KR102199708B1 - 생분해성 나노 니들 어레이 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전사 나노몰딩 어레이 기술을 이용하여 생분해성 나노 니들 어레이를 제조하며, 특히, 분해 및 구조화 속도가 상이한 두 가지 생분해성 고분자로된 이종의 나노 니들 어레이 피라미드 부분에 그래핀 양자점을 적용하여 표면처리하는 방법에 관한 것이다.

Description

생분해성 나노 니들 어레이 및 이의 제조방법{Biodegradable nano needle array and preparing method thereof}
본 발명은 생분해성 나노 니들 어레이 및 상기 나노 니들 어레이의 제조방법에 관한 것이다.
폴리우레탄아크릴레이트(PUA) 스캐폴드에 배양된 줄기세포를 체내로 이식하거나, 세포가 포함된 패치를 이식후 비분해성인 패치를 제거하여 사용하는 방법이 이용되고 있으나, 비분해성이기 때문에 실제 인체나 동물에 이식을 할 수 없으며, 비분해성 잔여물에 의하여 오히려 염증 등을 일으킬 수 있다는 문제가 있다.
한편, 상처 드레싱(wound dressing)은 상처 면을 물리적으로 보호하고, 움직이지 않도록 고정하며, 오염물로부터 차단하고, 분비물을 흡수하는 것을 목적으로 한다. 피부의 상처치유가 습윤 환경하에서 탁월한 효과를 보인다는 것이 발표된 이래 다양한 종류의 습윤 드레싱 제재가 출시되고 있다. 그러나, 현재 출시되어 있는 생체적합성 고분자를 이용한 상처 치유용 드레싱재는 습윤 환경을 유지시키는 데에 초점을 둔 것으로서, 그 자체로서는 상처 회복능을 갖는 드레싱재가 여전히 요구되고 있다.
최근에는 마이크로 니들(microneedle)(또는, 초미세 바늘)을 이용한 생리 활성 물질의 피부 내 전달 방법이 활발하게 연구되고 있다. 마이크로 니들은 주요 장벽층인 피부의 각질층을 뚫을 수 있도록 수십 내지 수백 마이크로 직경을 가질 수 있다. 마이크로 니들은 기존의 주사 바늘과 달리 무통증의 피부 관통 및 무외상을 특징으로 할 수 있다. 또한, 마이크로 니들은 피부의 각질층을 관통하여야 함으로 어느 정도의 물리적 경도가 요구될 수 있다. 또한, 생리 활성 물질이 피부의 표피층 또는 진피층까지 도달하기 위하여 적정한 길이도 요구될 수 있다. 최근에는 이러한 마이크로 니들이 일 면에 배열된 패치 형태의 마이크로 니들 패치가 이용되고 있으나, 마이크로 니들이 배열된 면의 접착성이 없어서 부착 후에 쉽게 떨어지는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1690370호 대한민국 공개특허 제2014-0131879호
본 발명은 생분해성 나노 니들 어레이 및 상기 나노 니들 어레이의 제조방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여,
본 발명은 기판 상에 형성된 나노 니들 고분자층; 상기 나노 니들 고분자층 상에 배열된 그래핀 양자점이 코팅된 나노 니들; 및 상기 기판과 상기 나노 니들 고분자층 사이에 형성된 접착층을 포함하는 나노 니들 어레이를 제공한다.
종래 마이크로구조를 적용한 마이크로니들은, 니들의 구조가 불안정하고, 니들의 식의약품적용 시 약물 방출을 근본적으로 제어하기 불가능한 구조를 갖기 때문에 안정된 마이크로니들 구조가 아니다.
반면, 본 발명에 따른 나노 니들 어레이는, 분해 및 구조화 속도가 상이한 1 종 이상의 생분해성 고분자로를 이용하여 나노 니들의 크기(즉, 종횡비)를 제어할 수 있고, 나노 니들 어레이 피라미드 부분에 그래핀 양자점을 적용하여 표면처리함으로써 그래핀 양자점 크기에 따라 표면 거칠기의 제어가 가능하고, 나노 니들 표면의 표면거칠기를 향상시킬 수 있으며, 이를 통해 약물 분자의 담지 능력 및 니들 어레이 표면과 약물간의 접착력을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 니들 구조 및 약물담지 안정성을 극대화한 3 차원 인체적합 나노 니들 구조를 제공할 수 있고, 수정된 마이크로니들 제조 후 미세공정을 적용하여 백 나노미터 이하의 크기를 갖는 안정된 저차원 소재 구조와 전체 니들 어레이 크기가 90% 이상 균일한 구조를 가짐으로써, 상기 종래 마이크로니들의 문제점을 근본적으로 개선할 수 있으며, 신뢰성을 극대화하는 최적 구조의 기술적 특징을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 나노 니들 어레이의 제조 공정을 나타낸 모식도이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 나노 니들 어레이 기판의 주사전자현미경(SEM) 이미지이다.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 나노 니들 어레이의 광학현미경 이미지이다.
도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 나노 니들 어레이의 주사전자현미경 이미지이다.
도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 나노 니들 어레이의 상의 그래핀 양자점의 주사전자현미경 이미지이다.
도 2e는 본 발명의 실시예에 따른 나노 니들 어레이 기판 내 보론나이트라이드의 주사전자현미경 이미지이다.
도 2f는 본 발명의 실시예에 따른 나노 니들 어레이의 기판 내 그래핀 양자점의 투과전자현미경(TEM) 이미지이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 나노 니들 어레이 기판의 약물 방출 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 나노 니들 저차원 어레이에 담지 또는 코팅할 수 있는 약물인 결핵 후보군 물질인 이퀴미신(ecumicin)의 분자 구조를 나타낸 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
종래 마이크로구조를 적용한 마이크로니들은, 니들의 구조가 불안정하고, 니들의 식의약품적용 시 약물 방출을 근본적으로 제어하기 불가능한 구조를 갖기 때문에 안정된 마이크로니들 구조가 아니다.
이에, 상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 기판 상에 형성된 나노 니들 고분자층; 상기 나노 니들 고분자층 상에 배열된 그래핀 양자점이 코팅된 나노 니들; 및 상기 기판과 상기 나노 니들 고분자층 사이에 형성된 접착층을 포함하는 나노 니들 어레이를 제공한다.
구체적으로, 본 발명은 전사 나노몰딩 어레이 기술을 이용하여 생분해성 나노 니들 어레이를 제조하는 방법으로, 분해 및 구조화 속도가 상이한 1 종 이상의 생분해성 고분자로를 이용하여 나노 니들의 크기(즉, 종횡비)를 제어할 수 있고, 나노 니들 어레이의 피라미드 부분에 그래핀 양자점을 적용하여 표면처리함으로써 그래핀 양자점 크기에 따라 표면 거칠기의 제어가 가능하고, 나노 니들 표면의 표면거칠기를 향상시킬 수 있으며, 이를 통해 약물 분자의 담지 능력 및 니들 어레이 표면과 약물간의 접착력을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 니들 구조 및 약물담지 안정성을 극대화한 3 차원 인체적합 나노 니들 구조를 제공할 수 있고, 수정된 마이크로니들 제조 후 미세공정을 적용하여 백 나노미터 이하의 크기를 갖는 안정된 저차원 소재 구조와 전체 니들 어레이 크기가 90% 이상 균일한 구조를 가짐으로써, 상기 종래 마이크로니들의 문제점을 근본적으로 개선할 수 있으며, 신뢰성을 극대화하는 최적 구조의 기술적 특징을 가질 수 있다.
여기서, 상기 저차원 소재 구조는 0 차원(점, dot), 1 차원(선, wire, rod), 2 차원(면, atomic layer) 물질을 결함없이 또는 표면 결함, 즉, vacancy, kink, 또는 terrace 등을 제어한 소재를 의미한다.
상기 나노 니들은 원뿔형, 피라미드형, 육각뿔형 또는 팔각뿔형인 형태를 갖는 것일 수 있다.
상기 나노 니들의 상단부의 평균 직경은 100 내지 1,000 nm이고, 상기 나노 니들의 평균 높이는 200 내지 1,000 nm일 수 있다. 상기 나노 니들은 상단부의 직경은 말단부로 갈수록 점차적으로 줄어들 수 있다. 예를 들어, 상기 나노 니들의 기부저부의 평균 직경은 100 내지 1,000 nm, 100 내지 800 nm, 100 내지 600 nm, 100 내지 400 nm, 100 내지 200 nm, 200 내지 1,000 nm, 500 내지 1,000 nm, 또는 800 내지 1,000 nm일 수 있고, 상기 나노 니들의 평균 높이는 200 내지 1,000 nm, 200 내지 800 nm, 200 내지 600 nm, 200 내지 400 nm, 400 내지 1,000 nm, 600 내지 1,000 nm, 또는 800 내지 1,000 nm일 수 있다.
상기 나노 니들의 상단부의 직경 및 높이에 따라 나노 니들의 크기(종횡비)가 결정될 수 있고, 나노 니들의 크기는 니들에 담지시킬 약물 또는 영양성분, 및 니들을 적용시킬 신체 기관(예들 들어, 피부, 소장/대장 등) 또는 위치에 따라 제어할 수 있다.
상기 그래핀 양자점은 5 내지 50 nm의 평균 크기를 갖는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀 양자점은 5 내지 50 nm, 5 내지 30 nm, 5 내지 10 nm, 10 내지 50 nm, 20 내지 50 nm, 30 내지 50 nm, 또는 40 내지 50 nm의 평균 크기를 갖는 것일 수 있다.
상기 그래핀 양자점은 나노 니들의 표면에 코팅될 수 있고, 코팅되는 그래핀 양자점의 크기는 모두 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 상기 그래핀 양자점 크기에 따라 나노 니들의 표면 거칠기의 제어가 가능하여 표면거칠기를 향상시킬 수 있으며, 이를 통해 약물 분자의 담지 능력 및 니들 어레이 표면과 약물간의 접착력을 향상시킬 수 있다.
상기 접착층은 그래핀, 산화그래핀, 이황화몰리브덴, 보론나이트라이드 및 실리콘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 2 종 이상을 포함할 수 있고, 상기 접착층은 상이한 2 종 이상의 각각의 물질층이 적층된 구조일 수 있다. 상기 접착층에 의해 기판과 나노 니들 고분자층을 용이하게 접착시킬 수 있고, 나노 니들 어레이의 제조 과정에서 마이크로 필라 어레이와 접착층 간에 부분적인 열전달과 열방출을 통해 나노 니들 어레이가 독립적인 피라미드 구조를 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 접착층은 그래핀층 상에 보론나이트라이드 층이 적층된 구조를 포함할 수 있다.
상기 기판은 폴리머, 유기화학 물질, 금속, 세라믹 또는 반도체 등의 물질을 포함할 수 있다.
상기 나노 니들 고분자층 및 상기 나노 니들은 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 히아루로닉 산(hyaluronicacid), 알지닉 산(alginic acid), 펙틴, 카라기난, 콘드로이틴(설페이트), 덱스트란(설페이트), 키토산, 폴리라이신(polylysine), 콜라겐, 젤라틴, 카르복시메틸 키틴(carboxymethyl chitin), 피브린, 아가로스, 풀루란폴리락타이드, 폴리글리코라이드(PGA), 폴리락타이드-글리코라이드공중합체(PLGA), 히아루로닉 산(hyaluronicacid), 알지닉 산(alginic acid), 펙틴, 카라기난, 콘드로이틴(설페이트), 덱스트란(설페이트), 키토산, 폴리라이신(polylysine), 콜라겐, 젤라틴, 카르복시메틸 키틴(carboxymethyl chitin), 피브린, 아가로스, 풀루란 폴리안하이드라이드(polyanhydride), 폴리오르쏘에스테르(polyorthoester), 폴리에테르에스테르(polyetherester), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리에스테르아마이드(polyesteramide), 폴리(뷰티릭산), 폴리(발레릭 산), 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 에틸렌-비닐아세테이트 중합체, 아크릴 치환 셀룰로오스아세테이트, 비-분해성 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 풀루오라이드, 폴리(비닐 이미다졸), 클로로설포네이트 폴리올레핀(chlorosulphonate polyolefins), 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리메타크릴레이트, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 에틸셀룰로오스(EC), 하이드록시프로필셀룰로오스(HPC), 카복시메틸셀루로스, 싸이클로덱스트린 및 이러한 고분자를 형성하는 단량체들의 공중합체 및 셀룰로오스로 이루어진 군에서 선택되는 생분해성 고분자를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 나노 니들 어레이를 제조하는 공정을 나타낸 모식도이다.
도 1을 참조하면, 나노 니들 어레이용 몰드(10)를 제조하는 단계; 상기 나노 니들 어레이용 몰드(10)에 그래핀 양자점(22)을 코팅하는 단계; 마이크로 필라 어레이(30)의 마이크로 필라에 용해시킨 나노 니들용 고분자(21)를 고정하여 상기 그래핀 양자점(22)이 코팅된 나노 니들 어레이용 몰드(10)와 접촉시켜, 나노 니들 어레이용 몰드(10)에 상기 나노 니들용 고분자(21)를 채우는 단계; 상기 나노 니들용 고분자(21)가 채워진 나노 니들 어레이용 몰드(10) 상에 기판(23)을 위치하여 마이크로 필라 어레이(31)로 압력을 가하여 상기 나노 니들용 고분자(21)와 기판(23)을 결합하는 단계; 및 상기 나노 니들용 고분자가 결합된 기판과 상기 나노 니들 어레이용 몰드를 분리하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 나노 니들용 고분자(21)와 기판(23)을 결합하는 단계에서, 나노 니들용 고분자(21)가 채워진 나노 니들 어레이용 몰드(10) 상에 기판(23)을 위치하여 마이크로 필라 어레이(31)로 압력을 가할 때, 상기 압력에 의해 몰드의 수용량 이상의 나노 니들용 고분자가 나노 니들 어레이용 몰드(10)와 기판(23) 사이에 존재하여 나노 니들 고분자층(25)을 형성할 수 있다. 이때, 몰드 내에서 형성된 나노 니들은 그래핀 양자점이 코팅된 니들 형태의 나노 니들(20)이며, 몰드와 기판 사이에 형성되는 나노 니들 고분자층(25)은 나노 니들 고분자만을 포함하는 것일 수 있다.
상기 그래핀 양자점은 코팅한 후, 플라즈마 처리하여 몰드 내에 코팅하는 것일 수 있다.
상기 나노 니들용 고분자가 결합된 기판과 상기 나노 니들 어레이용 몰드를 분리하면, 최종적으로 기판(23) 상에 형성된 나노 니들 고분자층(25); 상기 나노 니들 고분자층(25) 상에 배열된 그래핀 양자점이 코팅된 나노 니들(20); 및 상기 기판(23)과 상기 나노 니들 고분자층(25) 사이에 형성된 접착층(24)을 포함하는 나노 니들 어레이가 수득될 수 있다.
상기 나노 니들 어레이용 몰드를 제조하는 단계는, 3D 프린팅 방법을 이용하여 마이크로니들 기판을 제조한 후, 상기 마이크로니들 기판에 고분자층을 형성하고, 상기 마이크로니들 기판을 제거하여 제조할 수 있다.
상기 마이크로 필라 어레이는 마이크로 필라에 용해시킨 나노 니들용 고분자를 고정하는 단계와 기판에 압력을 가하는 단계에서 사용되는 마이크로 필라 어레이는 가열된 상태에서 사용되는 것일 수 있고, 상기 가열 온도는 단계마다 상이할 수 있고, 마이크로 필라의 직경도 단계마다 상이할 수 있다.상기 고분자와 기판을 결합하는 단계 전, 접착층(24)을 형성하는 단계를 추가 포함할 수 있다.
상기 나노 니들 어레이용 몰드는 음각된 원뿔형, 피라미드형, 육각뿔형 또는 팔각뿔형일 수 있고, 몰드의 형태에 따라 나노 니들의 형태, 직경, 및 높이를 결정할 수 있다.
상기 나노 니들 어레이용 몰드는 폴리디메틸실록산 또는 실리콘 수지를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 나노 니들 어레이는, 차세대 웨어러블 의료기기 개발을 위한 최근의 요소기술적 약물전달 시스템에 적용하여 약물 흡수율 등 한계를 극복할 수 있는 근본적인 대안으로 새로운 시장의 창출이 가능하고, 본 발명에서 제시하는 3차원 나노복합 구조는 차세대 나노패치(nanopatch) 기술을 위한 미래지향적인 기술로서 향후 센서일체형 패치구조 구현을 통해 스마트 기기 연동 및 제어가 가능하며, 생체 적합 소재를 통한 신속한 헬스케어 시스템으로 고부가가치 산업 창출을 앞당길 것으로 예측 가능하다.
본 발명에 따른 나노 니들 어레이는, 생분해성 고분자로 제조될 수 있어 인체에 무해하고, 신체의 외부 또는 내부에서 분해 또는 제거가 용이할 수 있으므로, 나노패치로 활용이 가능하며, 나노패치로 활용 시 나노 니들이 약물 또는 영양성분을 담지하여 원하는 부분, 예를 들어, 피부의 진피, 기관(소장 또는 대장 표면) 등에 약물 또는 영양성분의 직접적인 전달이 가능할 수 있다.
이하 본 발명에 따르는 실시예 등을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예
본 발명에 따른 전사 나노몰딩 어레이 기술을 이용한 생분해성 나노 니들 어레이를 하기와 같이 제조하였고, 도 1에 제조 공정의 모식도를 나타내었다.
우선, 3D 프린팅 방법을 이용하여 250, 450, 650 및 850 μm 높이의 금속과 플라스틱 마이크로니들 기판을 제조하였다. 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 레진(resin)을 마이크로니들 기판 위에 부은 후 75 내지 85℃에서 45 내지 120 분 동안 고형화시킨 후, 금속 또는 플라스틱 마이크로니들 기판에서 분리하여 음각의 피라미드 모양을 가진 PDMS 몰드를 제조하였다. 상기 PDMS 몰드에 5 내지 50 nm 크기를 갖는 그래핀 양자점을 코팅한 후 플라즈마 처리를 통해 미세하게 표면 처리된 피라미드 PDMS 몰드를 제조하였다.
금속 마이크로 필라 어레이(μ-pillar array)를 85 내지 90℃로 가열한 후 185 내지 225℃에서 용해시킨 폴리락테이트-co-글라이콜레이트(polylactate-co-glycolate, PLGA)에 접촉을 시킨 후 드로잉(drawing)하여 금속 마이크로 필라 어레이의 끝단에 일정량의 융해된 PLGA 고분자가 고정되도록 하였다. 이후에 상기 융해고분자를 PDMS 몰드의 음각된 피라미드 모양의 몰드로 접촉시키고 압력을 적용하며 융해고분자가 음각의 몰드를 채우도록 하였다. PLGA 융해고분자로 채운 PDMS 몰드 상에 적층 구조의 그래핀/보론나이트라이드(graphene/boronnitride)를 전달하여 접착층을 제조하였다. 이 후에 그래핀/보론나이트라이드 접착층 위헤 기판을 올려 놓고 가열된 금속 필라 어레이로 압력을 가하여 저차원 기판과 PLGA 마이크로니들 어레이가 결합되도록 하였다. 온도를 상온으로 낮춘 후 PDMS 몰드를 분리하여 나노 니들 저차원 어레이 기판을 제조하였다.
실험예 : 전자현미경 관찰
실시예에서 제조된 나노 니들 어레이 기판의 주사전자현미경(SEM) 이미지를 도 2a에 나타내었다.
실시예에서 제조된 나노 니들 어레이의 광학현미경 이미지를 도 2b에 나타내었다.
실시예에서 제조된 나노 니들 어레이의 주사전자현미경(SEM) 이미지를 도 2c에 나타내었다.
실시예에서 제조된 나노 니들 어레이의 상의 그래핀 양자점의 주사전자현미경(SEM) 이미지를 도 2d에 나타내었다.
실시예에서 제조된 나노 니들 어레이 기판 내 보론나이트라이드의 주사전자현미경(SEM) 이미지를 도 2e에 나타내었다.
실시예에서 제조된 나노 니들 어레이의 기판 내 그래핀 양자점의 투과전자현미경(TEM) 이미지를 도 2f에 나타내었다.
상기 나노 니들 어레이의 관찰 결과, 나노 니들 어레이의 나노 니들의 기저부의 직경은 약 200 μm였고, 나노 니들의 상단부는 크기가 작아 육안으로는 크기의 측정이 어려웠다.
실험예 : 약물 방출 실험
실시예에서 제조된 나노 니들 저차원 어레이 기판에 대하여 약물 방출 실험을 진행하였다.
나노 니들 저차원 어레이 기판을 20 mL의 인산염완충생리식염수(PBS)에 침지 후, 36.5℃로 유지하는 후드에 보관하여 진행하였다. 매 분마다 용액을 채취하여 용액 내 메틸렌 블루(methylene blue)와 형광 염료인 로다민 B(rhodamine B) 각각의 광흡수량을 측정하여 약물 분출량을 계산하였다. 나노 니들 저차원 어레이 기판의 모델 약물은 메틸렌 블루와 형광 염료인 로다민 B를 혼합하여 제조하였고, 생체 환경을 모사한 후드 내에서 약물 전달 특성을 확인하였고, 결과를 나타낸 그래프를 도 3에 나타내었다.
도 3을 참조하면, 나노 니들 저차원 어레이 기판에 혼합된 10 nm 크기를 갖는 그래핀 양자점(GQD) 구조 기반 염료가 먼저 방출되었고, 500 분 이후부터 방출 속도가 느려졌다. 또한 30 nm 크기를 갖는 그래핀 양자점 구조 기반 로다민 B는 10 nm 크기를 갖는 그래핀 양자점 구조 대비 느린 속도로 약물을 방출하는 특성을 보여주었다.
도 4는 실시예에서 제조된 나노 니들 저차원 어레이에 담지 또는 코팅할 수 있는 약물의 예시로, 결핵 후보군 물질인 이퀴미신(ecumicin)의 분자 구조를 나타낸 것이다. 도 4의 (a)에서 녹색과 주황색으로 나타낸 물질은 크기가 상이한 그래핀 양자점을 나타낸 것으로, 나노 니들의 표면에 코팅된 그래핀 양자점과 약물인 이퀴미신이 결합되어 있는 형태이며, 도 4의 (b)에서는 표면을 친수성 표면으로 기능화시킨 이퀴미신의 분자 구조를 나타낸 것이다. 표면을 친수성으로 기능화시킴으로써 이퀴미신의 -OH기와 더 부착 또는 결합이 용이할 수 있다.
10: 나노 니들 어레이용 몰드
20: 나노 니들
21: 나노 니들용 고분자
22: 그래핀 양자점
23: 기판
24: 접착층
25: 나노 니들 고분자층
30, 31: 마이크로 필라 어레이

Claims (6)

  1. 기판 상에 형성된 나노 니들 고분자층;
    나노 니들 고분자층 상에 배열된 그래핀 양자점이 코팅된 나노 니들; 및
    기판과 나노 니들 고분자층 사이에 형성된 접착층을 포함하고,
    그래핀 양자점은 나노 니들 표면에 코팅되어 표면 거칠기를 형성하며,
    나노 니들의 상단부의 평균 직경은 100 내지 1,000 nm이되, 나노 니들의 상단부는 나노 니들 고분자층에 접하고 있는 나노 니들의 직경을 의미하고, 나노 니들의 평균 높이는 200 내지 1,000 nm이며,
    접착층은 그래핀, 산화그래핀, 이황화몰리브덴, 보론나이트라이드 및 실리콘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 2종 이상을 포함하는 나노 니들 어레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    나노 니들은 원뿔형, 피라미드형, 육각뿔형 또는 팔각뿔형인 나노 니들 어레이.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 그래핀 양자점의 평균 크기는 5 내지 50 nm인 나노 니들 어레이.
  5. 제1항에 있어서,
    나노 니들 고분자층 및 나노 니들은 카르복시메틸셀룰로오스, 히아루로닉산, 알지닉산, 펙틴, 카라기난, 콘드로이틴설페이트, 덱스트란설페이트, 키토산, 폴리라이신, 콜라겐, 젤라틴, 카르복시메틸키틴, 피브린, 아가로스, 풀루란폴리락타이드, 폴리글리코라이드, 폴리락타이드-글리코라이드 공중합체, 풀루란폴리안하이드라이드, 폴리오르쏘에스테르, 폴리에테르에스테르, 폴리카프로락톤, 폴리에스테르아마이드, 폴리뷰티릭산, 폴리발레릭산, 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 에틸렌-비닐아세테이트 중합체, 아크릴 치환 셀룰로오스아세테이트, 비-분해성 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐풀루오라이드, 폴리비닐이미다졸, 클로로설포네이트폴리올레핀, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌글리콜, 폴리메타크릴레이트, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 하이드록시프로필셀룰로오스, 싸이클로덱스트린 및 이러한 고분자를 형성하는 단량체들의 공중합체 및 셀룰로오스로 이루어진 군에서 선택되는 생분해성 고분자를 포함하는 나노 니들 어레이.
  6. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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