KR102220657B1 - 온열 치료와 약물 방출을 위한 생분해성 마이크로로봇 - Google Patents
온열 치료와 약물 방출을 위한 생분해성 마이크로로봇 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102220657B1 KR102220657B1 KR1020190028077A KR20190028077A KR102220657B1 KR 102220657 B1 KR102220657 B1 KR 102220657B1 KR 1020190028077 A KR1020190028077 A KR 1020190028077A KR 20190028077 A KR20190028077 A KR 20190028077A KR 102220657 B1 KR102220657 B1 KR 102220657B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- microrobot
- drug
- particles
- released
- magnetic field
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N2/00—Magnetotherapy
- A61N2/02—Magnetotherapy using magnetic fields produced by coils, including single turn loops or electromagnets
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
- A61K47/50—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
- A61K47/69—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit
- A61K47/6957—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit the form being a device or a kit, e.g. stents or microdevices
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
- A61K9/0002—Galenical forms characterised by the drug release technique; Application systems commanded by energy
- A61K9/0009—Galenical forms characterised by the drug release technique; Application systems commanded by energy involving or responsive to electricity, magnetism or acoustic waves; Galenical aspects of sonophoresis, iontophoresis, electroporation or electroosmosis
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M25/00—Catheters; Hollow probes
- A61M25/01—Introducing, guiding, advancing, emplacing or holding catheters
- A61M25/0105—Steering means as part of the catheter or advancing means; Markers for positioning
- A61M25/0116—Steering means as part of the catheter or advancing means; Markers for positioning self-propelled, e.g. autonomous robots
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M31/00—Devices for introducing or retaining media, e.g. remedies, in cavities of the body
- A61M31/002—Devices for releasing a drug at a continuous and controlled rate for a prolonged period of time
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
- A61N1/40—Applying electric fields by inductive or capacitive coupling ; Applying radio-frequency signals
- A61N1/403—Applying electric fields by inductive or capacitive coupling ; Applying radio-frequency signals for thermotherapy, e.g. hyperthermia
- A61N1/406—Applying electric fields by inductive or capacitive coupling ; Applying radio-frequency signals for thermotherapy, e.g. hyperthermia using implantable thermoseeds or injected particles for localized hyperthermia
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N2/00—Magnetotherapy
- A61N2/004—Magnetotherapy specially adapted for a specific therapy
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
- A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
- A61M2205/05—General characteristics of the apparatus combined with other kinds of therapy
- A61M2205/057—General characteristics of the apparatus combined with other kinds of therapy with magnetotherapy
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Anesthesiology (AREA)
- Hematology (AREA)
- Robotics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
Abstract
일 실시예에 따른 마이크로로봇은 상기 마이크로로봇의 형상을 결정하는 몸체부, 상기 몸체부의 내부에 분포하는 자성 입자들, 및 상기 몸체부의 내부에 분포하는 약물 입자들을 포함하고, 상기 몸체부는 생분해성 고분자로 형성되고, 상기 생분해성 고분자가 분해되어 상기 약물 입자들이 상기 체내로 방출된다.
Description
마이크로로봇(micro-robot)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 체내에 삽입되어 병변 부위에 온열 치료(hyperthermia therapy) 및 약물을 방출하는 마이크로로봇에 관한 것이다.
최근 치료(therapeutic), 의료(biomedical), 및 검사(diagnostic)에 마이크로로봇을 이용하기 위한 연구가 진행되고 있다.
온열 치료 방법은 체내의 병변 부위에 자성 입자들을 위치시키고 가열하여 병변 부위를 치료하는 방법이다. 병변 부위는 체내의 임의의 부위일 수 있다.
도 1은 종래의 온열 치료(hyperthermia therapy) 방법을 나타낸다.
종래의 온열 치료 방법은 체내에서 자성 입자들(11)을 병변 부위(14)까지 이동시킨 뒤, 자성 입자들의 온도를 증가시켜 병변 부위를 가열하는 방법이다. 그런데, 종래의 방법에는 혈관(10)의 복잡도 및 혈류 속도 등으로 인해, 일부 자성 입자들(12)이 손실되거나, 일부 자성 입자들(13)이 병변 부위가 아닌 다른 부위로 이동하는 문제점이 있다. 자성 입자의 손실은 온열 치료의 효율을 저하시킬 수 있다. 또한, 다른 부위로 이동한 자성 입자가 발열하여 다른 부위에 부작용을 일으킬 수 있다.
도 2는 종래의 약물 전달용 마이크로로봇을 나타낸다.
종래에는 마이크로로봇(20)의 표면에 약물을 바르고 체내에 삽입하여, 약물을 병변 부위에 투여하였다. 종래에는 마이크로로봇(20)을 약물에 담궈서 마이크로로봇(20)의 표면에 약물 층을 형성하였다. 그런데, 종래의 방식으로는 사용자가 약물을 방출하는 속도를 조절할 수 없다. 이로 인해, 마이크로로봇(20)이 병변 부위에 도달하기도 전에 과량의 약물이 방출되어, 병변 부위에 충분한 양의 약물이 제공되지 못하는 문제점이 있다.
자성 입자들이 병변 부위까지 도달하지 못하고 손실되는 문제를 해결하고자 한다. 또한, 사용자가 마이크로로봇에 탑재된 약물이 방출되는 양을 조절하지 못하는 문제를 해결하고자 한다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 측면에 따른 마이크로로봇은, 상기 마이크로로봇의 형상을 결정하는 몸체부; 상기 몸체부의 내부에 분포하는 자성 입자들; 및 상기 몸체부의 내부에 분포하는 약물 입자들을 포함하고, 상기 몸체부는 생분해성 고분자로 형성되고, 상기 생분해성 고분자가 분해되어 상기 약물 입자들이 상기 체내로 방출된다.
상술한 마이크로로봇에서, 상기 마이크로로봇에 외부 자기장이 인가되는 기간에 기초하여 상기 약물 입자들이 상기 체내로 방출되는 양이 조절된다.
상술한 마이크로로봇에서, 상기 외부 자기장에 의해 상기 몸체부 내부에 분포하는 자성 입자들의 온도가 증가하고, 상기 온도가 증가한 자성 입자들에 의해 상기 생분해성 고분자의 분해가 촉진되어, 상기 약물 입자들이 상기 체내로 방출된다.
상술한 마이크로로봇에서, 상기 몸체부 내부에 분포하는 자성 입자들은 상기 몸체부에 고정되고, 상기 외부 자기장에 의해 자기 모멘트(magnetic moment)의 방향이 변화하여 발열한다.
상술한 마이크로로봇에서, 상기 외부 자기장은 교번 자계(alternating magnetic field)이다.
상술한 마이크로로봇에서, 상기 생분해성 고분자는 천연 생분해성 고분자 및 합성 생분해성 고분자 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
마이크로로봇은 내부에 자성 입자들 및 약물 입자들을 포함하므로, 손실을 최소화하며 병변 부위까지 자성 입자들 및 약물 입자들을 전달할 수 있다. 또한, 자성 입자들 및 약물 입자들이 다른 부위로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 병변 부위에 온열 치료(hyperthermia therapy)를 효율적으로 수행할 수 있으며, 병변 부위가 아닌 다른 부위에 자성 입자들 및 약물 입자들로 인해 부작용이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 사용자는 마이크로로봇에 외부 자기장이 인가되는 기간을 조절하여 약물 입자들이 방출되는 양 및 약물 입자들이 방출되는 속도를 조절할 수 있다. 따라서, 병변 부위에 적절한 양의 약물이 적절한 기간 동안 투여될 수 있다.
또한, 마이크로로봇은 생분해성 고분자로 형성되므로, 온열 치료 및 약물방출 후 자연스럽게 분해되어 인체 밖으로 방출될 수 있다. 따라서, 마이크로로봇이 체내에 잔류하여 일으키는 부작용을 최소화할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 종래의 온열 치료(hyperthermia therapy) 방법을 나타낸다.
도 2는 종래의 약물 전달용 마이크로로봇을 나타낸다.
도 3은 마이크로로봇의 일 예를 나타낸다.
도 4는 마이크로로봇의 단면의 일 예를 나타낸다.
도 5는 마이크로로봇이 발열하는 방법의 일 예를 나타낸다.
도 6은 마이크로로봇이 약물을 방출하는 방법의 일 예를 나타낸다.
도 7a 내지 도 7c는 마이크로로봇에서 약물이 방출되는 양 및 속도를 도시한 도면들이다.
도 2는 종래의 약물 전달용 마이크로로봇을 나타낸다.
도 3은 마이크로로봇의 일 예를 나타낸다.
도 4는 마이크로로봇의 단면의 일 예를 나타낸다.
도 5는 마이크로로봇이 발열하는 방법의 일 예를 나타낸다.
도 6은 마이크로로봇이 약물을 방출하는 방법의 일 예를 나타낸다.
도 7a 내지 도 7c는 마이크로로봇에서 약물이 방출되는 양 및 속도를 도시한 도면들이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 오로지 예시를 위한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 하기 설명은 실시예들을 구체화하기 위한 것일 뿐 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 상세한 설명 및 실시예로부터 당해 기술분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 권리범위에 속하는 것으로 해석된다.
본 명세서에서 사용되는 '구성된다' 또는 '포함한다' 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
도 3은 마이크로로봇의 일 예를 나타낸다. 도 4는 마이크로로봇의 단면의 일 예를 나타낸다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 마이크로로봇(30)은 몸체부(31), 자성 입자들(32), 및 약물 입자들(33)을 포함할 수 있다.
몸체부(31)는 마이크로로봇(30)의 형상을 결정할 수 있다. 몸체부(31)는 헬릭스(helix) 형상일 수 있다. 즉, 마이크로로봇(30)은 헬릭스 형상일 수 있다. 사용자는 헬릭스 형상의 구조적 특성에 따라 체내에 삽입된 마이크로로봇(30)의 움직임을 용이하게 제어할 수 있다. 몸체부(31)의 형상은 헬릭스 형상으로 제한되지 않으며, 예를 들어 섬모(cilia), 구(sphere), 스캐폴드(scaffold), 원기둥, 다면체 등과 같은 다른 형상일 수 있다.
몸체부(31)의 크기는 제한되지 않는다. 예를 들어, 몸체부(31)의 크기는 약 0.1μm 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 몸체부(31)의 길이(L) 및/또는 폭(W)은 약 0.1μm 이상일 수 있다.
몸체부(31)의 단면 형상은 원, 타원, 다각형 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
예를 들어, 몸체부(31)의 단면 형상은 타원일 수 있다. 타원의 장축의 길이(D1)는 약 8μm~약 16μm의 범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 타원의 장축의 길이는 약 10μm~약 14μm의 범위 내에 포함될 수 있다. 다른 예를 들어, 타원의 장축의 길이는 약 12μm일 수 있다. 타원의 단축의 길이(D2)는 약 2μm~약 10μm범위 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 타원의 단축의 길이는 약 4μm~약 8μm범위 내에 포함될 수 있다. 다른 예를 들어, 타원의 단축의 길이는 약 6μm일 수 있다.
몸체부(31)는 생분해성 고분자(biodegradable polymer)로 형성될 수 있다. 생분해성 고분자는 천연 생분해성 고분자이거나 또는 합성 생분해성 고분자일 수 있다. 예를 들어, 생분해성 고분자는 PGA(polyglycolic acid), PLA(polylactic acid), PDLA(poly(D-lactic acid)) PLGA(poly(lactic-co-glycolic acid)), PEGDA(polyethylene glycol diacrylate), PETA(pentaerythritol triacrylate) 중 어느 하나 또는 이들의 조합물일 수 있다.
몸체부(31)의 내부에는 자성 입자들(32) 및 약물 입자들(33)이 탑재(trap)될 수 있다. 자성 입자들(32)은 몸체부(31)에 고정되도록 탑재될 수 있다. 또한, 약물 입자들(33)도 몸체부(31)에 고정되도록 탑재될 수 있다.
자성 입자들(32) 및 약물 입자들(33)은 몸체부(31)의 내부에 균일하게 분포하거나 또는 불균일하게 분포할 수 있다.
예를 들어, 몸체부(31) 내부의 중심 영역에 자성 입자들(32) 및 약물 입자들(33)이 집중적으로 탑재될 수 있다. 마이크로로봇(30)이 병변 부위에 도달하기 전에 몸체부(31)의 표면을 이루는 생분해성 고분자가 분해되더라도, 몸체부(31)의 중심 영역에 탑재된 자성 입자들(32) 및 약물 입자들(33)은 손실 없이 병변 부위까지 도달할 수 있다.
자성 입자들(32) 및 약물 입자들(33)이 몸체부(31)의 내부에 탑재되므로, 사용자는 자성 입자들(32) 및 약물 입자들(33)의 손실을 최소화하며 마이크로로봇(30)을 병변 부위로 이동시킬 수 있다.
도 5는 마이크로로봇이 발열하는 방법의 일 예를 나타낸다.
병변 부위에 도달한 마이크로로봇은 외부 자기장에 의해 발열할 수 있다. 이때, 외부 자기장은 교번 자계(alternating magnetic field)일 수 있다.
예를 들어, 자성 입자들(32)은 몸체부에 고정된 채로 외부 자기장에 의해 자기 모멘트(magnetic moment)의 방향이 변화하여 열을 발생할 수 있다. 바람직하게, 자성 입자들(32)은 neel relaxation에 따라 열을 발생할 수 있다. 다른 예를 들어, 자성 입자들(32)은 자기이력손실(magnetic hysteresis loss)에 따라 열을 발생할 수 있다. 자성 입자들(32)이 발열함에 따라, 자성 입자들(32)이 탑재된 마이크로로봇이 발열하게 되어, 병변 부위를 가열할 수 있다.
자성 입자들(32)은 몸체부에 고정되어 있는 상태로 발열할 수 있으므로, 마이크로로봇의 내부에 탑재된 채로 발열할 수 있다. 즉, 자성 입자들(32)은 발열하기 위해 마이크로로봇의 외부로 방출될 필요가 없으므로, 자성 입자들(32)의 손실을 최소화하며 병변 부위를 가열하는 것이 가능하다.
도 6은 마이크로로봇이 약물을 방출하는 방법의 일 예를 나타낸다.
사용자는 마이크로로봇(30)을 체내에 투입하고 외부 자기장을 인가하여 병변 부위까지 이동시킬 수 있다. 마이크로로봇(30)에는 자성 입자들(32)이 포함되어 있으므로, 마이크로로봇(30)은 인가된 외부 자기장을 따라 병변 부위로 이동할 수 있다. 또한, 자성 입자들(32) 및 약물 입자들(33)이 몸체부(31)의 내부에 탑재되어 있으므로, 마이크로로봇(30)이 병변 부위로 이동하는 도중에 발생하는 자성 입자들(32) 및 약물 입자들(33)의 손실을 최소화할 수 있다.
마이크로로봇(30)이 병변 부위에 도달하면, 사용자는 외부 자기장을 인가하여 병변 부위를 가열할 수 있다. 여기서, 외부 자기장은 교번 자계(alternating magnetic field)일 수 있다. 자성 입자들(32)은 인가된 외부 자기장에 의해 자기 모멘트의 방향이 변화하여 발열하여, 병변 부위를 가열할 수 있다.
마이크로로봇(30)에 외부 자기장이 인가됨에 따라, 자성 입자들(32)이 발열하여, 마이크로로봇(30)을 형성하는 생분해성 고분자의 분해가 촉진될 수 있다. 생분해성 고분자의 분해가 촉진됨에 따라, 약물 입자들(33)이 방출되는 속도가 증가할 수 있다. 따라서, 사용자는 마이크로로봇(30)에 외부 자기장을 인가하는 기간을 조절하여 약물 입자들(33)이 방출되는 양 및 속도를 조절할 수 있다.
또한, 자성 입자들(32)이 발열함에 따라, 약물 입자들(33)의 확산 계수가 증가하여, 약물 입자들(33)이 방출되는 속도가 증가할 수 있다. 다음의 수학식 1은 약물 입자들(33)의 확산 계수(dH)를 나타낸다.
(수학식 1)
상기 수학식 1에서 k는 볼츠만 상수(Boltzmann constant, J/K)를, T는 온도(K)를, η는 용매 점도(solvent viscosity, kg/m*s)를, D는 확산 계수(diffusion coefficient, m2/s)를 나타낸다.
마이크로로봇(30)에 포함되는 생분해성 고분자, 자성 입자들(32), 및 약물 입자들(33)의 비율은 임의로 설정될 수 있다. 예를 들어, 마이크로로봇(30)에서 약물 입자들을 빠르게 방출시키고자 하는 경우, 마이크로로봇(30)이 발열하는 정도, 생분해 속도, 약물 방출 속도 등을 고려하여 자성 입자들의 비율을 증가시킬 수 있다. 다른 예를 들어, 마이크로로봇(30)에서 많은 양의 약물 입자들을 방출시키고자 하는 경우, 약물 입자들의 비율을 증가시킬 수 있다.
즉, 마이크로로봇(30)에 포함되는 생분해성 고분자, 자성 입자들(32), 및 약물 입자들(33)의 비율에 따라, 같은 조건(세기, 시간 등)의 외부 자기장을 인가하였을 때 마이크로로봇(30)이 발열하는 정도, 약물이 전달되는 속도, 생분해되는 속도 등이 달라질 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 마이크로로봇에서 약물이 방출되는 양 및 속도를 도시한 도면들이다.
마이크로로봇에 외부 자기장을 인가하는 기간을 조절하여 약물이 방출되는 양 및 속도를 조절 가능한지 여부를 확인하기 위한 실험들을 수행하였다. 실험들에서 마이크로로봇에는 외부 자기장으로 430kHz, 126mT의 교류 자계가 인가되었다.
첫 번째 실험으로, 마이크로로봇에 외부 자기장을 인가하는 기간을 달리하였을 때, 마이크로로봇에서 방출되는 약물의 양을 측정하였다. 도 7a에는 마이크로로봇에 외부 자기장을 인가하지 않는 제1 경우에 마이크로로봇에서 방출되는 약물의 양(A1), 마이크로로봇에 외부 자기장을 30분 동안 인가하는 제2 경우에 마이크로로봇에서 방출되는 약물의 양(A2), 및 마이크로로봇에 외부 자기장을 1시간 동안 인가하는 제3 경우에 마이크로로봇에서 방출되는 약물의 양(A3)이 도시되어 있다.
제1 경우에 방출되는 약물의 양(A1)이 가장 적으며, 제3 경우에 방출되는 약물의 양(A3)이 가장 많다. 따라서, 마이크로로봇에 외부 자기장이 인가되는 기간이 길수록 약물이 방출되는 양이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 사용자가 마이크로로봇에 외부 자기장이 인가되는 기간을 조절하여, 약물이 방출되는 양을 조절 가능한 것을 확인할 수 있다.
두 번째 실험으로, 마이크로로봇에 외부 자기장을 인가하였을 때, 마이크로로봇에서 약물이 방출되는 속도를 측정하였다. 약물이 방출되는 속도는 단위 시간 당 약물이 방출되는 양으로 산출하였다. 도 7b에는 마이크로로봇에 외부 자기장을 인가하지 않는 제1 경우에 약물이 방출되는 속도(B1) 및 0시부터 1시간 동안 마이크로로봇에 외부 자기장을 인가하는 제2 경우에 대하여 약물이 방출되는 속도(B2)가 도시되어 있다.
제2 경우에 약물이 방출되는 속도(B2)가 제1 경우에 약물이 방출되는 속도(B1)보다 높다. 특히, 외부 자기장 인가가 종료된 직후인 1시에 제2 경우에 약물이 방출되는 속도(B2)가 제1 경우에 약물이 방출되는 속도(B1)보다 6배 가량 높다. 1시 이후에는 제1 경우에 약물이 방출되는 속도(B1)와 제2 경우에 약물이 방출되는 속도(B2) 차이가 점차 감소하며, 12시에는 제1 경우에 약물이 방출되는 속도(B1)와 제2 경우에 약물이 방출되는 속도(B2)가 유사하다. 따라서, 사용자가 마이크로로봇에 외부 자기장을 인가하여, 약물이 방출되는 속도를 증가시킬 수 있는 것을 확인할 수 있다. 또한, 사용자가 마이크로로봇에 외부 자기장을 인가하는 기간을 조절하여, 약물이 방출되는 속도를 조절할 수 있는 것을 확인할 수 있다.
세 번째 실험으로, 마이크로로봇에 외부 자기장을 인가하였을 때, 마이크로로봇이 약물을 방출하는 속도를 측정하였다. 약물이 방출되는 속도는 단위 시간 당 약물이 방출되는 양으로 산출하였다. 도 7에는 마이크로로봇에 외부 자기장을 인가하지 않는 제1 경우에 마이크로로봇이 약물을 방출하는 속도(C1) 및 0시부터 15분 동안, 3시부터 30분 동안, 6시부터 1시간 동안 마이크로로봇에 외부 자기장을 세 차례 인가하는 제2 경우에 마이크로로봇이 약물을 방출하는 속도(C2)가 도시되어 있다.
제1 경우에 약물이 방출되는 속도(C1)보다 제2 경우에 약물이 방출되는 속도(C2)가 높다. 특히, 제1 경우는 시간이 지날수록 약물이 방출되는 속도(C1)가 지속적으로 감소하나, 제2 경우는 외부 자기장이 주기적으로 인가되므로 약물이 방출되는 속도(C2)를 일정 범위 내로 유지할 수 있다. 따라서, 사용자가 마이크로로봇에 외부 자기장을 인가하는 기간 및 인가하는 횟수를 조절하여, 약물이 일정 범위 내의 속도로 지속적으로 방출되도록 할 수 있는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 마이크로로봇은 생분해성 고분자, 자성 입자들, 약물 입자들을 혼합한 재료를 고체의 형태로 굳힌 뒤, 레이저 절단(laser cutting) 기법을 이용하여 제조할 수 있다. 마이크로로봇을 고체 형태로 굳히는 방법에는 광중합(photo polymerization), 열중합(thermal polymerization), 또는 자연 건조(natural dry) 등이 사용될 수 있다.
또는, 마이크로로봇은 포토 마스크(photo-mak)를 사용하여 제조될 수 있다. 원하는 패턴대로 빛을 조사하여, 생분해성 고분자, 자성 입자들, 약물 입자들을 혼합한 재료를 원하는 모양으로 중합하는 포토 리소(photo-litho)를 이용하여 마이크로로봇을 제조할 수 있다.
또는, 마이크로로봇은 생분해성 고분자, 자성 입자들, 약물 입자들을 혼합한 재료를 주형(mold)에 넣은 뒤 마이크로로봇을 굳히는 방법으로 제조될 수 있다. 마이크로로봇을 굳히는 방법에는 광중합(photo polymerization), 열중합(thermal polymerization), 또는 자연 건조(natural dry)가 사용될 수 있다.
이상에서 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.
10: 혈관 11, 12, 13: 자성 입자들
14: 병변 부위 20, 30: 마이크로로봇
31: 몸체부 32: 자성 입자들
33: 약물 입자들
14: 병변 부위 20, 30: 마이크로로봇
31: 몸체부 32: 자성 입자들
33: 약물 입자들
Claims (12)
- 체내에 삽입되는 마이크로로봇에 있어서,
상기 마이크로로봇의 형상을 결정하는 몸체부;
상기 몸체부의 내부에 분포하는 자성 입자들; 및
상기 몸체부의 내부에 분포하는 약물 입자들을 포함하고,
상기 몸체부는 생분해성 고분자로 형성되고,
상기 마이크로로봇에 외부 자기장이 인가되는 기간에 기초하여 상기 약물 입자들이 상기 체내로 방출되는 양이 조절되고,
상기 외부 자기장에 의해 상기 몸체부 내부에 분포하는 자성 입자들의 온도가 증가하고, 상기 온도가 증가한 자성 입자들에 의해 상기 생분해성 고분자의 분해가 촉진되어, 상기 약물 입자들이 상기 체내로 방출되는, 마이크로로봇. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 온도가 증가한 자성 입자들에 의해 상기 약물 입자들의 확산 계수가 증가하여, 상기 약물 입자들이 상기 체내로 방출되는, 마이크로로봇. - 제1항에 있어서,
상기 몸체부 내부에 분포하는 자성 입자들은 상기 몸체부에 고정되고, 상기 외부 자기장에 의해 자기 모멘트(magnetic moment)의 방향이 변화하여 발열하는, 마이크로로봇. - 제1항에 있어서,
상기 자성 입자들은 자기이력손실(magnetic hysteresis loss)에 의해 발열하는, 마이크로로봇. - 제1항에 있어서,
상기 생분해성 고분자, 상기 자성 입자들, 및 상기 약물 입자들의 비율에 따라, 상기 외부 자기장이 인가되었을 때, 상기 마이크로로봇이 발열하는 정도, 상기 마이크로로봇에서 상기 약물 입자들이 방출되는 속도, 및 상기 마이크로로봇이 생분해되는 속도가 달라지는, 마이크로로봇. - 제1항에 있어서,
상기 외부 자기장은 교번 자계(alternating magnetic field)인, 마이크로로봇. - 제1항에 있어서,
상기 생분해성 고분자는 천연 생분해성 고분자 및 합성 생분해성 고분자 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 마이크로로봇. - 삭제
- 삭제
- 삭제
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190028077A KR102220657B1 (ko) | 2019-03-12 | 2019-03-12 | 온열 치료와 약물 방출을 위한 생분해성 마이크로로봇 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190028077A KR102220657B1 (ko) | 2019-03-12 | 2019-03-12 | 온열 치료와 약물 방출을 위한 생분해성 마이크로로봇 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20200109057A KR20200109057A (ko) | 2020-09-22 |
KR102220657B1 true KR102220657B1 (ko) | 2021-02-26 |
Family
ID=72706765
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020190028077A KR102220657B1 (ko) | 2019-03-12 | 2019-03-12 | 온열 치료와 약물 방출을 위한 생분해성 마이크로로봇 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102220657B1 (ko) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102502717B1 (ko) * | 2020-10-26 | 2023-02-23 | 전남대학교 산학협력단 | 키토산 다공성 구조체 기반의 자기구동 마이크로로봇 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100612734B1 (ko) * | 2003-04-30 | 2006-08-18 | 함승주 | 자기성 물질 및 치료제를 생분해성 고분자로 캡슐화한자기성 나노입자를 함유하는 조성물 |
KR102051143B1 (ko) * | 2017-04-18 | 2019-12-02 | 재단법인대구경북과학기술원 | 고온치료 및 치료제 전달 목적의 마이크로로봇 |
-
2019
- 2019-03-12 KR KR1020190028077A patent/KR102220657B1/ko active IP Right Grant
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20200109057A (ko) | 2020-09-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Detamornrat et al. | The role of 3D printing technology in microengineering of microneedles | |
Elahpour et al. | 3D printed microneedles for transdermal drug delivery: A brief review of two decades | |
Boehm et al. | Modification of microneedles using inkjet printing | |
Fattahi et al. | Microencapsulation of chemotherapeutics into monodisperse and tunable biodegradable polymers via electrified liquid jets: Control of size, shape, and drug release | |
JP6342330B2 (ja) | フィルム及び製造方法 | |
US11602721B2 (en) | Cured biodegradable microparticles and scaffolds and methods of making and using the same | |
KR102220657B1 (ko) | 온열 치료와 약물 방출을 위한 생분해성 마이크로로봇 | |
JPWO2019176146A1 (ja) | マイクロニードルパッチ及びマイクロニードルパッチの製造方法 | |
Gao et al. | PEGDA/PVP microneedles with tailorable matrix constitutions for controllable transdermal drug delivery | |
Frost et al. | Micro‐and Nanostructured Biomaterials for Sutureless Tissue Repair | |
EP1636295B1 (en) | Drug delivery device comprising an active compound and method for releasing an active compound from a drug delivery device | |
US20180214383A1 (en) | Printing drug tablets with fully customizable release profiles for personalized medicine | |
JP7248614B2 (ja) | 避妊具及び関連した器具 | |
CN108619081A (zh) | 一种光敏微针及其制备方法、可控释放方法 | |
Mancilla-De-la-Cruz et al. | Three-dimensional printing technologies for drug delivery applications: processes, materials, and effects | |
KR101373739B1 (ko) | 미세바늘 어레이 기판 및 제조 방법 | |
Tabriz et al. | Selective Laser Sintering for printing pharmaceutical dosage forms | |
KR102051143B1 (ko) | 고온치료 및 치료제 전달 목적의 마이크로로봇 | |
KR102199708B1 (ko) | 생분해성 나노 니들 어레이 및 이의 제조방법 | |
Sirbubalo et al. | Photopolymerization-based technologies for microneedle arrays production | |
KR101777194B1 (ko) | 약물방출 및 열치료 기능을 갖는 스텐트와 이를 이용한 체외 전자기장 구동형 치료 시스템 | |
CA3008941C (en) | Method for manufacturing a drug delivery device and a drug delivery device manufactured according to the method | |
KR102412449B1 (ko) | 생분해성 고분자 마이크로니들 | |
EP4001346A1 (en) | Fabrication method of an elastomer with topographical structure formed by the breath figure technique | |
CN110087704A (zh) | 抗感染药物流出装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |