KR20130051226A - 안구 약물 전달 시스템 및 이에 사용되는 미소 기포의 제조 방법 - Google Patents

안구 약물 전달 시스템 및 이에 사용되는 미소 기포의 제조 방법 Download PDF

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KR20130051226A
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Abstract

안구 약물 전달 시스템은 안구 홀더 및 초음파 발생 장치를 포함한다. 상기 안구 홀더는 안구에 밀착하며 상기 안구에 전달될 약제학적 활성 제제와 미소기포를 포함하는 용액을 수용한다. 상기 초음파 발생 장치는 상기 안구 홀더에 수용된 용액에 초음파를 인가하여 상기 약제학적 활성 제제가 상기 안구를 통하여 전달되도록 한다.

Description

안구 약물 전달 시스템 및 이에 사용되는 미소 기포의 제조 방법{Ocular drug transferring system and method of manufacturing tiny bubbles used therein}
본 발명은 약물 전달 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사람 또는 동물에 사용하기 위한 안구 약물 전달 시스템 및 그에 사용되는 미소 기포의 제조 방법에 관한 것이다.
사람의 신체 또는 동물의 몸 내부에서 일어나는 많은 이상 또는 질병들이 이있으며, 이들은 하나 이상의 약제의 사용에 의하여 효과적으로 반응한다. 이러한 많은 이상 및 질병을 치료하기 위하여 약제들이 경구 투여된다. 약제를 복용하면, 약제는 위장계를 통과함으로서 마침내 이상 또는 질병의 위치로 이동하게 된다. 다른 예에서, 약제는 혈류를 통하여 이상 또는 질병의 위치로 전달된다. 특히 약제는 주사기에 의하여 근육 또는 연조직으로 주입되며 이후 피의 흐름에 의하여 운반된다. 또 다른 상황에서, 일반적으로 건강 관리 시설에서, 약제를 혈관 내로 직접적으로 위치시키기 위하여 IV 점점약(drip)이 사용될 수 있다. 또 다른 상황에서 특정 약제를 이상 또는 질병의 위치에서 근접한 위치에서 신체 내에 물리적으로 위치시키기 위하여 일부 종류의 외과적인 시술이 사용된다.
본 발명의 일 목적은 안구에 효율적으로 약물을 전달할 수 있는 안구 약물 전달 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 안구 약물 전달에 사용되는 약물 전달을 촉진하는 미소 기포의 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 약물 전달 시스템은 안구 홀더 및 초음파 발생 장치를 포함한다. 상기 안구 홀더는 안구에 밀착하며 상기 안구에 전달될 약제학적 활성 제제와 미소기포를 포함하는 용액을 수용한다. 상기 초음파 발생 장치는 상기 안구 홀더에 수용된 용액에 초음파를 인가하여 상기 약제학적 활성 제제가 상기 안구를 통하여 전달되도록 한다.
실시예에 있어서, 상기 초음파 발생장치는 트랜스듀서를 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 초음파 발생장치는 상기 안구 홀더에 접하여 상기 안구 홀더를 커버하는 필름 및 상기 필름에 레이저를 인가하여 상기 필름을 진동시키는 프로브를 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 초음파 발생장치는 상기 용액에 레이저를 인가하여 상기 용액을 진동시키는 프로브를 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 안구 홀더는 상기 안구의 각막에 위치할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 안구 홀더는 상기 안구의 공막에 위치할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 약제학적 활성 제제는 안구 질병 또는 질환을 위한 치료를 제공할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 안구용 약제학적 활성 제제의 전달을 촉진하는 미소 기포의 제조 방법에서는 일정한 비율의 쉘 물질을 포함하는 제1 혼합물을 제공한다. 상기 제1 혼합물과 코어 물질을 혼합하여 제2 혼합물을 제공한다. 상기 제2 혼합물을 필터링하여 일정범위의 크기를 가지는 미소 기포를 제공한다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 안구 약물 전달에 초음파를 사용함으로써 안구 내부로 치료에 필요한 약물을 전달할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들이 적용되는 안구를 나타낸다.
도 2는 도 1에서 각막의 단면도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 약물 전달 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 본체부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 프로브의 일 예를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 3의 프로브의 일 예를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 약물 전달 시스템의 적용을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 홀더를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안구 약물 전달 시스템의 적용을 나타낸다.
도 10은 도 9의 안구 약물 전달 시스템에서 필름과 홀딩부의 관계를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안구 약물 전달 시스템의 적용을 나타낸다.
도 12 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안구 약물 전달 시스템의 적용을 나타낸다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안구 약물 전달 시스템의 적용을 나타낸다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안구 약물 전달 시스템의 적용을 나타낸다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 약물 전달을 촉진하는 미소기포의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 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.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 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 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예들이 적용되는 안구를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 안구(90)는 각막(92), 수정제(93), 유리체(95), 공막(100), 맥락막(99), 망막(97) 및 시신경(96)을 포함한다. 안구(90)는 일반적으로 전안부(89) 및 후안부(88)로 나누어진다. 안구(90)의 전안부(89)는 일반적으로 거상연(11) 앞쪽의 안구(90) 부분을 포함한다. 안구(90)의 후안부(88)는 일반적으로 거상연(11) 뒤쪽의 안구(90) 부분을 포함한다. 망막(97)은 웨어싸는 형태로 편평부(13)에 근접한 맥락막(99)에 물리적으로 접해 있고, 뒤쪽으로는 시신경 유두(19)에 접해 있다. 망막(97)은 시신경 유두(19)의 다소 측면에 위치한 황반(98)을 포함한다. 안과 분야에서 널리 공지된 바와 같이, 황반(98)은 망막 추체로 주로 구성되고 망막(97)에서 최대 시력을 보이는 부분이다. 황반(98)의 중심에는 와(117)가 존재한다. 테논낭 또는 테논막(101)은 공막(100) 위에 배치된다. 결막(94)은 윤부(115) 뒤쪽의 안구(90)의 짧은 면(안구 결막)을 차지하고, 이것은 상하로 (각각 상부 결막낭, 하부 결막낭) 접혀 있어 각각 윗눈꺼풀(78) 및 아래눈꺼풀(79)의 안쪽면을 차지한다. 안구 결막(94)이 테논낭(101)의 꼭대기 상에 배치된다.
도 2는 도 1에서 각막을 선(I-I')을 기준으로 절단하였을 때의 단면도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 각막(92)은 상피(921), 보우만층(922), 기질(923), 데스메막(924) 및 내막(925)을 포함한다. 이러한 각막(92)의 두께는 약 550um 정도이다. 도2 구조에서 알 수 있듯이, 각막(92)은 복수의 공수성 층 및 친수성 층이 번갈아 가며 존재하여 일반적인 약물이 각막 내부로 전달되기 어려운 구조를 가지고 있다. 따라서 각막내부의 감염, 라식 수술등에 위한 각막의 손상이 발생할 경우, 약물을 주입하기 어려운 점이 있다. 이를 극복하기 위하여 본 발명의 실시예에서는 초음파와 미소기포를 사용하며, 미세기포의 비선형적 특성에 의하여 약물을 각막 또는 공막 등을 통하여 전달할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 약물 전달 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 안구 약물 전달 시스템(130)은 초음파 발생 장치(150) 및 안구 홀더(400)를 포함할 수 있다. 안구 홀더(400)는 홀딩부(410) 및 흡입부(420)를 포함하고, 안구에 밀착하여 안구에 전달되는 약제학적 활성 제제(약물)와 미소기포를 포함하는 용액을 수용한다. 즉 홀딩부(410)가 안구에 전달되는 약물과 미소기포가 포함된 용액을 수용한다. 흡입부(420)는 석션(suction) 기능을 수행할 수 있다. 초음파 발생 장치(150)는 안구 홀더(400)에 수용된 약물과 미소기포가 포함된 용액에 초음파를 인가하여 약물이 안구를 통하여 전달되도록 한다.
초음파 발생 장치(150)는 트랜스듀서를 사용하여 초음파를 발생시키거나 레이저를 발생시켜 진동를 발생시킬 수 있다. 초음파 발생 장치(150)는 본체부(200)와 프로브(300)를 포함한다. 본체부(200)와 프로브(300)는 케이블(170)로 연결된다. 프로부(300)는 초음파 발진자(또는 트랜스듀서, 310)와 초음파 발진자(310)가 수납되는 하우징(320)을 포함한다. 도시하지는 않았지만, 초음파 발생 장치(150)는 컴퓨터등과 데이터 통신 케이블로 연결되어 상호간에 데이터 통신을 수행할 수 있다.
본체부(200)는 초음파 발진을 출력한다. 프로브(300)는 본체부(200)로부터 전송된 초음파 발진을 안구 홀더(400)에 수용된 약물과 미소기포가 포함된 용액에 초음파를 인가한다. 이렇게 물과 미소기포가 포함된 용액에 초음파가 인가되면 초음파의 비선형 특성에 의하여 약물이 안구로 잘 전달될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 본체부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본체부(200)는 전원변환부(210), 제어부(220), 초음파 구동기(250) 및 입력부(260)를 포함한다. 제어부(220)는 전원 제어기(230)와 주제어기(240)를 포함한다. 본체부(200)는 표시부(270)와 보조전원장치(280)를 더 포함할 수 있다.
전원 변환부(210)는 전원 제어기(230)의 제어에 따라서 상용의 교류 전압(ACV)에 연결되고 교류 전압(ACV)을 펄스 형태의 구형파(PSW)로 변환한다. 상기 전원 변환부(210)는 비대칭 하프 브릿지 회로로 구현되어 교류 전압(ACV)을 비대칭의 펄스 형태의 구형파(PSW)로 변환할 수 있다. 여기서 비대칭은 펄스 형태의 구형파(PSW)의 최대 전압과 최소 전압의 크기가 동일하지 않음을 의미한다.
초음파 구동기(250)는 전원 변환부(210)와 연결되고, 전원 변환부(210)로부터 펄스 형태의 구형파(PSW)를 제공받아 주 제어기(240)의 제어에 따라 펄스 형태의 구형파(PSW)를 증폭하여 케이블(170)을 통하여 프로브(300)의 초음파 발진자(310)로 출력한다. 초음파 발진자(310)는 안구 홀더(400)에 수용된 약물과 미소기포가 포함된 용액에 초음파를 인가한다. 초음파의 파장(또는 주파수)은 입력부(260)를 통하여 수신되는 입력 신호(INPUT)에 의하여 결정될 수 있고, 입력부(260)를 통하여 제어부(220)에 전달된다.
초음파 발진자(310)는 단일 초점의 압전 소자, 즉 트랜스듀서일 수 있다.
특정 물질(고체)에 기계적 압력을 주면 전기적 극성변환이 일어나는데, 이러한 물질을 압전소자(piezo electrics)라 하고 이러한 현상을 압전현상이라 하는데, 특히 이러한 작용은 연동적이어서, 물질의 양쪽에 전압을 걸어주면 모양이 변하는 특징이 생긴다.
압전소자에 이용되는 대표적인 압전 물질은 수정, 로셀염, 티탄산바륨 등이 있고 최근에는 PZT와 같은 인공세라믹으로 대체되어 이용되고 있다. 압전 물질 양면에 교류전압을 가하면 전류의 전류의 극성에 따라 팽창과 수축이 일어나는데 이것은 교류전압의 주파수에 비례하여 반복된다.
특히 압전물질은 수많은 쌍극자로 구성되어 있으며 이 쌍극자들은 기하학적 배열상태를 유지하여야만 압전특성을 갖게된다. 상기 압전 물질은 전기적 에너지를 음향에너지로 가장 효율적으로 전환시키는 공진주파수를 갖게 되는데 이 공진주파수는 압전 물질의 두께에 따라 결정된다. 즉 압전 물질의 두께는 소자의 고유 주파수를 결정한다.
제어부(220)는 주 제어기(240)와 전원 제어기(230)를 포함한다. 주 제어기(240)는 입력부(260)를 통하여 수신된 입력 신호(INPUT)에 따라 전원 제어기(230)와 초음파 구동기(250)를 제어하여 상기 입력 신호에 따른 주파수를 갖는 초음파가 초음파 구동기(240)로부터 초음파 발진자(310)로 출력되도록 한다. 전원 제어기(220)는 주 제어기(240)에 제어에 따라 전원 변환부(210)를 제어하여 상기 펄스 형태의 구형파(PSW)가 상기 입력 신호에 따른 주파수를 가지고 상기 초음파 구동기(250)에 출력되도록 한다.
입력부(260)는 입력 신호(INPUT)를 수신한다. 입력부(260)에 인가되는 입력 신호(INPUT)에 의하여 초음파 구동기(250)에서 프로브(300)로 제공되는 초음파의 중심 주파수, 펄스 반복 주파수, 듀티비 및 인가 시간 등을 결정한다. 입력부(260)는 이러한 입력 신호(INPUT)를 제어부(220)에 전달하고 제어부(2120)는 전원변환부(210)와 초음파 구동기(250)를 제어하여 입력 신호(INPUT)에 의하여 결정된 특성을 갖는 초음파가 프로브(300)로 제공되도록 한다.
표시부(270)는 입력부(260)에 입력되는 입력 신호(INPUT)를 표시하여 사용자가 이를 확인할 수 있도록 한다. 보조 전원 장치(180)는 교류 전압(ACV)을 수신하고 이를 변환하여 제어부(220)에 제공한다.
펄스 형태의 구형파(PSW)가 입력 신호(INPUT)에 따른 듀티와 주파수를 가지고 초음파 구동기(250)에 전달되면 초음파 구동기(250)는 펄스 평태의 구형파(PSW)를 증폭하여 초음파 발진자(310)로 전송하고 초음파 발진자(310)에서는 초음파 구동기(150)로부터 전송된 초음파를 안구 홀더(400)에 수용된 약물과 미소기포가 포함된 용액에 초음파를 인가하게 된다. 안구 홀더(400)에 수용된 약물과 미소기포가 포함된 용액에 초음파가 인가되면, 용액에 포함된 미소기포에 캐비테이션 현상이 잘 발생하게 된다. 미소기포에 캐비테이션 현상이 일어나게 되면, 용액에 포함된 약물이 안구로 잘 흡수되게 된다. 본 발명의 실시예에서, 초음파 발진자(310)로부터 대상체로 전달되는 초음파의 파장은 용액에 포함된 미소기포의 크기에 연동되게 설정된다. 즉 초음파의 파장은 혼합물에 포함되는 미소기포의 크기에 대하여 일정한 분포를 갖을 수 있다. 따라서 미소기포와 초음파 에너지가 상호 반응하여 미세기포가 성장 및 붕괴하는 캐비테이션 현상이 높은 확률로 발생하며 그 분포도 균일해질 수 있다. 이 과정에서 발생되는 역학적 에너지가 용액에 포함되는 약물이 안구를 통하여 잘 전달될 수 있도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 프로브의 일 예를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 프로브(300a)는 제1 커넥터(331)와 제1 커넥터(331)에 연결되는 하우징(340)을 구비한다. 하우징(340) 내부에는 제2 커넥터(332), 트랜스듀서(333), 압전 소자(335) 및 투명 렌즈(336)가 구비된다. 압전 소자(335) 및 투명 렌즈(336) 사이에는 유체층(fluid layer, 235)이 게재된다. 도 3의 프로브(300a)는 도 3의 프로브(300)의 내부 구조를 개략적으로 나타낸 것이다.
제1 커넥터(331)와 제2 커넥터(332)에는 케이블(170)이 연결되어 초음파 구동기(250)로부터의 구형파를 전달한다. 구형파는 제2 커넥터(332), 트랜스듀서(333)를 통하여 압전 소자(334)로 전달된다. 압전 소자(334)는 구형파에 응답하여 진동을 일으켜 초음파를 발생한다. 발생된 초음파는 유체층(335)과 투명 렌즈(336)를 거쳐 약물과 미소기포가 포함된 용액에 전달된다. 투명 렌즈(336)는 TPX 또는 에폭스 등으로 구성될 수 있으며, 투명 렌즈(336)는 하우징(340)과 일체형으로 제작될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 3의 프로브의 일 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로브(300b)는 커넥터(341)와 커넥터(341)와 연결된 하우징(360)을 포함할 수 있다. 커넥터(341)에는 광원이 공급되는 케이블(미도시)이 연결될 수 있다. 하우징(360) 내부에는 광을 전달하는 내부 케이블(342), 광으로부터 노이즈를 제거하는 아이솔레이터(343), 아이솔레이터(343)로부터 출력되는 광의 파장을 선택하는 파장 분할 멀티플렉서(344), 멀티플렉서(344)의 출력을 증폭하는 파이버(fiber) 증폭기(345) 및 파이버 증폭기(345)와 레이저 발생기(347)를 연결하는 커플러(346), 레이저 발생기(347)로부터 발생되는 레이저(349)를 집속하는 집속 렌즈(348) 및 집광렌즈(348)로부터의 집광된 레이저에 응답하여 초음파를 발생하는 필름(351) 및 투명 렌즈(353)를 포함한다. 필름(351)과 투명 렌즈(353) 사이에는 유체층(352)이 게재된다. 집속 렌즈(348)는 필름(351) 표면에 초점이 생기도록 하고, 생성된 초점에 응답하여 필름(351)에서는 초음파가 생성된다. 필름(351)은 빛 흡수 계수가 높은 PDMS(Polydimethylsiloxane, 폴리다이메틸실록산)를 사용할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 필름(351)은 프로브(300b)에 포함되지 않을 수도 있다. 즉 필름(351)은 프로브(300b)와 별도로 구성될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 약물 전달 시스템의 적용을 나타낸다.
도 7에서는 설명의 편의를 위하여 안구(90)와 각막(92), 트랜스듀서(310)와 안구 홀더(400)가 도시되어 있다. 안구 홀더(400)는 홀딩부(410)와 흡입부(420)를 포함한다.
도 7을 참조하면, 안구(90)의 각막(92) 부분을 에워싸도록 홀딩부(410)가 안구(90)와 밀착하여 위치하고, 홀딩부(410) 내부에는 미소기포와 약물을 포함하는 용액(510)이 수용된다. 흡입부(420)는 트랜스듀서(210)를 통한 미소기포와 약물을 포함하는 용액(510)에 초음파의 인가가 종료된 후에 홀딩부(410) 내부에 수용된 용액(510)을 외부로 배출할 수 있다. 트랜스듀서(310)는 도 3의 프로브(300)에서 초음파 발진자(310)만을 도시한 것이다. 즉 도 7에서 트랜스듀서(310) 대신에 프로브(300)가 용액(510) 내에 각막(92)과 일정 거리를 두고 삽입되어 용액(510)에 초음파를 인가할 수 있다. 따라서 프로브(300) 또는 트랜스듀서(310)의 크기(지름)는 홀딩부(410)의 내부에 삽입가능한 크기를 갖을 수 있다. 즉 프로브(300) 또는 트랜스듀서(310)의 크기(지름)는 홀딩부(410)의 내부의 지름보다 작을 수 있다. 또한 트랜스듀서(310)에서 초음파가 발생되는 부분(끝부분)은 각막(92)의 곡률과 실질적으로 동일한 곡률을 갖을 수 있다. 또한 홀딩부(410)는 외부의 반경(412)과 내부의 반경(411)의 차이에 해당하는 두께를 갖을 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 홀더를 나타내는 도면이다.
도 8은 안구 홀더(400)를 상부에서 본 모습을 나타낸다.
도 8을 참조하면, 안구 홀더(400)는 환형의 홀딩부(410)와 홀딩부(410)에 연결된 흡입부(420)를 포함하여 구성될 수 있다. 홀딩부(410)는 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 각막(92)에 밀착할 수 있게 구성되며, 홀딩부(410)의 내부의 반지름(411)은 각막(92)의 전체를 충분히 커버할 수 있고, 트랜스듀서(310)를 수용할 수 있는 크기를 갖을 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 안구 약물 전달 시스템의 적용을 나타낸다.
도 9를 참조하면, 안구(90)의 각막(92) 부분을 에워싸도록 홀딩부(410)가 안구(90)와 밀착하여 위치하고, 홀딩부(410) 내부에는 미소기포와 약물을 포함하는 용액(510)이 수용된다. 필름(510)이 홀딩부(410)를 커버하도록 홀딩부(410)에 접하위 위치하고, 흡입부(420)는 레이저(530)의 인가에 의한 필름(510)의 진동이 미소기포와 약물을 포함하는 용액(510)에 인가되고 난후에 홀딩부(410) 내부에 수용된 용액(510)을 외부로 배출할 수 있다. 필름(510)은 도 6을 참조하여 설명한 필름(351)과 같이 빛 흡수 계수가 높은 PDMS(Polydimethylsiloxane, 폴리다이메틸실록산)를 사용할 수 있다. 또한 레이저(530)는 도 6을 참조하여 설명한 프로브(300b)에서 발생되어 필름(510)에 인가될 수 있다. 또는 다른 실시예에서는 도 6의 프로브(300b)와는 다른 레이저 발생기가 사용되어 필름(510)에 레이저를 인가할 수 있다.
도 10은 도 9의 안구 약물 전달 시스템에서 필름과 홀딩부의 관계를 나타낸다.
도 10을 참조하면, 필름(510)은 원형의 모양을 갖을 수 있고, 필름(510)의 크기는 홀딩부(410)의 크기보다 클 수 있다. 즉 필름(510)은 홀딩부(510)를 커버할 수 있는 크기를 갖을 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안구 약물 전달 시스템의 적용을 나타낸다.
도 11을 참조하면, 안구(90)의 각막(92) 부분을 에워싸도록 홀딩부(410)가 안구(90)와 밀착하여 위치하고, 홀딩부(410) 내부에는 미소기포와 약물을 포함하는 용액(510)이 수용된다. 용액(510)의 특정부분, 즉 각막(92)과 일정거리가 이격된 부분(540)에 레이저(530)에 의한 진동이 도달하도록 레이저(530)의 세기가 조절된다. 각막(92)과 일정거리가 이격된 부분(540)에 레이저(530)에 의한 진동이 도달하면, 초음파가 용액(510)에 인가될 때와 유사한 현상에 의하여 용액(510)에 포함된 약물이 각막(92) 내부로 전달될 수 있다. 도 11의 실시예에서도 도 9의 실시예에서와 마찬가지로 레이저(530)는 도 6을 참조하여 설명한 프로브(300b)에서 발생되어 부분(540)에 진동을 발생시킬 수 있다.
도 12 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안구 약물 전달 시스템의 적용을 나타낸다.
도 12에서는 설명의 편의를 위하여 안구(90)와 각막(92), 공막(100), 트랜스듀서(315)와 안구 홀더(400)가 도시되어 있다. 안구 홀더(400)는 홀딩부(410)와 흡입부(420)를 포함한다.
도 12를 참조하면, 안구(90)의 공막(100) 부분을 에워싸도록 홀딩부(410)가 안구(90)와 밀착하여 위치하고, 홀딩부(410) 내부에는 미소기포와 약물을 포함하는 용액(510)이 수용된다. 흡입부(420)는 트랜스듀서(315)를 통한 미소기포와 약물을 포함하는 용액(510)에 초음파의 인가가 종료된 후에 홀딩부(410) 내부에 수용된 용액(510)을 외부로 배출할 수 있다. 트랜스듀서(315)는 도 3의 프로브(300)에서 초음파 발진자(310)만을 도시한 것이다. 즉 도 12에서 트랜스듀서(315) 대신에 프로브(300)가 용액(510) 내에 공막(100)과 일정 거리를 두고 삽입되어 용액(510)에 초음파를 인가할 수 있다. 따라서 프로브(300) 또는 트랜스듀서(315)의 크기(지름)는 홀딩부(410)의 내부에 삽입가능한 크기를 갖을 수 있다. 즉 프로브(300) 또는 트랜스듀서(315)의 크기(지름)는 홀딩부(410)의 내부의 지름보다 작을 수 있다. 또한 트랜스듀서(315)에서 초음파가 발생되는 부분(끝부분)은 공막(100)의 곡률과 실질적으로 동일한 곡률을 갖을 수 있다. 도 7의 실시예와 비교하였을 때, 트랜스듀서(315)의 곡률은 공막(100)과 실질적으로 동일하므로, 트랜스듀서(315)의 곡률은 도 7의 트랜스듀서(310)의 곡률보다 작을 수 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안구 약물 전달 시스템의 적용을 나타낸다.
도 13을 참조하면, 안구(90)의 공막(100) 부분을 에워싸도록 홀딩부(410)가 안구(90)와 밀착하여 위치하고, 홀딩부(410) 내부에는 미소기포와 약물을 포함하는 용액(510)이 수용된다. 필름(510)이 홀딩부(410)를 커버하도록 홀딩부(410)에 접하위 위치하고, 흡입부(420)는 레이저(530)의 인가에 의한 필름(510)의 진동이 미소기포와 약물을 포함하는 용액(510)에 인가되고 난후에 홀딩부(410) 내부에 수용된 용액(510)을 외부로 배출할 수 있다. 필름(510)은 도 6을 참조하여 설명한 필름(351)과 같이 빛 흡수 계수가 높은 PDMS(Polydimethylsiloxane, 폴리다이메틸실록산)를 사용할 수 있다. 또한 레이저(530)는 도 6을 참조하여 설명한 프로브(300b)에서 발생되어 필름(510)에 인가될 수 있다. 또는 다른 실시예에서는 도 6의 프로브(300b)와는 다른 레이저 발생기가 사용되어 필름(510)에 레이저를 인가할 수 있다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 안구 약물 전달 시스템의 적용을 나타낸다.
도 14를 참조하면, 안구(90)의 공막(100) 부분을 에워싸도록 홀딩부(410)가 안구(90)와 밀착하여 위치하고, 홀딩부(410) 내부에는 미소기포와 약물을 포함하는 용액(510)이 수용된다. 용액(510)의 특정부분, 즉 각막(92)과 일정거리가 이격된 부분(540)에 레이저(530)에 의한 진동이 도달하도록 레이저(530)의 세기가 조절된다. 공막(100)과 일정거리가 이격된 부분(540)에 레이저(530)에 의한 진동이 도달하면, 초음파가 용액(510)에 인가될 때와 유사한 현상에 의하여 용액(510)에 포함된 약물이 공막(100) 내부로 전달될 수 있다. 도 11의 실시예에서도 도 9의 실시예에서와 마찬가지로 레이저(530)는 도 6을 참조하여 설명한 프로브(300b)에서 발생되어 부분(540)에 진동을 발생시킬 수 있다.
도 3 내지 도 14를 참조하여 설명한 본 발명의 실시예들에 따른 안구 약물 전달 시스템은 약제학적 활성 제제(약물)를 안구(90)의 각막(92) 또는 공막(100) 내부로 전달할 수 있다.
안과 약제는 크게 3가지로 분류할 수 있다. 안과약제는 점안제, 전신투여약물, 주사제로 나누어 볼 수 있다. 가장 많이 쓰는 것은 점안제로서 인공누액, 항생제, 항염증제, 녹내장약, 기타약제 등을 포함할 수 있다. 안구의 표면과 전방에 작용하는 약제는 현재 많이 나와 있으며 상용화 되어 있다. 하지만 망막과 시신경에 작용하는 약제는 사정이 다르다. 점안제의 대부분이 초자체, 망막, 시신경에 필요한 농도를 가지고 목적하는 부분에 도달하여 작용하지 않는다. 또한 전신투여약물의 경우 혈관망막장벽(blood retina barrier)에 의해 혈관을 통해 충분히 망막이나 유리체 내로 투과되지 않는다. 주사제의 경우 이를 해결해 줄 수는 있지만, 안구내는 혈관이 부족하여 면역력이 떨어지고 초자체는 세균의 배양 배지가 될 수 있어서 감염에 취약하며 감염이 발생시 심각한 합병증을 남기며 잘 치유되지 않는다. 따라서 기존의 주사요법만이 아닌 본 발명의 실시예에 따른 안과 약물 전달 시스템이 적용되면, 각막(92) 또는 공막(100) 내부에 약물이 필요한 농도로 감염없이 도달할 수 있을 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 안과 약물 전달 시스템은 신생혈관질환, 난치성 만성 포도막염, 세균 감염, 바이러스 감염과 같은 망막 질환, 진균 감염, 헤르페스 바이러스 감염, 라식수술 후 각막의 감염과 같은 각막 질환 및 시신경염, 녹내장등과 같은 시신경 질환 등의 치료에 필요한 약물을 전달하는데 사용될 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 안구 약물 전달을 촉진하는 미소기포의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 15를 참조하면, 안구 약물 전달을 촉진하는 미소기포의 제조 방법에서는 일정한 비율의 쉘 물질을 포함하는 제1 혼합물을 제공한다(S110). 여기서 쉘 물질은 안구에 전달될 약물을 포함한 용액 내에서 미소기포가 일정시간동안 안정적으로 존재하도록 하기 위하여 기포의 표면을 감싸주어 미소기포가 용액으로 녹지 않도록 해주는 물질이다. 이렇게 미소기포를 감싸는 물질로는 바이오컴패터블(biocompatible)한 물질이 선택될 수 있다. 제1 혼합물과 코어 물질을 혼합하여 제2 혼합물을 제공한다(S120). 코어 물질은 미소기포의 안정성을 높이기 위하여 미소기포내에 삽입되는 기체이다. 제2 혼합물을 필터링하여 일정범위의 크기를 가지는 미소기포를 제공한다(S130). 제2 혼합물의 필터링에는 박막 필터가 사용될 수 있다. 일정범위의 크기를 가지는 기포를 크기별로 분리한다(S140). 일정범위의 크기를 가지는 기포를 크기별로 분리하는 데에는 원심분리기가 사용될 수 있다.
상술한 방식으로 일정한 범위의 크기를 가지는 미소기포가 제조되면, 안구에 전달될 약물을 식염수 등에 희석시키고 여기에 미소기포를 추가하여 용액(510)으로 만든 다음에 초음파를 인가하여 약물을 안구(90) 내부로 전달할 수 있다. 여기서 안구에 전달될 약물과 식염수 등의 혼합비는 필요로 하는 농도 등에 의하여 결정될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 안과 치료 분야에 폭넓게 적용될 수 있다.
상기에서는 본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (8)

  1. 안구에 밀착하며 상기 안구에 전달될 약제학적 활성 제제와 미소기포를 포함하는 용액을 수용하는 안구 홀더; 및
    상기 안구 홀더에 수용된 용액에 초음파를 인가하여 상기 약제학적 활성 제제가 상기 안구를 통하여 전달되도록 하는 초음파 발생 장치를 포함하는 안구 약물 전달 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 초음파 발생장치는 트랜스듀서를 포함하는 것을 특징으로 하는 안구 약물 전달 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 초음파 발생장치는,
    상기 안구 홀더에 접하여 상기 안구 홀더를 커버하는 필름; 및
    상기 필름에 레이저를 인가하여 상기 필름을 진동시키는 프로브를 포함하는 것을 특징으로 하는 안구 약물 전달 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 초음파 발생장치는
    상기 용액에 레이저를 인가하여 상기 용액을 진동시키는 프로브를 포함하는 것을 특징으로 하는 안구 약물 전달 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 안구 홀더는 상기 안구의 각막에 위치하는 것을 특징으로 하는 안구 약물 전달 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 안구 홀더는 상기 안구의 공막에 위치하는 것을 특징으로 하는 안구 약물 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 약제학적 활성 제제는 안구 질병 또는 질환을 위한 치료를 제공하는 것을 특징으로 하는 안구 약물 전달 시스템.
  8. 안구용 약제학적 활성 제제의 전달을 촉진하는 미소 기포의 제조 방법에 있어서,
    일정한 비율의 쉘 물질을 포함하는 제1 혼합물을 제공하는 단계;
    상기 제1 혼합물과 코어 물질을 혼합하여 제2 혼합물을 제공하는 단계; 및
    상기 제2 혼합물을 필터링하여 일정범위의 크기를 가지는 미소 기포를 제공하는 단계를 포함하는 안구용 약제학적 활성 제제의 전달을 촉진하는 미소 기포의 제조 방법.
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