WO2020075997A1 - 마이크로 구조체 - Google Patents

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WO2020075997A1
WO2020075997A1 PCT/KR2019/012589 KR2019012589W WO2020075997A1 WO 2020075997 A1 WO2020075997 A1 WO 2020075997A1 KR 2019012589 W KR2019012589 W KR 2019012589W WO 2020075997 A1 WO2020075997 A1 WO 2020075997A1
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substrate
tip
skin
separation
cross
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PCT/KR2019/012589
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English (en)
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정형일
양휘석
강건우
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연세대학교 산학협력단
주식회사 주빅
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Priority to US17/283,492 priority patent/US20210393933A1/en
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    • A61K9/0012—Galenical forms characterised by the site of application
    • A61K9/0019—Injectable compositions; Intramuscular, intravenous, arterial, subcutaneous administration; Compositions to be administered through the skin in an invasive manner
    • A61K9/0021—Intradermal administration, e.g. through microneedle arrays, needleless injectors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61M2202/04—Liquids
    • A61M2202/0468—Liquids non-physiological
    • A61M2202/0484—Alcohol

Definitions

  • the separation portion is formed between the base portion and the tip portion or between the substrate and the base portion, the tip portion is inserted into the skin After it can be separated between the base portion and the tip portion or between the substrate and the base portion.
  • the external force may be applied in a horizontal direction or a vertical direction with respect to the separation portion.
  • the separation unit may include a biodegradable material.
  • the cross section may be formed to be small.
  • the area of the base portion becomes narrower toward the direction away from the substrate
  • the second cross-section is located in the central portion of the separation portion when viewed in a direction away from the substrate, and the narrowest cross-section of the cross-section of the separation portion
  • the third cross-section has a wider cross-section than one end surface far from the substrate of the separation portion, the widest cross-section of the tip portion when viewed in a direction away from the substrate, the tip portion is the third end surface of the tip portion
  • the upper end may be formed in a pointed shape to have a cross section that narrows toward the direction away from the substrate.
  • the microstructure according to an embodiment of the present invention has a shorter attachment time of the micro patch, so it is possible to prevent the skin absorption rate of the drug due to sweat, fever, and skin fixation due to long-term use, so that it can be applied. While providing the same drug absorption rate and efficacy for each, it is possible to deliver the drug regardless of the skin condition, application area and environment of the target person, thereby improving the supplyability of the substance.
  • micro-structure according to an embodiment of the present invention is superior in hygiene compared to the existing micro-patch because the drug of the tip does not remain in the microphone patch, so biohazard, bio-hazardous waste and secondary damage caused by this The incidence of can be minimized.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a process in which the separation unit is physically separated in FIG. 6,
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a modification of the microstructure according to the third embodiment of the present invention.
  • the microstructure 120 may be made of a substantially conical enhancement.
  • the micro structure 120 includes a separation part 122 and a tip part 124.
  • the base portion 126 may be selectively formed.
  • the microstructure 120a may have a base portion 126 formed between the substrate 110 and the separation portion 122, as shown in FIG. 1 (b).
  • the microstructure 120b may have a base portion 126 formed between the separation portion 122 and the tip portion 124, as shown in FIG. 1 (c).
  • the separation portion 122, the tip portion 124, and the base portion 126 may be formed to have a smaller cross-section toward the tip of the tip portion 124 from the substrate 110 according to the formation order.
  • the tip portion 124 may be formed to have a smaller cross section toward the tip portion.
  • the base portion 226 may be formed between the substrate 210 and the separation portion 222.
  • the micro-structure 220b, as shown in Figure 2 (c) the base portion 226 may be formed between the separation portion 222 and the tip portion 224.
  • the tip portion 324 may have a candle shape in which the cross section increases from a separation portion 322 to a certain distance and then decreases in cross section toward the tip.
  • the separation portion 322 may be formed to have a cross section of the narrowest area in the central portion of the separation portion 322 when viewed in a direction away from the substrate 310.
  • the cross section of the narrowest area among the cross sections of the separating section 322 is defined as the second cross section.
  • the separation part 322 may be formed symmetrically around the second cross-section when viewed in the extending direction of the separation part 322, and this form is formed by pulling the separation part 322 by centrifugal force or the like. It can be a form.
  • the tip portion 324 has a wider cross section from the lower end having a narrower cross-section than the third cross-section to the extending direction, and then has the widest cross-section in the third cross-section, and the portion extending beyond the third cross-section gradually increases the width of the cross-section. Is formed to be narrowed and is formed to finish in a pointed form at one end in the extending direction of the tip portion 324. That is, the tip portion 324 may have a candle shape whose vertical cross-section has a continuous curvature.
  • the micro-structure 320a according to the present embodiment is inserted into the micro-structure 320a is inserted into the skin according to the type of the chemical solution to be inserted into the skin, the amount of force to insert the depth of the skin endothelial layer to which the drug is to be administered, etc. You can vary the depth. For example, the magnitude of the force may be 0.001 N or more.
  • the shape of the micro-structure is not particularly limited if it includes the separation parts 122, 222, 322 for separating the tip parts 123, 224, 324.
  • biocompatible and / or biodegradable materials that can be used in the present invention include, for example, polyesters, polyhydroxyalkanoates (PHAs), poly ( ⁇ -hydroxyacids), poly ( ⁇ - Hydroxy acid), poly (3-hydrobutyrate-co-valerate; PHBV), poly (3-hydroxypropionate; PHP), poly (3-hydroxyhexanoate; PHH), poly (4-hydroxyacid), poly (4-hydroxybutyrate), poly (4-hydroxyvalerate), poly (4-hydroxyhexanoate), poly (esteramide), polycaprolactone, poly Lactide, polyglycolide, poly (lactide-co-glycolide; PLGA), polydioxanone, polyorthoester, polyetherester, polyanhydride, poly (glycolic acid-co-trimethylene carbonate), Polyphosphoester, polyphosphoester urethane, poly (amino) Acid), polycyanoacrylate, poly (trimethylene carbonate), poly (imino) Acid
  • the chemical includes any one or more selected from water, aqueous solutions, and injectable esters
  • the aqueous solutions include anhydrous or hydrous lower alcohols having 1 to 4 carbon atoms, acetone, ethyl acetate, chloroform, 1,3-butylene glycol, It includes one or more selected from hexane, diethyl ether and butyl acetate
  • the injectable ester may include one or more selected from water-insoluble agents, propylene glycol, polyethylene glycol, oily components, and ethyl oleate.
  • the oil that can be mainly used as the oil component may include any one or more selected from vegetable oil, mineral oil, silicone oil and synthetic oil.
  • the type and concentration of the material and the chemicals forming the separators 122, 222, 322 may be selected so that the separators 122, 222, 322 are dissolved in a predetermined amount or more within a predetermined time period and broken even by a small external force.
  • the base parts 126.226 and 326 may be formed on the substrates 110, 210, 310 or the separation parts 122, 222, 322 in a cylindrical shape having a circular cross section.
  • the base portions 126, 226, and 326 may be formed to have a smaller cross-sectional area from the substrates 110, 210, 310 toward the separation portions 122, 222, 322, but are not limited thereto.
  • the base portion 126,226,326 may not be dissolved by chemicals or may be formed of a material having a lower solubility than the separation portions 122,222,322.
  • the tip portions 124 and 324 can be separated from the substrates 110 and 310 within a short time, the attachment time of the micro patch can be shortened. Therefore, it is possible to reduce or prevent possible side effects such as skin marks and inflammation caused by long-term application of the existing micro patch, thereby improving the stability and convenience of use.
  • the hygiene is superior to that of the existing micro patch, thereby minimizing the incidence of bioharzard, biohazardous waste, and secondary damage caused by the target. You can.
  • the separation portions 222 and 322 have a smaller area than the cross section of the interface between the base portion 226 and 326 or the substrate 210 and 310 and the interface between the tip portion 224 and 324, so they are easily broken even with a small physical force. Can be.
  • the separation parts 222 and 322 have a smaller width than the base parts 226 and 326 and the tip parts 224 and 324, and may have a concave shape in cross section.
  • the separation parts 222 and 322 are not separated from the substrate 210 and 310 and the base parts 226 and 326, and both sides of the substrate 210 and 310 and the base It can be easily broken by the applied external force because it is in a firmly fixed state between the parts 226 and 326 (see FIGS. 2 and 3 (c)).
  • the base portions 226 and 326 are formed, the base portions 226 and 326 are not detached from the substrate 210 or 310 or the separation portions 222 and 322 when a physical force is applied after inserting the tip portions 224 and 324 into the skin.
  • 222,322 may be formed of a high-strength material in order to transmit a force sufficient to break.
  • the separation parts 222 and 322 are broken by the applied force F by physically applying a force F to the substrates 210 and 310 in a horizontal or vertical direction.
  • applying a physical force in the horizontal direction repeatedly applies a force in the horizontal direction, such as when rubbing with a finger after applying the patch, and horizontally, such as when applying the patch vertically with a finger and turning it clockwise or counterclockwise.
  • applying force in the vertical direction may include applying the force in the horizontal direction together with the vertical direction as described above, in the case of separating the patch from the skin and compressing the patch with the skin, and as described above.
  • the micro-structures 120, 120a, and 120b according to the first embodiment are substantially the same as the micro-structures 220, 220a, 220b according to the second embodiment after the separation part 122 is broken. Description is omitted.
  • the separation portions 222 and 322 that remain on one side of the tip portions 224 and 324 or on one side of the base portions 226 and 326 may be dissolved by the chemical by applying the chemical to the skin.
  • the microstructure 320a separates the patch with a predetermined force immediately after a short period of time or after the substrate, that is, the microstructure-coupled patch is brought into contact with the skin, so that when the user administers the drug using the microstructure
  • the conventional microstructure has a disadvantage in that it is inconvenient to use because the drug contained in the microstructure is continuously injected into the skin and the patch must be in contact with the skin until no further injection is made.
  • the patch having a conventional microstructure must maintain a state attached to the skin during use by applying or attaching an adhesive material to the patch or substrate in order to inject the drug of the microstructure into the skin, so that the user may feel a foreign feeling during use or In some cases, pain may be felt when the patch or the substrate is removed from the skin, but the substrate or patch provided with the microstructure 320a is detached from the microstructure by a predetermined force after the microstructure is embedded in the skin. Since it does not have a separate adhesive material or adhesive layer, it has the advantage of being easy to use.
  • micro-structures 120, 120a, and 120b having an approximately conical enhancement may be formed on the substrate 110a provided with the protrusions 112.
  • the substrate 110a is a part corresponding to the microstructures 120, 120a, and 120b (the separation portion 122 of the (a) (c) or the base portion 126 of the (b)) base portion, the protrusion 112 Can be formed.
  • the protrusion 112 may be formed with a constant thickness from one surface of the substrate 110a.
  • microstructures 220, 220a and 220b having a substantially conical enhancement and having a concave shape in the center may be formed on the substrate 210a provided with the protrusions 212.
  • the substrate 210a is formed with a protrusion 212 formed in a portion corresponding to the micro structures 220, 220a, and 220b (the separation portion 222 of (a) (c) or the base portion 226 of (b)).
  • the protrusion 212 may be formed with a constant thickness from one surface of the substrate 210a.
  • the present invention can shorten the attachment time of the micro patch, thereby reducing possible side effects such as skin irritation and inflammation, and improving the stability and convenience of use.
  • the present invention does not use a separate shooting device to inject the drug into the skin, it can maximize the advantages of painlessness and irritation.

Abstract

마이크로 구조체가 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 구조체는 기판 상에 형성되며 약물을 포함하는 팁부; 및 기판과 팁부 사이에 형성되며, 팁부가 피부에 삽입된 후 기판과 팁부 사이를 분리시키되, 외력에 의해 물리적으로 분리시키거나 화학물질에 의해 화학적으로 분리시키는 분리부;를 포함한다.

Description

마이크로 구조체
본 발명은 마이크로 구조체에 관한 것으로, 특히, 피부 내에 약물을 전달하는데 이용될 수 있는 마이크로 구조체에 관한 것이다.
일반적으로, 질병의 치료 또는 미용을 위한 약물을 신체 내에 전달하기 위해 정제형 또는 캡슐제형의 경구투여나 주사바늘(needle)을 이용한다. 최근에는 마이크로 니들(microneedle)을 포함하는 여러 가지 마이크로 구조체가 개발되었다. 현재까지 개발된 마이크로 구조체는 주로 생체 내 약물 전달, 채혈, 체내 분석물질 검출 등에 사용되어 왔다.
생분해성 마이크로 구조체는 피부에 삽입되면 즉시 용해되지 않고 사용된 물질에 따라 전부 용해되는데 수분에서 수십 분이 소요된다. 따라서 마이크로 구조체가 피부에 삽입되고 피부 내에서 용해되는 동안 마이크로 구조체의 피부 이탈을 막기 위해 피부에 고정할 수 있는 패치를 사용하였다.
그러나 종래의 마이크로 패치는 대상자의 피부 상태에 따라 상이한 패치 적용 시간이 요구된다. 이때, 마이크로 패치의 부착 시간의 증가에 따라 적용 대상자에게 피부 자극, 및 염증 등 부작용을 초래한다.
또한, 땀이나 체온 상승에 의해 마이크로 구조체에 함유된 약물이 피부 내에 흡수되기 전에 일부가 피부 밖에서 용융되어 패치 내에 잔존하기 때문에 피부에 전달되는 약물의 양이 불균일하여 정량 전달의 목적을 달성하지 못한다.
따라서 마이크로 패치의 오랜 부착 시간, 약물 전달의 저효율, 및 약물 전달량의 불균일을 해소할 수 있는 마이크로 구조체의 필요성이 증가하고 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 피부에 삽입된 후 마이크로 구조체를 단시간 내에 기판으로부터 분리할 수 있는 마이크로 구조체를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 피부에 견고하게 삽입되어 정확한 약물 전달이 가능하고 외력에 의해 피부로부터 이탈되지 않는 마이크로 구조체를 제공하고자 한다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 약물을 포함하는 팁부; 및 기판과 상기 팁부 사이에 형성되며, 상기 팁부가 피부에 삽입된 후 상기 기판과 상기 팁부 사이를 분리시키되, 외력에 의해 물리적으로 분리시키거나 화학물질에 의해 화학적으로 분리시키는 분리부;를 포함하는 마이크로 구조체가 제공된다.
일 실시예에서, 상기 기판 또는 상기 팁부의 일측 상에 형성되는 베이스부를 더 포함하고, 상기 분리부는 상기 베이스부와 상기 팁부 사이 또는 상기 기판과 상기 베이스부 사이에 형성되며, 상기 팁부가 피부에 삽입된 후 상기 베이스부와 상기 팁부 사이 또는 상기 기판과 상기 베이스부 사이를 분리시킬 수 있다.
일 실시예에서, 상기 분리부는 생분해성 고분자 및 당류 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 분리부는 상기 화학물질에 의해 용해되는데 소요되는 시간이 5분 미만이거나 상기 화학물질에 의해 3분 내에 단위 체적당 70% 이상이 용해될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 화학물질은 상기 기판과 상기 피부 사이에 유입되거나 상기 팁부가 상기 피부에 삽입되기 전에 상기 피부 상에 도포될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 화학물질은 물, 수용액, 및 주사 가능한 에스테르 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 수용액은 탄소수 1-4의 무수 또는 함수 저급 알코올, 아세톤, 에틸아세테이트, 클로로포름, 1,3-부틸렌글리콜, 헥산, 디에틸에테르 및 부틸아세테이트 중에서 선택된 하나 이상을 포함하고, 상기 주사 가능한 에스테르는 비수용성제, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 유상 성분, 및 에틸올레이트 중에서 선택된 하나 이상을 포함하고, 유상 성분으로서 사용될 수 있는 오일은 식물성 오일, 광물성 오일, 실리콘유 및 합성유 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 분리부는 양측의 단면보다 중앙부의 단면이 작은 면적을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 분리부는 상기 팁부 또는 상기 기판과의 결합력보다 작은 힘에 의해 파단될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 분리부는 상기 팁부가 상기 피부로부터 이탈되는 힘보다 작은 힘에 의해 파단될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 외력은 상기 분리부에 대하여 수평 방향 또는 수직 방향으로 가해질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 분리부는 생분해성 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 그 단면이 작게 되도록 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 팁부는 그 수직 단면이 첨단부로 갈수록 작게 형성되거나, 그 수직 단면이 연속적인 곡률로 이루어진 캔들 형상을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기판은 상기 분리부에 대응하는 부위에 일정 두께를 갖는 돌출부가 형성되고, 단면상으로 수평한 직선, 기울어진 사선, 또는 중앙이 볼록하거나 오목한 곡선으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판 상에 형성되며 제1단면을 갖는 베이스부; 상기 베이스부의 상기 제1단면보다 작은 제2단면을 포함하며, 상기 기판으로부터 멀어지는 방향으로 연장되도록 상기 베이스부 상에 형성된 분리부; 및 상기 분리부의 상기 제2단면보다 넓은 제3단면을 포함하며, 상기 기판으로부터 멀어지는 방향으로 연장되도록 상기 분리부 상에 형성된 팁부를 포함하며, 상기 베이스부, 상기 분리부 및 상기 팁부의 외측면은 상기 기판으로부터 멀어지는 방향으로 연속한 곡률을 갖는 마이크로 구조체가 제공된다.
일 실시예에서, 상기 베이스부는 상기 기판으로부터 멀어지는 방향으로 갈수록 면적이 좁아지고, 상기 제2단면은 상기 기판으로부터 멀어지는 방향으로 볼 때 상기 분리부의 중앙 부분에 위치되며, 상기 분리부의 단면 중 가장 좁은 단면이며, 상기 제3단면은 상기 분리부의 상기 기판으로부터 먼 일 단부면보다 넓은 단면을 가지며, 상기 기판으로부터 멀어지는 방향으로 볼 때 상기 팁부의 단면 중 가장 넓은 단면이며, 상기 팁부는 상기 팁부의 상기 제3단면으로부터 상기 기판으로부터 멀어지는 방향으로 갈수록 좁아지는 단면을 갖도록 상단부가 뾰족한 형태로 이루어질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 베이스부, 상기 분리부 및 상기 팁부는 일체로 형성되거나, 상기 베이스부 및 상기 팁부는 서로 다른 물질로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1단면의 지름은 10~1,000um이고, 제2단면의 지름은 5~500um이며, 상기 기판으로부터 상기 제2단면까지의 연장 길이는 50~1,000um이고, 상기 제3단면의 지름은 100~500um이며, 상기 제3단면으로부터 상기 팁부의 단부까지의 거리는 100~1,000um이고, 상기 기판으로부터 상기 팁부 단부까지의 전체 연장 길이는 200 ~2,000um일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 팁부는 상기 기판으로부터 멀어지는 방향으로 상기 분리부의 일단부로부터 상기 제3단면까지 제1연장 길이에 위치한 제1부피 영역, 상기 제3단면으로부터 상기 제1연장 길이의 2배의 연장 길이에 위치한 제2부피 영역 및 상기 제2부피 영역의 상부에 위치한 제3부피 영역을 포함하고, 상기 제1부피 영역 및 상기 제2부피 영역을 합한 부피는 상기 제3부피 영역의 2~1000배 부피이고, 상기 팁부가 상기 베이스부 및 상기 분리부의 부피보다 1.5 ~ 100배 부피를 가지며, 상기 베이스부로부터 상기 팁부까지의 전체 높이 방향으로 상위 60%의 높이 범위의 부피가 전체 부피의 60~90%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 구조체는 피부 삽입 시 체내에 삽입되는 팁부의 단면의 넓이를 분리부의 단면의 넓이보다 넓게 형성함으로써 마이크로 구조체의 분리부가 물리적 또는 화학적으로 절단된 상태에서 큰 부피의 팁부가 피부 내에 유지될 수 있어 많은 약물을 피부 내에 전달시킬 수 있고, 팁부가 피부 내에 삽입된 상태에서 빠지지 않고 피부에 잘 고정될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 구조체는 분리부가 기판과 약물을 포함하는 팁부를 물리적 또는 화학적으로 분리시킴으로써, 약물이 함유된 팁부가 단시간 내에 분리되거나 팁부와 함께 베이스부도 단시간 내에 분리될 수 있으므로, 마이크로 패치의 부착시간을 단축할 수 있어 피부 자극 및 염증 등의 발생 가능한 부작용을 감소시킬 수 있고, 사용의 안정성 및 편의성을 증진시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 구조체는 마이크로 패치의 부착시간이 단축되므로 장시간 사용에 따른 땀, 발열, 및 피부 고정이 용이하지 않음 등에 의한 약물의 피부 흡수율 저하를 방지할 수 있어 적용 대상자마다 동일한 약물 흡수율 및 효능을 제공하는 동시에 적용 대상자의 피부 상태, 적용부위 및 환경과 관계없이 약물을 전달할 수 있어 물질의 공급성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 구조체는 약물을 피부 내에 투입하기 위해 별도의 슈팅 디바이스를 사용하지 않으므로 무통증 및 무자극의 장점을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 구조체는 약물이 함유된 팁부가 피부 내에 완전히 삽입되고, 피부 밖에서의 용해에 의해 마이크로 패치에 잔존물이 존재하지 않고 모두 피부 내에 흡수되므로 약물의 정량전달을 가능하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 구조체는 팁부의 약물이 마이크 패치에 남지 않기 때문에 기존 마이크로 패치에 비해 위생적으로 우수하므로 적용 대상자의 바이오하자드(bioharzard), 생체위헙성 폐기물 및 이로 인한 이차 피해의 발생도를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로 구조체의 단면도,
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로 구조체의 단면도,
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 마이크로 구조체의 단면도,
도 4는 도 1의 마이크로 구조체가 피부에 삽입된 상태를 도시한 단면도,
도 5는 도 2의 마이크로 구조체가 피부에 삽입된 상태를 도시한 단면도,
도 6은 도 3의 마이크로 구조체가 피부에 삽입된 상태를 도시한 단면도,
도 7은 도 4에서 분리부가 화학적으로 분리되는 과정을 설명하기 위한 단면도,
도 8은 도 6에서 분리부가 화학적으로 분리되는 과정을 설명하기 위한 단면도,
도 9는 도 4에서 분리부가 물리적으로 분리되는 과정을 설명하기 위한 단면도,
도 10은 도 6에서 분리부가 물리적으로 분리되는 과정을 설명하기 위한 단면도,
도 11은 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로 구조체의 변형예의 단면도,
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로 구조체의 변형예의 단면도, 그리고,
도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 마이크로 구조체의 변형예의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 마이크로 구조체를 보다 상세히 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로 구조체의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로 구조체의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 마이크로 구조체의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로 구조체(120)는 대략 원뿔 향상으로 이루어질 수 있다. 마이크로 구조체(120)는 분리부(122), 및 팁부(124)를 포함한다. 여기서, 베이스부(126)가 선택적으로 형성될 수 있다.
일례로서, 마이크로 구조체(120a)는 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 베이스부(126)가 기판(110)과 분리부(122) 사이에 형성될 수 있다. 다른 예로서, 마이크로 구조체(120b)는 도 1(c)에 도시된 바와 같이, 베이스부(126)가 분리부(122)와 팁부(124) 사이에 형성될 수도 있다.
여기서, 분리부(122), 팁부(124), 및 베이스부(126)는 그 형성 순서에 따라 기판(110)으로부터 팁부(124)의 첨단부 측으로 갈수록 그 단면이 작게 되도록 형성될 수 있다. 특히, 팁부(124)는 그 단면이 상기 첨단부로 갈수록 작게 형성될 수 있다.
이때, 마이크로 구조체(120,120a,120b)는 기판(110)에 형성되어 마이크로 패치(100,100a,100b)를 형성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로 구조체(220)는 제1실시예에 따른 마이크로 구조체(120)와 유사하지만, 분리부(222)가 양측의 단면보다 중앙부의 단면이 작은 면적을 가질 수 있다. 마이크로 구조체(220)는 분리부(222), 및 팁부(224)를 포함한다. 여기서, 베이스부(226)가 선택적으로 형성될 수 있다.
일례로서, 마이크로 구조체(220a)는 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 베이스부(226)가 기판(210)과 분리부(222) 사이에 형성될 수 있다. 다른 예로서, 마이크로 구조체(220b)는 도 2(c)에 도시된 바와 같이, 베이스부(226)가 분리부(222)와 팁부(224) 사이에 형성될 수도 있다.
이때, 마이크로 구조체(220,220a,220b)는 기판(210)에 형성되어 마이크로 패치(200,200a,200b)를 형성할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 마이크로 구조체(320)는 대략 캔들 형상으로 이루어질 수 있다. 즉, 마이크로 구조체(320)는 수직 단면상 연속적인 곡률을 갖도록 형성될 수 있다. 마이크로 구조체(320)는 분리부(322), 및 팁부(324)를 포함한다. 여기서, 베이스부(326)가 선택적으로 형성될 수 있다.
일례로서, 마이크로 구조체(320a)는 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 베이스부(326)가 기판(310)과 분리부(322) 사이에 형성될 수 있다. 다른 예로서, 마이크로 구조체(320b)는 도 3(c)에 도시된 바와 같이, 베이스부(326)가 분리부(322)와 팁부(324) 사이에 형성될 수도 있다.
여기서, 팁부(324)는 분리부(322)로부터 일정거리까지 단면이 증가하다가 첨단부로 갈수록 단면이 감소하는 캔들 형상을 가질 수 있다.
특히, 도 3(b)에서, 본 실시예에서 베이스부(326)는 기판에 접하는 제1단면을 구비하며, 제1단면, 즉 기판(310)에 접하는 베이스부(326)의 지름의 길이가 10 ~ 1,000um 일 수 있다. 다만, 베이스부(326)의 지름의 길이가 이에 제한되는 것은 아니다.
본 실시예에서, 베이스부(326)는 기판(310)으로부터 멀어지는 방향으로 갈수록 단면의 면적이 좁아지도록 형성될 수 있다. 기판(310)으로부터 멀어지는 방향으로 베이스부(326)의 연장 길이는 10~500um일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 베이스부(326)의 상부면은 베이스부(326)의 제1단면보다 좁은 면적의 단면을 가질 수 있으며, 이 때, 베이스부(326) 상부면의 단면의 지름은 5~750um 일 수 있다.
도 3(b)에서 볼 때 베이스부(326)의 상부, 즉, 기판(310)으로부터 멀어진 방향측으로 베이스부(326)의 단부에는 분리부(322)가 위치된다.
분리부(322)는 상기 베이스부(326)의 상부면으로부터 연속적으로 또는 불연속적으로 연장되도록 형성될 수 있으며, 베이스부(326)의 제1단면보다 작은 제2단면을 포함할 수 있다. 분리부(322)는 단면이 원형인 원기둥 형태로 이루어질 수 있다.
본 실시예에서 분리부(322)는 기판(310)으로부터 멀어지는 방향으로 볼 때 분리부(322)의 중앙부분에서 가장 좁은 면적의 단면을 갖도록 형성될 수 있다. 본 실시예에서 분리부(322)의 중앙 부분에 위치되어 분리부(322)의 단면 중 가장 좁은 면적의 단면을 제2단면으로 규정하여 설명한다.
본 실시예에서, 제2단면의 지름은 5~500um일 수 있다.
본 실시예에서 분리부(322)는 분리부(322)의 연장 방향으로 볼 때, 제2단면을 중심으로 대칭으로 이루어질 수 있는데, 이와 같은 형태는 분리부(322)를 원심력 등에 의하여 인장함으로써 형성되는 형태일 수 있다.
한편, 기판(310)으로부터 분리부(322)의 제2단면까지의 연장 길이는 50~1,000um일 수 있고, 분리부(322)의 연장 길이는 50~1,000um일 수 있다.
본 실시예에서, 분리부(322)의 상단면의 길이는 베이스부(326) 상부면의 단면의 지름과 동일하게 형성될 수 있고, 그 상부에는 팁부(324)가 형성될 수 있다. 팁부(324)는 분리부(322)와 연속적 또는 비연속적으로 연결될 수 있으며, 분리부(322)로부터 연장된 원형 단면을 갖는 기둥 형태로 이루어질 수 있다.
팁부(324)는 분리부(322)의 제2단면보다 넓은 면적을 갖는 제3단면을 구비한다. 본 실시예에서, 제3단면은 팁부(324)를 형성하는 횡단면 중 가장 넓은 면적을 갖는 단면으로 규정될 수 있다. 본 실시예에서 제3단면의 지름은 100~500um일 수 있다. 이 때, 기판으로부터 제3단면까지의 거리는 100~1,000um일 수 있고, 제3단면으로부터 상기 팁부(324)까지의 첨단부까지의 거리는 100~1,000um일 수 있다. 또한 베이스부(326)의 연장 길이는 100~1,000um일 수 있다.
이에 따라 팁부(324)는 제3단면보다 좁은 단면을 갖는 하부로부터 연장 방향으로 갈수록 단면의 넓이가 넓어지다가 제3단면에서 가장 넓은 단면을 가지며, 제3단면을 지나 연장된 부분은 점점 단면의 넓이가 좁아지도록 형성되어 팁부(324)의 연장 방향 일단부에서 뾰족한 형태로 마감되도록 형성된다. 즉, 팁부(324)는 그 수직 단면이 연속적인 곡률로 이루어진 캔들 형상을 가질 수 있다.
본 실시예에서, 팁부(324)는 상기 기판(310)으로부터 멀어지는 방향으로 상기 분리부(322)의 일단부로부터 상기 제3단면까지의 제1연장 길이에 위치한 제1부피 영역, 상기 제3단면으로부터 상기 제1연장 길이의 2배의 연장 길이에 위치한 제2부피 영역 및 상기 제2부피 영역의 상부에 위치한 제3부피 영역을 포함할 수 있다. 제2부피 영역의 상단면의 길이는 분리부(322)의 상단면의 길이보다 같거나 작을 수 있다. 이 때, 상기 제1부피 영역 및 상기 제2부피 영역을 합한 부피는 상기 제3부피 영역의 2~1000배 부피일 수 있다. 그리고, 팁부(324)가 베이스부(326) 및 분리부(322)의 부피보다 1.5 ~ 100배 부피를 가질 수 있다. 본 실시예에서, 팁부(324)는 마이크로 구조체(320a)가 피부에 삽입된 상태에서 피부 내부로 주입되는 약물을 함유한 부분일 수 있으며, 팁부(324)의 크기가 클수록 피부 내로 주입될 수 있는 약물의 양이 많아질 수 있다.
이에 따라, 베이스부(326), 분리부(322) 및 팁부(324)를 포함하는 본 실시예에 따른 마이크로 구조체는 전체적으로 캔들(촛불) 형태를 이루도록 형성된다.
이때, 베이스부(326), 분리부(322) 및 팁부(324)의 외측면은 기판(310)으로부터 멀어지는 방향으로 연속한 곡면으로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 외측면은 기판(310)으로부터 멀어지는 방향으로 연속한 곡률을 가질 수 있다. 그러나 베이스부(326), 분리부(322) 및 팁부(324)의 제조 공정에 따라 베이스부(326), 분리부(322) 및 팁부(324)가 불연속한 면을 갖도록 형성될 수도 있다.
이때, 기판(310)으로부터 마이크로 구조체의 팁부(324)의 첨단부까지의 전체 연장 길이는 200~2,000um일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 실시예에 따른 마이크로 구조체(320a)는 내부가 채워진 형태로 이루어질 수 있으며, 그 내부에 피부에 투여하기 위한 약물을 함유하도록 형성될 수 있다.
여기서, 본 실시예에 따른 마이크로 구조체(320a)는 피부에 삽입되는 약액의 종류, 약물이 투여되어야 하는 피부 내피층의 깊이 삽입하기 위한 힘의 크기 등에 따라 피부에 삽입되는 마이크로 구조체(320a)의 삽입 깊이를 달리할 수 있다. 일 예로, 힘의 크기는 0.001 N 이상일 수 있다.
마이크로 구조체(320a)가 피부에 다양한 깊이로 삽입된 경우이더라도, 마이크로 구조체(320a)는 팁부(324)의 가장 넓은 단면을 갖는 제3단면 부분이 피부의 표피층 보다 깊은 위치에 배치되어야 할 필요가 있다.
만일 팁부(324)의 가장 넓은 단면을 갖는 제3단면 부분이 피부의 표피층을 지나 피부 내부로 들어가지 않은 경우에는, 마이크로 구조체(320a)가 피부의 탄력에 의하여 피부 내부에 박히지 못하고 피부로부터 피부 외측으로 이탈될 수 있다.
본 실시예에 따른 마이크로 구조체(320a)는 마이크로 구조체(320a) 가 형성된 기판(310)을 피부에 가압하여 마이크로 구조체(320a)의 가장 넓은 단면을 갖는 부분, 즉 팁부(324)가 피부 내부에 삽입되도록 한 상태에서 마이크로 구조체(320a)의 분리부(322)를 파단시킴으로써 마이크로 구조체(320a)가 피부 내부에 위치되도록 할 수 있다.
본 실시예에 따른 마이크로 구조체를 설명함에 있어, 마이크로 구조체를 베이스부, 분리부(322) 및 팁부(324)로 구별하여 설명하고, 베이스부, 분리부(322) 및 팁부(324)의 일 단면의 길이를 예시적으로 설명하였으나, 마이크로 구조체가 단일 재료로 제작되고 일체로 형성된 경우 베이스부, 분리부(322) 및 팁부(324)는 명확하게 구획되지 않을 수 있는 바, 본 실시예에서 설명한 각 단면의 길이는 예시적인 것임을 당업자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 또한 제조 공정에 따라서 도 3(a)와 같이 마이크로 구조체에 베이스부(326)가 형성되지 않을 수도 있다.
이에 의해, 팁부(324), 분리부(322) 및 베이스부(326)의 길이, 폭 및 단면의 넓이를 조절하여 다양한 피부 투입 깊이를 결정할 수 있으며, 약물이 투여되는 양을 조절할 수 있어 다양한 형태의 마이크로 구조체를 제공할 수 있다.
또한, 팁부(324)와 피부의 접촉 면적이 증가하기 때문에 팁부(324)의 체액에 의한 용해가 더 빠르게 진행될 수 있고, 피부와의 결합력이 증가할 수 있다. 따라서 상대적으로 작은 물리적 힘에 의해 팁부(324)가 피부 밖으로 이탈되지 않으면서도 분리부(322)가 파단될 수 있다. 또한, 팁부(324)는 중앙부가 볼록한 형상을 갖기 때문에 내부의 체적이 증가하므로 함유되는 약물의 양을 증가시킬 수 있다.
이때, 마이크로 구조체(320,320a,320b)는 기판(310)에 형성되어 마이크로 패치(300,300a,300b)를 형성할 수 있다.
그러나 본 발명에서 마이크로 구조체의 형상은 팁부(123,224,324)를 분리하기 위한 분리부(122,222,322)를 포함하면 이에 특별히 한정되지 않는다.
본 발명에서, 상기 마이크로 구조체는 화학물질과 같은 용매를 통하여 분리부(122,222,322)의 화학적 용해를 통해 분리시키거나 외력에 의한 분리부(122,222,322)의 물리적 파괴를 통해 분리시킴으로써, 기존 마이크로 패치의 한계를 극복하여 약물 전달 정확성과 편의성 및 안전성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 마이크로 구조체는 팁부(124,224,324)가 피부에 삽입된 후 팁부(124,224,324)의 분리가 단시간 내에 이루어지기 때문에, 피부를 통해 전달하고자 하는 약물의 공급성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 마이크로 구조체에 이용될 수 있는 약물은 특별하게 제한되지 않는다. 예를 들어, 상기 약물은 화학 약물, 단백질 의약, 펩타이드 의약, 유전자 치료용 핵산 분자, 나노입자, 기능성 화장품 유효성분 및 미용 성분 등을 포함한다.
또한, 본 발명에 이용될 수 있는 약물은 예를 들어, 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 한정되는 것은 아니다.
여기서, 상기 마이크로 구조체를 형성하는 분리부(122,222,322), 팁부(124,224,324) 및 베이스부(126,226,326)는 동일한 재료를 이용하여 일체로 형성되거나 다른 물질로 형성될 수 있다.
본 발명에서 이용되는 마이크로 구조체를 형성하는 재료는 생체적합성 또는 생분해성 물질을 포함한다. 여기서, 용어 "생체적합성 물질"은 실질적으로 인체에 독성이 없고 화학적으로 불활성이며 면역원성이 없는 물질을 의미한다. 본 명세서에서 용어 "생분해성 물질"은 생체 내에서 체액 또는 미생물 등에 의해서 분해될 수 있는 물질을 의미한다.
구체적으로, 본 발명에서 이용될 수 있는 생체적합성 및/또는 생분해성 물질은, 예를 들어 폴리에스테르, 폴리하이드록시알카노에이트(PHAs), 폴리(α-하이드록시액시드), 폴리(β-하이드록시액시드), 폴리(3-하이드로식부티레이트-co-발러레이트; PHBV), 폴리(3-하이드록시프로프리오네이트; PHP), 폴리(3-하이드록시헥사노에이트; PHH), 폴리(4-하이드록시액시드), 폴리(4-하이드록시부티레이트), 폴리(4-하이드록시발러레이트), 폴리(4-하이드록시헥사노에이트), 폴리(에스테르아마이드), 폴리카프로락톤, 폴리락타이드, 폴리글리코라이드, 폴리(락타이드-co-글리코라이드; PLGA), 폴리디옥사논, 폴리오르토에스테르, 폴리에테르에스테르, 폴리언하이드라이드, 폴리(글리콜산-co-트리메틸렌 카보네이트), 폴리포스포에스테르, 폴리포스포에스테르 우레탄, 폴리(아미노산), 폴리사이아노아크릴레이트, 폴리(트리메틸렌 카보네이트), 폴리(이미노카보네이트), 폴리(타이로신 카보네이트), 폴리카보네이트, 폴리(타이로신 아릴레이트), 폴리알킬렌 옥살레이트, 폴리포스파젠스, PHA-PEG, 에틸렌비닐알코올코폴리머(EVOH), 폴리우레탄, 실리콘, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리이소부틸렌과 에틸렌-알파올레핀 공중합체, 스틸렌-이소브틸렌-스틸렌 트리블록 공중합체, 아크릴 중합체 및 공중합체, 비닐 할라이드 중합체 및 공중합체, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 에테르, 폴리비닐 메틸 에테르, 폴리비닐리덴 할라이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리플루오로알켄, 폴리퍼플루오로알켄, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐케톤, 폴리비닐 아로마틱스, 폴리스틸렌, 폴리비닐 에스테르, 폴리비닐 아세테이트, 에틸렌-메틸 메타크릴레이트 공중합체, 아크릴로니트릴-스틸렌 공중합체, ABS 수지와 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 폴리아마이드, 알키드 수지, 폴리옥시메틸렌, 폴리이미드, 폴리에테르, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴산-co-말레산, 키토산, 덱스트란, 셀룰로오스, 헤파린, 히알루론산, 알기네이트, 이눌린, 녹말 또는 글리코겐이고, 바람직하게는 폴리에스테르, 폴리하이드록시알카노에이트(PHAs), 폴리(α-하이드록시액시드), 폴리(β-하이드록시액시드), 폴리(3-하이드로식부티레이트-co-발러레이트; PHBV), 폴리(3-하이드록시프로프리오네이트; PHP), 폴리(3-하이드록시헥사노에이트; PHH), 폴리(4-하이드록시액시드), 폴리(4-하이드록시부티레이트), 폴리(4-하이드록시발러레이트), 폴리(4-하이드록시헥사노에이트), 폴리(에스테르아마이드), 폴리카프로락톤, 폴리락타이드, 폴리글리코라이드, 폴리(락타이드-co-글리코라이드; PLGA), 폴리디옥사논, 폴리오르토에스테르, 폴__리에테르에스테르, 폴리언하이드라이드, 폴리(글리콜산-co-트리메틸렌 카보네이트), 폴리포스포에스테르, 폴리포스포에스테르 우레탄, 폴리(아미노산), 폴리사이아노아크릴레이트, 폴리(트리메틸렌 카보네이트), 폴리(이미노카보네이트), 폴리(타이로신 카보네이트), 폴리카보네이트, 폴리(타이로신 아릴레이트), 폴리알킬렌 옥살레이트, 폴리포스파젠스, PHA-PEG, 키토산, 덱스트란, 셀룰로오스, 헤파린, 히알루론산, 알기네이트, 이눌린, 녹말 또는 글리코겐이다.
이때, 마이크로 구조체는 상기와 같은 약물들의 점성조성물을 스팟팅에 의해 형성될 수 있다. 여기서, 용어 "점성조성물"은 형상 변화가 되어 마이크로 구조체를 형성할 수 있는 능력을 갖는 조성물을 의미한다.
분리부(122,222,322)는 기판(110,210,310) 상에 형성되거나(도 1 내지 도 3의 (a)(c) 참조), 베이스부(126,226,326) 상에 형성되며(도 1 내지 도 3의 (b) 참조), 팁부(124,224,324)가 피부에 삽입된 후 화학물질에 의해 용해되어 기판(110,210,310)과 팁부(124,224,324) 사이(도 1 내지 도 3의 (a) 참조), 팁부(124,224,324)와 베이스부(126.226.326) 사이(도 1 내지 도 3의 (b) 참조) 또는 기판(110,210,310)과 베이스부(126,226,326) 사이(도 1 내지 도 3의 (c) 참조)를 화학적으로 분리시킬 수 있다.
상기 화학물질은 물, 수용액, 및 주사 가능한 에스테르 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 수용액은 탄소수 1-4의 무수 또는 함수 저급 알코올, 아세톤, 에틸아세테이트, 클로로포름, 1,3-부틸렌글리콜, 헥산, 디에틸에테르 및 부틸아세테이트 중에서 선택된 하나 이상을 포함하고, 상기 주사 가능한 에스테르는 비수용성제, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 유상 성분, 및 에틸올레이트 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 여기서, 유상 성분으로서 주로 사용될 수 있는 오일은 식물성 오일, 광물성 오일, 실리콘유 및 합성유 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
이때, 분리부(122,222,322)는 화학물질에 대한 용해도가 팁부(124,224,324) 및/또는 베이스부(126,226,326)의 용해도보다 클 수 있다.
이와 같이, 분리부(122,222,322)는 용매로서 부가되는 상기 화학물질에 의해 쉽게 용해되어 팁부(124,224,324)가 분리되도록 용해도가 높은 물질로 형성될 수 있다. 일례로, 분리부(122,222,322)는 히알루론산 또는 카복시메틸셀룰로오즈 등과 같은 생분해성 고분자, 및 클루코오즈 또는 수크로오즈 등과 같은 당류 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 분리부(122,222,322)는 화학물질에 의해 완전히 용해되지 않고, 그 일부가 팁부(124,224,324)의 일측에 잔존되거나(도 1 내지 도 3의 (a)(c) 참조), 베이스부(126,216,326)의 일측에 잔존되는 경우(도 1 내지 도 3의 (b) 참조), 피부에 의해 용해될 수 있도록 생분해성 물질을 포함할 수 있다.
이때, 분리부(122,222,322)는 상기 화학물질에 의해 용해되어 기판(110,210,310)과 팁부(124,224,324) 사이를 분리시키거나(도 1 내지 도 3의 (a) 참조), 베이스부(126,226,326)와 팁부(124,224,324) 사이(도 1 내지 도 3의 (b) 참조)를 분리시키거나 기판(110,210,310)과 베이스부(126,226,326) 사이를 분리시키는데(도 1 내지 도 3의 (c) 참조) 소요되는 시간이 5분 미만일 수 있다. 즉, 분리부(122,222,322)는 일정 시간 내에 기판(110,210,310)과 팁부(124,224,324)가 완전히 분리되거나(도 1 내지 도 3의 (a) 참조), 베이스부(126)와 팁부(124,224,324)가 완전히 분리되거나(도 1 내지 도 3의 (b) 참조), 기판(110,210,310)과 베이스부(126,226,326)가 완전히 분리될 수 있도록 (도 1 내지 도 3의 (c) 참조) 상기 화학물질에 의해 용해될 수 있다. 여기서, 분리부(122,222,322)가 용해되는데 소요되는 시간이 5분 이상인 경우, 기존의 마이크로 패치와 같이, 사용자에 따라 피부 자극, 및 염증 등 부작용을 초래할 수 있다.
이때, 분리부(122,222,322)를 형성하는 물질과 상기 화학물질의 종류 및 농도는 분리부(122,222,322)가 일정시간 내에 충분하게 기판(110,210,310)과 팁부(124,224,324) 사이를 분리시키거나(도 1 내지 도 3의 (a) 참조), 베이스부(126)와 팁부(124,224,324) 사이를 분리시키거나(도 1 내지 도 3의 (b) 참조), 기판(110,210,310_과 베이스부(126,226,326) 사이를 분리시킬 수 있는(도 1 내지 도 3의 (c) 참조) 정도로 용해되도록 선택될 수 있다.
또한, 분리부(122,222,322)는 상기 화학물질에 의해 3분 내에 단위 체적당 70% 이상이 용해될 수 있다. 여기서, 분리부(122,222,322)는 완전히 용해되지 않더라도 작은 외력에 의해 기판(110,210,310)과 팁부(124,224,324) 사이를 분리시키거나(도 1 내지 도 3의 (a) 참조), 베이스부(126,226,326)와 팁부(124,224,324) 사이를 분리시키거나(도 1 내지 도 3의 (b) 참조), 기판(110,210,310)과 베이스부(126,226,326) 사이를 분리시킬 수 있다(도 1 내지 도 3의 (c) 참조). 즉, 분리부(122,222,322)는 단위체적당 70% 이상 용해되면, 기판(110,210,310) 및 팁부(124,224,324)와의 결합력이 약해지거나(도 1 내지 도 3의 (a) 참조), 베이스부(126,226,326) 및 팁부(124,224,324)와의 결합력이 약해지거나(도 1 내지 도 3의 (b) 참조), 기판(110,210,310) 및 베이스부(126,226,326)와의 결합력이 약해지기 때문에(도 1 내지 도 3의 (c) 참조), 작은 외력에 의해서도 파단될 수 있다.
여기서, 분리부(122,222,322)의 일정 체적이 용해되는데 소요되는 시간이 3분 이상인 경우, 기존의 마이크로 패치와 같이, 사용자에 따라 피부 자극, 및 염증 등 부작용을 초래할 수 있다.
또한, 분리부(122,222,322)의 단위 체적당 70% 미만이 용해되는 경우, 분리부(122,222,322)를 파단시키기 위한 외력이 분리부(122,222,322)와 팁부(124,224,324)의 결합력보다 크거나(도 1 내지 도 3의 (a) 참조), 분리부(122,222,322)와 팁부(124,224,324) 또는 베이스부(126,226,326)와의 결합력보다 크거나(도 1 내지 도 3의 (b) 참조),분리부(122,222,322)와 기판(110,210,310) 또는 베이스부(126,226,326)와의 결합력보다 크거나(도 1 내지 도 3의 (c) 참조), 팁부(124,224,324)와 피부의 결합력보다 크게 되면, 팁부(124,224,324)가 피부로부터 이탈될 수 있다.
이때, 분리부(122,222,322)를 형성하는 물질과 상기 화학물질의 종류 및 농도는 분리부(122,222,322)가 일정시간 내에 일정량 이상 용해되어 작은 외력에 의해도 파단될 수 있도록 선택될 수 있다.
팁부(124,224,324)는 상기와 같은 약물을 포함할 수 있다. 또한, 팁부(124,224,324)는 피부 삽입후 탑재된 약물이 피부로 용이하게 전달되도록 체액에 의한 용해성이 높은 물질일 수 있다. 즉, 팁부(124,224,324)는 생체적합성 물질 또는 생분해성 물질을 포함할 수 있다.
베이스부(126.226,326)는 단면이 원형인 원기둥 형태로 기판(110,210,310) 또는 분리부(122,222,322) 상에 형성될 수 있다. 여기서, 베이스부(126,226,326)는 기판(110,210,310)으로부터 분리부(122,222,322) 측으로 갈수록 단면적이 작게 되도록 형성될 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 이때, 베이스부(126,226,326)는 화학물질에 의해 용해되지 않거나 분리부(122,222,322)에 비하여 용해도가 작은 물질로 형성될 수 있다.
이와 같은 베이스부(126,226,326)는 팁부(124,224,324)가 피부(1)에 완전히 삽입될 수 있도록 지지력을 제공하는 기능을 갖는다. 따라서 베이스부(126,226,326)는 팁부(124,224,324)에 포함되는 약물을 포함하지 않을 수 있다. 이에 의해, 팁부(124,224,324)가 피부(1)에 완전히 삽입됨으로써, 피부(1)로 투여되는 약물의 양을 일정하게 유지 및 관리할 수 있다.
대안적으로, 베이스부(126,226,326)가 팁부(124,224,324) 상에 형성되는 경우, 팁부(124,224,324)와 일체로 형성되거나, 팁부(124,224,324)의 약물을 포함할 수 있다. 이에 의해, 팁부(124,224,324)에만 약물을 포함하는 경우에 비하여 피부(1)로 투여되는 약물의 양을 증가시킬 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 8을 참조하여 분리부(122,222,322)가 화학적으로 분리됨으로써 상기 마이크로 구조체가 피부(1) 내에 삽입되는 과정을 설명한다.
도 4는 도 1의 마이크로 구조체가 피부에 삽입된 상태를 도시한 단면도이고, 도 5는 도 2의 마이크로 구조체가 피부에 삽입된 상태를 도시한 단면도이며, 도 6은 도 3의 마이크로 구조체가 피부에 삽입된 상태를 도시한 단면도이고, 도 7은 도 4에서 분리부가 화학적으로 분리되는 과정을 설명하기 위한 단면도이며, 도 8은 도 6에서 분리부가 화학적으로 분리되는 과정을 설명하기 위한 단면도,
도 4 내지 도 6을 참조하면, 팁부(124,224,324)가 피부(1) 내에 삽입되도록 상기 마이크로 패치를 피부(1)에 밀착시킨다. 이때, 팁부(124,224,324)가 피부(1) 내에 충분히 삽입되는 동시에 기판(110,210,310)의 전체에 대하여 균일하게 삽입될 수 있도록 기판(110,210,310)을 균일한 힘으로 가압한다.
이때, 도 4 내지 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 베이스부(126,226,326)가 없는 경우, 팁부(124,224,324)만이 피부(1)에 삽입될 수 있다.
이와 유사하게, 도 4 내지 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 베이스부(126,226,326)가 기판(110,210,310) 상에 형성되는 경우, 팁부(124,224,324)만이 피부(1)에 삽입될 수 있다. 이때, 베이스부(126,226,326)는 팁부(124,224,324)가 피부(1)에 완전히 삽입될 수 있도록 지지력을 제공할 수 있다.
또한, 도 4 내지 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 베이스부(126,226,326)가 분리부(122,222,322) 상에 형성되는 경우, 팁부(124,224,324)와 함께 베이스부(126,226,326)는 피부(1)에 삽입될 수 있다. 이 경우, 베이스부(126,226,326)는 생분해성 물질을 포함할 수 있다.
그러나 이에 한정되지 않고, 베이스부(126,226,326)는 피부(1)에 삽입되지 않고 팁부(124,224,324)만 피부(1)에 삽입될 수도 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상술한 바와 같은 화학물질(10)이 기판(110,310)과 피부(1) 사이에 유입되어 화학물질(10)에 의해 수분 내에 분리부(122,322)가 용해된다. 여기서, 제2실시예에 따른 마이크로 구조체(220,220a,220b)는 화학물질(10)에 의해 분리부(222)가 제거된 후의 상태가 제1실시예에 따른 마이크로 구조체(120,120a,120b)와 실질적으로 동일하므로 여기서 도면 및 설명은 생략한다.
이때, 도 7 및 도 8의 (a) 에 도시된 바와 같이, 베이스부(126,326)가 없는 경우, 분리부(122,322)가 용해되어 기판(110,310)은 잔존물이 없을 수 있다.
이와 유사하게, 도 7 및 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 베이스부(126,326)가 분리부(122,322) 상에 형성되는 경우, 분리부(122,322)가 용해되어 기판(110,310)은 잔존물이 없을 수 있다.
또한, 도 7 및 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 베이스부(126,326)가 기판(110,310) 상에 형성되는 경우, 분리부(122,322)가 용해되어 기판(110,310)은 잔존물로서 베이스부(126,326)가 남을 수 있다.
여기서, 화학물질(10)은 상기 마이크로 구조체가 피부에 삽입된 상태에서 기판(110)과 피부(1) 사이에 투입될 수 있다. 다른 예로서, 화학물질(10)은 팁부(124,324)가 피부(1)에 삽입되기 전에 먼저 피부(1) 상에 도포될 수 있다.
이때, 분리부(122,322)의 용해속도 및 용해량은 분리부(122,322)를 형성하는 물질 및 화학물질(10)의 종류 및 농도에 따라 결정되며, 결정된 조건에 따라 분리부(122,322)가 일정 시간 내에 완전히 용해될 수도 있고, 작은 외력에 의해 분리가능한 정도로 용해될 수도 있다.
이와 같이, 분리부(122,322)는 화학물질(10)에 의해 완전 용해되거나 일정량 이상 용해됨으로써, 팁부(124,324)가 분리되거나(도 7 및 도 8의 (a) 참조), 기판(110,310)에 형성된 베이스부(126,326)와 팁부(124,324)가 분리되거나(도 7 및 도 8의 (b) 참조), 베이스부(126,326)가 분리되므로(도 7 및 도 8의 (c) 참조) 팁부(124,324)가 피부(1)에 삽입된 상태에서 기판(110,310)을 제거할 수 있다.
이때, 분리부(122,322)가 화학물질(10)에 의해 완전 용해되지 않고 일정량만 용해되는 경우, 기판(110,310)과 팁부(124,324)가 완전히 분리되지 않거나(도 7 및 도 8의 (a) 참조), 베이스부(126,326)와 팁부(124,326)가 완전히 분리되지 않거나(도 7 및 도 8의 (b) 참조), 기판(110,310)과 베이스부(126,326)가 완전히 분리되지 않지만(도 7 및 도 8의 (c) 참조), 기판(110,310)에 작은 외력을 인가함으로써 분리부(122,322)를 파단시킬 수도 있다.
이에 의해, 팁부(124,324)가 단시간 내에 기판(110,310)으로부터 분리될 수 있으므로, 상기 마이크로 패치의 부착시간을 단축할 수 있다. 따라서 기존의 마이크로 패치의 장시간 적용에 따른 피부 자국 및 염증 등의 발생가능한 부작용을 감소시키거나 방지할 수 있어 사용의 안정성 및 편의성을 증진시킬 수 있다.
아울러, 기존의 마이크로 패치의 장시간 사용에 따른 땀, 발열, 및 피부 고정이 용이하지 않음 등에 의한 약물의 피부 흡수율 저하를 방지할 수 있으므로 적용 대상자마다 동일한 약물 흡수율 및 효능을 제공할 수 있다.
또한, 상기 마이크로 패치의 부착 시간 짧기 때문에 적용 대상자의 피부 상태, 적용부위 및 환경과 관계없이 약물을 전달할 수 있어 물질의 공급성을 향상시킬 수 있다.
나아가, 상기 마이크로 패치의 부착 시간이 짧음에도 불구하고 약물을 피부 내에 투입하기 위한 별도의 슈팅 디바이스를 사용할 필요가 없기 때문에 무통증 및 무자극의 장점을 극대화할 수 있다.
따라서 약물이 함유된 팁부(124,324)는 피부(1) 내에 충분히 삽입된 상태에서 용해되어 약물이 피부(1) 내에 흡수될 수 있다.
이에 의해, 약물이 함유된 팁부(124,324)가 피부(1) 밖에서 용해되어 기판(110,310)에 잔존물이 존재하지 않고 모두 피부 내에 흡수되므로 약물의 정량전달을 가능하게 할 수 있다. 따라서 상기 마이크로 구조체는 약물의 정량 투여를 보장할 수 있기 때문에 투여량에 보다 민감한 백신과 같은 예방 접종 분야에서 적용될 수 있다.
아울러, 팁부(124,324)의 약물이 기판(110,310)에 남지 않기 때문에 기존 마이크로 패치에 비해 위생적으로 우수하므로 적용 대상자의 바이오하자드(bioharzard), 생체위헙성 폐기물 및 이로 인한 이차 피해의 발생도를 최소화할 수 있다.
한편, 본 발명은 작은 물리적인 힘에 의해 쉽게 분리되는 마이크로 구조체를 제공할 수 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 분리부(122,222,322)는 팁부(124,224,324)가 피부에 삽입된 후 외력에 의해 물리적으로 기판(110,210,310)과 팁부(124,224,324) 사이를 분리시키거나 (도 1 내지 도 3의 (a) 참조), 베이스부(126,226,326)와 팁부(124,224,324) 사이를 분리시키거나(도 1 내지 도 3의 (b) 참조), 기판(110,210,310)과 팁부(124,224,324) 사이를 분리시킬 수 있다(도 1 내지 도 3의 (c) 참조). 여기서, 분리부(122,222,322)에 인가되는 외력은 분리부(122,222,322)에 대하여 수평 방향 또는 수직 방향으로 가해질 수 있다.
이때, 외력이 분리부(122,222,322)에 수평 방향으로 인가되는 경우는 기판(110)을 피부와 평행한 방향으로 밀어주는 경우일 수 있다, 또한, 외력이 분리부(122,222,322)에 수직 방향으로 인가되는 경우는 기판(110)을 피부의 반대측으로 잡아당기는 경우일 수 있다.
바람직하게는, 분리부(222,322)는 베이스부(226,326) 또는 기판(210,310)과의 경계면 및 팁부(224,324)와의 경계면의 단면보다 중앙부의 단면이 작은 면적을 갖기 때문에 작은 물리적인 힘으로도 쉽게 파단될 수 있다. 일례로, 분리부(222,322)는 베이스부(226,326) 및 팁부(224,324)에 비하여 폭이 작고, 단면상 오목한 형상을 가질 수 있다.
이때, 분리부(222,322)는 기판(210,310) 및 팁부(224,324)와의 결합력보다 작은 힘에 의해 파단되거나(도 2 및 도 3의 (a) 참조), 베이스부(226,326) 및 팁부(224,324)와의 결합력보다 작은 힘에 의해 파단되거나(도 2 및 도 3의 (b) 참조), 기판(210,310) 및 팁부(224,324)와의 결합력보다 작은 힘에 의해 파단될 수 있다(도 2 및 도 3의 (c) 참조).
즉, 분리부(222,322)는 기판(210,310) 및 팁부(224,324)와의 결합력보다 작은 힘이 인가되는 경우, 기판(210,310)과 팁부(224,324)로부터 분리되지 않고 양측이 기판(210,310)과 팁부(224,324)에 견고하게 고정된 상태가 되기 때문에 인가된 외력에 의해 용이하게 파단될 수 있다(도 2 및 도 3의 (a) 참조).
이와 유사하게, 분리부(222,322)는 베이스부(226,326) 및 팁부(224,324)와의 결합력보다 작은 힘이 인가되는 경우, 베이스부(226,326)와 팁부(224,324)로부터 분리되지 않고 양측이 베이스부(226,326)와 팁부(224,324) 사이에 견고하게 고정된 상태가 되기 때문에 인가된 외력에 의해 용이하게 파단될 수 있다(도 2 및 도 3의 (b) 참조).
마찬가지로, 분리부(222,322)는 기판(210,310) 및 베이스부(226,326)와의 결합력보다 작은 힘이 인가되는 경우, 기판(210,310)과 베이스부(226,326)로부터 분리되지 않고 양측이 기판(210,310)과 베이스부(226,326) 사이에 견고하게 고정된 상태가 되기 때문에 인가된 외력에 의해 용이하게 파단될 수 있다(도 2 및 도 3의 (c) 참조).
아울러, 분리부(222,322)는 팁부(224,324)가 피부로부터 이탈되는 힘보다 작은 힘에 의해 파단될 수 있다. 즉, 분리부(222,322)는 팁부(224,324)가 피부로부터 이탈되는 힘보다 작은 힘이 인가되는 경우, 팁부(224,324)가 피부로부터 이탈되지 않고 양측이 기판(210,310)과 팁부(224,324) 사이에 견고하게 고정된 상태가 되거나(도 2 및 도 3의 (a) 참조), 베이스부(226,326)와 팁부(224,324) 사이에 견고하게 고정된 상태가 되거나(도 2 및 도 3의 (b) 참조), 기판(210,310)과 베이스부(226,326) 사이에 견고하게 고정된 상태가 되기 때문에(도 2 및 도 3의 (c) 참조) 인가된 외력에 의해 용이하게 파단될 수 있다.
일례로, 분리부(222,322)는 그 강도가 0.01~100N일 수 있다. 여기서, 강도가 0.01N 미만인 경우, 팁부(224,324)가 피부에 삽입되는 과정에서 팁부(224,324)가 피부에 충분히 삽입되기 전에 분리부(222,322)가 파단될 수 있다. 또한, 강도가 100N이상인 경우, 팁부(224,324)와 피부가 결합되는 힘보다 크기 때문에, 분리부(222,322)가 파단되기 전에 팁부(224,324)가 피부로부터 이탈될 수 있다.
이때, 베이스부(226,326)가 형성되는 경우, 베이스부(226,326)는 피부에 팁부(224,324)를 삽입한 후 물리적 힘을 가할 때 기판(210,310) 또는 분리부(222,322)로부터 탈착되지 않고 분리부(222,322)가 파단될 정도의 힘을 전달해 주기 위해 강도 높은 물질로 형성될 수 있다.
한편, 분리부(222,322)는 외력이 충분하지 않아 완전히 파단되지 않은 경우에도, 분리부(222,322)와 기판(210,310)의 결합력, 분리부(222,322)와 베이스부(226,326)의 결합력 또는 분리부(222,322)와 팁부(224,324)의 결합력에 따라 기판(210,310), 베이스부(226,326) 또는 팁부(224,324)와의 경계면에서 분리될 수 있다.
일례로, 도 2 및 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 베이스부(226,326)가 기판(210,310) 상에 형성되는 경우, 분리부(222,322)와 베이스부(226,326)의 결합력은 베이스부(226,326)와 기판(110)의 결합력보다 작을 수 있다. 이 경우, 인가되는 외력에 의해 분리부(222,322)가 파단되지 않더라도 베이스부(226,326)와의 경계면 또는 경계면 부근에서 베이스부(226,326)로부터 분리될 수 있다.
이때, 분리부(222,322)는 완전히 파단되어 제거되지 않고 팁부(224,324)의 일부에 잔존될 수 있다. 따라서 분리부(222,322)는 피부에 의해 용해되도록 생분해성 물질을 포함할 수 있다.
또한, 분리부(222,322)와 팁부(224,324)의 결합력은 분리부(222,322)와 베이스부(226,326)의 결합력보다 작을 수 있다. 이 경우, 인가되는 외력에 의해 분리부(222,322)가 파단되지 않더라도 팁부(224,324)와의 경계면 또는 경계면 부근에서 팁부(224,324)로부터 분리될 수 있다.
이하, 도 9 및 도 10을 참조하여 분리부(222,322)가 물리적으로 분리됨으로써 상기 마이크로 구조체가 피부(1) 내에 삽입되는 과정을 설명한다.
도 9는 도 4에서 분리부가 물리적으로 분리되는 과정을 설명하기 위한 단면도이고, 도 10은 도 6에서 분리부가 물리적으로 분리되는 과정을 설명하기 위한 단면도이다.
다시 도 4 및 도 6을 참조하면, 팁부(224,324)가 피부(1) 내에 삽입되도록 상기 마이크로 패치를 피부(1)에 밀착시킨다. 이때, 팁부(224,324)가 피부(1) 내에 충분히 삽입되는 동시에 기판(210,310)의 전체에 대하여 균일하게 삽입될 수 있도록 기판(210,310)을 균일한 힘으로 가압한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 기판(210,310)에 수평 방향 또는 수직 방향으로 물리적으로 힘(F)을 가하여 인가된 힘(F)에 의해 분리부(222,322)가 파단된다. 이때, 수평 방향으로 물리적인 힘을 가하는 것은 패치 적용 후 손가락으로 문지르는 경우와 같이 수평 방향으로 반복적으로 힘을 가하는 것과, 패치를 손가락으로 수직으로 인가하면서 시계 또는 반시계 방향으로 돌리는 경우와 같이 수평 방향과 함께 수직 방향으로 힘을 가하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 수직 방향으로 물리적인 힘을 가하는 것은 패치를 피부로부터 분리하는 경우와 패치를 피부로 압착하여 압력을 경우, 및 상술한 바와 같이 수직 방향과 함께 수평 방향으로 힘을 가하는 것을 포함할 수 있다. 여기서, 제1실시예에 따른 마이크로 구조체(120,120a,120b)는 분리부(122)가 파단된 후의 상태가 제2실시예에 따른 마이크로 구조체(220,220a,220b)와 실질적으로 동일하므로 여기서 도면 및 설명은 생략한다.
이때, 분리부(222,322)를 파단시키기 위해 외부에서 인가된 물리적인 힘(F)은 상기 마이크로 구조체의 형태, 재질 및 크기 등에 따라 크기가 결정되며, 결정된 조건에 따라 분리부(222,322)를 파단시킬 수도 있고, 기판(210,310) 또는 팁부(224,324)와의 경계면으로부터 분리되거나, 베이스부(226,326) 또는 팁부(224,324)와의 경계면으로부터 분리되거나, 기판(210,310) 또는 베이스부(226,326)와의 경계면으로부터 분리될 수도 있다.
이와 같이, 분리부(222,322)는 외부에서 인가된 힘(F)에 의해 파단되거나 기판(210,310)으로부터 분리되거나, 베이스부(226,326)로부터 분리됨으로써, 기판(210,310)과 팁부(224,324)가 분리되므로 팁부(224,324)가 피부(1)에 삽입된 상태에서 기판(210,310)을 제거할 수 있다.
이때, 분리부(222,322)가 외부에서 인가된 힘(F)에 의해 파단되지 않고 기판(210,310)으로부터 분리되거나 베이스부(226,326)로부터 분리되는 경우, 분리부(222,322)는 적어도 일부가 팁부(224,324)와 함께 피부(1)에 삽입되지만, 생분해성 물질을 포함하기 때문에 피부(1)에 의해 용해될 수 있다.
대안적으로, 팁부(224,324)의 일측에 잔존하거나, 베이스부(226,326)의 일측에 잔존하는 분리부(222,322)는 화학물질을 피부에 도포함으로써 화학물질에 의해 용해시킬 수도 있다.
한편, 제3실시예에 따른 마이크로 구조체(320a)는 제1실시예 및 제2실시예에 따른 마이크로 구조체와 같은 형상을 갖는 종래의 마이크로 구조체에 비하여, 많은 양의 약물을 저장할 수 있다. 이는 본 실시예에 따른 마이크로 구조체(320a)의 팁부의 형태적인 특징에 따른 것이다. 종래의 마이크로 구조체가 높이 방향으로 팁부에 해당하는 상위 60%의 높이 범위에 함유할 수 있는 약물은 대략 31% 정도에 불과하나, 본 실시예에 따른 마이크로 구조체(320a)는 60% 정도로 종래의 마이크로 구조체보다 많은 양의 약물을 팁부 내부에 함유할 수 있다. 이때, 마이크로 구조체(320a)가 함유할 수 있는 약물의 비율은 팁부 및 분리부의 형태에 따라 달라질 수 있다. 일례로, 마이크로 구조체(320a)는 높이 방향으로 상위 60%의 높이 범위에 전체 부피의 60~90%의 부피를 가질 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 마이크로 구조체(320a)는 팁부(324)가 분리부(322)보다 넓은 단면을 갖도록 형성되며, 구형 또는 타원형에 가까운 형태로 이루어져 내부에 많은 양의 약물을 저장할 수 있으며, 팁부(324)가 피부 내부에 온전히 삽입된 상태에서 분리부(322)를 횡방향으로 절단하여 팁부(324)가 피부 내부에 위치 고정되도록 하므로 피부 내부로 많은 양의 약물을 주입시킬 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 종래의 마이크로 구조체의 경우, 마이크로 구조체의 내부에 약물이 위치된 상태에서 약물이 피부 내부로 침투하기 까지 오랜 시간동안 기판을 포함한 마이크로 구조체를 피부에 접촉시켜야 하는 문제가 있었으나, 마이크로 구조체(320a)는 팁부(324)가 피부 내부에 삽입된 상태에서 신속하게 분리부(322)를 절단하여 팁부(324)를 피부 내부에 위치시킬 수 있으므로, 팁부(324)를 피부에 삽입하기 위하여 기판(310)을 피부에 접촉시키는 시간을 줄일 수 있다.
또한, 마이크로 구조체(320a)는 팁부(324)의 가장 넓은 단면을 갖는 부분이 피부에 삽입된 상태에서 피부로부터 잘 빠지지 않는다. 마이크로 구조체(320a)는 약한 힘으로 피부로부터 빼려고 하면 피부로부터 빠지지 않고 피부를 들어올려 지지한다. 이는 피부에 마이크로 구조체(320a)의 팁부(324)가 삽입된 후 피부의 탄력에 의하여 팁부(324)가 피부 내부에 고정될 수 있기 때문이다.
피부 내부에 삽입된 마이크로 구조체(320a)의 팁부(324)는 피부 내부에 고정되며, 분리부(322)의 단면과 비교할 때 팁부(324)의 가장 넓은 단면이 넓을수록 피부로부터 빠지기 어렵게 형성된다. 즉 팁부(324)가 크고 넓을수록 팁부(324)를 피부 내부로부터 빼내기 위한 힘의 크기가 커지게 된다. 이와 비교할 때, 종래의 마이크로 구조체는 피부 내부에 마이크로 구조체의 첨두 부분이 삽입된 상태에서 기판 쪽으로 갈수록 단면이 넓어지므로 작은 힘에 의하여도 쉽게 마이크로 구조체가 피부로부터 빠지거나 이탈될 수 있다.
이와 비교할 때, 마이크로 구조체(320a)는 팁부(324)가 피부 내부에 삽입된 상태에서 쉽게 피부로부터 빠지지 않기 때문에 팁부(324)가 피부 내부에 삽입된 상태에서 분리부(322)를 횡방향으로 파단하여 팁부(324)가 피부 내부에 삽입된 상태를 유지하도록 하면, 팁부(324) 내부의 약물이 피부 내부로 침투할 수 있기 때문에 간단하게 마이크로 구조체의 약물을 피부 내부에 투여할 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 마이크로 구조체(320a)는 기판, 즉 마이크로 구조체가 결합된 패치를 피부에 접촉시킨 후 바로 혹은 짧은 시간 경과 후 소정의 힘으로 패치를 분리시키므로, 사용자가 마이크로 구조체를 이용하여 약물을 투여할 때 간편한 장점을 갖지만, 종래의 마이크로 구조체는 마이크로 구조체에 함유된 약물이 피부 내에 지속적으로 주입되어 주입이 더 이상 이루어지지 않을 때까지 패치를 피부에 접촉시키고 있어야 하므로 사용이 불편한 단점을 갖는다.
또한, 종래의 마이크로 구조체를 구비한 패치는 마이크로 구조체의 약물을 피부 내부에 주입하기 위하여 패치 혹은 기판에 점착성 물질을 도포하거나 부착하여 사용시 피부에 부착시킨 상태를 유지해야 하므로 사용자가 사용중 이물감을 느끼거나, 패치 혹은 기판을 피부로부터 떼어낼 때 고통을 느끼는 경우가 있으나, 마이크로 구조체(320a)를 구비한 기판 혹은 패치는 마이크로 구조체가 피부에 박힌 후 기판 혹은 패치를 소정의 힘으로 마이크로 구조체와 분리시키기 때문에 별도의 점착성 물질 혹은 점착층을 구비하지 않아 사용이 간편한 장점을 갖는다.
한편, 마이크로 구조체(120,220,320)는 돌출부가 형성된 기판 상에 형성될 수 있다. 도 11은 본 발명의 제1실시예에 따른 마이크로 구조체의 변형예의 단면도이고, 도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 마이크로 구조체의 변형예의 단면도이며, 도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 마이크로 구조체의 변형예의 단면도이다.
도 11을 참고하면, 대략 원뿔 향상을 갖는 마이크로 구조체(120,120a,120b)는 돌출부(112)가 구비된 기판(110a)에 형성될 수 있다. 이때, 기판(110a)은 마이크로 구조체(120,120a,120b)에 대응하는 부위((a)(c)의 분리부(122) 또는 (b)의 베이스부(126))베이스부에 돌출부(112)가 형성될 수 있다. 여기서, 돌출부(112)는 기판(110a)의 일면으로부터 일정한 두께로 형성될 수 있다. 이에 의해, 마이크로 구조체(120,120a,120b)는 기판(110a)에 의한 지지력이 증가하기 때문에, 피부에 더 용이하게 삽입될 수 있다.
또한, 돌출부(112)는 마이크로 구조체(120,120a,120b)가 형성되는 면이 임의의 형상으로 이루어질 수 있다. 일례로, 돌출부(112)는 마이크로 구조체(120,120a,120b)가 형성되는 면이 단면상으로 수평한 직선, 일측 또는 양측으로 기울어진 사선, 중앙이 볼록하거나 오목한 곡선으로 이루어질 수 있다. 이에 의해, 마이크로 구조체(120,120a,120b)는 돌출부(112)와의 결합력이 감소하기 때문에 기판(110a)으로부터 용이하게 분리될 수 있다.
도 12를 참고하면, 대략 원뿔 향상을 가지며 중앙의 일부가 오목한 형상을 갖는 마이크로 구조체(220,220a,220b)는 돌출부(212)가 구비된 기판(210a)에 형성될 수 있다. 이때, 기판(210a)은 마이크로 구조체(220,220a,220b)에 대응하는 부위((a)(c)의 분리부(222) 또는 (b)의 베이스부(226))에 돌출부(212)가 형성될 수 있다. 여기서, 돌출부(212)는 기판(210a)의 일면으로부터 일정한 두께로 형성될 수 있다. 이에 의해, 마이크로 구조체(220,220a,220b)는 기판(210a)에 의한 지지력이 증가하기 때문에, 피부에 더 용이하게 삽입될 수 있다.
또한, 돌출부(212)는 마이크로 구조체(220,220a,220b)가 형성되는 면이 임의의 형상으로 이루어질 수 있다. 일례로, 돌출부(212)는 마이크로 구조체(220,220a,220b)가 형성되는 면이 단면상으로 수평한 직선, 일측 또는 양측으로 기울어진 사선, 중앙이 볼록하거나 오목한 곡선으로 이루어질 수 있다. 이에 의해, 마이크로 구조체(220,220a,220b)는 돌출부(212)와의 결합력이 감소하기 때문에 기판(210a)으로부터 용이하게 분리될 수 있다.
도 13을 참고하면, 대략 캔들 향상을 갖는 마이크로 구조체(320,320a,320b)는 돌출부(312)가 구비된 기판(310a)에 형성될 수 있다. 이때, 기판(310a)은 마이크로 구조체(320,320a,320b)에 대응하는 부위((a)(c)의 분리부(322) 또는 (b)의 베이스부(326))에 돌출부(312)가 형성될 수 있다. 여기서, 돌출부(312)는 기판(310a)의 일면으로부터 일정한 두께로 형성될 수 있다. 이에 의해, 마이크로 구조체(320,320a,320b)는 기판(310a)에 의한 지지력이 증가하기 때문에, 피부에 더 용이하게 삽입될 수 있다.
또한 돌출부(312)는 마이크로 구조체(320,320a,320b)가 형성되는 면이 임의의 형상으로 이루어질 수 있다. 일례로, 돌출부(312)는 마이크로 구조체(320,320a,320b)가 형성되는 면이 단면상으로 수평한 직선, 일측 또는 양측으로 기울어진 사선, 중앙이 볼록하거나 오목한 곡선으로 이루어질 수 있다. 이에 의해, 마이크로 구조체(320,320a,320b)는 돌출부(112)와의 결합력이 감소하기 때문에 기판(310a)으로부터 용이하게 분리될 수 있다.
이와 같은 구성에 의해, 본 발명은 마이크로 패치의 부착시간을 단축할 수 있어 피부 자극 및 염증 등의 발생가능한 부작용을 감소시킬 수 있고, 사용의 안정성 및 편의성을 증진시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 땀, 발열, 및 피부 고정이 용이하지 않음 등에 의한 약물의 피부 흡수율 저하를 방지할 수 있어 균일한 약물 흡수율 및 효능을 제공하는 동시에 적용 대상자의 피부 상태, 적용부위 및 환경과 관계없이 약물을 전달할 수 있어 물질의 공급성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 약물을 피부 내에 투입하기 위해 별도의 슈팅 디바이스를 사용하지 않으므로 무통증 및 무자극의 장점을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명은 약물이 함유된 팁부가 피부 내에 완전히 삽입되고, 피부 밖에서의 용해에 의해 마이크로 패치의 잔존물이 존재하지 않고 모두 피부 내에 흡수되므로 약물의 정량전달을 가능하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 팁부의 약물이 마이크로 패치에 남지 않기 때문에 기존 마이크로 패치에 비해 위생적으로 우수하므로 적용 대상자의 바이오하자드(bioharzard), 생체위헙성 폐기물 및 이로 인한 이차 피해의 발생도를 최소화할 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (18)

  1. 약물을 포함하는 팁부; 및
    기판과 상기 팁부 사이에 형성되며, 상기 팁부가 피부에 삽입된 후 상기 기판과 상기 팁부 사이를 분리시키되, 외력에 의해 물리적으로 분리시키거나 화학물질에 의해 화학적으로 분리시키는 분리부;를 포함하는 마이크로 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 또는 상기 팁부의 일측 상에 형성되는 베이스부를 더 포함하고,
    상기 분리부는 상기 베이스부와 상기 팁부 사이 또는 상기 기판과 상기 베이스부 사이에 형성되며, 상기 팁부가 피부에 삽입된 후 상기 베이스부와 상기 팁부 사이 또는 상기 기판과 상기 베이스부 사이를 분리시키는 마이크로 구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분리부는 생분해성 고분자 및 당류 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 마이크로 구조체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분리부는 상기 화학물질에 의해 용해되는데 소요되는 시간이 5분 미만이거나 상기 화학물질에 의해 3분 내에 단위 체적당 70% 이상이 용해되는 마이크로 구조체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 화학물질은 상기 기판과 상기 피부 사이에 유입되거나 상기 팁부가 상기 피부에 삽입되기 전에 상기 피부 상에 도포되는 마이크로 구조체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 화학물질은 물, 수용액, 및 주사 가능한 에스테르 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 수용액은 탄소수 1-4의 무수 또는 함수 저급 알코올, 아세톤, 에틸아세테이트, 클로로포름, 1,3-부틸렌글리콜, 헥산, 디에틸에테르 및 부틸아세테이트 중에서 선택된 하나 이상을 포함하며, 상기 주사 가능한 에스테르는 비수용성제, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 유상 성분, 및 에틸올레이트 중에서 선택된 하나 이상을 포함하고, 유상 성분으로서 사용될 수 있는 오일은 식물성 오일, 광물성 오일, 실리콘유 및 합성유 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 마이크로 구조체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 분리부는 양측의 단면보다 중앙부의 단면이 작은 면적을 갖는 마이크로 구조체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 분리부는 상기 팁부 또는 상기 기판과의 결합력보다 작은 힘에 의해 파단되는 마이크로 구조체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 분리부는 상기 팁부가 상기 피부로부터 이탈되는 힘보다 작은 힘에 의해 파단되는 마이크로 구조체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 외력은 상기 분리부에 대하여 수평 방향 또는 수직 방향으로 가해지는 마이크로 구조체.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 분리부 또는 상기 베이스부는 생분해성 물질을 포함하는 마이크로 구조체.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 팁부는 그 수직 단면이 첨단부로 갈수록 작게 형성되거나,
    그 수직 단면이 연속적인 곡률로 이루어진 캔들 형상을 갖는 마이크로 구조체.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 상기 분리부에 대응하는 부위에 일정 두께를 갖는 돌출부가 형성되고,
    단면상으로 수평한 직선, 기울어진 사선, 또는 중앙이 볼록하거나 오목한 곡선으로 이루어지는 마이크로 구조체.
  14. 기판 상에 형성되며 제1단면을 갖는 베이스부;
    상기 베이스부의 상기 제1단면보다 작은 제2단면을 포함하며, 상기 기판으로부터 멀어지는 방향으로 연장되도록 상기 베이스부 상에 형성된 분리부; 및
    상기 분리부의 상기 제2단면보다 넓은 제3단면을 포함하며, 상기 기판으로부터 멀어지는 방향으로 연장되도록 상기 분리부 상에 형성된 팁부를 포함하며,
    상기 베이스부, 상기 분리부 및 상기 팁부의 외측면은 상기 기판으로부터 멀어지는 방향으로 연속한 곡률을 갖는 마이크로 구조체.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 베이스부는 상기 기판으로부터 멀어지는 방향으로 갈수록 면적이 좁아지고,
    상기 제2단면은 상기 기판으로부터 멀어지는 방향으로 볼 때 상기 분리부의 중앙 부분에 위치되며, 상기 분리부의 단면 중 가장 좁은 단면이며,
    상기 제3단면은 상기 분리부의 상기 기판으로부터 먼 일 단부면보다 넓은 단면을 가지며, 상기 기판으로부터 멀어지는 방향으로 볼 때 상기 팁부의 단면 중 가장 넓은 단면이며,
    상기 팁부는 상기 팁부의 상기 제3단면으로부터 상기 기판으로부터 멀어지는 방향으로 갈수록 좁아지는 단면을 갖도록 상단부가 뾰족한 형태로 이루어지는 마이크로 구조체.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 베이스부, 상기 분리부 및 상기 팁부는 일체로 형성되거나,
    상기 베이스부 및 상기 팁부는 서로 다른 물질로 형성되는 마이크로 구조체.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제1단면의 지름은 10~1,000um이고,
    제2단면의 지름은 5~500um이며,
    상기 기판으로부터 상기 제2단면까지의 연장 길이는 50~1,000um이고,
    상기 제3단면의 지름은 100~500um이며,
    상기 제3단면으로부터 상기 팁부의 단부까지의 거리는 100~1,000um이고,
    상기 기판으로부터 상기 팁부 단부까지의 전체 연장 길이는 200 ~2,000um인 마이크로 구조체.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 팁부는 상기 기판으로부터 멀어지는 방향으로 상기 분리부의 일단부로부터 상기 제3단면까지 제1연장 길이에 위치한 제1부피 영역, 상기 제3단면으로부터 상기 제1연장 길이의 2배의 연장 길이에 위치한 제2부피 영역 및 상기 제2부피 영역의 상부에 위치한 제3부피 영역을 포함하고, 상기 제1부피 영역 및 상기 제2부피 영역을 합한 부피는 상기 제3부피 영역의 2~1000배 부피이고,
    상기 팁부가 상기 베이스부 및 상기 분리부의 부피보다 1.5 ~ 100배 부피를 가지며,
    상기 베이스부로부터 상기 팁부까지의 전체 높이 방향으로 상위 60%의 높이 범위의 부피가 전체 부피의 60~90%인 마이크로 구조체.
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