KR20120068516A - 마이크로구조체 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열에 민감한 기능성 물질을 포함할 수 있으며, 충분한 경도를 구현하고 기능성 물질의 손실을 최소화 할 수 있는 마이크로구조체 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 마이크로구조체 제조방법은 평판 형상의 제1기판 상에 점성 물질을 도포한 후 건조하여 바닥층을 형성하는 단계와, 바닥층 상의 서로 이격된 복수의 지점에 점성조성물을 스팟팅 하는 단계와, 평판 형상의 제2기판을 상기 스팟팅 된 점성조성물에 접촉하는 단계와, 제2기판을 제1기판에 대하여 상대이동시켜 점성조성물을 인장시키는 단계와, 인장된 점성조성물을 응고시키는 단계와, 응고된 점성조성물을 절단하는 단계를 포함한다.

Description

마이크로구조체 제조방법{Process for preparing microstructures}

본 발명은 송풍밤식을 이용하여 마이크로니들과 같은 마이크로구조체를 제조하는 방법에 관한 것이다.

질병의 치료를 위한 수많은 약물 및 생리활성물질 등이 개발되었지만 약물 및 생리활성물질을 신체 내로 전달함에 있어서, 생물학적 장벽(biological barrier, 예를 들어, 피부, 구강점막 및 뇌-혈관 장벽 등) 통과 문제 및 약물 전달의 효율 문제는 여전히 개선되어야 할 점으로 남아 있다.

약물 및 생리활성물질은 일반적으로 정제제형 또는 캡슐제형으로 경구투여 되지만, 수 많은 약물들이 위장관에서 소화 또는 흡수되거나 간의 기전에 의하여 소실되는 등의 이유로 상기와 같은 투여 방법만으로는 유효하게 전달될 수 없다. 게다가, 몇몇 약물들은 장의 점막을 통과하여 유효하게 확산 될 수 없다. 또한 환자의 순응도 역시 문제가 된다(예를 들어, 특정 간격으로 약물을 복용해야 하거나, 약을 복용할 수 없는 중환자의 경우 등).

약물 및 생리활성물질의 전달에 있어서 또 다른 일반적인 기술은 종래의 주사바늘(needle)을 이용하는 것이다. 이 방법은 경구 투여에 비하여 효과적인 반면에, 주사부위에서의 통증 수반 및 피부의 국부적 손상, 출혈 및 주사부위에서의 질병 감염 등을 야기하는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여, 마이크로니들(microneedle)을 포함하는 여러 가지 마이크로구조체들이 개발되었다. 현재까지 개발된 마이크로니들은 주로 생체 내 약물 전달, 채혈, 체내 분석물질 검출 등에 사용되어 왔다.

마이크로니들은 기존의 니들과 달리 무통증의 피부 관통과 무외상을 특징으로 하며, 무통증 피부 관통은 최소 침예성을 위한 상단부(top) 직경이 중요하다. 또한, 마이크로니들은 피부 중 가장 강력한 장애물인 10-20 ㎛의 각질층 (stratum corneum)을 관통하여야 하므로, 충분한 물리적 경도를 가질 것이 요구된다. 또한, 모세혈관까지 도달함으로써 약물 전달의 효율성을 높이기 위한 적정 길이도 고려되어야 한다.

종래에 In-plane 타입의 마이크로니들(“Silicon-processed Microneedles”, Journal of microelectrochemical systems 8, 1999)이 제안된 후, 다양한 유형의 마이크로니들이 개발되었다. 에칭 방법을 이용한 out-of-plane 타입의 솔리드 마이크로니들(미국특허출원 공개 제2002138049호 “Microneedle devices and methods of manufacture and use thereof”) 제작 방법은 50-100 ㎛ 직경, 500 ㎛의 길이로 솔리드 실리콘 마이크로니들을 제작하지만, 무통증 피부 관통을 실현하는 것이 불가능하였으며, 목적 부위로 약물 및 미용성분을 전달하는 데 어려움이 있었다.

한편, 미국 조지아 대학의 프라우스니츠(Prausnitz)는 유리를 에칭하거나 포토리소그래피(photolithography)로 주형을 만들어 생분해성 폴리머 마이크로니들의 제작방법을 제안한바 있다(Biodegradable polymer microneedles: Fabrication, mechanics and transdermal drug delivery, Journal of Controlled Release 104, 2005, 5166). 또한, 2006년에는 포토리소그래피 방법을 통해 제작한 주형의 끝에 캡슐 형태로 제작된 물질을 탑재하여 생분해성 솔리드 마이크로니들을 제작하는 방법이 제안되었다(Polymer Microneedles for Controlled-Release Drug Delivery, Pharmaceutical Research 23, 2006, 1008). 이 방법을 사용하면 캡슐형태로 제작 가능한 약물의 탑재가 자유롭다는 장점이 있지만 약물 탑재량이 많아지면 마이크로니들의 경도가 약해지므로 다량의 투약이 필요한 약물에는 적용의 한계가 나타났다.

2005년에는 흡수형 마이크로니들이 나노 디바이스 앤드 시스템즈사에 의해 제안되었다(일본특허출원공개 제2005154321호; 및 “Sugar Micro Needles as Transdermic Drug Delivery System”, Biomedical Microdevices 7, 2005, 185). 이와 같은, 흡수형 마이크로니들은 피부내로 삽입된 마이크로니들을 제거하지 않고 약물전달 또는 미용에 사용하고자 하는 것이다. 이 방법에서는, 주형에 말토오스(maltose)와 약물을 혼합한 조성물을 가하고 이를 응고시켜 마이크로니들을 제작하였다. 상기 일본특허는 마이크로니들을 흡수형으로 제작하여 약물의 경피흡수를 제안하고 있으나, 피부 관통 시 통증을 수반하였다. 또한 주형제작의 기술적 한계로 인해, 무통증을 수반하는 적절한 상단부 직경을 지니면서, 효과적인 약물전달에 요구되는 수준의 길이 즉, 1 ㎜ 이상의 길이를 지닌 마이크로니들을 제작하는 것이 불가능하였다.

2008년 미국 조지아 대학의 프라우스니츠(Prausnitz)에서 제작한 생분해성 마이크로니들은 폴리다이메틸사일록세인(Polydimethylsiloxane: PDMS) 주형에서 폴리바이닐파이롤리돈(Polyvinylpyrrolidone: PVP)과 메타크릴릭 에시드(Methacrylic acid: MAA)를 혼합한 물질을 사용하여 제작되었다(Minimally Invasive Protein Delivery with Rapidly Dissolving Polymer Microneedles, Advanced Materials 2008, 1). 또한 카르복시메틸셀룰로오스를 피라미드 구조의 주형에 넣어 마이크로니들을 제작하기도 하였다(Dissolving microneedles for transdermal drug delivery, Biomaterials 2007, 1). 그러나, 주형을 사용하여 제작하는 방법은 마이크로니들의 직경과 길이를 조절하기 위하여 복잡한 과정을 거쳐 새로운 주형과 틀을 제작해야 한다는 한계를 지니고 있으며, 주형 내에 물질을 넣어 마이크로니들을 제작하는 공정이 복잡하고, 장시간 소요된다는 단점이 존재한다.

2008년에는 일본의 Mukai et al. 이 등록한 US 특허를 통해 핀 구조를 사용하여 skin needle을 제작하는 장비 및 방법에 대해 발표하였다. (미국특허등록 US 20080157421A1) 이 방법은 기판 위의 베이스에서 가열, 점성물의 인장력을 이용하여 pin으로 잡아당기는 방법을 사용하고 있다. 이 방법은 열에 의해 녹거나 점성을 갖는 물질을 pin 구조물을 사용하여 당기는 방법을 사용하였기 때문에 원하는 패턴에 따라 pin 구조를 새롭게 제작해야 하는 과정이 필요하여 생산비용의 증가하고, 가열 공정으로 인해 열에 민감한 다양한 바이오 의약품 (호르몬, 백신, 기타 단백질 의약품 등)의 탑재가 어렵다는 한계를 극복하지 못하고 있다.

한편, 피부는 표피로부터 각질층 (< 20 ㎛), 외피(epidermis) (< 100 ㎛) 및 진피 (dermis) (300 ~ 2,500 ㎛)로 구성되어 있다. 따라서, 특정 피부층에 통증 없이 약물 및 생리활성물질을 전달하기 위해서는 마이크로니들 상단 부 직경을 30 ㎛ 이내, 유효길이는 200 ~ 2,000 ㎛, 피부관통을 위한 충분한 경도를 갖도록 제작하는 것이 약물과 피부미용성분의 전달에 효과적이다. 또한, 생분해성 솔리드 마이크로니들을 통해 약물 및 생리활성물질 등을 전달하기 위해서는 마이크로니들 제조공정 가운데 고열처리, 유기용매 처리 등 약물 및 생리활성물질의 활성을 파괴할 수 있는 공정을 배제할 수 있어야 한다.

종래 솔리드 마이크로니들은 제조방법상의 한계로 인해 실리콘, 폴리머, 금속, 유리 등의 소재로 한정되었고, 몰딩 기술을 통한 제작방법을 이용함으로써 복잡하고 오랜 제작 시간에 따른 약물의 변성, 불충분한 경도, 약물의 손실이 발생하는 등의 단점을 지녔다. 따라서, 피부 관통 시 무통증을 실현할 수 있을 정도의 가는 직경과 피부 깊숙이 침투할 수 있는 충분한 길이를 가지면서 소재에 특별한 제한 없이 충분한 경도를 구현하고, 약물의 손실을 최소화 할 수 있는 마이크로니들의 제조 방법에 대한 요구는 지속되고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 열에 민감한 기능성 물질을 포함할 수 있으며, 충분한 경도를 구현하고 기능성 물질의 손실을 최소화 할 수 있는 마이크로구조체 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 마이크로구조체 제조방법은 평판 형상의 제1기판 상에 점성 물질을 도포한 후 건조하여 바닥층을 형성하는 단계와, 상기 바닥층 상의 서로 이격된 복수의 지점에 점성조성물을 스팟팅 하는 단계와, 평판 형상의 제2기판을 상기 스팟팅 된 점성조성물에 접촉하는 단계와, 상기 제2기판을 상기 제1기판에 대하여 상대이동시켜 상기 점성조성물을 인장시키는 단계와, 상기 인장된 점성조성물을 응고시키는 단계와, 상기 응고된 점성조성물을 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 점성조성물은 신체 내에서 약리효과를 일으키는 기능성 물질을 포함하는 것이 바람직하다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 열에 민감한 기능성 물질을 포함할 수 있으며, 충분한 경도를 구현하고 기능성 물질의 손실을 최소화 할 수 있는 마이크로구조체를 제작할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로구조체 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 인장속도에 따른 마이크로니들의 개략적인 단면 형상을 나타내는 도면이다.
도 3은 다른 종류의 점성조성물을 스팟팅 한 것을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로구조체 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 마이크로구조체 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로구조체 제조방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 2는 인장속도에 따른 마이크로니들의 개략적인 단면 형상을 나타내는 도면이며, 도 3은 다른 종류의 점성조성물을 스팟팅 한 것을 나타내는 도면이다.

먼저, 본 발명은 마이크로구조체를 제조하는 방법에 관한 것으로, 여기서 마이크로구조체란 마이크로니들, 마이크로블레이드, 마이크로나이프, 마이크로파이버, 마이크로스파이크, 마이크로프로브, 마이크로발브(microbarb), 마이크로어레이 또는 마이크로전극 등을 포함한다. 특히, 본 발명에 따른 마이크로구조체 제조방법은 마이크로니들의 제조에 가장 적합하며, 이후 마이크로니들의 제조과정에 관하여 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 마이크로구조체 제조방법은 바닥층 형성단계와, 베이스구조층 형성단계와, 스팟팅 단계와, 접촉단계와, 인장 및 응고단계와, 절단단계를 포함한다.

바닥층 형성단계에서는 도 1의 (a) 및 (b)에서와 같이, 제1기판(10)에 제1점성 물질(11)을 도포한 후 이를 건조(응고)하여 바닥층을 형성한다. 이때, 응고를 원활하게 하기 위하여 기판을 향해 송풀을 실시할 수 있다.

여기서, 제1기판(10)은 평판 형상으로 형성되며, 그 소재로 특별하게 제한이 됨이 없다. 예를 들어, 폴리머, 유기화학 물질, 금속, 세라믹, 반도체 등의 물질로 기판이 제조될 수 있다. 다만, 의약용으로 사용되는 마이크로니들을 제작하는 경우에는, 인체에 유해하지 않는 소재로 제1기판(10)이 제조되는 것이 바람직하다.

그리고, 제1점성물질은 기판 위에서 다양한 구조를 형성할 수 있도록 점성을 가지는 물질을 의미하며, 후술하는 제2점성물질, 제3점성물질 및 제4점성물질 역시 점성을 가지는 물질을 의미한다. 다만, 명세서 상에서 서로의 구별을 위해 제1점성물질 내지 제4점성조성물질로 표현하였으나, 실질적으로 제1점성물질 내지 제4점성물질로 사용될 수 있는 물질의 종류는 동일하다. 이러한, 점성물질의 점성은 조성물에 포함되는 물질의 종류, 농도, 온도 또는 증점제의 첨가 등에 따라 다양하게 변화시킬 수 있으며, 본 발명의 목적에 적합하게 조절할 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에서 이용되는 점성물질의 점성은 40,000 cSt 이하인 것이 바람직하다.

그리고, 본 실시예에 따른 마이크로니들과 같이 의학적 용도로 사용되는 마이크로구조체를 제조하는 경우, 점성물질은 "생체적합성 또는 생분해성 물질"인 것이 바람직하다. 여기서, "생체적합성 물질"이란 인체에 독성이 없고 화학적으로 불활성인 물질을 의미한다. 그리고, "생분해성 물질"은 생체 내에서 체액, 효소 또는 미생물 등에 의해서 분해될 수 있는 물질을 의미한다.

또한, 본 실시예에 따르면 점성물질은 적합한 용매에 용해되어 점성을 나타내는 것이 바람직하다. 즉, 점성을 나타내는 물질들 중에는 열에 의해 용융된 상태에서 점성을 나타내는 것이 있으나, 후술하는 바와 같이 본 발명의 잠정 중의 하나인 비가열 공정이라는 장점을 최대화하기 위해서 점성 물질은 용매에 용해되어 점성을 나타내는 것이 바람직하다.

상술한 점성물질로는 히알루론산과 그의 염, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 셀룰로오스 폴리머(cellulose polymer), 덱스트란, 젤라틴, 글리세린, 폴리에틸렌글리콜, 폴리소르베이트, 프로필렌글리콜, 포비돈, 카보머(carbomer), 가티검(gum ghatti), 구아검, 글루코만난, 글루코사민, 담마검(dammer resin), 렌넷카제인(rennet casein), 로커스트콩검(locust bean gum), 미소섬유상셀룰로오스(microfibrillated cellulose), 사일리움씨드검(psyllium seed gum), 잔탄검, 아라비노갈락탄(arabino galactan), 아라비아검, 알긴산, 젤라틴, 젤란검(gellan gum), 카라기난, 카라야검(karaya gum), 커드란(curdlan), 키토산, 키틴, 타라검(tara gum), 타마린드검(tamarind gum), 트라가칸스검(tragacanth gum), 퍼셀레란(furcelleran), 펙틴(pectin) 또는 풀루란(pullulan)을 등이 있다. 보다 바람직하게는, 본 발명에서 이용되는 점성 물질은 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스, 하이드록시알킬 셀룰로오스, 에틸 하이드록시에틸 셀룰로오스, 알킬셀룰로오스 및 카르복시메틸셀룰로오스이며, 가장 바람직하게는 카르복시메틸셀룰로오스이다.

또한, 상술한 점성물질을 용해하는 용매는 특별하게 제한되지 않으며, 물, 탄소수 1-4의 무수 또는 함수 저급 알코올, 아세톤, 에틸 아세테이트, 클로로포름, 1,3-부틸렌글리콜, 헥산, 디에틸에테르 또는 부틸아세테이트가 용매로 이용될 수 있으며, 바람직하게는 물 또는 저급 알코올이고, 가장 바람직하게는 물이다.

베이스구조층 형성단계에서는 도 1의 (c) 및 (d)에서와 같이, 바닥층 상의 서로 이격된 지점에 제2점성물질(12)을 스팟팅하고, 이를 응고시켜 베이스구조층(12)을 형성한다. 이때, 제2점성물질(12)의 응고를 원활하게 하기 위하여 송풍을 실시할 수 있다. 그리고, 제2점성물질은 앞서 설명한 점성물질의 종류들 중 하나를 사용하는데, 이때 제1점성물질과 동일한 것을 사용할 수도 있고, 아니면 다른 종류의 물질을 사용할 수도 있다.

한편, 베이스구조층 형성을 위해 사용되는 제2점성물질의 양이 많아질수록 베이스구조층의 직경은 넓어지게 된다. 그리고, 후술하는 바와 같이 베이스구조층 위에 기능성 물질을 포함하는 점성조성물을 많이 스팟팅하기 위해서는 베이스구조층의 직경을 크게 형성하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 베이스구조층의 직경이 작은 상태에서 많은 양의 점성조성물을 스팟팅 하게 되면 점성조성물이 베이스구조층 밖으로 넘치게 되고, 이는 생체 내로 전달하고자 기능성 물질의 손실을 가져오기 때문이다. 한편, 제2점성물질의 응고를 통해 베이스구조층을 형성한 후 그 위에 다시 제2점성물질을 스팟팅하여 응고하는 방법을 반복함으로서 베이스구조층을 원하는 높이만큼 형성할 수도 있다.

스팟팅 단계에서는 도 1의 (e)와 같이, 베이스구조층(12) 위해 기능성 물질을 포함하는 점성조성물(13)을 스팟팅한다. 여기서, 점성조성물(13)은 앞서 설명한 점성물질과 기능성 물질을 혼합하여 이루어진다. 특히, 본 실시예와 같이 마이크로니들의 경우에는 점성조성물(13)이 피부 내로 침투하기 때문에, 카르복시메틸셀룰로오스와 같이 생체적합성 및 생분해성이 우수한 점성물질이 사용되는 것이 바람직하다. 여기서, 기능성 물질이란 피부 내에 침투되어 약리효과와 같은 특정기능을 행하는 물질, 예를 들어 화학 약물, 단백질 의약, 펩타이드 의약, 유전자 치료용 핵산 분자 및 나노입자 미용성분(예컨대, 주름개선제, 피부노화 억제제 및 피부미백제) 등을 포함한다.

접촉단계에서는 도 1의 (f)와 같이 제2기판(20)을 점성조성물(13)에 접촉시킨다. 이때, 제2기판(20)은 평판 형상으로 형성되며, 앞서 설명한 제1기판(10)과 동일한 소재로 이루어질 수 있다. 또한, 제2기판(20)에는 제1기판과 같이, 제3점성물질이 응고되어 형성된 바닥층(21)이 형성되어 있으며, 이 바닥층(21)이 점성조성물(13)에 접촉된다. 한편, 접촉단계에서 이용되는 제2기판의 제조과정, 즉 제2기판(20)에 바닥층(21)을 형성하는 과정은 사전에 미리 이루어지는 것이, 작업효율 면에서 더 바람직하다.

인장 및 응고단계에서는 도 1의 (g)와 같이 제2기판(20)을 제1기판(10)에 대하여 이동(또는, 제1기판을 제2기판에 대하여 이동)시켜 점성조성물(13)을 인장시키고, 이 상태에서 도 1의 (h)와 같이 점성조성물(13)을 응고시킨다. 이때, 인장 및 응고과정은 5가지 방식에 의해 이루어질 수 있다.

첫 번째 방식은, 먼저 점성조성물로의 송풍을 하지 않는 상태에서 점성조성물을 0.8~2000μm/s의 속도로 원하는 길이(10~5000μm)만큼1차적으로 인장하고, 인장을 멈춘 상태에서 1 ~ 100초 동안 대기한 다음, 1~100m/s 풍속으로 점성조성물로 송풍을 하는 상태에서 0.8~2000μm/s의 속도로 점성조성물을 원하는 길이(10~5000μm) 만큼 2차적으로 인장한 후, 5~100m/s 풍속으로 송풍을 하는 상태에서 점성조성물을 응고한다. 이때, 인장속도 및 풍속뿐 아니라, 1차인장 후 대기시간에 의해서도 마이크로구조체의 직경이 변하게 된다. 즉, 대기시간이 길어질수록 마이크로구조체의 상단 및 중단의 직경이 커지게 된다.

두 번째 방식은, 점성조성물로 송풍을 하지 않는 상태에서 점성조성물을 0.8~2000μm/s의 속도로 원하는 길이(10~5000μm)만큼 1차적으로 인장하고, 인장이 멈춘 상태에서 1 ~ 100초 동안 대기한 후, 0.8~2000μm/s의 속도로 원하는 길이(10~5000μm)만큼 점성조성물을 2차적으로 인장 한 다음, 5~100m/s 풍속으로 점성조성물로 송풍을 하는 상태에서 점성조성물을 응고한다.

세 번째 방식은, 1~100m/s 풍속으로 점성조성물로 송풍을 하는 상태에서 점성조성물을 0.8~2000μm/s의 속도로 원하는 길이(10~5000μm)만큼 인장한 후, 5~100m/s 풍속으로 점성조성물로 송풍을 하는 상태에서 인장을 멈추고 점성조성물을 빠르게 응고한다.

네 번째 방식은, 점성조성물로 송풍을 하지 않는 상태에서 점성조성물을 0.8~2000μm/s의 속도로 원하는 길이(10~5000μm)만큼 인장한 후, 5~100m/s 풍속으로 점성조성물로 송풍을 하는 상태에서 인장을 멈추고 점성조성물을 빠르게 응고한다.

다섯 번째 방식은, 먼저 점성조성물로의 송풍을 하지 않는 상태에서 점성조성물을 0.8~2000μm/s의 속도로 원하는 길이(10~5000μm)만큼1차적으로 인장하고, 인장을 멈춘 상태에서 1 ~ 100초 동안 대기하면서 1~100m/s 풍속으로 점성조성물에 송풍을 실시하고, 지속적으로 1~100m/s 풍속으로 송풍을 실시하면서 0.8~2000μm/s의 속도로 점성조성물을 원하는 길이(10~5000μm)만큼 2차적으로 인장한 후, 5~100m/s 풍속으로 송풍을 하는 상태에서 점성조성물을 응고한다.

이때, 1차 인장 후 인장을 멈춘 상태에서 대기하는 시간이 길어질수록 마이크로구조체의 중간부분의 직경이 커져서 마이크로구조체의 강도가 상대적으로 강한 경향을 나타낸다. 따라서, 점성조성물의 성질에 따라 1차 인장 후 대기하는 시간을 조절하며 송풍을 가하여 피부투과에 충분한 강도를 갖도록 최적화하는 작업이 필요하다. 다만, 스팟팅된 점성조성물의 양이 2μl 이하인 경우, 100초 이상의 대기시간에서는 점성물질의 대부분이 굳어버려 2차 인장이 이루어지지 않고 끊어지는 경우가 대부분이기 때문에 피부투과에 적합한 직경과 강도를 갖는 마이크로니들 형성이 어렵다.

상술한 다섯 가지 인장 및 응고방식은 점성조성물의 점도 등과 같은 특성과, 형성하고자 하는 마이크로니들의 형상을 고려하여 적절하게 선택한다.

절단단계에서는 도 1의 (i)와 같이, 점성조성물이 완전히 응고된 상태에서 제2기판(20)을 제1기판(10)에 대하여 빠르게 이동시켜 절단한다(반대로, 제1기판을 제2기판에 대하여 이동시킬 수도 있다). 한편, 이와 같이 레이저로 절단하거나 커팅기구 등을 이용하여 절단할 수도 있다.

그리고, 위와 같이 응고 및 절단된 점성조성물(13), 즉 구조부(13)는 도 2에 도시된 바와 같이 니들(needle)의 형상을 가지는데, 인장시의 조건(예를 들어, 인장속도, 1차 인장 후 대기시간, 송풍의 세기 및 시간 등)에 따라 조금씩 그 형상이 달라진다. 이때, 이 구조부(13)가 피부 내에 효율적으로 침투하기 위해서는, 구조부(13)의 상단의 직경이 5~80μm 정도가 되는 것이 바람직하다. 또한, 구조부의 하단은 구조부의 상단에 비하여 10~1000배 되는 직경을 가지는 것이 바람직하고, 구조부 하단에서 구조부 상단까지의 길이는 200~3000μm가 되는 것이 바람직하다. 여기서, 구조부 상단(131)이란 구조부(13)에서 가장 작은 직경을 가지는 부분을 의미하며, 구조부 하단(12)은 구조부에서 가장 큰 직경을 가지는 부분 즉 베이스구조층 바로 윗부분을 의미한다.

한편, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 베이스구조층 위에 점성조성물을 스팟팅 할 때 모두 동일한 점성조성물(a)을 이용할 수도 있으나, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 다양한 종류의 점성조성물(b,c)을 이용할 수 있다. 즉, 서로 다른 기능성 물질을 포함하는 점성조성물을 이용함으로써, 한번에 다양한 종류의 약물을 피부에 투여할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 제조방법은 모든 과정이 비가열 조건하에서 이루어진다. 따라서, 단백질 의약, 펩타이드 의약, 유전자 치료용 핵산 분자 등과 같이 열에 민감한 약물을 포함하는 마이크로니들의 제조가 가능하다.

그리고, 종래와 같이 패턴에 따라 pin 구조를 새롭게 제작해야 하는 과정 및 pin 구조물을 세척하는 과정이 필요하지 않으므로, 생산비용 및 생산시간을 절감할 수 있다.

또한, 기판 위에 바로 마이크로니들이 형성되는 경우, 마이크로니들 하단부에 탑재된 기능성 물질이 생체 내 전달되지 않고 손실된다는 문제가 있다. 하지만, 본 실시예의 경우 베이스구조체(12) 위에 마이크로니들이 형성되는 바 기능성 물질의 손실이 최소화되고, 마이크로니들(13)의 피부 투과를 도울 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 실시예에 따르면 점성조성물에 포함되는 기능성 물질의 종류를 달리하여, 하나의 제1기판 상에 다양한 종류의 기능성 물질을 포함하는 마이크로니들을 제조할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로구조체 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 마이크로구조체의 제조방법은 앞서 설명한 제1실시예와 거의 동일하다. 다만, 도 4의 (f)에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 경우에는 제2기판(20A)에 제3점성물질이 응고된 바닥층(21A)과, 이 바닥층(21A) 위에 제4점성물질이 스팟팅 된 후 응고된 베이스구조층(22A)이 형성되어 있다. 여기서, 제4점성물질로는 앞서 설명한 점성물질 중 하나가 이용가능하다. 그리고, 이 베이스구조층에 기능성 물질이 포함된 점성조성물(23)이 스팟팅 된다. 그리고, 도 4의 (g)~(i)에 도시된 바와 같이, 제1기판에 스팟팅 된 점성조성물(13)과 제2기판에 스팟팅 된 점성조성물(23)을 서로 접촉시킨 후 인장하고 응고시킨 후 절단한다. 본 실시예의 경우, 한번에 두 개의 기판(제1기판 및 제2기판)에 마이크로니들을 형성할 수 있으므로, 작업속도가 두 배로 향상되는 장점이 있다.

한편, 제2기판(20A)은 제1기판(10)과 실질적으로 동일한 것으로, 제2기판에 바닥층(21A) 및 베이스구조층(22A)을 형성하고 점성조성물(23)을 스팟팅하는 과정은, 앞서 설명한 제1기판의 과정과 동일하다.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 마이크로구조체 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 마이크로구조체의 제조방법은 경우 앞서 설명한 제1실시예와 거의 동일하다. 다만, 도 5의 (f)에 도시된 바와 같이, 제2기판(20B)에 제3점성물질이 응고된 바닥층(21B)만이 아니라 제4점성물질이 응고된 베이스구조층(22B)도 형성할 수 있으며, 이 베이스구조층(22B)을 점성조성물(13)에 접촉한 후 인장할 수도 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

예를 들어, 마이크로구조체는 열에너지, 빛에너지, 전기에너지 등과 같은 에너지 형태를 전송 또는 전달하기 위한 용도로 이용될 수 있다. 한 예로, 광역동 치료(photodynamic therapy)에 있어서 마이크로구조체는 광이 직접적으로 조직에 작용할 수 있도록 하거나 또는 광감응성(light-sensitive) 분자와 같은 매개체에 광이 작용하도록, 신체 내의 특정부위에 광을 유도하는 데 이용될 수 있다.

10...제1기판 11...바닥층
12...베이스구조층 13...점성조성물,구조부
20...제2기판 21...바닥층

Claims (12)

1. 평판 형상의 제1기판 상에 제1점성물질을 도포한 후 건조하여 바닥층을 형성하는 단계;
   상기 바닥층 상의 서로 이격된 복수의 지점에 점성조성물을 스팟팅하는 단계;
   평판 형상의 제2기판을 상기 스팟팅된 점성조성물에 접촉하는 단계;
   상기 제2기판을 상기 제1기판에 대하여 상대이동시켜 상기 점성조성물을 인장하고 상기 인장된 점성조성물을 응고시키는 단계; 및
   상기 응고된 점성조성물을 절단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조체 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 점성조성물은 신체 내에서 약리효과를 일으키는 기능성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조체 제조방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 바닥층 상에 상기 점성조성물을 스팟팅하기 전에, 상기 제1기판 바닥층 상의 서로 이격된 복수의 지점에 제2점성물질을 스팟팅한 후 응고시켜 베이스구조층을 형성하는 단계;를 더 포함하며,
   상기 점성조성물은 상기 제1기판의 베이스구조층 위에 스팟팅되는 것을 특징으로 하는 마이크로구조체 제조방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2기판에는 제3점성물질이 응고되어 형성된 바닥층이 형성되어 있으며,
   상기 제1기판의 베이스구조층에 스팟팅된 상기 점성조성물은 상기 제2기판의 바닥층에 접촉된 후 인장되는 것을 특징으로 하는 마이크로구조체 제조방법.
5. 제3항에 있어서,
   상기 제2기판에는 제3점성물질이 응고되어 형성된 바닥층과,
   상기 제2기판 바닥층 상의 서로 이격된 복수의 지점에 제4점성물질이 응고되어 형성된 베이스구조층이 마련되어 있으며,
   상기 제1기판의 베이스구조층에 스팟팅된 상기 점성조성물은 상기 제2기판의 베이스구조층에 접촉된 후 인장되는 것을 특징으로 하는 마이크로구조체 제조방법.
6. 제1점성물질이 도포된 후 응고되여 형성되는 바닥층과, 상기 바닥층 상의 서로 이격된 복수의 지점에 제2점성물질이 스팟팅된 후 응고되어 형성된 베이스구조층이 마련되어 있는 제1기판을 준비하는 단계;
   제3점성물질이 도포된 후 응고되여 형성되는 바닥층과, 상기 바닥층 상의 서로 이격된 복수의 지점에 제4점성물질이 스팟팅된 후 응고되어 형성된 베이스구조층이 마련되어 있는 제2기판을 준비하는 단계;
   상기 제1기판의 베이스구조층 위에 점성조성물을 스팟팅하는 단계;
   상기 제2기판의 베이스구조층 위에 점성조성물을 스팟팅하는 단계;
   상기 제1기판의 베이스구조층에 스팟팅 된 점성조성물과 상기 제2기판의 베이스구조층에 스팟팅 된 점성조성물을 접촉하는 단계;
   상기 제2기판을 상기 제1기판에 대하여 상대이동시켜 상기 점성조성물을 인장시키고 상기 인장된 점성조성물을 응고시키는 단계; 및
   상기 응고된 점성조성물을 절단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조체 제조방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 점성조성물은 신체 내에서 약리효과를 일으키는 기능성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조체 제조방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 점성조성물을 인장 및 응고하는 과정은,
   상기 점성조성물로의 송풍이 없는 상태에서 상기 점성조성물을 0.8~2000μm/s의 속도로 1차적으로 인장하는 단계와,
   인장이 멈춘 상태에서 5 ~ 300초 동안 대기하는 단계와,
   1~100m/s 풍속으로 상기 점성조성물로 송풍을 하는 상태에서 0.8~2000μm/s의 속도로 상기 점성조성물을 2차적으로 인장하는 단계와,
   5~100m/s 풍속으로 상기 점성조성물로 송풍을 하는 상태에서 상기 점성조성물을 응고하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조체 제조방법.
9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 점성조성물을 인장 및 응고하는 과정은,
   상기 점성조성물로의 송풍이 없는 상태에서 상기 점성조성물을 0.8~2000μm/s의 속도로 1차적으로 인장하는 단계와,
   인장이 멈춘 상태에서 5 ~ 300초 동안 대기하는 단계와,
   상기 점성조성물로의 송풍이 없는 상태에서 0.8~2000μm/s의 속도로 상기 점성조성물을 2차적으로 인장하는 단계와,
   5~100m/s 풍속으로 상기 점성조성물로 송풍을 하는 상태에서 상기 점성조성물을 응고하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조체 제조방법.
10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 점성조성물을 인장 및 응고하는 과정은,
    1~100m/s 풍속으로 상기 점성조성물로 송풍을 하는 상태에서 상기 점성조성물을 0.8~2000μm/s의 속도로 인장하는 단계와,
    5~100m/s 풍속으로 상기 점성조성물로 송풍을 하는 상태에서 인장을 멈추고 상기 점성조성물을 응고하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조체 제조방법.
11. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 점성조성물을 인장 및 응고하는 과정은,
    상기 점성조성물로의 송풍이 없는 상태에서 상기 점성조성물을 0.8~2000μm/s의 속도로 인장하는 단계와,
    5~100m/s 풍속으로 상기 점성조성물로 송풍을 하는 상태에서 인장을 멈추고 상기 점성조성물을 응고하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조체 제조방법.
12. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 응고된 점성조성물이 절단된 상태에서, 상기 점성조성물에서 최소 직경을 가지는 상단부의 직경은 5~80μm이며,
    상기 점성조성물에서 최대 직경을 가지는 하단부로부터 상기 상단부까지의 길이는 200~3000μm인 것을 특징으로 하는 마이크로구조체의 제조방법.

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