KR102290081B1 - electroporation device - Google Patents

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KR102290081B1 KR1020190156464A KR20190156464A KR102290081B1 KR 102290081 B1 KR102290081 B1 KR 102290081B1 KR 1020190156464 A KR1020190156464 A KR 1020190156464A KR 20190156464 A KR20190156464 A KR 20190156464A KR 102290081 B1 KR102290081 B1 KR 102290081B1
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양승윤
이경원
임상구
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부산대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명의 전기천공장치는 피하 내에 삽입되어 약물을 전달하도록 구성된 제1 전극; 및 상기 제1 전극과 인접하여 피하 내에 삽입되고 전극으로 기능하는 제2 전극;을 포함하고, 상기 제1 전극은, 중심전극; 상기 중심전극을 수용하고 약물을 담지하고 표면에 다수의 홀을 포함하는 절연 실린더; 및 상기 절연 실린더를 감싸는 절연 다공성 나노시트;를 포함하며, 상기 중심전극과 상기 제2 전극에 전압을 인가하는 전압인가수단;을 포함하고, 상기 절연 다공성 나노시트를 사용함으로써 나타나는 높은 전압 강하를 이용하여 세포의 손상을 최소화하면서 국소적인 천공을 유도하여 효율적으로 세포 내에 원하는 물질을 전달할 수 있다.The electroporation device of the present invention is inserted into the subcutaneously the first electrode configured to deliver a drug; and a second electrode which is inserted into the subcutaneous tissue adjacent to the first electrode and functions as an electrode, wherein the first electrode includes: a central electrode; an insulating cylinder accommodating the central electrode, carrying a drug, and including a plurality of holes on the surface; and an insulating porous nanosheet surrounding the insulating cylinder, including a voltage applying means for applying a voltage to the central electrode and the second electrode, and using the high voltage drop shown by using the insulating porous nanosheet Thus, it is possible to efficiently deliver desired substances into cells by inducing local perforation while minimizing cell damage.

Description

전기천공장치{electroporation device}electroporation device

본 발명은 세포의 손상을 최소화하면서 세포막에 국소적인 전기천공을 유도할 수 있는 전기천공장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electroporation apparatus capable of inducing local electroporation in a cell membrane while minimizing cell damage.

유전자 치료는 질환을 일으키는 비정상 유전자의 유전적 결함을 교정하여 치료하는 차세대 의료 기술로서, 분자적 표적을 특이적으로 정밀하게 제어하여 암, 감염질환 뿐만 아니라 희귀 난치성 질환을 포함한 다양한 질병의 치료에 적용할 수 있는 혁신적인 치료법이다.Gene therapy is a next-generation medical technology that corrects and treats genetic defects in abnormal genes that cause disease. It is an innovative treatment that can be done.

유전자 치료는 주로 바이러스성 벡터 또는 양이온 성 나노 입자 등을 전달체(carrier)로 사용하여 세포 내부로 유전자 편집 물질을 주입하는 방식으로 이루어진다. 그러나 바이러스성 벡타를 사용하는 경우, 세포 내 전달 및 트랜스펙션(transfection) 효율은 높지만 면역 반응에 의한 부작용 우려가 높다. 또한, 양이온 성 고분자, 리포좀 등과 같은 나노 입자 기술은 세포 독성이 강하여 임상에 적용하기에는 한계점이 있다.Gene therapy is mainly performed by injecting a gene editing material into a cell using a viral vector or cationic nanoparticles as a carrier. However, when using a viral vector, intracellular delivery and transfection efficiency is high, but there is a high concern about side effects due to an immune response. In addition, nanoparticle technologies such as cationic polymers and liposomes have strong cytotoxicity, which has limitations in clinical application.

최근에는 물리적인 외부 자극을 통해 세포막에 일시적인 기공을 만들어 원하는 약물 또는 물질을 세포 내 전달하려는 연구들이 진행되고 있다. 대표적으로, 전극 사이에 높은 전압을 인가하여 세포막에 일시적인 천공을 유도하는 전기천공법(electroporation)이 있다. 전기천공법은 특별한 기술 없이 다루기가 매우 용이하며, 다양한 세포에 적용 가능하고, 약물 또는 물질의 전달 효율이 높은 장점이 있다. 그러나, 이러한 장점에도 불구하고 조직의 손상이 매우 높은 문제점이 있어 사용에 제한이 있다.Recently, studies have been conducted to deliver a desired drug or substance into the cell by creating a temporary pore in the cell membrane through a physical external stimulus. Representatively, there is an electroporation method in which a high voltage is applied between electrodes to induce temporary perforation in a cell membrane. Electroporation is very easy to handle without special technology, can be applied to various cells, and has the advantage of high drug or substance delivery efficiency. However, despite these advantages, there is a problem in that tissue damage is very high, so there is a limitation in its use.

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1)US 9457183 B2 (Injection needle and device)1)US 9457183 B2 (Injection needle and device) 2)US 7328064 B2 (Electroporation device and injection apparatus)2) US 7328064 B2 (Electroporation device and injection apparatus)

본 발명의 일 목적은 조직 손상을 최소화하면서 세포 내 물질 전달을 효과적으로 할 수 있는 전기천공장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an electroporation apparatus capable of effectively delivering intracellular substances while minimizing tissue damage.

본 발명은, 전기천공장치를 제공한다. The present invention provides an electroporation device.

본 발명의 일 목적을 위한 전기천공장치는 피하 내에 삽입되어 약물을 전달하도록 구성된 제1 전극; 및 상기 제1 전극과 인접하여 피하 내에 삽입되고 전극으로 기능하는 제2 전극;을 포함하고, 상기 제1 전극은, 중심전극; 상기 중심전극을 수용하고 약물을 담지하고 표면에 다수의 홀을 포함하는 절연 실린더; 및 상기 절연 실린더를 감싸는 절연 다공성 나노시트;를 포함하며, 상기 중심전극과 상기 제2 전극에 전압을 인가하는 전압인가수단;을 포함한다. 상기 중심전극은 상기 제1 전극의 길이방향으로 그 중심에 위치한 전극일 수 있다. 상기 절연 다공성 나노시트는 나노 사이즈 직경의 홀(기공)이 형성된 시트일 수 있고, 상기 시트의 두께는 마이크로 사이즈를 가질 수 있다. 일반적으로 세포의 천공은 세포 양단에 걸어주는 전압의 의해 형성되는 전계강도 (Electric field intensity)에 의해 유도될 수 있는데, 약 0.5~3 kV/cm 의 전계강도에서 세포의 천공이 일어날 수 있다. 종래의 전기천공장치는 이러한 전계강도를 유도하기 위해 높은 전압을 인가하여 세포의 천공을 유도하였고, 높은 전압으로 인하여 전극 부근의 세포가 손상이 되는 문제점이 있었다. 그러나 본 발명에서 제공하는 절연 다공성 나노시트를 포함하는 전기천공장치는, 상기 전기천공장치에 전압을 인가하는 경우, 상기 절연 다공성 나노시트에 있는 나노기공이 높은 저항으로 작용하여 높은 전압강하가 일어나고 이때 발생하는 전계강도가 나노기공 주변에만 집적되어 전극 부근의 세포에 손상 없이 세포에 국소적인 천공을 유도할 수 있다. 이는, 절연 다공성 나노시트의 나노 기공으로 인해 인가전압의 대부분이 나노기공에서 걸리기 때문에, 즉, 절연 다공성 나노시트의 나노 기공에서 대부분의 전압강하가 유도되기 때문에 종래의 전기천공장치에서 인가하는 전압의 세기보다 낮은 전압에서도 세포의 천공을 용이하게 유도할 수 있다. 또한, 세포전체에서 전기천공이 일어나는 것이 아니라 세포와 인접한 나노기공 주변에서만 전기천공이 일어나기 때문에 세포의 안전성을 크게 높일 수 있다. Electroporation device for one purpose of the present invention is inserted into the subcutaneous first electrode configured to deliver a drug; and a second electrode which is inserted into the subcutaneous tissue adjacent to the first electrode and functions as an electrode, wherein the first electrode includes: a central electrode; an insulating cylinder accommodating the central electrode, carrying a drug, and including a plurality of holes on the surface; and an insulating porous nanosheet surrounding the insulating cylinder, and a voltage applying means for applying a voltage to the center electrode and the second electrode. The center electrode may be an electrode located at the center of the first electrode in the longitudinal direction. The insulating porous nanosheet may be a sheet in which holes (pores) having a nano size diameter are formed, and the thickness of the sheet may have a micro size. In general, cell perforation can be induced by the electric field intensity formed by the voltage applied to both ends of the cell. Cell perforation can occur at an electric field intensity of about 0.5~3 kV/cm. In the conventional electroporation apparatus, a high voltage was applied to induce the electric field strength to induce perforation of cells, and there was a problem in that the cells near the electrodes were damaged due to the high voltage. However, in the electroporation device including the insulating porous nanosheet provided in the present invention, when a voltage is applied to the electroporation device, the nanopores in the insulating porous nanosheet act as a high resistance, resulting in a high voltage drop. The generated electric field intensity is concentrated only around the nanopore, so that it can induce local perforation in the cell without damage to the cell near the electrode. This is because most of the applied voltage is applied in the nanopores due to the nanopores of the insulating porous nanosheet, that is, most of the voltage drop is induced in the nanopores of the insulating porous nanosheet. Even at a voltage lower than the intensity, perforation of cells can be easily induced. In addition, since the electroporation does not occur in the entire cell, but only around the nanopore adjacent to the cell, the safety of the cell can be greatly improved.

일 실시예에서, 상기 절연 실린더는 니들 형태일 수 있다. 상기 니들 형태란, 피부에 삽입을 용이하게 하기 위해 일반적으로 사용되는 주사 바늘 같은 형태일 수 있으며, 피부에 삽입되는 실린더의 선단의 일측 방향이 뾰족하게 형성되거나 중앙 부위가 뾰족한 형상과 같은 형태일 수 있다.In one embodiment, the insulating cylinder may be in the form of a needle. The needle shape may be in the form of an injection needle that is generally used to facilitate insertion into the skin, and may have a shape such as a shape in which one side of the tip of a cylinder to be inserted into the skin is sharply formed or a central portion is pointed. there is.

일 실시예에서, 상기 절연 실린더가 니들 형태가 아닌 경우, 상기 절연 다공성 나노시트를 둘러싸고 표면에 다수의 홀을 포함하는 니들형 실린더;를 더 포함하고, 상기 니들형 실린더의 선단은 뾰족하게 형성되고, 상기 선단의 일측 방향이 뾰족하거나 중앙 부위가 뾰족한 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성된 것일 수 있다. 상기 절연 실린더가 니들 형태가 아닌 경우 피부에 삽입이 용이하지 않아 세포 내에 물질을 주입하는 데 어려움이 있으므로, 니들 형태를 갖는 추가적인 구조체를 장착하여 사용할 수 있다. 또한, 니들 형태가 아닌 상기 절연 실린더를 포함하는 본 발명의 제1 전극은 일반적으로 사용되고 있는 종래의 전기천공장치의 전극 대신에 교체하여 사용할 수 있으며, 이 때, 본 발명의 전기천공장치의 효과와 동일한 효과를 가질 수 있다.In one embodiment, when the insulating cylinder is not in the form of a needle, it surrounds the insulating porous nanosheet and includes a needle-shaped cylinder including a plurality of holes on the surface, further comprising, the tip of the needle-shaped cylinder is sharply formed and , it may be formed in any one of a shape in which one side of the tip is pointed or a central portion is pointed. When the insulating cylinder is not in the form of a needle, it is difficult to insert a substance into the cell because it is not easy to insert into the skin. In addition, the first electrode of the present invention including the insulating cylinder, which is not in the form of a needle, can be used instead of the electrode of the conventional electroporation device that is generally used, and at this time, the effect of the electroporation device of the present invention and may have the same effect.

일 실시예에서, 상기 절연 다공성 나노시트는 폴리카보네이트(Polycarbonate)일 수 있다. 상기 폴리카보네이트는 생체 내에서 이물질 반응을 일으키지 않고 독성이 없는 무해한 물질인 생체분해성 고분자일 수 있다. 따라서 생체 내에서 소멸될 수 있으므로 생체 내에 남아있다 하더라도 별도의 제거수술 및 치료가 필요 없을 수 있다. 또한, 적절한 가공 및 특성을 갖고 있어 생체 내에서 사용하는 장치의 물질로 사용하기 용이할 수 있다.In an embodiment, the insulating porous nanosheet may be made of polycarbonate. The polycarbonate may be a biodegradable polymer, which is a harmless material that does not cause a foreign substance reaction in a living body and is not toxic. Therefore, since it can disappear in the living body, even if it remains in the living body, separate removal surgery and treatment may not be necessary. In addition, since it has appropriate processing and properties, it may be easy to use as a material for a device used in a living body.

일 실시예에서, 상기 절연 다공성 나노시트는 폴리에틸렌 글리콜(polyethylen glycol)으로 표면처리된 것일 수 있다. 상기 표면처리를 함으로써, 기공에 단백질 및 약물과 같은 물질들이 쌓여 막히거나 오염되는 파울링(fouling) 현상을 완화시킬 수 있다.In an embodiment, the insulating porous nanosheet may be surface-treated with polyethylene glycol. By the surface treatment, it is possible to alleviate a fouling phenomenon in which substances such as proteins and drugs are accumulated in the pores and clogged or contaminated.

일 실시예에서, 상기 절연 다공성 나노시트는, 상기 절연 실린더 측과 인접하는 제1 면; 및 이의 반대면인 제2 면;을 포함하고, 상기 제1 면에 형성된 제1 나노 기공과 상기 제2 면에 형성된 제2 나노 기공의 크기가 비대칭(asymmetric)이고, 상기 제1 나노 기공은 상기 제2 나노 기공보다 직경이 큰 것일 수 있다. 비대칭 구조를 가짐으로써 유전자 교정물질을 포함해 다양한 약물이 막힘 없이 효과적으로 나노 기공을 통해 전달될 수 있다. 또한, 상기 절연 다공성 나노시트의 저항을 제어하기 위해 제1 나노 기공과 제2 나노 기공의 크기가 비대칭으로 형성될 수 있다. 본 발명에서는 절연 다공성 나노시트로 인하여 높은 저항을 주고 이로 인하여 유도된 전압강하로 세포에 천공을 형성하는 것을 특징으로 하는데, 절연 다공성 나노시트로 인하여 필요 이상의 전압강하가 일어나는 경우에는 세포의 천공에 도움이 되지 않을 수 있다. 따라서 절연 다공성 나노시트의 저항을 제어하는 방법으로 절연 다공성 나노시트의 기공을 비대칭으로 형성할 수 있다. 또 다른 방법으로는 상기 절연 다공성 나노시트의 두께를 얇게 형성하는 방법이 있다. 그러나 두께가 너무 얇은 경우에는 가공이 어렵고 컨트롤이 어려운 문제점이 있다. 따라서 본 발명에서는 절연 다공성 나노시트는 세포와 인접하는 제2 나노 기공의 크기를 작게 유지하면서 세포 국소적인 천공을 유도할 수 있으면서도, 약물과 인접하는 상기 제1 나노 기공의 크기를 이보다 좀 더 크게 형성함으로써 저항을 제어할 수 있다.In one embodiment, the insulating porous nanosheet, a first surface adjacent to the insulating cylinder side; and a second surface that is the opposite surface thereof, wherein the sizes of the first nanopores formed on the first surface and the second nanopores formed on the second surface are asymmetric, and the first nanopores are The diameter may be larger than that of the second nanopore. By having an asymmetric structure, various drugs, including gene editing materials, can be effectively delivered through the nanopore without clogging. In addition, in order to control the resistance of the insulating porous nanosheet, the sizes of the first nanopores and the second nanopores may be asymmetrically formed. In the present invention, it is characterized in that a high resistance is given due to the insulating porous nanosheet and a perforation is formed in the cell by the voltage drop induced thereby. This may not be the case. Therefore, as a method of controlling the resistance of the insulating porous nanosheet, the pores of the insulating porous nanosheet can be asymmetrically formed. As another method, there is a method of forming a thin thickness of the insulating porous nanosheet. However, when the thickness is too thin, there is a problem in that processing is difficult and control is difficult. Therefore, in the present invention, the insulating porous nanosheet can induce cell local perforation while keeping the size of the second nanopore adjacent to the cell small, and the size of the first nanopore adjacent to the drug is formed to be larger than this. By doing so, the resistance can be controlled.

일 실시예에서, 상기 제1 나노 기공의 직경은 10 내지 2000 nm 일 수 있다. 상기 제1 나노 기공은 약물과 인접할 수 있다.In one embodiment, the diameter of the first nanopore may be 10 to 2000 nm. The first nanopore may be adjacent to the drug.

일 실시예에서, 상기 제2 나노 기공의 직경은 10 내지 400 nm 일 수 있다. 상기 제2 나노 기공은 천공을 유도하고자 하는 세포와 인접할 수 있다.In one embodiment, the diameter of the second nanopore may be 10 to 400 nm. The second nanopore may be adjacent to a cell to induce perforation.

일 실시예에서, 상기 절연 다공성 나노시트는, 상기 제1 면을 염기성 용액과 반응시켜 화학적으로 제1 나노 기공을 식각시키고, 상기 제2면을 산성 용액과 접촉시켜 제2 나노 기공이 상기 제1 나노 기공을 통해 주입된 염기성 용액과 반응하지 않도록 하는 비대칭 습식 식각 방법을 이용하여 제조된 것일 수 있다.In one embodiment, in the insulating porous nanosheet, the first nanopore is chemically etched by reacting the first surface with a basic solution, and the second nanopore is formed by contacting the second surface with an acidic solution. It may be prepared using an asymmetric wet etching method that does not react with the basic solution injected through the nanopores.

일 실시예에서, 상기 절연 다공성 나노시트 내에 상기 제1 나노 기공으로부터 상기 제2 나노 기공으로 형성된 기공 통로는, 상기 제1 나노 기공으로부터 상기 제2 나노 기공으로 갈수록 직경의 크기가 점차 작아지는 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 나노 기공으로부터 상기 제2 나노 기공으로 형성된 통로는 점차 작아져 그 단면이 원뿔에서 뾰족한 뿔 부분이 일부분 잘린 형태와 같은 평행사변형 모양이거나 깔대기 등과 같은 모양으로 형성될 수 있다.In one embodiment, the pore passages formed from the first nanopores to the second nanopores in the insulating porous nanosheet gradually decrease in diameter from the first nanopores to the second nanopores. can have For example, the passage formed from the first nano-pore to the second nano-pore gradually becomes smaller and its cross-section may be formed in a parallelogram shape, such as a shape in which a sharp horn part is partially cut from a cone, or in a shape such as a funnel.

일 실시예에서, 상기 전기천공장치에 인가되는 전압은 20 V 내지 200 V 일 수 있다.In one embodiment, the voltage applied to the electroporation device may be 20 V to 200 V.

본 발명의 전기천공장치에 따르면, 비대칭의 나노 기공을 가진 막을 사용함으로써 세포 또는 조직의 손상을 최소화할 수 있으며, 세포 또는 조직에 국소적인 천공을 유도할 수 있고, 원하는 약물을 효율적으로 전달할 수 있다.According to the electroporation apparatus of the present invention, damage to cells or tissues can be minimized by using a membrane having asymmetric nanopores, and local perforation can be induced in cells or tissues, and a desired drug can be efficiently delivered. .

도 1은 본 발명의 전기천공장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 전극을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 전극을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 5는 본 발명의 절연 다공성 나노시트 및 이의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실험예 1에 따른 절연 다공성 나노시트의 안티 파울링 효과를 평가하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실험예 2에 따른 전기천공장치의 안정성을 평가하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the electroporation apparatus of the present invention.
2 is a view for explaining a first electrode according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a first electrode according to another embodiment of the present invention.
4 and 5 are views for explaining the insulating porous nanosheet of the present invention and a method for manufacturing the same.
6 is a view for evaluating the anti-fouling effect of the insulating porous nanosheet according to Experimental Example 1 of the present invention.
7 is a view for evaluating the stability of the electroporation device according to Experimental Example 2 of the present invention.

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.The terms used in the present application are used only to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that a feature, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification is present, but one or more other features or steps , it should be understood that it does not preclude the possibility of the existence or addition of , operation, components, parts or combinations thereof.

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.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

도 1은 본 발명의 전기천공장치를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the electroporation apparatus of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 전기천공장치(100)는 피하 내에 삽입되어 약물을 전달하도록 구성된 제1 전극(200), 상기 제1 전극(200)과 인접하여 피하 내에 삽입되고 전극으로 기능하는 제2 전극(300); 및 제1 전극(200)의 중심전극(210)과 상기 제2 전극(300)에 전압을 인가하는 전압인가수단(400);을 포함할 수 있다. 상기 전압인가수단(400)에 전압을 인가하는 경우, 제1 전극(200)과 제2 전극(300) 사이에 흐르는 전류를 통해 세포에 천공을 유도할 수 있고, 유도된 천공을 통해 원하는 약물 또는 DNA 등 과 같은 물질들을 주입할 수 있다.Referring to Figure 1, the electroporation device 100 of the present invention is inserted into a first electrode 200 configured to be inserted subcutaneously to deliver a drug, adjacent to the first electrode 200 is inserted into the subcutaneously and functions as an electrode. a second electrode 300; and a voltage applying means 400 for applying a voltage to the center electrode 210 of the first electrode 200 and the second electrode 300 . When a voltage is applied to the voltage applying means 400, perforation can be induced in the cell through the current flowing between the first electrode 200 and the second electrode 300, and a desired drug or Substances such as DNA can be injected.

도 2는 본 발명의 전기천공장치의 제1 전극을 설명하기 위한 도면이다.Figure 2 is a view for explaining the first electrode of the electroporation device of the present invention.

도 2를 참조하면, 상기 제1 전극(200)은 중심전극(210); 상기 중심전극을 수용하고 약물을 담지하고 표면에 다수의 홀을 포함하는 절연 실린더(220); 및 상기 절연 실린더를 감싸는 절연 다공성 나노시트(230);를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the first electrode 200 includes a center electrode 210 ; an insulating cylinder 220 accommodating the central electrode, carrying a drug, and including a plurality of holes on the surface; and an insulating porous nanosheet 230 surrounding the insulating cylinder.

상기 중심전극(210)은 백금(Pt), 금(Au) 및 은(Ag) 등과 같은 물질로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.The center electrode 210 may be formed of a material such as platinum (Pt), gold (Au), or silver (Ag), but is not limited thereto.

상기 절연 실린더(220)는 전도성이 없는 비전도성 물질로 형성된 것일 수 있다. 다시 말해, 절연성 물질로 형성된 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 절연 실린더(220)는 절연성 물질을 이용하여 3D 프린팅(3D printing)으로 손쉽게 제작된 것일 수 있다. 상기 절연 실린더(220)의 표면에 형성된 다수의 홀은 마이크로 사이즈의 직경을 가질 수 있다. 바람직하게는, 약 100 ㎛ 내지 수 mm 일 수 있고, 더욱 바람직하게는, 상기 다수의 홀의 직경은 약 약 100 ㎛ 내지 5 mm 일 수 있다. 그러나, 본 발명에서 절연 실린더의 표면에 형성된 다수의 홀의 직경은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The insulating cylinder 220 may be formed of a non-conductive material having no conductivity. In other words, it may be formed of an insulating material. For example, the insulating cylinder 220 may be easily manufactured by 3D printing using an insulating material. The plurality of holes formed on the surface of the insulating cylinder 220 may have a micro-sized diameter. Preferably, the diameter of the plurality of holes may be about 100 μm to several mm, and more preferably, the diameter of the plurality of holes may be about 100 μm to 5 mm. However, in the present invention, the diameter of the plurality of holes formed on the surface of the insulating cylinder is not necessarily limited thereto.

상기 절연 다공성 나노시트(230)는 나노 기공이 형성된 얇은 막, 필름과 같은 형태로, 절연 실린더(200)의 표면을 감싸면서 부착될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 부착은 접착제를 사용하여 수행될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The insulating porous nanosheet 230 may be attached while enclosing the surface of the insulating cylinder 200 in the form of a thin film or film in which nanopores are formed. In one embodiment, the attachment may be performed using an adhesive, but is not limited thereto.

상기 절연 실린더(220)는 원기둥이나 니들 형태일 수 있다. 상기 니들 형태란, 일반적으로 사용되는 주사 바늘 같은 형태일 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 절연 실린더(200)가 반드시 니들 형태로 제한되는 것은 아니다.The insulating cylinder 220 may be in the form of a cylinder or a needle. The needle shape may be in the form of a commonly used injection needle. However, in the present invention, the insulating cylinder 200 is not necessarily limited to a needle shape.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 전극을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a first electrode according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 상기 절연 실린더(220)가 니들 형태가 아닌 경우, 본 발명의 전기천공장치는 상기 절연 다공성 나노시트(230)를 둘러싸고 표면에 다수의 홀을 포함하는 니들형 실린더(240);를 더 포함할 수 있다. 피부에 삽입을 용이하게 하기 위해, 상기 니들형 실린더(240)는 선단이 뾰족하게 형성되고, 상기 선단의 일측 방향이 뾰족하거나 중앙 부위가 뾰족한 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성된 것일 수 있다. 상기 니들형 실린더(240)의 표면에 형성된 다수의 홀의 직경은 약 100 ㎛ 내지 수 mm 일 수 있다. 바람직하게는, 상기 다수의 홀의 직경은 약 100 ㎛ 내지 5 mm 일 수 있다. 상기 니들형 실린더(240)은 금속으로 형성된 것일 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 생체 내로 삽입할 수 있는 강도를 가진 물질로 형성된 것일 수 있다.Referring to FIG. 3 , when the insulating cylinder 220 is not in the form of a needle, the electroporation device of the present invention surrounds the insulating porous nanosheet 230 and a needle-type cylinder 240 including a plurality of holes on the surface. ; may be further included. In order to facilitate insertion into the skin, the needle-type cylinder 240 may have a pointed tip, and may be formed in any one of a shape in which one side of the tip is pointed or a central portion is pointed. The diameter of the plurality of holes formed on the surface of the needle-type cylinder 240 may be about 100 μm to several mm. Preferably, the diameter of the plurality of holes may be about 100 μm to 5 mm. The needle-type cylinder 240 may be formed of a metal. However, the present invention is not necessarily limited thereto, and may be formed of a material having strength that can be inserted into a living body.

이하에서는, 도 4 및 5를 참조하여 본 발명의 절연 다공성 나노시트에 대해서 더욱 자세히 설명하기로 한다. 도 4 및 5는 본 발명의 절연 다공성 나노시트 및 이의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다. Hereinafter, the insulating porous nanosheet of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 4 and 5 . 4 and 5 are views for explaining the insulating porous nanosheet of the present invention and a method for manufacturing the same.

먼저, 도 4를 참조하면, 상기 절연 다공성 나노시트(230)는 상기 절연 실린더(220) 측과 인접하는 제1 면; 및 이의 반대면인 제2 면;을 포함하고, 상기 제1 면에 형성된 제1 나노 기공과 상기 제2 면에 형성된 제2 나노 기공의 크기가 비대칭(asymmetric)이고, 상기 제1 나노 기공은 상기 제2 나노 기공보다 직경이 큰 형태를 가질 수 있다. 상기 제1 면에 형성된 제1 나노 기공은 약물이 저장된 절연 실린더(220) 측과 인접하고, 상기 제2 나노 기공은 약물을 주입하려고 하는 세포와 인접할 수 있다. 상기 절연 다공성 나노시트(230)는 상기 제1 나노 기공에서 상기 2 나노 기공으로 갈수록 직경이 점점 커지는 형태일 수 있다. 예를 들면, 깔대기 형태로 기공이 형성된 것일 수 있다.First, referring to FIG. 4 , the insulating porous nanosheet 230 includes a first surface adjacent to the insulating cylinder 220; and a second surface that is the opposite surface thereof, wherein the sizes of the first nanopores formed on the first surface and the second nanopores formed on the second surface are asymmetric, and the first nanopores are It may have a shape having a diameter larger than that of the second nanopore. The first nanopore formed on the first surface may be adjacent to the side of the insulating cylinder 220 in which the drug is stored, and the second nanopore may be adjacent to the cell into which the drug is to be injected. The insulating porous nanosheet 230 may have a shape in which the diameter gradually increases from the first nanopore to the second nanopore. For example, the pores may be formed in a funnel shape.

일 실시예에서, 상기 제1 기공의 직경은 약 10 내지 2000 nm 일 수 있고, 상기 제2 기공의 직경은 약 10 내지 400 nm 일 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1 기공의 직경은 약 1500 nm 일 수 있고, 상기 제2 기공의 직경은 약 300 nm 일 수 있다. In an embodiment, the diameter of the first pores may be about 10 to 2000 nm, and the diameter of the second pores may be about 10 to 400 nm. Preferably, the diameter of the first pores may be about 1500 nm, and the diameter of the second pores may be about 300 nm.

상기 절연 다공성 나노시트(230)는 고분자 중합체로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 절연 다공성 나노시트(230)는 폴리카보네이트(Polycarbonate)로 형성된 것일 수 있다. The insulating porous nanosheet 230 may be formed of a polymer. In one embodiment, the insulating porous nanosheet 230 may be formed of polycarbonate.

도 5를 참조하면, 본 발명의 절연 다공성 나노시트(230)에 비대칭 나노 기공을 형성하기 위한 방법은 비대칭 습식 식각(asymmetric wet etching)과 대칭성 습식 식각(symmetric wet etching) 방법을 사용하여 제조할 수 있다. 먼저, 기공의 크기를 비대칭으로 만들기 위해, 비대칭 습식 식각 방법을 사용할 수 있다. 대칭으로 형성된 나노 기공을 갖는 절연 다공성 나노시트(230)에서 한 면은 식각액(etchant solution)과 반응시키고 이의 반대면에는 정지 용액(stop solution)을 반응시켜, 각각의 면에 형성된 기공의 직경을 비대칭으로 제조할 수 있다. 이 때, 상기 식각액과 반응하여 형성된 기공이 제1 나노 기공, 정지 용액과 반응하여 형성된 기공이 제2 나노 기공일 수 있다. 추가적으로, 제1 및 2 나노 기공의 크기를 정밀하게 제어하기 위해, 식각액(etchant solution)에 침지하여 식각하는 대칭성 습식 식각(symmetric wet etching) 방법이 수행될 수 있다. (a)에서는 비대칭 습식 식각 방법을 사용하여 제조된 절연 다공성 나노시트(230)의 시간별 기공 크기 변화를 확인할 수 있는데, 시간이 지남에 따라 식각액과 반응시킨 면에 형성된 기공의 직경이 점점 크게 형성되는 것을 확인할 수 있다. 약 8시간이 지난 후에는 약 1200 nm의 기공이 형성된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the method for forming asymmetric nanopores in the insulating porous nanosheet 230 of the present invention may be manufactured using asymmetric wet etching and symmetric wet etching methods. there is. First, in order to make the size of the pores asymmetrical, an asymmetric wet etching method may be used. In the insulating porous nanosheet 230 having symmetrically formed nanopores, one side of the insulating porous nanosheet 230 is reacted with an etchant solution and a stop solution is reacted on the opposite side thereof, so that the diameter of the pores formed on each side is asymmetrical. can be manufactured with In this case, pores formed by reacting with the etchant may be first nanopores, and pores formed by reacting with the stop solution may be second nanopores. Additionally, in order to precisely control the sizes of the first and second nanopores, a symmetric wet etching method of etching by immersion in an etchant solution may be performed. In (a), it can be seen that the pore size change of the insulating porous nanosheet 230 manufactured using the asymmetric wet etching method is changed over time. that can be checked After about 8 hours, it can be seen that pores of about 1200 nm are formed.

일 실시예에서, 상기 절연 다공성 나노시트(230)의 재료로 폴리카보네이트를 이용하는 경우, 상기 폴리카보네이트의 일면에는 염기성 용액과 반응시키고, 반대면은 산성 용액과 반응시켜 비대칭적으로 나노기공이 형성된 절연 다공성 나노시트를 제조할 수 있다. 이 때, 상기 염기성 용액은 수산화나트륨(NaOH)일 수 있고, 상기 산성 용액은 염화수소(HCl)일 수 있다.In one embodiment, when polycarbonate is used as the material of the insulating porous nanosheet 230, one side of the polycarbonate is reacted with a basic solution, and the other side of the polycarbonate is reacted with an acidic solution to form asymmetrically insulating nanopores. Porous nanosheets can be prepared. In this case, the basic solution may be sodium hydroxide (NaOH), and the acidic solution may be hydrogen chloride (HCl).

또한, 상기 절연 다공성 나노시트(230)는 폴리에틸렌 글리콜(polyethylen glycol)으로 표면처리 된 것일 수 있다. 상기 표면처리로 인해, 체액 내의 여러 단백질이나 약물의 흡착으로 인해 막이 오염되거나 막히는 파울링(fouling)현상이 발생하는 문제점을 해결할 수 있다. Also, the insulating porous nanosheet 230 may be surface-treated with polyethylene glycol. Due to the surface treatment, it is possible to solve the problem of fouling or clogging of the membrane due to the adsorption of various proteins or drugs in the body fluid.

일 실시예에서, 상기 절연 다공성 나노시트(230)의 표면처리방법은 먼저 상기 절연 다공성 나노시트(230)를 산소(O2) 플라즈마로 처리하여 상기 절연 다공성 나노시트 표면에 하이드록시기 (hydroxy group, -OH)를 도입하는 단계; 상기 하이드록시기가 도입된 절연 다공성 나노시트에 실란(silane) 및 메타크릴레이트(methacrylate)를 포함하는 화합물을 이용하여, 상기 실란과 상기 하이드록시기를 반응시키는 단계; 및 티올기(thiol, -SH)를 포함하는 폴리에틸렌 글리콜을 이용하여, 상기 메타크릴레이트와 상기 티올기를 반응시켜 그라프팅(grafting)시키는 단계;를 포함할 수 있다. In one embodiment, in the method of surface treatment of the insulating porous nanosheet 230 , first, the insulating porous nanosheet 230 is treated with oxygen (O 2 ) plasma to form a hydroxy group on the surface of the insulating porous nanosheet 230 . , -OH); reacting the silane with the hydroxyl group by using a compound including silane and methacrylate on the insulating porous nanosheet into which the hydroxyl group is introduced; and using polyethylene glycol containing a thiol group (thiol, -SH) to react the methacrylate with the thiol group to perform grafting.

상기 실란(silane) 및 메타크릴레이트(methacrylate)를 포함하는 화합물은 한쪽에는 -OH와 반응할 수 있는 실란기(silane group)를 가지고 다른 한쪽에는 메타크릴레이트(methacrylate)를 가지는 화합물일 수 있다.The compound including silane and methacrylate may be a compound having a silane group capable of reacting with -OH on one side and methacrylate on the other side.

본 발명의 전기천공장치(100)에 전압이 인가되는 경우, 절연 다공성 나노시트(230)의 나노 기공을 통해서 전류가 흐를 수 있다. 이 때, 상기 절연 다공성 나노시트(230)는 저항체로 작용할 수 있고, 상기 나노 기공에 의한 저항은 하기의 식 1과 같이 나타낼 수 있다.When a voltage is applied to the electroporation apparatus 100 of the present invention, a current may flow through the nanopores of the insulating porous nanosheet 230 . In this case, the insulating porous nanosheet 230 may act as a resistor, and the resistance due to the nanopores may be expressed as Equation 1 below.

<식 1><Equation 1>

Figure 112019123355317-pat00001
Figure 112019123355317-pat00001

상기 식 1에서, Rpore는 나노 기공에서의 저항이고, De는 나노 기공의 직경이고, L은 나노 기공의 길이이다.In Equation 1, R pore is the resistance in the nanopore, D e is the diameter of the nanopore, and L is the length of the nanopore.

상기 식 1을 참조하면, 상기 절연 다공성 나노시트(230)의 나노 기공에서의 저항은 나노 기공 직경의 제곱에 반비례하고, 상기 나노 기공의 길이에 비례하여 증가한다. 즉, 나노 기공의 직경이 작을수록 높은 저항을 가질 수 있다. 따라서 절연 다공성 나노시트(230)의 기공을 통해 전류가 통과할 때, 상기 제1 및 제2 기공의 비대칭 기공이 높은 저항으로 작용하여 높은 전압 강하(Voltage drop)가 유도되고, 이로 인해 세포에 국소적인 천공을 유도할 수 있다. Referring to Equation 1, the resistance in the nanopores of the insulating porous nanosheet 230 is inversely proportional to the square of the nanopore diameter, and increases in proportion to the length of the nanopores. That is, the smaller the nanopore diameter, the higher the resistance may be. Therefore, when a current passes through the pores of the insulating porous nanosheet 230, the asymmetric pores of the first and second pores act as high resistance to induce a high voltage drop, which causes the cells to be localized. It can lead to hostile perforation.

본 발명에 따르면, 비대칭 기공을 갖는 절연 다공성 나노시트(230)의 적용으로 인해 종래의 전기천공장치와 비교하여, 낮은 전압을 사용하여도 전압 강하가 효과적으로 나타나는 장점이 있으며, 낮은 전압을 사용으로 인하여 절연 다공성 나노시트의 나노 기공 근처의 세포에만 안정적으로 전기 천공을 유도할 수 있어, 종래의 전기천공장치의 문제점인 주변 세포의 조직 손상을 해결할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, due to the application of the insulating porous nanosheet 230 having asymmetric pores, there is an advantage in that the voltage drop appears effectively even when a low voltage is used, compared to the conventional electroporation device, and due to the use of a low voltage Since electroporation can be stably induced only in cells near the nanopores of the insulating porous nanosheet, there is an advantage in that it is possible to solve the tissue damage of the surrounding cells, a problem of the conventional electroporation device.

이하에서, 구체적인 실험예들을 통해서 본 발명의 전기천공장치에 대해서 보다 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the electroporation apparatus of the present invention will be described in more detail through specific experimental examples.

실험예 1: 절연 다공성 나노시트의 안티 파울링(anti fouling) 평가Experimental Example 1: Evaluation of anti fouling of insulating porous nanosheets

본 발명의 절연 다공성 나노시트의 안티 파울링(non-fouling) 특성을 평가하기 위하여 단백질 흡착 평가를 진행하였다. 폴리카보네이트로 제조된 절연 다공성 나노시트 표면에 산소(O2) 플라즈마 처리 한 다음, 실란 A174(silane A174)와 반응시킨 후 폴리에틸렌 글리콜(polyethylen glycol, 이하에서 PEG이라 함)과 반응시켜 최종적으로 PEG로 표면처리된 절연 다공성 나노시트를 형광이 표지된 고농도의 단백질 용액(FITC-BSA, 0.5 mg/mL)에 약 24시간동안 침지시켰다. 또한, 비교 실험을 위해 표면처리되지 않은 절연 다공성 나노시트를 동일하게 형광이 표지된 고농도의 단백질 용액에 침지시켜 단백질 흡착 평가를 수행하였다. 그 결과를 도 6에 나타냈다.Protein adsorption evaluation was performed to evaluate the anti-fouling (non-fouling) properties of the insulating porous nanosheet of the present invention. The surface of the insulating porous nanosheet made of polycarbonate is treated with oxygen (O 2 ) plasma, then reacted with silane A174, and then reacted with polyethylene glycol (hereinafter referred to as PEG) to finally form PEG. The surface-treated insulating porous nanosheets were immersed in a fluorescently labeled high-concentration protein solution (FITC-BSA, 0.5 mg/mL) for about 24 hours. In addition, for the comparative experiment, protein adsorption evaluation was performed by immersing the non-surface-treated insulating porous nanosheets in a high-concentration protein solution labeled with the same fluorescence. The results are shown in FIG. 6 .

도 6을 참조하면, 표면처리되지 않은 막(Non-treated Membrane)과 비교하여, PEG로 표면처리된 막(PEG-coated membrane)은 시간이 지나도 형광색이 나타나지 않았음을 확인할 수 있다. 이를 통해서, PEG로 표면 처리된 막은 단백질 흡착이 일어나지 않는다는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 6 , as compared to the non-treated membrane, it can be seen that the PEG-coated membrane did not show fluorescence over time. From this, it can be seen that the membrane surface-treated with PEG does not cause protein adsorption.

실험예 2: 전기천공장치 평가Experimental Example 2: Electroporation device evaluation

본 발명의 전기천공장치의 세포 내 약물 전달 효율 및 안전성을 확인하기 위해, 현재 상업적으로 판매하고 있는 전기천공기를 사용하여 랫트(rat)의 다리 근육에 삽입한 후, 형광 염료인 프로피듐 아이오다이드(propidium iodide, 이하에서 PI이라 함)가 포함된 약물을 주입하여 200 V의 전압을 인가하여 전기천공기의 안정성 실험을 수행하였다. 그런 다음, 비교를 위해 동일한 전기천공기의 전극 부분을 본 발명의 제1 전극으로 교체하여 동일한 과정을 수행하였다. 각각의 전기천공에 따른 조직 손상 정도를 확인하기 위해 전기천공 실험을 수행한 랫트(rat)의 다리 부분의 피부 절개 후 천기천공 적용 조직을 관찰하였고, 조직의 손상여부를 정밀히 확인하기 위해 전기자극을 가한 조직을 적출한 후 H&E 염색(H&E staining)을 수행한 후 조직 분석을 진행하였다. 또한, 조직 내부로의 약물 유입을 확인하기 위해 24시간 후 조직을 적출하여 현미경을 통해 PI의 형광발현을 관찰하였다. 그 결과들을 도 7에 나타냈다.In order to confirm the intracellular drug delivery efficiency and safety of the electroporation device of the present invention, it is inserted into the leg muscle of a rat using a commercially available electroporator, and then, the fluorescent dye propidium iodide. A drug containing (propidium iodide, hereinafter referred to as PI) was injected and a voltage of 200 V was applied to perform a stability test of the electroporator. Then, for comparison, the same procedure was performed by replacing the electrode part of the same electroporator with the first electrode of the present invention. In order to check the degree of tissue damage according to each electroporation, the tissue to which the perforation was applied was observed after the skin incision of the leg of the rat subjected to the electroporation experiment, and electrical stimulation was applied to precisely check the tissue damage. After extracting the applied tissue, H&E staining was performed, and tissue analysis was performed. In addition, in order to confirm the drug inflow into the tissue, the tissue was extracted after 24 hours and the fluorescence expression of PI was observed through a microscope. The results are shown in FIG. 7 .

도 7을 참조하면, (b)에서 전기천공을 수행하지 않은 조직(Non-treated tissue)와 비교하여 종래의 상업용 전기천공기를 사용한 경우(Needle electrode), 전기자극에 의해 손상된 피부를 육안으로 관찰할 수 있다. 반면, 본 발명의 제1 전극을 전극으로 사용한 전기천공기를 사용한 경우(nano electrode), 조직의 뚜렷한 변화는 관찰되지 않은 것을 확인할 수 있다. 이를 통해서 본 발명의 전기천공장치는 종래의 전기천공장치에 비해 조직의 손상을 최소화할 수 있음을 알 수 있다. (c)에서 종래의 상업용 전기천공기를 사용한 경우(Needle electrode), 전극 삽입부위 주위로 검붉은 영역이 있는 것을 확인 할 수 있다. 이러한 검붉은 영역은 세포가 죽은 영역을 나타내는 것으로, 랫트의 조직이 심각하게 손상된 것을 확인할 수 있다. 반면, 본 발명의 제1 전극을 전극으로 사용한 전기천공기를 사용한 경우(nano electrode), 랫트의 조직 손상이 미미한 것을 확인할 수 있다. (d)에서 종래의 상업용 전기천공기를 사용한 경우(Needle electrode)와 본 발명의 제1 전극을 전극으로 사용한 전기천공기를 사용한 경우(nano electrode) 모두에서 PI가 검출(도면에서 붉은 색으로 나타남)된 것을 확인할 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 전기천공장치를 통해, 세포 손상을 최소화하면서 효과적으로 세포 내로 원하는 약물을 주입할 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 7 , when using a conventional commercial electroporator (needle electrode) compared to the non-treated tissue in (b), the skin damaged by electrical stimulation can be visually observed. can On the other hand, when an electroporator using the first electrode of the present invention is used as an electrode (nano electrode), it can be seen that no clear change in tissue is observed. Through this, it can be seen that the electroporation apparatus of the present invention can minimize tissue damage compared to the conventional electroporation apparatus. In (c), when a conventional commercial electroporation machine is used (needle electrode), it can be seen that there is a dark red area around the electrode insertion site. This dark red area indicates a cell dead area, and it can be confirmed that the rat tissue is seriously damaged. On the other hand, when an electroporator using the first electrode of the present invention is used as an electrode (nano electrode), it can be seen that tissue damage in rats is minimal. In (d), PI was detected (indicated in red in the figure) in both the case of using a conventional commercial electroporator (needle electrode) and the case of using an electroporator using the first electrode of the present invention as an electrode (nano electrode). that can be checked As a result, it can be seen that through the electroporation device of the present invention, a desired drug can be effectively injected into cells while minimizing cell damage.

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.Although the above has been described with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following claims. You will understand that you can.

100: 전기천공장치
200: 제1 전극
210: 중심전극
220: 절연 실린더
230: 절연 다공성 나노시트
240: 니들형 실린더
300: 제2 전극
400: 전압인가수단100: electroporation device
200: first electrode
210: center electrode
220: insulated cylinder
230: insulating porous nanosheet
240: needle type cylinder
300: second electrode
400: voltage application means

Claims (11)

피하 내에 삽입되어 약물을 전달하도록 구성된 제1 전극; 및
상기 제1 전극과 인접하여 피하 내에 삽입되고 전극으로 기능하는 제2 전극;을 포함하고,
상기 제1 전극은,
중심전극;
상기 중심전극을 수용하고 약물을 담지하고 표면에 다수의 홀을 포함하는 절연 실린더; 및
상기 절연 실린더를 감싸는 절연 다공성 나노시트;를 포함하며,
상기 중심전극과 상기 제2 전극에 전압을 인가하는 전압인가수단;을 포함하는,
전기천공장치.
a first electrode inserted subcutaneously and configured to deliver a drug; and
and a second electrode inserted into the subcutaneous tissue adjacent to the first electrode and functioning as an electrode;
The first electrode is
center electrode;
an insulating cylinder accommodating the central electrode, carrying a drug, and including a plurality of holes on the surface; and
Including; an insulating porous nanosheet surrounding the insulating cylinder;
a voltage applying means for applying a voltage to the center electrode and the second electrode;
electric drilling device.
 제1항에 있어서,
상기 절연 실린더는 니들 형태인 것을 특징으로 하는,
전기천공장치.
According to claim 1,
The insulating cylinder is characterized in that the needle type,
electric drilling device.
 제1항에 있어서,
상기 절연 실린더가 니들 형태가 아닌 경우, 상기 절연 다공성 나노시트를 둘러싸고 표면에 다수의 홀을 포함하는 니들형 실린더;를 더 포함하고,
상기 니들형 실린더의 선단은 뾰족하게 형성되고, 상기 선단의 일측 방향이 뾰족하거나 중앙 부위가 뾰족한 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는,
전기천공장치.
According to claim 1,
When the insulating cylinder is not in the form of a needle, it surrounds the insulating porous nanosheet and includes a needle-shaped cylinder including a plurality of holes on the surface;
The tip of the needle-type cylinder is formed in a pointed shape, characterized in that one side of the tip is formed in any one shape of a pointed shape or a central portion is pointed,
electric drilling device.
 제1항에 있어서,
상기 절연 다공성 나노시트는 폴리카보네이트(Polycarbonate)인,
전기천공장치
According to claim 1,
The insulating porous nanosheet is polycarbonate (Polycarbonate),
electric drilling device
 제1항에 있어서,
상기 절연 다공성 나노시트는 폴리에틸렌 글리콜(polyethylen glycol)으로 표면처리된 것을 특징으로 하는,
전기천공장치.
According to claim 1,
The insulating porous nanosheet is characterized in that the surface treatment with polyethylene glycol (polyethylen glycol),
electric drilling device.
 제1항에 있어서,
상기 절연 다공성 나노시트는,
상기 절연 실린더 측과 인접하는 제1 면; 및
이의 반대면인 제2 면;을 포함하고,
상기 제1 면에 형성된 제1 나노 기공과 상기 제2 면에 형성된 제2 나노 기공의 크기가 비대칭(asymmetric)이고, 상기 제1 나노 기공은 상기 제2 나노 기공보다 직경이 큰 것을 특징으로 하는,
전기천공장치.
According to claim 1,
The insulating porous nanosheet,
a first surface adjacent to the insulating cylinder side; and
Including; a second side opposite to it;
The size of the first nanopores formed on the first surface and the second nanopores formed on the second surface are asymmetric, and the first nanopores are characterized in that the diameter is larger than that of the second nanopores,
electric drilling device.
 제6항에 있어서,
상기 제1 나노 기공의 직경은 10 내지 2000 nm 인 것을 특징으로 하는,
전기천공장치.
7. The method of claim 6,
The first nanopore has a diameter of 10 to 2000 nm, characterized in that
electric drilling device.
 제6항에 있어서,
상기 제2 나노 기공의 직경은 10 내지 400 nm 인 것을 특징으로 하는,
전기천공장치.
7. The method of claim 6,
The diameter of the second nanopore is characterized in that 10 to 400 nm,
electric drilling device.
 제6항에 있어서,
상기 절연 다공성 나노시트는,
상기 제1 면을 염기성 용액과 반응시켜 화학적으로 제1 나노 기공을 식각시키고, 상기 제2면을 산성 용액과 접촉시켜 제2 나노 기공이 상기 제1 나노 기공을 통해 주입된 염기성 용액과 반응하지 않도록 하는 비대칭 습식 식각 방법을 이용하여 제조된 것인,
전기천공장치.
7. The method of claim 6,
The insulating porous nanosheet,
Chemically etching the first nanopores by reacting the first surface with the basic solution, and contacting the second surface with an acidic solution so that the second nanopores do not react with the basic solution injected through the first nanopores which was prepared using an asymmetric wet etching method of
electric drilling device.
 제6항에 있어서,
상기 절연 다공성 나노시트 내에 상기 제1 나노 기공으로부터 상기 제2 나노 기공으로 형성된 기공 통로는, 상기 제1 나노 기공으로부터 상기 제2 나노 기공으로 갈수록 직경의 크기가 점차 작아지는 형태를 갖는 것을 특징으로 하는,
전기천공장치.
7. The method of claim 6,
The pore passage formed from the first nanopore to the second nanopore in the insulating porous nanosheet has a shape in which the size of the diameter gradually decreases from the first nanopore to the second nanopore. ,
electric drilling device.
 제1항에 있어서,
상기 전기천공장치에 인가되는 전압은 20 V 내지 200 V 인 것을 특징으로 하는,
전기천공장치.According to claim 1,
The voltage applied to the electroporation device is characterized in that 20 V to 200 V,
electric drilling device.
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