KR102123508B1 - The method for manufacturing of electroconductive micro-needle patch and electroconductive micro-needle patch manufactured thereby - Google Patents

The method for manufacturing of electroconductive micro-needle patch and electroconductive micro-needle patch manufactured thereby Download PDF

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본 발명은 전기전도성 마이크로 니들 패치의 제조방법 및 이에 의해 제조된 전기전도성 마이크로 니들 패치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 아크릴산계 중합체, 알지네이트 (Alginate), 전기전도성 단량체 및 물을 포함하는 혼합물 수용액을 제조하는 단계; 상기 혼합물 수용액을 마이크로니들 성형 틀에 넣고 방사선 조사하여 1차 가교된 하이드로겔을 제조하는 단계; 및 1차 가교된 하이드로겔을 칼슘 이온이 포함된 용액에 침지하여 2차 가교된 하이드로겔을 제조하는 단계를 포함하는 전기전도성 마이크로 니들 패치 제조방법; 이러한 방법에 의해 제조된 마이크로 니들 패치; 및 아크릴산계 중합체, 칼슘알지네이트 및 전기전도성 단량체가 방사선 조사에 의해 중합 및 1차 가교되고, 칼슘 이온에 의해 2차 가교된 전기전도성 중합체를 포함하는 전기전도성 마이크로 니들 패치에 관한 것이다. 상기 전기전도성 마이크로 니들 패치를 이용하여 이온화된 영양 물질이나 약물을 전기적 반발력으로 피부 내부에 효과적으로 전달할 수 있다.The present invention relates to a method for manufacturing an electroconductive micro needle patch and an electroconductive micro needle patch prepared thereby, and more specifically, to prepare an aqueous solution of a mixture comprising an acrylic acid polymer, alginate, an electroconductive monomer and water. To do; Putting the aqueous solution of the mixture into a mold for molding a microneedle and irradiating it to prepare a primary crosslinked hydrogel; And preparing a secondary crosslinked hydrogel by immersing the primary crosslinked hydrogel in a solution containing calcium ions; Micro needle patches produced by this method; And an electrically conductive polymer in which an acrylic acid polymer, calcium alginate, and an electrically conductive monomer are polymerized and primaryly crosslinked by irradiation, and secondaryly crosslinked by calcium ions. The ionized nutritional substance or drug can be effectively delivered to the inside of the skin by electrical repulsion using the electroconductive microneedle patch.

Description

전기전도성 마이크로 니들 패치의 제조방법 및 이에 의해 제조된 전기전도성 마이크로 니들 패치{The method for manufacturing of electroconductive micro-needle patch and electroconductive micro-needle patch manufactured thereby}The method for manufacturing of electroconductive micro-needle patch and electroconductive micro-needle patch manufactured thereby}

본 발명은 전기전도성 마이크로 니들 패치의 제조방법 및 이에 의해 제조된 전기전도성 마이크로 니들 패치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미세전류의 전위차에 의해 이온화된 영양 물질이나 약물을 전기적 반발력으로 피부 내부에 효과적으로 전달할 수 있는 전기전도성 마이크로 니들 패치의 제조방법 및 이에 의해 제조된 전기전도성 마이크로 니들 패치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing an electroconductive microneedle patch and an electroconductive microneedle patch manufactured thereby, more specifically, to effectively deliver an ionized nutritional substance or drug into the skin by electrical repulsion by an electric potential difference of microcurrent. It relates to a method for manufacturing an electrically conductive micro needle patch and an electrically conductive micro needle patch manufactured thereby.

경피흡수제제는 피부에 붙여 약물을 투여하기 때문에 환자의 순응도와 선호도가 높고, 일정한 혈중 농도로 지속해서 약물이 투여되며, 간 대사를 거치지 않고 피부로 약물이 직접 흡수되는 장점을 바탕으로 최근 경피흡수제제 글로벌 시장이 계속 성장하고 있다. 이러한 경피 약물전달 패치는 많은 장점에도 불구하고 여전히 피부 내부로 약물을 전달 할 수 있는 패치 디자인의 한계 및 복잡한 제조과정, 그리고 상대적으로 비싼 약물 전달체, 고탄력 인체친화성 고분자 소재의 부재로 인하여 많은 단점이 있다. 특히, 빠른 약물의 흡수 및 지속적인 약물 전달을 위해 피부 내부로 직접 약물전달이 가능한 마이크로 니들 패치 제조 개발이 요구된다. Because transdermal absorbents are applied to the skin to administer the drug, the patient's compliance and preference are high, and the drug is continuously administered at a constant blood level, and recently, the drug is directly absorbed into the skin without undergoing liver metabolism. The global formulation market continues to grow. Despite the many advantages of these transdermal drug delivery patches, there are still many disadvantages due to the limitations of the patch design that can deliver drugs into the skin and the complicated manufacturing process, and the absence of relatively expensive drug carriers and highly elastic body-friendly polymer materials. have. In particular, it is required to develop and manufacture a micro needle patch capable of direct drug delivery into the skin for rapid drug absorption and continuous drug delivery.

한편, 한국 등록 특허 제10-1873337 B1에 개시된 바와 같이 마이크로 니들형 패치는 환자들 스스로 주사를 투여할 수 있는 편리함과 기존의 구강 약물 투여 및 금속 바늘의 주사형 약물 전달체가 가지고 있는 문제점들을 해결할 수 있으며, 기존의 피부에 붙이는 패치제재처럼 안전하고, 통증 없이 일반 피하 주사기처럼 고효율로 신속하게 약물을 체내로 전달할 수 있다는 장점을 가지고 있다. On the other hand, as disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1873337 B1, the micro-needle-type patch can solve the problems of the conventional oral drug administration and the injection drug delivery system of metal needles, which allows patients to administer injections themselves. In addition, it has the advantage of being safe as a patch material applied to existing skin and delivering drugs to the body quickly and with high efficiency, like a regular hypodermic syringe without pain.

하지만, 기존 마이크로 니들 패치는 물리적인 피부 침투에 의한 약물 전달 만으로는 약물의 침투 속도나 전달력이 낮다는 주된 문제점이 있으며, 이에 일본 출원공개 제2011-236311호에 개시된 바와 같이 도전성 하이드로 겔이 적용되고 있으나, 소재의 물성 및 기능성 가공을 위해 화학 가교제를 이용한 가교, 유해 용매의 사용 등으로 인한 지속적인 유해 화학물질의 사용이 요구됨에 따라, 이들 유해 성분으로 인한 인체 독성 및 생체적합성 저하가 문제된다. However, the existing microneedle patch has a major problem that the penetration rate or delivery power of the drug is low only by drug delivery by physical skin penetration, and thus, as disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 2011-236311, a conductive hydrogel is applied and However, as the use of continuous harmful chemicals due to crosslinking using a chemical crosslinking agent, the use of harmful solvents, etc. is required for physical and functional processing of the material, degradation of human toxicity and biocompatibility due to these harmful ingredients is a problem.

이에, 피부자극을 유발하는 화학 가교제 등을 포함하지 않으면서도 우수한 전기전도성을 발현할 수 있는 전기전도성 하이드로겔 마이크로 니들 패치가 제공되는 경우 관련 분야에서 널리 적용될 수 있을 것으로 기대된다.Accordingly, it is expected that it can be widely applied in related fields when an electroconductive hydrogel micro needle patch capable of expressing excellent electroconductivity without including a chemical cross-linking agent causing skin irritation is provided.

본 발명의 한 측면은 방사선을 이용하여 전기전도성이 우수한 마이크로 니들 패치를 제조하는 제조방법을 제공하는 것이다.One aspect of the present invention is to provide a method for manufacturing a microneedle patch having excellent electrical conductivity using radiation.

본 발명의 다른 측면은 본 발명의 전기전도성 마이크로 니들 패치 제조방법에 의해 제조된 마이크로 니들 패치를 제공하는 것이다.Another aspect of the present invention is to provide a microneedle patch manufactured by the method for manufacturing an electrically conductive microneedle patch of the present invention.

본 발명의 또 다른 측면은 전기전도성 마이크로 니들 패치를 제공하는 것이다.Another aspect of the invention is to provide an electrically conductive micro needle patch.

본 발명의 일 견지는 아크릴산계 중합체, 알지네이트 (Alginate), 전기전도성 단량체 및 물을 포함하는 혼합물 수용액을 제조하는 단계; 상기 혼합물 수용액을 마이크로니들 성형틀에 넣고 방사선 조사하여 1차 가교된 하이드로겔을 제조하는 단계; 및 1차 가교된 하이드로겔을 칼슘 이온이 포함된 용액에 침지하여 2차 가교된 하이드로겔을 제조하는 단계를 포함하는 전기전도성 마이크로 니들 패치의 제조방법을 제공한다.One aspect of the present invention is an acrylic acid polymer, Preparing an aqueous mixture solution comprising alginate, an electrically conductive monomer, and water; Putting the aqueous solution of the mixture into a microneedle molding frame and irradiating it to prepare a primary crosslinked hydrogel; And immersing the primary crosslinked hydrogel in a solution containing calcium ions to prepare a secondary crosslinked hydrogel.

본 발명의 다른 견지는 상기 전기전도성 마이크로 니들 패치의 제조방법에 의해 제조된 전기전도성 마이크로 니들 패치를 제공한다. Another aspect of the present invention provides an electrically conductive micro needle patch manufactured by the method of manufacturing the electrically conductive micro needle patch.

본 발명의 또 다른 견지는 아크릴산계 중합체, 칼슘알지네이트 및 전기전도성 단량체가 방사선 조사에 의해 중합 및 1차 가교되고, 칼슘 이온에 의해 2차 가교된 전기전도성 중합체를 포함하는 전기전도성 마이크로 니들 패치를 제공한다.Another aspect of the present invention provides an electroconductive microneedle patch comprising an electroconductive polymer in which an acrylic acid polymer, calcium alginate and an electroconductive monomer are polymerized and primary crosslinked by irradiation, and secondary crosslinked by calcium ions. do.

본 발명의 전기전도성 마이크로 니들 패치의 제조방법에 의하면 유해한 화학 가교제의 사용 없이, 생체적합성 고분자 소재의 가교와 멸균을 동시에 수행하는 것이 가능하며, 추출과 세척 공정이 필요 없어 공정의 단순화로 기술의 실용화에 이바지할 수 있다. 한편, 본 발명에 의해 획득되는 전기전도성 마이크로 니들 패치는 우수한 전기 전도성을 나타내며, 용이하게 전도성의 조절이 가능하다.According to the manufacturing method of the electroconductive microneedle patch of the present invention, it is possible to simultaneously perform crosslinking and sterilization of biocompatible polymer materials without the use of harmful chemical crosslinking agents, and there is no need for extraction and washing processes, thus simplifying the process to make the technology practical. You can contribute to On the other hand, the electroconductive microneedle patch obtained by the present invention exhibits excellent electrical conductivity, and it is possible to easily adjust conductivity.

도 1은 본 발명의 전기전도성 마이크로 니들 패치의 제조방법의 예시적인 공정을 도시한다.
도 2a는 비교예 1 및 2의 습윤 시 형태 변화를 보여준다. 도 2b는 실시예 1 및 2의 습윤 시 형태 변화를 보여준다. 도 2c는 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2의 하이드로겔들의 사이즈를 비교한 그래프를 도시한다. 도 2d는 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2의 하이드로겔들의 습윤 시 사이즈 변화율을 비교한 그래프를 도시한다.
도 3은 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2의 하이드로겔의 팽윤도를 비교한 그래프를 도시한다.
도 4는 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2의 하이드로겔의 전도도를 비교한 그래프를 도시한다.
도 5a는 실시예 1 공정 중 1차 가교된 마이크로 니들 패치의 구조를 주사전자현미경(SEM)으로 촬영한 이미지이다. 도 5b는 실시예 1에서 획득된 2차 가교된 마이크로 니들 패치의 구조를 주사전자현미경(SEM)으로 촬영한 이미지이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 전기전도성 마이크로 니들 패치 제조 시 폴리아크릴산의 함량 따른 1차 가교된 하이드로겔의 겔화율을 비교한 그래프를 도시한다.
도 7은 본 발명의 예시적인 전기전도성 마이크로 니들 패치 제조 시 알지네이트의 함량에 따른 1차 가교된 하이드로겔의 겔화율을 비교한 그래프를 도시한다.
도 8은 본 발명의 예시적인 전기전도성 마이크로 니들 패치 제조 시 아닐린 단량체의 함량에 따른 1차 가교된 하이드로겔의 겔화율을 비교한 그래프를 도시한다.
도 9은 본 발명의 예시적인 전기전도성 마이크로 니들 패치 제조 시 CaCl2의 농도에 따른 2차 가교된 하이드로겔의 겔화율을 비교한 그래프를 도시한다.
도 10은 실시예 3, 4 및 비교예 3, 4의 하이드로겔의 구조를 주사전자현미경(SEM)으로 촬영한 이미지이다. 비교예 3은 (a), 비교예 4는 (b)에 나타내었으며, 실시예 3은 (c), 실시예 4는 (d)에 나타내었다.
1 shows an exemplary process of the method for manufacturing the electroconductive microneedle patch of the present invention.
2A shows the morphological changes upon wetting of Comparative Examples 1 and 2. 2B shows the morphological changes upon wetting of Examples 1 and 2. Figure 2c shows a graph comparing the size of the hydrogels of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2. Figure 2d shows a graph comparing the rate of change in size when wetting the hydrogels of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2.
Figure 3 shows a graph comparing the swelling degree of the hydrogels of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2.
Figure 4 shows a graph comparing the conductivity of the hydrogels of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2.
FIG. 5A is an image obtained by scanning electron microscopy (SEM) of the structure of the primary cross-linked microneedle patch in Example 1. 5B is an image obtained by scanning electron microscope (SEM) of the structure of the secondary crosslinked microneedle patch obtained in Example 1. FIG.
Figure 6 shows a graph comparing the gelation rate of the primary cross-linked hydrogel according to the content of polyacrylic acid when preparing an exemplary electroconductive micro-needle patch of the present invention.
Figure 7 shows a graph comparing the gelation rate of the primary cross-linked hydrogel according to the content of alginate in the manufacture of an exemplary electroconductive micro needle patch of the present invention.
Figure 8 shows a graph comparing the gelation rate of the primary cross-linked hydrogel according to the content of the aniline monomer when preparing an exemplary electroconductive micro-needle patch of the present invention.
Figure 9 shows a graph comparing the gelation rate of the secondary cross-linked hydrogel according to the concentration of CaCl 2 when manufacturing an exemplary electroconductive micro-needle patch of the present invention.
10 is an image obtained by scanning electron microscopy (SEM) of the structures of the hydrogels of Examples 3 and 4 and Comparative Examples 3 and 4. Comparative Example 3 is shown in (a), Comparative Example 4 in (b), Example 3 in (c), and Example 4 in (d).

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.

본 발명은 방사선 가교 기술을 이용하여 제조된 이온토포레시스(이온영동법) 약물 전달이 가능한 전기전도성 마이크로 니들 패치의 제조방법을 제공한다. The present invention provides a method of manufacturing an electroconductive micro needle patch capable of delivering iontophoresis (iontophoresis) drugs prepared using radiation crosslinking technology.

본 발명에 의한 전기전도성 마이크로 니들 패치의 제조방법에 의하면, 가교 정도에 따라 수분의 함량을 조절하고, 방사선 선량에 따라 전도성의 조절이 가능하여 이온성 약물의 이온의 이동이 보다 활발히 이루어질 수 있도록 유도할 수 있고, 피부자극을 유발하는 가교제 및 방부제를 포함하지 않더라도 고분자의 가교 및 멸균을 방사선을 통해 동시에 실시할 수 있다.According to the manufacturing method of the electroconductive microneedle patch according to the present invention, the content of moisture is controlled according to the degree of crosslinking, and the conductivity can be controlled according to the radiation dose, so that the movement of ions of the ionic drug can be more actively induced Even if it does not contain a cross-linking agent and a preservative that causes skin irritation, cross-linking and sterilization of the polymer can be simultaneously performed through radiation.

본 발명에서 언급되는 '전기전도성 마이크로 니들 패치'는 본 발명에서 획득되는'2차 가교된 하이드로겔'로 이루어진 것으로, 마이크로 니들 패치 형태로 제조된 것을 의미하며, 본 명세서 내에서'전기전도성 마이크로 니들 패치'와 '2차 가교된 하이드로겔'은 상호교환적으로 사용될 수 있다.The'electroconductive micro needle patch' referred to in the present invention is made of a'secondary crosslinked hydrogel' obtained in the present invention, which means that it is manufactured in the form of a microneedle patch, and within this specification, the'electroconductive micro needle patch'. Patch' and'secondary crosslinked hydrogel' can be used interchangeably.

본 발명에서 언급되는 '아크릴산계 중합체'는 '폴리아크릴산'로 표현될 수 있으며, 상호교환적으로 사용될 수 있다. The'acrylic acid-based polymer' referred to in the present invention may be expressed as'polyacrylic acid', and may be used interchangeably.

보다 상세하게, 본 발명의 전기전도성 마이크로 니들 패치의 제조방법은 아크릴산계 중합체, 알지네이트 (Alginate), 전기전도성 단량체 및 물을 포함하는 혼합물 수용액을 제조하는 단계; 상기 혼합물 수용액을 마이크로니들 성형 틀에 넣고 방사선 조사하여 1차 가교된 하이드로겔을 제조하는 단계; 및 1차 가교된 하이드로겔을 칼슘 이온이 포함된 용액에 침지하여 2차 가교된 하이드로겔을 제조하는 단계를 포함한다.More specifically, the method of manufacturing the electroconductive microneedle patch of the present invention comprises the steps of preparing an aqueous solution of a mixture comprising an acrylic acid polymer, an alginate, an electroconductive monomer and water; Putting the aqueous solution of the mixture into a mold for molding a microneedle and irradiating it to prepare a primary crosslinked hydrogel; And immersing the primary crosslinked hydrogel in a solution containing calcium ions to prepare a secondary crosslinked hydrogel.

본 발명에 따르면 상기 아크릴산계 중합체는 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 이들 산 중 적어도 하나의 1가 금속염, 2가 금속염, 암모늄염 및 유기 아민염으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 중합체일 수 있다. According to the present invention, the acrylic acid-based polymer may be at least one polymer selected from the group consisting of polyacrylic acid, polymethacrylic acid, at least one monovalent metal salt, divalent metal salt, ammonium salt and organic amine salt of these acids.

한편, 상기 전기전도성 단량체는 아닐린, 아세틸렌, 페닐렌, 피롤, 티오펜, 페닐렌설파이드, 퓨란, 티에닐렌비닐렌, 다이에틸렌 및 이들의 유도체로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 단량체일 수 있으며, 예를 들어 아닐린의 유도체는 탄소수 1 내지 5의 알킬아닐린, 탄소수 1 내지 5의 알콕시 아닐린, 탄소수 1 내지 5의 디알콕시 아닐린, 설포닐 아닐린, 및 니트로 아닐린으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.Meanwhile, the electroconductive monomer may be at least one monomer selected from the group consisting of aniline, acetylene, phenylene, pyrrole, thiophene, phenylene sulfide, furan, thienylene vinylene, diethylene and derivatives thereof, For example, the derivative of aniline may be at least one selected from the group consisting of alkylaniline having 1 to 5 carbon atoms, alkoxy aniline having 1 to 5 carbon atoms, dialkoxy aniline having 1 to 5 carbon atoms, sulfonyl aniline, and nitro aniline. .

상기 아크릴산계 중합체는 폴리아크릴산이고 상기 전기전도성 단량체는 아닐린인 것이 보다 바람직하다.It is more preferable that the acrylic acid-based polymer is polyacrylic acid and the electrically conductive monomer is aniline.

나아가, 상기 혼합물 수용액은 혼합물 수용액의 전체 중량을 기준으로 5 중량% 내지 30 중량%의 폴리비닐피롤리돈, 폴리락틱산, 폴리락틸글라이코릭산, 폴리락타이드, 폴리글라이콜릭산, 폴리에틸렌글리콜, 폴리카프로락톤, 폴리아미노산, 폴리프로필렌퓨머레이트, 폴리감마글루탐산, 폴리비닐알코올 및 폴리에틸렌이민으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 중합체 또는 콜라겐, 알부민, 덱스트란, 피브린, 엘라스틴, 젤라틴, 히알루론산으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 생체적합성 고분자를 추가적으로 포함할 수 있다.Further, the mixture aqueous solution is 5 to 30% by weight of polyvinylpyrrolidone, polylactic acid, polylactyl glycolic acid, polylactide, polyglycolic acid, polyethylene glycol based on the total weight of the mixture aqueous solution , Polycaprolactone, polyamino acid, polypropylene fumarate, polygamma glutamic acid, at least one polymer selected from the group consisting of polyvinyl alcohol and polyethyleneimine or collagen, albumin, dextran, fibrin, elastin, gelatin, hyaluronic acid It may further include at least one biocompatible polymer selected from the group consisting of.

상기 혼합물 수용액은 혼합물 수용액의 전체 중량을 기준으로, 아크릴산계 중합체 0.08 중량% 내지 4.0 중량%, 알지네이트 0.01 내지 0.5 중량% 및 전기전도성 단량체 0.1 내지 5.0 중량%를 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 아크릴산계 중합체 0.08 내지 1.6 중량%, 알지네이트 0.01 내지 0.2 중량% 및 전기전도성 단량체 0.1 내지 2.0 중량%를 포함하는 것이다. 더욱 바람직하게는 아크릴산계 중합체 0.4 내지 0.8중량%, 알지네이트 0.01 내지 0.1 중량% 및 전기전도성 단량체 0.1 내지 1.0중량%를 포함하는 것이다. The aqueous mixture solution may include 0.08% to 4.0% by weight of an acrylic acid-based polymer, 0.01 to 0.5% by weight of an alginate, and 0.1 to 5.0% by weight of an electrically conductive monomer, and more preferably acrylic, based on the total weight of the aqueous mixture. It contains 0.08 to 1.6% by weight of an acid-based polymer, 0.01 to 0.2% by weight of an alginate, and 0.1 to 2.0% by weight of an electrically conductive monomer. More preferably, it contains 0.4 to 0.8% by weight of acrylic acid-based polymer, 0.01 to 0.1% by weight of alginate and 0.1 to 1.0% by weight of electrically conductive monomer.

상기 아크릴산계 중합체는 하이드로겔의 겔화를 유도하는 성분으로 아크릴산계 중합체의 함량이 0.08중량% 미만인 경우 방사선 조사 시 낮은 겔화율에 따른 물리적 특성이 낮아, 건조 시 하이드로겔의 수축 현상으로 인해 하이드로겔에 주름이 생기는 문제가 있으며, 4.0중량%를 초과하는 경우 수축 현상은 없으나, 높은 겔화율에 따른 높은 가교 구조로 인해 하이드로겔이 쉽게 깨지는 문제가 있다.The acrylic acid-based polymer is a component that induces gelation of the hydrogel. When the acrylic acid-based polymer content is less than 0.08% by weight, physical properties due to low gelation rate upon irradiation are low. There is a problem of wrinkles, and when it exceeds 4.0% by weight, there is no shrinkage phenomenon, but there is a problem that the hydrogel is easily broken due to the high crosslinking structure according to a high gelation rate.

한편, 본 발명의 아크릴산계 중합체는 중량평균분자량이 450,000 내지 1,250,000인 것이 바람직하다. 상기 아크릴산계 중합체의 중량평균분자량이 450,000 미만인 경우에는 하이드로겔이 충분히 가교되지 않는 문제가 있으며, 1,250,000을 초과하는 경우에는 점도가 높아지며 경제적으로 비효율적인 문제가 있다.Meanwhile, the acrylic acid-based polymer of the present invention preferably has a weight average molecular weight of 450,000 to 1,250,000. When the weight-average molecular weight of the acrylic acid-based polymer is less than 450,000, there is a problem that the hydrogel is not sufficiently crosslinked, and when it exceeds 1,250,000, there is a problem that the viscosity is high and economically inefficient.

상기 알지네이트는 2차 가교 단계에 있어서 칼슘 이온과 함께 2차 가교가 수행되도록 하는 성분으로 알지네이트의 함량이 0.01 중량% 미만인 경우 2차 가교가 불충분한 문제가 있으며, 0.5 중량%를 초과하는 경우 낮은 겔화율에 따른 물리적 특성이 낮아, 건조 시 하이드로겔이 수축 현상으로 인해 하이드로겔에 주름이 생기는 문제가 있다.The alginate is a component that performs secondary crosslinking with calcium ions in the secondary crosslinking step, and when the content of alginate is less than 0.01% by weight, secondary crosslinking is insufficient, and if it exceeds 0.5% by weight, a low gel The physical properties according to the conversion rate are low, and when drying, the hydrogel has a problem of wrinkles due to shrinkage.

한편, 상기 전기전도성 단량체는 하이드로겔에 전기전도성의 부여를 위한 성분으로 전기전도성 단량체의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우 전기전도성이 불충분한 문제가 있으며, 5.0 중량%를 초과하는 경우 낮은 겔화율에 따른 물리적 특성이 낮아, 건조 시 하이드로겔이 수축 현상으로 인해 하이드로겔에 주름이 생기는 문제가 있다.On the other hand, the electroconductive monomer is a component for imparting electroconductivity to the hydrogel, and when the content of the electroconductive monomer is less than 0.1% by weight, there is a problem that the electrical conductivity is insufficient, and when it exceeds 5.0% by weight, depending on the low gelation rate Due to the low physical properties, there is a problem in that the hydrogel wrinkles due to shrinkage during drying.

본 발명의 상기 마이크로니들 성형 틀은 실리콘 및 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane)으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 재질로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 방사선 조사에 의해 변형되지 않고, 하이드로겔에 영향을 미치지 않는 어떠한 다른 적절한 재질로도 형성될 수 있다.The microneedle molding mold of the present invention may be formed of at least one material selected from the group consisting of silicone and polydimethylsiloxane, but is not limited thereto, and is not deformed by irradiation, and is used in hydrogels. It can be formed of any other suitable material that does not affect.

본 발명에 따르면 상기 방사선은 감마선, x-선, 전자선 및 자외선으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되며, 감마선을 사용하는 것이 바람직하다.According to the present invention, the radiation is selected from the group consisting of gamma rays, x-rays, electron beams, and ultraviolet rays, and it is preferable to use gamma rays.

본 발명에 따르면 방사선 조사에 의한 1차 가교는 전기전도성 단량체의 중합을 야기하며, 이때 방사선 선량이 증가하는 경우 전기전도성 단량체의 중합이 증가하면서 향상된 전기전도도를 획득할 수 있다.According to the present invention, the primary crosslinking by irradiation causes polymerization of the electrically conductive monomer, and when the radiation dose is increased, it is possible to obtain improved electrical conductivity while increasing the polymerization of the electrically conductive monomer.

방사선에 의한 가교반응은 일반적으로 방사선을 조사하였을 때, 아크릴산계 중합체 하이드로겔의 가교반응으로 물분자의 방사분해(radiolysis)로 생성되는 2차 자유 라디칼인 H 또는 OH 라디칼이 아크릴산계 중합체의 분자 사슬에 라디칼을 형성하게 되어 물을 함유하는 3차원적인 그물망 구조의 가교된 하이드로겔화가 이루어진다. 하지만, 이온화에너지가 낮은 방사선 선량에서는 아크릴산계 중합체의 분자 사슬에 라디칼이 형성되기 어렵기 때문에 아크릴산계 중합체의 가교 반응이 낮게 일어나고, 높은 방사선 선량에서는 아크릴산계 중합체의 겔화율이 높아 기계적 특성이 증가되어 낮은 외부 압력에도 잘 깨지는 특성을 가지기 때문에 성형 가공에 문제가 있다.The crosslinking reaction by radiation is generally a crosslinking reaction of an acrylic acid polymer hydrogel when irradiated with radiation. H or OH radicals, which are secondary free radicals generated by radiolysis of water molecules, are molecular chains of acrylic acid polymers. A radical is formed on the cross-linked hydrogel of a three-dimensional network structure containing water. However, at a radiation dose with low ionization energy, it is difficult to form radicals in the molecular chain of the acrylic acid polymer, resulting in a low crosslinking reaction of the acrylic acid polymer, and at a high radiation dose, the gelation rate of the acrylic acid polymer is high, resulting in increased mechanical properties. There is a problem in molding processing because it has a property to break even at low external pressure.

따라서, 상기 방사선의 조사량은 10 내지 100kGy인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 30 내지 50kGy인 것이다. 방사선의 선량이 10kGy 미만인 경우 전기전도성 단량체가 충분히 중합체를 형성하지 못해 전도도가 원하는 만큼 향상되지 않는 문제점이 있다. 방사선의 선량이 100kGy를 초과하는 경우 알지네이트가 분해되는 문제가 있다.Therefore, the radiation dose is preferably 10 to 100 kGy, and more preferably 30 to 50 kGy. When the dose of radiation is less than 10kGy, there is a problem that the conductivity is not improved as desired because the electrically conductive monomer does not sufficiently form a polymer. When the radiation dose exceeds 100 kGy, there is a problem that the alginate decomposes.

또한, 상기 방사선 조사는 5 kGy/h 내지 15 kGy/h의 시간 당 선량으로 수행될 수 있다. 시간 당 방사선 선량 5kGy/h 미만인 경우 공정 수행 시간이 길어지는 문제가 생길 수 있으며, 15kGy/h를 초과하는 경우, 알지네이트가 분해되는 문제가 생길 수 있다.In addition, the irradiation may be performed at a dose per hour of 5 kGy/h to 15 kGy/h. If the radiation dose per hour is less than 5 kGy/h, a problem may occur in which the process execution time is prolonged, and when it exceeds 15 kGy/h, alginate may decompose.

본 발명에 따르면 상기 칼슘 이온이 포함된 용액은 염화칼슘, 탄산칼슘, 황산칼슘 및 수산화칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 칼슘 전구체를 포함하는 용액이나, 칼슘 이온을 방출할 수 있는 것이라면 이에 한정되지 않는다. 상기 칼슘용액은 염화칼슘 용액인 것이 보다 바람직하다.According to the present invention, the solution containing calcium ions is a solution containing at least one calcium precursor selected from the group consisting of calcium chloride, calcium carbonate, calcium sulfate, and calcium hydroxide, but is not limited to those that can release calcium ions. . More preferably, the calcium solution is a calcium chloride solution.

상기 칼슘이온이 포함된 용액의 용매는 물, 예를 들어 증류수일 수 있다.The solvent of the solution containing the calcium ion may be water, for example, distilled water.

이때, 상기 칼슘 이온이 포함된 용액 내 칼슘 이온의 농도는 0.1 내지 10중량%인 것이 바람직하다. 칼슘 이온의 농도가 0.1 중량% 미만이면, 2차 가교가 충분히 일어나지 않는 문제가 있으며, 칼슘 이온의 농도가 10중량%를 초과하면 2차 가교에 참여하는 칼슘의 양이 한정되어 있으므로 공정 효율이 떨어지는 문제가 있다.At this time, the concentration of calcium ions in the solution containing the calcium ions is preferably 0.1 to 10% by weight. If the concentration of calcium ions is less than 0.1% by weight, there is a problem that secondary crosslinking does not occur sufficiently, and if the concentration of calcium ions exceeds 10% by weight, the amount of calcium participating in the secondary crosslinking is limited, so the process efficiency is poor. there is a problem.

본 발명에 따르면, 2차 가교된 하이드로겔을 제공하기 위해 1차 가교된 하이드로겔을 칼슘이온이 포함된 용액에 30분 내지 90분 동안 침지하여 2차 가교된 하이드로겔을 제조하는 단계를 수행한다. 30분 미만으로 침지하면 칼슘이온과 알지네이트가 충분히 결합하지 못해 2차 가교가 충분히 이루어 지지 못하며, 90분을 초과하여 침지하면, 더 이상 칼슘이온과 알지네이트가 결합하지 않아 공정 경제 상 바람직하지 않다.According to the present invention, in order to provide a second cross-linked hydrogel, the step of preparing a second cross-linked hydrogel is performed by immersing the first cross-linked hydrogel in a solution containing calcium ions for 30 minutes to 90 minutes. . When immersed for less than 30 minutes, calcium ions and alginate do not sufficiently bond, so that secondary crosslinking is not sufficiently achieved. When immersed for more than 90 minutes, calcium ions and alginate do not bond anymore, which is undesirable in the process economy.

본 발명에 있어서, 전기전도성 마이크로 니들 패치 제조방법에 사용되는 마이크로 성형 틀은 마이크로 니들의 형태가 획득될 수 있도록 패치 형태의 음각에 추가로 더 깊은 음각의 다각뿔, 원뿔 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으며, 이때 상기 다각뿔 또는 원뿔의 높이(깊이)는 10 내지 10,000 μm, 바람직하게는 50 내지 8,000 ㎛, 더 바람직하게는 100 내지 5,000 ㎛, 400 내지 2,000 ㎛, 가장 바람직하게는 400 내지 1,000 ㎛일 수 있다. In the present invention, the micro-molding mold used in the method for manufacturing an electrically conductive micro-needle patch may include a deeper intaglio polygonal cone, a cone, or a combination thereof in addition to the patch-shaped intaglio so that the shape of the microneedle can be obtained. In this case, the height (depth) of the polygonal cone or cone may be 10 to 10,000 μm, preferably 50 to 8,000 μm, more preferably 100 to 5,000 μm, 400 to 2,000 μm, and most preferably 400 to 1,000 μm. have.

상기 마이크로니들형은 구조체의 최대 높이는 이에 제한되는 것은 아니나, 피부는 표피로부터, 각질층, (예를 들어, 표피로부터의 거리 20 ㎛ 미만), 외피(epidermis) (예를 들어, 표피로부터의 거리 100 ㎛ 미만), 및 진피 (dermis) (예를 들어, 표피로부터의 거리 300 내지 2,500㎛)로 구성되어 있기 때문에 효율적인 약물전달을 위하여 니들의 길이는 10 내지 1,000 ㎛, 바람직하게는 100 내지 800 ㎛, 더 바람직하게는 200 내지 500 ㎛일 수 있다.The microneedle type is not limited to the maximum height of the structure, but the skin is from the epidermis, the stratum corneum (e.g., less than 20 μm from the epidermis), the epidermis (e.g., the distance from the epidermis 100 Since it is composed of less than µm), and dermis (eg, 300 to 2,500 µm from the epidermis), the length of the needle is 10 to 1,000 µm, preferably 100 to 800 µm, for efficient drug delivery. More preferably, it may be 200 to 500 μm.

또한 상기 다각뿔 또는 원뿔의 꼭지점의 모서리의 내각은 30 내지 80도일 수 있으며, 상기 다각뿔의 밑면은 폐각 도형으로, n각형, 원형 또는 타원형 등일 수 있고, 여기서 n은 3이상의 자연수일 수 있다. 상기 다각뿔 또는 원뿔의 밑면의 면적은 200 ㎛2내지 450 ㎛2 인 것일 수 있다.In addition, the inner angle of the corner of the vertex or the vertex of the cone may be 30 to 80 degrees, the underside of the polygonal pyramid may be a closed hexagonal shape, n-shaped, circular or elliptical, etc., where n may be a natural number of 3 or more. The area of the bottom of the polygonal cone or cone may be 200 μm 2 to 450 μm 2 .

상기 니들의 형태는 필요에 따라 적절하게 변경될 수 있으나, 상기 다각뿔 또는 원뿔의 높이가 10㎛ 미만인 경우 피부에 미공을 형성하기 어려워 경피 내로 마이크로 니들 패치가 충분히 삽입되지 못해 원하는 성분이 생체로 흡수되지 못하는 문제가 있으며, 높이가 1000㎛을 초과하는 경우 마이크로 니들 패치가 피부를 상하게 하거나, 니들 형태의 유지가 어려워 마이크로 니들 패치 제품의 불량율이 증가하는 등의 문제가 발생할 수 있다.The shape of the needle may be appropriately changed as necessary, but when the height of the polygonal cone or cone is less than 10 μm, it is difficult to form micropores on the skin, so a microneedle patch is not sufficiently inserted into the percutaneous layer, so that the desired component is not absorbed into the body There is a problem that can not be, and if the height exceeds 1000㎛, the microneedle patch may damage the skin, or it may be difficult to maintain the needle shape, which may cause problems such as an increase in the defect rate of the microneedle patch product.

상기 다각뿔 또는 원뿔의 꼭지점의 최소 내각이 30도 미만인 경우 마이크로 니들 말단이 과도하게 얇아 강도가 저하되어 피부에 삽입시 마이크로 니들이 형태를 유지하지 못하고 부러지거나 변형되는 문제가 있고, 80도를 초과하는 경우 마이크로 니들이 충분히 뾰족(sharp)하지 못해 피부 삽입 시 피부에 불필요한 상처를 형성할 수 있다.When the minimum inner angle of the vertex of the polygonal cone or the cone is less than 30 degrees, the microneedle end is excessively thin and the strength is lowered, and when inserted into the skin, there is a problem that the microneedle does not maintain its shape and is broken or deformed, and exceeds 80 degrees. The microneedles are not sharp enough, which can cause unnecessary cuts on the skin when inserted.

본 발명의 전기전도성 마이크로 니들 패치의 제조방법에 있어서, 아크릴산계 중합체, 알지네이트 (Alginate), 전기전도성 단량체 및 물을 포함하는 혼합물 수용액을 칼슘용액에 먼저 침지하는 경우, 칼슘 알지네이트 형성에 의해 이후 마이크로 니들과 같은 특정한 형태를 갖는 하이드로겔 제조가 어려워지므로, 칼슘 이온에 의한 2차 가교는 방사선 조사에 후속적으로 수행되어야 한다.In the method of manufacturing the electroconductive microneedle patch of the present invention, when a mixture aqueous solution containing an acrylic acid polymer, alginate, electroconductive monomer and water is first immersed in a calcium solution, the microneedle is subsequently formed by calcium alginate formation. Since it is difficult to prepare a hydrogel having a specific form, secondary crosslinking by calcium ions must be performed subsequently to irradiation.

본 발명의 전기전도성 마이크로 니들 패치의 제조방법에 의하면 유해한 화학 가교제의 사용 없이, 생체적합성 고분자 소재의 가교와 멸균을 동시에 수행하는 것이 가능하며, 추출과 세척 공정이 필요 없어 공정의 단순화가 가능하다.According to the method of manufacturing the electroconductive microneedle patch of the present invention, it is possible to simultaneously perform crosslinking and sterilization of biocompatible polymer materials without the use of harmful chemical crosslinking agents, and simplification of the process is not necessary since no extraction and washing process is required.

본 발명의 다른 견지에 의하면, 본 발명의 전기전도성 마이크로 니들 패치의 제조방법에 따라 얻어진 전기전도성 마이크로 니들 패치가 제공된다. 상기 전기전도성 마이크로 니들 패치는 니들의 말단부에 영양 물질, 약물 또는 이들의 조합이 코팅될 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided an electroconductive microneedle patch obtained according to the method of manufacturing the electroconductive microneedle patch of the present invention. The electroconductive micro needle patch may be coated with a nutritional substance, a drug, or a combination thereof at the distal end of the needle.

상기 영양 물질이나 약물은 그 종류에 제한이 없으나, 예를 들어 항암제, 항알레르기제, 호르몬, 증식인자, 백신, 진통제, 생물학적 제제, 유전자 치료약, 알레르겐 검사용 물질 등을 포함할 수 있다. The nutritional substance or drug is not limited in its kind, but may include, for example, anti-cancer agents, anti-allergic agents, hormones, proliferative factors, vaccines, analgesics, biological agents, gene therapy drugs, and allergen test substances.

또한, 본 발명의 마이크로 니들은 니들의 상단부에 첨단부를 가질 수 있으며, 점감형(tapered)의 구조를 가질 수 있다. 이에 따라 구조체의 하단부에서 구조체의 최대 직경이 나타날 수 있다.In addition, the microneedle of the present invention may have a tip portion at the upper end of the needle, and may have a tapered structure. Accordingly, the maximum diameter of the structure may appear at the bottom of the structure.

한편, 본 발명에 의하면 아크릴산계 중합체, 칼슘알지네이트 및 전기전도성 단량체가 방사선 조사에 의해 중합된 전기전도성 중합체를 포함하는 전기전도성 마이크로 니들 패치가 제공된다.On the other hand, according to the present invention, there is provided an electrically conductive microneedle patch comprising an electrically conductive polymer in which an acrylic acid polymer, calcium alginate, and an electrically conductive monomer are polymerized by irradiation.

본 발명에 의해 획득되는 전기전도성 마이크로 니들 패치는 우수한 전기전도성을 나타내며, 용이하게 전도성의 조절이 가능하다. The electroconductive microneedle patch obtained by the present invention exhibits excellent electroconductivity, and the conductivity can be easily adjusted.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples. The following examples are only examples for helping the understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예Example

1. 마이크로니들 패치의 제조1. Preparation of microneedle patch

실시예 1Example 1

수용성 고분자인 폴리아크릴산(중량평균분자량 1,250,000)의 농도가 1중량%가 되도록 1000mL의 3차 증류수에 상온에서 1 내지 3일 동안 용해하였다. 또한 알지네이트의 농도가 1중량%가 되도록 1000mL의 3차 증류수에 상온에서 1 내지 3일 동안 용해하였다. 또한, 0.1M HCl 1000mL에 전기전도성 단량체인 아닐린을 상온에서 1일 동안 용해하여 아닐린 용액의 농도가 10중량%가 되도록하였다.The water-soluble polymer was dissolved in 1000 mL of tertiary distilled water for 1 to 3 days so that the concentration of polyacrylic acid (weight average molecular weight 1,250,000) was 1% by weight. Further, the concentration of alginate was dissolved in 1000 mL of tertiary distilled water for 1 to 3 days at room temperature so that the concentration was 1% by weight. In addition, aniline, an electroconductive monomer, was dissolved in 1000 mL of 0.1M HCl at room temperature for 1 day so that the concentration of the aniline solution was 10% by weight.

그 다음, 세가지 수용액을 일정 부피비(폴리아크릴산 수용액:알지네이트 수용액:아닐린 용액 = 80:10:10)로 총 1000mL가 되도록 혼합하여 혼합물 수용액을 제조하고, 혼합물 수용액 전체 중량을 기준으로, 아크릴산 중합체 0.8 중량%, 알지네이트 0.1 중량% 및 아닐린 단량체 1 중량%가 되게 하였다. 그 다음 균질기(Primix coporation, coporation, T. K. Homomixer MarkII)로 기포가 없어질 때 까지 혼합용액을 교반하였다. 그 결과 폴리아크릴산, 알지네이트, 아닐린 및 물을 포함하는 혼합물 수용액을 제조하였다.Then, the three aqueous solutions were mixed to a total volume of 1000 mL in a constant volume ratio (polyacrylic acid aqueous solution: alginate aqueous solution: aniline solution = 80:10:10), and based on the total weight of the aqueous mixture solution, 0.8 weight of acrylic acid polymer %, alginate 0.1% by weight and aniline monomer 1% by weight. Then, the mixed solution was stirred until bubbles disappeared with a homogenizer (Primix coporation, coporation, T. K. Homomixer MarkII). As a result, an aqueous mixture solution containing polyacrylic acid, alginate, aniline and water was prepared.

그 후, 상기 혼합물 수용액을 페트리 접시(9.5 mm ⅹ 9.5 mm)에 부은 후 혼합 용액이 담긴 페트리 접시에 니들 높이가 700 ㎛인 마이크로니들형 실리콘 몰드 (재질:Polydimehtylsiloxane)를 침지하였다. 이때 상기 니들의 형태는 보다 상세하게는, 밑면의 면적이 150㎛2이며, 꼭지점의 내각이 65도(°)인 사각뿔의 모양인 것으로, 이와 같은 음각이 1 cm2 면적 당 9 개 형성된 마이크로니들형 실리콘 몰드를 사용하였다.Thereafter, the aqueous solution of the mixture was poured into a Petri dish (9.5 mm 9.5 9.5 mm), and then a microneedle-type silicone mold having a needle height of 700 μm (Polydimehtylsiloxane) was immersed in a Petri dish containing a mixed solution. At this time, the shape of the needle is more specifically, the area of the bottom surface is 150㎛ 2 , the inner shape of the vertex is the shape of a square pyramid with a 65 degree (°), such intaglio 9 microneedle formed per 1 cm 2 area A mold silicone mold was used.

그 다음, 상기 혼합물 수용액이 주입된 마이크로 니들 성형틀에 감마선(Cobalt 60, MDS Nordion, Ottawa, Canada)을 10 kGy/h의 시간 당 선량으로 총 50kGy의 선량으로 조사하여, 1차 가교된 하이드로겔을 제조하였다. 이렇게 형성된 1차 가교된 하이드로겔을 촬영한 이미지를 도 5a에 나타내었다. 상기 1차 가교된 하이드로겔은 반상호침투구조레(Semi-Interpeneterating network)를 가진다.Then, gamma rays (Cobalt 60, MDS Nordion, Ottawa, Canada) were irradiated at a dose of 10 kGy/h per hour at a total dose of 50 kGy to the microneedle molding frame into which the mixture aqueous solution was injected, and the primary crosslinked hydrogel Was prepared. The image of the primary cross-linked hydrogel thus formed is shown in FIG. 5A. The primary cross-linked hydrogel has a semi-interpeneterating network.

상기에서 획득된 1차 가교된 하이드로겔을 염화칼슘(CaCl2)이 1중량%로 포함된 염화칼슘 수용액 100mL에 60분 동안 침지하여, 2차 가교된 하이드로겔을 제조함으로써 전기전도성 마이크로니들 패치를 획득하였다. The primary crosslinked hydrogel obtained above was immersed in 100 mL of a calcium chloride aqueous solution containing 1% by weight of calcium chloride (CaCl 2 ) for 60 minutes to prepare a second crosslinked hydrogel to obtain an electroconductive microneedle patch. .

그 후, 반응하지 않은 폴리아크릴산, 알지네이트, 아닐린 및 칼슘이온을 제거하기 위해 3차 증류수로 3번 세척한 다음, 상온에서 2일 동안 건조한 뒤, 성형 틀을 분리 하여 2차 가교된 하이드로겔을 제조하였다.Thereafter, after washing three times with tertiary distilled water to remove unreacted polyacrylic acid, alginate, aniline and calcium ions, and then drying at room temperature for 2 days, the mold is separated to prepare a second crosslinked hydrogel. Did.

상기 2차 가교된 하이드로겔을 주사전자현미경(SEM)으로 촬영한 이미지를 도 5b에 나타내었다. 도 5b에서 확인할 수 있는 바와 같이 칼슘 용액을 이용하여 2차 가교된 하이드로겔로 이루어진 마이크로니들 패치는 그 니들의 형태가 보다 또렷하게 형성된다. The image obtained by scanning the secondary cross-linked hydrogel with a scanning electron microscope (SEM) is shown in FIG. 5B. As can be seen in Figure 5b, a microneedle patch made of a hydrogel secondary cross-linked using a calcium solution has a more clearly formed needle shape.

상기와 같은 전기전도성 마이크로 니들 패치 제조방법은 도 1에 도식적으로 나타내었다. The method for manufacturing the electrically conductive microneedle patch as described above is schematically illustrated in FIG. 1.

실시예 2Example 2

상기 실시예 1에서 방사선 조사 시 총 10kGy의 선량으로 방사선을 조사한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 공정에 의해 마이크로 니들 패치를 제조하였다. In Example 1, a microneedle patch was manufactured by the same process as in Example 1, except that radiation was irradiated with a total dose of 10 kGy during irradiation.

실시예 3Example 3

상기 실시예 1에서 폴리아크릴산 수용액의 농도 0.1 중량%, 알지네이트 수용액의 농도 1.0중량% 및 아닐린 용액의 농도 5.0중량%가 되도록 하는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 공정에 의해 마이크로 니들 패치를 제조하였다.A microneedle patch was prepared in the same manner as in Example 1, except that the concentration of the aqueous solution of polyacrylic acid in Example 1 was 0.1% by weight, the concentration of the alginate solution was 1.0% by weight, and the concentration of the aniline solution was 5.0% by weight. Did.

실시예 4Example 4

상기 실시예 1에서 폴리아크릴산 수용액의 농도 1.0 중량%, 알지네이트 수용액의 농도 0.5중량% 및 아닐린 용액의 농도 5.0중량%가 되도록 하는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 공정에 의해 마이크로 니들 패치를 제조하였다.A microneedle patch was prepared in the same manner as in Example 1, except that the concentration of the aqueous solution of polyacrylic acid in Example 1 was 1.0% by weight, the concentration of 0.5% by weight of the alginate aqueous solution, and the concentration of 5.0% by weight of the aniline solution. Did.

비교예 1Comparative Example 1

상기 실시예 1에서 50kGy의 방사선량으로 방사선을 조사하여 1차 가교된 하이드로겔을 제조하고, 칼슘용액에 침지하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 공정에 의해 마이크로 니들 패치를 제조하였다. In Example 1, a primary cross-linked hydrogel was prepared by irradiating radiation with a radiation dose of 50 kGy, and a microneedle patch was prepared by the same process as in Example 1, except that it was not immersed in a calcium solution.

비교예 2Comparative Example 2

상기 실시예 1에서 10kGy의 방사선량으로 방사선을 조사하여 1차 가교된 하이드로겔을 제조하고, 칼슘용액에 침지하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 공정에 의해 마이크로 니들 패치를 제조하였다. In Example 1, a primary cross-linked hydrogel was prepared by irradiating radiation with a radiation dose of 10 kGy, and a microneedle patch was prepared by the same process as in Example 1, except that it was not immersed in a calcium solution.

비교예 3Comparative Example 3

상기 실시예 3에서 1차 가교된 하이드로겔을 제조하고, 상기 하이드로겔을 칼슘용액에 침지하지 않고 1차 가교된 하이드로겔을 3차 증류수로 3번 세척한 다음, 상온에서 2일 동안 건조한 뒤, 성형 틀을 분리한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 공정에 의해 마이크로 니들 패치를 제조하였다. After preparing the primary cross-linked hydrogel in Example 3, and washing the primary cross-linked hydrogel three times with distilled water without immersing the hydrogel in calcium solution, and then drying at room temperature for 2 days, A microneedle patch was prepared by the same process as in Example 3, except that the mold was separated.

비교예 4Comparative Example 4

상기 실시예 4에서 1차 가교된 하이드로겔을 제조하고, 상기 하이드로겔을 칼슘용액에 침지하지 않고 1차 가교된 하이드로겔을 3차 증류수로 3번 세척한 다음, 상온에서 2일 동안 건조한 뒤, 성형 틀을 분리한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 공정에 의해 마이크로 니들 패치를 제조하였다.After preparing the first cross-linked hydrogel in Example 4, and washing the first cross-linked hydrogel three times with distilled water without immersing the hydrogel in calcium solution, and then dried at room temperature for 2 days, A microneedle patch was prepared by the same process as in Example 4, except that the mold was separated.

2. 하이드로겔의 겔화율 측정2. Measurement of the gelation rate of the hydrogel

본 발명에서 하이드로겔의 겔화율을 측정하는 방법은 다음과 같다. 먼저 방사선 조사에 의해 가교반응에 참여하지 않고 남아있는 아크릴산계 중합체, 알지네이트 및 전기전도성 단량체를 제거하기 위해 30℃에서 72시간 동안 3차 증류수를 이용하여 수세한다. 수세과정을 거친 하이드로겔을 70℃ 오븐에 넣고 48시간 동안 건조한다. 그 후 수세 후 건조된 겔의 무게(Wd)와 수세 전 초기 사용한 건조된 하이드로겔의 무게(Wi)를 측정한 후 식 (1)에 대입하여 겔화율을 백분율로 나타내었다.The method for measuring the gelation rate of a hydrogel in the present invention is as follows. First, to remove the remaining acrylic acid polymer, alginate, and electroconductive monomer that does not participate in the crosslinking reaction by irradiation, it is washed with tertiary distilled water at 30° C. for 72 hours. The hydrogel that has undergone the washing process is placed in an oven at 70° C. and dried for 48 hours. After that, the weight of the dried gel after washing with water (W d ) and the weight of the dried hydrogel used initially before washing with water (W i ) were measured and substituted into Equation (1) to express the gelation rate as a percentage.

겔화율(%) = Wd/Wi X 100 .................... 식 (1)Gelation rate (%) = W d /W i X 100 .....Equation (1)

이를 이용하여 폴리아크릴산, 알지네이트 및 전기전도성 단량체의 함량에 따른 1차 가교된 하이드로겔의 겔화율과 칼슘 용액의 농도에 따른 2차 가교된 하이드로겔의 겔화율을 측정하였다.Using this, the gelation rate of the primary crosslinked hydrogel according to the content of polyacrylic acid, alginate and electroconductive monomer and the gelling rate of the secondary crosslinked hydrogel according to the concentration of the calcium solution were measured.

(1) 1차 가교된 하이드로겔의 겔화율 측정(1) Measurement of gelation rate of primary crosslinked hydrogel

i) 아크릴산계 중합체의 함량에 따른 1차 가교된 하이드로겔의 겔화율i) Gelation rate of the primary crosslinked hydrogel according to the content of acrylic acid polymer

본 발명의 실시예 1에서 혼합물 수용액 전체를 기준으로 알지네이트 함량은 0.05중량%, 아닐린 단량체의 함량은 0.5중량%가 되도록 하며, 폴리아크릴산의 함량이 0.08중량%, 0.4중량%, 0.8중량% 및 1.6중량%인 것으로 하고, 칼슘 용액에 침지하지 않고, 세척 및 건조과정이 없는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정을 통해 1차 가교된 하이드로겔을 제조하였다. 상기 제조된 1차 가교된 하이드로겔의 식(1)에 따른 겔화율을 도 6에 나타내었으며, 각 폴리아크릴산의 함량에서 방사선 조사량(10, 25, 50, 75kGy)에 따른 겔화율도 같이 나타내었다. In Example 1 of the present invention, the alginate content is 0.05 wt% and the aniline monomer content is 0.5 wt% based on the total mixture aqueous solution, and the polyacrylic acid content is 0.08 wt%, 0.4 wt%, 0.8 wt% and 1.6 The first cross-linked hydrogel was prepared through the same process as in Example 1, except that it was weight %, and was not immersed in a calcium solution, and there was no washing and drying process. The gelation rate according to formula (1) of the prepared primary crosslinked hydrogel is shown in FIG. 6, and the gelation rate according to the radiation dose (10, 25, 50, 75 kGy) in each polyacrylic acid content is also shown.

그 결과 폴리아크릴산의 함량이 0.08중량%, 0.4중량%, 0.8중량% 및 1.6중량%로 증가할수록 겔화율이 약 40%에서 약 95% 이상으로 증가되는 것을 확인하였다. 또한, 방사선 조사량이 10kGy에서 75kGy로 증가 하여도 겔화율은 소폭 증가됨을 확인하였다. As a result, it was confirmed that as the content of polyacrylic acid increased to 0.08% by weight, 0.4% by weight, 0.8% by weight, and 1.6% by weight, the gelation rate increased from about 40% to about 95% or more. In addition, it was confirmed that the gelation rate slightly increased even when the radiation dose increased from 10 kGy to 75 kGy.

다만, 10kGy 이상에서 사슬끼리 결합되므로 가교에 따른 겔이 형성되는 정도가 다르다는 것을 알 수 있었으며, 폴리아크릴산의 함량이 0.08중량% 미만일 경우 겔화율이 현저히 낮아지는 경향을 보였다.However, it was found that the degree of gel formation due to crosslinking was different because chains were bonded at 10 kGy or more, and when the content of polyacrylic acid was less than 0.08 wt%, the gelation rate tended to be significantly lowered.

ⅱ) 알지네이트의 함량에 따른 1차 가교된 하이드로겔의 겔화율Ii) Gelation rate of the primary crosslinked hydrogel according to the content of alginate

본 발명의 실시예 1에서 혼합물 수용액 전체를 기준으로 폴리아크릴산의 함량은 0.8중량%, 아닐린 단량체의 함량은 0.5중량%가 되도록 하며, 알지네이트의 함량이 0.01중량%, 0.05중량%, 0.1중량% 및 0.2중량%인 것으로 하고, 칼슘 용액에 침지하지 않고, 세척 및 건조과정이 없는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정을 통해 1차 가교된 하이드로겔을 제조하였다. 상기 제조된 1차 가교된 하이드로겔의 식(1)에 따른 겔화율을 도 7에 나타내었으며, 각 알지네이트의 함량에서 방사선 조사량(10, 25, 50, 75kGy)에 따른 겔화율도 같이 나타내었다.In Example 1 of the present invention, the content of the polyacrylic acid is 0.8% by weight, and the content of the aniline monomer is 0.5% by weight based on the total aqueous solution of the mixture, and the content of the alginate is 0.01% by weight, 0.05% by weight, 0.1% by weight, and It was assumed to be 0.2% by weight, and was not immersed in a calcium solution, and a primary crosslinked hydrogel was prepared through the same process as in Example 1, except that there was no washing and drying process. The gelation rate according to formula (1) of the prepared primary crosslinked hydrogel was shown in FIG. 7, and the gelation rate according to the radiation dose (10, 25, 50, 75 kGy) in the content of each alginate was also shown.

그 결과 알지네이트의 함량이 0.01중량%, 0.05중량%, 0.1중량% 및 0.2중량%로 증가할수록 겔화율이 약 95%에서 약 40%로 감소하는 것을 확인하였다.As a result, it was confirmed that as the content of alginate increased to 0.01% by weight, 0.05% by weight, 0.1% by weight, and 0.2% by weight, the gelation rate decreased from about 95% to about 40%.

다만, 알지네이트의 함량이 0.01중량% 내지 0.05중량% 일때, 방사선 선량이 10kGy에서 75kGy로 증가하여도 높은 겔화율을 가지는 것은, 0.8중량%의 폴리아크릴산의 함량만으로도 95% 이상의 높은 겔화율을 달성할 수 있어, 낮은 농도의 알지네이트는 방사선 조사량이 증가하여도 가교에 참여하지 않아, 가교 반응에 영향이 없기 때문일 것으로 판단된다. However, when the content of the alginate is 0.01% to 0.05% by weight, having a high gelation rate even when the radiation dose is increased from 10kGy to 75kGy, a high gelation rate of at least 95% can be achieved even with a polyacrylic acid content of 0.8% by weight. It may be because the low concentration of alginate does not participate in crosslinking even when the irradiation dose increases, so it is believed that the crosslinking reaction is not affected.

반면, 알지네이트의 함량이 0.05중량% 내지 0.2중량% 일때, 방사선 조사량이 10kGy에서 75kGy로 증가하는 경우 전체적인 겔화율은 낮더라도, 겔화율 자체는 5%이상 증가하는 것으로 확인하였다. 이는 1차 가교된 하이드로겔의 전체 함량에서 단위 부피당 폴리아크릴산의 함량보다 알지네이트의 함량이 증가하여 방사선의 이온화 에너지의 증가에 따른 1차 가교된 하이드로겔의 물리적 결합력이 증가되어 겔화율이 증가되었다고 판단된다.On the other hand, when the content of the alginate is 0.05% by weight to 0.2% by weight, when the irradiation amount increases from 10kGy to 75kGy, it was confirmed that although the overall gelation rate is low, the gelation rate itself increases by 5% or more. It is judged that the total content of the primary crosslinked hydrogel is higher than the content of polyacrylic acid per unit volume, so that the physical bonding strength of the primary crosslinked hydrogel is increased according to the increase in ionization energy of radiation, thereby increasing the gelation rate. do.

ⅲ) 전기전도성 단량체의 함량에 따른 1차 가교된 하이드로겔의 겔화율Iv) Gelation rate of the primary crosslinked hydrogel according to the content of the electrically conductive monomer

본 발명의 실시예 1에서 혼합물 수용액 전체를 기준으로 폴리아크릴산의 함량은 0.8중량%, 알지네이트의 함량은 0.05중량%가 되도록 하며, 아닐린 단량체의 함량이 0.1중량%, 0.5중량%, 1.0중량% 및 2.0중량%인 것으로 하고, 칼슘 용액에 침지하지 않고, 세척 및 건조과정이 없는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정을 통해 1차 가교된 하이드로겔을 제조하였다. 상기 제조된 1차 가교된 하이드로겔의 식(1)에 따른 겔화율을 도 8에 나타내었으며, 각 아닐린 단량체의 함량에서 방사선 조사량(10, 25, 50, 75kGy)에 따른 겔화율도 같이 나타내었다.In Example 1 of the present invention, the content of the polyacrylic acid is 0.8 wt%, the content of alginate is 0.05 wt% based on the total aqueous solution of the mixture, and the aniline monomer content is 0.1 wt%, 0.5 wt%, 1.0 wt%, and It was assumed to be 2.0% by weight, and was not immersed in a calcium solution, and a primary crosslinked hydrogel was prepared through the same process as in Example 1, except that there was no washing and drying process. The gelation rate according to formula (1) of the prepared primary crosslinked hydrogel is shown in FIG. 8, and the gelation rate according to the radiation dose (10, 25, 50, 75 kGy) in the content of each aniline monomer is also shown.

그 결과 아닐린 단량체의 함량이 0.1중량%, 0.5중량%, 1.0중량% 및 2.0중량%일 때, 1차 가교된 하이드로겔의 겔화율은 약 90% 이상인 것을 확인하였다. As a result, when the content of the aniline monomer was 0.1% by weight, 0.5% by weight, 1.0% by weight, and 2.0% by weight, it was confirmed that the gelation rate of the primary crosslinked hydrogel was about 90% or more.

다만, 아닐린의 함량이 0.1중량% 및 0.5중량% 일 때, 방사선 선량이 10kGy에서 75kGy로 증가하여도 높은 겔화율을 가지는 것은, 0.8중량%의 폴리아크릴산 함량만으로도 95%이상의 높은 겔화율을 달성할 수 있어, 낮은 농도의 알지네이트는 방사선 조사량이 증가하여도 가교에 참여하지 않아, 가교 반응에 영향이 없기 때문일 것으로 판단된다. However, when the aniline content is 0.1% by weight and 0.5% by weight, having a high gelation rate even when the radiation dose is increased from 10kGy to 75kGy, a high gelation rate of more than 95% can be achieved even with a polyacrylic acid content of 0.8% by weight. It is possible that the low concentration of alginate does not participate in crosslinking even when the irradiation dose increases, so it is believed that the crosslinking reaction is not affected.

반면, 아닐린의 함량이 1.0중량% 이상에서 겔화율이 낮아진 이유는 1차 가교된 하이드로겔의 전체 함량에서 단위 부피당 폴리아크릴산의 함량 보다 아닐린의 함량이 증가되며, 용액의 점도가 희석되어 폴리아크릴산의 가교 사슬이 방해 되었기 때문이다.On the other hand, the reason that the gelation rate was lowered when the aniline content was 1.0% by weight or more was increased in the total content of the primary cross-linked hydrogel than the content of polyacrylic acid per unit volume, and the viscosity of the solution was diluted to reduce the viscosity of the polyacrylic acid. This is because the cross-linked chains are obstructed.

(2) 2차 가교된 하이드로겔의 겔화율 측정(2) Measurement of the gelation rate of the second cross-linked hydrogel

상기 실시예1 에서 2차 가교된 하이드로겔 제조 시 혼합물 수용액 전체를 기준으로, 폴리아크릴산의 함량은 0.8중량%, 알지네이트의 함량은 0.05중량% 그리고 아닐린 단량체의 함량은 0.5중량%가 되도록 하며, CaCl2수용액에서 CaCl2의 함량을 0.1중량%, 1.0중량%, 5.0중량% 및 10중량%인 것으로 하는 것을 제외하고는 실시예 1와 동일한 공정을 통해 2차 가교된 하이드로겔을 제조하였다. 상기 제조된 2차 가교된 하이드로겔의 겔화율을 도 9에 나타내었으며, 각 칼슘 용액의 농도에서 방사선 조사에 따른 겔화율도 같이 나타내었다.When preparing the second cross-linked hydrogel in Example 1, the content of the polyacrylic acid is 0.8% by weight, the content of alginate is 0.05% by weight, and the content of aniline monomer is 0.5% by weight, based on the entire mixture aqueous solution, CaCl A second cross-linked hydrogel was prepared through the same process as in Example 1, except that the content of CaCl 2 in the aqueous solution was 0.1 wt%, 1.0 wt%, 5.0 wt%, and 10 wt%. The gelation rate of the prepared secondary crosslinked hydrogel is shown in FIG. 9, and the gelation rate according to irradiation at the concentration of each calcium solution is also shown.

이 때, CaCl2의 함량을 0.1중량% 이상인 경우 모두 겔화율이 99% 이상인 것으로 보여졌다. 이를 통해, 모든 농도에서 알지네이트가 가교 반응에 거의 참여 하였다는 것을 알 수 있었다.At this time, when the content of CaCl 2 is 0.1% by weight or more, all gelation rates were found to be 99% or more. Through this, it was found that the alginate was almost participating in the crosslinking reaction at all concentrations.

3. 수분 함량에 따른 하이드로겔의 크기 변화 측정3. Measurement of hydrogel size change according to water content

실시예 1, 2 및 비교예 1, 2에 따라 제조된 각 마이크로 니들 패치에서 수분 함량에 따른 하이드로겔의 크기 변화를 측정하였다. In each microneedle patch prepared according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, the size change of the hydrogel according to the moisture content was measured.

본 실험은 글라스 디쉬에 건조된 하이드로겔(지름 8mm)을 37℃에서 증류수에 48시간 동안 침지시킨 후, 꺼내어 하이드로겔 표면의 물기를 닦아준 후 길이를 측정하였다. 변형율은 팽윤된 길이(Ls)와 건조된 겔의 길이(Ld)를 측정한 후 식 (2)에 대입하여 변형율을 백분율로 나타내었다. 이에 따른 관찰 결과를 도 2a 및 도 2b에 나타내었다. In this experiment, the hydrogel (diameter 8 mm) dried in a glass dish was immersed in distilled water at 37° C. for 48 hours, then taken out and wiped off the surface of the hydrogel to measure the length. The strain was measured by measuring the swelled length (L s ) and the length of the dried gel (L d ) and substituting it into equation (2) to express the strain as a percentage. The observation results are shown in FIGS. 2A and 2B.

변형율(%) = (Ls - Ld)/Ld X 100 ....................식 (2)Strain (%) = (L s -L d )/L d X 100 ........(2)

또한, 도 2a 및 도 2b에 나타난 각 하이드로겔의 사이즈를 비교한 결과를 도 2c에 그래프로 도시하였고, 각 하이드로겔의 습윤 시 사이즈 변화를 비교한 결과를 도 2d에 그래프로 도시하였다.In addition, the results of comparing the size of each hydrogel shown in FIGS. 2A and 2B are illustrated graphically in FIG. 2C, and the results of comparing the size change during wetting of each hydrogel are graphically illustrated in FIG. 2D.

그 결과 칼슘 용액에 침지되지 않은 비교예 2의 하이드로겔(1차 가교된 하이드로겔)은 습윤 시 하이드로겔의 지름이 건조 시(약 8mm) 보다 약 3.3배(약 27mm) 커졌으며, 비교예 1의 하이드로겔은 습윤 시 하이드로겔의 지름이 건조 시(약 8mm) 보다 약 2.8배(약 22mm) 커짐을 확인할 수 있었다. 반면, 방사선 조사 후 칼슘용액에 침지된 실시예 1 및 2에 따라 제조된 하이드로겔은 습윤 시 하이드로겔의 형태가 건조 시와 차이가 없음을 확인할 수 있었다. As a result, the hydrogel (primary crosslinked hydrogel) of Comparative Example 2, which was not immersed in the calcium solution, had a diameter of the hydrogel when wet increased by about 3.3 times (about 27 mm) than when dried (about 8 mm), and Comparative Example 1 The hydrogel was found to be about 2.8 times larger (about 22 mm) in diameter than when wet (about 8 mm) when wet. On the other hand, the hydrogels prepared according to Examples 1 and 2 immersed in a calcium solution after irradiation were found to have no difference in shape of the hydrogel when wet.

또한, 도 2d를 살펴보면 비교예 2의 하이드로겔의 변형율은 약 330%이고, 비교예 1의 하이드로겔의 변형율은 약 280%임을 확인할 수 있었다. 반면, 방사선 조사 후 칼슘 용액에 침지된 실시예 1 및 2에 따라 제조된 하이드로겔은 습윤 시 하이드로겔의 변형율이 0%로 수분함량에 따라 하이드로겔의 크기 변화가 없음을 확인할 수 있었다.Also, referring to FIG. 2D, it was confirmed that the strain of the hydrogel of Comparative Example 2 was about 330%, and the strain of the hydrogel of Comparative Example 1 was about 280%. On the other hand, the hydrogels prepared according to Examples 1 and 2 immersed in calcium solution after irradiation had a hydrogel strain of 0% when wet, and it was confirmed that there was no change in the size of the hydrogel according to the moisture content.

4. 하이드로겔의 팽윤도(swelling) 측정4. Measurement of hydrogel swelling

실시예 1, 2 및 비교예 1, 2에 따라 제조된 각 하이드로겔에서 하이드로겔의 팽윤도를 측정하였다. 팽윤도를 측정하기 위해 건조된 하이드로겔(지름 8mm)을 37℃에서 증류수에 48시간동안 침지시킨 후, 꺼내어 하이드로겔 표면의 물기를 닦아준 후 길이를 측정하였다. 이에 따른 결과를 비교한 그래프를 도 3에 나타내었다. 이때, 팽윤도는 팽윤된 겔 무게(Ws)와 건조된 겔 무게(Wd)를 측정한 후 식 (3)에 대입하여 팽윤도를 백분율로 나타내었다.The swelling degree of the hydrogel was measured in each hydrogel prepared according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2. To measure the degree of swelling, the dried hydrogel (diameter 8 mm) was immersed in distilled water at 37° C. for 48 hours, then taken out and wiped off the surface of the hydrogel to measure the length. A graph comparing the results according to this is shown in FIG. 3. At this time, the degree of swelling was measured by measuring the swollen gel weight (W s ) and the dried gel weight (W d ), and then substituting it in Eq. (3) to express the degree of swelling as a percentage.

팽윤도(%) = (WS - Wd)/Wd X 100 ....................식 (3)Swelling degree (%) = (W S -W d )/W d X 100 ........(3)

그 결과 도 3에 나타난 바와 같이 비교예 2의 하이드로겔은 팽윤도가 약 8000%이고, 비교예 1의 하이드로겔은 팽윤도가 약 7000%였다. 반면, 실시예 1 및 2의 하이드로겔은 팽윤도가 0%에 가까웠다. 상기 2.에서와 마찬가지로 칼슘 용액에 침지된 후 최종적으로 획득되는 본 발명의 하이드로겔은 습윤 시 하이드로겔의 형태에 변화가 없고 그 형태를 유지할 수 있음을 확인할 수 있다.As a result, as shown in FIG. 3, the hydrogel of Comparative Example 2 had a swelling degree of about 8000%, and the hydrogel of Comparative Example 1 had a swelling degree of about 7000%. On the other hand, the hydrogels of Examples 1 and 2 had a swelling degree close to 0%. As in the above 2. It can be confirmed that the hydrogel of the present invention finally obtained after being immersed in a calcium solution has no change in the shape of the hydrogel when wet and can maintain its shape.

2차 가교된 하이드로겔 보다 1차 가교된 하이드로겔에서 하이드로겔의 크기, 변형율, 팽윤도가 크게 증가한 것은 방사선에 의해 물리적 가교된 알지네이트의 분자사슬의 3차원 망상구조에서 수분함유량이 증가 되었기 때문이다. 나아가, 2차 가교된 하이드로겔에서는 추가된 칼슘에 의해 화학적으로 가교된 알지네이트 때문에 수분이 하이드로겔 내로 침투할 수 없을 만큼 폴리아닐린 및 알지네이트의 분자 사슬이 상호침투구조체의 망상구조를 형성하였기 때문에 하이드로겔 내로 수분이 흡수 되지 못한다.The size, strain, and swelling degree of the hydrogel increased significantly in the primary crosslinked hydrogel than in the secondary crosslinked hydrogel because the moisture content increased in the three-dimensional network structure of the molecular chain of the alginate physically crosslinked by radiation. Furthermore, in the second cross-linked hydrogel, the molecular chains of polyaniline and alginate form a network structure of the interpenetrating structure so that moisture cannot penetrate into the hydrogel due to the alginate chemically cross-linked by the added calcium. Water is not absorbed.

5. 하이드로겔의 전도도(conductivity) 측정5. Measurement of conductivity of hydrogel

실시예 1, 2 및 비교예 1, 2에 따라 제조된 각 하이드로겔에서의 전도도를 측정하였다. 전도도를 측정하기 위해 4침법(four-point probe method, Modysystems, Korea)를 이용하였으며, -1V에서 1V 범위의 선형 스캔 전압전류법(linear scan voltammetry)을 이용하여 측정하였다. 분석에 사용된 시료의 크기는 1 x 1 cm이며, 두께는 아들자 캘리퍼스(Vernier calipers, Mitutoyo, Japan)를 이용하여 측정하였다. 또한 저항은 I-V (Current-Voltage) 커브를 이용하여 분석하였으며, 이에 따른 결과를 비교한 그래프를 도 4에 나타내었다. 이때, 시료의 두께와 저항을 이용하여 식 (4)에 대입하여 전기전도도를 분석하였다.The conductivity in each hydrogel prepared according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 was measured. The four-point probe method (Modysystems, Korea) was used to measure the conductivity, and was measured using a linear scan voltammetry ranging from -1V to 1V. The size of the sample used for the analysis was 1 x 1 cm, and the thickness was measured using a soner calipers (Vernier calipers, Mitutoyo, Japan). In addition, the resistance was analyzed using an I-V (Current-Voltage) curve, and a graph comparing the results is shown in FIG. 4. At this time, the electrical conductivity was analyzed by substituting in equation (4) using the thickness and resistance of the sample.

전기전도도(S/cm) = 1/(시료의 두께 X 저항) ....................(4)Electrical conductivity (S/cm) = 1/(Sample thickness X resistance) .....(4)

그 결과 비교예 1 및 2의 하이드로겔의 전도도는 0s/cm을 나타냈지만, 실시예 1의 하이드로겔의 전도도는 약 0.017s/cm를 나타내었고, 실시예 2의 하이드로겔의 전도도는 약 0.007s/cm를 나타내었다. 이는 본 발명의 전기전도성 마이크로 니들 패치 제조 공정 중 방사선의 조사량에 따라 최종 산물인 하이드로겔의 전도도가 현저하게 향상될 수 있음을 보여준다. As a result, the conductivity of the hydrogels of Comparative Examples 1 and 2 was 0 s/cm, but the conductivity of the hydrogel of Example 1 was about 0.017 s/cm, and the conductivity of the hydrogel of Example 2 was about 0.007 s. /cm. This shows that the conductivity of the final product, hydrogel, can be significantly improved according to the irradiation amount of radiation during the manufacturing process of the electroconductive microneedle patch of the present invention.

2차 가교된 하이드로겔에서는 아닐린의 중합에 의해 폴리아닐린 고분자사슬이 상호침투구조체의 3차원 망상구조화가 되어 전기전도성을 갖게 되었으며, 방사선량이 증가할수록 망상구조에서 분자 사슬의 단위 면적당 밀도가 증가하여 전기전도도가 증가한다.In the second cross-linked hydrogel, polyaniline polymer chains become three-dimensional network structures of interpenetrating structures by polymerization of aniline, and have electrical conductivity, and as the amount of radiation increases, the density per unit area of the molecular chain increases in the network structure, increasing the electrical conductivity. Increases.

6. 하이드로겔의 형태학적 분석6. Hydrogel Morphological Analysis

실시예 3, 4 및 비교예 3, 4에 따라 제조된 각 하이드로겔의 형태학적 특성을 관찰하기 위해 주사전자현미경(FE-SEM, Hitachi S-4800, Japan)을 이용하여 각 하이드로겔을 촬영하였다. 이 때, 가교 반응에 참여하지 않고 남아있는 고분자를 제거하기 위하여 30℃에서 72시간 동안 침지 시킨 하이드로겔을 증류수로 3번 이상 세척한 후 70℃ 오븐에 넣고 48시간 동안 건조하였다. 건조된 시료는 고해상도의 이미지를 얻기 위해 스퍼터 코터(sputter coater)를 이용하여 60초 동안 백금코팅을 하였으며, 15kV의 전자빔, 8.3mm의 거리 조건에서 확인하였다. 이 때 촬영된 각 하이드로겔을 도 10에 나타내었으며, 비교예 3은 (a), 비교예 4는(b)에 나타내었으며, 실시예 3은 (c), 실시예 4는 (d)에 나타내었다.Each hydrogel was photographed using a scanning electron microscope (FE-SEM, Hitachi S-4800, Japan) to observe the morphological characteristics of each hydrogel prepared according to Examples 3, 4 and Comparative Examples 3 and 4. . At this time, in order to remove the polymer remaining without participating in the crosslinking reaction, the hydrogel immersed at 30°C for 72 hours was washed with distilled water three or more times, placed in an oven at 70°C and dried for 48 hours. The dried sample was subjected to platinum coating for 60 seconds using a sputter coater to obtain a high-resolution image, and confirmed under an electron beam of 15 kV and a distance of 8.3 mm. Each hydrogel photographed at this time is shown in FIG. 10, Comparative Example 3 is shown in (a), Comparative Example 4 is shown in (b), Example 3 is shown in (c), and Example 4 is shown in (d). Did.

그 결과 실시예 3 및 비교예 3의 하이드로겔은 건조 시, 하이드로겔의 고분자 농도가 낮아, 수분이 증발되면서 마이크로 니들의 부피가 감소되어 마이크로 니들 성형 틀과는 다른 니들의 형태가 제조되는 것을 확인 할 수 있었다. As a result, the hydrogel of Example 3 and Comparative Example 3 was dried, the polymer concentration of the hydrogel was low, and as the water evaporated, the volume of the microneedle was reduced, confirming that a needle shape different from the microneedle molding mold was manufactured. Could.

또한, 실시예 4 및 비교예 4와 실시예 3 및 비교예 3을 비교한 경우, 폴리아크릴산의 함량이 증가하고, 알지네이트의 함량이 감소했을 때, 약 650㎛의 마이크로니들이 제조되었음을 확인할 수 있었다. 또한, 비교예 4 보다 실시예 4에서 더욱 정교한 마이크로 니들이 제조되었으며, 물리적 특성이 향상되어 니들 끝 부분이 뾰족하여 피부로 침투 할 때 구부러지지 않을 것으로 확인된다.In addition, when Example 4 and Comparative Example 4 and Example 3 and Comparative Example 3 were compared, it was confirmed that when the content of polyacrylic acid increased and the content of alginate decreased, a microneedle of about 650 μm was prepared. In addition, a more sophisticated microneedle was prepared in Example 4 than Comparative Example 4, and it was confirmed that the physical properties were improved, so that the tip of the needle was sharp and would not bend when penetrating into the skin.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of rights of the present invention is not limited thereto, and it is possible that various modifications and variations are possible without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. It will be apparent to those of ordinary skill in the field.

Claims (15)

아크릴산계 중합체, 알지네이트 (Alginate), 전기전도성 단량체 및 물을 포함하는 혼합물 수용액을 제조하는 단계;
상기 혼합물 수용액을 마이크로니들 성형틀에 넣고 방사선 조사하여 1차 가교된 하이드로겔을 제조하는 단계; 및
1차 가교된 하이드로겔을 칼슘 이온이 포함된 용액에 침지하여 2차 가교된 하이드로겔을 제조하는 단계
를 포함하는, 전기전도성 마이크로 니들 패치 제조방법.
Preparing an aqueous mixture solution containing an acrylic acid polymer, alginate, an electrically conductive monomer, and water;
Putting the aqueous solution of the mixture into a microneedle molding frame and irradiating it to prepare a primary crosslinked hydrogel; And
Preparing a second crosslinked hydrogel by immersing the first crosslinked hydrogel in a solution containing calcium ions
Including, electroconductive micro needle patch manufacturing method.
제1항에 있어서, 상기 아크릴산계 중합체는 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 이들 산 중 적어도 하나의 1가 금속염, 2가 금속염, 암모늄염 및 유기 아민염으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 중합체인, 전기전도성 마이크로 니들 패치 제조방법.
The method of claim 1, wherein the acrylic acid-based polymer is at least one polymer selected from the group consisting of polyacrylic acid, polymethacrylic acid, at least one monovalent metal salt, divalent metal salt, ammonium salt and organic amine salt of these acids, Method for manufacturing an electrically conductive micro needle patch.
제1항에 있어서, 상기 전기전도성 단량체는 아닐린, 아세틸렌, 페닐렌, 피롤, 티오펜, 페닐렌설파이드, 퓨란, 티에닐렌비닐렌, 다이에틸렌 및 이들의 유도체로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 단량체인, 전기전도성 마이크로 니들 패치 제조방법.
The method of claim 1, wherein the electrically conductive monomer is at least one monomer selected from the group consisting of aniline, acetylene, phenylene, pyrrole, thiophene, phenylene sulfide, furan, thienylene vinylene, diethylene and derivatives thereof. Phosphorus, electroconductive micro needle patch manufacturing method.
제1항에 있어서, 상기 혼합물 수용액은 혼합물 수용액의 전체 중량을 기준으로, 아크릴산계 중합체 0.08 중량% 내지 4.0 중량%, 알지네이트 0.01 내지 0.2 중량%, 및 전기전도성 단량체 0.1 내지 2.0 중량%를 포함하는, 전기전도성 마이크로 니들 패치 제조방법.
According to claim 1, wherein the aqueous solution of the mixture, based on the total weight of the aqueous solution of the mixture, comprises 0.08% to 4.0% by weight of acrylic acid polymer, 0.01 to 0.2% by weight of alginate, and 0.1 to 2.0% by weight of electrically conductive monomer, Method for manufacturing an electrically conductive micro needle patch.
제1항에 있어서, 상기 마이크로니들 성형틀은 실리콘 및 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane)으로 이루어진 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 재질로 형성된, 전기전도성 마이크로 니들 패치 제조방법.
The method of claim 1, wherein the microneedle mold is formed of at least one material selected from the group consisting of silicone and polydimethylsiloxane.
제1항에 있어서, 상기 방사선은 감마선, x-선, 전자선 및 자외선으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는, 전기전도성 마이크로 니들 패치 제조방법.
The method of claim 1, wherein the radiation is selected from the group consisting of gamma rays, x-rays, electron beams, and ultraviolet rays.
제1항에 있어서, 상기 방사선 조사는 10kGy 내지 100kGy의 선량으로 수행되는, 전기전도성 마이크로 니들 패치 제조방법.
The method of claim 1, wherein the irradiation is performed at a dose of 10 kGy to 100 kGy.
제1항에 있어서, 상기 방사선 조사는 5kGy/h 내지 15kGy/h의 시간 당 선량으로 수행되는, 전기전도성 마이크로 니들 패치 제조방법.
The method of claim 1, wherein the irradiation is performed at a dose per hour of 5 kGy/h to 15 kGy/h.
제1항에 있어서, 상기 칼슘 이온이 포함된 용액은 염화칼슘, 탄산칼슘, 황산칼슘 및 수산화칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 칼슘 전구체를 포함하는 용액인, 전기전도성 마이크로 니들 패치 제조방법.
The method of claim 1, wherein the solution containing the calcium ion is calcium chloride, calcium carbonate, calcium sulfate and calcium hydroxide A method of manufacturing an electroconductive micro needle patch, which is a solution containing at least one calcium precursor selected from the group consisting of.
제1항에 있어서, 상기 칼슘 이온이 포함된 용액의 용매는 물인, 전기전도성 마이크로 니들 패치 제조방법.
The method of claim 1, wherein the solvent of the solution containing the calcium ion is water.
제1항에 있어서, 상기 칼슘 이온이 포함된 용액 내 칼슘 이온의 농도는 0.1 내지 10중량%인, 전기전도성 마이크로 니들 패치 제조방법.
The method of claim 1, wherein the concentration of calcium ions in the solution containing the calcium ions is 0.1 to 10% by weight, a method for manufacturing an electrically conductive microneedle patch.
제1항에 있어서, 상기 침지는 30분 내지 90분 동안 수행되는, 전기전도성 마이크로 니들 패치 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the immersion is performed for 30 minutes to 90 minutes.
제1항에 있어서, 상기 마이크로 니들 성형 틀은 음각의 다각뿔, 원뿔 또는 이들의 조합을 포함하는, 전기전도성 마이크로 니들 패치 제조방법.
The method of claim 1, wherein the microneedle forming mold comprises an intaglio polygonal cone, a cone, or a combination thereof.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 얻어진 전기전도성 마이크로 니들 패치.
An electroconductive microneedle patch obtained by the method according to any one of claims 1 to 13.
아크릴산계 중합체, 칼슘알지네이트 및 전기전도성 단량체가 방사선 조사에 의해 중합 및 1차 가교되고, 칼슘 이온에 의해 2차 가교된 전기전도성 중합체를 포함하는, 전기전도성 마이크로 니들 패치.
An electroconductive microneedle patch comprising an acrylic polymer, calcium alginate and an electroconductive polymer polymerized and primary crosslinked by irradiation and secondary crosslinked by calcium ions.
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