KR102392782B1 - 마이크로 니들 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

개시된 본 발명에 의한 마이크로 니들 제조방법은, 몸체부를 마련하는 마련단계; 및 상기 몸체부에 약액을 코팅하는 코팅단계; 를 포함하며, 상기 몸체부는 선단과 후단 사이에 단차진 영역이 마련되고, 상기 코팅단계는 상기 단차진 영역에만 코팅되며, 상기 마련단계는, 상기 몸체부의 높이에 대한 너비의 비율인 종횡비가 2.5 내지 3.3의 범위에서 상기 몸체부의 상기 종횡비를 조절하고, 상기 코팅단계는 상기 몸체부의 상기 종횡비를 상기 마련단계에서보다 감소시켜, 상기 마련단계보다 상기 코팅단계에서의 기계적 강도가 증가되고, 상기 몸체부가 상기 피부에 침투하여 상기 약액이 침투한 이후에는 상기 종횡비가 다시 증가되고 상기 몸체부의 기계적 강도가 코팅 전 원래의 강도보다 더 낮게 감소되고, 상기 마련단계는 상기 몸체부를 고분자 물질로 마련하며, 상기 고분자 물질은 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 및 폴리아미드(polyamide) 계열의 합성 고분자 화합물 중 적어도 하나를 포함한다.
이러한 구성에 의하면, 마이크로 니들이 피부에 침투한 후에 종횡비가 다시 증가됨으로써, 재사용을 방지할 수 있게 된다.

Description

마이크로 니들 및 이의 제조 방법 {MICRO-NEEDLE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 마이크로 니들 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 약액 침투력을 확보하면서도 재사용 마이크로 니들로 인한 오염 발생을 저감시켜 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 마이크로 니들의 제조방법 및 이에 의해 제조된 마이크로 니들에 관한 것이다.

마이크로 니들은 피부 최외각층인 각질층 표면에 미세한 구멍을 뚫은 후 약물을 전달하는 방식으로, 마이크로 니들의 길이는 약물 전달의 목적에 따라 수백 um 길이 내에서 그 길이를 다양화할 수 있다. 이러한 마이크로 니들은 일반적으로 코팅 마이크로 니들과 용해성 마이크로 니들로 구분될 수 있다.

코팅 마이크로 니들은 생분해성 고분자나 금속 재질로 이루어진 마이크로 니들 표면에 전달하고자 하는 약물을 함유한 조성을 코팅하여 피부층으로 전달하는 방식이다. 이러한 코팅 마이크로 니들은 제조 공정이 간단하고 생산단가가 경제적인 이점을 가진다.

용해성 마이크로 니들은 수용성 고분자로 이루어진 지지체 내에 약물이 내포되어, 피부 내에 투여 후 마이크로 니들 구조체 자체가 용해된다. 그로 인해, 용해성 마이크로 니들은 투여 후 니들 구조체가 잔류하지 않거나 기계적 강도를 잃은 상태이므로, 니들 팁 잔류 시 발생할 수 있는 오염의 문제성이 적다. 반면에, 코팅 마이크로 니들은 기계적 강도가 우수한 생분해성 고분자와 금속 재질로 만들어짐에 따라, 투여 후 잔류될 수 있는 오염성을 가진다.

이에 따라, 근래에는 마이크로 니들을 제조함에 있어서, 피부에 잔류되지 않음에 따른 안전성 측면과, 약물 전달성을 고려한 투약성을 모두 향상시킬 수 있는 마이크로 니들 제조에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있는 추세이다.
본 발명의 배경기술은 일본 재공표특허공보 WO2016/084701호 (2017.09.07)에 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 약액 침투력이 우수하면서도 재사용을 방지하여 마이크로 니들로 인한 오염을 방지할 수 있는 마이크로 니들의 제조방법 및 이에 의해 제조된 마이크로 니들을 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 마이크로 니들의 제조방법은, 몸체부를 마련하는 마련단계; 및 상기 몸체부에 약액을 코팅하는 코팅단계; 를 포함하며, 상기 몸체부는 선단과 후단 사이에 단차진 영역이 마련되고, 상기 코팅단계는 상기 단차진 영역에만 코팅되며, 상기 마련단계는, 상기 몸체부의 높이에 대한 너비의 비율인 종횡비가 2.5 내지 3.3의 범위에서 상기 몸체부의 상기 종횡비를 조절하고, 상기 코팅단계는 상기 몸체부의 상기 종횡비를 상기 마련단계에서보다 감소시켜, 상기 마련단계보다 상기 코팅단계에서의 기계적 강도가 증가되고, 상기 몸체부가 상기 피부에 침투하여 상기 약액이 침투한 이후에는 상기 종횡비가 다시 증가되고 상기 몸체부의 기계적 강도가 코팅 전 원래의 강도보다 더 낮게 감소되고, 상기 마련단계는 상기 몸체부를 고분자 물질로 마련하며, 상기 고분자 물질은 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 및 폴리아미드(polyamide) 계열의 합성 고분자 화합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 마련단계는 선단이 뾰족한 팁 형상을 가지는 상기 몸체부를 마련하며, 상기 코팅단계는 상기 몸체부의 팁에 상기 약액을 코팅시켜 상기 종횡비를 감소시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 마이크로 니들은, 선단이 뾰족한 팁 형상을 가지는 몸체부; 및 상기 몸체부의 선단에 코팅되는 약액부; 를 포함하며, 상기 몸체부는 선단과 후단 사이에 단차진 영역이 마련되고, 상기 약액부는 상기 단차진 영역에만 코팅되며, 상기 몸체부의 높이에 대한 너비의 비율인 종횡비는 상기 약액부가 코팅되기 전에 2.5 내지 3.2의 범위에서 조절되되, 상기 약액부 코팅에 의해 상기 종횡비가 감소되고, 상기 약액부가 상기 몸체부에 코팅되어 상기 선단의 기계적 강도를 증가시킨 후, 상기 약액부가 피부에 침투하여 용융되면 상기 종횡비가 다시 증가되고 상기 몸체부의 상기 기계적 강도를 원래의 강도보다 낮은 강도로 감소시키고, 상기 몸체부는 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 및 폴리아미드(polyamide) 계열의 합성 고분자 화합물 가운데 적어도 하나를 포함하는 고분자 물질로 마련될 수 있다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 마이크로 니들의 몸체부의 종횡비 조절을 통해 기계적 강도가 낮아도 약액 코팅을 통해 기계적 강도를 확보함으로써, 피부 침투에 따른 약액 전달력 확보에 유리하다.

둘째, 약액이 피부에 침투하여 용융된 후의 마이크로 니들의 몸체부 강도가 낮아짐에 따라, 마이크로 니들의 재사용에 의한 오염을 방지할 수 있게 된다.

셋째, 종횡비 조절과 고분자 물질 선정이라는 간단한 조건 변경을 통해, 마이크로 니들에 코팅된 약액인 유효성분의 충분한 전달력 확보와 함께 재사용 방지로 인한 안전성 확보에 유리하다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 마이크로 니들의 제조 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 2는 도 1에 도시된 마이크로 니들의 제조 방법에 의해 제조된 종횡비가 2.2(L)인 마이크로 니들을 SEM을 이용해 개략적으로 촬영한 이미지이다.
도 3은 도 1에 도시된 마이크로 니들의 제조 방법에 의해 제조된 종횡비가 2.5(M)인 마이크로 니들을 SEM을 이용해 개략적으로 촬영한 이미지이다.
도 4는 도 1에 도시된 마이크로 니들의 제조 방법에 의해 제조된 종횡비가 3.3(H)인 마이크로 니들을 SEM을 이용해 개략적으로 촬영한 이미지이다.
도 5는 도 1에 도시된 마이크로 니들의 제조 방법에 의해 제조된 마이크로 니들의 굽힘 강도에 따른 투과율을 비교한 그래프들이다.
도 6은 도 1에 의해 제조된 마이크로 니들의 고분자 물질 종류에 따른 기계적 특성을 확인하기 위해 단축 힘 분석기를 이용한 기계적 성질을 관찰한 그래프들이다. 그리고,
도 7은 도 1에 의해 제조된 마이크로 니들의 굽힘 강도와 초기 기울기(Initial slope)를 비교하기 위해 개략적으로 도시한 그래프이다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다. 다만, 본 발명의 사상이 그와 같은 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 사상은 실시예를 이루는 구성요소의 부가, 변경 및 삭제 등에 의해서 다르게 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 발명의 사상에 포함되는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 마이크로 니들의 제조방법이 개략적으로 도시된 순서도이다. 도 1과 같은 순서도와 같이, 본 발명의 마이크로 니들의 제조방법은 마련단계(10)와 코팅단계(20)를 포함한다.

마련단계(10)는 마이크로 니들(1)(도 2 참조)의 몸체부(11)를 마련한다. 여기서, 몸체부(11)는 도 2의 도시와 같이, 선단에 뾰족한 팁(Tip)이 마련되도록 선단으로 갈수록 너비가 점차 좁아지는 사각뿔 형상을 가지는 것으로 예시한다. 여기서, 몸체부(11)의 팁 형상의 선단은 피부로 침투하며, 선단으로부터 너비가 점차 확장되는 후단은 사용자에 의한 가압력을 전달받을 수 있도록 충분한 면적을 가짐이 좋다. 한편, 본 실시예에서는 몸체부(11)가 대략 사각뿔 형상을 가지는 것으로 도시 및 예시하나, 원뿔 또는 사각 뿔 형상을 가지는 것과 같은 다양한 변형예도 가능함은 당연하다.

또한, 도 3 및 도 4와 같이, 다단 형상의 몸체부(12)(13)를 가지는 마이크로 니들(2)(3)의 변형예도 가능하다. 즉, 도 3 및 도 4의 도시와 같이, 몸체부(12)(13)는 선단과 후단 사이에 단차진 영역인 마련되어, 도 2에 도시된 몸체부(11)에 비교하여 상대적으로 더 뾰족한 팁 형상의 선단을 제공하게 된다.

이상과 같은 몸체부(11)는 고분자 물질로 형성되고, 그 종류로는 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 나일론(Nylon), 폴리락틱애씨드(Poly-lactic-acid, PLA) 등을 포함할 수 있다.

또한, 단계 10에서, 마이크로 니들(1)의 몸체부(11)는 높이에 대한 너비의 비율인 종횡비(aspect ratio)를 조절한다. 이러한 마이크로 니들(1)의 몸체부(11)의 종횡비는 약물이 코팅되지 않은 상태에서는 피부에 투여되지 않거나 낮은 피부 투과도를 가질 수 있는 종횡비로 조절된다. 뿐만 아니라, 종횡비의 조절을 통해, 마이크로 니들(1)이 피부로 투과되어 탑재된 약물이 용융되도록 투여시간 동안 지속적인 힘을 받는 몸체부(11)는 부러짐에 의해 피부 내에 남지 않도록 하며, 몸체부(11)의 팁이 휘어 더 이상 피부에 투과되지 않는 강도와 형태를 유도한다.

본 실시예에서는, 몸체부(11)의 종횡비를 2.2(L), 2.5(M) 3.3(H)으로 나뉘어 설명하며, 코팅 전(pre-coated) 마이크로 니들(1)에 대해서는 'p', 코팅 후(coated) 마이크로 니들(1)에 대해서는 'c' 그리고, 재투여(re-inserted) 마이크로 니들(1)에 대해서는 'r'로 구분하여 설명한다. 이러한 마이크로 니들(1)의 각 군별 모든 샘플명은 하기 표 1과 같이 구분하여 정리될 수 있다.

코팅단계(20)는 마이크로 니들(1)의 몸체부(11)에 유효성분을 포함하는 약액(C)을 코팅한다. 여기서, 코팅단계(20)는 약액(C)을 포함하는 코팅제를 몸체부(11)로 분사하거나 코팅제에 몸체부(11)의 선단을 침지하여 코팅시킬 수 있다. 이러한 코팅단계(20)는 진공, 에어 드라이 및 습도 50% 미만의 공간에서 이루어질 수 있다.

한편, 몸체부(11)에 약액(C)을 코팅시키기 위한 코팅제는 물에 대해 유효성분이 0.1%~30%의 비율로 혼합될 수 있다. 이러한 코팅제는 점성제를 포함하며, 점성제는, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 히아루로닉 산(hyaluronic acid), 알지닉 산(alginic acid), 펙틴, 카라기난, 콘드로이틴(설페이트), 덱스트란(설페이트), 키토산, 폴리라이신(polylysine), 카르복시메틸 키틴(carboxymethyl chitin), 피브린, 아가로스, 풀루란, 폴리안하이드라이드(polyanhydride), 폴리오르쏘에스테르(polyorthoester), 폴리에테르에스테르(polyetherester), 폴리에스테르아마이드(polyesteramide), 폴리(뷰티릭 산), 폴리(발레릭 산), 폴리아크릴레이트, 에틸렌-비닐아세테이트 중합체, 아크릴 치환 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 풀루오라이드, 폴리(비닐 이미다졸), 클로로설포네이트 폴리올레핀(chlorosulphonate polyolefins), 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 에틸셀룰로오스(EC), 하이드록시프로필셀룰로오스(HPC), 카복시메틸셀루로스, 싸이클로덱스트린, 말토스(Maltose), 락토스(Lactose), 트레할로스(Trehalose), 셀로비오스(Cellobiose), 이소말토스(Isomaltose), 투라노스(Turanose) 및 락툴로스(Lactulose) 가운데 어느 하나를 포함하거나, 이러한 고분자를 형성하는 단량체들의 공중합체 및 셀룰로오스 가운데 적어도 하나를 포함할 수 있다.

아울러, 코팅제에 포함된 유효성분은, α-인터페론, 다발성 경화증을 위한 β-인터페론, 에리트로포이에틴, 폴리트로핀 β, 폴리트로핀 α, G-CSF, GM-CSF, 인간 융모 성선 자극 호르몬, 황체 형성 (leutinizing) 호르몬, 연어 칼시토닌, 글루카곤, GNRH 안타고니스트, 인슐린, 인간 성장 호르몬, 필그라스틴, 헤파린, 저분자 헤파린 및 소마트로핀 중 적어도 어느 하나를 포함하거나, 일본 뇌염 백신, 로타바이러스 백신, 인플루엔자 백신, 폴리오 백신, 수두 백신, 알츠하이머병 백신, 동맥경화 백신, 암 백신, 니코틴 백신, 디프테리아 백신, 자궁경부암 백신, 수막구균 백신, 파상풍 백신, 백일해 백신, 라임병 백신, 광견병 백신, 폐렴 쌍구균 백신, 황열병 백신, 콜레라 백신, 종두진 백신, 결핵 백신, 풍진 백신, 홍역 백신, 유행성 이하선염백신, 보툴리누스 백신, 헤르페스바이러스 백신, 다른 DNA 백신, B 형 간염 백신, 히알루론산(Hyaluronic acid), 코엔자임큐텐(Coenzymeq10), 키토산(Chitosan), 보톡스(Botox), 비타민 및 비타민 유도체, 히드록시산(Hydroxy acid), 테트라사이클린(Tetracycline), 옥시테트라사이클린(oxytetracycline), 독시사이클린(doxycycline), 미노사이클린(minocycline), 벤조카인(Benzocaine), 메피바카인(Mepivacaine), 리도카인(Lidocaine), 프릴로카인(Prilocaine), 부피바카인(Bupivacaine), 에티도카인(Etidocaine), 아티카인(Articaine), 프로카인(Procaine), 프로폭시카인(Propoxycaine), 테트라카인(Tetracaine), 로피바카인(Ropivacaine), 부타카인(Butacaine), 피페로카인(Piperocaine), 코카인(Cocaine), 클로로프로카인(Chloroprocaine), 프로파라카인(Proparacaine) 및 디클로닌(Dyclonine) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

한편, 약액(C)을 포함하는 코팅제는 수용성 물질을 포함할 수 있다. 여기서, 수용성 물질은, 트레알로스(trehalose), 올리고사카라이드(oligosaccharide), 수크로스(sucrose), 말토스(maltose), 락토스(lactose), 셀로비오스(cellobiose), 히아루로닉 산(hyaluronic acid), 알지닉 산(alginic acid), 펙틴(Pectin), 카라기난(Carrageenan), 콘드로이틴 설페이트(Chondroitin Sulfate), 덱스트란 설페이트(dextran Sulfate), 키토산(Chitosan), 폴리라이신(polylysine), 콜라겐, 젤라틴, 카르복시메틸 키틴(carboxymethyl chitin), 피브린(fibrin), 아가로스(Agarose), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리메타크릴레이트, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 에틸셀룰로오스(EC), 하이드록시프로필셀룰로오스(HPC), 카복시메틸셀룰로스(carboxymethyl cellulose), 싸이클로덱스트린(Cyclodextrin) 및 젠티비오스(gentiobiose) 중 적어도 어느 하나가 첨가될 수 있다.

이러한 약액(C)을 몸체부(11)에 코팅하는 구성은, 본 발명의 요지가 아니므로 자세한 설명 및 도시는 생략한다.

한편, 도 2의 (a)에는 종횡비 2.2(L)인 마이크로 니들(1)이 마련단계(10)에서 마련된 상태 몸체부(11)가 도시되며, (b)에는 코팅단계(20)에서 약액(C)이 코팅된 마이크로 니들(1)이 도시된다. 도 3의 (a)에는 종횡비 2.5(M)인 마이크로 니들(2)이 마련단계(10)에서 마련된 상태 몸체부(12)가 도시되며, (b)에는 코팅단계(20)에서 약액(C)이 코팅된 마이크로 니들(2)이 도시된다. 또한, 도 4의 (a)에는 종횡비 3.3(H)인 마이크로 니들(3)이 마련단계(10)에서 마련된 상태 몸체부(13)가 도시되며, (b)에는 코팅단계(20)에서 약액(C)이 코팅된 마이크로 니들(3)이 도시된다.

참고로, 도 2 내지 도 4의 이미지들은 각 마이크로 니들(1)(2)(3)을 고분자, API(Active Pharmaceutical Ingredient) 및 부형제 등을 혼합한 코팅제에 침지시키는 딥-코팅 방식으로 코팅시킨 후에, 코팅 전 및 후의 마이크로 니들(1)(2)(3)의 형상에 대해 SEM(Scanning Electron Microscope)을 이용하여 관찰한 이미지이다.

한편, 본 발명에서 사용되는 고분자 물질인 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 나일론, 폴리락틱애씨드(Poly-lactic-acid, PLA)의 기계적 강도를 육안으로 확인하기 위해, 각각의 고분자 물질로 이루어진 시편을 인장강도 측정 규격(예컨대, ASTM D638 Type 1), 굴곡강도 측정 규격(예컨대, ASTM D790)에 해당하도록 제작하였다. 이에 제작된 시편에 대한 굽힘 강도(flexural strength), 인장 강도(tensile strength) 및 인장 탄성율(tensile modulus)을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 2와 같다.

여기서, 고분자의 강성도(stiffness) 또는 강성률(rigidity)을 의미하는 인장 응력/인장 탄성율로부터 인장 탄성율(young's modulus)을 측정하였다. 그 결과, 표 2와 같이 PLA에서 2153±218.91 N/mm2으로 가장 높게 측정되었으며, 그 다음으로는 Nylon에서 1213±120.27 N/mm2, PE에서 1128±77.24 N/mm2, PP에서 1094±95.23 N/mm2로 측정되었다. 또한, 인장 강도 및 굽힘 강도 모두, PE, PP, Nylon, PLA 순으로 증가하는 경향을 나타내었다. 따라서, 사용한 4가지 고분자의 기계적 물성은 PE, PP, Nylon, PLA로 갈수록 더 강한 성질을 가짐을 알 수 있다.

이러한 마이크로 니들(1)(2)(3)의 종횡비와 코팅여부에 따라 구분한 표 1에 명시된 샘플에 대해, 돼지 피부(Porcine skin)를 이용하여 in-vitro(체외)에서 각각의 마이크로 니들(1)(2)(3)에 대한 피부투과도 실험을 진행하였다. Full thickness의 돼지 피부에 대략 30N의 힘으로 10초간 투여한 후, 트리판 블루 용액으로 염색시켜 투여된 정도를 광학현미경으로 관찰하였다. 여기서, 약액(C)이 코팅된 그룹에 대해서는 약액(C)의 용해를 위하여 3kg/0.785cm2가 되도록 집게와 같은 파지수단으로 고정시킨 후, 피부 투과도를 확인하였다. 또한, 코팅된 마이크로 니들(1)(2)(3)을 투여한 후에, 코팅된 약액(C)이 융용된 마이크로 니들(1)(2)(3)을 회수하여 새로운 돼지 피부에 재투여를 실시하였다. 이에 대한 결과는 도 5와 같다.

도 5의 (a)는 코팅 전(pre-coated) 마이크로 니들(1)(2)(3)의 조건에 대한 결과이며, 종횡비가 2.2 및 2.5인 마이크로 니들(1)(2)에 대해서는 PE를 제외하고는 모두 95-100%의 피부 투과율을 보인다. 하지만, 종횡비 3.3인 마이크로 니들(3)에 대해서는 PLA를 제외한 나머지 고분자 물질(PE, PP, Nylon)에 대해서 피부 투과도가 감소하는 경향을 보였다. 특히, 종횡비 3.3인 마이크로 니들(3)에서 PE의 경우는 10% 이하 수준, PP도 50% 수준에 그쳤으며 Nylon의 경우 90%로 측정되었다.

이를 통해, 마이크로 니들(1)(2)(3)의 몸체부(11)(12)(13)를 구성하는 고분자 물질의 선정과 규격 변경을 통해 몸체부(11)(12)(13) 자체의 기계적 강도를 약하게 만들 경우, 의도적으로 피부 투과도를 떨어뜨리는 효과를 만들 수 있음을 유추할 수 있다.

이러한 각각의 마이크로 니들(1)(2)(3)의 몸체부(11)(12)(13)에 수용성 고분자로 이루어진 코팅제인 약액(C)을 결합시켜 복합체를 만들 경우, 결합된 약액(C)에 의해 부피가 생겨 기존 몸체부(11)(12)(13)의 조건에서 종횡비가 감소되어 기계적으로 좀 더 안정된 구조체가 된다. 그 결과, 도 5의 (b)와 같이 도 5의 (a)와 비교하여 전체적으로 증가된 피부 투과도를 확인할 수 있었다. 참고로, 안정된 피부 투과도를 95% 이상으로 설정할 경우, 코팅된 마이크로 니들(1)(2)(3)에 대해서는 c-M-PE, c-H-PE를 제외하고는 모두 95% 이상의 피부 투과도를 나타내었다.

그 이후, 약액(C)이 코팅된 마이크로 니들(1)(2)(3)을 피부에 대략 30분간 3kg/0.785cm2의 압력으로 적용한 후, 회수한 마이크로 니들(1)(2)(3)에 대해서 재투여 실험을 실시하였다. 참고로, 도 5의 (c)에 사용된 마이크로 니들(1)(2)(3)은 피부에 투여된 후에 용융이 완료되면, 코팅된 약액(C)이 녹아남으로 인해 약액(C)의 코팅으로 인해 감소했던 종횡비가 다시 증가한다.

특히, 의도적으로 기계적 구조를 약하게 만든 종횡비가 3.3인 마이크로 니들(3)은 기계적으로 불안정한 상태에서 30분간 지속적으로 가해지는 힘에 의해 변형이 일어나게 된다. 아울러, 약액(C)이 코팅되고(c) 종횡비가 3.3(H)이며 몸체부(13)가 나이론(N)으로 제조된 마이크로 니들(3) 즉, c-H-N를 피부에 30분 적용 후 회수하여 관찰한 이미지인 도 5의 (d)와 같이, 마이크로 니들(3)의 팁 부분이 모두 휘어 변형이 됨을 관찰할 수 있다.

따라서, 도 5의 (c)에서 종횡비가 3.3이며 고분자 물질 자체의 기계적 강도가 우수한 PLA를 제외하고는 모두 10%대 이하의 현저히 낮은 피부 투과도를 나타내었다. 또한, 종횡비가 낮은 기계적으로 보다 안정된 구조에서는 PE를 제외하고는 모두 일정 수준 이상의 피부 투과도를 나타내었다.

이상과 같이, 몸체부()를 구성하는 고분자 물질의 선정과 종횡비 조절을 통한 기계적 규격 변경을 통해, 마이크로 니들(1)(2)(3)의 피부 투과도를 조절할 수 있다. 아울러, 몸체부(11)(12)(13)의 기계적 강도가 약한 조건에 대해서 약액(C)을 코팅시키는 코팅단계(20)를 통해, 마이크로 니들(1)(2)(3)의 기계적 강도를 안정적으로 조절하여 피부에 안정적으로 95%이상의 피부 투과도로 투과된 후, 코팅된 약액(C)을 전달시킬 수 있음을 확인할 수 있다.

뿐만 아니라, 피부 투여과정 중, 마이크로 니들(1)(2)(3)의 후단인 딱딱한 면에서 지속적으로 가해지는 압력으로 인해, 마이크로 니들(1)(2)(3)의 팁 끝이 휘는 것과 같은 변형이 일어나 기계적 강도가 약해진다. 그로 인해, 피부에 침투한 마이크로 니들(1)(2)(3)은 재투여가 불가능한 구조체로써, 재사용에 의한 오염의 문제를 줄일 수 있어 재투과 방지에 유리하다.

도 6에서는 마이크로 니들(1)(2)(3)의 미세한 기계적 특성을 확인하기 위하여 단축 힘 분석기(uniaxial force analyzer)를 이용하여 마이크로 니들(1)(2)(3)의 니들의 기계적 물성(mechanical property)을 관찰한 결과가 도시된다. 여기서, 도 6의 (a), (b) 및 (c)의 경우 종횡비가 각각 3.3, 2.5, 2.2에 해당하는 각각의 고분자 물질의 종류와 코팅 여부에 따라 평가한 결과이다.

도 6의 그래프에서 몸체부(11)(12)(13)를 구성하는 고분자 물질인 PE, PP, Nylon, PLA로 갈수록 초기 기울기(initial slope)가 증가함을 통해, 동일한 변형 길이만큼 변형시키는데 더 큰 힘이 필요하다는 것을 관찰할 수 있다. 이를 통해, 고분자 물질이 기계적 물성을 확인한 결과와 상동한 경향임을 확인할 수 있다.

또한, 동일한 물질로 제조된 마이크로 니들(1)(2)(3)에 대해서는 종횡비가 증가할수록 초기 기울기가 감소하였고, 같은 물질의 마이크로 니들(1)(2)(3)에 대해서 코팅전(pre-coated) 상태에서 코팅된(coated) 마이크로 니들(1)(2)(3)이 될 경우, 초기 기울기가 증가하였다.

이를 토대로 도 7과 같이, x축은 굽힘 강도를 y축으로는 도 6의 (a) 내지 (c)에서 측정한 초기 기울기(initial slope)을 두고 각 조건별로 그래프화하였다. 여기서, 도 5에 도시된 피부 투과도 실험 결과를 이용하여 95% 이상의 피부 투과도가 나오는 조건에 대한 cut-off line을 설정하였다. 이때, 고분자 물질 중 PE일 경우에는 코팅 후 종횡비 2.2인 마이크로 니들(c-L-PE), 코팅 후 종횡비 2.5인 마이크로 니들(c-M-PE)만 조건을 만족한다. 또한, 고분자 물질 중 PP는 코팅전 종횡비 3.3인 마이크로 니들(p-H-PP)을 제외한 나머지 그룹에 대해서만 조건을 만족하고, 고분자 물질 중 Nylon은 코팅전 종횡비 3.3인 마이크로 니들(p-H-N)을 제외한 나머지 그룹에 대해서만 조건을 만족한다. 아울러, 고분자 물질 중 PLA는 모든 조건에서 95% 이상의 피부 투과도를 나타내었다.

이상과 같이, 마이크로 니들(1)(2)(3)의 몸체부(11)(12)(13)의 종횡비와 기계적 강도가 낮아도, 약액(C) 코팅을 통해 피부에 투과하기 위한 충분한 투과율을 가지는 기계적 강도로 제공할 수 있다. 그로 인해, 피부에 대해 마이크로 니들(1)(2)(3)이 침투하여 약액(C)이 용융된 후에는 재사용이 불가능한 강도를 가짐으로써, 재사용 방지에 유리한 마이크로 니들(1)(2)(3)을 제공할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1, 2, 3: 마이크로 니들
11, 12, 13: 몸체부
C: 약액

Claims (4)

1. 몸체부를 마련하는 마련단계; 및
   상기 몸체부에 약액을 코팅하는 코팅단계;
   를 포함하며,
   상기 몸체부는 선단과 후단 사이에 단차진 영역이 마련되고,
   상기 코팅단계는 상기 단차진 영역에만 코팅되며,
   상기 마련단계는, 상기 몸체부의 높이에 대한 너비의 비율인 종횡비가 2.5 내지 3.3의 범위에서 상기 몸체부의 상기 종횡비를 조절하고, 상기 코팅단계는 상기 몸체부의 상기 종횡비를 상기 마련단계에서보다 감소시켜, 상기 마련단계보다 상기 코팅단계에서의 기계적 강도가 증가되고,
   상기 몸체부가 피부에 침투하여 상기 약액이 침투한 이후에는 상기 종횡비가 다시 증가되고 상기 몸체부의 기계적 강도가 코팅 전 원래의 강도보다 더 낮게 감소되고,
   상기 마련단계는 상기 몸체부를 고분자 물질로 마련하며,
   상기 고분자 물질은 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 및 폴리아미드(polyamide) 계열의 합성 고분자 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 마이크로 니들의 제조 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 마련단계는 선단이 뾰족한 팁 형상을 가지는 상기 몸체부를 마련하며,
   상기 코팅단계는 상기 몸체부의 팁에 상기 약액을 코팅시켜 상기 종횡비를 감소시키는 마이크로 니들의 제조 방법.
   
3. 제1항 또는 제2항에 의해 제조된 마이크로 니들.
   
4. 선단이 뾰족한 팁 형상을 가지는 몸체부; 및
   상기 몸체부의 선단에 코팅되는 약액부;
   를 포함하며,
   상기 몸체부는 선단과 후단 사이에 단차진 영역이 마련되고,
   상기 약액부는 상기 단차진 영역에만 코팅되며,
   상기 몸체부의 높이에 대한 너비의 비율인 종횡비는 상기 약액부가 코팅되기 전에 2.5 내지 3.2의 범위에서 조절되되, 상기 약액부 코팅에 의해 상기 종횡비가 감소되고,
   상기 약액부가 상기 몸체부에 코팅되어 상기 선단의 기계적 강도를 증가시킨 후, 상기 약액부가 피부에 침투하여 용융되면 상기 종횡비가 다시 증가되고 상기 몸체부의 상기 기계적 강도를 원래의 강도보다 낮은 강도로 감소시키고,
   상기 몸체부는 폴리프로필렌(Polypropylene, PP) 및 폴리아미드(polyamide) 계열의 합성 고분자 화합물 가운데 적어도 하나를 포함하는 고분자 물질로 마련되는 마이크로 니들.

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