KR20240081066A - 핫멜팅 방식의 마이크로 니들 음각 몰드의 제조방법 - Google Patents

핫멜팅 방식의 마이크로 니들 음각 몰드의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마이크로 니들 음각 몰드의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법을 이용하는 경우, 양각 마스터 몰드 만을 반복하여 사용하지 않아도 되고, 음각 몰드로부터 음각 몰드를 직접 복제할 수 있으므로 마이크로 니들의 마스터 몰드의 수명을 크게 늘릴 수 있다. 또한, 핫멜팅 방식으로 고분자 용해를 위한 유기용매를 사용하지 않아도 되어 공정 단축 및 복제 몰드의 품질이 향상된다. 또한, 다양한 형태의 음각 몰드에 대하여 복제가 가능하므로 범용성이 좋다.

Description

핫멜팅 방식의 마이크로 니들 음각 몰드의 제조방법 {Method for manufacturing negative microneedle mold by hot-melting method}
본 발명은 마이크로 니들 음각 몰드의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 핫멜팅 방식을 이용하여 마이크로니들의 음각 몰드를 제조하는 방법에 관한 것이다.
마이크로 니들의 길이는 수백 마이크로미터 정도이다. 또, 마이크로 니들 시트를 피부에서 제거한 때는 마이크로 니들이 피부 내에 잔류해도 인체에 지장이 발생하지 않도록, 마이크로 니들 부분은 생체적합성 고분자를 사용하여 형성된다.
이러한 마이크로 니들을 제작하기 위해서는 몰드가 중요하다. 현재 제작되고 있는 대부분의 몰드는 PDMS 성분으로 제작되고 있으며, 이를 이용하여 생체적합성 고분자로 이루어진 마이크로 니들이 제작된다.
PMDS 몰드를 만들기 위해서는 양각 형태의 몰드로부터 음각 형태의 몰드를 제작하여야 한다. 그러나, 양각형태의 몰드는 내구성에 한계를 가지고 있으므로, 수십 번 반복하여 양각 몰드로부터 음각 몰드를 제작할 경우 양각 몰드의 형태가 변하여 제조되는 마이크로니들의 크기와 모양 또한 변형되는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 이를 극복하기 위해서는 양각 몰드를 너무 많은 회수를 반복하여 사용하지 않아도 되도록 음각 몰드를 복제한 후, 이로부터 여러 개의 양각 몰드를 다시 제작해 두어야 한다. 따라서 음각 몰드의 복제방법이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 마이크로 니들 음각 몰드의 제조방법을 제공하는 것이다. 보다 구체적으로는 음각 형태의 마이크로 니들 몰드로부터 음각 형태의 마이크로 니들 몰드의 복제 방법을 제공하는 것이다.
상술한 바와 같이, 기존의 방식으로 마이크로 니들의 음각 몰드를 제조하기 위하여는 양각 형태의 몰드로부터 음각 형태의 몰드를 반복적으로 제작하게 되므로 양각형태 몰드의 내구성이 낮아져 제작되는 음각 몰드는 물론, 이로부터 제작되는 마이크로 니들의 크기와 모양이 미세하게 달라지는 문제가 발생한다. 이에 따라 본 발명자들은, 음각 몰드로부터 음각 몰드를 복제하는 방법을 구상하기에 이르렀다.
본 발명자들은 음각 몰드를 복제하여 제조하는 방법에 관하여 예의 연구 노력한 결과, 음각 몰드에 핫멜팅 방식을 적용하여 마이크로 니들의 양각 몰드를 제조하고, 이로부터 다시 음각 몰드를 제조하면 양각 몰드를 반복사용하지 않고도 음각 몰드를 정밀하게 복제할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음 단계를 포함하는 마이크로 니들 음각 몰드의 제조방법을 제공한다:
(a) 마이크로 니들을 제작할 수 있는 음각 몰드를 제공하는 단계;
(b) 상기 음각 몰드에 당, 또는 고분자를 접촉하고, 가압 및 가열하여 당, 또는 고분자를 용융시킴으로써 음각 몰드를 고분자로 충진하는 단계;
(c) 상기 당, 또는 고분자를 냉각시킨 후, 상기 음각 몰드로부터 당, 또는 고분자를 분리하여 마이크로 니들 형상의 양각 몰드를 제작하는 단계; 및
(d) 상기 마이크로 니들 형상의 양각 몰드에 경화성 수지를 도포하고, 경화시킨 후, 경화성 수지를 분리하여 상기 (a) 단계에서 제공된 음각 몰드와 동일한 형상을 가진 음각 몰드를 제작하는 단계.
본 명세서에서 사용되는 용어 마이크로 니들은 마이크로구조체(microstructure)라는 용어로도 표현될 수 있다. 상기 마이크로구조체는 마이크로니들, 마이크로블레이드, 마이크로나이프, 마이크로파이버, 마이크로스파이크, 마이크로프로브, 마이크로발브(microbarb), 마이크로어레이 또는 마이크로전극 등의 형태를 포괄하는 용어이나, 본 발명이 속하는 기술분야에서는 마이크로구조체는 통상적으로 마이크로니들을 의미하며, 본 명세서에서는 마이크로 니들이라고 표현하였으나, 상술한 다양한 형태의 마이크로구조체를 포괄하는 의미로 해석되어야 한다.
본 발명의 일 양태에 따라 제조된 복제 음각 몰드는 마이크로 니들을 제조하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 마이크로 니들은 일정한 두께의 평평한 기저부(base)를 가진 것일 수 있다. 기저부의 두께는 예컨대 10 μm-200 μm, 30 μm-200 μm, 50 μm-200 μm, 또는 100 μm-200 μm 이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 마이크로 니들은 80 μm 내지 1500 μm로 제작될 수 있다. 보다 구체적으로는 80 μm 내지 1000 μm, 80 μm 내지 800 μm, 80 μm 내지 600 μm, 80 μm 내지 500 μm, 80 μm 내지 400 μm, 80 μm 내지 300 μm, 100 μm 내지 1000 μm, 100 μm 내지 800 μm, 100 μm 내지 600 μm, 100 μm 내지 500 μm, 100 μm 내지 400 μm, 또는 100 μm 내지 300 μm의 높이로 제작될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 상기 마이크로 니들은 상기와 같은 높이를 가지고 있으며, 충분한 기계적 강도 및 경도를 가지고 있어 마이크로 니들의 첨부가 피부의 표피층을 뚫고 들어가는 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 진피층까지 도달한다. 진피층까지 마이크로 니들이 도달하는 경우, 마이크로 니들을 구성하는 성분이 용해되면서 진피층 내부로 전달되거나, 마이크로 니들에 탑재 또는 마이크로 니들이 포함하는 유용성분을 통증 없이 또는 최소한의 통증으로 진피층 내부로 전달될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 마이크로 니들의 말단 팁의 직경은 2 내지 20 μm이다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 마이크로 니들의 말단 팁의 각도는 5 내지 30℃이다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 마이크로 니들의 종횡 비율(w:h)은 1:1.5 내지 1:5이나, 이에 한정되는 것은 아니다
상기 마이크로 니들을 제조하기 위해서는 마이크로 니들 제조 분야에서 통상적으로 사용되는 모든 생체적합성 고분자, 점착제가 사용될 수 있다.
상기 생체적합성 고분자는 구체적으로, 히알루론산, 카르복시메틸셀룰로오스(Carboxymethyl cellulose: CMC), 알지닉산(alginic acid), 펙틴, 카라기난, 콘드로이틴(설페이트), 덱스트란(설페이트), 키토산, 폴리라이신(polylysine), 콜라겐, 젤라틴, 카르복시메틸 키틴(carboxymethyl chitin), 피브린, 아가로스, 풀루란 폴리락타이드, 폴리글리코라이드(PGA), 폴리락타이드-글리코라이드 공중합체(PLGA), 풀루란 폴리안하이드라이드(polyanhydride), 폴리오르쏘에스테르(polyorthoester), 폴리에테르에스테르(polyetherester), 폴리카프로락톤(polycaprolactone), 폴리에스테르아마이드(polyesteramide), 폴리(뷰티릭 산), 폴리(발레릭 산), 폴리우레탄, 폴리아크릴레이트, 에틸렌-비닐아세테이트 중합체, 아크릴 치환 셀룰로오스 아세테이트, 비-분해성 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 풀루오라이드, 폴리(비닐 이미다졸), 클로로설포네이트 폴리올레핀(chlorosulphonate polyolefins),폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리메타크릴레이트, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(HPMC), 에틸셀룰로오스(EC), 하이드록시프로필셀룰로오스(HPC), 싸이클로덱스트린 및 이러한 고분자를 형성하는 단량체들의 공중합체 및 셀룰로오스로 구성된 군으로부터 선택된 1 이상의 고분자이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서, 용어, "히알루론산"은 N-아세틸 글루코사민과 글루쿠론산의 이당 단위가 반복된 연결 구조를 갖는 생분해성/생체적합성 고분자로서, 히알루론산 뿐만 아니라 히알루론산 염(예컨대, 히알루론산 나트륨, 히알루론산 칼륨, 히알루론산 마그네슘 및 히알루론산 칼슘) 및 이들의 혼합물을 모두 포함하는 의미로 사용된다.
본 명세서에서 용어 생체적합성 고분자와 생분해성 고분자는 통상적으로 생체적합성 고분자의 경우 생분해성을 가지고, 생분해성 고분자의 경우도 생체적합성을 가지는 경우가 많으므로 상호 교환적으로 사용된다.
상기 점착제는 구체적으로, 실리콘, 폴리우레탄, 물리적 접착제, 폴리 아크릴, 에틸 셀룰로오스, 하이드록시 메틸 셀룰로오스, 에틸렌 비닐 아세테이트 및 폴리 이소 부틸렌 등으로 구성된 군으로부터 선택된 1 이상의 점착제이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 상기 생체적합성 고분자 또는 점착제는 가교되거나 비가교된 물질일 수 있고, 가교된 생체적합성 고분자 또는 점착제와 비가교된 생체적합성 고분자 또는 점착제와의 혼합물일 수 있다.
상기 생체적합성 고분자 또는 점착제의 가교도는 1 내지 50%의 가교도를 가질 수 있다. 보다 구체적으로는 구체적으로는, 1-50%, 2-50%, 5-50%, 7-50%, 10-50%, 15-50%, 18-50%, 20-50%, 22-50%, 25-50%, 28-50%, 30-50%, 40-50%, 1-40%, 2-40%, 5-40%, 7-40%, 10-40%, 15-40%, 18-40%, 20-40%, 22-40%, 25-40%, 28-40%, 30-40%, 1-35%, 2-35%, 5-35%, 7-35%, 10-35%, 15-35%, 18-35%, 20-35%, 22-35%, 25-35%, 28-35%, 1-30%, 2-30%, 5-30%, 7-30%, 10-30%, 15-30%, 18-30%, 20-30%, 22-30%, 25-30%, 28-30%, 1-25%, 2-25%, 5-25%, 7-25%, 10-25%, 15-25%, 18-25%, 20-25%, 22-25%, 1-20%, 2-20%, 5-20%, 7-20%, 10-20%, 15-20%, 18-20%, 1-15%, 2-15%, 5-15%, 7-15%, 10-15%, 1-10%, 2-10%, 5-10%, 7-10%, 1-5%, 2-5%, 1-3% 또는 2-3% 등의 가교도를 가지나, 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자가 제조목적에 따라 적절히 조절할 수 있다.
본 발명의 일구현예에 있어서, 본 발명의 생체적합성 고분자 또는 점착제는 분자량이 10-50000 kDa, 10-20000 kDa, 10-10000 kDa, 10-5000 kDa, 10-3000 kDa, 10-2500 kDa, 10-2000 kDa, 10-1000 kDa, 10-800 kDa, 10-500 kDa, 10-300 kDa, 10-250 kDa, 10-200 kDa, 10-150 kDa, 10-100 kDa, 50-5000 kDa, 50-3000 kDa, 50-2500 kDa, 50-2000 kDa, 50-1000 kDa, 50-800 kDa, 50-500 kDa, 50-300 kDa, 50-250 kDa, 50-200 kDa, 50-150 kDa, 50-100 kDa, 100-5000 kDa, 100-3000 kDa, 100-2500 kDa, 100-2000 kDa, 100-1000 kDa, 100-800 kDa, 100-500 kDa, 100-300 kDa, 100-250 kDa, 100-200 kDa, 100-150 kDa 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 용어 "하이드로젤(hydrogel)"은 충분한 양의 수분을 보유하고 있는 친수성 고분자의 3차원적 구조를 의미한다. 본 발명의 목적상, 하이드로젤은 상술한 생체적합성 고분자 또는 점착제의 특성으로 인해 형성된 하이드로젤이며 본 발명의 마이크로 니들의 주성분을 구성한다. 따라서 본 발명의 마이크로 니들을 구성하는 하이드로젤은 상술한 생체적합성 고분자 또는 점착제 뿐만 아니라 수성 용매를 포함할 수 있다. 상기 수성용매는 정제수 또는 멸균수이거나, 생체 내 투여되어도 무방한 포스페이트 완충액, 아세테이트 완충액, 트리스 완충액, 또는 생리식염수 등 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 마이크로 니들은 약리학적 활성물질 또는 피부개선용 물질을 포함할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 항염증제, 진통제, 항관절염제, 진경제, 항우울증제, 항정신병약물, 신경안정제, 항불안제, 마약길항제, 항파킨스질환 약물, 콜린성 아고니스트, 항암제, 항혈관신생억제제, 면역억제제, 항바이러스제, 항생제, 식욕억제제, 진통제, 항콜린제, 항히스타민제, 항편두통제, 호르몬제, 관상혈관, 뇌혈관 또는 말초혈관 확장제, 피임약, 항혈전제, 이뇨제, 항고혈압제, 심혈관질환 치료제, 미용성분(예컨대, 주름개선제, 피부노화 억제제 및 피부미백제) 등을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 마이크로 니들 음각 몰드의 제조공정을 나타낸 도이다.
이하 본 발명의 제조방법을 단계별로 설명한다.
(a) 마이크로 니들을 제작할 수 있는 음각 몰드를 제공하는 단계
상기 마이크로 니들을 제작할 수 있는 음각 몰드는 본 발명의 제조방법에의해 복제의 대상이 되는 기존에 존재하는 마이크로 니들 제작용 음각 몰드를 의미한다.
상기 음각 몰드는 어떠한 형태이든 상관없이 본 발명의 복제 대상이 될 수 있으므로, 다양한 형태를 제한 없이 가질 수 있다.
따라서, 상기 음각 몰드는 당업계의 어떠한 마이크로 몰드 제작 기법을 이용하여서 제작된 것이어도 무방하다. 예컨대, MEMS(Micro-Electro Mechanical System) 제작기법, 포토리소그래피(photolithography, Biodegradable polymer microneedles: Fabrication, mechanics and transdermal drug delivery, Journal of Controlled Release 104, 51-66, 2005) 제작기법 및 소프트 리소그래피(soft lithography) 제작기법 등이 본 발명의 마이크로 몰드 제작에 이용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이중 소프트 리소그래피(soft lithography) 제작 기법을 이용하는 경우 PDMS(polydimethylsiloxane) 또는 PMMA(Poly(methyl methacrylate))와 같은 탄성체 몰드를 제조하여 이를 마이크로구조체의 제조에 이용할 수 있다. PDMS 몰드를 제조하는 기술은 일종의 플라스틱 가공기술로서 캐스팅(casting), 인젝션(injection), 핫-엠보싱(hot-embossing) 등의 다양한 방법으로 원하는 몰딩구조를 얻을 수 있다. 예를 들면, 실리콘웨이퍼, 글래스등의 기판 상에 감광물질을 코팅하고 포토마스크를 이용하여 패터닝하면 결과적으로 마스터(master)가 만들어진다. 이를 주형으로 PDMS를 캐스팅하고 소결시키면, 스탬프 기능을 하는 PDMS몰드를 완성할 수 있다.
(b) 상기 음각 몰드에 당, 또는 고분자를 접촉하고, 가열하여 당, 또는 고분자를 용융시킴으로써 음각 몰드를 고분자로 충진하는 단계;
상기 단계는 (a) 단계에서 제공된 음각 몰드의 음각부에 당, 또는 고분자를 충진하는 단계이다.
상기 당, 또는 고분자를 음각 몰드의 음각부에 접촉시키고 당, 또는 고분자를 음각부 방향으로 가압 및 가열하여 고분자를 용융시키면, 액체 상태가 된 당, 또는 고분자가 음각 몰드의 음각부의 형태와 동일하게 충진된다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 고분자는 생분해성 고분자이다.
본 발명의 구체적인 구현예에 있어서, 상기 생분해성 고분자는 폴리비닐피롤리돈, 젤라틴, 글리세롤, 폴리락트산 (PLA), Poly(vinyl alcohol), Polyglycolide (PGA), Poly(lactide-co-glycolide), Polycaprolactone (PCL), PLACL(Poly(lactic acid-cocaprolactone)), 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌옥사이드, 이들의 염, 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 구체적인 구현예에 있어서, 상기 당은 케토트리오스, 케토펜토스, 리보스, 아라비노스, 자일로스, 디옥시당, 프시코스, 프룩토오스, 소르보스, 타가토스, 알트로스, 글루코스, 굴로스, 갈락토스, 탈로스, 람노스, 수크로즈, 락토스, 말토오스, 트레할로스, 투라노스, 셀로비오스, 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 (b) 단계의 생분해성 고분자에 대한 가압 및 가열은 오븐에 의해 이루어질 수 있다. 상기 생분해성 고분자는 상기 오븐 및 음각 몰드의 사이에 위치하고, 오븐을 통해 전달되는 열에 의하여 용융되어 음각 몰드의 음각부에 충진된다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 가열은 상기 생분해성 고분자의 용융점(녹는점) 이상의 온도로 이루어져야 한다. 생분해성 고분자의 용융점 이하로 가열이 될 경우 생분해성 고분자의 성형이 이루어지지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 생분해성 고분자로는 폴리락트산 (PLA)이 사용된다. 폴리락트산의 용융점(녹는점)은 약 170℃ 인 것으로 알려져 있으므로, 상기 폴리락트산을 이용하여 음각 몰드를 충진하기 위해서는 170℃ 이상의 온도로 가열이 필요하다. 보다 구체적으로는 170℃-220℃, 170℃-200℃, 170℃-190℃, 170℃-180℃ 등의 온도 범위 내에서 가열이 될 수 있으나, 상술한 바와 같이 사용되는 생분해성 고분자의 녹는점에 따라 가열 온도가 달라질 수 있음은 당업자에게 명백하게 이해될 수 있다.
본 발명자들은 상술된 본 발명의 단계와 같이 열을 가하여 당, 또는 고분자를 용융시켜 몰드를 제조하는 방법을 핫멜팅 방식이라고 명명하였다. 본 발명의 핫멜팅 방식이 종래의 몰드 제조방법과 상이한 점은 당, 또는 고분자를 액체화시키기 위하여 용매(e.g. 유기용매)를 사용하지 않는다는 점이다.
고분자 용액을 만들기 위해 용매를 사용할 경우에는 몰드에 충진된 당, 또는 고분자를 몰드로부터 분리하기 전에 고분자 용액이 젤(gel) 상태가 될 때까지 건조시켜야 하므로 건조공정이 필요하다. 그러나, 본 발명과 같은 핫멜팅 방식을 사용하여 용융시킨 당, 또는 고분자로 몰드를 충진한 다음 냉각을 시키면 당, 또는 고분자가 단시간 내에 고체상태로 되돌아 가므로, 용매를 건조할 필요가 없어 공정시간이 단축된다.
또한, 용매를 건조시키는 공정에서는 기포가 당, 또는 고분자 용액내로 함입되는 경우가 많아 마이크로 니들 형상의 양각 몰드에 기포 모양이 포함되어 양각 몰드의 품질이 낮아질 수 있다. 또한, 양각 몰드 표면 및 내부의 기포를 제거하기 위하여 에어 또는 질소 가스를 블로잉 하기도 하므로, 본 발명과 같이 핫멜팅 방식으로 용매를 사용하지 않으면 공정 단축 및 제품 품질면에서 우수한 효과가 있다.
(c) 상기 고분자를 냉각시킨 후, 상기 음각 몰드로부터 당, 또는 고분자를 분리하여 마이크로 니들 형상의 양각 몰드를 제작하는 단계; 및
상기 (c) 단계에서는 음각 몰드 내에 충진된 액체 상태의 당, 또는 고분자를 냉각시켜 다시 고체화시킨다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 냉각은 주변 기온 15-30℃, 15-25℃, 15-20℃, 20-30℃, 20-25℃까지 수행되는 것이다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 냉각은 0.05-0.5℃, 0.05-0.4℃, 0.05-0.3℃, 0.05-0.2℃, 0.05-0.1℃, 0.1-0.5℃, 0.1-0.4℃, 0.1-0.3℃, 0.1-0.2℃, 0.05 ℃, 또는 0.1 ℃의 속도로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 음각 몰드로부터 고체 상태가 된 생분해성 고분자를 분리하면, 생분해성 고분자로 이루어진 마이크로 니들 형상의 양각 몰드가 제조된다.
상기 양각 몰드는 상기 (a) 단계에서 제공된 음각 몰드에 의하여 제조되는 마이크로 니들의 형상과 동일하다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 음각 몰드에 의하여 제조되는 마이크로 니들은 니들의 길이가 100-500 μm, 120-500 μm, 125-500 μm, 150-500 μm, 200-500 μm, 250-500 μm, 300-500 μm, 350-500 μm, 120 μm, 125 μm, 150 μm, 200 μm, 300 μm, 350μm, 400 μm, 450 μm, 또는 500 μm이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 마이크로 니들은 니들의 간격은 200-500 μm, 220-500 μm, 250-500 μm, 280-500 μm, 300-500 μm, 325-500 μm, 350-500 μm, 375-500 μm, 400-500 μm, 338 μm, 350 μm, 305 μm, 또는 405 μm이나, 이에 한정되는 것은 아니다.
(d) 상기 마이크로 니들 형상의 양각 몰드에 경화성 수지를 도포하고, 경화시킨 후, 경화성 수지를 분리하여 상기 (a) 단계에서 제공된 음각 몰드와 동일한 형상을 가진 음각 몰드를 제작하는 단계.
상기 (d) 단계에서는 상기 (c) 단계에서 제조된 생분해성 고분자로 이루어진 양각 몰드를 이용하여 본 발명의 음각 몰드를 제조한다.
상기 양각 몰드에 경화성 수지를 도포하고, 경화를 시킨 다음, 경화된 수지를 상기 양각 몰드로부터 분리하면 경화성 수지로 이루어진 상기 (a) 단계에서 제공된 마이크로 니들의 음각 몰드와 동일한 형상의 복제 음각 몰드가 제조된다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 경화성 수지는 UV 경화성 수지일 수있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 경화성 수지는 경화제를 첨가한 것일 수 있다. 상기 경화성 수지와 경화제는 약 10:1 내지 5:1 정도의 중량비로 혼합될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 구체적인 구현예에 있어서, 상기 경화성 수지는 폴리디메틸실록산(PDMS)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 PDMS는 널리 사용되는 유기고분자로서, 특수한 유변학적 특성을 갖는 물질로 알려져 있다. PDMS는 투명하고, 무해하며, 불에 타지 않고, 탄성이 매우 높은 소재 특성을 가지고 있어 컨택트 렌즈와 같은 의료기기 뿐만 아니라 샴푸, 음식, 유연제의 소재로 널리 사용되는 물질이다.
본 발명은 마이크로 니들 음각 몰드의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법을 이용하는 경우, 양각 마스터 몰드 만을 반복하여 사용하지 않아도 되고, 음각 몰드로부터 음각 몰드를 직접 복제할 수 있으므로 마이크로 니들의 마스터 몰드의 수명을 크게 늘릴 수 있다. 또한, 핫멜팅 방식으로 고분자 용해를 위한 유기용매를 사용하지 않아도 되어 공정 단축 및 복제 몰드의 품질이 향상된다.
도 1은 본 발명의 음각 몰드로부터 복제 음각 몰드를 제조하는 방법을 단계별로 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 음각 몰드에 PLA 고분자를 넣고 가열한 후에 분리한 PLA 고분자 양각 몰드를 나타낸 도이다(원판형, 사각형 어레이, 원형 패치, 사각형 패치).
도 3은 본 발명의 음각 몰드에 PLA 고분자를 넣고 가열한 후에 분리한 PLA 고분자 양각 몰드를 현미경으로 관찰한 도이다(원판형, 사각형 어레이, 원형 패치, 사각형 패치).
도 4는 본 발명의 PLA 고분자 양각 몰드를 현미경으로 관찰한 도이다(원판형, 사각형 어레이, 원형 패치, 사각형 패치).
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
실시예
본 명세서 전체에 걸쳐, 특정 물질의 농도를 나타내기 위하여 사용되는 "%"는 별도의 언급이 없는 경우, 고체/고체는 (중량/중량) %, 고체/액체는 (중량/부피) %, 그리고 액체/액체는 (부피/부피) %이다.
[실시예]
1. PDMS 음각 몰드의 제공
본 발명의 음각 몰드를 복제하기 위하여 마이크로 니들 제조에 사용되는 PDMS 소재의 음각 몰드를 사용하였다. PDMS 음각 몰드에 의하여 제조되는 마이크로 니들 패치의 규격은 하기 표 1에 나타내었다.
- 원판형 사각형 어레이 원 패치형 사각형
니들 길이 120 μm 150 μm 125 μm 500 μm
니들 간격 338 μm 350 μm 305 μm 405 μm
플레이트 너비 지름 280 mm 가로 83 mm
세로 55 mm		 지름 10 mm 가로 55 mm
세로 25 mm
2. PLA 소재 고분자의 음각 몰드 내 충진
PDMS 음각 몰드의 음각부에, 충진되기에 충분한 양의 고형 PLA 고분자를 올린 후 오븐으로 열을 가하였다. 온도는 210℃로 조절하였다. 상기 오븐에 의해 전달된 열에 의해 PLA 고분자가 용융되었고, 그 결과 용융된 PLA 액체가 음각 몰드 내에 충진되었다.
3. 냉각 및 PLA 소재 양각 몰드 제조
몰드 위에 오븐으로 가하던 열을 제거하고, 몰드와 충진된 고분자를 -0.1℃/sec의 속도로 25℃까지 냉각하였다. 25℃에서 10분간 방치한 후 몰드로부터 PLA 소재를 분리하였다. 그 결과, PLA 소재로 된 마이크로 니들 패치 형태의 양각 몰드가 제조되었다.
4. 양각 몰드로부터 PDMS 도포 및 경화: 음각 몰드 복제
상기 제조된 PLA 소재의 양각 몰드에 액상 PDMS를 도포한 후 경화시켜 고상화시켰다. 고상화시킨 PDMS를 양각 몰드로부터 떼어내어 복제 음각 몰드를 제조하였다.

Claims (6)

  1. 다음 단계를 포함하는 마이크로 니들 음각 몰드의 제조방법:
    (a) 마이크로 니들을 제작할 수 있는 음각 몰드를 제공하는 단계;
    (b) 상기 음각 몰드에 당, 또는 고분자를 접촉하고, 가압 및 가열하여 당, 또는 고분자를 용융시킴으로써 음각 몰드를 충진하는 단계;
    (c) 상기 당, 또는 고분자를 냉각시킨 후, 상기 음각 몰드로부터 당, 또는 고분자를 분리하여 마이크로 니들 형상의 양각 몰드를 제작하는 단계; 및
    (d) 상기 마이크로 니들 형상의 양각 몰드에 경화성 수지를 도포하고, 경화시킨 후, 경화성 수지를 분리하여 상기 (a) 단계에서 제공된 음각 몰드와 동일한 형상을 가진 음각 몰드를 제작하는 단계.
  2. 제1항에 있어서, 상기 음각 몰드에 충진되는 고분자는 생분해성 고분자인, 마이크로 니들 음각 몰드의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 생분해성 고분자는 폴리비닐피롤리돈, 젤라틴, 글리세롤, 폴리락트산 (PLA), Poly(vinyl alcohol), Polyglycolide (PGA), Poly(lactide-co-glycolide), Polycaprolactone (PCL), PLACL(Poly(lactic acid-cocaprolactone)), 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌옥사이드, 이들의 염, 또는 이들의 조합인, 마이크로 니들 음각 몰드의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 당은 케토트리오스, 케토펜토스, 리보스, 아라비노스, 자일로스, 디옥시당, 프시코스, 프룩토오스, 소르보스, 타가토스, 알트로스, 글루코스, 굴로스, 갈락토스, 탈로스, 람노스, 수크로즈, 락토스, 말토오스, 트레할로스, 투라노스, 셀로비오스, 또는 이들의 조합인, 마이크로 니들 음각 몰드의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계의 가열은 오븐에 의해 이루어지는 것인, 마이크로 니들 음각 몰드의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 가열은 상기 당, 또는 고분자의 용융점 이상의 온도로 가열하는 것인, 마이크로 니들 음각 몰드의 제조방법.

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