KR20190065003A - 마이크로 니들 및 이의 제조방법 - Google Patents

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KR20190065003A
KR20190065003A KR1020170164403A KR20170164403A KR20190065003A KR 20190065003 A KR20190065003 A KR 20190065003A KR 1020170164403 A KR1020170164403 A KR 1020170164403A KR 20170164403 A KR20170164403 A KR 20170164403A KR 20190065003 A KR20190065003 A KR 20190065003A
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박정환
선우혜승
이원준
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가천대학교 산학협력단
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Abstract

개시된 본 발명에 의한 마이크로 니들은, 피부에 침투 가능한 몸체부 및 유효성분을 포함하는 약물을 포함하여 몸체부 중 적어도 일부가 직경 방향으로 부피가 확장된 형상을 가지는 확장부를 포함한다. 이러한 구성에 의하면, 마이크로 니들의 침투력을 저해하지 않으면서도 약액의 공급성이 우수해진다.

Description

마이크로 니들 및 이의 제조방법{MICRO-NEEDLES AND METHOD OF MAMUFACTURE}
본 발명은 마이크로 니들 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 피부에 침투되는 팁부에만 약물을 함유하는 내습성 마이크로 니들 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
경구용, 주사용, 경피용 및 점막투과형 등과 같이 다양한 약물 전달 기술이 사용되고 있다. 이 중, 경피 약물 전달 기술은 패치, 크림 등을 이용하여 피부를 통해 약물을 전달하는 기술로써, 장에 의한 대사 작용을 피할 수 있으며 패치 등을 통하여 연속적으로 약물 투여가 가능하다는 장점이 있다.
일반적인 경피 약물 전달 방식에는 수동적 경피 약물 전달 시스템과 능동적 경피 약물 전달 시스템이 있다. 수동적 경피 약물 전달 시스템은 약물의 물리 화학적 성질에 의존하는 수동적인 방법으로써, 크림형태, 패치형태 및 연고형태 등을 피부에 도포하는 방식이다. 한편, 이러한 수동적인 경피 약물 전달 방식은 피부를 통하여 전달되는 약물의 분자량이 500Da 이하일 경우에만 가능한 한계를 가진다.
또한, 능동적인 경피 약물 전달 방식은 피부 투과 한계를 극복하기 위해 마이크로 니들을 이용하여 10㎛두께의 각질층을 물리적으로 투과시켜 유효성분을 전달한다. 이러한 마이크로 니들을 이용하여 약물을 전달하는 방법으로는 니들을 투여한 후 약물을 도포하는 방식, 니들 표면에 약물을 코팅하여 전달하는 방식 또는, 약물을 포함한 용융 마이크로 니들로 전달하는 방식 등이 있다.
이러한 마이크로 니들들은 단부가 뾰족한 팁 형상을 가지고 피부로 침투되어 약물을 전달한다. 이에 따라, 근래에는 마이크로 니들의 침투력을 저해하지 않으면서도 약물 전달량을 증대시킬 수 있는 마이크로 니들에 대한 다양한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.
일본등록특허 제4750347호 한국등록특허 제1224939호
본 발명의 목적은 마이크로 니들의 특정 부위에 대한 약물의 부피를 증대시켜 약물 전달량을 증대시킬 수 있는 마이크로 니들을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 피부 침투력을 저해하지 않으면서도 약액 공급성이 우수한 마이크로 니들을 제공할 수 있는 마이크로 니들의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 마이크로 니들은, 피부에 침투 가능한 몸체부 및 유효성분을 포함하는 약물을 포함하여, 상기 몸체부 중 적어도 일부가 직경 방향으로 부피가 확장된 형상을 가지는 확장부를 포함한다.
일측에 의하면, 상기 몸체부의 단부는 뾰족한 뿔 형상의 팁(Tip)이 마련되며, 상기 확장부는 상기 팁에 치우치게 마련될 수 있다.
일측에 의하면, 상기 몸체부의 단부는 뾰족한 뿔 형상의 팁(Tip)이 마련되며, 상기 확장부는 상기 팁으로부터 1/2 지점까지의 위치에 마련될 수 있다.
일측에 의하면, 상기 몸체부는 일단으로부터 타단을 향해 점차 직경이 좁아지는 형상을 가지며, 상기 확장부는 상기 몸체부의 일단 또는 타단에 치우치게 마련되거나, 상기 일단과 타단 사이에 마련될 수 있다.
일측에 의하면, 상기 몸체부와 확장부에 대응되는 형상을 가지는 몰드홈이 마련된 몰드에 상기 약액을 공급하여 몰딩함으로써 제조 가능할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 몸체부에 상기 약물이 코팅되며, 상기 확장부는 상기 몸체부에 대해 상기 약물을 복수회 코팅하여 마련할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 마이크로 니들의 제조방법은, 침투 가능한 몸체부를 마련하는 단계, 상기 몸체부에 유효성분을 포함하는 약액을 코팅하는 단계 및, 상기 몸체부의 직경방향으로 일부분의 부피가 확장되어 상기 약액의 함유량이 타 영역보다 증대된 확장부를 마련하는 단계를 포함한다.
일측에 의하면, 상기 몸체부는 단부가 뾰족한 뿔 형상이 팁(Tip)이 마련되며, 상기 확장부는 상기 팁으로부터 1/2 지점까지의 위치에 마련될 수 있다.
일측에 의하면, 상기 몸체부는 일단으로부터 타단을 향해 점차 직경이 좁아지는 형상을 가지며, 상기 확장부는 상기 몸체부의 일단 또는 타단에 치우치게 마련되거나, 상기 일단과 타단 사이에 마련될 수 있다.
일측에 의하면, 상기 확장부 마련단계는, 상기 몸체부에 대한 상기 약액의 코팅 및 건조를 복수회 반복하여 상기 약액의 확장 부피를 조절할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 마이크로 니들의 제조방법은, 몸체부와 상기 몸체부에 대해 직경방향으로 적어도 일부가 확장된 확장부를 구비하는 마이크로 니들에 대응되는 몰드홈을 구비하는 몰드를 준비하는 단계 및 상기 몰드홈에 유효성분이 포함된 약액을 공급하여 몰딩하는 단계를 포함한다.
일측에 의하면, 상기 몸체부는 일단으로부터 타단을 향해 점차 직경이 좁아지며, 상기 확장부는 상기 몸체부의 일단 또는 타단에 치우치게 마련되거나 상기 일단과 타단 사이에 마련되도록 상기 몰드홈이 형성될 수 있다.
일측에 의하면, 상기 몰드는 폴리디메틸실록산(PDMS)와 폴리디메틸실록산 경화제를 혼합한 혼합제를 진공 처리하여 기포를 제거함으로써 마련될 수 있다.
일측에 의하면, 상기 약액은 생체 적합성 물질과 첨가제에 의해 형성될 수 있다.
일측에 의하면, 상기 생체 적합성 물질은, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 히아루로닉 산(HA, hyaluronic acid), 알지닉 산(alginic acid), 펙틴(Pectin), 카라기난(Carrageenan), 콘드로이틴 설페이트(Chondroitin Sulfate), 덱스트란 설페이트(dextran Sulfate), 키토산(Chitosan), 폴리라이신(polylysine), 카르복시메틸 키틴(carboxymethyl chitin), 피브린(fibrin), 아가로스(Agarose), 풀루란(pullulan), 폴리안하이드라이드(polyanhydride), 폴리오르쏘에스테르(polyorthoester), 폴리에테르에스테르(polyetherester), 폴리에스테르아마이드(polyesteramide), 폴리 뷰티릭 산(Poly butyric acid), 폴리 발레릭 산(Poly valeric acid), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 에틸렌-비닐아세테이트(ethylene-vinyl acetate) 중합체, 아크릴 치환 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐 알코올(Polyvinyl Alcohol, PVA), 폴리비닐 클로라이드(polyvinyl chloride), 폴리비닐 플루오라이드(polyvinyl Fluoride), 폴리비닐 이미다졸(polyvinyl imidazole), 클로로설포네이트 폴리올레핀(chlorosulphonate polyolefins), 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 에틸셀룰로오스(EC), 하이드록시프로필셀룰로오스(HPC), 카복시메틸셀룰로스(carboxymethyl cellulose), 싸이클로덱스트린(Cyclodextrin), 말토스(Maltose), 락토스(Lactose), 트레할로스(Trehalose), 셀로비오스(Cellobiose), 이소말토스(Isomaltose) 투라노스(Turanose) 및 락툴로스(Lactulose) 중 적어도 어느 하나를 포함하거나, 이러한 고분자를 형성하는 단량체들의 공중합체 및 셀룰로오스 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 첨가제는, 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), 젠티비오스(gentiobiose), 세트리마이드(alkyltrimethylammonium bromide (Cetrimide)), 세트리모늄브로마이드(hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB)), 겐티안 바이올렛(Gentian Violet), 염화 벤제토늄(benzethonium chloride), 도큐세이트소듐솔트(docusate sodium salt), 스팬형 계면활성제(a SPAN-type surfactant), 폴리솔베이트(polysorbate (Tween)), 로릴황산나트륨(sodium dodecyl sulfate (SDS)), 염화 벤잘코늄(benzalkonium chloride) 및 글리세릴올리에이트(glyceryl oleate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
일측에 의하면, 상기 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.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 첫째, 마이크로 니들의 직경방향으로 부피가 확장시켜 약물의 함유량을 증대시킴으로써, 침투력을 저해하지 않으면서도 마이크로 니들의 약물 전달력 향상에 기여할 수 있게 된다.
둘째, 마이크로 니들의 팁 부분에 대한 약물의 부피를 증대시킴으로써, 타켓 부위에 대해 집중적인 약물 공급이 가능하다.
셋째, 마이크로 니들이 적용되는 조건에 따라 확장부의 위치 및 크기 등을 조절할 수 있음으로써, 다양한 치료 환경에 대한 적용성이 우수하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 마이크로 니들을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2의 (a)는 일반적인 마이크로 니들을 개략적으로 도시한 도면이고, (b)는 도 1에 도시된 확장부를 구비하는 마이크로 니들을 개략적으로 도시한 도면으로, 팁 부위의 단면적을 상호 개략적으로 비교한 도면이다.
도 3의 (a) 내지 (b)는 확장부의 다양한 변형예들을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1 및 도 3에 도시된 다양한 형태의 확장부를 구비하는 마이크로 니들이 피부에 침투된 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 마이크로 니들을 광학 현미경으로 촬영한 이미지를 개략적으로 도시한 도면들이다. 그리고,
도 6은 본 발명에 의한 마이크로 니들을 주사 전자 현미경(SEM)으로 촬영한 이미지를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명한다.
도 1의 도시를 참고하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 마이크로 니들(1)은 몸체부(2) 및 확장부(3)를 포함한다.
몸체부(2)는 일단으로부터 타단으로 갈수록 직경이 점차 좁아지는 즉, 단부가 뾰족한 팁(2a) 형상을 가지는 니들 구조체이다. 이러한 몸체부(2)는 복수개 마련될 수 있으며, 자세히 도시되지 않았으나, 복수의 몸체부(2)가 베이스(미도시)에 의해 지지되어 패치 형태로 마련될 수도 있다. 여기서, 몸체부(2)의 타단에 마련되는 팁(2a) 형상으로 인해, 피부 침투가 용이하다.
확장부(3)는 몸체부(2) 중 적어도 일부가 직경 방향으로 부피 확장되어, 약물의 함유량이 비확장 영역보다 증대된 영역이다. 확장부(3)는 도 1의 도시와 같이, 몸체부(2)의 일단과 타단 중에 팁(2a)으로부터 1/2 지점 즉, 팁(2a)에 치우치게 마련될 수 있다. 이 경우, 확장부(3)는 피부(S)에 침투하는 몸체부(2)의 침투방향을 기준으로 선측인 팁(2a)과 함께 피부에 대한 침투력이 우수하다.
본 발명에서 설명하는 마이크로 니들(1)의 특정 부위에 직경 방향으로 약물의 부피가 확장되는 다양한 변형 실시예들이 가능하다. 그로 인해, 마이크로 니들(1)의 팁(2a)과 같이 상대적으로 부피가 작은 영역에서도, 확장부(3)를 통해 다량의 약물을 공급할 수 있게 된다.
즉, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 확장부(3)를 구비하지 않는 기존의 마이크로 니들(N)은 팁으로 갈수록 점차 직경이 좁아짐으로써 단면적이 작아져 제한적인 약물의 전달량을 가진다. 그러나, 도 2의 (b)와 팁(2a) 측에 치우치게 확장부(3)가 마련된 본 발명에 의한 마이크로 니들(1)은 팁(2a)으로 갈수록 단면적이 증대됨으로써, 약물의 전달성 확보에 유리하다.
확장부(3)는 도 3의 도시와 같이, 몸체부(2)의 팁(2a)에 치우지는 위치에만 마련되는 것으로 한정되지 않는다. 즉, 도 3의 (a)와 같이, 몸체부(2)의 일단과 타단 사이에 확장부(31)가 마련되거나, 도 3의 (b)와 같이 몸체부(2)의 일단에 치우치게 확장부(32)가 마련되는 변형예도 가능하다. 또한, 확장부(3)의 확장된 직경은 도 1의 도시된 예로 한정되지 않으며, 도 3의 (c)와 같이 약물의 침투량에 따라 확장부(33)의 확장된 범위의 가변이 가능하다.
도 1 및 도 3에 도시된 다양한 위치 및 부피를 가지는 확장부(3) 가 피부(S)에 침투된 상태가 도 4에 개략적으로 도시된다.
도 4과 같이, 기존의 마이크로 니들(N)과 달리 확장부(3)(31)(32)를 구비하는 마이크로 니들(1)이 피부에 대해 확장된 약물의 부피를 가지고 침투된다. 보다 구체적으로, 도 1에 도시된 몸체부(2)에 마련된 확장부(3)는 피부(S)의 진피까지 팁(2a)과 함께 침투된다. 또한, 도 3의 (a)에 도시와 같이 몸체부(2)의 일단과 타단 사이에 마련된 확장부(31)는 피부(S)내의 진피와 표피 사이까지 진입하여 약물을 공급한다. 아울러, 도 3의 (b)와 같이 몸체부(2)의 타단측에 치우치게 마련된 확장부(32)의 경우 피부(S)의 표피로 약물을 공급한다.
이상과 같이, 마이크로 니들(1)에 마련되는 확장부(3)의 위치 및 부피를 조절함으로써, 피부(S) 내의 다양한 위치로 정량의 약물을 공급할 수 있게 된다.
본 발명에서 설명하는 마이크로 니들(1)은 유효성분을 포함하는 약물을 몸체부(2)에 코팅하여 코팅 타입으로 제조하거나, 약물을 용융하여 몰딩하는 용융 타입으로 제조할 수 있다.
마이크로 니들(1)을 코팅 타입으로 제조할 경우, 몸체부(2)에 유효성분을 포함하는 약액을 코팅함에 있어서, 약물인 코팅용액의 코팅 횟수를 조절하여 확장부(3)의 부피를 조절할 수 있다. 보다 구체적으로, 코팅 방식의 마이크로 니들(1)은 피부(S)에 침투 가능한 몸체부(2)를 마련하는 단계, 유효성분을 포함하는 약액을 몸체부(2)에 코팅하는 단계 및 약액의 코팅 횟수를 조절하여 몸체부(2)의 직경 방향으로 적어도 일부분이 확장된 확장부(3)를 마련하는 단계를 통해 제조된다. 이때, 확장부(3)의 위치 및 확장된 부피는 마이크로 니들(1)이 적용되는 목적에 따라, 가변될 수 있다.
코팅 방식의 마이크로 니들(1)을 제조하기 위해 사용되는 코팅용액은 하기로 예시한다.
- 코팅용액 1: 트리판 블루(trypan blue) 5%(w/w), (Carboxymethylcellulose, CMC) 8%(w/w), Tween 80(계면활성제) 1.0%(w/w) 및 탈이온수(Deionized water, DW) 86%(w/w)
- 코팅용액 2: Bleomycin HCL 15%(w/w), (CMC) 8%(w/w) 및 탈이온수 77%(w/w)
여기서, 코팅용액 1은 도 1과 같이 팁(2a)에 치우치게 확장부(3)가 형성되어 피부(S)내의 진피층에 약물을 공급할 수 있는 마이크로 니들(1)의 제조를 위한 코팅용액의 조성이다. 이때, 코팅용액 1은 모델 약물의 코팅된 모습을 육안으로 확인하기 위해 트리판 블루를 첨가하는 것으로 예시한다.
코팅용액 2는 도 3의 (a)와 같이 몸체부(2)의 일단과 타단 사이에 확장부(3)가 형성되어 피부(S)의 진피와 표피 사이에 약물을 공급할 수 있는 마이크로 니들(1)의 제조를 위한 코팅용액의 조성인 것으로 예시한다. 참고로, 코팅용액 2의 Bleomycin HCL은 계면활성적 특성을 가지는 모델 약물이며, 용액의 물성을 바꾸어 코팅 위치를 조절하는 법에 대한 예를 보여줄 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 마이크로 니들(1)은 코팅용액 1을 이용해 3회 코팅된 상태로써, 도 5의 a, b에 해당된다(이하, A타입으로 지칭함). 참고로, 도 5는 코팅 타입의 마이크로 니들(1)을 광학 현미경(Optical microscope)으로 촬영한 이미지가 도시된다.
도 3의 (c)와 같이, 도 1의 확장부(3)보다 확장된 단면적을 가지도록 팁(2a)에 치우치게 확장부(33)가 마련되는 마이크로 니들(1)의 경우, 트리판 블루(trypan blue) 5%(w/w), (Carboxymethylcellulose, CMC) 8%(w/w), Tween 80(계면활성제) 1.0%(w/w) 및 탈이온수(Deionized water, DW) 86%(w/w)으로 조성된 코팅용액 1을 4회 내지 5회 코팅하여 제조한다. 이러한 도 3의 (c)에 대응되는 마이크로 니들(1)을 광학 현미경으로 촬영한 이미지가 도 5의 c, d에 도시된다(이하, B타입으로 지칭함).
또한, 도 3의 (a)와 같이 마이크로 니들(1)의 일단과 타단 사이에 확장부(31)가 마련되는 경우, Bleomycin HCL 15%(w/w), (CMC) 8%(w/w) 및 탈이온수 77%(w/w)의 조성을 가지는 약물에 대응되는 코팅용액 2를 3회 코팅하여 제조될 수 있다. 이러한 도 3의 (a)에 대응되는 마이크로 니들(1)을 광학 현미경으로 촬영한 이미지가 도 5의 e, f에 도시된다(이하, C타입으로 지칭함).
상술한 코팅용액들을 이용한 복수의 코팅공정은, 1회 코팅 이후 완전히 건조시킨 후, 다음 단계의 코팅이 진행함이 좋다. 즉, 1회 코팅되어 건조된 후, 2회 코팅되고 재 건조되는 단계를 반복하는 것이다.
이하에서는 확장부(3)가 마련된 용융 타입의 마이크로 니들(1)를 제조하는 방법을 설명한다.
우선, 자세히 도시되지 않았으나, 몸체부(2)와 확장부(3)에 대응되는 몰드홈을 구비하는 실리콘 몰드(미도시)를 준비한다. 여기서, 몰드는 폴리디메틸실록산(PDMS)와 폴리디메틸실록산 경화제를 혼합하여 진공을 통해 기포를 제거하여 마련된다. 보다 구체적으로, 몰드는 폴리디메틸실록산과 폴리디메틸실록산 경화제를 10:1로 혼합한 혼합제를 진공을 통해 기포를 제거하는 것으로 예시한다.
참고로, 몰드홈 형성을 위해, 상술한 코팅 타입으로 제조된 마이크로 니들(1)의 팁 부분을 위로 정렬한 후, 폴리디메틸실론산 혼합제를 공급하여 대략 80℃에서 경화함으로써, 몰드홈을 구비하는 몰드를 제조할 수 있다.
몰드가 마련되면, 몰드홈에 유효성분이 포함된 약액을 공급하여 몰딩한다. 여기서, 몰딩되는 약액은 탈이온수에 점성제를 혼합하여 마련되며, 점성제는 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)가 선택될 수 있다. 이러한 약액은 몰드에 일정량을 도포한 후, 3500rpm, 25℃ 및 15분(min)의 조건에서 원심분리(centrifugation)한 후, 항온실에서 건조하여 마이크로 니들(1)을 최종 제조할 수 있다.
도 6에는 용융 타입으로 제조된 마이크로 니들(1)을 주사 전자 현미경으로 촬영한 이미지들이 도시된다. 도 6의 a 및 b는 코팅용액 1에 의해 제조된 도 1과 같은 A타입의 마이크로 니들(1)이 도시되며, 도 6의 c 및 d는 도 3의 (c)와 같이 도 1의 확장부(3)보다 확장된 단면적을 가지는 확장부(33)를 구비하는 B타입의 마이크로 니들(1)을 촬영한 이미지이다. 또한, 도 6의 e 및 f는 코팅용액 2를 이용하여 제조된 도 3의 (a)와 같은 확장부(31)를 구비하는 C타입의 마이크로 니들(1)을 촬영한 이미지이다.
이상과 같은 다양한 형태의 확장부(3)(31)(32)(33)를 구비하는 A, B 및 C타입의 마이크로 니들(1)의 부피 증가율은 하기 표 1과 같다.
Array-1 Array-2 Array-3 Mean
A타입 1.3492 1.3967 1.2569 1.3492ㅁ0.0462
B타입 1.5529 1.6792 1.6303 1.591ㅁ0.0791
C타입 1.4721 1.3993 1.3844 1.3768ㅁ0.0611
표 1과 같이, 3개의 마이크로 니들(1)의 어레이(Array) 부피 증가율을 계산하여 평균값을 구하였다. 종래의 마이크로 니들(N)의 어레이와 비교하였을 경우, 부피가 35% 내지 60% 가량 증가함을 확인할 수 있다. 여기서, 마이크로 니들(1)의 확장부(3)로 인한 약물의 부피 증가는 약물 전달율에 직접적인 영향을 미치는 중요 인자이다. 이러한 A, B 및 C타입의 마이크로 니들(1)의 부피 증가율에 기반한 약물 전달 효율은 하기 표 2와 같다.
전달량 증가율(%)
A타입 380
B타입 572
C타입 404
표 2는 마이크로 니들(1)이 피부(S)에 침투되어 몸체부(2)의 전체 높이 중 1/2 지점까지만 용융되어 약물이 공급된다고 가정할 경우, 기존의 마이크로 니들(N)과 비교하여 확장부(3)를 구비하는 마이크로 니들(1)의 약물 전달량 증가율을 비교하였다.
참고로, 본 실시예에서 마이크로 니들(1)의 제조를 위한 약액이 생체 적합성 물질인 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)와 첨가제가 혼합된 것으로 설명하였으나, 꼭 이에 한정되지 않는다. 즉, 생체 적합성 물질로써, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC)를 제외한 히아루로닉 산(HA, hyaluronic acid), 알지닉 산(alginic acid), 펙틴(Pectin), 카라기난(Carrageenan), 콘드로이틴 설페이트(Chondroitin Sulfate), 덱스트란 설페이트(dextran Sulfate), 키토산(Chitosan), 폴리라이신(polylysine), 카르복시메틸 키틴(carboxymethyl chitin), 피브린(fibrin), 아가로스(Agarose), 풀루란(pullulan), 폴리안하이드라이드(polyanhydride), 폴리오르쏘에스테르(polyorthoester), 폴리에테르에스테르(polyetherester), 폴리에스테르아마이드(polyesteramide), 폴리 뷰티릭 산(Poly butyric acid), 폴리 발레릭 산(Poly valeric acid), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 에틸렌-비닐아세테이트(ethylene-vinyl acetate) 중합체, 아크릴 치환 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐 알코올(Polyvinyl Alcohol, PVA), 폴리비닐 클로라이드(polyvinyl chloride), 폴리비닐 플루오라이드(polyvinyl Fluoride), 폴리비닐 이미다졸(polyvinyl imidazole), 클로로설포네이트 폴리올레핀(chlorosulphonate polyolefins), 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 에틸셀룰로오스(EC), 하이드록시프로필셀룰로오스(HPC), 카복시메틸셀룰로스(carboxymethyl cellulose), 싸이클로덱스트린(Cyclodextrin), 말토스(Maltose), 락토스(Lactose), 트레할로스(Trehalose), 셀로비오스(Cellobiose), 이소말토스(Isomaltose) 투라노스(Turanose) 및 락툴로스(Lactulose) 중 적어도 어느 하나를 포함하거나, 이러한 고분자를 형성하는 단량체들의 공중합체 및 셀룰로오스 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
아울러, 첨가제는 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), 젠티비오스(gentiobiose), 세트리마이드(alkyltrimethylammonium bromide (Cetrimide)), 세트리모늄브로마이드(hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB)), 겐티안 바이올렛(Gentian Violet), 염화 벤제토늄(benzethonium chloride), 도큐세이트소듐솔트(docusate sodium salt), 스팬형 계면활성제(a SPAN-type surfactant), 폴리솔베이트(polysorbate (Tween)), 로릴황산나트륨(sodium dodecyl sulfate (SDS)), 염화 벤잘코늄(benzalkonium chloride) 및 글리세릴올리에이트(glyceryl oleate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
아울러, 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 포함하는 백신류를 포함할 수 있다.
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: 마이크로 니들 2: 몸체부
2a: 팁 3, 31, 32, 33: 확장부

Claims (17)

  1. 피부에 침투 가능한 몸체부; 및
    유효성분을 포함하는 약물을 포함하여, 상기 몸체부 중 적어도 일부가 직경 방향으로 부피가 확장된 형상을 가지는 확장부;
    를 포함하는 마이크로 니들.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부의 단부는 뾰족한 뿔 형상의 팁(Tip)이 마련되며,
    상기 확장부는 상기 팁에 치우치게 마련되는 마이크로 니들.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부의 단부는 뾰족한 뿔 형상의 팁(Tip)이 마련되며,
    상기 확장부는 상기 팁으로부터 1/2 지점까지의 위치에 마련되는 마이크로 니들.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부는 일단으로부터 타단을 향해 점차 직경이 좁아지는 형상을 가지며,
    상기 확장부는 상기 몸체부의 일단 또는 타단에 치우치게 마련되거나, 상기 일단과 타단 사이에 마련되는 마이크로 니들.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부와 확장부에 대응되는 형상을 가지는 몰드홈이 마련된 몰드에 상기 약액을 공급하여 몰딩함으로써 제조 가능한 마이크로 니들.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부에 상기 약물이 코팅되며,
    상기 확장부는 상기 몸체부에 대해 상기 약물을 복수회 코팅하여 마련하는 마이크로 니들.
  7. 피부에 침투 가능한 몸체부를 마련하는 단계;
    상기 몸체부에 유효성분을 포함하는 약액을 코팅하는 단계; 및
    상기 몸체부의 직경방향으로 일부분의 부피가 확장되어 상기 약액의 함유량이 타 영역보다 증대된 확장부를 마련하는 단계;
    를 포함하는 마이크로 니들의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 몸체부는 단부가 뾰족한 뿔 형상이 팁(Tip)이 마련되며,
    상기 확장부는 상기 팁으로부터 1/2 지점까지의 위치에 마련되는 마이크로 니들의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 몸체부는 일단으로부터 타단을 향해 점차 직경이 좁아지는 형상을 가지며,
    상기 확장부는 상기 몸체부의 일단 또는 타단에 치우치게 마련되거나, 상기 일단과 타단 사이에 마련되는 마이크로 니들의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 확장부 마련단계는,
    상기 몸체부에 대한 상기 약액의 코팅 및 건조를 복수회 반복하여 상기 약액의 확장 부피를 조절하는 마이크로 니들의 제조방법.
  11. 몸체부와 상기 몸체부에 대해 직경방향으로 적어도 일부가 확장된 확장부를 구비하는 마이크로 니들에 대응되는 몰드홈을 구비하는 몰드를 준비하는 단계; 및
    상기 몰드홈에 유효성분이 포함된 약액을 공급하여 몰딩하는 단계;
    를 포함하는 마이크로 니들의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 몸체부는 일단으로부터 타단을 향해 점차 직경이 좁아지며,
    상기 확장부는 상기 몸체부의 일단 또는 타단에 치우치게 마련되거나 상기 일단과 타단 사이에 마련되도록 상기 몰드홈이 형성되는 마이크로 니들의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 몰드는 폴리디메틸실록산(PDMS)와 폴리디메틸실록산 경화제를 혼합한 혼합제를 진공 처리하여 기포를 제거함으로써 마련되는 마이크로 니들의 제조방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 약액은 생체 적합성 물질과 첨가제에 의해 형성되는 마이크로 니들의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 생체 적합성 물질은,
    카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 히아루로닉 산(HA, hyaluronic acid), 알지닉 산(alginic acid), 펙틴(Pectin), 카라기난(Carrageenan), 콘드로이틴 설페이트(Chondroitin Sulfate), 덱스트란 설페이트(dextran Sulfate), 키토산(Chitosan), 폴리라이신(polylysine), 카르복시메틸 키틴(carboxymethyl chitin), 피브린(fibrin), 아가로스(Agarose), 풀루란(pullulan), 폴리안하이드라이드(polyanhydride), 폴리오르쏘에스테르(polyorthoester), 폴리에테르에스테르(polyetherester), 폴리에스테르아마이드(polyesteramide), 폴리 뷰티릭 산(Poly butyric acid), 폴리 발레릭 산(Poly valeric acid), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 에틸렌-비닐아세테이트(ethylene-vinyl acetate) 중합체, 아크릴 치환 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐 알코올(Polyvinyl Alcohol, PVA), 폴리비닐 클로라이드(polyvinyl chloride), 폴리비닐 플루오라이드(polyvinyl Fluoride), 폴리비닐 이미다졸(polyvinyl imidazole), 클로로설포네이트 폴리올레핀(chlorosulphonate polyolefins), 폴리에틸렌 옥사이드(polyethylene oxide), 폴리비닐피롤리돈(PVP), 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 에틸셀룰로오스(EC), 하이드록시프로필셀룰로오스(HPC), 카복시메틸셀룰로스(carboxymethyl cellulose), 싸이클로덱스트린(Cyclodextrin), 말토스(Maltose), 락토스(Lactose), 트레할로스(Trehalose), 셀로비오스(Cellobiose), 이소말토스(Isomaltose) 투라노스(Turanose) 및 락툴로스(Lactulose) 중 적어도 어느 하나를 포함하거나, 이러한 고분자를 형성하는 단량체들의 공중합체 및 셀룰로오스 중 적어도 어느 하나를 포함하는 마이크로 니들의 제조방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 첨가제는,
    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), 젠티비오스(gentiobiose), 세트리마이드(alkyltrimethylammonium bromide (Cetrimide)), 세트리모늄브로마이드(hexadecyltrimethylammonium bromide (CTAB)), 겐티안 바이올렛(Gentian Violet), 염화 벤제토늄(benzethonium chloride), 도큐세이트소듐솔트(docusate sodium salt), 스팬형 계면활성제(a SPAN-type surfactant), 폴리솔베이트(polysorbate (Tween)), 로릴황산나트륨(sodium dodecyl sulfate (SDS)), 염화 벤잘코늄(benzalkonium chloride) 및 글리세릴올리에이트(glyceryl oleate) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 마이크로 니들의 제조방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 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 포함하는 백신류를 포함하는 마이크로 니들의 제조방법.
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