)의 재질은 요구되는 강도를 만족하는 재질이면 합성수지, 금속시트 등이 사용될 수 있다.
점착 시트(120)는 점착면을 구비하여, 돌기 시트(140)의 배면(142)에 점착면으로 부착된다. 점착 시트(120)는 기능적으로는 필수적인 구성이 아니나 제조방법의 효율성을 향상시키기 위한 것이다. 보다 상세하게는 몰드를 이용하여 미세 바늘 구조체를 제조하는 방법에 있어서, 몰드로부터 돌기 시트(140)를 분리할 수 있도록 하기 위한 구성으로 생략될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 단면도이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 미세 바늘 구조체는 지지돌기의 형상에 있어서 차이를 가진다.
도 1 및 도 2에 도시된 제1실시예의 경우 지지돌기(146)와 약물팁(160)이 일체로 연속적인 뿔 형상(도시된 도면의 경우 원뿔 형태이나 다각뿔 형태일 수도 있다) 이나, 도 3 및 도 4에 도시된 제2실시예는 지지돌기(146)는 기둥형상으로 형성되고 약물팁(160)이 뿔 형상으로 형성된 것이다.
지지돌기(146)를 기둥 형상으로 형성하면, 지지 돌기(146)가 분해되어 절단되는 시간을 감소시킬 수 있다.
제2실시예의 경우 약물팁(160)의 하단의 단면적이 지지돌기(146)의 단면적과 동일해 지므로, 약물팁(160)의 하단의 단면적은 0.005 ~ 0.050 ㎟ 범위인 것이 바람직하다. 약물팁의 하단의 단면적이 0.005 ㎟ 미만인 경우 피부에 천공에 필요한 강도를 확보하기 어려우며, 약물팁(160)의 하단의 단면적이 0.050 ㎟ 를 초과하는 경우 피부 천공시 과도한 통증을 유발하게 된다.
피부내 침투 깊이가 더 많이 요구되는 경우에 제2실시예와 같은 형태가 유리하다. 약물팁(160)과 지지돌기(146)가 피부에 삽입되는 데 제1실시예와 같은 형태로 형성하는 경우 피부 통증을 고려한 지지돌기 하단의 단면적에 제한을 가지게 되므로, 하나의 약물팁의 체적이 너무 작아지게 되는 문제를 가져온다. 그러나 제2실시예와 같이 지지돌기(146)를 기둥 형태로 형성할 경우에는 약물팁의 충분히 확보할 수 있게 되어 유용하다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 다른 형태의 단면을 나타낸 도면이다.
도 4의 실시예의 경우, 돌기시트(140)에 지지돌기(146)가 일체로 형성된 것으로, 돌기시트(140)와 지지돌기(146)가 동일 재질로 이루어진 형태이나, 도 5에 도시한 바와 같이, 돌기시트와 지지돌기는 이종의 재질로 이루어질 수 있다.
도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 돌기시트(140)와 지지돌기(146)가 이종의 재질로 이루어질 수 있고, 이러한 형태의 경우 돌기시트(140)의 경우 피부에 삽입되는 것이 아니므로, 생분해성 재질로 이루어질 필요는 없으며, 피부 접촉에 의하여 알레르기가 발생하지 않는 정도의 재질로 이루어지는 것으로 충분하다.
반면에, 지지돌기(146)의 경우 분자량 10만 미만의 히알루론산 중합체로 이루어지는 것이 바람직하다.
(b)를 살펴보면, 지지돌기가 돌기시트(140)와 동일 재질인 하부지지돌기(146a)와, 하부지지돌기(146a)와 약물팁(160) 사이를 연결하는 상부지지돌기(146b)를 포함하는 형태를 가진다.
이 경우, 하부지지돌기(146a)와 돌기시트(140)는 동일 재질로 이루어진다. 이 때, 하부지지돌기(146a)와 돌기시트(140)는 생분해성 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 다만, 상부지지돌기(146b)의 경우 분자량 10만 미만의 히알루론산 중합체로 이루어지는 것이 바람직하나, 하부지지돌기(146a)와 돌기시트(140)의 경우에는 분자량이나 분해속도와 무관한 재질을 적용할 수도 있다.
이하에서, 상술한 바와 같은 약물 투여량 및 투여 깊이 조절이 가능한 미세바늘 구조체의 제조방법에 관하여 살펴본다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
본 발명에 따른 미세 바늘 구조체의 제조방법은 제조하고자 하는 미세바늘 구조체의 외관 형상에 대응하는 음각의 주형을 구비하는 몰드를 마련하여, 약물팁을 형성하기 위한 액상의 약물 용액과, 돌기 시트를 형성하기 위한 액상의 시트 용액을 주입하고 경화시킨 후 점착 시트를 이용하여 몰드로부터 분리하는 방법으로 제조할 수 있다.
이 때 약물 용액과, 시트 용액은 모두 생분해성 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 시트 용액의 생분해 속도는 약물 용액의 생분해 속도보다 상대적으로 빠른 속도가 되도록 하는 것이 바람직하다.
약물 용액과, 시트 용액은 모두 생분해성 물질인 히알루론산 중합체를 포함할 수 있다.
이 때, 약물 용액의 히알루론산 중합체의 분자량을 시트 용액의 히알루론산 중합체의 분자량 보다 크게 함으로써, 약물 용액이 시트 용액 보다 상대적으로 느린 생분해 속도를 가지도록 할 수 있다.
예를 들면, 약물 용액에 포함되는 히알루론산 중합체의 분자량을 10만 이상으로 하고, 시트 용액에 포함되는 히알루론산 중합체의 분자량을 10만 미만으로 할 수 있다.
본 실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 제조방법은, 상기 미세 바늘 구조체의 외관형상에 대응하는 음각의 주형을 구비하는 몰드 마련 단계와, 상기 몰드의 주형에 약물팁을 형성하는 생분해성 물질 용액과, 상기 돌기 시트 용액을 순차적으로 주입하고 경화시키는 단계와, 상기 돌기 시트의 배면에 점착 시트를 부착하는 단계와, 상기 몰드로부터 미세 바늘 구조체를 분리하는 단계를 포함한다.
도시한 바와 같이, 먼저 미세 바늘 구조체의 외관 형상에 대응하는 음각의 주형을 구비하는 몰드(50)마련하고,
상기 주형에 약물액(10)을 일정량 도포하고 경화시켜 약물팁을 형성한 후,
약물팁이 형성된 주형에 시트 용액(20)을 도포하고 경화시켜 돌기 시트(140)를 형성한 후,
돌기 시트(140)의 배면에 점착 시트(100)를 접착하고, 몰드(50)로부터 제조된 미세 바늘 구조체를 분리하여 제조할 수 있다.
이 때, 몰드(50)에는 복수개의 돌기 시트(140)가 어레이 형태로 형성될 수 있으며, 복수개의 돌기 시트(140)를 덮을 수 있는 크기의 점착 시트(100)를 부착하여 한꺼번에 복수개의 돌기 시트(140)를 주형으로부터 분리할 수 있다.
약물팁(160)과 돌기 시트(140)의 경화는 상온에서의 자연건조 또는 가열수단을 이용한 가열건조의 방법으로 이루어질 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 미세바늘 구조체의 제조방법은 지지돌기가 기둥 형상으로 형성된 형태를 제조하기 위한 방법이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 미세바늘 구조체의 제조방법은, 상기 약물팁의 형상에 대응하는 음각의 주형을 구비하는 제1몰드와, 상기 지지돌기의 형상에 대응하는 관통공을 구비하는 제2몰드를 마련하는 단계와, 상기 제1몰드의 주형에 약물팁을 형성하는 약물액을 도포하고 경화시키는 단계와, 상기 제1몰드에 제2몰드를 정렬하여 부착하고, 상기 제2몰드에 시트 용액을 도포하고 경화시키는 단계와, 상기 돌기 시트의 배면에 점착 시트를 부착하는 단계와, 상기 몰드로부터 미세 바늘 구조체를 분리하는 단계를 포함한다.
제2실시예에 따른 제조방법을 위해서 약물팁의 형상에 대응하는 음각의 주형을 구비하는 제1몰드(52)와, 지지돌기의 형상에 대응하는 관통홀(62)을 구비하는 제2몰드(60)를 마련한다.
제1몰드(52)에 약물액(10)을 도포하고 경화시켜 약물팁(160)을 형성한 후, 제1몰드(52)에 제2몰드(60)를 정렬하여 적층한 후, 적층된 제2몰드(60)의 주형에 시트 용액(20)을 도포하고 경화시켜 돌기 시트(140)를 형성한 후, 돌기 시트(140)의 배면에 점착 시트(140)를 접착하고, 몰드로부터 제조된 미세 바늘 구조체를 분리하여 제조할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
본 발명의 제3실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 제조방법은 지지돌기가 기둥 형상으로 형성된 형태를 제조하기 위한 방법으로, 약물팁과 지지돌기의 형상에 대응하는 음각의 주형을 구비하는 몰드(54)와, 지지돌기의 형상에 대응하는 스퀴즈돌기(72)를 구비하는 스퀴즈금형(70)을 이용하여 미세바늘 구조체를 제조한다.
본 발명의 제3실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 제조방법은, 상기 약물팁과 상기 지지돌기의 형상에 대응하는 음각의 주형을 구비하는 몰드와, 상기 지지돌기의 형상에 대응하는 스퀴즈돌기를 구비하는 스퀴즈금형을 마련하는 단계와, 상기 몰드의 주형에 약물팁을 형성하는 약물액을 도포하고, 상기 스퀴즈금형으로 가압하여 약물액의 도포량을 조절하는 단계와, 상기 스퀴즈금형을 제거하고 상기 몰드의 주형에 상기 돌기 시트 용액을 주입하고 경화시키는 단계와, 상기 돌기 시트의 배면에 점착 시트를 부착하는 단계와, 상기 몰드로부터 미세 바늘 구조체를 분리하는 단계를 포함한다.
먼저 약물팁(160)과 지지돌기(146)의 형상에 대응하는 음각의 주형을 구비하는 몰드(54)에 약물액(10)을 도포한 후, 스퀴즈금형(70)을 상기 몰드(54)에 정렬한 후 스퀴즈돌기를 주형에 삽입하여 주형 내부에 정량의 약물액이 하단에 완전하게 주입되도록 한다.
다음으로, 시트 용액(20)을 도포하고 경화시켜 돌기 시트(140)를 형성한 후, 돌기 시트(140)의 배면에 점착 시트(120)를 접착하고, 몰드로부터 제조된 미세 바늘 구조체를 분리하여 제조할 수 있따.
스퀴즈금형을 이용하여 약물액이 몰드에 완전하게 주입되도록 할 수 있으며, 약물액의 양을 정확하게 조절할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 미세 바늘 구조체를 제조하여 촬영한 사진이다.
도시한 바와 같이, 촬영한 미세바늘 구조체는 지지돌기가 사각뿔대 형상을 가지고 있으며, 약물팁이 사각뿔 형상을 가지고 있다.
약물팁과 지지돌기의 구별을 명확하게 하기 위하여 약물팁을 붉은색으로 제조한 것이다. 사진을 통해서 확인할 수 있듯이, 사각뿔대 형상의 지지돌기 상단에 약물팁이 일체로 형성되었음을 알 수 있다.
도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 사시도이고, 도 10은 본 발명의 제4실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 제4실시예에 따른 미세 바늘 구조체(100)는 돌기 시트(140)와, 약물팁(160)을 포함한다.
돌기 시트(140)는 미세 바늘 구조체(100)를 지지하는 역할과 약물팁(160)을 피부 속 원하는 깊이로 침투시키는 역할을 수행한다.
돌기 시트(140)는 피부와 접촉하는 접촉면(144)에 돌출 형성된 지지돌기(146)를 구비한다. 지지돌기(146)는 미세 바늘의 하부 영역을 형성하게 되며, 상기 지지돌기(146)의 상단에는 약물팁(160)이 일체로 형성된다.
돌기 시트(140)에 형성된 지지돌기(146)는 약물팁(160)과 함께 피부 속으로 침투하고, 지지 돌기(146)는 피부 속에서 분해되어 절단될 수 있도록 생분해성 재질로 이루어진다.
돌기 시트(140)는 약물팁(160)과의 결합력을 고려할 때 수용성의 재질 또는 친수성의 표면을 갖는 재질로 제조할 수 있다. 이러한 재질은 생분해성 재질의 약물팁(160)과 일체형으로 제작하는 것이 보다 용이하게 해준다.
친수성의 성질을 갖는 재질로는 카르복실메틸 나트륨 셀룰로오즈(SCMC), 히알루론 나트륨(sodiumhyaluronate, HA), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrolidone, PVP), 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol,PEG), 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리락틱애시드(polylactic acid PLA), 산화 폴리에틸렌(polyethylene oxide, PEO), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리스틸렌 술폰산염(polystylene sulfonatecellulose, HPC), 하이드록시에틸 셀룰로오즈(hydroxyethyl cellulose, HEC), 하이드록실프로필 메틸셀룰로오즈(hydroxylpropyl methyl cellulose, HPMC),덱스트린(dextrin), 덱스트란(dextran), 단당류 및 이당류, 폴리알콜(polyalcohol), 젤라틴(gelatin), 아라비아고무, 알긴산(alginate), 키토산 실코덱스트린(chitosan cylcodextrin), 탄수화물 등이 있으며, 이 밖에 다른 수용성의 천연 및 합성 폴리머 또는 표면을 친수성으로 개질시킨 폴리머 및 상기 물질의 결합물들을 예로 들 수 있다.
또한, 당 파생물(예를 들어 트레할로오즈(trehalose), 포도당, 엿당, 젖당, 자당, 말툴로오즈(maltulose), 아이소 말툴로오즈(iso-maltulose), 락툴로오즈(lactulose), 과당, 튜라노오즈(turanose), 멜리토오즈(melitose), 만노오즈(mannose), 멜레치토즈(melezitose), 덱스트란, 말토덱스트린(maltodextrin), 아이코덱스트린(icodextrin), 사이클로덱스트린(cyclodextrin), 말토톨(maltotol), 솔비톨(sorbitol), 자이리톨(xylitol), 노시톨(inositol), 팔라티닛(palatinit), 마니톨(mannitol), 스타키오즈(stachyose) 및 라피노오즈(raffinose))과 같은 탄수화물 파생물은 상기 물질과 함께 사용되거나 혼합될 수 있다.
자체적으로 친수성을 갖지 않는 금속 또는 친유성 폴리머 등의 재질도 사용할 수 있다. 이 경우 이러한 재질로 형성된 돌기 시트가 수용성재질인 약물팁과 결합할 수 있도록 친수성기나 플라즈마 등으로 표면처리를 하거나 상용화제를 이용할 수 있다.
상기 지지 돌기(146)는 상대적으로 단면적이 좁은 목부(147)를 구비한다.
상기 지지 돌기(146)는 기둥 형상으로 형성되며, 상기 목부(147)는 지지 돌기(146)의 외주면에 오목홈(148)을 구비하는 형태로 형성될 수 있다.
목부(147)는 지지 돌기(146)의 다른 부분보다 상대적으로 좁은 단면적을 가지도록 함으로써, 지지 돌기(146)가 피부 속에서 생분해될 때 다른 부분 보다 먼저 목부가 절단될 수 있도록 하기 위한 것이다.
지지 돌기(146)가 약물팁(160)이 피부에 침투한 후, 미세바늘 구조체(100)를 피부에서 분리할 때, 목부(147)가 절단되면 약물팁(160)은 피부속에 잔류할 수 있다.
목부(147)의 단면적을 조절하는 것으로, 지지 돌기(146)와 약물팁(160)을 피부에 삽입한 후, 즉시 분리하더라도 목부가 파손되도록 할 수 있으며, 일정시간 경과후 분리할 때 목부(147)가 파손되도록 할 수도 있다.
이러한 구조는 약물팁(160)이 모두 생분해 되는 시간까지 미세 바늘 구조체(100)를 부착하고 있을 필요가 없어지게 되므로, 미세 바늘 구조체(100)를 부착하고 있어야 하는 시간을 단축할 수 있으며, 미세 바늘 구조체(100)를 분리하더라도 약물팁(160)이 피부속에서 약물을 공급할 수 있도록 하는 효과를 가져온다.
또한, 본 발명은 약물팁(160)과 지지 돌기(146)를 모두 생분해성 재질로 형성하되, 약물팁(160)은 지지 돌기(146)보다 상대적으로 생분해 속도가 느린 재질로 형성할 수도 있다.
이러한 구조는 지지 돌기(146)의 목부 절단에 필요한 시간을 더욱 단축시킬 수 있으며, 약물팁(160)을 통해서 공급되는 약물의 투여 속도를 약물팁(160)의 생분해 속도를 이용해 조절할 수 있는 효과를 가져온다.
약물팁(160)에 포함되는 약물중에서, 체내에 천천히 공급되어야 하는 약물이 있는 경우 약물팁(160)의 생분해 속도를 조절함으로써, 약물의 투입 속도를 조절할 수 있도록 하는 것이다.
또한, 미세바늘 구체를 피부에 부착하고 있는 시간을 감소시켜 사용자의 편의성을 증가시키는 효과를 가져온다.
예를 들어, 약물팁(160)과 지지 돌기(146)의 베이스 재질로 히알루론산 중합체를 사용하는 경우라며, 히알루론산 중합체의 분자량을 조절하는 것으로 약물팁(160)과 지지 돌기(146)의 생분해 속도를 다르게 설정할 수 있다.
지지 돌기(146)에 포함되는 히알루론산 중합체의 분자량을 10만 미만으로 하고, 약물팁(160)에 포함되는 히알루온산 중합체의 분자량을 10만 이상으로 할 수 있다.
또한, 지지 돌기(146)가 분해되어 절단되는데 소요되는 시간을 5~15분 이내가 되도록 하는 것이 바람직하다.
이는 지지 돌기(146)가 상기 시간 동안 미세 바늘 구조체(100)를 부착하는 것으로 지지 돌기(146)가 절단될 수 있도록 함으로써, 그 시간 이후에 미세 바늘 구조체를 피부에서 분리하더라도 약물팁(160)은 피부 내에 잔류하면서 약물팁(160)에 포함된 약물을 피부에 지속적으로 공급할 수 있도록 하는 효과를 가져온다.
지지돌기(146)의 하단의 단면적은 0.005 ~ 0.050 ㎟ 범위인 것이 바람직하다. 지지돌기의 하단의 단면적이 0.005 ㎟ 미만인 경우 피부에 천공에 필요한 강도를 확보하기 어려우며, 지지돌기(146)의 하단의 단면적이 0.050 ㎟ 를 초과하는 경우 피부 천공시 과도한 통증을 유발하게 된다. 또한, 지지 돌기(146)의 하단의 단면적이 커질 경우 지지 돌기(146)가 분해되어 절단되는데 과도한 시간이 소요될 수 있다.
약물팁(160)은 돌기 시트(140)의 지지돌기(146) 상단에 일체로 형성되는 것으로, 피부에 삽입되어 용해되는 생분해성 물질로 이루어지되, 상기 지지 돌기(146)의 생분해 속도 보다 상대적으로 느린 생분해 속도를 가지는 물질로 이루어진다. 상기 생분해성 물질은 의약제 또는 생리활성제를 포함할 수 있다. 약물팁(160) 전체가 의약제 또는 생리활성물질로 이루어질 수 있으며, 약물팁(160)에 의약제 또는 생리활성물질이 포함될 수도 있다.
의약제의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 의약제로는 현재 사용되고 있는 약물들을 사용될 수 있다. 수용성의 의약제로서는 해열진통소염제, 스테로이드계 항염증제, 혈관확장제, 부정맥용제, 혈압강하제, 국소마취제, 호르몬제, 항히스타민제, 전신마취제, 수면진통제, 항전간제, 정신신경용제, 골격근이완제, 자율신경용제, 항파킨슨제, 이뇨제, 혈관수축제, 호흡촉진제 등이 있으나 이에 한정되지 않는다.
생리활성물질로는 미백 성분, 주름방지 성분, 혈행촉진 성분, 다이어트 성분, 항균 성분, 비타민류 등을 예로 들 수 있다. 특히 코엔자임(Co-enzyme) Q10(ubiquinone), 비타민 C, 비타민 E, 셀레늄(selenium), 녹차 추출물(green tea extract), 포도씨유 추출물(grape seed extract), 페룰산(ferulic acid), 칼라구알라 잎 추출물(Polypodium leucotomos extract), 실리마린(sylimarin), 피크노제놀(pycnogenol), 비타민 A, 베타카로틴 AHA 등은 단독으로 또는 두 가지 이상을 함께 혼합하여 사용될 수 있는 생리활성 물질들이다.
또한 생리활성 펩티드류와 그의 유도체, 키토산, 콜라겐, 젤라틴, 히알루론산, 핵산, 올리고뉴클레오티드, 각종 항원 단백질, 박테리아, 바이러스의 단편 등이 생리활성물질로 사용될 수 있다.
약물팁(160)은 피부를 천공하여 삽입될 수 있는 강도를 가져야 하며, 피부 천공에 유리하도록 날카로운 선단을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들면 약물팁(160)의 입체형 형상은 원뿔, 삼각뿔, 사각뿔, 육각뿔, 그 밖의 다각뿔 등의 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 선단은 상술한 바와 같은 뿔 형상을 가지되 그 아래쪽은 기둥 형상으로 형성될 수도 있다.
약물팁(160)의 높이(h)와 간격(w)은 주입하고자 하는 약물의 양에 의해 결정되며, 특별히 제한할 필요는 없으나 높이(h)는 10~3000㎛, 간격(w)은 10~1500㎛ 범위로 설정하는 것이 바람직하다.
약물팁의 높이는 하나의 약물팁으로 주입할 수 있는 약물의 용량과 관계되는 것으로, 약물팁의 높이가 너무 낮으면 약물의 용량이 너무 작아져 필요량의 투여를 위해 너무 많은 개수가 필요하게 된다. 또한, 약물팁의 높이가 너무 높으면 누여하고자 하는 부분에만 약물팁이 삽입되지 않고 여러층에 걸쳐서 약물팁이 위치할 수 있는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 약물팁의 생분해 속도를 조절하는 것으로, 약물의 투여 속도를 조절할 수 있다.
약물팁의 간격이 너무 좁으면 약물팁의 피부 침투가 용이하지 않고, 약물팁의 간격이 너무 넓으면 원하는 수량의 약물팁을 형성하기 위하여 미세 바늘 구조체의 면적이 지나치게 넓어져야 하는 단점이 발생한다.
피부는 표면으로부터 각질층, 표피층, 진피층, 피하지방층, 근육층으로 형성되어 있다.
표피는 약 50~100um 의 두께를 가지며, 각질층(stratum corneum), 과립층(stratum granulosum), 가시층(stratum spinosum), 기저층(stratum basale)의 다섯층으로 구성되어 있다.
표피세포의 대부분은 각질세포(keratinocyte)이며, 그 외에 면역 기능을 담당하는 랑게르한스세포(Langerhans cell)와 피부 색소를 만드는 멜라닌세포(melanocyte)로 구성되어 있다. 정상피부에서 표피세포는 매 30일마다 완전히 새로운 세포로 교체되며 각질층은 표피장벽으로 작용하여 수분의 증발과 미생물의 침입을 막아주는 역할을 한다.
진피층은 약 2~3mm의 두께를 가지며 피부 부피의 대부분을 차지한다. 진피의 주요 구성요소는 아교질(collagen)과 탄력 섬유, 그리고 그 사이를 채우고 있는 히알루론산(hyaluronic acid)와 같은 점다당질이다.
피하층은 진피하부에 연결되는 느슨한 구조물로서 체온조절에 관여하고 외부 충격을 완충시키며, 피부를 다른 내부기관에 고정해주는 역할을 수행한다.
본 발명은 돌기 시트(140)에 형성되는 지지돌기(146)의 높이를 조절함으로써, 지지돌기(146) 상단에 형성된 약물팁(160)이 원하는 피부조직 내부로 투입될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
예를 들어, 표피층으로 약물팁(160)을 투입하고자 하는 경우에는 지지돌기(146)의 높이를 50㎛ 미만의 높이로 설정할 수 있고, 진피층으로 약물팁(160)을 투합하고자 하는 경우에는 표피층의 높이에 대응하여 지지돌기(146)의 높이를 0.010~3.0 mm 범위로 설정하 수 있다. 약물팁(160)을 진피층으로 투입하고자 하는 경우 약물팁(160)이 완전하게 진피층의 내부에 위치할 수 있도록 약물팁(160)의 높이와 지지돌기(146)의 높이가 설정되어야 한다.
이러한 구조는 진피층에 약물팁(160) 전체를 삽입할 수 있어서, 약물팁(160) 전체를 진피층에 투입할 수 있고, 투여량이 정해진 약물의 주입에 있어서 매우 유용하다. 약물팁(160)이 완전하게 진피층에 삽입되어 투입되므로 약물팁(160)의 전체 중량이 모두 진피층에 투입될 수 있다. 종래의 경우 별도의 지지돌기가 없이 마이크로 니들에 약물이 포함된 구성을 가지고 있어서, 마이크로 니들이 표피층에서 용해되기도 하므로 어느 정도의 양이 진피층으로 흡수되는지 확신할 수 없었다. 반면에 본원발명은 전달하고자 하는 약물이 포함된 약물팁(160)이 지지돌기의 상단에 일체로 형성되어, 약물팁(160) 전체가 원하는 피부조직(예를 들면 진피층)에 삽입될 수 있으며, 정확한 정량의 약물의 전달이 가능한 효과를 가져온다.
점착 시트(120)는 돌기 시트(140)의 배면(지지돌기가 형성된 접촉면의 반대면, 142)에 부착되는 것으로, 돌기 시트(140)의 강도를 보강하는 역할을 수행한다.
점착 시트(100)는 피부에 직접 접촉하지는 않으며, 피부로 침투하지도 않는다. 따라서 점착 시트(100)의 재질은 요구되는 강도를 만족하는 재질이면 합성수지, 금속시트 등이 사용될 수 있다.
점착 시트(120)는 점착면을 구비하여, 돌기 시트(140)의 배면(142)에 점착면으로 부착된다. 점착 시트(120)는 기능적으로는 필수적인 구성이 아니나 제조방법의 효율성을 향상시키기 위한 것이다. 보다 상세하게는 몰드를 이용하여 미세 바늘 구조체를 제조하는 방법에 있어서, 몰드로부터 돌기 시트(140)를 분리할 수 있도록 하기 위한 구성으로 생략될 수도 있다.
이하에서, 상술한 바와 같은 정량 투여가 가능하며 약물 투입 속도 조절이 가능한 미세바늘 구조체의 제조방법에 관하여 살펴본다.
도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
본 발명에 따른 미세 바늘 구조체의 제조방법은 제조하고자 하는 미세바늘 구조체의 외관 형상에 대응하는 음각의 주형을 구비하는 몰드를 마련하여, 약물팁을 형성하기 위한 액상의 약물 용액과, 돌기 시트를 형성하기 위한 액상의 시트 용액을 주입하고 경화시킨 후 점착 시트를 이용하여 몰드로부터 분리하는 방법으로 제조할 수 있다.
이 때, 몰드(50)는 실리콘 등과 같은 탄성 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 몰드(50)중 지지 돌기의 목부에 대응하는 부분에는 돌출부(51)가 구비되고, 상기 돌출부(51)의 내측으로는 수축공(51a)이 형성되어 있다. 상기 돌출부(51)는 시트 용액을 주입하고 경화할 때까지는 돌출된 상태를 유지하다가, 경화된 미세 바늘 구조체를 몰드로부터 분리하는 단계에서, 수축공(51a)에 음압을 부여하여 돌출부(51)가 수축되도록 함으로써, 지지 돌기의 목부가 파손되지 않도록 하며 미세 바늘 구조체(100)를 몰드로부터 분리할 수 있도록 하는 효과를 가져온다.
물론, 몰드 자체가 탄성을 가지고 있으므로, 돌출부(51)의 크기에 따라서는 수축공이 구비되지 않아도 재질 자체의 탄성력으로 돌출부(51)가 변형되며 지지 돌기의 목부가 손상되지 않고 몰드로부터 미세 바늘 구조체가 분리될 수도 있다.
한 편 약물 용액과, 시트 용액은 모두 생분해성 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 시트 용액의 생분해 속도는 약물 용액의 생분해 속도보다 상대적으로 빠른 속도가 되도록 하는 것이 바람직하다.
약물 용액과, 시트 용액은 모두 생분해성 물질인 히알루론산 중합체를 포함할 수 있다.
이 때, 약물 용액의 히알루론산 중합체의 분자량을 시트 용액의 히알루론산 중합체의 분자량 보다 크게 함으로써, 약물 용액이 시트 용액 보다 상대적으로 느린 생분해 속도를 가지도록 할 수 있다.
예를 들면, 약물 용액에 포함되는 히알루론산 중합체의 분자량을 10만 이상으로 하고, 시트 용액에 포함되는 히알루론산 중합체의 분자량을 10만 미만으로 할 수 있다.
본 실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 제조방법은, 상기 미세 바늘 구조체의 외관형상에 대응하는 음각의 주형을 구비하는 몰드 마련 단계와, 상기 몰드의 주형에 약물팁을 형성하는 생분해성 물질 용액과, 상기 돌기 시트 용액을 순차적으로 주입하고 경화시키는 단계와, 상기 돌기 시트의 배면에 점착 시트를 부착하는 단계와, 상기 몰드로부터 미세 바늘 구조체를 분리하는 단계를 포함한다.
도시한 바와 같이, 먼저 미세 바늘 구조체의 외관 형상에 대응하는 음각의 주형을 구비하는 몰드(50)마련하고,
상기 주형에 약물액(10)을 일정량 도포하고 경화시켜 약물팁을 형성한 후,
약물팁이 형성된 주형에 시트 용액(20)을 도포하고 경화시켜 돌기 시트(140)를 형성한 후,
돌기 시트(140)의 배면에 점착 시트(100)를 접착하고, 몰드(50)로부터 제조된 미세 바늘 구조체를 분리하여 제조할 수 있다. 이 때 상술한 바와 같이 돌출부(51)의 수축공(51a)에 음압을 부여하여 돌출부(51)가 수축되도록 함으로써 미세 바늘 구조체의 목부가 손상되지 않고 몰드로부터 분리되도록 할 수 있다.
이 때, 몰드(50)에는 복수개의 돌기 시트(140)가 어레이 형태로 형성될 수 있으며, 복수개의 돌기 시트(140)를 덮을 수 있는 크기의 점착 시트(100)를 부착하여 한꺼번에 복수개의 돌기 시트(140)를 주형으로부터 분리할 수 있다.
약물팁(160)과 돌기 시트(140)의 경화는 상온에서의 자연건조 또는 가열수단을 이용한 가열건조의 방법으로 이루어질 수 있다.
도 13은 본 발명의 제5실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
본 발명의 제5실시예에 따른 미세바늘 구조체의 제조방법은, 상기 약물팁의 형상에 대응하는 음각의 주형을 구비하는 제1몰드와, 상기 지지돌기의 형상에 대응하는 관통공을 구비하는 제2몰드를 마련하는 단계와, 상기 제1몰드의 주형에 약물팁을 형성하는 약물액을 도포하고 경화시키는 단계와, 상기 제1몰드에 제2몰드를 정렬하여 부착하고, 상기 제2몰드에 시트 용액을 도포하고 경화시키는 단계와, 상기 돌기 시트의 배면에 점착 시트를 부착하는 단계와, 상기 몰드로부터 미세 바늘 구조체를 분리하는 단계를 포함한다.
제5실시예에 따른 제조방법을 위해서 약물팁의 형상에 대응하는 음각의 주형을 구비하는 제1몰드(52)와, 지지돌기의 형상에 대응하는 관통홀(62)을 구비하는 제2몰드(60)를 마련한다.
제1몰드(52)에 약물액(10)을 도포하고 경화시켜 약물팁(160)을 형성한 후, 제1몰드(52)에 제2몰드(60)를 정렬하여 적층한 후, 적층된 제2몰드(60)의 주형에 시트 용액(20)을 도포하고 경화시켜 돌기 시트(140)를 형성한 후, 돌기 시트(140)의 배면에 점착 시트(140)를 접착하고, 몰드로부터 제조된 미세 바늘 구조체를 분리하여 제조할 수 있다.
도 14는 본 발명의 제6실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 제조방법을 나타낸 공정도이다.
본 발명의 제3실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 제조방법은 지지돌기가 기둥 형상으로 형성된 형태를 제조하기 위한 방법으로, 약물팁과 지지돌기의 형상에 대응하는 음각의 주형을 구비하는 몰드(54)와, 지지돌기의 형상에 대응하는 스퀴즈돌기(72)를 구비하는 스퀴즈금형(70)을 이용하여 미세바늘 구조체를 제조한다.
본 발명의 제3실시예에 따른 미세 바늘 구조체의 제조방법은, 상기 약물팁과 상기 지지돌기의 형상에 대응하는 음각의 주형을 구비하는 몰드와, 상기 지지돌기의 형상에 대응하는 스퀴즈돌기를 구비하는 스퀴즈금형을 마련하는 단계와, 상기 몰드의 주형에 약물팁을 형성하는 약물액을 도포하고, 상기 스퀴즈금형으로 가압하여 약물액의 도포량을 조절하는 단계와, 상기 스퀴즈금형을 제거하고 상기 몰드의 주형에 상기 돌기 시트 용액을 주입하고 경화시키는 단계와, 상기 돌기 시트의 배면에 점착 시트를 부착하는 단계와, 상기 몰드로부터 미세 바늘 구조체를 분리하는 단계를 포함한다.
먼저 약물팁(160)과 지지돌기(146)의 형상에 대응하는 음각의 주형을 구비하는 몰드(54)에 약물액(10)을 도포한 후, 스퀴즈금형(70)을 상기 몰드(54)에 정렬한 후 스퀴즈돌기를 주형에 삽입하여 주형 내부에 정량의 약물액이 하단에 완전하게 주입되도록 한다.
다음으로, 시트 용액(20)을 도포하고 경화시켜 돌기 시트(140)를 형성한 후, 돌기 시트(140)의 배면에 점착 시트(120)를 접착하고, 몰드로부터 제조된 미세 바늘 구조체를 분리하여 제조할 수 있따.
스퀴즈금형(70)을 이용하여 약물액(10)이 몰드(54)에 완전하게 주입되도록 할 수 있으며, 약물액(10)의 양을 정확하게 조절할 수 있다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 후술될 특허청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 약물액
20 : 시트 용액
50 : 몰드
51, 55, 61 : 돌출부
51a, 55a, 61a : 수축공
52 : 제1몰드
54 : 몰드
60 : 제2몰드
70 : 스퀴즈금형
120 : 점착 시트
140 : 돌기 시트
142 : 배면
144 : 접촉면
146 : 지지돌기
146a : 하부지지돌기
146b : 상부지지돌기
147 : 목부
148 : 오목홈
160 : 약물팁
20 : 시트 용액
50 : 몰드
51, 55, 61 : 돌출부
51a, 55a, 61a : 수축공
52 : 제1몰드
54 : 몰드
60 : 제2몰드
70 : 스퀴즈금형
120 : 점착 시트
140 : 돌기 시트
142 : 배면
144 : 접촉면
146 : 지지돌기
146a : 하부지지돌기
146b : 상부지지돌기
147 : 목부
148 : 오목홈
160 : 약물팁
Claims (9)
- 피부에 접촉하는 접촉면에서 돌출 형성되며 피부에 삽입되어 용해되는 생분해성 물질로 이루어지는 지지돌기를 구비하는 돌기 시트와,
상기 지지돌기에 부착되며 피부에 삽입되어 용해되는 생분해성 물질로 이루어지는 약물팁을 포함하며,
상기 지지 돌기에 포함되는 히알루론산 중합체는 분자량 10만 미만이고,
상기 약물팁에 포함되는 히알루론산 중합체는 분자량이 10만 이상이고,상기 지지 돌기는 피부에 삽입된 후 절단시까지 소요되는 시간이 5~15분 범위인 미세 바늘 구조체.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 피부에 접촉하는 접촉면에서 기둥 형상으로 돌출 형성되며 피부에 삽입되어 용해되는 생분해성 물질로 이루어지는 기둥 모양의 지지돌기를 구비하는 돌기 시트와,
상기 지지돌기에 부착되며 피부에 삽입되어 용해되는 생분해성 물질로 이루어지는 약물팁을 포함하며,
상기 지지돌기는 적어도 하나 이상의 오목홈을 구비한 목부를 구비하여, 상기 지지 돌기가 피부에 삽입된 후 절단시까지 소요되는 시간이 5~15분 범위인 미세 바늘 구조체.
- 삭제
- 제 5 항에 있어서,
상기 지지 돌기와 상기 약물팁은 히알루론산 중합체를 포함하며,
상기 지지 돌기에 포함되는 히알루론산 중합체는 분자량 10만 미만이고,
상기 약물팁에 포함되는 히알루론산 중합체는 분자량이 10만 이상인 것을 특징으로 하는 미세 바늘 구조체.
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