KR102249834B1 - 마이크로 니들 패치의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로 니들 패치의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로 니들을 생산하기 위한 몰드에 패치(디스크) 모양의 실리콘 시트를 부착함으로써, 제조 공정 중 원료 및 약물의 사용을 절감하고 다양한 외관 형태의 제품에 대응할 수 있는 마이크로 니들 패치 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 마이크로 니들 패치를 생산하기 위한 실리콘 몰드에 다양한 외관 형태의 실리콘 시트를 부착함으로써, 제조 공정 중 마이크로니들의 손실되는 부분을 최소화하여 원료 및 약물의 사용을 절감하고, 시장에서 요구하는 다양한 외관 형태의 제품에 빠르게 대응할 수 있는 마이크로 니들 패치 제조 방법을 얻을 수 있다.

Description

마이크로 니들 패치의 제조 방법{Manufacturing method of microneedl patch}

본 발명은 마이크로 니들 패치의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마이크로 니들을 생산하기 위한 몰드에 패치(디스크) 모양의 시트를 부착함으로써, 제조 공정 중 원료 및 약물의 사용을 절감하고 다양한 외관 형태의 제품에 대응할 수 있는 마이크로 니들 패치 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 마이크로 니들 패치는 경피 약물전달체계(DDS)의 일환으로 개발된 것이다. 경피 약물전달은 피부의 각질층을 통해 체내로 약물을 투여하여 전신적으로 약물의 전달이 이루지도록 하는 방법이다.

이와 같은 경피 약물전달체계는 경구투여 약물전달에서 발생할 수 있는 위장관 내 약물 분해 작용과 간 대사에 의한 손실을 피할 수 있고, 약물 부작용 등이 발생하는 경우에 사용자에 의해 손쉽게 제거 가능하고, 약물의 방출 형태에 대한 조절이 용이하다.

한편, 체내로 직접 약물이 전달되는 주사방식은 경구투여방식보다는 효과적이지만, 이러한 침습적 약물 주입 방법은 피부에 널리 퍼져있는 통점을 자극하여 사용자로 하여금 통증과 주사에 대한 거부감을 유발하고, 피부에 부분적인 손상, 감염 등의 2차적인 부작용을 초래할 수 있는 문제점이 있다.

이러한 문제점들을 해결하기 위해 최근 경구투여나 주사방식이 갖는 단점을 극복하기 위해 바늘의 길이가 수십㎛ 에서 수백㎛에 불과한 마이크로 니들을 포함한 마이크로 구조체와 장치들이 개발되고 있다. 마이크로 니들은 사용시 통증과 부작용을 최소화고 경피 약물전달에서 가장 큰 장벽인 각질층을 통과하여 피부 내로 충분한 양의 약물을 전달하거나 생체 내 분석 물질을 검출할 수 있어야 한다. 이를 위해서 마이크니들은 적절한 제조공정을 가지고, 소비자 사용시까지 보호되어야 하며, 부작용을 최소화할 수 있도록 피부를 투과할 수 있는 강도, 두께, 길이 등 여러가지 요인들이 고려되어야 한다.

종래의 마이크로 니들 패치의 제조는 다음과 같은 공정을 포함한다.

종래 기술을 나타낸 도 1을 참조하면, 먼저 금속재로서 표면에 수 마이크로 단위의 초정밀 마이크로 니들 패턴(50a)이 형성된 마스터 금형(50)을 제작한 다음, 상기 마스터 금형(50)에 실리콘 소재의 몰드 재료를 주입하여 실리콘 몰드(52)를 제작한다.

이 과정에서 상기 실리콘 몰드(52)는 고형화된 다음 상기 마스터 금형(50)으로부터 분리되어 다음번 제조 공정으로 보내지는 데, 이때 상기 실리콘 몰드(52)의 표면에는 수 마이크로 단위의 초정밀 마이크로 니들 패턴(52a)이 형성된다.

이어, 상기 실리콘 몰드(52)에 용해성 생체 친화 재료를 주입하여 고형화함으로써 마이크로 니들(54)을 제작한다. 이 과정에서 상기 마이크로 니들(54)의 배면, 즉 마이크로 니들 패턴이 형성되지 않은 반대쪽 표면에 점착 시트(56)를 부착한다.

이어, 상기 실리콘 몰드(52)로부터 고형화된 용해성 생체 친화 재료로 제작된 마이크로 니들(54)을 분리한 다음, 별도로 제작된 포장용 용기(58)의 내부에 수납하고 포장용 파우치(미도시)를 이용하여 밀봉함으로써 제조 과정을 종료한다.

그런데, 마이크로니들 패치는 시장에서 요구하는 외관 형태를 가져야 하므로, 상기 마스터 금형 제작 단계부터 요구하는 패치의 외관 형태에 맞게 제작되어야 하는데, 마스터 금형 자체가 수 마이크로 단위의 초정밀의 미세 금형으로 제작되어야 하므로 많은 시간과 고가의 제조 단가가 소요되어 소량의 수량으로 제작될 수 밖에 없을 뿐만 아니라, 한정된 마스터 금형으로부터 상기 실리콘 몰드를 제조하는데 많은 시간이 소요된다. 이렇게 제작된 실리콘 몰드도 특정 제품의 목적으로만 사용할 수 있기 때문에 시장에서 요구되는 다양한 외관 형태를 가져야 하는 제품을 생산하기 위해서는 마스터 금형 제작 단계부터 실리콘 몰드 제작까지 다시 준비해야 하기 때문에 대응력이 저하되는 단점이 있다.

또한, 다양한 외관 형태의 마이크로니들 패치를 제조하기 위해 넓은 면적의 시트 형태로 마이크로니들을 제작하고 각각의 외관 형태의 목형으로 톰슨 가공하여 원하는 제품을 얻을 수 있는데, 이 과정에서 상기 마이크로니들의 표면에 형성된 수 마이크로 단위의 미세한 마이크로 니들 패턴이 훼손될 여지가 있을 뿐 아니라, 필연적으로 대기 중에 노출될 수 밖에 없으므로 제품의 오염이나 훼손이 수반될 수 있는 위험성이 있으며, 특히, 사용되지 못하고 손실되는 마이크로니들 시트 부분이 발생하는 단점이 있다.

무엇보다도, 상기 시트 부분의 손실은 마이크로니들 패치의 원가 상승의 원인이 되며, 마이크로니들의 의약품으로 응용시 고가의 약품의 소실되는 문제로 이어지기 때문에 더 큰 어려움 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명은 마이크로 니들 패치를 생산하기 위한 실리콘 몰드에 다양한 외관 형태의 시트를 부착함으로써, 제조 공정 중 마이크로니들의 손실되는 부분을 최소화하여 원료 및 약물의 사용을 절감하고, 시장에서 요구하는 다양한 외관 형태의 제품에 빠르게 대응할 수 있는 마이크로 니들 패치 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 마이크로 니들 패턴이 형성된 마스터 금형에 실리콘 소재의 재료를 주입하여 실리콘 몰드를 제작하는 단계; 원하는 외관 형태로 타공하여 가공된 시트를 실리콘 몰드에 부착하는 단계; 시트가 부착된 실리콘 몰드에 용해성 생체 친화 재료로 이루어진 혼합용액을 주입하고 건조하여 고형화함으로써 마이크로니들을 제작 하는 단계; 상기 마이크로 니들의 배면에 점착시트를 부착하고 몰드로부터 분리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들 패치의 제조 방법이 제공될 수 있다.

또한, 실리콘 몰드를 제작하는 단계에서 사용되는 몰드용 소재는 액체 상태로서 흐름성이 좋아 미세한 마스터 금형 사이로 쉽게 침투되고 열 및 촉매, UV로 경화되어 음각의 몰드를 형성할 수 있어야 하며, 경화후 수축없이 마스터 금형에서 쉽게 분리 되어야 하므로 본 발명에서는 실리콘이 포함된 주제와 경화제가 포함된 부제를 혼합하여 사용하는 2액형 실리콘 엘라스토머를 사용하였다. 실리콘 엘라스토머는 부가형과 축합형이 있으며, 부가형은 일반적으로 투명하고 내구성이 좋으며 수축율이 적고 치수안정성이 뛰어나는 등 제반 물성이 뛰어나며 FDA에 승인을 받아 식품 및 인체용 제품에 사용하기에 적합한 제품도 있어서 마이크로니들 제작에 적합하며, 축합형은 부가형보다 전반적인 물성은 떨어지지만 값이 싸고 마스터의 재질 및 오염에 따른 경화장애 문제 없이 몰드를 제작할 수 있다.

또한, 상기 몰드용 소재는 실리콘을 포함하여 고무, 아크릴, 우레탄 등과 같은 경화형 엘라스토머 중에 하나 이상 포함하는 것이 바람직하나, 상기 소재로 제한되는 것은 아니다.

또한, 실리콘 몰드에 부착된 시트는 마이크로니들 제조공정에서 반복하여 사용하여야 하므로 몰드에서 분리되지 않아야 하며, 다음 단계에서 혼합용액이 도포된 후에도 틈새로 새거나 침투되지 않도록 그 경계가 밀착되어야 한다. 일반적으로 동일한 재질이 표면에너지가 비슷하여 쉽게 밀착되므로 본 발명에서는 실리콘 시트를 사용하였으며, 이 밖에도 몰드 표면과 쉽게 점착 및 부착되는 재질은 모두 사용이 가능하다. 상기 시트의 재질로서 실리콘, 고무, 아크릴, 우레탄 등과 같은 엘라스토머 중에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 시트의 두께로 최종제품의 두께를 조정할 수 있는데, 시트가 너무 얇으면 혼합용액이 넘쳐 원하는 모양의 마이크로니들 패치를 얻을 수 없을 뿐만아니라 건조시 부피가 줄어들어 속이 빈 마이크로니들이 형성될 수 있으며, 시트가 너무 두꺼우면 건조후 혼합용액과 시트의 경계부분이 두꺼워져 사용감이 떨어진다. 이를 고려하여 시트의 두께는 100㎛~10,000㎛(10mm)가 바람직하다.

또한, 상기 용해성 생체 친화 재료는 의학적 약물, 약학적 약물 및 피부미용학적 약물을 포함할 수 있다.

또한, 상기 용해성 생체 친화 재료는 키토산, 콜라겐, 젤라틴, 히알루론산, 알긴산, 펙틴, 카라기난, 구아검, 로커스트콩검, 콘드로이친(설페이트), 덱스트란 (설페이트), 피브린, 아가로스, 풀루란, 셀룰로오스중 적어도 어느 하나인 생체유래 가용성 물질; 또는 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리비닐알콜(PVA), 히드록시프로필셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 나트륨 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리알콜, 아라비아검, 시클로덱스트린, 덱스트린, 포도당, 과당, 녹말, 수크로스, 트레할로스, 말토스, 락토스, 락툴로스, 투라노스, 멜리토스, 멜레지토스, 덱스트란, 솔비톨, 크실리톨, 팔라티니트, 폴리락트산(polylactic acid), 폴리글리콜산(polyglycolic acid), 폴리락틱코글리콜산(PLGA), 폴리감마글루탐산, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리아크릴산, 폴리아크릴아마이드, 폴리메타아크릴산, 폴리말레인산 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 용해성 생체 친화 재료는 나노-마이크로 구조물을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 의학적 약물, 약학적 약물 및 피부미용학적 약물은 나노-마이크로 사이즈로 미립화, 캡슐화된 미립구로 마련되거나 또는 에멀젼 상태로 마련되는것이 바람직하다.

또한, 상기 의학적 약물, 약학적 약물 및 피부미용학적 약물은 단백질 의약품, 펩타이드, 유전자항체, 호르몬제, 진통제, 마취제, 인슐린, 백신, 다당류, 합성 유기/무기 화합물, 미백제, 주름개선제, 항노화제 및 항산화제 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

또한, 마이크니들의 모양은 통상은 원뿔형, 피라미드형, 스피어형, 단두형, 쐐기형, 칼날형등을 가질 수 있으며 이들은 공통적으로 피부를 투과할 수 있는 모양이어야 하며, 본 발명의 일 례에서는 구조적으로 안정한 피라미드형의 마이크로니들을 채택하였다.

본발명에서의 마이크로니들은 각질층을 통과해야하고, 삽입시 피부에 출혈이나 통증, 피부손상 등을 최소화해야 한다는 점을 고려해 볼 때, 니들의 길이는 50㎛내지 1,500㎛의 범위내에 속하도록 성형되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 마이크로 니들 패치를 생산하기 위한 실리콘 몰드에 다양한 외관 형태의 시트를 부착함으로써, 제조 공정 중 마이크로니들의 손실되는 부분을 최소화하여 원료 및 약물의 사용을 절감하고, 시장에서 요구하는 다양한 외관 형태의 제품에 빠르게 대응할 수 있는 마이크로 니들 패치 제조 방법을 얻을 수 있다.

도 1은 종래 마이크로 니들 제조방법을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 마이크로 니들 제조방법을 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 마이크로 니들 패치의 제조방법을 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면 아래와 같다.

우선, 종래 기술에서와 같이 금속재료 등의 마스터 금형에 실리콘 소재의 몰드 재료를 주입하여 실리콘 몰드(a)를 제작한다. 이후 실리콘 몰드 상에 실리콘과 접합이 좋은 소재를 이용하여 패치 형태로 가공된 시트를 목적하는 용도에 맞게 타공하여 부착한다. 이후, 타공부에 미리 준비한 용해성 생체 친화 재료를 주입하여 고형화함으로써 마이크로 니들(c)을 제작한다. 이 후 상기 마이크로 니들이 형성되지 않은 반대쪽 표면에 점착 시트(d)를 부착한다. 이어서, 고형화된 마이크로 니들을 분리한다.

이처럼 니들 형성단계에서부터 목적에 맞는 패치 형태로 제조되므로, 니들 재료가 전량 패치 형태의 마이크로 니들에 사용되게 되며, 따라서 재료의 낭비가 효과적으로 방지된다.

이하에서는 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.

실시예

상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 설명하며, 본발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변형될 수 있다.

실시예 1)

실리콘 시트가 부착된 실리콘 몰드를 이용한 마이크로니들 아이패치의 제조

높이 150㎛, 밑면의 한변의 길이가 67㎛를 갖는 피라미드 형태를 가진 마이크로 니들이 간격 500㎛으로 배열된 마스터 금형을 제조하고 이로부터 음각 성형 실리콘 몰드(a)를 제조한 후, 500㎛ 두께의 실리콘 시트(b)를 아이패치 모양(한쪽당 2.3cm²)으로 타공하여 준비된 음각 성형몰드에 부착하여 아이패치용 실리콘 몰드를 준비하였다.

이후, 히알루론산 2.1g, 트레할로스 2g, 나트륨 카르복시메틸셀룰로오스 1.5g, 글리세린 1g에 정제수 93.4g첨가하여 실온에서 30분 교반후 액의 온도를 70℃로 가온하여 1시간동안 충분히 교반시키고 다시 실온까지 낮춰 혼합용액을 제조하였다. 상기 혼합용액은 마이크로니들 성형을 위해 준비된 아이패치용 실리콘 몰드에 각 패치 한쪽당 0.5g씩 도포하였다.

이후, 실리콘 몰드에 도포된 상기 혼합 용액은 실온에서 5시간, 혹은 70℃에서 1시간동안 건조하여 고형화된 마이크로니들 패치를 제조하였다. 완성된 마이크로니들 패치는 미세전자저울로 중량을 측정하였고 사용된 혼합용액이 모두 마이크로니들로 제조되어 손실율은 0% 이다.(표 1 참조)

비교예 1)

높이 150㎛, 밑면의 한변의 길이가 67㎛를 갖는 피라미드 형태를 가진 마이크로 니들이 간격 500㎛으로 배열된 마스터 금형을 제조하고 이로부터 5cm x 5cm 시트형태의 마이크로니들 제작용 음각 성형 실리콘 몰드를 준비하였다.

이후, 상기 실시예에서 사용된 것과 같은 혼합용액 5.0g을 실리콘 몰드에 고르게 도포한다.

이후, 실리콘 몰드에 도포된 상기 혼합 용액은 실온에서 5시간, 혹은 70℃에서 1시간동안 건조하여 고형화된 시트 형태의 마이크로니들을 제조하여 미세전자저울로 중량을 측정하였다.

이후, 시트형태의 마이크로니들을 아이패치 모양(한쪽당 2.3cm²)의 목형으로 톰슨가공하여 아이패치 모양의 마이크로니들 패치를 완성하였고, 미세전자저울로 톰슨가공 전후의 중량을 측정하여 손실율을 확인하였다.(표 1 참조)

	총 사용된 혼합용액의 건조중량(g)	완제품 중량(g)	손실율(%)
실시예 (실리콘시트부착)	67mg	67mg	0
비교예 (시트제작후 타공)	342mg	64mg	81.28

Claims (9)

1. 마이크로 니들 패턴이 형성된 마스터 금형에 실리콘 소재의 재료를 주입하여 실리콘 몰드를 제작하는 단계;
   원하는 외관 형태로 타공하여 가공된 시트를 실리콘 몰드에 부착하는 단계;
   시트가 부착된 실리콘 몰드에 용해성 생체 친화 재료로 이루어진 혼합용액을 주입하고 건조하여 고형화함으로써 마이크로니들을 제작 하는 단계; 및
   상기 마이크로 니들의 배면에 점착시트를 부착하고 몰드로부터 분리하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들 패치의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 시트는 실리콘, 고무, 아크릴, 및 우레탄 중에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들 패치의 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 용해성 생체 친화 재료는 키토산, 콜라겐, 젤라틴, 히알루론산, 알긴산, 펙틴, 카라기난, 구아검, 로커스트콩검, 콘드로이친(설페이트), 덱스트란 (설페이트), 피브린, 아가로스, 풀루란, 셀룰로오스중 적어도 어느 하나인 생체유래 가용성 물질; 또는 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리비닐알콜(PVA), 히드록시프로필셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 나트륨 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리알콜, 아라비아검, 시클로덱스트린, 덱스트린, 포도당, 과당, 녹말, 수크로스, 트레할로스, 말토스, 락토스, 락툴로스, 투라노스, 멜리토스, 멜레지토스, 덱스트란, 솔비톨, 크실리톨, 팔라티니트, 폴리락트산(polylactic acid), 폴리글리콜산(polyglycolic acid), 폴리락틱코글리콜산(PLGA), 폴리감마글루탐산, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리아크릴산, 폴리아크릴아마이드, 폴리메타아크릴산, 폴리말레인산 중에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들 패치의 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 용해성 생체 친화 재료가 의학적 약물, 약학적 약물 및 피부미용학적 약물 중 하나 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들 패치의 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 의학적 약물, 약학적 약물 및/또는 피부미용학적 약물은 나노-마이크로 사이즈로 미립화, 캡슐화된 미립구로 마련되거나 또는 에멀젼 상태로 마련되는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들 패치의 제조 방법.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 의학적 약물, 약학적 약물 및/또는 피부미용학적 약물은 단백질 의약품, 펩타이드, 유전자항체, 호르몬제, 진통제, 마취제, 인슐린, 백신, 다당류, 합성 유기/무기 화합물, 미백제, 주름개선제, 항노화제 및 항산화제 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들 패치의 제조 방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 마이크로 니들의 모양은 원뿔형, 피라미드형, 스피어형, 단두형, 쐐기형, 또는 칼날형 모양을 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로 니들 패치의 제조 방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 마이크로 니들의 길이는 50㎛ 내지 1,500㎛의 범위인 것을 특징으로 하는 마이크로 니들 패치의 제조 방법.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 시트의 두께는 100㎛~10,000㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 마이크로 니들 패치의 제조 방법.
   

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