KR20200115699A

KR20200115699A - 3차원 구조쉘을 포함하는 3층 이상 구조의 마이크로 니들 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20200115699A
Application number: KR1020190026947A
Authority: KR
Inventors: 이인덕; 임여명; 전이슬; 성연욱
Original assignee: 주식회사 페로카
Priority date: 2019-03-08
Filing date: 2019-03-08
Publication date: 2020-10-08
Also published as: KR102289565B1

Abstract

본 발명은 트리(tree) 형상의 3층 이상 구조 마이크로 니들 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 피부의 내부로 침투하며, 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성되는 중단부, 상기 중단부를 지지하며, 서로 상이한 방향으로 연장되는 복수 개의 직선 부재들이 결합된 구조 또는 문자 형상의 단면을 가지는 폐곡면으로 형성된 기둥 형상의 구조의 3차원 구조쉘인 하단부 및 상기 중단부의 상단에 위치하여 침투를 용이하게 하는 상단부를 포함한다.

Description

3차원 구조쉘을 포함하는 3층 이상 구조의 마이크로 니들 및 이의 제조방법{MICRO-NEEDLE OF THREE OR MORE LAYERS STRUCTURE INCLUDING THREE-DIMENSIONAL STRUCTURE SHELL AND METHOD FOR PREPARATION THEREOF}

본 발명은 3차원 구조쉘을 포함하는 3층 이상 구조의 마이크로 니들 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 상이한 방향으로 연장되는 복수 개의 직선 부재들이 결합된 3차원 구조쉘 또는 문자 형상의 단면을 가지는 폐곡면 기둥 형상의 3차원 구조쉘인 하단부를 포함하는 트리(tree) 형상의 3층 이상 구조 마이크로 니들 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

사람의 피부에 생리 활성 물질을 투입하는 경우, 기존의 주사 바늘을 이용할 수 있으나 주사 부위에서의 통증 수반, 피부의 손상 출혈 및 주사 바늘로 인한 질병 감염 등이 야기될 수 있다.

이에, 최근에는 마이크로 니들(microneedle, 또는 초미세바늘)을 이용한 생리 활성 물질의 피부 내 전달 방법이 활발하게 연구되고 있다. 마이크로 니들은 주요 장벽층인 피부의 각질층을 뚫을 수 있도록 수십 내지 수백 마이크로미터의 직경을 가질 수 있다.

마이크로 니들은 기존의 주사 바늘과 달리 무통증의 피부 관통 및 무외상을 특징으로 할 수 있다. 또한, 마이크로 니들은 피부의 각질층을 관통하여야 함으로 어느 정도의 물리적 경도가 요구될 수 있다. 또한, 생리 활성 물질이 피부의 표피층 또는 진피층까지 도달하기 위하여 적정한 길이도 요구될 수 있다. 또한, 수백 개의 마이크로 니들의 생리 활성 물질이 효과적으로 피부 내로 전달되기 위해서는, 마이크로 니들의 피부 투과율이 높으면서도 피부에 삽입된 후에 용해 시까지 일정 시간 동안 유지되어야 한다.

이러한 마이크로 니들을 제조하는 기존 방식은 금형 제조 방식과 인장 제조 방식을 들 수 있다.

금형 방식을 이용한 마이크로 니들 제조방법은 금형의 특성상 마이크로 니들의 종횡비가 낮기 때문에 피부를 천공하기 어려우며 마이크로 니들의 개수밀도가 낮다.

인장 방식을 이용한 마이크로 니들 제조방법은 물질을 패치에 떨어뜨린 후 잡아늘린 후 건조시켜 얇아진 부분을 잘라내 제조하는 방식으로, 이러한 특성 때문에 마이크로 니들의 길이가 일정하지 않고, 생긴 모양 때문에 통증을 많이 느끼는 문제점이 있다.

또한, 금형 방식과 인장 방식은 모두 가격이 비싸서, 시장 성장에 걸림돌로 작용되고 있으며, 고밀도의 마이크로 니들을 배치하지 못하기 때문에 2시간 가량 부착하고 있어야 하는 불편함이 있다. 더욱이, 두 방식 모두 공법 상 마이크로 니들의 개수밀도를 높이기 어렵기 때문에 두 공법으로 제조된 마이크로 니들 패치의 경우 2시간 이상 부착할 것을 권고하고 있는데, 이는 20분 정도 붙이길 권고하는 일반 패치에 비해 시간이 길다는 단점이 있다.

부착 시간이 긴 이유는 바로 니들의 개수밀도가 낮기 때문이다. 마이크로 니들의 개수밀도가 낮으므로, 패치에 포함된 마이크로 니들의 전체 표면적이 좁고, 피부와의 접촉 면적이 좁으므로 피부와의 반응 속도가 느릴 수 밖에 없다. 그런데 기존의 두 공법으로는 개수밀도를 더 높이기 어려우므로 피부와의 반응 속도를 더 빠르게 할 수 없다.

미용 목적이 아닌 의료용 마이크로 니들 제작을 염두에 두었을 때, 기존 두 공법의 한계가 더욱 드러난다. 기존 두 공법 모두 백신이나 약물을 혼합할 때 니들 전체를 동일한 농도의 균질 혼합물로 제조해야 한다. 그런데 니들 사이즈를 일정하게 하기 어렵고, 패치와 피부 사이 경계면이나 주입 통로에 남아 있는 약물로 인해서 피부에 침투되는 정도를 조절할 수 없으므로, 정량 투여가 불가능에 가깝다.

이에 따라, 다층(multi-layered) 구조를 갖는 마이크로 니들에 대한 필요성이 제기되기 시작했으며, 예를 들어, 인슐린 정량 투여의 경우에는 이런 다층 구조의 마이크로 니들이 필요하다는 주장이 제기된 바 있다(Ito et al., Diabetes Technology & Therapeutics, 2012, 14, 10).

본 발명은 상단부, 중단부 및 3차원 구조쉘을 포함하여 형성된 하단부를 포함하는 트리(tree) 형상의 3층 이상 구조 마이크로 니들을 제조함으로써, 3차원 구조쉘에 의한 표면적 증가로 하단부의 녹는 속도의 조절이 가능하고, 약물의 보존을 강화하며, 피부 내부로의 침투를 용이하게 하는 마이크로 니들을 제안한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 3층 이상 구조의 마이크로 니들에 있어서, 피부의 내부로 침투하며, 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성되는 중단부, 상기 중단부를 지지하며, 서로 상이한 방향으로 연장되는 복수 개의 직선 부재들을 포함하는 복수의 단위 유닛이 결합된 3차원 구조쉘을 나타내는 하단부 및 상기 중단부의 상단에 위치하여 침투를 용이하게 하는 상단부를 포함한다.

상기 하단부는 각기 상이한 방향으로 연장되는 상기 복수 개의 직선 부재들을 삼각형 형태로 배열한 단위 유닛이 결합되고, 상기 삼각형 형태로 연결된 상기 복수의 단위 유닛들을 적층한 트러스 구조 형태인 상기 3차원 구조쉘을 나타낼 수 있다.

상기 하단부는 상기 단위 유닛으로 결합되는 상기 복수 개의 직선 부재들 사이와 상기 3차원 구조쉘 내부에 공간(space)을 유지하며, 상기 공간을 조절하여 피부의 내부로 침투되는 녹는 속도를 조절할 수 있다.

상기 상단부 및 상기 중단부는 각뿔 또는 원뿔 형상을 가질 수 있다.

상기 중단부의 밑면 직경은 상기 상단부의 밑면 직경 또는 상기 하단부의 밑면 직경보다 크며, 상기 상단부의 밑면 직경은 상기 하단부의 밑면 직경보다 클 수 있다.

상기 상단부의 높이 및 밑면 직경은 상기 중단부의 각뿔대 또는 원뿔대 선단의 단면적 넓이에 의해 결정될 수 있다.

상기 하단부는 3층 이상 구조의 최하층에 위치하여 상기 중단부의 각뿔 또는 원뿔의 밑면 직경에 결합되는 형태이며, 상기 상단부와 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성된 상기 중단부를 지탱 가능한 직경으로 형성될 수 있다.

상기 하단부는 베이스부와 상기 마이크로 니들을 연결하는 녹는 물질로 형성되어, 상기 베이스부로부터 상기 마이크로 니들을 분리시킬 수 있다.

상기 중단부는 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성되며, 고형화된 것일 수 있다.

상기 상단부, 상기 중단부 및 상기 하단부는 서로 다른 물질로 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 3층 이상 구조의 마이크로 니들에 있어서, 피부의 내부로 침투하며, 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성되는 중단부, 상기 중단부를 지지하며, 문자 형상의 단면을 가지는 폐곡면 기둥 형상의 3차원 구조쉘을 나타내는 하단부 및 상기 중단부의 상단에 위치하여 침투를 용이하게 하는 상단부를 포함한다.

상기 하단부는 C, H의 문자형 또는 불규칙단면형의 단면을 가지며, 하단부의 높이로 형성되어 기둥 형상의 상기 3차원 구조쉘을 나타낼 수 있다.

상기 하단부는 내부에 공간(space)을 유지하는 폐곡면 형태의 3차원 구조일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들을 포함하는 마이크로 니들 패치.

본 발명의 일 실시예에 따른 3층 이상 구조의 마이크로 니들을 제조하는 방법에 있어서, 서로 상이한 방향으로 연장되는 복수 개의 직선 부재들을 포함하는 복수의 단위 유닛이 결합된 3차원 구조쉘을 나타내는 하단부를 형성하는 단계, 상기 하단부 상에, 피부의 내부로 침투하며, 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성된 중단부를 형성하는 단계 및 상기 중단부 상에, 상단부를 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 3층 이상 구조의 마이크로 니들을 제조하는 방법에 있어서, 문자 형상의 단면을 가지는 폐곡면 기둥 형상의 3차원 구조쉘을 나타내는 하단부를 형성하는 단계, 상기 하단부 상에, 피부의 내부로 침투하며, 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성된 중단부를 형성하는 단계 및 상기 중단부 상에, 상단부를 형성하는 단계를 포함한다.

상기 3차원의 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들의 제조방법은 3D 프린팅 방식을 통해 상기 3층 이상 구조의 마이크로 니들을 제조할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 서로 상이한 방향으로 연장되는 복수 개의 직선 부재들이 결합된 3차원 구조쉘 또는 문자 형상의 단면을 가지는 폐곡면으로 형성된 기둥 형상의 3차원 구조쉘로 형성된 하단부를 포함하는 3층 이상 구조의 마이크로 니들을 제조함으로써, 마이크로 니들의 무게를 최소화하고, 표면적 증가로 인한 하단부의 녹는 속도가 증가되며, 강도가 유지될 수 있다. 나아가, 본 발명의 실시예에 따른 3층 이상 구조의 마이크로 니들은 3차원 구조쉘의 크기, 높이, 부피 및 형상에 따라 피부 내부에서 용융되는 녹는 속도가 조절될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 3층 이상 구조의 마이크로 니들을 제조함으로써, 중단부에 형성되는 약물의 보존을 강화하고, 상단부를 통해 피부 내부로의 침투를 용이하게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 3D 프린팅 기술을 이용하여 3층 이상 구조의 마이크로 니들을 제조함으로써, 피부 천공, 통증 유무, 니들 개수밀도, 부착시간, 정밀도, 가격, 확장성 등 기술적 측면과 경계적 측면에서 기존 방식에 비해 유리한 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의해 마이크로 니들을 제조하는 경우, 주름개선 화장품 시장, 의료 시장에서 높은 경쟁력을 확보할 수 있다.

즉, 본 발명은 서로 다른 형태의 상단부, 중단부 및 하단부를 포함하는 3층 이상 구조의 마이크로 니들을 제조할 수 있기 때문에 의료용으로 적합하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들의 사시도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들의 단면도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들의 단면도를 도시한 것이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 니들의 구조적 특징을 설명하기 위한 단면도를 도시한 것이다.
도 5는 기존 방식과 본 발명에 따른 방식에 의해 제조된 마이크로 니들을 비교한 일 예시도를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 의해 제조된 마이크로 니들 패치의 사시도를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들 제조방법의 동작 흐름도를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들 제조방법에 의해 마이크로 니들이 제조되는 과정을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들 제조방법의 동작 흐름도를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들 제조방법에 의해 마이크로 니들이 제조되는 과정을 도시한 것이다.

이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 시청자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 실시예들은, 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성된 중단부, 중단부 상단에 위치하여 피부 내부로의 침투를 용이하게 하는 상단부 및 중단부를 지지하는 3차원 구조쉘의 하단부를 포함하는 3층 이상 구조의 마이크로 니들을 제조함으로써, 약물의 보존을 강화하고, 피부 내부로의 침투를 용이하게 하며, 무게가 가볍고, 3차원 구조쉘로 인한 표면적 증가로 녹는 속도가 증가되며, 강도가 유지되는 것을 그 요지로 한다. 이 때, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 니들은 3층 이상의 구조인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘은 서로 상이한 방향으로 연장되는 복수 개의 직선 부재들이 결합된 구조 또는 문자 형상의 단면을 가지는 폐곡면으로 형성된 기둥 형상의 구조인 것을 특징으로 한다.

이하에서는 도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들의 사시도를 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)은 상단부(110), 중단부(120) 및 하단부(130)를 포함한다.

상단부(110)는 중단부(120)의 상단에 위치하여 피부(S) 내로 침투를 용이하게 한다. 상단부(110)는 피부(S)로 침투하는 침투방향을 기준으로, 선단은 뾰족한 첨단 형상을 가지며 예를 들어, 삼각, 사각, 오각, 육각 등의 각뿔 또는 원뿔 형상으로 형성되어 피부(S) 내로 침투를 용이하게 할 수 있다. 이 때, 상단부(110)는 피부(S) 천공을 용이하게 하기 위해서, 중단부(120) 및 하단부(130)에 비해 더 강한 강도의 물질로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 상단부(110)는 마이크로 니들(100)이 피부(S) 내부로의 침투가 용이하도록 하며, 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성된 중단부(120)를 보호할 수 있다.

실시예에 따라서, 상단부(110)는 피부(S) 내로 침투하여 녹는 수용성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 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(carboxymethylcellulose), 싸이클로덱스트린(Cyclodextrin) 및 젠티비오스(gentiobiose) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.

중단부(120)는 상단부(110)를 통해 피부(S) 내로 침투 가능하며, 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성된다. 중단부(120)는 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성되며, 고형화된 것이다. 이에, 중단부(120)는 상단부(110)에 의해 피부(S) 내부로 침투되는 경우, 고형화된 약물 성분이 용융되어 피부(S) 내부로 흡수될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)의 중단부(120)는 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성된 즉, 고형화된 것이나, 실시예에 따라서는 액체 상태의 약물을 포함할 수 있는 캐비티(cavity)를 포함한 형태일 수도 있다.

중단부(120)는 상단부(110)가 제거된 삼각, 사각, 오각, 육각 등의 각뿔대 또는 원뿔대 형상을 나타내며, 내부에 약물을 포함하는 캐비티 영역을 포함할 수 있으며, 약물은 고형화된 것일 수 있다. 이 때, 캐비티 영역은 중단부(120)의 중앙보다 위쪽인 상단 영역에 위치하는 것이 바람직할 수 있으나, 실시예에 따라서는 약물이 투여되는 시점, 투여 시간, 투여되는 양에 따라 캐비티 영역의 위치, 크기, 형태는 다양하게 적용 가능하다. 나아가, 캐비티는 약물의 양, 증발속도 및 온도, 마이크로 니들(100)의 제조를 위한 중단부(120)의 형태, 약물의 점도, 약물의 농도, 사용되는 용매, 캐비티 상단을 덮는 두께에 의해 크기 및 위치가 조절될 수 있다.

중단부(120)는 피부(S) 내로 침투되는 상단부(110)와 동일하게 수용성 물질로 형성될 수 있다. 다만, 중단부(120)는 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성된 것이므로, 상단부(110) 및 하단부(130)와 다른 물질로 형성되는 것이 바람직하다.

이 때, 중단부(120)의 약물 성분은 생체 적합성 물질과 첨가제에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 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 클로라이드(polyvinyl chloride), 폴리비닐 플루오라이드(polyvinyl Fluoride), 폴리비닐 이미다졸(polyvinyl), 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.

또한, 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(hexadecyltrimethylammoniumbromide (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 글리세릴 올리에이트(glyceryl oleate) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 중단부(120)의 약물 성분은 생체 적합성 물질과 유효성분을 혼합하여 형성될 수 있다. 상기 유효성분은 단백질/펩타이드 의약을 포함하나 꼭 이에 한정되지 않으며, 호르몬, 호르몬 유사체, 효소, 효소저해제, 신호전달단백질 또는 그 일부분, 항체 또는 그 일부분, 단쇄항체, 결합단백질 또는 그 결합 도메인, 항원, 부착단백질, 구조단백질, 조절단백질, 독소단백질, 사이토카인, 전사조절 인자, 혈액 응고 인자 및 백신 중 적어도 어느 하나를 포함한다. 보다 상세하게는, 상기 단백질/펩타이드 의약은 인슐린, IGF- 1(insulinlikegrowth factor 1), 성장호르몬, 에리쓰로포이에틴, G-CSFs(granulocyte-colony stimulating factors), GM-CSFs(granulocyte/macrophage-colony stimulating factors), 인터페론 알파, 인터페론 베타, 인 터페론 감마, 인터루킨-1 알파 및 베타, 인터루킨-3, 인터루킨-4, 인터루킨-6, 인터루킨-2, EGFs(epidermal growth factors), 칼시토닌(calcitonin), ACTH(adrenocorticotropic hormone), TNF(tumor necrosis factor), 아토비스반(atobisban), 부세레린(buserelin), 세트로렉릭스(cetrorelix), 데스로레린(deslorelin), 데스모프레신(desmopressin), 디노르핀 A(dynorphin A)(1-13), 엘카토닌(elcatonin), 엘레이도신(eleidosin), 엡티피바타이드(eptifibatide), GHRHII(growth hormone releasing hormone-II), 고나도레린(gonadorelin), 고세레린(goserelin), 히스트레린(histrelin), 류프로레린(leuprorelin), 라이프레신(lypressin), 옥트레오타이드(octreotide), 옥시토신(oxytocin), 피트레신(pitressin), 세크레틴(secretin), 신칼라이드(sincalide), 테르리프레신(terlipressin), 티모펜틴(thymopentin), 티모신(thymosine), 트리프토레 린(triptorelin), 바이발리루딘(bivalirudin), 카르베토신(carbetocin), 사이클로스포린, 엑세딘(exedine), 란 레오타이드(lanreotide), LHRH(luteinizing hormonereleasing hormone), 나파레린(nafarelin), 부갑상선 호르몬, 프람린타이드(pramlintide), T-20(enfuvirtide), 타이말파신(thymalfasin) 및 지코노타이드 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

또한, 중단부(120)의 약물 성분의 용매는 생체 적합성 물질을 용해시킬 수 있다. 이러한 용매는 정제수(DI water), 메탄올(Methanol), 에탄올(Ethanol), 클로로포름(Chloroform)다이부틸 프탈레잇(Dibutyl phthalate), 다이메틸 프탈레잇(Dimethyl phthalate), 에틸 락테잇(Ethyl lactate), 글리세린(Glycerin), 아이소프로필 알코올(Isopropyl alcohol), 라틱 에씨드(Lactic acid), 프로필렌 글리콜(Propylene glycol) 등을 포함하는 무기, 유기 용매 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)은 중단부(120) 내부에 특정 영역의 캐비티를 형성하고, 캐비티 내부에 액체 상태의 약물을 포함시켜 피부(S) 내부로 투입시킴으로써, 정량의 약물이 투여되는 것을 특징으로 한다. 이에 따라서, 본 발명은 약물의 보존을 강화하고, 피부 내부로의 침투를 용이하게 하며, 액체 상태의 약물을 투여 가능하게 할 수 있다.

하단부(130)는 중단부(120)를 지지하며, 서로 상이한 방향으로 연장되는 복수 개의 직선 부재들을 포함하는 복수의 단위 유닛이 결합된 3차원 구조쉘 또는 문자 형상의 단면을 가지는 폐곡면으로 형성된 기둥 형상의 3차원 구조쉘로 구성되는 것을 특징으로 한다.

하단부(130)는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)이 피부(S) 내부로 침투하는 깊이 정도를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 하단부(130)의 높이에 따라 상단부(110) 및 약물을 포함하는 중단부(120)가 피부(S) 내부로 침투되는 깊이 정도를 가늠할 수 있으며, 약물의 종류, 약물의 상태, 약물이 투여되는 시점, 투여 시간, 투여되는 양에 기초하여 약물이 침투되어야 하는 깊이 정도에 따른 하단부(130)의 높이가 조절될 수 있다. 또한, 하단부(130)는 상단부(110)와 중단부(120)의 무게 및 크기와 약물을 지탱 가능하고, 구조적으로 안정적이며, 녹는 속도가 조절되는 것이 무엇보다 중요하다. 나아가, 하단부(130)는 피부(S) 내부로 침투되어 녹는 정도 및 시간에 따라 3차원 구조쉘의 형태가 조절될 수 있다.

예를 들면, 하단부(130)는 서로 상이한 방향으로 연장되는 복수 개의 직선 부재들을 포함하는 복수의 단위 유닛이 결합된 3차원 구조쉘 또는 문자 형상의 단면을 가지는 폐곡면으로 형성된 기둥 형상의 3차원 구조쉘로 형성될 수 있으며, 3차원 구조쉘로 인한 표면적 증가로 마이크로 니들(100)의 녹는 속도를 향상시킬 수 있다.

일 실시예에 따라서, 하단부(130)는 각기 상이한 방향으로 연장되는 복수 개의 직선 부재들을 삼각형 형태로 배열한 단위 유닛이 결합되고, 삼각형 형태로 연결된 복수의 단위 유닛들을 적층한 트러스 구조 형태인 3차원 구조쉘일 수 있다. 이 때, 하단부(130)는 단위 유닛으로 결합되는 복수 개의 직선 부재들 사이와 3차원 구조쉘 내부에 공간(space)을 유지하며, 상기 공간을 조절하여 피부의 내부로 침투된 이후의 녹는 속도를 조절할 수 있다.

다른 실시예에 따라서, 하단부(130)는 영문자 ‘C’, ‘H’의 문자형 또는 불규칙단면형의 단면을 가지며, 하단부의 높이로 형성되어 기둥 형상을 나타내는 3차원 구조쉘일 수 있다. 이 때, 하단부(130)는 내부에 공간(space)을 유지하는 폐곡면 형태의 3차원 구조인 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)의 하단부(130)는 피부(S) 내부로 침투되는 하단부(130)의 깊이 정도, 녹는 속도 및 약물의 물질 종류에 따라 3차원 구조쉘이 적용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)은 3차원 구조쉘로 형성된 하단부(130)를 포함함으로써, 마이크로 니들(100)의 무게를 최소화하고, 표면적 증가로 하단부(130)의 녹는 속도를 증가시키며, 구조적으로 안정된 하단부(130)를 이용하여 강도를 유지할 수 있다.

다른 실시예에 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)의 하단부(130)는 각기둥 또는 원기둥 형상 내부에 내부 기둥쉘을 포함할 수 있으며, 내부 기둥쉘의 크기 및 개수에 따라 도넛형 또는 다공성형의 형태를 나타낼 수도 있다.

하단부(130)는 베이스부(10)와 3차원의 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)을 연결하는 녹는 물질로 형성되며, 베이스부(10)로부터 3차원의 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)을 분리시키는 것을 특징으로 한다. 예를 들면, 하단부(130)는 수용성의 녹는 물질로 형성되며, 피부(S) 내부로 침투하여 빠르게 녹을 수 있으며, 이로 인해 베이스부(10) 상에 형성된 3차원의 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)을 빠르게 분리할 수 있다.

이 때, 하단부(130)는 피부(S) 내로 침투되는 상단부(110) 및 중단부(120)와 동일하게 수용성 물질로 형성될 수 있다. 다만, 하단부(130)는 수용성 물질 중에서도 상단부(110) 및 중단부(120)에 비해 보다 빨리 녹는 물질로 형성된 것일 수 있다. 상단부(110)는 피부 천공을 더욱 용이하게 하기 위한 것이고, 중단부(120)는 약물의 보다 효율적인 투약을 위한 것이며, 하단부(130)는 베이스부(10) 상에 형성된 마이크로 니들(100)의 빠른 분리와 마이크로 니들(100)의 피부(S) 내부로의 깊이 정도를 위한 것이므로, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)은 서로 다른 물질로 형성된 3층 이상 구조의 상단부(110), 중단부(120) 및 하단부(130)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)은 베이스부(10) 상에 형성될 수 있다. 베이스부(10)는 약물이 마련되지 않으며, 상단부(110), 중단부(120) 및 하단부(130)의 마이크로 니들(100)이 피부(S)로 침투된 후, 분리 가능하다. 예를 들면, 베이스부(10)는 일종의 패치(Patch)와 같은 형태로 마련되어, 피부(S)에 밀착 가능하다.

베이스부(10)는 피부(S) 내로 침투되는 마이크로 니들(100)과 달리, 녹지 않는 비수용성 물질로 형성될 수 있다. 그로 인해, 베이스부(10)는 마이크로 니들(100)의 침투력을 간섭하지 않음으로써, 중단부(120)에 포함된 정량의 약물 공급을 가이드할 수 있다.

예를 들어, 베이스부(10)는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리우레틴(PU), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리비닐알코올(PVA), 폴리락타이드 (PLA), 폴리락타이드-글리코라이드 공중합체(PLGA) 및 폴리글리코라이드(PGA)로 이루어진 군으로부터 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)은 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성된 중단부(120), 중단부(120)의 상단에 위치하여 피부(S) 내부로의 침투를 용이하게 하는 상단부(110) 및 중단부(120)를 지지하고, 베이스부(10)로부터의 이탈을 용이하게 하는 하단부(130)를 트리(tree) 형상의 3층 이상 구조로 형성함으로써, 약물의 보존을 강화하고, 피부 내부로의 침투를 용이하게 하며, 약물의 정량 투여를 가능하게 하고, 표면적 증가로 인한 녹는 속도를 빠르게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)은 트리(tree) 형상의 3층 이상 구조이므로, 피부 부착 시 피부 탄성으로 인한 침투 저항성을 최소화시킴으로써, 구조체의 침투율(60% 이상) 및 유용성분의 피부 내 흡수율을 높일 수 있다. 또한, 트리(tree) 형상의 마이크로 니들(100)은 3층 이상 구조를 적용하여 구조체의 기계적 강도를 극대화함으로써, 피부 투과가 용이하다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)을 형성하는 원뿔 또는 각뿔 형상의 상단부(110) 및 중단부(120)와 각기둥 또는 원기둥 형상의 하단부(130)는 3D 프린팅 기술로 제조되는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 3D 프린팅 방식을 사용하기 때문에, 기존 방식에 비해 부착 시간이 아주 짧으며, 정밀도 또한 높고, 가격이 저렴함과 동시에 마이크로 패치 내 마이크로 니들(100)의 개수밀도를 높이고 종횡비를 향상시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들의 단면도를 도시한 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)은 3차원 구조쉘의 하단부(130), 중단부(120) 및 상단부(110)로 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)의 하단부(130)는 서로 상이한 방향으로 연장되는 복수 개의 직선 부재들을 포함하는 복수의 단위 유닛이 결합된 3차원 구조쉘(200)로 형성된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 하단부(130)는 각기 상이한 방향으로 연장되는 복수 개의 직선 부재들(210)이 삼각형 형태로 배열된 단위 유닛이 결합되고, 삼각형 형태로 연결된 복수의 단위 유닛들이 적층된 트러스(truss) 구조의 3차원 구조쉘(200)일 수 있다. 또한, 하단부(130)는 복수의 단위 유닛으로 결합되는 복수 개의 직선 부재들(210) 사이와 3차원 구조쉘(200) 내부에 공간(space, 220)을 유지하며, 공간(220)을 조절하여 피부의 내부로 침투되는 녹는 속도를 조절할 수 있다.

예를 들면, 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 하단부(130)는 복수 개의 직선 부재들(210)을 한 개 또는 그 이상의 삼각형 형태로 배열하여 각 부재를 절점에서 연결해 구성한 뼈대 구조를 나타내고, 뼈대 구조 사이에 형성된 복수의 공간(220)에 의해 하단부(130)의 표면적이 증가하며, 증가된 표면적에 의해 하단부(130)는 피부(S) 내부로 침투되어 녹는 속도가 향상될 수 있다.

나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 하단부(130)에 적용되는 트러스 구조는 건축물에 적용되는 구조 형태이며, 서로 상이한 방향으로 연장되는 복수 개의 직선 부재들(210)의 연결을 통해 구성되므로, 구조적으로 안정된 것이다. 이로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)은 구조적으로 안정된 하단부(130)를 이용하여 마이크로 니들(100)의 강도를 유지할 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들의 단면도를 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)은 3차원 구조쉘의 하단부(130), 중단부(120) 및 상단부(110)로 형성된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)의 하단부(130)는 문자 형상의 단면을 가지는 폐곡면 기둥 형상의 3차원 구조쉘(300)로 형성된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 하단부(130)는 대략적으로 영문자 ‘C’ 또는 ‘H’의 문자형 또는 불규칙단면형의 단면을 가지며, 하단부와 동일한 높이로 형성된 기둥 형상을 나타내는 3차원 구조쉘(300)인 것을 특징으로 한다. 이 때, 하단부(130)는 기둥 내부가 중공된(비어있는) 공간(space)을 유지하는 폐곡면 형태의 3차원 구조일 수 있으나, 실시예에 따라서는 3차원 구조쉘(300)을 형성하는 동일한 물질로 내부가 채워진 형태일 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)은 영문자 ‘C’ 또는 ‘H’와 같은 폐곡면 형태 및 하단부의 높이로 형성된 기둥 형상의 3차원 구조쉘(300)인 하단부(130)를 포함함으로써, 형태, 폐곡면을 형성하는 기둥의 두께 및 하단부의 높이 중 적어도 어느 하나 이상으로 인한 표면적 증가로 인해 피부(S) 내부로 침투되어 녹는 속도를 향상시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)은 하단부(130)의 형태 및 높이의 조절로 인해 피부(S) 내부에서의 녹는 속도를 조절할 수 있다.

다만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하단부(130)의 형태를 도 3에서 영문자 ‘C’ 또는 ‘H’로 도시하였으나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)은 전술한 영문자에 한정하지 않으며, 하단부(130)의 표면적을 증가시키면서, 구조적으로 안정되어 마이크로 니들(100)의 강도를 유지할 수 있는 영문자, 숫자, 상형문자, 한글 및 로마숫자 중 적어도 어느 하나의 문자 형상의 단면을 가지는 하단부(130)를 포함할 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 니들의 구조적 특징을 설명하기 위한 단면도를 도시한 것이다.

보다 상세하게는, 도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들의 단면도를 도시한 것이고, 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 3층 이상 구조의 마이크로 니들의 단면도를 도시한 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)은 약물 성분을 포함하는 화합물 즉, 고형화된 물질로 형성된 중단부(120)를 포함하는 것을 기본으로 하나, 적용되는 실시예에 따라서는 액체 상태의 약물을 포함할 수 있도록 캐비티(cavity, 121)가 형성된 중단부(120)를 포함할 수도 있다.

도 4a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)은 캐비티(121)를 포함하는 중단부(120)를 포함할 수 있다. 캐비티(cavity, 121)는 중단부(120) 내 홈 형상으로 형성되며, 약물을 포함하기 위한 형태 및 크기로 형성될 수 있다.

이 때, 캐비티(121)에 포함되는 약물은 주입되는 액체형 약액일 수 있으며, 다른 실시예에 따라서는 캡슐(micro-sphere) 형태의 고체형 약물(미도시)일 수 있다. 예를 들면, 상기 고체형 약물은 원형, 타원형, 캡슐형, 육면체, 사각기둥 등의 다면체일 수 있으며, 크기 및 형태는 피부(S) 내부로 침투되어 작용되는 약물의 종류, 약물의 강도, 약물의 세기, 약물의 상태, 약물이 투여되는 시점, 투여 시간, 투여되는 양 및 대상체에 따라 서로 다른 크기 및 형태의 형상으로 형성될 수 있다.

이 때, 약물과 접촉하는 캐비티 표면은 방수성 물질로 코팅될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)은 캐비티(121)를 포함하는 경우, 액체 상태의 약물을 포함할 수 있다. 이에 따라, 약물이 중단부(120)에 흡수될 수 있으므로, 이를 차단하기 위해 캐비티 표면은 방수성 물질로 코팅된 것을 특징으로 한다.

예를 들어, 캐비티 표면은 미네랄 계열 물질 또는 지질 계열 물질을 포함하는 방수제로 코팅될 수 있다. 여기서, 방수제는 밀납(Beeswax), 올레산(Oleicacid), 콩지방산(Soy fatty acid), 카스토르오일(Castor oil), 포스파티딜콜린(Phosphatidylcholine), 비타민E(d-α-tocopherol/Vitamin E), 옥수수오일(Corn oil) 모노-디-트라이디글리세라이드(Corn oil mono-ditridiglycerides), 목화씨오일(Cottonseed oil), 올리브오일(Olive oil), 피넛오일(Peaut oil), 페퍼민트오일(Peppermint oil), 홍화씨오일(Safflower oil), 참기름(Sesame oil), 콩기름(Soybean oil), 하이드로제니이티 드식물성오일(Hydrogenated vegetable oils), 하이드로제네이티드콩오일(Hydrogenated soybean oil), 카프릴릭 트리글리세라이드(Caprylic/capric triglycerides derived from coconut oil or palm see oil) 및 포스파티딜콜린(Phosphatidylcholine) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하거나, 그들의 혼합물로 형성될 수 있다.

실시예에 따라서, 캐비티 표면은 캐비티(121)에 주입되는 약물의 종류 및 상태에 따라 서로 다른 방수제로 코팅될 수 있으며, 캐비티(121)의 크기, 높이, 형태는 약물의 종류, 약물의 상태, 약물이 투여되는 시점, 투여 시간, 투여되는 양에 따라 서로 다른 형상으로 중단부(120) 내에 형성될 수 있다.

도 4b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)은 3층 이상 구조로 구성된 마이크로 구조체로서, 각뿔 또는 원뿔 형상의 상단부(110) 및 중단부(120)와 각기둥 또는 원기둥 형상의 하단부(130)를 포함한다. 다만, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)은 도 4a 및 도 4b에서, 하단부(130)를 각기둥 또는 원기둥 형상으로 도시하였으나, 이는 도 2 및 도 3에 도시된 3차원 구조쉘(200, 300)을 나타낼 수 있다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 중단부의 밑면 직경(402)은 상단부의 밑면 직경(403) 또는 하단부의 밑면 직경(401)보다 크며, 상단부의 밑면 직경(403)은 하단부의 밑면 직경(401)보다 큰 것을 특징으로 한다. 중단부의 밑면 직경(402), 상단부의 밑면 직경(403), 하단부의 밑면 직경(401)의 순서로 크기가 결정될 수 있다.

또한, 중단부의 높이(412)는 상단부의 높이(413)보다 높으며, 중단부의 높이(412) 및 상단부의 높이(413)를 합한 높이는 하단부의 높이(411)보다 높거나, 낮을 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)에서 중단부의 높이(412)가 제일 높으며, 상단부의 높이(413) 및 하단부의 높이(411)는 같거나, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)이 적용되는 실시예에 따라 다를 수 있다. 다만, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 니들(100)의 하단부의 높이(411), 중단부의 높이(412) 및 상단부의 높이(413)는 도 4b에 도시된 바에 한정하지 않으며, 적용되는 실시예에 따라 다양한 높이를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들의 중단부(120)는 약물을 담는 캐비티가 형성되어 있으므로, 가장 넓은 부피와 가장 큰 밑면 직경(402) 및 가장 높은 높이(412)로 형성될 수 있다. 상단부(110)는 피부(S)를 침투하기 위한 각뿔 또는 원뿔 형상으로, 상단부의 밑면 직경(403)은 중단부의 윗면(또는 선단) 직경과 동일하며, 중단부(120)를 형성하는 각뿔대 또는 원뿔대 선단의 단면적 넓이에 의해 결정될 수 있다. 또한, 상단부의 높이(413)는 중단부의 각뿔대 또는 원뿔대의 형상에 따라 결정될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들의 하단부(130)는 마이크로 니들(100)에서 상단부(110) 및 중단부(120)를 지지하는 역할로써, 피부에 침투되는 깊이 정도를 나타낼 수 있다. 이에 따라, 하단부(130)는 상단부(110) 및 중단부(120)보다 부피 및 밑면 직경(401)이 작을 수 있다. 다만, 하단부의 높이(411)는 피부에 침투되는 깊이 정도에 따라 결정될 수 있다.

하단부(130)는 3차원 구조쉘 형상으로 상단부의 밑면 직경(403) 및 중단부의 밑면 직경(402)보다 작은 밑면 직경(301)을 포함하며, 부피 또한 상단부(110) 및 중단부(120)보다 작은 것을 특징으로 한다. 하단부(130)는 마이크로 니들(100)이 피부(S) 내부로 침투되는 깊이 정도를 나타내고, 상단부(110) 및 중단부(120)를 지지하기 위한 것이므로, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)의 면적, 부피 및 무게를 최소화하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라서, 하단부(130)는 피부(S) 내부로 침투되는 마이크로 니들(100)의 깊이 정도에 따른 적정 크기, 높이, 직경의 형상으로 인해 정량의 약액이 투약될 수 있도록 지지하는 효과를 나타낸다.

도 5는 기존 방식과 본 발명에 따른 방식에 의해 제조된 마이크로 니들을 비교한 일 예시도를 도시한 것이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 의해 제조된 마이크로 니들 패치의 사시도를 도시한 것이다.

도 5를 참조하면, 금형 방식과 인장 방식은 마이크로 니들의 개수밀도가 낮은 반면 적층 방식 예를 들어, 3D 프린팅 방식을 이용하여 제조된 본 발명의 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들은 금형 방식과 인장 방식의 한계로 인하여 개수밀도가 기존 방식에 비해 아주 높은 것을 알 수 있으며, 종횡비 또한 금형 방식과 인장 방식에 비해 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 마이크로 니들이 더 높은 것을 알 수 있다. 물론, 본 발명에 따른 방법은 마이크로 니들의 종횡비를 조절할 수 있으며, 이러한 종횡비는 본 발명의 마이크로 니들이 사용되는 분야 예를 들어, 치료용, 의료용 등에 따른 분야에 의해 결정될 수 있다.

본 발명의 따른 방법(3D 프린팅)은 금형 방식에 비하여 피부 천공이 유리하고, 통증이 없으며, 마이크로 니들의 개수밀도가 금형 방식과 인장 방식에 비해 높다. 또한, 본 발명에 따른 방법은 기존 방식에 비해 그 부착 시간이 아주 짧은 것을 알 수 있으며, 정밀도 또한 높은 것을 알 수 있고, 적층 방식 예를 들어, 3D 프린팅 방식을 사용하기 때문에 제조 가격이 저렴하고, 따라서 확장성이 높은 것을 알 수 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 방법은 기존 방법인 금형 방식과 인장 방식에 비해 기술적 측면, 경계적 측면에서 아주 유리한 장점이 있다.

즉, 본 발명에 따른 방법에 의하여 적층 기술로 구현된 마이크로 니들은 종횡비가 높아 피부 천공도 잘 되고 통증이 매우 낮아지며, 개수밀도가 높기 때문에 부착 시간도 매우 짧아진다. 뿐만 아니라, 본 발명은 5 마이크로미터 정도의 높은 정밀도로 마이크로 니들을 구현할 수 있으며, 원하는 위치에 원하는 약물을 배치할 수 있어, 확장성이 높다.

전술한 바에 의해 제조된 마이크로 니들(100)은 도 6에 도시된 바와 같이, 베이스부(10) 상에 복수 개로 형성된 마이크로 니들 패치로 제작될 수 있으며, 의료 분야에 용이하게 적용될 수 있다. 즉, 본 발명은 3D 프린팅을 이용한 적층 방식의 3층 이상 구조의 마이크로 니들(100)을 제조함으로써, 의료 시장 분야에서 높은 경쟁력을 확보할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들 제조방법의 동작 흐름도를 도시한 것이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들 제조방법에 의해 마이크로 니들이 제조되는 과정을 도시한 것이다.

도 7의 제조방법에 의해 제조되는 도 8에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 니들(100)은 3D 프린팅 방식을 통해 제조되는 것을 특징으로 한다.

도 7 및 도 8(a)를 참조하면, 단계 710에서, 서로 상이한 방향으로 연장되는 복수 개의 직선 부재들을 포함하는 복수의 단위 유닛이 결합된 3차원 구조쉘을 나타내는 하단부(200)를 형성한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들 제조방법은 베이스부(10) 상에 각기 상이한 방향으로 연장되는 복수 개의 직선 부재들이 삼각형 형태로 배열된 단위 유닛이 결합되고, 삼각형 형태로 연결된 복수의 단위 유닛들이 적층된 트러스(truss) 구조의 3차원 구조쉘인 하단부(200)를 형성할 수 있다.

하단부(200)는 일정 크기의 직경 및 높이를 가지며, 이는 마이크로 니들(100)이 피부(S) 내부로 침투하는 깊이 정도를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 하단부의 직경 및 높이에 따라 상단부(110) 및 약물을 포함하는 중단부(120)가 피부(S) 내부로 침투되는 깊이 정도를 가늠할 수 있으며, 약물의 종류, 약물의 상태, 약물이 투여되는 시점, 투여 시간, 투여되는 양에 기초하여 약물이 침투되어야 하는 깊이 정도에 따라 하단부의 높이 및 복수의 단위 유닛으로 결합되는 복수 개의 직선 부재들 사이와 3차원 구조쉘(200) 내부의 공간(space)이 조절될 수 있다.

하단부(200)는 복수 개의 직선 부재들을 한 개 또는 그 이상의 삼각형 형태로 배열하여 각 부재를 절점에서 연결해 구성한 뼈대 구조를 나타내며, 뼈대 구조 사이에 형성된 복수의 공간에 의해 하단부(200)의 표면적이 증가할 수 있다. 이에, 증가된 표면적에 의해 하단부(200)는 피부(S) 내부로 침투되어 녹는 속도가 향상될 수 있다.

나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 하단부(200)에 적용되는 트러스 구조는 건축물에 적용되는 구조 형태이며, 서로 상이한 방향으로 연장되는 복수 개의 직선 부재들의 연결을 통해 구성되므로, 구조적으로 안정된 것이다. 이로 인해, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)은 구조적으로 안정된 하단부(200)를 이용하여 마이크로 니들(100)의 강도를 유지할 수 있다.

하단부(200)는 베이스부(10)와 마이크로 니들(100)을 연결하는 녹는 물질로 형성되며, 베이스부(10)로부터 마이크로 니들(100)을 분리시키는 것을 특징으로 한다. 예를 들면, 하단부(200)는 수용성의 녹는 물질로 형성되며, 피부(S) 내부로 침투하여 빠르게 녹을 수 있으며, 이로 인해 베이스부(10) 상에 형성된 마이크로 니들(100)을 빠르게 분리할 수 있다.

이 때, 하단부(200)는 피부(S) 내로 침투되는 상단부(110) 및 중단부(120)와 동일하게 수용성 물질로 형성될 수 있다. 다만, 하단부(200)는 수용성 물질 중에서도 상단부(110) 및 중단부(120)에 비해 보다 빨리 녹는 물질로 형성된 것일 수 있다. 상단부(110)는 피부 천공을 더욱 용이하게 하기 위한 것이고, 중단부(120)는 약물의 보다 효율적인 투약을 위한 것이며, 하단부(200)는 베이스부(10) 상에 형성된 마이크로 니들(100)의 빠른 분리와 마이크로 니들(100)의 피부(S) 내부로의 깊이 정도를 위한 것이므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 니들(100)은 서로 다른 물질로 형성된 3층 이상 구조의 상단부(110), 중단부(120) 및 하단부(200)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

단계 720에서, 하단부(200) 상에, 피부의 내부로 침투하며, 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성된 중단부(120)를 형성한다. 도 8(b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들의 제조방법은 하단부(200) 상에 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성된, 고형화된 중단부(120)를 형성할 수 있다. 다만, 도 8(b)에서는 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성된 중단부(120)를 도시하였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 니들(100)의 중단부(120)는 액체 상태의 약물을 포함할 수 있는 캐비티(cavity)를 포함한 형태일 수도 있다.

일 실시예에 따라서, 중단부(120)는 피부(S) 내로 침투되는 상단부(110)와 동일하게 수용성 물질로 형성될 수 있다. 다만, 중단부(120)는 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성된 것이므로, 상단부(110) 및 하단부(200)와 다른 물질로 형성되는 것이 바람직하다.

단계 730에서, 중단부(120) 상에 상단부(110)를 형성한다. 도 8(c)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들의 제조방법은 중단부(120)의 상단에 위치하여 피부(S) 내부로 침투를 용이하게 하는 상단부(110)를 형성할 수 있다. 상단부(110)는 피부(S)로 침투하는 침투방향을 기준으로, 선단은 뾰족한 첨단 형상을 가지며 예를 들어, 삼각, 사각, 오각, 육각 등의 각뿔 또는 원뿔 형상으로 형성되어 피부(S) 내로 침투를 용이하게 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)의 상단부(110), 중단부(120) 및 하단부(200) 각각은 서로 다른 물질로 형성된 것을 특징으로 한다. 상단부(110), 중단부(120) 및 하단부(200)는 동일한 수용성 물질일 수 있으나, 침투를 용이하게 하는 상단부(110), 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성된 중단부(120) 및 이를 지지하고, 베이스부(10)로부터의 분리를 용이하게 하는 하단부(200)는 수용성 물질 내에서 각기 다른 성격의 물질로 형성될 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들 제조방법의 동작 흐름도를 도시한 것이고, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들 제조방법에 의해 마이크로 니들이 제조되는 과정을 도시한 것이다.

도 9의 제조방법에 의해 제조되는 도 10에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 니들(100)은 3D 프린팅 방식을 통해 제조되는 것을 특징으로 한다.

도 9 및 도 10(a)를 참조하면, 단계 910에서, 문자 형상의 단면을 가지는 폐곡면 기둥 형상의 3차원 구조쉘을 나타내는 하단부(300)를 형성한다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들 제조방법은 베이스부(10) 상에 영문자 ‘C’ 또는 ‘H’의 문자형 또는 불규칙단면형의 단면을 가지며, 하단부와 동일한 높이로 형성된 기둥 형상을 나타내는 3차원 구조쉘인 하단부(300)를 형성할 수 있다.

하단부(300)는 일정 크기의 직경 및 높이를 가지며, 이는 마이크로 니들(100)이 피부(S) 내부로 침투하는 깊이 정도를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 하단부의 직경 및 높이에 따라 상단부(110) 및 약물을 포함하는 중단부(120)가 피부(S) 내부로 침투되는 깊이 정도를 가늠할 수 있으며, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)은 약물의 종류, 약물의 상태, 약물이 투여되는 시점, 투여 시간, 투여되는 양에 기초하여 약물이 침투되어야 하는 깊이 정도에 따라 하단부의 높이 및 영문자 ‘C’ 또는 ‘H’와 같은 폐곡면 형태로 형성된 기둥 형상의 3차원 구조쉘인 하단부(300)를 포함함으로써, 형태, 폐곡면을 형성하는 기둥의 두께 및 하단부의 높이 중 적어도 어느 하나 이상으로 인한 표면적 증가로 인해 피부(S) 내부로 침투되어 녹는 속도를 향상시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)은 하단부(300)의 형태, 두께 및 높이의 조절로 인해 피부(S) 내부에서의 녹는 속도를 조절할 수 있다.

다만, 도 10에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하단부(300)의 형태를 영문자 ‘C’로 도시하였으나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)은 전술한 영문자에 한정하지 않으며, 하단부(300)의 표면적을 증가시키면서, 구조적으로 안정되어 마이크로 니들(100)의 강도를 유지할 수 있는 영문자, 숫자, 상형문자, 한글 및 로마숫자 중 적어도 어느 하나의 문자 형상의 단면을 가지는 하단부(300)를 포함할 수 있다.

하단부(300)는 베이스부(10)와 마이크로 니들(100)을 연결하는 녹는 물질로 형성되며, 베이스부(10)로부터 마이크로 니들(100)을 분리시키는 것을 특징으로 한다. 예를 들면, 하단부(300)는 수용성의 녹는 물질로 형성되며, 피부(S) 내부로 침투하여 빠르게 녹을 수 있으며, 이로 인해 베이스부(10) 상에 형성된 마이크로 니들(100)을 빠르게 분리할 수 있다.

이 때, 하단부(300)는 피부(S) 내로 침투되는 상단부(110) 및 중단부(120)와 동일하게 수용성 물질로 형성될 수 있다. 다만, 하단부(300)는 수용성 물질 중에서도 상단부(110) 및 중단부(120)에 비해 보다 빨리 녹는 물질로 형성된 것일 수 있다. 상단부(110)는 피부 천공을 더욱 용이하게 하기 위한 것이고, 중단부(120)는 약물의 보다 효율적인 투약을 위한 것이며, 하단부(300)는 베이스부(10) 상에 형성된 마이크로 니들(100)의 빠른 분리와 마이크로 니들(100)의 피부(S) 내부로의 깊이 정도를 위한 것이므로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 니들(100)은 서로 다른 물질로 형성된 3층 이상 구조의 상단부(110), 중단부(120) 및 하단부(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

단계 920에서, 하단부(300) 상에, 피부의 내부로 침투하며, 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성된 중단부(120)를 형성한다. 도 10(b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들의 제조방법은 하단부(300) 상에 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성된, 고형화된 중단부(120)를 형성할 수 있다. 다만, 도 10(b)에서는 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성된 중단부(120)를 도시하였으나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로 니들(100)의 중단부(120)는 액체 상태의 약물을 포함할 수 있는 캐비티(cavity)를 포함한 형태일 수도 있다.

다른 실시예에 따라서, 중단부(120)는 피부(S) 내로 침투되는 상단부(110)와 동일하게 수용성 물질로 형성될 수 있다. 다만, 중단부(120)는 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성된 것이므로, 상단부(110) 및 하단부(300)와 다른 물질로 형성되는 것이 바람직하다.

단계 930에서, 중단부(120) 상에 상단부(110)를 형성한다. 도 10(c)를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들의 제조방법은 중단부(120)의 상단에 위치하여 피부(S) 내부로 침투를 용이하게 하는 상단부(110)를 형성할 수 있다. 상단부(110)는 피부(S)로 침투하는 침투방향을 기준으로, 선단은 뾰족한 첨단 형상을 가지며 예를 들어, 삼각, 사각, 오각, 육각 등의 각뿔 또는 원뿔 형상으로 형성되어 피부(S) 내로 침투를 용이하게 할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들(100)의 상단부(110), 중단부(120) 및 하단부(300) 각각은 서로 다른 물질로 형성된 것을 특징으로 한다. 상단부(110), 중단부(120) 및 하단부(300)는 동일한 수용성 물질일 수 있으나, 침투를 용이하게 하는 상단부(110), 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성된 중단부(120) 및 이를 지지하고, 베이스부(10)로부터의 분리를 용이하게 하는 하단부(300)는 수용성 물질 내에서 각기 다른 성격의 물질로 형성될 수 있다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

100: 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들
110: 상단부
120: 중단부
130: 하단부
200: 일 실시예에 따른 3차원 구조쉘 하단부
210: 직선 부재
220: 공간
300: 다른 실시예에 따른 3차원 구조쉘 하단부

Claims

3층 이상 구조의 마이크로 니들에 있어서,
피부의 내부로 침투하며, 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성되는 중단부;
상기 중단부를 지지하며, 서로 상이한 방향으로 연장되는 복수 개의 직선 부재들을 포함하는 복수의 단위 유닛이 결합된 3차원 구조쉘을 나타내는 하단부; 및
상기 중단부의 상단에 위치하여 침투를 용이하게 하는 상단부
를 포함하는 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들.
제1항에 있어서,
상기 하단부는
각기 상이한 방향으로 연장되는 상기 복수 개의 직선 부재들을 삼각형 형태로 배열한 단위 유닛이 결합되고, 상기 삼각형 형태로 연결된 상기 복수의 단위 유닛들을 적층한 트러스 구조 형태인 상기 3차원 구조쉘을 나타내는 것을 특징으로 하는, 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들.
제2항에 있어서,
상기 하단부는
상기 단위 유닛으로 결합되는 상기 복수 개의 직선 부재들 사이와 상기 3차원 구조쉘 내부에 공간(space)을 유지하며, 상기 공간을 조절하여 피부의 내부로 침투되는 녹는 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는, 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들.
제1항에 있어서,
상기 상단부 및 상기 중단부는 각뿔 또는 원뿔 형상을 가지는 것을 특징으로 하는, 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들.
제4항에 있어서,
상기 중단부의 밑면 직경은 상기 상단부의 밑면 직경 또는 상기 하단부의 밑면 직경보다 크며, 상기 상단부의 밑면 직경은 상기 하단부의 밑면 직경보다 큰 것을 특징으로 하는, 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들.
제1항에 있어서,
상기 상단부의 높이 및 밑면 직경은
상기 중단부의 각뿔대 또는 원뿔대 선단의 단면적 넓이에 의해 결정되는, 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들.
제1항에 있어서,
상기 하단부는
3층 이상 구조의 최하층에 위치하여 상기 중단부의 각뿔 또는 원뿔의 밑면 직경에 결합되는 형태이며, 상기 상단부와 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성된 상기 중단부를 지탱 가능한 직경으로 형성되는, 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들.
제1항에 있어서,
상기 하단부는
베이스부와 상기 마이크로 니들을 연결하는 녹는 물질로 형성되어, 상기 베이스부로부터 상기 마이크로 니들을 분리시키는 것을 특징으로 하는, 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들.
제1항에 있어서,
상기 중단부는
약물 성분을 포함하는 화합물로 형성되며, 고형화된 것을 특징으로 하는, 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들.
제1항에 있어서,
상기 상단부, 상기 중단부 및 상기 하단부는 서로 다른 물질로 형성되는, 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들.
3층 이상 구조의 마이크로 니들에 있어서,
피부의 내부로 침투하며, 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성되는 중단부;
상기 중단부를 지지하며, 문자 형상의 단면을 가지는 폐곡면 기둥 형상의 3차원 구조쉘을 나타내는 하단부; 및
상기 중단부의 상단에 위치하여 침투를 용이하게 하는 상단부
를 포함하는 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들.
제11항에 있어서,
상기 하단부는
C, H의 문자형 또는 불규칙단면형의 단면을 가지며, 하단부의 높이로 형성되어 기둥 형상의 상기 3차원 구조쉘을 나타내는 것을 특징으로 하는, 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들.
제12항에 있어서,
상기 하단부는
내부에 공간(space)을 유지하는 폐곡면 형태의 3차원 구조인 것을 특징으로 하는, 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들.
제1항 내지 제13항 중 어느 하나의 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들을 포함하는 마이크로 니들 패치.
3층 이상 구조의 마이크로 니들을 제조하는 방법에 있어서,
서로 상이한 방향으로 연장되는 복수 개의 직선 부재들을 포함하는 복수의 단위 유닛이 결합된 3차원 구조쉘을 나타내는 하단부를 형성하는 단계;
상기 하단부 상에, 피부의 내부로 침투하며, 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성된 중단부를 형성하는 단계; 및
상기 중단부 상에, 상단부를 형성하는 단계
를 포함하는 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들의 제조방법.
3층 이상 구조의 마이크로 니들을 제조하는 방법에 있어서,
문자 형상의 단면을 가지는 폐곡면 기둥 형상의 3차원 구조쉘을 나타내는 하단부를 형성하는 단계;
상기 하단부 상에, 피부의 내부로 침투하며, 약물 성분을 포함하는 화합물로 형성된 중단부를 형성하는 단계; 및
상기 중단부 상에, 상단부를 형성하는 단계
를 포함하는 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들의 제조방법.
제15항 및 제16항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 3차원의 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들의 제조방법은
3D 프린팅 방식을 통해 상기 3층 이상 구조의 마이크로 니들을 제조하는 것을 특징으로 하는, 3차원 구조쉘을 포함하는 마이크로 니들의 제조방법.