KR20190085586A - microneedle patch comprising titanium nanotube and method for preparing thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 티타늄 나노튜브를 포함하는 마이크로니들 패치 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 사용자에게 고통 및 불편함을 최소화 하고, 적은 양의 혈액으로도 사용자 체내의 바이오마커를 검출할 수 있으며, 높은 정확도로 바이오마커를 분석할 수 있는 티타늄 나노튜브를 포함하는 마이크로니들 패치, 이의 제조방법 및 이를 이용한 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a micro needle patch including a titanium nanotube and a method of manufacturing the same. More specifically, it is possible to minimize the pain and inconvenience to a user, detect a biomarker in a user's body with a small amount of blood, A microneedle patch including a titanium nanotube capable of analyzing a biomarker with high accuracy, a manufacturing method thereof, and a use thereof.
질병을 조기에 진단하기 위해 종래에는, 주사 바늘을 이용하여 환자의 혈액 또는 체액 등에 존재하는 미량의 바이오마커를 조기에 검출하는 방식을 사용하였으나, 이는 주사바늘을 이용하여 혈액을 채취하고 분석하는 과정이 필요하여 긴 분석 시간이 필요하게 되며, 환자에게 고통을 유발하는 등 다수의 단점이 있다.Conventionally, in order to diagnose disease early, a method of early detection of a minute amount of biomarker existing in a patient's blood or body fluid using an injection needle has been used. However, this is a method of collecting and analyzing blood using an injection needle Which requires a long analysis time and causes suffering to the patient.
이와 같은 단점을 극복하기 위해 최근에는, 대상물을 살아있는 상태로 유지할 수 있는 비침습적인 측정, 분자 화학적 정보수집 능력, 높은 감도의 광 신호 검출을 통한 실시간 모니터링 구현을 가능하게 할 잠재적 요소를 갖추고 있는 하는 바이오 메디컬 연구가 집중적으로 수행되고 있다.In order to overcome these disadvantages, it has been recently proposed that non-invasive measurement capable of keeping the object in a living state, ability to collect molecular chemical information, and real-time monitoring with high sensitivity optical signal detection Biomedical research is being conducted intensively.
특히, 1997년 이후 라만 산란효율, 라만 신호의 획기적 증폭을 통하여 매우 작은 농도의 분석 물질 식별, 감도 높은 구조 검색, 전자 화학 관련 연구 등 다양하게 활용되고 있는 SERS(표면 증폭 라만 산란, surface enhanced Raman spectroscopy) 분광기술을 이용한 바이오 센싱 기술이 그 대안으로 떠오르고 있다.In particular, SERS (Surface Enhanced Raman Spectroscopy (RAS)), which has been widely used since 1997 for Raman scattering efficiency, breakthrough amplification of Raman signals, identification of very small concentrations of analytes, ) Biosensing technology using spectroscopic technology is emerging as an alternative.
SERS 기술이란, 금속 전극 표면에 어떤 종의 물질이 흡착하였을 때 강한 라만 스펙트럼이 관찰되는 현상을 의미하며, 라만 분광학이한 단색 레이저광을 물질 표면에 조사하여 분자, 원자 그리고 포논, 플라스몬, 마그논 등 준입자들을 비탄성 충돌에 의하여 이들의 진동, 회전 그리고 다른 여러 가지 저주파 진동모드를 연구하는 분광학 기술을 의미한다.SERS technology refers to a phenomenon in which a strong Raman spectrum is observed when a certain kind of substance is adsorbed on the surface of a metal electrode. Raman spectroscopy irradiates a monochromatic laser beam onto the surface of a material to form molecules, atoms, and phonons, This refers to spectroscopic techniques for studying vibrational, rotational and other low frequency modes of vibration by non-elastic collisions of pseudo-quasi-particles.
그러나, 현재까지 대부분의 바이오 센싱을 위한 SERS 분광기술의 사용은 주사기로 혈액을 체취한 후 SERS 기판을 이용해 추가적인 기기를 통해 검출해야 하는 등 현장에서 분석이 어렵다는 단점이 있다. However, until now, the use of SERS spectroscopy technology for most biosensors has been disadvantageous in that it is difficult to analyze in the field such as detecting blood through a syringe and then detecting it through an additional device using SERS substrate.
따라서, 진술한 문제점을 보완하기 위해 본 발명가들은 사용자에게 고통 및 불편함을 최소화 하고, 적은 양의 혈액으로도 사용자 체내의 바이오마커를 검출할 수 있으며, 높은 정확도로 바이오마커를 분석할 수 있는 티타늄 나노튜브를 포함하는 마이크로니들 패치, 이의 제조방법 및 이를 이용한 용도의 개발이 시급하다 인식하여, 본 발명을 완성하였다.In order to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention have found that it is possible to minimize the pain and inconvenience to the user, to detect the biomarker in the user's body even with a small amount of blood, It is necessary to develop a micro needle patch including a nanotube, a method for producing the same, and a use thereof.
본 발명의 목적은 사용자에게 고통 및 불편함을 최소화 하고, 적은 양의 혈액으로도 사용자 체내의 바이오마커를 검출할 수 있으며, 높은 정확도로 바이오마커를 분석할 수 있는 티타늄 나노튜브를 포함하는 마이크로니들 패치에 관한 것이다.It is an object of the present invention to provide a micro needle which can minimize the pain and inconvenience to the user, detect the biomarker in the user's body with a small amount of blood, and can analyze the biomarker with high accuracy. Patches.
본 발명의 다른 목적은 사용자에게 고통 및 불편함을 최소화 하고, 적은 양의 혈액으로도 사용자 체내의 바이오마커를 검출할 수 있으며, 높은 정확도로 바이오마커를 분석할 수 있는 티타늄 나노튜브를 포함하는 마이크로니들 패치의 제조방법에 관한 것이다.It is another object of the present invention to provide a method and apparatus for minimizing pain and discomfort to a user, capable of detecting a biomarker in a user's body even with a small amount of blood, and capable of analyzing a biomarker with high accuracy, To a method of manufacturing a needle patch.
본 발명의 다른 목적은 사용자에게 고통 및 불편함을 최소화 하고, 적은 양의 혈액으로도 사용자 체내의 바이오마커를 검출할 수 있으며, 높은 정확도로 바이오마커를 분석할 수 있는 티타늄 나노튜브를 포함하는 마이크로니들 패치를 이용한 용도에 관한 것이다.It is another object of the present invention to provide a method and apparatus for minimizing pain and discomfort to a user, capable of detecting a biomarker in a user's body even with a small amount of blood, and capable of analyzing a biomarker with high accuracy, To a use using a needle patch.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 사용자에게 고통 및 불편함을 최소화 하고, 적은 양의 혈액으로도 사용자 체내의 바이오마커를 검출할 수 있으며, 높은 정확도로 바이오마커를 분석할 수 있는 금속 나노튜브를 포함하는 마이크로니들 패치, 이의 제조방법 및 이를 이용한 용도를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a biomarker capable of minimizing pain and discomfort to a user, capable of detecting a biomarker in a user's body with a small amount of blood, and capable of analyzing a biomarker with high accuracy A micro-needle patch comprising the micro-needle patch, a method for producing the micro-needle patch, and uses thereof.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
티타늄 나노튜브를 포함하는 마이크로니들 패치Micro needle patches containing titanium nanotubes
본 발명은 티타늄 나노튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로니들 패치를 제공한다.The present invention provides a micro needle patch comprising titanium nanotubes.
구체적으로, 본 발명의 상기 마이크로니들 패치는 상기 티타늄 나노튜브가 정렬형태로 다수 모여 기공 구조로 형성될 수 있으며, 음각의 나노튜브 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.Specifically, the microneedle patch of the present invention is characterized in that the titanium nanotubes can be formed into a plurality of ordered nanotubes in a pore structure, and have a nanotube structure with a negative angle.
예컨대, 본 발명의 상기 마이크로니들 패치는 니들 표면 아래에 나노튜브 형태의 기공 구조를 가지므로, 니들 표면에 돌출된 형태의 구조보다 사용자의 조직 삽입 시 구조적 손상이 없을 뿐만 아니라 혈액이나 체액에 포함된 바이오마커의 채취나 반응한 물질의 수거에 유리한 효과를 나타낼 수 있다.For example, since the micro needle patch of the present invention has a pore structure in the form of a nanotube below the surface of the needle, there is no structural damage to the insertion of the user's tissue as compared with a structure protruding from the surface of the needle, It can have a beneficial effect on the collection of the biomarkers and the collection of the reacted substances.
또한, 상기 마이크로니들 패치는 음각의 나노튜브로 구성되어 있어 이로 인해 표면적을 극대화 할 수 있으므로, 종래의 마이크로니들 패치와 비교하여 약물전달을 위한 약물의 담지 또는 생체 내 바이오마커와의 높은 반응성으로 바이오센서로 사용될 수 있다. In addition, since the microneedle patch is composed of a recessed nanotube, the surface area can be maximized. Therefore, compared to the conventional microneedle patch, it is possible to carry drugs for drug delivery or high reactivity with biomarkers in vivo, Can be used as a sensor.
본 발명에 있어서, 상기 티타늄 나노튜브는 35 내지 95 nm의 직경(diameter)을 가지고, 바람직하게는 45 내지 85 nm, 보다 바람직하게는 50 내지 80 nm의 직경을 갖는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the titanium nanotube has a diameter of 35 to 95 nm, preferably 45 to 85 nm, more preferably 50 to 80 nm.
본 발명에 있어서, 상기 티타늄 나노튜브는 0.5 내지 20 nm의 벽두께(wall thickness)를 가지고, 바람직하게는 4 내지 15 nm의 벽두께, 보다 바람직하게는 8 내지 12 nm의 벽두께를 갖는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the titanium nanotube has a wall thickness of 0.5 to 20 nm, preferably a wall thickness of 4 to 15 nm, more preferably a wall thickness of 8 to 12 nm .
본 발명에 있어서, 상기 티타늄 나노튜브는 50 내지 500 nm의 길이를 가지며, 바람직하게는 100 내지 400 nm의 길이, 보다 바람직하게는 150 내지 350 nm의 길이를 갖는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the titanium nanotubes have a length of 50 to 500 nm, preferably 100 to 400 nm, and more preferably 150 to 350 nm.
본 발명에 있어서, 상기 티타늄 나노튜브의 직경, 벽두께 및 길이는 사용자의 피부에 삽입 시 구조적 안정성을 유지시켜 주는 효과를 나타나며, 상기 나노튜브의 직경, 벽두께 및 길이는 전달하고자 하는 약물의 양, 추출하고자 하는 체액의 양 또는 사용자의 상태 등 다양한 환경적 요건에 따라 적절히 조절 가능하다.In the present invention, the diameters, wall thicknesses and lengths of the titanium nanotubes exhibit an effect of maintaining structural stability when inserted into the user's skin, and the diameter, wall thickness and length of the nanotubes are determined by the amount The amount of body fluid to be extracted, or the condition of the user.
본 발명에 있어서, 상기 마이크로니들 패치는 추가적으로 티타늄 나노튜브에 금속을 코팅할 수 있다. In the present invention, the microneedle patch may additionally coat a metal on the titanium nanotube.
구체적으로, 상기 티타늄 니들에 코팅 가능한 금속은 금(Ag), 은(Au) 또는 구리(Cu)로 부터 선택된 하나 일 수 있으며, 보다 바람직하게는 금으로 코팅될 수 있다. Specifically, the metal that can be coated on the titanium needle may be one selected from gold (Ag), silver (Au), and copper (Cu), and more preferably, it may be coated with gold.
본 발명에 있어서, 상기 마이크로니들 패치는 사용자의 피부에 직접 삽입되어 혈액 또는 체액을 분석할 수 있어, 종래의 사용된 주사바늘을 이용하는 것과 비교하여 짧은 분석 과정 및 시간을 갖는 효과를 나타낼 수 있다. In the present invention, the micro needle patch can be directly inserted into the user's skin to analyze blood or body fluids, and thus can exhibit a short analysis time and a time effect as compared with the conventional needle used.
또한, 상기 마이크로니들 패치는 약물을 담지 할 수 있어 의료용 담체로서 사용이 가능하며, 생체 내의 바이오마커와 직접적으로 반응하여 높은 바이오 센싱 효과를 나타낼 수 있으며, 나노튜브 정렬구조가 조밀하여 상기의 금속을 코팅할 경우, SERS 활성을 나타낼 수 있어 물질의 고유한 라만 신호를 증폭 시킬 수 있는 효과를 나타낼 수 있다.The microneedle patch can be used as a medical carrier because it can carry a drug. It can directly react with a biomarker in a living body to exhibit a high biosensing effect, and the nanotube alignment structure is dense, When coated, it can exhibit SERS activity, which can amplify the unique Raman signal of the material.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 마이크로니들 패치는 금으로 코팅된 티타늄 나노튜브를 포함하며, 상기 마이크로니들 패치는 상기 티타늄 나노튜브가 정렬형태로 다수 모여 기공 구조로 형성되고, 음각의 나노튜브 구조를 갖는다. 또한, 상기 티타늄 나노튜브는 50 내지 80 nm의 직경을 가지고, 8 내지 12 nm의 벽두께를 가지며, 150 내지 350 nm의 길이를 갖는 것이 바람직하다.According to a preferred embodiment of the present invention, the microneedle patch includes gold-coated titanium nanotubes, and the microneedle patch includes a plurality of the titanium nanotubes in an aligned form and formed into a pore structure, Tube structure. Also, the titanium nanotubes preferably have a diameter of 50 to 80 nm, a wall thickness of 8 to 12 nm, and a length of 150 to 350 nm.
티타늄 나노튜브를 포함하는 마이크로니들 패치의 제조방법METHOD FOR MANUFACTURING A MICRO-NEEDLE PATTERN WITH TITANIUM NANOTUBE
본 발명은 하기의 단계를 포함하는, 티타늄 나노튜브를 포함하는 마이크로니들 패치의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method of making a micro needle patch comprising titanium nanotubes, comprising the steps of:
(S1) 티타늄 시트를 절삭 가공하여 총알 형태의 티타늄 니들 어레이를 제조하는 단계; 및(S1) cutting a titanium sheet to produce a bullet-shaped titanium needle array; And
(S2) 상기 (S1) 단계에서 제조된 티타늄 니들 어레이를 산(acid)과 용매의 존재 하에, 10 내지 30 V의 전압으로 양극 산화 반응 시켜 티타늄 나노튜브를 제조하는 단계.(S2) preparing titanium nanotubes by anodizing the titanium needle array manufactured in the step (S1) by a voltage of 10 to 30 V in the presence of an acid and a solvent.
본 발명에 있어서, 상기 티타늄 시트는 고순도의 티타늄 시트를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 “고순도 티타늄”이란 순도 99.9% 이상의 티타늄을 의미한다.In the present invention, the titanium sheet is preferably a high purity titanium sheet, and the term "high purity titanium" means titanium having a purity of 99.9% or more.
본 발명에 사용된 용어, 상기 “절삭 가공”이란 각종 재료를 바이트 등의 절삭공구를 사용해서 가공하여 소정의 치수로 깎는 방법의 총칭을 의미한다.The term " cutting " used in the present invention means a general term for a method of cutting various materials by using a cutting tool such as a bite and cutting them to a predetermined size.
본 발명에 있어서, 상기 절삭 가공의 방법은 CNC 가공, 선반, 밀링, 드릴링 또는 연삭 가공으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 방법일 수 있으며, 상기 티타늄 시트를 마이크로니들 패치로 용이하게 가공할 수 있는 방법이라면 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, the cutting method may be at least one method selected from the group consisting of CNC machining, lathe, milling, drilling or grinding, and if the titanium sheet can be easily processed with a micro needle patch But is not limited thereto.
본 발명에 있어서, 상기 (S1) 단계에 의해 제조된 티타늄 니들은 100 내지 500 ㎛의 직경을 가지며, 바람직하게는 150 내지 450 ㎛의 직경, 보다 바람직하게는 200 내지 400 ㎛의 직경을 갖는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the titanium needle produced by the step (S1) has a diameter of 100 to 500 mu m, preferably 150 to 450 mu m, more preferably 200 to 400 mu m .
본 발명에 있어서, 상기 (S1) 단계에 의해 제조된 티타늄 니들은 500 내지 1000 ㎛의 길이, 바람직하게는 600 내지 900 ㎛의 길이, 보다 바람직하게는 700 내지 800 ㎛의 길이를 갖는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the titanium needle produced by the step (S1) is characterized by having a length of 500 to 1000 mu m, preferably 600 to 900 mu m, more preferably 700 to 800 mu m .
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 (S1) 단계는 99.9% 이상의 순도를 나타내는 티타늄 시트를 이용하여 CNC 가공을 통해 200 내지 400 ㎛의 직경 및 700 내지 800 ㎛의 길이를 갖는 티타늄 니들 어레이를 제조할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the step (S1) is a step of forming a titanium needle array having a diameter of 200 to 400 mu m and a length of 700 to 800 mu m through CNC processing using a titanium sheet exhibiting a purity of 99.9% Can be manufactured.
본 발명에 있어서, 상기 (S2) 단계에 사용된 상기 산은 염산(HCl), 크롬산(H2CrO4), 황산(H2SO4), 질산(HNO3), 인산(H3PO4), 붕산(H3BO3) 또는 이들의 수용액으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나일 수 있으며, 바람직하게는 염산, 크롬산, 황산 또는 이들의 수용액으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나일 수 있으며, 보다 바람직하게는 염산, 크롬산 또는 이들의 수용액일 수 있다.In the present invention, the acid is hydrochloric acid (HCl), chromic acid (H 2 CrO 4), sulfuric acid (H 2 SO 4), nitric acid (HNO 3), phosphoric acid (H 3 PO 4) used in the above (S2) phase, Boric acid (H 3 BO 3 ) or an aqueous solution thereof, preferably one selected from the group consisting of hydrochloric acid, chromic acid, sulfuric acid or an aqueous solution thereof, more preferably hydrochloric acid, chromic acid Or an aqueous solution thereof.
본 발명에 있어서, 상기 산은 상기 (S2) 단계에 산화 반응을 촉진시키는 역할을 수행할 수 있다.In the present invention, the acid may perform the oxidation reaction in the step (S2).
본 발명에 있어서, 상기 (S2) 단계에 사용된 용매는 플루오린 이온(fluoride, F-)을 생산하는 용매일 수 있다. 바람직하게는 불산(HF), 플루오르화칼륨(KF) 또는 플루오르화암모늄(NH4F)을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 불산(HF)일 수 있으나, 상기 양극 산화 반응에 있어서 플루오린 이온을 생산하는 용매라면 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, the solvent used in the step (S2) may be a solvent for producing a fluoride ion (F - ). Preferably, hydrofluoric acid (HF), potassium fluoride (KF) or ammonium fluoride (NH 4 F) can be used, more preferably hydrofluoric acid (HF) The solvent to be produced is not limited thereto.
본 발명에 있어서, 상기 (S2) 단계에서 수행한 상기 양극 산화 반응은 20 내지 360 분 동안 수행될 수 있다.In the present invention, the anodic oxidation reaction performed in the step (S2) may be performed for 20 to 360 minutes.
본 발명에 있어서, 상기 양극 산화 반응 시간과 전압을 적절히 조절함으로 인해 상기 티타늄 나노튜브의 길이를 조절할 수 있다. In the present invention, the length of the titanium nanotube can be controlled by suitably controlling the anodization reaction time and voltage.
예컨대, 상기 전압을 낮게 설정하고 양극 산화 반응 시간이 짧게 할수록 상기 티타늄 나노튜브의 길이는 짧아지고, 상기 전압을 높게 설정하고 양극 산화 반응 시간을 길게 할수록 상기 티타늄 나노튜브의 길이는 길어 질 수 있다.For example, when the voltage is set to a low value and the anodization reaction time is short, the length of the titanium nanotubes becomes short, and when the voltage is set high and the anodization reaction time is long, the length of the titanium nanotubes may become long.
본 발명에 있어서, 상기 (S2) 단계에서 수행한 상기 양극 산화 반응은 상온 또는 실온에서 수행될 수 있으며, 교반 없이 수행되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the anodic oxidation reaction performed in step (S2) may be performed at room temperature or room temperature, and is performed without stirring.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 (S1) 단계에서 제조된 티타늄 니들 어레이를 25 ℃에서 교반 없이 불산 수용액의 존재 하에 20 V의 전압을 걸어 주어 양극 산화 반응을 수행하여 티타늄 나노튜브를 제조할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the titanium needle array manufactured in the step (S1) is subjected to an anodic oxidation reaction by applying a voltage of 20 V in the presence of an aqueous solution of hydrofluoric acid at 25 ° C without stirring to prepare titanium nanotubes can do.
본 발명에 있어서, 상기 (S2) 단계 수행 후, 상기 (S2) 단계에서 제조된 티타늄 나노튜브에 금속을 코팅하는 (S3) 단계를 추가적으로 수행할 수 있다.In the present invention, the step (S2) may further include the step (S3) of coating a metal on the titanium nanotube fabricated in the step (S2).
본 발명에 있어서, 상기 (S3) 단계에 이용된 금속은 금(Ag), 은(Au) 또는 구리(Cu)로 부터 선택된 하나 일 수 있으며, 보다 바람직하게는 금으로 코팅될 수 있다.In the present invention, the metal used in the step (S3) may be one selected from the group consisting of gold (Ag), silver (Au) and copper (Cu), and more preferably gold.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 있어서, 상기 (S2) 단계에서 제조된 티타늄 나노튜브에 금으로 코팅하여, 본 발명의 바이오 센싱을 위한 SERS 활성을 갖는 마이크로니들 패치를 제조할 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the SUS-active microneedle patch for biosensing of the present invention can be manufactured by coating the titanium nanotube fabricated in the step (S2) with gold.
티타늄 나노튜브를 포함하는 마이크로니들 패치를 이용한 바이오센서Biosensor using micro needle patches containing titanium nanotubes
본 발명은 SERS 활성을 갖는 티타늄 나노튜브를 포함하는 마이크로니들 패치의 용도를 제공한다.The present invention provides the use of a micro needle patch comprising a titanium nanotube having SERS activity.
구체적으로, 본 발명은 티타늄 나노튜브를 포함하는 마이크로니들 패치를 이용한 SERS 활성을 갖는 바이오센서를 제공한다.Specifically, the present invention provides a biosensor having a SERS activity using a micro needle patch comprising a titanium nanotube.
본 발명에 있어서, 상기 티타늄 나노튜브를 포함하는 마이크로니들 패치는 SERS 활성을 나타내기 위해 금, 은 또는 구리로 이루어진 군으로부터 선택된 하나로 코팅될 수 있다. 이때, 금속의 접착력을 높이기 위해 티타늄 마이크로니들 표면에 크롬 또는 티타늄 또는 이의 조합을 미리 코팅할 수 있다.In the present invention, the micro needle patch including the titanium nanotubes may be coated with one selected from the group consisting of gold, silver, and copper to exhibit SERS activity. At this time, in order to increase the adhesion of the metal, the surface of the titanium micro needle can be coated with chromium or titanium or a combination thereof in advance.
또한, 상기 티타늄 나노튜브를 포함하는 마이크로니들 패치를 이용한 SERS 활성을 갖는 바이오센서는 활성화제, 첨가제, 보조제 등을 추가적으로 혼합할 수 있으며, 기타 복합제가 추가되어 SERS 활성을 상승시키는 작용을 가질 수 있다.In addition, a biosensor having a SERS activity using a micro needle patch including the titanium nanotube may further include an activator, an additive, an adjuvant, and the like, and may have an action of increasing SERS activity by adding other complex agent .
본 발명의 마이크로니들 패치, 이의 제조방법 및 이를 이용한 용도에서 언급된 모든 사항을 서로 모순되지 않는 한 동일하게 적용된다.The same applies to the micro needle patches of the present invention, the method of manufacturing the same, and all of the matters mentioned in the use thereof.
본 발명에 따른 티타늄 나노튜브를 이용한 마이크로니들 패치는 사용자에게 고통 및 불편함을 최소화 하고, 넓은 표면적으로 인해 적은 양의 혈액으로도 사용자 체내의 바이오마커를 검출할 수 있다.The micro needle patch using the titanium nanotube according to the present invention minimizes pain and inconvenience to the user and can detect a biomarker in the user's body with a small amount of blood due to its large surface area.
또한, 본 발명에 따른 티타늄 나노튜브를 이용한 마이크로니들 패치는 금속으로 코팅되어 있어, SERS 활성을 나타내므로, 높은 정확도로 바이오마커를 분석할 수 있는 종래와 비교하여 현저히 우수한 효과를 갖는다.In addition, since the micro needle patch using the titanium nanotube according to the present invention is coated with a metal and exhibits the SERS activity, it has a remarkably excellent effect compared to the prior art capable of analyzing the biomarker with high accuracy.
도 1은 본 발명의 티타늄 나노튜브를 포함하는 마이크로니들 패치의 SEM 이미지이다.
도 2는 본 발명의 제조방법 (S1) 단계에서 제조된 티타늄 마이크로니들 어레이의 SEM 이미지이다.1 is an SEM image of a micro needle patch comprising the titanium nanotube of the present invention.
2 is an SEM image of the titanium micro-needle array produced in the manufacturing method (S1) of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해 질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하세 알려 주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Brief Description of the Drawings The advantages and features of the present invention and how to accomplish them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below. However, it is to be understood that the present invention is not limited to the embodiments disclosed herein but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.
이하에서 언급된 시약 및 용매는 특별한 언급이 없는 한 Sigma-Aldrich Korea로부터 구입한 것을 사용하였다.The reagents and solvents mentioned below were purchased from Sigma-Aldrich Korea unless otherwise noted.
실시예 1. 본 발명의 마이크로니들 패치의 제조Example 1 Preparation of Micro Needle Patches of the Present Invention
순도 99.99% 이상의 티타늄 시트를 CNC 가공하여 길이 700 내지 800 ㎛ 및 직경 250 내지 300 ㎛의 총알 형태의 티타늄 니들 어레이를 제조하였고, 이를 도 2에 도시하였다. 상기 제조된 티타늄 니들 어레이를 25 ℃에서 교반 없이 0.5 wt%의 불산 수용액의 존재 하에 20 V의 전압을 걸어 주어 양극 산화 반응을 수행하여 기공구조를 갖는 티타늄 나노튜브를 제조하였다. 상기 제조된 기공구조를 갖는 티타늄 나노튜브에 SERS 활성을 갖도록 금으로 코팅하므로, 본 발명의 바이오 센싱을 위한 SERS 활성을 갖는 티타늄 나노튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로니들 패치를 제조하였다.A titanium sheet having a purity of 99.99% or more was CNC-processed to prepare a titanium needle array in the form of a bullet having a length of 700 to 800 탆 and a diameter of 250 to 300 탆, which is shown in Fig. The prepared titanium needle array was subjected to an anodic oxidation reaction at 25 ° C in the presence of 0.5 wt% aqueous solution of hydrofluoric acid at a voltage of 20 V to prepare titanium nanotubes having a pore structure. The prepared micro needle patches were fabricated by coating the titanium nanotubes having the pore structure with gold so as to have SERS activity so that titanium nanotubes having SERS activity for biosensing of the present invention were included.
이상, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.
Claims (10)
상기 마이크로니들 패치는 상기 티타늄 나노튜브가 정렬형태로 다수 모여 기공 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로니들 패치.The method according to claim 1,
Wherein the micro needle patch comprises a plurality of the titanium nanotubes in an aligned form to form a pore structure.
상기 티타늄 나노튜브는 35 내지 95 nm의 직경(diameter)을 가지고, 0.5 내지 20 nm의 벽두께(wall thickness)를 가지며, 50 내지 500 nm의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로니들 패치.The method according to claim 1,
Wherein the titanium nanotube has a diameter of 35 to 95 nm, a wall thickness of 0.5 to 20 nm, and a length of 50 to 500 nm.
상기 마이크로니들 패치는 금, 은 또는 구리로 이루어진 군으로부터 선택된 하나로 코팅되는 것을 특징으로 하는 마이크로니들 패치.The method according to claim 1,
Wherein the micro needle patch is coated with one selected from the group consisting of gold, silver, and copper.
(S2) 상기 (S1) 단계에서 제조된 티타늄 니들 어레이를 산(acid)의 존재 하에, 10 내지 30 V의 전압으로 양극 산화 반응 시켜 티타늄 나노튜브를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로니들 패치의 제조방법.(S1) cutting a titanium sheet to produce a bullet-shaped titanium needle array; And
(S2) anodizing the titanium needle array manufactured in the step (S1) by an anodic oxidation at a voltage of 10 to 30 V in the presence of acid to prepare a titanium nanotube. A method of making a patch.
상기 (S2) 단계에 사용된 상기 산은 염산(HCl), 크롬산(H2CrO4), 황산(H2SO4), 질산(HNO3), 인산(H3PO4), 붕산(H3BO3) 또는 이들의 수용액으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이고;
상기 (S2) 단계에 사용된 용매는 플루오린 이온(fluoride, F-)을 생산하는 용매인 것을 특징으로 하는 마이크로니들 패치의 제조방법.6. The method of claim 5,
The used in the above (S2) Step acid hydrochloride (HCl), chromic acid (H 2 CrO 4), sulfuric acid (H 2 SO 4), nitric acid (HNO 3), phosphoric acid (H 3 PO 4), boric acid (H 3 BO 3 ) or an aqueous solution thereof;
Wherein the solvent used in step (S2) is a solvent for producing fluorine ions (F < - >).
상기 플루오린 이온(fluoride, F-)을 생산하는 용매는 불산(HF), 플루오르화칼륨(KF) 또는 플루오르화암모늄(NH4F)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 마이크로니들 패치의 제조방법.The method according to claim 6,
The fluorine ions (fluoride, F -) solvent to produce the hydrofluoric acid (HF), potassium fluoride (KF) or ammonium fluoride (NH 4 F) to the microneedle patch, characterized in that one selected from the group consisting of Gt;
상기 (S2) 단계에서 수행한 상기 양극 산화 반응은 20 내지 360분 동안 수행하며, 상온 또는 실온에서 교반 없이 수행되는 것을 특징으로 하는 마이크로니들 패치의 제조방법.6. The method of claim 5,
Wherein the anodic oxidation reaction performed in step (S2) is performed for 20 to 360 minutes and is performed without stirring at room temperature or room temperature.
상기 (S2) 단계 후,
(S3) 상기 (S2) 단계에서 제조된 티타늄 나노튜브에 금속을 코팅하는 단계;를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로니들 패치의 제조방법.6. The method of claim 5,
After the step (S2)
(S3) coating the metal on the titanium nanotube fabricated in the step (S2).
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