KR102238033B1 - 이식형 마이크로니들 및 이의 제조 방법 - Google Patents

이식형 마이크로니들 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 이식형 마이크로니들 및 이의 제조 방법에서, 본 발명의 이식형 마이크로니들은 첨단부를 갖는 마이크로니들의 첨단부 표면의 적어도 일부를 커버하는 코팅층을 포함하고, 수분에 노출되는 경우, 상기 코팅층이 상기 마이크로니들의 첨단부로부터 분리되어 상기 코팅층을 이식 가능하다.

Description

이식형 마이크로니들 및 이의 제조 방법{IMPLANTABLE MICRONEEDLE AND MANUFACTURING METHOD OF THE IMPLANTABLE MICRONEEDLE}
본 발명은 마이크로니들에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 이식형 마이크로니들과 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
마이크로니들을 제조하기 위해서는 몰드에 고분자 용액을 채우는 방식이 일반적으로 많이 사용되고 있다. 그러나, 이러한 방법은 고분자 용액을 채우기 위해서는 공정을 진공에서 수행하거나 공기를 제거하는(degassing) 별도의 공정이 필요하고 특히, 수용성 고분자의 경우에는 소수성 몰드에 쉽게 채워지지 않고 공정 중 마이크로니들의 니들 모양이 변형되는 단점이 있다. 또한, 약물을 전달하기 위한 마이크로니들의 경우, 효과적으로 약물을 전달하기 위해서는 조직을 침투하는 마이크로니들 팁에만 도포되어 있는 것이 바람직하나, 몰드를 이용하는 방법으로 약물 전달용 마이크로니들을 패치를 제조하는 경우, 마이크로니들 이외에 패치 부분에도 약물이 포함되기 때문에 약물을 정량적으로 전달하기 어렵고 버려지는 약물이 많아 비효율적이며 경제적으로도 많은 비용이 필요하다.
이런 점에 착안하여 최근에는 미리 제조된 고체 마이크로니들 패치에 고분자용액을 침지코팅법(dip coating)이나 스프레이 코팅법(spray coating)을 이용해 도포하는 방법이 사용되고 있다. 침지코팅법이나 스프레이 코팅법의 경우, 마이크로니들을 코팅하기 위해서 많은 양의 고분자 용액이 필요하고 균일하게 팁에만 도포하기 어려운 단점이 있다.
또한, 종래의 마이크로니들은 체내에서 빠르게 용해되어 장시간 약물의 방출에는 한계가 있으며, 마이크로니들을 부착함에 따라 피부 손상을 일으키거나 2차 감염 등의 우려가 있다는 문제가 있다.
따라서, 정량적으로 약물을 전달할 수 있고 피부 손상이나 감염의 우려를 방지할 수 있는 새로운 형태의 마이크로니들과 이를 제조하는 방법에 대한 연구 및 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 일 목적은 조직 손상 및 감염을 방지할 수 있고, 효율적으로 약물을 전달할 수 있는 이식형 마이크로니들의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 조직 손상 및 감염을 방지할 수 있고, 효율적으로 약물을 전달할 수 있는 이식형 마이크로니들을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 목적을 위한 이식형 마이크로니들의 제조 방법은 첨단부를 갖는 마이크로니들을 스테이지(stage)에 장착하고, 스테이지를 일정한 기울기로 기울인 상태에서 마이크로니들의 첨단부 표면에 팽윤성 고분자 용액을 코팅하여, 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 목적을 위한 이식형 마이크로니들의 제조 방법은 원통형의 몸체부와 원뿔형의 첨단을 갖는 형상의 마이크로니들의 첨단부 표면의 적어도 일부분을 커버하도록 팽윤성 고분자 용액을 코팅하여, 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 목적을 위한 이식형 마이크로니들의 제조 방법은 첨단부를 갖는 마이크로니들의 첨단부 표면에 선택적으로 수분에 의해 계면 또는 표면의 적어도 일부분이 단시간 용해 가능하도록 불완전 가교된 팽윤성 고분자 용액을 코팅하여, 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 목적을 위한 이식형 마이크로니들의 제조 방법은 첨단부 표면의 적어도 일부를 커버하는 희생층을 포함하는 마이크로니들의 희생층 상에 팽윤성 고분자 용액을 코팅하여, 팽윤성 고분자 코팅층을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 이식형 마이크로니들은 첨단부를 갖는 마이크로니들의 첨단부 표면의 적어도 일부를 커버하는 코팅층을 포함하고, 수분에 노출되는 경우, 상기 코팅층이 상기 마이크로니들의 첨단부로부터 분리되어, 상기 코팅층을 이식 가능하다.
본 발명의 마이크로니들 및 이의 제조 방법에 따르면, 본 발명은 첨단부에만 선택적으로 코팅층을 포함하고, 마이크로니들로부터 코팅층을 분리하여 코팅층을 이식할 수 있는 마이크로니들을 용이하게 제조할 수 있다. 본 발명의 마이크로니들은 팽윤성을 갖는 고분자를 이용하여 코팅층을 형성할 수 있고, 이에 의해, 본 발명의 마이크로니들은 체내에 삽입하는 경우, 팽윤성 고분자 코팅층이 팽윤하여 체내 조직과 기계적으로 맞물려 조직에 고정되고 마이크로니들을 제거하는 경우 코팅층이 마이크로니들로부터 분리되어 체내에 잔존할 수 있다. 따라서, 이러한 특성에 기인하여, 본 발명의 마이크로니들을 이식형 약물전달체 또는 이식형 조직접착제로서 이용할 수 있다. 또한, 본 발명의 마이크로니들은 피부 삽입 시, 팽윤성 고분자 코팅층의 팽윤에 의해 피부 삽입 시 체내에서 마이크로니들의 팽윤에 의해 삽입에 의해 형성되는 구멍(hole)을 채울 수 있고, 이를 통해 조직의 손상 및 2차 감염을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 마이크로니들은 마이크로니들 전체에 약물을 포함하는 것이 아닌 첨단부에 형성된 코팅층에만 선택적으로 약물을 담지하고 있기 때문에 목적하는 양만큼 정량적으로 약물을 전달할 수 있으며 제조 시 다량의 약물이 요구되지도 않으므로 보다 경제적이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로니들을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로니들을 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 마이크로니들의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 실시예 1에 따른 마이크로니들을 설명하기 위한 도면이다.
도 4b는 본 발명의 실시예 1에 따른 마이크로니들을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 실시예 2에 따른 마이크로니들을 설명하기 위한 도면이다.
도 5b는 본 발명의 실시예 2에 따른 마이크로니들을 설명하기 위한 도면이다.
도 5c는 본 발명의 실시예 2에 따른 마이크로니들을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로니들을 설명하기 위한 모식도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 마이크로니들(100)은 첨단부(120)을 갖는 니들 형상이고, 첨단부(120) 표면의 적어도 일부를 커버하는 코팅층(124)을 포함한다.
마이크로니들(100)은 미세한 크기의 바늘 형태를 의미한다. 마이크로니들(100)은 고분자, 금속 등의 다양한 물질로 형성된 마이크로니들(100)일 수 있다. 일례로, 마이크로니들(100)은 생체적합성 고분자로 형성된 마이크로니들(100)일 수 있다. 이때, 본 발명의 마이크로니들(100)이 고분자로 형성되는 경우, 마이크로니들(100)은 체내 삽입 시 부러지지 않을 정도의 강도를 가질 수 있다. 본 발명의 마이크로니들(100)은 마이크로니들(100)이 배치되는 평평한 면인 패치부(200)를 더 포함할 수 있다. 패치부(200)는 마이크로니들(100)을 피부에 삽입하는 경우, 피부 내로 삽입되지 않고 피부 표면과 접촉하고 부착되는 면을 의미할 수 있다. 패치부(200)는 탄성, 유연성을 나타낼 수 있고 이에 따라, 굴곡진 피부 표면에 맞춰 형태가 변형될 수 있다. 도면에 도시하지는 않았으나, 패치부(200)의 일면 상에는 다수의 마이크로니들(100)들이 배치될 수 있다. 또한, 패치부(200)의 일면 상에 마이크로니들(100)이 단독 또는 다수 개 배치되어 본 발명의 마이크로니들 패치(300)를 구성할 수 있다. 이때, 본 발명에서 마이크로니들(100)은 마이크로니들 패치(300)의 패치부(200) 일면 상에 배치된 단일 또는 복수의 마이크로니들(100)을 의미할 수 있고, 이와 달리, 마이크로니들(100) 단독을 의미할 수도 있다.
마이크로니들(100)의 첨단부(120)는 마이크로니들(100)의 뾰족한 끝 즉, 첨단(pointed portion, cutting edge)을 포함하는 부분을 의미하는 것으로, 팁(tip)이라고도 할 수 있다. 본 발명에서 첨단부(120)는 마이크로니들(100)의 첨단을 기준으로 마이크로니들(100)의 전체 길이 중 약 50% 이하의 영역을 의미할 수 있다. 본 발명의 마이크로니들(100)은 일례로 원기둥형의 몸체부와 몸체부 상단에 첨단을 갖는 형태일 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 도 1에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 마이크로니들(100)은 원통형의 몸체부와 원뿔형의 첨단부(120)를 갖는 총알 또는 연필 끝 부분과 같은 형태일 수 있다. 이때, 본 발명에서 첨단부(120)는 원뿔형의 첨단 자체를 의미할 수도 있고, 원뿔형의 첨단 및 이와 이어지는 몸체부의 일부를 포함하는 의미일 수도 있다. 도 1에서는 본 발명의 마이크로니들의 하나의 바람직한 예시적 형상을 도시하였으나, 본 발명이 반드시 이에 제한되는 것은 아니며 본 발명의 마이크로니들(100)은 이와 유사한 형태를 가질 수 있다. 본 발명의 마이크로니들(100)은 총알과 같은 원기둥형의 몸체부와 원뿔형의 첨단을 가짐으로써, 마이크로니들(100)의 첨단부(120) 표면의 적어도 일부분을 커버하는 희생층(122) 및 코팅층(124)의 형성을 용이하게 할 수 있다. 이에 대한 보다 구체적인 설명은 하기 본 발명의 마이크로니들의 제조 방법에서 후술하기로 한다.
본 발명의 코팅층(124)은 본 발명의 마이크로니들(100)의 첨단부(120) 표면의 적어도 일부분 커버하면서 첨단부(120) 표면 상에 형성된 박막 층이다. 본 발명의 코팅층(124)은 가교 가능한 팽윤성 고분자로 형성된다. 팽윤성 고분자는 하이드로겔과 같이 물과 같은 액체를 흡수하여 부피가 증가하는 즉, 팽윤할 수 있는 고분자를 의미하고, 본 발명에서 팽윤성 고분자는 팽윤성을 가지면서 수용해성 및/또는 생분해성을 나타내는 생체적합성 고분자일 수 있다. 일례로, 본 발명에서 팽윤성 고분자는 히알루론산(hyaluronic acid, HA), 젤라틴(gelatin), 키토산(chitosan), 콜라겐(collagen), 콘드로이틴 설페이트(chondroitin sulfate)과 같은 화합물을 이용할 수 있고, 상기 팽윤성 고분자를 가교시키거나 가교시키지 않고 이용할 수 있다. 일례로, 팽윤성 고분자는 아민기(-NH2)나 티올기(-SH)를 포함할 수 있고, 이는 고분자 자체에 함유된 작용기일 수도 있고, 이와 달리, 별도로 작용기를 도입된 작용기일 수도 있다. 팽윤성 고분자가 아민기나 티올기를 함유하는 경우, 상기 팽윤성 고분자는 가교제로서 제니핀(genipin)을 이용하여 가교시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 코팅층(124)의 팽윤 및 용해 속도는 팽윤성 고분자의 분자량을 조절하거나 팽윤성 고분자의 가교 정도를 조절하여 제어할 수 있다. 일례로, 팽윤성 고분자의 분자량이 600k 이상인 경우, 코팅층(124) 팽윤성 고분자 사슬 간의 물리적 가교에 의해 매우 서서히 용해될 수 있다. 또한, 일례로, 물리적, 화학적, 또는 광학적으로 가교된 팽윤성 고분자가 코팅층(124)을 형성하는 경우, 코팅층(124)은 수분에 의해 팽윤한 후 천천히 용해될 수 있다. 이와 달리, 상기 팽윤성 고분자는 가교되지 않은 고분자이거나 상대적으로 낮은 분자량을 갖는 고분자일 수 있고, 가교되지 않은 고분자나 낮은 분자량의 고분자로 코팅층(124)을 형성하는 경우, 코팅층(124)은 수분에 의해 팽윤한 후 빠르게 용해될 수 있다.
본 발명의 마이크로니들(100)을 피부에 삽입한 경우에 대하여, 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로니들을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2를 도 1과 함께 참조하면, 본 발명의 마이크로니들(100)은 팽윤성 고분자로 형성된 코팅층(124)은 피부 조직 내의 체액이나 혈액 등의 수분을 흡수하여 팽윤하여 피부 조직과 견고한 기계적 맞물림을 형성하고, 이에 따라 피부 조직에 고정된다. 이때, 팽윤성 고분자의 분자량이 높은 경우, 낮은 분자량의 팽윤성 고분자를 이용한 경우 보다 느리게 용해될 수 있고, 이에, 팽윤성 고분자의 분자량을 제어하여 팽윤성 고분자 코팅층의 용해 속도를 제어할 수 있다. 이와 같은 맥락으로, 팽윤성 고분자의 가교도에 따라서도 용해 속도를 제어할 수 있다.
또한, 삽입된 마이크로니들(100)을 피부로부터 제거하는 경우, 팽윤한 코팅층(124)과 피부 조직 간의 고정력 및/또는 팽윤한 코팅층(124)의 용해에 의해, 마이크로니들과 팽윤한 코팅층(124)이 분리되어, 마이크로니들은 체외로 제거되는 반면 팽윤한 코팅층은 체내에 남아있을 수 있다. 즉, 팽윤한 코팅층(124)을 체내에 이식할 수 있다. 이때, 일례로, 본 발명의 마이크로니들(100)이 총알과 같은 형태인 경우, 팽윤한 코팅층(124)을 마이크로니들(100)로부터 보다 용이하게 분리할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 하기 본 발명의 마이크로니들의 제조 방법에서 보다 구체적으로 후술하기로 한다.
또한, 코팅층(124)은 팽윤함으로써, 마이크로니들(100)을 피부에 삽입함에 따라 발생하는 피부 조직의 미세한 구멍을 채우고, 이로부터 조직 손상을 방지하거나 추가적인 감염(2차 감염 등)을 방지할 수 있다.
한편, 코팅층(124)은 약물과 같은 기능성 물질을 포함할 수 있다. 일례로, 코팅층(124)이 약물을 포함하는 경우, 조직 내에서 팽윤한 코팅층(124)으로부터 약물이 조직 내로 방출될 수 있다. 이때, 팽윤한 코팅층(124)은 팽윤성 고분자의 가교 정도에 따라 담지된 약물의 방출량을 조절할 수 있다. 일례로, 가교 팽윤성 고분자로 형성된 코팅층(124)은 약물을 천천히 방출하는 서방성 방출할 수 있다. 즉, 코팅층(124)은 체내에서 장시간 약물을 전달할 수 있다.
코팅층(124)이 약물을 포함하는 경우, 본 발명의 마이크로니들(100)은 팽윤성 코팅층(124)을 체내에 이식할 수 있는 이식형 약물전달체로 이용할 수 있다. 또한, 습윤 환경에서 조직과 조직 사이를 접착하는 이식형 조직접착제로서 이용될 수 있다. 조직 접착제(tissue adhesive)는 조직 사이를 접착하는 물질로서, 상처부위의 보호 및 지혈이나 조직 간의 접합 및 봉합 등의 다양한 목적으로 사용될 수 있다. 본 발명의 마이크로니들(100)은 피부에 삽입 후 표면이나 조직 내 체액을 흡수하여 팁 부분만 선택적으로 팽윤하여 부풀고, 이에 따라 조직과 기계적 맞물림을 이룰 수 있어, 습윤 표면에서도 효과적으로 조직을 접착할 수 있다. 때문에, 본 발명의 마이크로니들(100)은 접착이 필요한 조직에 삽입하여 코팅층(124)의 팽윤을 통해 빠르고 용이하게 조직을 접착할 수 있는 조직접착제로서 이용할 수 있고, 피부뿐만 아니라, 근육, 점막 등 다양한 연조직(soft tissue)에서도 사용될 수 있다.
또한, 일례로, 본 발명의 마이크로니들(100)은 첨단부(120) 표면과 코팅층(124) 사이에 희생층(122)을 더 포함할 수 있고, 이 경우, 본 발명의 마이크로니들(100)은 첨단부(120) 표면의 적어도 일부분을 커버하는 희생층(122) 및 희생층(122) 상에 형성되고 희생층(122)의 적어도 일부분을 커버하는 코팅층(124)의 적층 구조를 포함할 수 있다.본 발명의 희생층(122)은 수분에 노출되는 경우 수분에 의해 가장 먼저 용해되어 사라질 수 있는 수용성 화합물로 형성된 박막 층을 의미한다. 희생층(122)은 마이크로니들(100)의 첨단부(120) 표면과 친밀하게 부착되어 박막을 형성함으로써 마이크로니들(100)과 코팅층(124) 사이의 직접적인 접촉을 막아, 마이크로니들(100)로부터 기인하는 코팅층(124)의 특성 변화를 방지하거나 코팅층(124)이 약물을 담지하는 경우, 약물의 활성을 유지할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 마이크로니들(100)을 피부에 삽입하는 경우, 마이크로니들(100)로부터 코팅층(124)이 용이하게 분리되도록 할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 마이크로니들(100)을 피부에 삽입하는 경우, 피부 조직 내의 체액이나 혈액에 의해 코팅층(124) 보다 희생층(122)이 먼저 용해되어 사라지고, 이에 의해 마이크로니들(100)의 첨단부(120) 표면과 코팅층(124) 사이에 빈 공간(틈)이 형성되어 마이크로니들(100)로부터 코팅층(124)이 분리될 수 있다. 이에 대한 보다 구체적인 설명은 하기에서 후술하도록 한다.
희생층(122)은 수분에 의해 빠르게 용해될 수 있을 정도의 수용해성을 갖는 수용성 화합물로 형성될 수 있고, 이때, 희생층(122)을 형성하는 물질은 희생층(122) 상에 코팅되는 코팅층(124)의 형성이 용이하도록 할 수 있는 물질일 수 있다. 일례로, 희생층(122) 형성 물질은 단당류 또는 수용성 고분자일 수 있고, 희생층(122)이 빠르게 용해되어 코팅층(124)을 신속하게 분리하기 위해서는 체액이나 혈액과 같은 수분에 의해 빠르게 용해될 수 있는 단당류나 분자량 10 K 미만의 분자량을 갖는 수용성 고분자를 이용할 수 있다. 일례로, 본 발명의 희생층(122)을 형성할 수 있는 단당류로서 수크로오스(sucrose)를 사용할 수 있다. 본 발명의 희생층(122)이 단당류나 저분자량의 수용성 고분자로 형성되는 경우, 희생층(122)의 두께에 따라 용해 속도에 차이는 있으나 대체적으로 10분 이내로 용해되어 코팅층(124)을 마이크로니들(100)로부터 분리할 수 있다.
본 발명의 마이크로니들(100)은 상기에서 설명한 바와 같이, 마이크로니들(100)을 체내에 삽입 시 체액이나 혈액과 같은 수분에 의해 팽윤성 고분자로 형성된 코팅층(124)이 팽윤하여 피부 조직과 기계적으로 견고히 맞물리게 되는데, 이때, 희생층(122)이 존재하는 경우, 희생층(122)이 팽윤성 고분자 코팅층(124)이 용해되기 이전에 가장 먼저 용해되어 마이크로니들(100)과 코팅층(124) 사이에 빈 공간을 형성한다. 때문에, 삽입된 마이크로니들(100)을 피부로부터 제거하는 경우, 마이크로니들(100)과 코팅층(124) 사이의 간극으로부터 마이크로니들과 코팅층(124)의 분리를 더욱 용이하게 하여, 마이크로니들(100)만 피부로부터 제거되고 팽윤한 코팅층(124)은 피부 조직에 남아있도록 할 수 있다. 즉, 본 발명의 마이크로니들(100)로부터 보다 용이하게 코팅층(124)을 분리하여 코팅층(124)을 체내에 이식할 수 있다. 한편, 일례로, 본 발명의 마이크로니들(100)이 총알과 같은 형태인 경우, 팽윤한 코팅층(124)을 마이크로니들(100)로부터 보다 용이하게 분리할 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 하기 본 발명의 마이크로니들의 제조 방법에서 보다 구체적으로 후술하기로 한다.
이하에서는 본 발명의 이식형 마이크로니들의 제조 방법을 도 1 및 2와 함께 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이식형 마이크로니들의 제조 방법은 첨단부(120)를 갖는 마이크로니들(100)을 스테이지(stage)에 장착하고, 스테이지를 일정한 기울기로 기울인 상태에서 마이크로니들(100)의 첨단부(120)에 팽윤성 고분자 용액을 코팅하여, 코팅층(124)을 형성하는 단계를 포함한다.
마이크로니들(100), 팽윤성 고분자는 상기 본 발명의 마이크로니들(100)에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로, 이에 중복되는 상세한 설명은 생략하고 차이점을 위주로 후술하기로 한다.
마이크로니들(100)은 일정한 기울기로 기울인 상태에서 팽윤성 고분자 용액을 코팅하면, 마이크로니들(100)의 첨단부(120)의 경사도가 감소하게 되어 용액의 코팅이 유리하게 된다. 즉, 마이크로니들(100)을 따라 팽윤성 고분자 용액이 흘러내리는 것을 방지하여, 팽윤성 고분자 코팅층(124)이 보다 용이하게 형성되도록 할 수 있다. 이때, 일례로 상기 기울기는 0° 초과 90° 미만일 수 있고, 바람직하게는 45°일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따라 마이크로니들(100)을 기울인 상태에서 팽윤성 고분자 용액을 코팅하면, 마이크로니들(100)의 첨단부(120)에 전체적으로 팽윤성 고분자 용액이 균일하게 도포되지 않고 일부분에만 선택적으로 다른 부분과 비교하여 상대적으로 많은 양의 용액이 점적되어 코팅될 수 있기 때문에, 형성된 코팅층(124)은 마이크로니들(100)의 첨단부(120) 표면에서 균일한 두께를 갖지 않고 일부분에만 많은 양이 존재할 수 있다. 즉, 마이크로니들(100)의 첨단부(120) 표면에 비대칭적인 팽윤성 고분자 코팅층(124)이 형성될 수 있다. 이러한 비대칭 팽윤성 고분자 코팅층(124)을 갖는 마이크로니들(100)은 체내에 삽입 시, 팽윤성 고분자 코팅층(124)의 비대칭적인 구조로부터 더욱 잘 팽윤할 수 있고, 보다 견고히 조직과 맞물릴 수 있으며, 나아가, 마이크로니들(100)을 피부로부터 제거하는 경우, 보다 용이하게 마이크로니들(100)로부터 팽윤성 고분자 코팅층(124)이 탈착되도록 할 수 있다.
일례로, 팽윤성 고분자 용액의 코팅은 점적 방식으로 수행할 수 있고, 이 경우, 디스펜서를 이용할 수 있다. 또한, 도포된 팽윤성 고분자 용액은 필요에 따라 더 물리, 화학 또는 광학적으로 가교시킬 수도 있다.
한편, 일례로, 코팅층(124)을 형성하기 이전에, 마이크로니들(100)의 첨단부(120) 표면에 희생층(122)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있고, 이와 달리, 이미 희생층(122)이 형성되어 있는 마이크로니들(100)의 첨단부(120) 표면에 코팅층(124)을 형성할 수도 있다. 이때, 희생층은 상기 본 발명의 마이크로니들의 제조 방법에서 설명한 바와 같이, 단당류 또는 10k 미만의 분자량을 갖는 수용성 고분자로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이식형 마이크로니들의 제조 방법은 원통형의 몸체부와 원뿔형의 첨단을 갖는 형상의 마이크로니들(100)의 첨단부(124) 표면의 적어도 일부분을 커버하도록 팽윤성 고분자 용액을 코팅하여, 코팅층(124)을 형성하는 단계를 포함한다.
마이크로니들(100), 팽윤성 고분자는 상기 본 발명의 마이크로니들(100)에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로, 이에 중복되는 상세한 설명은 생략하고 차이점을 위주로 후술하기로 한다.
원통형의 몸체부와 원뿔형의 첨단을 갖는 총알과 같은 형태를 갖는 마이크로니들(100)에 팽윤성 고분자 용액을 코팅하는 경우, 코팅층(124)이 보다 안정적으로 코팅될 수 있다. 구체적으로, 마이크로니들(100)에 고분자 용액을 코팅할 때의 중요한 요소는 접촉 면적(contact area), 접촉면의 기울어진 각도(sliding angle)이고, 이는 용액과 접촉면 사이에 필요한 부착력(
Figure 112018006340286-pat00001
)으로 계산될 수 있다. 이때, 접촉 면적이 줄어들거나 경사면이 클수록 표면과의 부착력에 비해 액적의 중력이 더 크게 작용해서 안정적인 코팅이 힘들고 기울진 면을 따라 흘러 내려가게 된다(식 1 참조).
[식 1]
Figure 112018006340286-pat00002
(식 1에서,
Figure 112018006340286-pat00003
는 용액의 밀도,
Figure 112018006340286-pat00004
는 용액 방울(droplet)의 부피,
Figure 112018006340286-pat00005
는 중력가속도,
Figure 112018006340286-pat00006
는 기울어진 각도이고
Figure 112018006340286-pat00007
는 용액의 접촉 면적이다.)
즉, 동일한 길이를 가진 니들의 경우, 전체적인 마이크로니들 형상이 전체적으로 원뿔(cone)과 같은 형상을 갖는 마이크로니들 보다 원기둥형의 몸체부와 원뿔형의 첨단을 갖는 총알과 같은 형상을 갖는 마이크로니들이 마이크로니들의 첨단부의 경사도가 더 낮고 접촉 면적이 더 넓기 때문에, 마이크로니들 표면에 안정적으로 용액 코팅이 가능하다. 때문에, 본 발명에 따라 원기둥형의 몸체부와 원뿔형의 첨단을 갖는 총알과 같은 형상의 마이크로니들(100)에 팽윤성 고분자 코팅층을 형성함으로써, 마이크로니들(100)의 몸체부를 따라 팽윤성 고분자 용액이 흘러내리는 것을 방지하여, 마이크로니들(100)의 첨단부(120) 표면에만 코팅층(124)을 형성할 수 있다.
또한, 마이크로니들(100)이 원기둥형의 몸체부와 원뿔형의 첨단을 갖는 총알과 같은 형상을 갖는 경우, 이를 체내에 삽입 후 제거할 때, 마이크로니들(100)의 구조에 의해 팽윤한 코팅층(124)과의 분리가 더욱 용이할 수 있다. 즉, 마이크로니들이 원기둥형의 몸체부와 원뿔형의 첨단을 갖기 때문에, 이를 제거하는 경우 보다 용이하게 수분에 의해 팽윤한 코팅층(124)이 분리될 수 있다.
한편, 일례로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 원통형의 몸체부와 원뿔형의 첨단을 갖는 형상의 마이크로니들(100)의 첨단부(124) 표면에 팽윤성 코팅층 용액을 코팅하여 코팅층(124)을 형성하는 단계는, 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 이식형 마이크로니들의 제조 방법에서 설명한 바와 같이, 원통형의 몸체부와 원뿔형의 첨단을 갖는 형상의 마이크로니들(100)을 스테이지에 장착하고, 이를 일정한 기울기로 기울인 상태에서 수행할 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 이식형 마이크로니들의 제조 방법에서 설명한 바와 같이, 일례로, 팽윤성 고분자 용액의 코팅은 점적 방식으로 수행할 수 있고, 이 경우, 디스펜서를 이용할 수 있다. 또한, 도포된 팽윤성 고분자 용액은 필요에 따라 더 물리, 화학 또는 광학적으로 가교시킬 수도 있다.
뿐만 아니라, 일례로, 코팅층(124)을 형성하기 이전에, 마이크로니들(100)의 첨단부(120) 표면에 희생층(122)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있고, 이와 달리, 이미 희생층(122)이 형성되어 있는 마이크로니들(100)의 첨단부(120) 표면에 코팅층(124)을 형성할 수도 있다. 이때, 희생층은 상기 본 발명의 마이크로니들의 제조 방법에서 설명한 바와 같이, 단당류 또는 10k 미만의 분자량을 갖는 수용성 고분자로 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이식형 마이크로니들의 제조 방법은 첨단부(120)를 갖는 마이크로니들(100)의 첨단부(120) 표면에 선택적으로 수분에 의해 계면 또는 표면의 적어도 일부분이 단시간 용해 가능하도록 불완전 가교된 팽윤성 고분자 용액을 코팅하여, 코팅층(124)을 형성하는 단계를 포함한다.
마이크로니들(100), 팽윤성 고분자는 상기 본 발명의 마이크로니들(100)에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로, 이에 중복되는 상세한 설명은 생략하고 차이점을 위주로 후술하기로 한다.
본 발명에서 수분에 의해 계면 또는 표면의 적어도 일부분이 단시간 용해 가능하도록 불완전 가교된 팽윤성 고분자 용액은 팽윤 후 계면 또는 표면의 적어도 일부분이 단시간 내에 용해될 수 있을 정도의 가교도를 갖는 팽윤성 고분자를 포함하는 용액을 의미할 수 있다. 이때, 단시간은 삽입 후 1시간 이내를 의미할 수 있고, 바람직하게는 30분 이내, 보다 바람직하게는 15분 이내를 의미할 수 있으나, 단시간은 선택된 고분자에 따라 차이가 있을 수 있으며 본 발명이 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에 따르면, 수분에 의해 단기간 용해 가능하도록 불완전 가교된 팽윤성 고분자 용액을 마이크로니들(100)의 첨단부(120)에 코팅하면, 마이크로니들(100)을 체내에 삽입 시, 코팅층(124)을 형성하는 팽윤성 고분자가 충분히 가교되지 않아, 코팅층(124)의 표면이 수분에 의해 빠르게 용해되고, 이에 따라 마이크로니들(100)로부터 용이하게 분리될 수 있다.
이때, 일례로, 수분에 의해 단기간 용해 가능하도록 불완전 가교된 팽윤성 고분자로는 600k 이하의 분자량을 갖는 팽윤성 고분자를 이용할 수 있다. 일례로, 분자량이 600k 이상인 경우 고분자 분자사슬간의 물리적 가교에 의해 용해가 비교적 천천히 일어나기 때문에, 바람직하게는 600k 이하의 분자량을 갖는 팽윤성 고분자를 이용할 수 있지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 일례로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 첨단부(120)를 갖는 마이크로니들(100)의 첨단부(120)에 수분에 의해 계면 또는 표면의 적어도 일부분이 단시간 용해 가능하도록 불완전 가교된 팽윤성 고분자 용액을 코팅하여 코팅층(124)을 형성하는 단계는, 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 이식형 마이크로니들의 제조 방법에서 설명한 바와 같이, 마이크로니들(100)을 스테이지에 장착하고 이를 일정한 기울기로 기울인 상태에서 수행할 수 있고, 또는 상기 본 발명의 다른 실시예에 따른 이식형 마이크로니들의 제조 방법에서 설명한 바와 같이, 원통형의 몸체부와 원뿔형의 첨단을 갖는 형상의 마이크로니들(100)의 첨단부(124)에 수분에 의해 계면 또는 표면의 적어도 일부분이 단시간 용해 가능하도록 불완전 가교된 팽윤성 고분자 용액을 코팅하여 수행할 수도 있으며, 또는 원통형의 몸체부와 원뿔형의 첨단을 갖는 형상의 마이크로니들(100)을 일정한 기울기로 기울인 상태에서 수행할 수도 있다.
또한, 상기 본 발명의 일 실시예 또는 다른 실시예에 따른 이식형 마이크로니들의 제조 방법에서 설명한 바와 같이, 일례로, 팽윤성 고분자 용액의 코팅은 점적 방식으로 수행할 수 있고, 이 경우, 디스펜서를 이용할 수 있다. 또한, 도포된 팽윤성 고분자 용액은 필요에 따라 더 물리, 화학 또는 광학적으로 가교시킬 수도 있다.
뿐만 아니라, 일례로, 코팅층(124)을 형성하기 이전에, 마이크로니들(100)의 첨단부(120) 표면에 희생층(122)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있고, 이와 달리, 이미 희생층(122)이 형성되어 있는 마이크로니들(100)의 첨단부(120) 표면에 코팅층(124)을 형성할 수도 있다. 이때, 희생층은 상기 본 발명의 마이크로니들의 제조 방법에서 설명한 바와 같이, 단당류 또는 10k 미만의 분자량을 갖는 수용성 고분자로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이식형 마이크로니들의 제조 방법은 첨단부(120) 표면의 적어도 일부를 커버하는 희생층(122)을 포함하는 마이크로니들(100)의 첨단부(120) 표면 희생층(122) 상에 팽윤성 고분자 용액을 코팅하여, 팽윤성 고분자 코팅층(124)을 형성하는 단계를 포함한다.
마이크로니들(100), 팽윤성 고분자는 상기 본 발명의 마이크로니들(100)에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로, 이에 중복되는 상세한 설명은 생략하고 차이점을 위주로 후술하기로 한다.
이때, 상기 팽윤성 고분자 코팅층(124)을 형성하는 단계 이전에, 첨단부(120)를 갖는 마이크로니들(100)의 첨단부(120) 표면에 수용성 화합물을 포함하는 희생층 용액을 코팅하여, 희생층(122)을 형성하는 단계를 포함하여, 첨단부(120) 표면의 적어도 일부를 커버하는 희생층(122)을 포함하는 마이크로니들(100)을 준비할 수 있다.
희생층을 형성하는 희생층 용액은 희생층 상에 팽윤성 고분자 용액을 도포하는 경우, 희생층이 일부 용해되어 팽윤성 고분자 용액의 점도를 향상시킬 수 있는 단당류 또는 저분자량의 수용성 고분자와 같은 수용성 화합물을 포함한다. 일례로, 이러한 수용성 화합물은 수크로오스일 수 있고, 일례로, 상기 희생층 용액을 수크로오스 수용액일 수 있다. 이때, 수크로오스 수용액은 바람직하게는 점도값 0.95 ~ 1.3 cp, 농도 1~ 5 wt%를 가질 수 있고, 이때, 희생층을 형성하는 수크로오스 수용액의 부피는 0.05 ~ 0.3 μl 정도일 수 있다. 상기에서는 구체적인 점도값, 농도 및 부피를 예시적으로 언급하였으나, 본 발명이 이에 반드시 제한되는 것은 아니며 선택된 수용성 화합물 용액이 점적되어 코팅될 수 있는 점도, 농도 및 부피이면 가능할 수 있다.
본 발명에 따르면, 수용성 화합물로 형성된 희생층(122) 상에 팽윤성 고분자 용액을 도포함으로써, 팽윤성 고분자 용액이 마이크로니들(100)을 따라 흘러내리지 않고 표면장력 등에 의해 희생층(122) 표면에 밀접하게 코팅될 수 있다. 또한, 희생층(122)이 팽윤성 고분자 용액을 도포 시 적어도 일부가 용해될 수 있는 수용성 화합물로 형성되기 때문에, 팽윤성 고분자 용액을 도포하면 희생층(122)의 표면의 적어도 일부분이 팽윤성 고분자 용액에 의해 일시적으로 용해되어 점도 상승 등에 의해 팽윤성 고분자 용액이 흘러내리지 않고 희생층(122) 상에 형성될 수도 있다. 즉, 마이크로니들(100) 첨단부(120)에만 코팅층(124)을 코팅될 수 있다. 때문에, 본 발명에 따르면, 희생층(122)을 형성한 후에 별도의 플라즈마 처리와 같은 처리 공정 없이도 희생층(122) 상에 용이하게 코팅층(124)을 형성할 수 있다. 일례로, 희생층(122)이 수크로오스로 형성되는 경우, 상기와 같은 메카니즘에 의해 코팅층(120)으로 형성 가능한 팽윤성 고분자로는 가교 및 가교되지 않은 젤라틴, 키토산, 콘드로이틴 설페이트, 히알루론산 등을 이용할 수 있고, 이때, 팽윤성 고분자는 작용기가 도입되어 있거나 다른 고분자와 공중합된 고분자일 수도 있다.
한편, 일례로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 첨단부(120) 표면의 적어도 일부를 커버하는 희생층(122)을 포함하는 마이크로니들(100)의 첨단부(120) 표면 희생층(122) 상에 팽윤성 고분자 용액을 코팅하여, 팽윤성 고분자 코팅층(124)을 형성하는 단계, 및 팽윤성 고분자 코팅층(124)을 형성하기 이전에 마이크로니들(100)의 첨단부(120) 표면에 수용성 화합물을 포함하는 희생층 용액을 코팅하여, 희생층(122)을 형성하는 단계 중 적어도 어느 하나는, 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 이식형 마이크로니들의 제조 방법에서 설명한 바와 같이, 마이크로니들(100)을 스테이지에 장착하고 이를 일정한 기울기로 기울인 상태에서 수행할 수 있고, 또는 상기 본 발명의 다른 실시예에 따른 이식형 마이크로니들의 제조 방법에서 설명한 바와 같이, 원통형의 몸체부와 원뿔형의 첨단을 갖는 형상의 마이크로니들(100)를 이용할 수 있으며, 또는 원통형의 몸체부와 원뿔형의 첨단을 갖는 형상의 마이크로니들(100)을 일정한 기울기로 기울인 상태에서 수행할 수도 있다.
또한, 상기 본 발명의 일 실시예 또는 다른 실시예에 따른 이식형 마이크로니들의 제조 방법에서 설명한 바와 같이, 일례로, 희생층 용액의 코팅 및 팽윤성 고분자 용액의 코팅은 점적 방식으로 수행할 수 있고, 이 경우, 디스펜서를 이용할 수 있다. 또한, 도포된 팽윤성 고분자 용액은 필요에 따라 더 물리, 화학 또는 광학적으로 가교시킬 수도 있다.
뿐만 아니라, 상기 팽윤성 고분자는 상기 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이식형 마이크로니들에서 설명한 바와 같이, 수분에 의해 계면 또는 표면의 적어도 일부분이 단시간 용해 가능하도록 불완전 가교된 팽윤성 고분자일 수 있으나, 이때, 상기 팽윤성 고분자로 형성된 코팅층(124) 보다 희생층(122)이 먼저 용해될 수 있다.
아울러, 상기에서 설명한 본 발명의 실시예들에 따른 이식형 마이크로니들의 제조 방법에서, 마이크로니들(100)의 첨단부(120)는 코팅층(124)을 형성하기 이전에, 또는 희생층(122)을 포함하는 경우 희생층(122)을 형성하기 이전에, 마이크로니들(100)의 첨단부(120) 표면을 선택적으로 친수화 처리할 수 있다.
이때, 마이크로니들(100)은 마이크로니들(100)의 첨단부(120)만을 노출시켜, 노출된 마이크로니들의 첨단부(120)을 선택적으로 친수화 표면 처리할 수 있다. 이때, 친수화 표면 처리 방법은 다양한 친수화 표면 처리 방법을 이용할 수 있다. 일례로, 마이크로니들의 첨단부(120)만을 노출시킨 마이크로니들(100)을 마이크로니들(100)의 표면과 화학적 반응할 수 있는 물질의 용액에 접촉시켜, 마이크로니들의 첨단부(120)만을 선택적으로 친수화 할 수 있다. 또는, 이와 달리, 상기 친수화 처리는 플라즈마 처리일 수 있다.
도 3은 마이크로니들(100)의 첨단부(120) 표면을 선택적으로 플라즈마 처리 후, 희생층(122) 및 희생층(122) 상에 팽윤성 고분자 코팅층(124)을 형성하는 구체적인 실시예에 따른 본 발명의 마이크로니들의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
구체적으로, 도 3에서 (a)는 마이크로니들의 마스킹 필름 부착을 설명하기 위한 모식도이고, (b)는 마이크로니들의 선택적인 플라즈마 처리를 설명하기 위한 모식도이다. (c)는 희생층 형성을 설명하기 위한 모식도이고, (d)는 코팅층 형성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 3을 도 1 및 2와 함께 참조하면, 마이크로니들(100)을 선택적으로 플라즈마 처리하기 위해, 첨단부(120)만을 노출시킨 마이크로니들(100)의 노출된 첨단부(120)를 선택적으로 플라즈마 처리할 수 있다. 마이크로니들(100)의 첨단부(120) 노출은 첨단부(120)를 제외한 전반적인 마이크로니들(100)의 표면에 마스킹 필름(masking film)을 위치시켜 수행할 수 있다(도 3의 (a) 및 (b) 참조).
상기 플라즈마는 마이크로니들(100) 첨단부(120) 표면에 하이드록시기(hydroxyl group, -OH), 카르복시기(carboxyl group, -COOH)와 같은 친수성 작용기들을 형성할 수 있는 플라즈마일 수 있다. 즉, 상기 플라즈마는 첨단부(120) 표면을 친수화 처리할 수 있는 플라즈마일 수 있다. 일례로, 상기 친수화 처리 가능한 플라즈마는 산소 플라즈마, 아르곤 플라즈마, 또는 암모니아 플라즈마일 수 있다. 상기에서는 친수화 처리에 플라즈마를 이용하는 구체적인 실시예를 들어 본 발명을 설명하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
일례로, 본 발명의 마이크로니들(100)이 도면에 도시한 바와 같이, 희생층(122) 및 팽윤성 코팅층(124)을 모두 포함하는 경우, 마이크로니들(100)의 첨단부(120) 표면을 친수화 처리함으로써, 희생층(122)을 형성하는 수용성 화합물을 포함하는 희생층(122) 용액을 마이크로니들(100) 첨단부(120) 표면에 용이하게 코팅할 수 있고(도 3의 (c) 참조), 형성된 희생층(122) 상에 별도의 처리 없이 팽윤성 고분자 용액을 코팅할 수 있다(도 3의 (d) 참조).
한편, 도면에는 도시하지 않았으나, 본 발명의 이식형 마이크로니들(100)이 희생층(122)을 포함하지 않는 경우, 마이크로니들(100)의 첨단부(120) 표면을 플라즈마로 처리하는 시간을 조절하여 마이크로니들(100)의 첨단부(120) 표면과 코팅층(124) 사이의 접착력을 조절할 수 있고, 이에 따라, 코팅층(124)이 보다 용이하게 마이크로니들(100)의 첨단부(120)에 코팅될 수 있는 동시에, 체내에 삽입 시 잘 탈착되도록 플라즈마 처리할 수 있다. 이때, 마이크로니들(100)의 첨단부(120) 표면과 코팅층(124) 사이의 접착력은 플라즈마 처리 시간과 비례할 수 있다.
또한, 일례로, 상기에서 본 발명의 실시예들에서 팽윤성 고분자 용액은 점적 가능한 정도의 점도, 농도 및 부피로 코팅될 수 있고 이는 일례로, 점도값 10 ~ 20,000 cp, 부피 0.1 ~ 0.4 μl 정도일 수 있다. 상기에서는 구체적인 점도값, 농도 및 부피를 예시적으로 언급하였으나, 본 발명이 이에 반드시 제한되는 것은 아니며 선택된 고분자 용액이 점적되어 코팅될 수 있는 점도, 농도 및 부피이면 가능할 수 있다. 예를 들어, 팽윤성 고분자로서 분자량이 600k인 히알루론산을 이용하는 경우, 이를 포함하는 히알루론산 용액은 점도값 20 ~ 20,000 cp, 농도 0.25 ~ 3 wt%인 것이 바람직할 수 있고, 점적되는 히알루론산 용액의 부피는 0.15 ~ 0.4 μl인 것이 바람직할 수 있다. 또한, 일례로, 가교 젤라틴을 이용하는 경우, 가교 젤라틴은 약 5 wt% 농도로 점도값 30 ~ 100 cp, 부피 0.1 ~ 0.4 μl 정도의 부피로 코팅하는 것이 바람직할 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 팽윤성 고분자 용액은 약물과 같은 기능성 물질을 포함할 수도 있다. 약물을 포함하는 팽윤성 고분자 용액으로 코팅층(124)을 형성하는 경우, 마이크로니들(100)이 피부 조직 내에 삽입 시 코팅층(124)으로부터 약물을 방출할 수 있다. 마이크로니들(100)로부터 방출되는 약물의 양은 팽윤성 고분자 용액에 첨가되는 약물의 양을 조절하거나 마이크로니들(100)의 첨단부(120) 표면에 팽윤성 고분자를 코팅하는 횟수를 조절하거나, 또는 팽윤성 고분자의 가교 정도를 제어하여 조절할 수 있다. 이때, 일례로, 코팅층(124)을 천천히 용해시키기 위해, 코팅층(124)은 점적된 팽윤성 고분자 용액을 물리적, 화학적, 또는 광학적으로 가교시켜 가교 정도를 증가시킬 수 있고, 이와 달리, 가교된 팽윤성 고분자 용액을 점적하여 코팅층(124)을 형성할 수도 있다. 또한, 일례로, 코팅층(124)을 빠르게 용해시키기 위해서는 가교되지 않은 팽윤성 고분자를 이용할 수 있다.
본 발명은 약물과 같은 기능성 물질을 포함하는 팽윤성 고분자 용액을 선택적으로 마이크로니들(100)의 첨단부(120)에만 코팅함으로써, 마이크로니들(100)의 첨단부(120)에만 기능성 물질을 포함시킬 수 있고, 이에 따라, 전달하고자하는 기능성 물질의 양을 손실 없이 체내로 전달할 수 있다. 따라서, 기능성 물질의 낭비 없이 효율적이고 경제적으로 기능성 물질을 전달할 수 있다.
이하에서는 구체적인 실시예를 들어, 본 발명의 마이크로니들, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 패치에 대하 보다 상세히 설명하도록 한다.
먼저, 체내에 삽입 시 부러지지 않은 정도의 강도를 갖고 생체적합한 고분자인, 폴리락타이드 글리콜라이드(poly(lactic-co-glycolic acid), PLGA)를 이용하여 총알과 같은 형태를 갖는 마이크로니들을 갖는 마이크로니들 패치를 제조한 후, 마이크로니들에 마스킹 필름을 배치시켜, 마이크로니들 첨단부 표면에만 선택적으로 산소 플라즈마 처리하였다.
그 다음, 고분자로서 600k 히알루론산을 이용하여 코팅층을 형성하였다. 구체적으로, 선택적으로 첨단부에만 플라즈마 처리된 마이크로니들을 포함하는 마이크로니들 패치를 스테이지에 장착하고 이를 약 45°의 각도로 기울인 후, 수분에 의해 단시간 용해 가능한 분자량인 600 k 히알루론산을 포함하는 히알루론산 용액을 마이크로니들의 첨단부에 점적시켰다. 그 다음, 이를 상온에서 건조하여, 본 발명의 실시예 1에 따른 마이크로니들 패치(이하, 마이크로니들 1)를 제조하였다.
도 4a는 본 발명의 실시예 1에 따른 마이크로니들을 설명하기 위한 도면으로, 선택적으로 첨단부에만 플라즈마 처리된 마이크로니들의 첨단부 표면에 히알루론산 용액을 점적한 후 및 이를 상온에서 건조한 후의 코팅층을 나타내는 사진이다.
도 4a를 참조하면, 본 발명에 따라 마이크로니들의 첨단부 표면에 히알루론산 용액을 점적한 후, 히알루론산 용액이 마이크로니들을 따라 흘러내리지 않고 그 형태를 유지함을 확인할 수 있으며, 이를 상온에서 건조한 후에는 마이크로니들의 첨단부에 밀착되어 마이크로니들의 첨단부 형태를 그대로 유지하면서 박막의 형태로 형성됨을 확인할 수 있다.
그 다음, 본 발명의 실시예 1에 따른 마이크로니들 1을 피부 조직을 모방한 아가로스겔에 삽입하고 일정 시간 경과 후 마이크로니들 1을 아가로스겔로부터 제거한 다음, 아가로스겔과 마이크로니들 1의 변화를 확인하였다.
도 4b는 본 발명의 실시예 1에 따른 마이크로니들을 설명하기 위한 도면으로, 본 발명의 실시예 1에 따른 마이크로니들 1을 아가로스겔에 삽입한 후 제거함에 따른 아가로스겔과 마이크로니들의 표면을 나타내는 사진이다(스케일 바; 500 μm).
도 4b를 참조하면, 히알루론산 코팅층이 형성된 마이크로니들 1이 아가로스겔에 삽입된 후, 히알루론산 코팅층이 팽윤함을 확인할 수 있고, 특히, 마이크로니들 1을 아가로스겔로부터 제거하자 히알루론산 코팅층은 아가로스겔에 남아 용해되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 제거된 마이크로니들 1의 표면에는 잔여 코팅층이 없는 것을 확인할 수 있고, 이것은 본 발명에 따른 마이크로니들 1에서 코팅층이 아가로스겔 내의 수분에 의해 팽윤함과 동시에 표면층이 빠르게 용해되어 마이크로니들 1과 용이하게 분리되어 피부 조직에 이식될 수 있음을 의미한다.
즉, 본 발명에 따라 코팅층을 용이하게 이식할 수 있는 이식형 마이크로니들을 제조하였음을 확인할 수 있고, 본 발명에 따른 이식형 마이크로니들은 수분에 의해 빠르게 코팅층이 분리되어 용이하게 체내에 이식할 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 첨단부 표면이 선택적으로 플라즈마 표면 처리된 마이크로니들 패치를 스테이지에 장착하고 약 45°의 경사각도로 기울인 후, 마이크로니들의 첨단부에만 디스펜서를 이용하여 수크로오스 수용액을 점적시켰다. 그 다음, 이를 상온에서 건조하여, 희생층을 제조하였다.
도 5a는 본 발명의 실시예 2에 따른 마이크로니들을 설명하기 위한 도면으로, 선택적으로 첨단부에만 플라즈마 처리된 마이크로니들의 첨단부 표면에 수크로오스 수용액을 점적한 후 및 이를 상온에서 건조한 후의 희생층을 나타내는 사진이다.
도 5a를 참조하면, 마이크로니들 표면에 점적된 희생층 용액(수크로오스 수용액) (푸른색)은 점적 후 마이크로니들을 따라 흘러내리지 않고 그 형태를 유지함을 확인할 수 있으며, 이를 상온에서 건조한 후에는 마이크로니들의 첨단부에 밀착되어 마이크로니들의 첨단부 형태를 그대로 유지하면서 박막의 형태로 형성됨을 확인할 수 있다.
이어서, 수크로오스 희생층 상에 젤라틴과 가교제로서 제니핀(genipin)을 혼합한 젤핀 용액(gelatin + genipin)을 점적시킨 후, 이를 상온에서 건조해 코팅층을 형성하여, 본 발명의 실시예 2에 따른 마이크로니들(이하, 마이크로니들 2)를 제조하였다.
5b는 본 발명의 실시예 2에 따른 마이크로니들을 설명하기 위한 도면으로, 수크로오스 희생층 상에 젤핀 용액을 점적한 후 및 이를 상온에서 건조한 후의 코팅층을 나타내는 사진이다.
도 5b를 참조하면, 푸른색의 수크로오스 희생층 상에 젤핀 용액을 점적한 후, 젤핀 용액이 마이크로니들을 따라 흘러내리지 않고 그 형태를 유지함을 확인할 수 있고, 이를 상온에서 건조한 후에는 희생층을 커버하면서 마이크로니들의 첨단부에 밀착되어 마이크로니들의 첨단부 형태를 그대로 유지하면서 박막의 형태로 형성됨을 확인할 수 있다.
즉, 본 발명에 따라, 마이크로니들의 첨단부에만 희생층 및 코팅층을 형성할 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 수크로오스 희생층 및 젤핀 코팅층이 형성된 본 발명의 실시예 2에 따른 마이크로니들 2를 피부 조직을 모방한 아가로스겔에 삽입한 후 마이크로니들 2를 제거함에 따른 아가로스겔과 마이크로니들 2의 표면을 나타내는 사진이다(스케일 바; 500 μm).
도 5c는 본 발명의 실시예 2에 따른 마이크로니들을 설명하기 위한 도면으로, 본 발명의 실시예 2에 따른 마이크로니들 2를 아가로스겔에 삽입한 후 제거함에 따른 아가로스겔과 마이크로니들의 표면을 나타내는 사진이다(스케일 바; 500 μm).
도 5c에서 (a)는 본 발명의 실시예 2에 따른 마이크로니들 2를 아가로스겔에 삽입하고 일정 시간 경과 후의 사진을 나타내고, (b)는 마이크로니들 2를 아가로스겔에서 제거한 후 아가로스겔의 사진을 나타내며, (c)는 아가로스겔로부터 제거된 마이크로니들 2의 표면을 나타낸다.
도 5c를 참조하면, 도 5c의 (a)에 도시된 바와 같이, 수크로오스 희생층 및 젤핀 코팅층이 형성된 마이크로니들을 아가로스겔에 삽입한 후 젤핀 코팅층이 수분을 흡수하여 팽윤함을 확인할 수 있고, 5c의 (b)에 도시한 바와 같이, 아가로스겔로부터 마이크로니들을 제거하면 마이크로니들은 제거되나 팽윤한 젤핀 코팅층은 아가로스겔과 기계적으로 견고히 맞물려 아가로스겔 내에 남는 것을 확인할 수 있다. 즉, 마이크로니들로부터 젤핀 코팅층이 분리되고, 이에 따라 젤핀 코팅층이 아가로스겔 내에 이식됨을 확인할 수 있다.
또한, 5c의 (c)를 참조하면, 아가로스겔로부터 제거된 마이크로니들 표면에 희생층 및 코팅층이 존재하지 않는 것을 확인할 수 있으며, 이것은 본 발명의 마이크로니들이 아가로스겔에 삽입되면 수크로오스 희생층이 수분에 의해 용해됨을 나타내고, 이로부터 팽윤한 젤핀 코팅층과 마이크로니들 사이에 공간을 형성하여 보다 용이하게 팽윤을 통해 아가로스겔 내에 견고히 고정된 젤핀 코팅층을 마이크로니들로부터 분리할 수 있음을 의미한다.
즉, 본 발명에 따라 마이크로니들의 첨단부 표면에만 희생층과 코팅층을 용이하게 형성할 수 있음을 확인할 수 있고, 본 발명의 따른 마이크로니들을 피부에 삽입 시 코팅층이 피부 조직 내에서 수분에 의해 팽윤하여 피부 조직과 견고히 고정되고 희생층은 수분에 의해 용해되어 상기 마이크로니들을 제거함에 의해 코팅층이 분리되어 조직 내에 이식시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 코팅층 형성 고분자로서 젤라틴, 히알루론산, 키토산, 콘드로이틴 설페이트를 이용하는 경우의 코팅층 형성을 설명하기 위해, 상기 고분자를 이용하여 젤라틴 용액, 히알루론산-메타크릴레이트(methacrylate) 및 광가교제 혼합 용액, 600k 히알루론산 용액, 티올기 도입된 히알루론산(HA-SH) 및 제니핀 혼합 용액, 키토산 및 제니핀 혼합 용액, 콘드로이틴 설페이트 및 제니핀 혼합 용액의 팽윤성 고분자 용액을 각각 준비하였고, 이를 이용하여 상기 도 3을 참조하여 설명한 것과 같은 수크로오스 희생층 상에 각각의 용액을 점적시킨 후 상온에서 건조하였다.
그 결과, 각각의 용액이 점적된 후 마이크로니들은 따라 흘러내리지 않고 건조 후 마이크로니들의 희생층 상에 밀착되어 박막의 형태로 코팅됨을 확인할 수 있었다.
아울러, 마이크로니들의 형상에 따른 차이를 확인하기 위해, 마이크로니들의 형상이 원뿔(콘)형인 마이크로니들을 준비하고, 상기 본 발명의 실시예 1에 따라 마이크로니들을 제조한 것과 실질적으로 동일하게 마이크로니들을 제조하였다.
그 결과, 원뿔형의 마이크로니들에는 희생층이 마이크로니들을 따라 일부가 흘러내리는 것을 확인할 수 있었고, 또한 희생층 상에 코팅층을 형성할 때도 일부 코팅층 용액이 마이크로니들을 따라 흘러내리는 것을 확인할 수 있었다.
뿐만 아니라, 제조된 마이크로니들을 아가로스겔에 삽입 시, 상기 도 5의 (c)에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 따른 마이크로니들은 희생층이 용해되고 팽윤성 코팅층이 완전히 분리되어, 코팅층은 고정된 아가로스겔 내에 위치하고 마이크로니들만 아가로스겔로부터 제거됨을 확인할 수 있으나, 원뿔형의 마이크로니들의 경우 마이크로니들의 제거와 함께 팽윤성 고분자 코팅층이 팽윤한 아가로스겔로부터 다소 이동하였음을 확인할 수 있다. 즉, 마이크로니들의 형상이 총알과 같은 형상인 것이 바람직함을 확인할 수 있다.
따라서, 상기에서 설명한 바를 종합하면, 본 발명의 실시예들에 따라 마이크로니들의 첨단부에만 코팅층을 용이하게 형성할 수 있고, 체내에 삽입 시 코팅층이 용이하게 분리되어 코팅층을 이식할 수 있는 마이크로니들을 제조할 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 특히, 도 4a 내지 5c를 참조하면, 일정한 기울기에서 희생층과 코팅층을 형성함으로써, 마이크로니들 첨단부 표면에서 희생층 및 코팅층이 마이크로니들의 첨단부 일부분에 더 많은 양으로 코팅될 수 있음을 확인할 수 있고, 이는 이러한 비대칭 코팅으로부터 팽윤성 고분자 코팅층이 아가로스겔 내에 보다 견고히 고정될 수 있음을 의미한다.
뿐만 아니라, 이식된 코팅층은 약물 등을 담지하여 조직 내에서 용해되면서 이를 방출할 수 있으므로, 이에 따라, 본 발명의 마이크로니들은 이식형 약물 전달체나 팽윤성 코팅층의 견고한 기계적 고정에 기인하여 이식형 조직접착제로서 이용할 수 있음을 확인할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 마이크로니들
120: 마이크로니들 첨단부
122: 희생층
124: 코팅층
200: 패치부
300: 마이크로니들 패치

Claims (21)

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  7. 첨단부를 갖는 마이크로니들의 첨단부에 팽윤성 고분자 용액을 점적하여 코팅층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 코팅층을 형성하는 단계는,
    상기 마이크로니들을 지면에 대하여 0° 초과 90° 미만의 각도로 기울인 상태로 수행하는 것을 특징으로 하고,
    상기 마이크로니들은 원통형의 몸체부와 원뿔형의 첨단을 갖는 형상인 것을 특징으로 하며,
    상기 코팅층을 형성하는 단계에서,
    상기 몸체부와 상기 첨단 사이의 경사도 차이에 의해 점적된 팽윤성 고분자 용액이 상기 마이크로니들을 따라 흘러내리는 것을 방지하여 상기 마이크로니들의 첨단부에 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는,
    마이크로니들의 제조 방법.
  8. 첨단부를 갖는 마이크로니들의 첨단부에 팽윤성 고분자 용액을 점적하여 코팅층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 코팅층을 형성하는 단계 이전에,
    상기 마이크로니들 첨단부 표면에 희생층 용액을 코팅하여 희생층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 코팅층을 형성하는 단계에서,
    희생층이 형성된 마이크로니들 첨단부에 팽윤성 고분자 용액을 점적하여 코팅층을 형성하며,
    상기 희생층은 수분에 의해 팽윤성 고분자 코팅층 보다 먼저 용해되는 것을 특징으로 하는,
    마이크로니들의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 코팅층을 형성하는 단계에서,
    상기 희생층 표면의 적어도 일부분이 점적된 팽윤성 고분자 용액에 의해 일시적으로 용해되어 상기 팽윤성 고분자 용액이 상기 마이크로니들을 따라 흘러내리는 것을 방지해, 상기 희생층 상에 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는,
    마이크로니들의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 희생층 용액은 단당류 및 0초과 10k 미만의 수평균 분자량을 갖는 수용성 고분자 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    마이크로니들의 제조 방법.
  11. 첨단부를 갖는 마이크로니들의 첨단부 표면의 적어도 일부를 커버하는 팽윤성 고분자 코팅층을 포함하고,
    상기 마이크로니들의 첨단부 표면과 팽윤성 고분자 코팅층 사이에, 상기 마이크로니들의 첨단부 표면의 적어도 일부분을 커버하고 수분에 의해 팽윤성 고분자 코팅층 보다 먼저 용해되는 희생층을 더 포함하고,
    상기 코팅층은 상기 희생층의 적어도 일부분을 커버하는 것을 특징으로 하며,
    상기 코팅층은 체내 환경에서 마이크로니들로부터 분리 가능한 것을 특징으로 하는,
    이식형 마이크로니들.
  12. 제11항에 있어서,
    팽윤성 고분자는 젤라틴, 키토산, 콜라겐, 히알루론산 및 콘드로이틴 설페이트 중 적어도 어느 하나의 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    이식형 마이크로니들.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 팽윤성 고분자는 수분에 의해 계면 또는 표면의 적어도 일부분이 단시간 용해 가능하도록 가교된 것을 특징으로 하는,
    이식형 마이크로니들.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 마이크로니들은 원통형의 몸체부와 원뿔형의 첨단을 갖는 형상인 것을 특징으로 하는,
    이식형 마이크로니들.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 코팅층은 마이크로니들의 중심축에 대하여 비대칭으로 형성된 것을 특징으로 하는,
    이식형 마이크로니들.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 코팅층은 일 부분이 다른 부분 보다 두꺼운 두께를 갖는 것을 특징으로 하는,
    이식형 마이크로니들.
  17. 삭제
  18. 제11항에 있어서,
    상기 희생층은 단당류 및 0초과 10k 미만의 수평균 분자량을 갖는 수용성 고분자 중 적어도 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는,
    이식형 마이크로니들.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 이식형 마이크로니들은 체내에 삽입 후 마이크로니들을 제거함에 의해 상기 마이크로니들로부터 상기 코팅층이 분리되어 체내에 이식되는 것을 특징으로 하는,
    이식형 마이크로니들.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 코팅층은 약물을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    이식형 마이크로니들.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 마이크로니들은 이식형 약물전달체 또는 이식형 조직접착제인 것을 특징으로 하는,
    이식형 마이크로니들.
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