WO2024071682A1 - 음압 자극을 위한 피부 점착 패치 및 그 제조 방법 - Google Patents

음압 자극을 위한 피부 점착 패치 및 그 제조 방법 Download PDF

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WO2024071682A1
WO2024071682A1 PCT/KR2023/012224 KR2023012224W WO2024071682A1 WO 2024071682 A1 WO2024071682 A1 WO 2024071682A1 KR 2023012224 W KR2023012224 W KR 2023012224W WO 2024071682 A1 WO2024071682 A1 WO 2024071682A1
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skin
adhesive
negative pressure
patch
adhesive patch
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PCT/KR2023/012224
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방창현
이지현
박형기
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성균관대학교산학협력단
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    • A61F13/00Bandages or dressings; Absorbent pads
    • A61F13/02Adhesive bandages or dressings
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
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    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor

Definitions

  • the present invention relates to a skin-adhesive patch, and to a skin-adhesive patch for negative pressure stimulation that locally induces negative pressure to increase the delivery efficiency of active ingredients through the skin without an external power source, and a method of manufacturing the same.
  • transdermal drug delivery devices that can deliver drugs by attaching them to the skin are receiving a lot of attention.
  • Transdermal drug delivery is a system that delivers drugs to the body through skin absorption and can be applied to a variety of drugs and diseases.
  • the transdermal drug delivery system has fewer drug side effects compared to oral administration, can increase bioavailability by not undergoing liver metabolism, and can increase patient compliance and convenience by being a simpler method than injection administration.
  • the drug delivery devices that have been commercialized to date have been developed with technologies such as physical perforation of the stratum corneum through electrical stimulation, invasive drug delivery using microneedles, drug delivery through photothermal stimulation, and chemical enhancer technologies to improve the delivery rate. It has been done.
  • transdermal drug delivery technology is using the strong pressure of a magnet to induce micro-perforations in the skin layer, thereby improving drug delivery efficiency.
  • strong pressure to induce perforation may lead to skin irritation.
  • a magnet in order to apply sufficient pressure, a magnet must be attached for a long time, making commercialization difficult.
  • transdermal drug delivery technology is to induce partial etching of the skin layer using the photothermal effect of near-infrared rays.
  • the drug delivery efficiency was higher than when using a chemical enhancer.
  • drug delivery through photothermal stimulation has the problem of causing secondary side effects due to skin damage due to removal of the keratin layer.
  • transdermal drug delivery technology is to improve drug delivery efficiency by inducing pressure using a suction cup after drug injection.
  • a vacuum pump is required to induce pressure, inconvenience in use increases due to additional use of the vacuum pump, and there is a problem of having to apply negative pressure for a long time.
  • transdermal drug delivery technology is a transdermal drug delivery product in the form of a patch.
  • a transdermal drug delivery product in the form of a patch.
  • it includes a drug layer and an adhesive layer, and most adhesive layers use chemical adhesive materials, which have the problem of leaving residue on the skin or causing irritation.
  • transdermal drug delivery technology still has the following problems.
  • the present invention to solve the problems of the prior art described above is a skin-adhesive patch for negative pressure stimulation that induces negative pressure locally to increase the delivery efficiency of active ingredients through the skin without an external power source, and a method of manufacturing the same.
  • the problem to be solved is to provide .
  • the present invention simulates an octopus sucker-like adhesive structure in an embossed form that can be stably attached and detached even in environments where the skin is dry or moisture is present, and has a freely deformable curvature so that the adhesive cup can cover a larger area when attached to the skin.
  • Another problem to be solved is to provide a skin adhesive patch for negative pressure stimulation having an adhesive cup portion with a curvature and a manufacturing method thereof.
  • Another problem to be solved by the present invention is to provide a skin-adhesive patch for negative pressure stimulation that minimizes skin irritation and side effects caused by transdermal drug delivery materials and a method of manufacturing the same.
  • Another problem to be solved by the present invention is to provide a skin adhesive patch for negative pressure stimulation that provides improved drug delivery efficiency by inducing local negative pressure by an adhesive cup based on stable skin adhesive performance and a method of manufacturing the same. do.
  • an embodiment of the present invention includes a base surface portion 10 having flexibility; and a plurality of adhesive cup portions (20) arranged on the skin adhesive surface of the base surface portion (10).
  • the base surface portion 10 and the adhesive cup portion 20 are one selected from the group consisting of PDMS (Polydimethylsiloxane), Ecoflex, PU (Polyurethane), PANI (Polyaniline), and SEBS (Styrene Ethylene/Butylene Styrene). It may be made of the above flexible polymer material.
  • the adhesive cup portion 20 includes a cup pillar portion 21 having a negative pressure groove 22 formed on the skin adhesive surface; An adhesive flange portion (23) extending in the lateral direction of the cup pillar portion (21) from the upper edge area of the negative pressure groove (22); And it may be configured to include a dome portion 25 protruding from the bottom of the negative pressure groove 22 in a positive angle.
  • the cup pillar portion 21 may be formed in an arc shape with a side busbar portion concave in the direction of the vertical central axis of the cup pillar portion 210 so that the side busbar portion has a concave pillar shape.
  • the adhesive cup portion 20 may further include a polymer precursor coating layer 50 formed on the upper surface of the adhesive flange portion 23 to smooth the surface roughness and improve adhesive strength.
  • the polymer precursor forming the polymer precursor coating layer 50 is selected from the group consisting of PDMS (Polydimethylsiloxane), Ecoflex, PU (Polyurethane), PANI (Polyaniline), and SEBS (Styrene Ethylene/Butylene Styrene). It may contain more than one.
  • another embodiment of the present invention is to design a 3D mold model having an engraved shape corresponding to a plurality of adhesive cup portions 20 for molding production of a skin adhesive patch for skin negative pressure stimulation.
  • 3D mold model design stage A 3D mold manufacturing step of manufacturing a 3D mold 30 according to the 3D mold model design; A molding step of depositing a flexible polymer material on the surface-treated 3D mold (30) and then curing it to produce a skin-adhesive patch (1) having a base surface (10) and a plurality of adhesive cup portions (20); An injection step of separating the molded skin adhesive patch (1) from the 3D mold (30); and a polymer precursor coating layer forming step of forming a polymer precursor coating layer 50 on the skin-adhesive surface of the skin-adhesive patch 1.
  • the 3D mold manufacturing step may further include surface treating the 3D mold.
  • the molding step may be performed through a solution process using a flexible polymer material.
  • the flexible polymer material may be one or more selected from the group consisting of PDMS (Polydimethylsiloxane), Ecoflex, PU (Polyurethane), PANI (Polyaniline), and SEBS (Styrene Ethylene/Butylene Styrene).
  • PDMS Polydimethylsiloxane
  • Ecoflex Polydimethylsiloxane
  • PU Polyurethane
  • PANI Polyaniline
  • SEBS Styrene Ethylene/Butylene Styrene
  • the polymer precursor coating layer forming step the polymer precursor coating layer 50 and the adhesive flange portion 23 are formed by laminating the polymer precursor on the skin adhesive surface of the skin adhesive patch 1 and then performing a stamping process. It may be a stamping process step.
  • the polymer precursor coating layer forming step may be a spray coating step of forming the polymer precursor coating layer 50 by spraying a polymer precursor on the skin-adhesive surface of the skin-adhesive patch 1.
  • the polymer precursor is one or more selected from the group consisting of PDMS (Polydimethylsiloxane), Ecoflex, PU (Polyurethane), PANI (Polyaniline), and SEBS (Styrene Ethylene/Butylene Styrene). may include.
  • One embodiment of the present invention described above solves problems such as a drug delivery system that requires an external power source, the use of structures and materials that can cause secondary diseases such as skin infection, rash, and redness, and adhesive performance for stable skin adhesion. Provides a solution to the problem.
  • an embodiment of the present invention described above provides the effect of increasing the delivery efficiency of active ingredients through the skin without an external power source by locally inducing negative pressure.
  • an embodiment of the present invention described above simulates an octopus sucker-like adhesive structure in an embossed form that can be stably attached and detached even in an environment where the skin is dry or moisture is present, and the adhesive cup can cover a larger area when attached to the skin.
  • the adhesive cup can cover a larger area when attached to the skin.
  • an embodiment of the present invention described above provides the effect of providing negative pressure stimulation that minimizes skin irritation and side effects caused by the transdermal drug delivery material.
  • an embodiment of the present invention described above has the effect of providing the source technology for high-performance medical patch systems such as drug delivery systems and skin interface sensors by combining existing transdermal drug delivery technologies with various delivery components or electronic materials. provides.
  • Figure 1 is a perspective view of the skin adhesive patch 1 for sound pressure stimulation and an enlarged partial cross-sectional view of the adhesive cup portion 20 according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a photo, cross-sectional view, and design drawing of a large-area patch showing the structure of an octopus-like adhesive cup with a fine dome structure and a curved surface.
  • Figure 3 is a schematic diagram showing a process for manufacturing an adhesive patch according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a graph showing vertical adhesion measurement data according to the scale of the adhesive structure (diameter: 2, 3, 5, 10 mm) in a dry/moisture environment.
  • Figure 5 is a photograph showing (a) the increasing area of the adhesive cup portion 20 during preload according to the outer diameter of the skin contact surface of the adhesive cup portion 20 and (b) the area that the adhesive cup portion 20 can cover.
  • This is a diagram showing a graph showing the coverage ratio (outer diameter of the skin adhesive surface of the adhesive cup part (2) ((i) 2 mm, (ii) 3 mm, (iii) 5 mm, (iv) 10 mm)) .
  • Figure 6 shows the adhesive performance of the patch on the pig skin replica, respectively (a) vertical adhesive performance according to preload, (b) octopus-simulating adhesive structure (d-SCC) and patch without structure (flat). This is a graph showing the horizontal and peeling adhesion performance of (c) and (c) the 100-cycle adhesion performance of d-SCC.
  • Figure 7 is (a) a schematic diagram of the case where d-SCC is applied and when it is not applied, (b) for each of the above cases, at the time (5, 10, 20, 30 minutes) of applying the d-SCC on pig skin. Data showing the delivery depth of fluorescent particles (rhodamine b), and (c) the delivery of fluorescent particles (rhodamine b) to the skin according to the application time (5, 10, 20, 30 minutes) of the d-SCC. It's a photo.
  • Figure 8 shows (a) a schematic diagram when d-SCC is removed, (b) fluorescent particles according to the time (5, 10, 20, 30 minutes) after applying and removing the d-SCC for 30 minutes on pig skin. Delivery depth measurement data of rhodamine b), and (c) delivery of fluorescent particles (rhodamine b) according to the time (5, 10, 20, 30 minutes) after applying and removing the d-SCC for 30 minutes. This is a picture that represents.
  • Figure 9 is a graph showing data measured at the depth of delivery of fluorescent particles improved by d-SCC on various skins (pig skin, human skin, artificial skin).
  • Figure 10 is an image showing the degree of deformation of the stratum corneum of skin (pig) according to preload.
  • Figure 11 is (a) a graph showing the degree of improvement in delivery depth by d-SCC for various drugs with different molecular weights on pig skin and (b) a photograph showing the delivery of various drugs according to the above conditions. .
  • Figure 12 is (a) a photograph of applying a prototype (surgical plastic tape, chlorhexidine gluconate film) and a d-SCC patch according to an embodiment of the present invention to various human skin, and an implementation of the prototype and the present invention. This is a graph comparing the level of skin irritation when each d-SCC patch according to the example is applied.
  • Figure 13 is (a) a photograph showing the skin recovery process of mice with atopic dermatitis by applying various drugs and d-SCC together, and (b) the skin recovery process over time when several drugs and d-SCC are applied together. This is a graph showing the transepidermal water loss of the skin.
  • Figure 1 is a perspective view of the skin adhesive patch 1 for sound pressure stimulation and an enlarged partial cross-sectional view of the adhesive cup portion 20 according to an embodiment of the present invention.
  • the skin adhesive patch 1 may be configured to include a flexible base surface portion 10 and a plurality of adhesive cup portions 20.
  • Figure 2 is a photo, cross-sectional view, and design drawing of a large-area patch showing the structure of an octopus-like adhesive cup with a fine dome structure and a curved surface.
  • the structure of the adhesive cup is a cup structure including a micro dome, and it is attached to the surface through negative pressure by maximizing the change in volume inside the cup.
  • the base surface portion 10 may be manufactured to be flexible.
  • the plurality of adhesive cup parts 20 may be formed to be arranged in plural numbers on the skin adhesive surface of the base surface part 10.
  • the base surface portion 10 and the adhesive cup portion 20 are selected from the group consisting of PDMS (Polydimethylsiloxane), Ecoflex, PU (Polyurethane), PANI (Polyaniline), and SEBS (Styrene Ethylene/Butylene Styrene). It may be made of one or more flexible polymer materials.
  • the adhesive cup portion 20 may include a cup pillar portion 21, an adhesive flange portion 23, and a fine dome portion 25.
  • the cup pillar portion 21 may be formed in an arc shape with a side busbar portion concave in the direction of the vertical central axis of the cup pillar portion 210 so that the cup pillar portion 21 has a pillar shape with a concave side surface.
  • the cup pillar portion 21 may have a negative pressure groove 22 formed on the skin adhesive surface.
  • the adhesive flange portion 23 extends from the upper edge area of the negative pressure groove 22 in the lateral direction of the cup pillar portion 21 and can be configured to improve adhesive force by expanding the adhesive surface in contact with the skin. .
  • the dome portion 25 may be formed to protrude in a positive angle from the bottom of the negative pressure groove 22.
  • the dome portion 25 maintains uniform air volume distribution inside the negative pressure groove 22.
  • the adhesive cup portion 20 may further include a polymer precursor coating layer 50 formed on the upper surface of the adhesive flange portion 23 to smooth the surface roughness and improve adhesive strength.
  • the outer diameter of the skin-adhesive surface of the adhesive cup portion 20 may be 2 mm to 10 mm. In this case, in order to efficiently increase the cover area ratio of the adhesive cup portion 20, the outer diameter of the skin adhesive surface of the adhesive cup portion 20 may have an outer diameter of 2 mm to 5 mm. More preferably, the outer diameter of the skin adhesive surface of the adhesive cup portion 20 may be 2 mm to 3 mm.
  • the polymer precursor forming the polymer precursor coating layer 50 is selected from the group consisting of PDMS (Polydimethylsiloxane), Ecoflex, PU (Polyurethane), PANI (Polyaniline), and SEBS (Styrene Ethylene/Butylene Styrene). It may contain more than one.
  • the skin-adhesive patch 1 of an embodiment of the present invention having the above-described configuration provides van der Waals force and sound pressure effects in a dry environment, and capillar force and sound pressure in a wet environment by the structure of the adhesive cup portion 20. Provides effect.
  • the skin adhesive patch 1 is attached to the skin and maintains the local area where the negative pressure groove 22 is formed in a vacuum state.
  • negative pressure stimulation is provided to the skin to stimulate the stratum corneum of the skin.
  • the delivery efficiency of various substances, including drugs, through the skin is improved in a non-invasive manner.
  • the developed skin adhesive patch (1) can be applied to various types of drugs as a high-performance treatment patch by increasing the mass transfer efficiency through negative pressure.
  • the method of manufacturing a skin adhesive patch for skin negative pressure stimulation may include a 3D mold model design step, a 3D mold manufacturing step, a molding step, an injection step, and a polymer precursor coating layer forming step.
  • the 3D mold model design step may be a step of designing a 3D mold model having an engraved shape corresponding to the plurality of adhesive cup portions 20 for molding the skin adhesive patch for skin negative pressure stimulation.
  • the 3D mold manufacturing step may be a step of manufacturing a 3D mold 30 for injection molding of the skin adhesive patch 1 according to the 3D mold model design.
  • the 3D mold manufacturing step may further include surface treating the 3D mold.
  • the step of surface treating the mold may be performed to mold a flexible polymer material using the 3D mold as a mold. Specifically, the process is carried out by immersing the 3D mold in a solution capable of forming a monomolecular layer, and may have the effect of allowing the flexible polymer material to be easily separated from the 3D mold.
  • the molding step may be a step of depositing a flexible polymer material on the surface-treated 3D mold 30 and then curing it to produce a skin-adhesive patch 1 having a base surface 10 and a plurality of adhesive cup portions 20. there is.
  • the molding step may be performed through a solution process in which a flexible polymer material is formed into a solution using an organic solvent or the like and then deposited on the 3D mold 30 using a method such as spin coating or inkjet printing.
  • the flexible polymer may be one or more selected from the group consisting of polydimethylsiloxane (PDMS), Ecoflex, polyurethane (PU), polyaniline (PANI), and styrene ethylene/butylene styrene (SEBS).
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • Ecoflex polyurethane
  • PANI polyaniline
  • SEBS styrene ethylene/butylene styrene
  • the injection step may be a step of separating the molded skin adhesive patch 1 from the 3D mold 30.
  • the polymer precursor coating layer forming step involves laminating a polymer precursor on the skin-adhesive surface of the skin-adhesive patch 1 and then performing a stamping process to form the polymer precursor coating layer 50 and the adhesive flange portion 23. It may be a process step.
  • the step of forming the polymer precursor coating layer may be a spray coating step of forming the polymer precursor coating layer 50 by spraying a polymer precursor onto the skin-adhesive surface of the skin-adhesive patch 1.
  • the step of forming the polymer precursor coating layer may further include laminating the polymer precursor thinly by a stamping process or spray coating and then thermally curing it.
  • Figure 3 is a schematic diagram showing a process for manufacturing an adhesive patch according to an embodiment of the present invention.
  • the adhesive patch manufacturing process includes the steps of pre-treating a master mold manufactured through 3D printing, etc. for a molding process; Manufacturing a patch through a molding process using a flexible polymer; It can be confirmed that the process is carried out through the step of producing a flexible attachment surface with a polymer precursor coating.
  • the polymer precursor coating layer 50 increases the roughness of the surface of the adhesive flange portion 50 of the adhesive cup portion 20, thereby improving skin adhesion and minimizing skin irritation.
  • the adhesive flange portion 50 provides the effect of improving adhesive strength by increasing the skin adhesive area.
  • the polymer precursor coating layer forming step is one or more selected from the group consisting of PDMS (Polydimethylsiloxane), Ecoflex, PU (Polyurethane), PANI (Polyaniline), and SEBS (Styrene Ethylene/Butylene Styrene). It can be included.
  • PDMS Polydimethylsiloxane
  • Ecoflex Polydimethylsiloxane
  • PU Polyurethane
  • PANI Polyaniline
  • SEBS Styrene Ethylene/Butylene Styrene
  • Figure 4 is a graph showing vertical adhesion measurement data according to the scale of the adhesive structure (diameter: 2, 3, 5, 10 mm) in a dry/moisture environment.
  • the preload of 1 N/cm 2 is a pressure level that does not cause strain to the skin.
  • Figure 5 is a photograph showing the increasing area of the adhesive cup portion 20 during (a) preload (N/cm 2 ) according to the outer diameter of the skin contact surface of the adhesive cup portion 20 and (b) the adhesive cup portion ( 20) is a graph showing the coverage ratio that can be covered (outer diameter of the adhesive cup part ((i) 2 mm, (ii) 3 mm, (iii) 5 mm, (iv) 10 mm).
  • the preload refers to the force applied to attach the skin adhesive patch 1 to the skin.
  • a skin-adhesive patch (1) with each adhesive cup portion (20) having an outer diameter of (i) 2 mm, (ii) 3 mm, (iii) 5 mm, and (iv) 10 mm.
  • the coverage ratio of the adhesive cup portion 20 increased as the preload increased.
  • the outer diameter of the skin adhesive surface of the adhesive cup portion 20 may have an outer diameter of 2 mm to 5 mm.
  • the outer diameter of the skin adhesive surface of the adhesive cup portion 20 may be 2 mm to 3 mm.
  • Figure 6 shows the adhesive performance of the patch on the pig skin replica, respectively (a) vertical adhesive performance according to preload, (b) octopus-simulating adhesive structure (d-SCC) and patch without structure (flat). This is a graph showing the horizontal and peeling adhesion performance of (c) and (c) the 100-cycle adhesion performance of d-SCC.
  • the vertical adhesive performance increases as the preload, which is the force applied to attach the skin adhesive patch 1 to the skin, becomes stronger in both wet and dry states. Additionally, in the entire preload area, it can be seen that the vertical adhesion performance is higher in the wet state than in the dry state.
  • the dry environment refers to a general skin surface state in which no liquid exists
  • the wet environment refers to a state in which the skin surface is sufficiently wetted with liquid.
  • liquids such as moisture or water reduce the surface energy of the attachment surface, making adhesion more difficult, but in the case of the adhesive cup according to an embodiment of the present invention, the section is sealed and a wet environment is created by capillary force. It has features and advantages in that it increases the adhesion performance of the skin surface.
  • the octopus-like adhesive structure (d-SCC) according to an embodiment of the present invention is significantly superior to the patch (flat) without the structure. You can confirm that there is. In addition, in the case of the octopus-like adhesive structure (d-SCC) according to an embodiment of the present invention, it can be confirmed that the wet state has better performance than the dry state.
  • Figure 7 is (a) a schematic diagram of the case where d-SCC is applied and when it is not applied, (b) for each of the above cases, at the time (5, 10, 20, 30 minutes) of applying the d-SCC on pig skin. Data showing the delivery depth of fluorescent particles (rhodamine b), and (c) the delivery of fluorescent particles (rhodamine b) to the skin according to the application time (5, 10, 20, 30 minutes) of the d-SCC. It's a photo.
  • the delivery depth of fluorescent particles is improved by up to 44% compared to when the fluorescent particles are simply applied and delivered (w/o patch).
  • Figure 8 shows (a) a schematic diagram when d-SCC is removed, (b) fluorescent particles according to the time (5, 10, 20, 30 minutes) after applying and removing the d-SCC for 30 minutes on pig skin. Delivery depth measurement data of rhodamine b), and (c) delivery of fluorescent particles (rhodamine b) according to the time (5, 10, 20, 30 minutes) after applying and removing the d-SCC for 30 minutes. This is a picture that represents.
  • the delivery depth of the fluorescent particles was the deepest at about 150 ⁇ m or more 30 minutes after the d-SCC was applied and removed for 30 minutes.
  • the delivery depth of fluorescent particles improved by up to 36% compared to when the fluorescent particles were simply applied and delivered (w/o patch). You can check that it happens.
  • Figure 9 is a graph showing data measured at the depth of delivery of fluorescent particles improved by d-SCC on various skins (pig skin, human skin, artificial skin).
  • the delivery depth of the fluorescent particles is maximum compared to the case where the fluorescent particles are simply applied and delivered (w/o patch). 44% improvement,
  • the delivery depth of fluorescent particles is improved by up to 36% compared to when the fluorescent particles are simply applied and delivered (w/o patch). there is.
  • the delivery depth of the fluorescent particles is maximum compared to the case where the fluorescent particles are simply applied and delivered (w/o patch). 56% improved,
  • the delivery depth of fluorescent particles is improved by up to 31% compared to when the fluorescent particles are simply applied and delivered (w/o patch). there is.
  • the delivery depth of the fluorescent particles is maximum compared to the case where the fluorescent particles are simply applied and delivered (w/o patch). 138% improved,
  • the delivery depth of fluorescent particles is improved by up to 95% compared to when the fluorescent particles are simply applied and delivered (w/o patch). there is.
  • Figure 10 is an image showing the degree of deformation of the stratum corneum of skin (pig) according to preload.
  • Figure 11 is (a) a graph showing the degree of improvement in delivery depth by d-SCC for various drugs with different molecular weights on pig skin and (b) a photograph showing the delivery of various drugs according to the above conditions. .
  • d-SCC octopus-simulating adhesive structure
  • Figure 12 is (a) a photograph of applying a prototype (surgical plastic tape, chlorhexidine gluconate film) and a d-SCC patch according to an embodiment of the present invention to various human skin, and an implementation of the prototype and the present invention. This is a graph comparing the level of skin irritation when each d-SCC patch according to the example is applied.
  • Figure 12 shows that one minute after detaching various prototypes and patches according to an embodiment of the present invention, the redness caused by stimulation was evaluated by the intensity of RGB elements.
  • other prototype products such as surgical plastic tape or chlorhexidine gluconate were evaluated.
  • the change in RGB elements is minimal when using the d-SCC patch according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 13 is (a) a photograph showing the skin recovery process of mice with atopic dermatitis by applying various drugs and d-SCC together, and (b) the skin recovery process over time when several drugs and d-SCC are applied together. This is a graph showing the transepidermal water loss of the skin.
  • TEWL transepidermal water loss

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 피부가 건조하거나 수분이 존재하는 환경에서도 안정적으로 탈부착이 가능한 양각 형태의 문어 빨판 모사 점착 구조를 모사하고, 피부 부착 시 점착 컵이 보다 넓은 면적을 포함할 수 있도록 변형이 자유로운 곡률(curvature)을 가지는 점착컵부를 구비하여, 피부 점착 시 국소적으로 피부에 음압(negative pressure)을 유도하여 외부 전원 없이 피부를 통한 유효성분의 전달 효율을 증가시키는 음압 자극을 위한 피부 점착 패치 및 그 제조 방법을 제공한다.

Description

음압 자극을 위한 피부 점착 패치 및 그 제조 방법
본 발명은 피부 점착 패치에 관한 것으로서, 국소적으로 음압(negative pressure)을 유도하여 외부 전원 없이 피부를 통한 유효성분의 전달 효율을 증가시키는 음압 자극을 위한 피부 점착 패치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
경피 약물전달 시스템 시장의 빠른 성장에 발 맞추어, 피부에 자극없이 부착될 수 있는 미세 구조 기반 점착 패치 제작 기술과 외부 전원없이 피부 국소 음압을 유도할 수 있는 시스템의 개발은 의료용 웨어러블 디바이스 및 약물 전달 치료 패치에의 응용에 발전 가능성이 높다
최근 웨어러블(wearable) 약물전달 시스템의 기술 발전과 함께, 피부에 부착하여 약물을 전달할 수 있는 경피 약물전달 기기가 많은 주목을 받고 있다.
경피를 통한 약물전달은 피부 흡수를 통해 신체에 약물을 전달하는 시스템으로, 다양한 약물과 질환에 적용 가능하다.
경피 약물전달 시스템은 경구 투여 방식에 비해 약물에 대한 부작용이 적으며, 간의 대사를 거치지 않아 생체 이용을 높일 수 있고, 주사 투여 방식에 비해 간편한 방식으로 환자의 순응도 및 편의성을 증대시킬 수 있다.
하지만, 효과적인 경피 약물전달을 위해서는 경피의 주요한 장벽인 각질층의 기계적 방어를 극복하고 약물의 전달 및 흡수율을 향상시킬 수 있어야 한다.
이를 위해, 현재까지 상용화되어 있는 약물전달 기기들은 전기적 자극을 통한 각질층의 물리적 천공 유발, 미세 바늘을 이용한 침습적 약물전달, 광열 자극을 통한 약물전달, 전달률 향상을 위한 화학적 증강제(enhancer) 기술들로 개발되었다.
경피 약물전달 기술의 일 예로, 자석의 강한 압력을 이용해 피부 층에 미세 천공을 유도하고 이를 통해 약물 전달 효율을 향상시키는 것을 들 수 있다. 이 경우, 천공을 유도하기 위한 강한 압력은 피부 자극으로 이어질 수는 문제가 있다. 또한, 충분한 압력을 가하기 위해서는 장시간 자석을 부착해야 하며 상용화가 되기 어려운 문제도 있다.
경피 약물전달 기술의 다른 예로, 근적외선 광열 효과를 이용해 피부 층의 부분 식각을 유도하는 것이 있다. 이 경우, 화학적 증강제를 사용했을 때보다 높은 약물전달 효율을 보였다. 그러나 광열 자극을 통한 약물전달은 피부 각질 층의 제거에 따란 피부 손상에 대한 2차적인 부작용을 야기할 수 있는 문제가 있다.
경피 약물전달 기술의 다른 예로, 약물 주사 후 석션 컵(suction cup)을 이용해 압력을 유도해 약물전달 효율을 향상시키는 것이 있다. 이 경우, 압력을 유도하기 위한 진공 펌프를 필요로 하고, 진공 펌프의 추가적인 사용에 따른 사용의 불편함이 커지고, 장시간 음압을 가해 주어야하는 문제가 있다.
경피 약물전달 기술의 다른 예로, 패치 형태의 경피 약물 전달 제품이 있다. 이 경우, 약물 층과 점착 층을 포함하게 되고, 대부분의 점착 층은 화학적 점착 소재를 이용하여 피부의 잔여물을 남기거나 자극을 유발할 수 있는 문제가 있다.
즉, 경피 약물전달 기술에는 아직까지 다음과 같은 문제점이 있다.
첫 번째, 전기적 자극을 가할 경우 회부 전원의 필요한 문제가 있다. 두 번째, 전기적 자극에 의한 2차적인 피부 손상이 발생할 수 있는 문제가 있다. 세 번째, 미세 바늘의 침습적인 방법으로 인한 세균 감염의 위험성이 있다. 네 번째, 약물전달 소재와 피부 계면 간의 밀접한 접촉을 위한 화학적 점착 소재의 사용은 피부 발진, 벗겨짐, 붉어짐 등의 부작용을 동반할 수 있는 문제가 있다.
즉, 종래기술의 경피 약물 전달 효율을 향상시키기 위한 기술들은 기술적 소재적 한계가 존재해 피부 손상의 우려와 외부 전원의 필요성, 피부 점착에 대한 충분한 성능과 안정성을 확보하지 못하는 문제점이 있다.
따라서 경피 약물전달을 위한 종래의 기술이 가지는 상술한 문제점들을 해결할 수 있는 기술의 개발이 요구된다.
[선행기술문헌]
대한민국 공개특허 제10-2018-0065848호(2018. 06. 18. 공개)
상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 국소적으로 음압(negative pressure)을 유도하여 외부 전원 없이 피부를 통한 유효성분의 전달 효율을 증가시키는 음압 자극을 위한 피부 점착 패치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 피부가 건조하거나 수분이 존재하는 환경에서도 안정적으로 탈부착이 가능한 양각 형태의 문어 빨판 모사 점착 구조를 모사하고, 피부 부착 시 점착 컵이 보다 넓은 면적을 포함할 수 있도록 변형이 자유로운 곡률(curvature)을 가지는 점착컵부를 가지는 음압 자극을 위한 피부 점착 패치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 다른 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 경피 약물전달 소재에 의한 피부 자극, 부작용을 최소화시키는 음압 자극을 위한 피부 점착 패치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 또 다른 해결하고자 하는 과제로 한다.
또한, 본 발명은 안정적인 피부 점착 성능을 기반으로 점착 컵에 의해 국소 음압이 유도되어 향상된 약물 전달 효율을 제공하는 음압 자극을 위한 피부 점착 패치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 또 다른 해결하고자 하는 과제로 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는, 유연성을 가지는 기저면부(10); 및 상기 기저면부(10)의 피부점착면에 복수로 배열되는 복수의 점착컵부(20)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 음압 자극을 위한 피부 점착 패치를 제공한다.
상기 기저면부(10)와, 상기 점착컵부(20)는 PDMS(Polydimethylsiloxane), 에코플렉스(Ecoflex), PU(Polyurethane), PANI(Polyaniline) 및 SEBS(Styrene Ethylene/Butylene Styrene) 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 유연성 고분자 소재로 제작된 것일 수 있다.
상기 점착컵부(20)는 피부점착면에 음압홈(22)이 형성된 컵기둥부(21); 상기 음압홈(22)의 상부 테두리 영역에서 상기 컵기둥부(21)의 측방향으로 연장형성되는 점착플랜지부(23); 및 상기 음압홈(22)의 저면에서 양각으로 돌출 형성되는 돔부(25)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 컵기둥부(21)는, 측면이 오목한 기둥 형상을 가지도록 측면 모선부가 상기 컵기둥부(210)의 수직 중심축 방향으로 오목한 호형으로 형성될 수 있다.
상기 점착컵부(20)는, 표면 조도를 매끄럽게 하고 점착력 향상을 위해 상기 점착플랜지부(23)의 상부 면에 형성되는 고분자 전구체 코팅층(50)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 고분자 전구체 코팅층(50)을 형성하는 상기 고분자 전구체는, PDMS(Polydimethylsiloxane), 에코플렉스(Ecoflex), PU(Polyurethane), PANI(Polyaniline) 및 SEBS(Styrene Ethylene/Butylene Styrene)으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예는, 상기 피부 음압 자극을 위한 피부 점착 패치의 몰딩 제작을 위해 복수의 점착컵부(20)에 대응하는 음각 형상을 가지는 3D 몰드 모델을 설계하는 3D 몰드 모델 설계 단계; 상기 3D 몰드 모델 설계에 따라 3D 몰드(30)를 제작하는 3D 몰드 제작 단계; 상기 표면 처리된 3D 몰드(30)에 유연성 고분자 소재를 증착한 후 경화하여 기저면(10)과 복수의 점착컵부(20)를 가지는 피부 점착 패치(1)를 몰딩 제작하는 몰딩 단계; 상기 몰딩 제작된 상기 피부 점착 패치(1)를 상기 3D 몰드(30)로부터 분리하는 사출단계; 및 상기 피부 점착 패치(1)의 피부점착면에 고분자 전구체 코팅층(50)를 형성하는 고분자 전구체 코팅층 형성 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 3D 몰드 제작 단계는 상기 3D 몰드를 표면처리하는 단계를 더 포함할 수 있다
상기 몰딩 단계는 유연성 고분자 소재를 이용한 용액 공정을 통해 수행될 수 있다.
상기 몰딩 단계에서 상기 유연성 고분자 소재는 PDMS(Polydimethylsiloxane), 에코플렉스(Ecoflex), PU(Polyurethane), PANI(Polyaniline) 및 SEBS(Styrene Ethylene/Butylene Styrene)으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
상기 고분자 전구체 코팅층 형성 단계는, 상기 피부 점착 패치(1)의 피부점착면에 고분자 전구체를 적층 시킨 후 스탬핑 공정을 수행하는 것에 의해 상기 고분자 전구체 코팅층(50)과 점착플랜지부(23)를 형성하는 스탬핑 공정 단계일 수 있다.
상기 고분자 전구체 코팅층 형성 단계는, 상기 피부 점착 패치(1)의 피부점착면에 고분자 전구체를 분사하여 상기 고분자 전구체 코팅층(50)을 형성하는 스프레이 코팅 단계일 수 있다.
상기 고분자 전구체 코팅층 형성 단계에서, 상기 고분자 전구체는, PDMS(Polydimethylsiloxane), 에코플렉스(Ecoflex), PU(Polyurethane), PANI(Polyaniline) 및 SEBS(Styrene Ethylene/Butylene Styrene)으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예는 외부전원이 필요한 약물 전달 시스템, 피부 감염, 발진, 붉어짐 등의 2차 질환을 유발할 수 있는 구조 및 소재의 사용, 안정적인 피부 점착을 위한 점착 성능 등의 문제들에 대한 해결하는 효과를 제공한다.
또한, 상술한 본 발명의 일 실시예는 국소적으로 음압(negative pressure)을 유도하여 외부 전원 없이 피부를 통한 유효성분의 전달 효율을 증가시키는 효과를 제공한다.
또한, 상술한 본 발명의 일 실시예는 피부가 건조하거나 수분이 존재하는 환경에서도 안정적으로 탈부착이 가능한 양각 형태의 문어 빨판 모사 점착 구조를 모사하고, 피부 부착 시 점착 컵이 보다 넓은 면적을 포함할 수 있도록 변형이 자유로운 곡률(curvature)을 가지는 것에 의해 피부 각질의 유연화 및 약물 흡수 능력을 향상시키는 효과를 제공한다.
또한, 상술한 본 발명의 일 실시예는 경피 약물전달 소재에 의한 피부 자극, 부작용을 최소화시키는 음압 자극을 제공할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
또한, 상술한 본 발명의 일 실시예는 기존의 경피 약물전달 기술들과 다양한 전달 성분 또는 전자소재들을 결합하여 약물 전달 시스템, 피부 계면 센서 등 고성능 의료용 패치 시스템의 원천기술을 제공할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 음압 자극을 위한 피부 점착 패치(1)의 사시도 및 점착컵부(20)의 확대 부분 단면도이다.
도 2는 미세 돔 구조와 곡면을 포함하는 양각형태의 문어모사 점착 컵의 구조를 나타낸 대면적 패치 사진, 단면도, 및 설계도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 점착패치를 제작하기 위한 공정을 보여주는 모식도이다.
도4는 건조/수분이 존재하는 환경에서 점착 구조의 스케일(지름: 2, 3, 5, 10 mm)에 따른 수직 점착력 측정 데이터를 나타낸 그래프이다.
도5는 점착컵부(20)의 피부 접촉면의 외경에 따른 (a) 프리로드(preload) 시의 점착컵부(20)의 증가하는 면적을 나타내는 사진 및 (b) 점착컵부(20)가 커버할 수 있는 면적비(coverage ratio)를 내는 그래프를 나타내는 도면이다(점착컵부(2)의 피부점착면의 외경 ((i) 2 mm, (ii) 3 mm (iii) 5 mm, (iv) 10 mm)).
도6은 돼지피부 레플리카 상에서의 패치의 점착성능을 나타낸 것으로, 각각 (a) 예압(preload)에 따른 수직 점착성능, (b) 문어 모사 점착 구조(d-SCC)와 구조가 없는 패치(flat)의 수평 및 벗김 점착 성능, 및 (c) d-SCC의 100회 반복 점착성능을 나타낸 그래프이다.
도7은 (a) d-SCC를 적용한 경우와 적용하지 않은 경우의 모식도, (b) 상기 각 경우에 대해, 돼지 피부 상에서 상기 d-SCC를 적용한 시간(5, 10, 20, 30분)에 따른 형광입자(rhodamine b)의 전달 깊이 측정 데이터, 및 (c) 상기 d-SCC를 적용한 시간(5, 10, 20, 30분)에 따라 피부로 형광입자(rhodamine b)가 전달된 모습을 나타내는 사진이다.
도8은 (a) d-SCC를 제거한 경우의 모식도, (b) 돼지 피부 상에서 상기 d-SCC를 30분동안 적용하고 제거한 이후의 시간(5, 10, 20, 30분)에 따른 형광입자(rhodamine b)의 전달 깊이 측정 데이터, 및 (c) 상기 d-SCC를 30분동안 적용하고 제거한 이후의 시간(5, 10, 20, 30분)에 따른 형광입자(rhodamine b)가 전달된 모습을 나타내는 사진이다.
도9는 다양한 피부(돼지 피부, 사람 피부, 인공 피부)를 대상으로 d-SCC에 의해 향상된 형광입자 전달 깊이 측정한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도10은 예압에 따른 피부(돼지) 각질층의 변형 정도를 보여주는 이미지이다.
도11은 (a) 돼지 피부 상에서 각기 다른 분자량을 가지는 다양한 약물을 대상으로 d-SCC에 의한 전달 깊이 향상 정도를 나타낸 그래프 및 (b) 상기 각 조건에 따른 다양한 약물이 전달된 모습을 나타내는 사진이다.
도12는 (a) 여러 인체 피부를 대상으로, 시제품(surgical plastic tape, chlorhexidine gluconate film)과 본 발명의 일 실시예에 따른 d-SCC 패치를 각각 적용하는 사진 및 상기 시제품과 본 발명의 일 실시예에 따른 d-SCC 패치를 각각 적용한 때의 피부 자극도를 비교한 그래프이다.
도13은 (a) 여러 약물과 d-SCC를 함께 적용하여 아토피 피부염을 가지는 쥐의 피부 회복 경과를 나타낸 사진 및 (b) 상기 여러 약물과 d-SCC를 함께 적용했을 때, 시간의 경과에 따른 피부의 경피수분손실도를 나타낸 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 음압 자극을 위한 피부 점착 패치(1)의 사시도 및 점착컵부(20)의 확대 부분 단면도이다.
도 1과 같이 상기 피부 점착 패치(1)는 유연성 기저면부(10) 및 복수의 점착컵부(20)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 2는 미세 돔 구조와 곡면을 포함하는 양각형태의 문어모사 점착 컵의 구조를 나타낸 대면적 패치 사진, 단면도, 및 설계도이다.
상기 점착 컵의 구조는 미세 돔을 포함하는 컵 구조로 컵 내부의 부피 변화를 최대화하여 음압을 통해 표면에 부착된다.
도1의 a를 참조하면 대면적 패치의 실제 사진을 확인할 수 있고,
도1의 b 내지 c를 참조하면 실제 문어의 점착 컵과 상기 점착 컵 구조의 단면도 및 설계도를 확인할 수 있으며,
도1의 d를 참조하면 상기 점착 구조의 메커니즘을 확인할 수 있다.
상기 기저면부(10)는 유연성을 가지도록 제작될 수 있다.
상기 복수의 점착컵부(20)는 상기 기저면부(10)의 피부점착면에 복수로 배열되도록 형성될 수 있다.
상기 기저면부(10)와, 상기 점착컵부(20)는 PDMS(Polydimethylsiloxane), 에코플렉스(Ecoflex), PU(Polyurethane), PANI(Polyaniline) 및 SEBS(Styrene Ethylene/Butylene Styrene)으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 유연성 고분자 소재로 제작된 것일 수 있다.
상기 점착컵부(20)는 컵기둥부(21), 점착플랜지부(23) 및 미세 돔부(25)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 컵기둥부(21)는 측면이 오목한 기둥 형상을 가지도록 측면 모선부가 상기 컵기둥부(210)의 수직 중심축 방향으로 오목한 호형으로 형성될 수 있다.
상기 컵기둥부(21)는 피부점착면에 음압홈(22)이 형성될 수 있다.
상기 점착플랜지부(23)는 상기 음압홈(22)의 상부 테두리 영역에서 상기 컵기둥부(21)의 측방향으로 연장 형성되어 피부와 접촉되는 점착면을 넓혀 점착력을 향상시키도록 구성될 수 있다.
상기 돔부(25)는 상기 음압홈(22)의 저면에서 양각으로 돌출 형성될 수 있다. 상기 돔부(25)는 상기 음압홈(22)의 내부의 공기 부피 분포를 균일하게 유지한다. 이에 의해, 본 발명의 실시예의 피부 점착 패치(1)가 피부에 점착되는 경우, 음압홈(22) 내부의 점착력 제공을 위한 공기 부피를 균일하게 하여 음압 분포를 균일하게 하여 점착력을 향상시킨다.
상기 점착컵부(20)는 표면 조도를 매끄럽게 하고 점착력 향상을 위해 상기 점착플랜지부(23)의 상부 면에 형성되는 고분자 전구체 코팅층(50)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 점착컵부(20)의 피부점착면의 외경은 2mm 내지 10mm를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 점착컵부(20)의 커버 면적 비율의 효율적인 증가를 위해서는 상기 점착컵부(20)의 피부점착면의 외경은 2mm 내지 5mm를 가질 수 있다. 더욱 바람직하게, 상기 점착컵부(20)의 피부점착면의 외경은 2mm 내지 3mm를 가질 수 있다.
상기 고분자 전구체 코팅층(50)을 형성하는 상기 고분자 전구체는, PDMS(Polydimethylsiloxane), 에코플렉스(Ecoflex), PU(Polyurethane), PANI(Polyaniline) 및 SEBS(Styrene Ethylene/Butylene Styrene)으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
상술한 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예의 피부 점착 패치(1)는 점착컵부(20)의 구조에 의해, 건식 환경에서는 반데르발스 힘과 음압 효과를 제공하고, 습식 환경에서는 캐필러 힘 및 음압 효과를 제공한다.
이에 의해 상기 피부 점착 패치(1)는 피부에 부착되어 음압홈(22)이 형성된 국소적인 부위를 진공상태로 유지시킨다. 이에 의해, 피부에 음압 자극을 제공하여 피부 각칠층을 자극한다. 이에 의해, 비침습적인 방법으로 피부를 통한 약물을 포함하는 다양한 물질의 전달 효율을 향상시킨다. 나아가, 개발된 피부 점착 패치(1)는 음압을 통한 물질 전달 효율을 증대시키는 것에 의해 다양한 형태의 약물에 적용하여 고성능 치료 패치로 응용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예의 피부 음압 자극을 위한 피부 점착 패치 제조 방법은, 3D 몰드 모델 설계 단계, 3D 몰드 제작 단계, 몰딩 단계, 사출단계, 및 고분자 전구체 코팅층 형성 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 3D 몰드 모델 설계 단계는 상기 피부 음압 자극을 위한 피부 점착 패치의 몰딩 제작을 위해 복수의 점착컵부(20)에 대응하는 음각 형상을 가지는 3D 몰드 모델을 설계하는 단계일 수 있다.
상기 3D 몰드 제작 단계는 상기 3D 몰드 모델 설계에 따라 상기 피부 점착 패치(1)의 사출성형을 위한 3D 몰드(30)를 제작하는 단계일 수 있다.
상기 3D 몰드 제작 단계는 상기 3D 몰드를 표면처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 몰드를 표면처리하는 단계는 3D 몰드를 금형으로 하여 유연성 고분자 소재를 몰딩하기 위해 진행될 수 있다. 구체적으로, 단분자 층을 형성할 수 있는 용액에 3D 몰드를 담지하여 진행하며, 유연성 고분자 소재가 3D 몰드로부터 쉽게 분리되는 효과를 가지도록 하는 것일 수 있다.
상기 몰딩 단계는 상기 표면 처리된 3D 몰드(30)에 유연성 고분자 소재를 증착한 후 경화하여 기저면(10)과 복수의 점착컵부(20)를 가지는 피부 점착 패치(1)를 몰딩 제작하는 단계일 수 있다.
상기 몰딩 단계는 유연성 고분자 소재를 유기용매 등을 이용하여 용액으로 형성한 후 스핀코팅, 잉크젯 프린팅 등의 방법을 이용하여 상기 3D 몰드(30)에 증착하는 용액 공정을 통해 수행될 수 있다.
상기 몰딩 단계에서 상기 유연성 고분자 PDMS(Polydimethylsiloxane), 에코플렉스(Ecoflex), PU(Polyurethane), PANI(Polyaniline) 및 SEBS(Styrene Ethylene/Butylene Styrene)으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있다.
상기 사출단계는 상기 몰딩 제작된 상기 피부 점착 패치(1)를 상기 3D 몰드(30)로부터 분리하는 단계일 수 있다.
상기 고분자 전구체 코팅층 형성 단계는 상기 피부 점착 패치(1)의 피부점착면에 고분자 전구체를 적층 시킨 후 스탬핑 공정을 수행하는 것에 의해 상기 고분자 전구체 코팅층(50)과 점착플랜지부(23)를 형성하는 스탬핑 공정 단계일 수 있다.
또한, 상기 고분자 전구체 코팅층 형성 단계는 상기 피부 점착 패치(1)의 피부점착면에 고분자 전구체를 분사하여 상기 고분자 전구체 코팅층(50)을 형성하는 스프레이 코팅 단계일 수도 있다.
상기 고분자 전구체 코팅층 형성 단계는 상기 고분자 전구체를 스탬핑 공정 또는 스프레이 코팅에 의해 얇게 적층한 후 열경화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 점착패치를 제작하기 위한 공정을 보여주는 모식도이다.
도3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 점착패치 제작 공정은 3D 프린팅 등을 통해 제작된 마스터몰드를 몰딩 공정을 위해 전처리하는 단계; 유연성 고분자를 이용한 몰딩 공정으로 패치를 제작하는 단계; 고분자 전구체 코팅으로 유연한 부착 표면을 제작하는 단계;를 통해 진행됨을 확인할 수 있다.
상기 고분자 전구체 코팅층(50)은 상기 점착컵부(20)의 점착플랜지부(50)의 표면의 조도를 높이고, 이에 의해 피부 점착력을 향상시키고, 피부 자극을 최소화시키는 효과를 제공한다.
그리고 상기 점착플랜지부(50)는 피부점착면적을 증가시켜 점착력을 향상시키는 효과를 제공한다.
상기 고분자 전구체 코팅층 형성 단계에서 상기 고분자 전구체는, PDMS(Polydimethylsiloxane), 에코플렉스(Ecoflex), PU(Polyurethane), PANI(Polyaniline) 및 SEBS(Styrene Ethylene/Butylene Styrene)으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
도4는 건조/수분이 존재하는 환경에서 점착 구조의 스케일(지름: 2, 3, 5, 10 mm)에 따른 수직 점착력 측정 데이터를 나타낸 그래프이다.
도4를 참조하면, 1 N/cm2의 예압을 가했을 때 3 mm의 지름을 가지는 문어 빨판 모사 점착 구조의 경우 가장 높은 수직 점착력을 확인할 수 있다.
이때, 1 N/cm2의 예압은 피부에 무리가 가지 않는 수준의 압력이다.
도 5는 점착컵부(20)의 피부 접촉면의 외경에 따른 (a) 프리로드(preload(N/cm2)) 시의 점착컵부(20)의 증가하는 면적을 나타내는 사진 및 (b) 점착컵부(20)가 커버할 수 있는 면적비(coverage ratio)를 내는 그래프를 나타내는 도면이다(점착컵부의 외경 ((i) 2 mm, (ii) 3 mm (iii) 5 mm, (iv) 10 mm).
상기 프리로드는 피부 점착 패치(1)를 피부에 부착시키기 위해 가해진 힘을 의미한다.
도5를 참조하면, 피부점착면의 외경이 (i) 2 mm, (ii) 3 mm (iii) 5 mm, (iv) 10 mm인 각각의 점착컵부(20)를 적용한 피부 점착 패치(1)를 피부에 점착하고 프리로드를 인가하는 경우, 점착컵부(20)의 면적이 증가됨을 알 수 있다.
이때, 점착컵부(20)의 커버 면적비(coverage ratio)는 프리로드가 증가할수록 증가하였다. 그리고 점착컵부(20)의 피부접촉면의 외경이 작을수록 점착컵부(20)의 커버 면적비(coverage ratio)가 증가함을 확인하였다. 이에 따라, 상기 점착컵부(20)의 피부점착면의 외경은 2mm 내지 10mm를 가질 수 있다.
이 경우, 상기 점착컵부(20)의 커버 면적 비율의 효율적인 증가를 위해서는 상기 점착컵부(20)의 피부점착면의 외경은 2mm 내지 5mm를 가질 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 점착컵부(20)의 피부점착면의 외경은 2mm 내지 3mm를 가질 수 있다.
도6은 돼지피부 레플리카 상에서의 패치의 점착성능을 나타낸 것으로, 각각 (a) 예압(preload)에 따른 수직 점착성능, (b) 문어 모사 점착 구조(d-SCC)와 구조가 없는 패치(flat)의 수평 및 벗김 점착 성능, 및 (c) d-SCC의 100회 반복 점착성능을 나타낸 그래프이다.
도6의 (a)를 참조하면, Wet 및 Dry 상태 모두에서, 피부 점착 패치(1)를 피부에 부착시키기 위해 가해진 힘인 preload가 강해질수록 수직 점착성능이 높아지는 것을 확인할 수 있다. 또한, 전체 preload 영역에서, Wet 상태가 Dry 상태일 때보다 수직 점착성능이 더 높음을 확인할 수 있다.
여기서 상기 Dry한 환경은 액체 등이 존재하지 않는 일반적인 피부 표면 상태를 의미하고, 상기 Wet한 환경은 피부 표면이 액체로 충분히 적셔져 있는 상태를 의미한다.
일반적으로 기존 점착제는 수분이나 물과 같은 액체는 부착 표면의 표면에너지를 감소시켜 점착을 더욱 어렵게 하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 점착컵의 경우에는 섹션에 밀봉 및 모세관력에 의해 Wet한 환경의 피부 표면의 점착성능이 증가한다는 점에서 특징 및 장점이 있다.
도6의 (b)를 참조하면, 수평 및 벗김 점착 성능 모두에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 문어 모사 점착 구조(d-SCC)가, 상기 구조가 없는 패치(flat)보다 월등하게 우수한 효과가 있음을 확인할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 문어 모사 점착 구조(d-SCC)의 경우, Wet 상태가 Dry 상태일 때보다 더 우수한 성능을 가짐을 확인할 수 있다.
도6의 (c)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 문어 모사 점착 구조(d-SCC)의 100회 반복 시의 점착 성능의 경우, 전체 영역에서 Wet 상태가 Dry 상태일 때보다 더 우수한 성능을 가짐을 확인할 수 있다.
도7은 (a) d-SCC를 적용한 경우와 적용하지 않은 경우의 모식도, (b) 상기 각 경우에 대해, 돼지 피부 상에서 상기 d-SCC를 적용한 시간(5, 10, 20, 30분)에 따른 형광입자(rhodamine b)의 전달 깊이 측정 데이터, 및 (c) 상기 d-SCC를 적용한 시간(5, 10, 20, 30분)에 따라 피부로 형광입자(rhodamine b)가 전달된 모습을 나타내는 사진이다.
도7을 참조하면, 상기 d-SCC를 적용한 시간이 30분일 때 형광입자(rhodamine b)의 전달 깊이가 약 130μm로 가장 깊은 것을 확인할 수 있다.
또한, 상기 d-SCC를 적용한 시간이 30분일 때 형광입자(rhodamine b)의 전달 깊이가 단순히 형광입자를 도포하여 전달 했을 경우(w/o patch)와 대비하여 최대 44% 향상되는 것을 확인할 수 있다.
도8은 (a) d-SCC를 제거한 경우의 모식도, (b) 돼지 피부 상에서 상기 d-SCC를 30분동안 적용하고 제거한 이후의 시간(5, 10, 20, 30분)에 따른 형광입자(rhodamine b)의 전달 깊이 측정 데이터, 및 (c) 상기 d-SCC를 30분동안 적용하고 제거한 이후의 시간(5, 10, 20, 30분)에 따른 형광입자(rhodamine b)가 전달된 모습을 나타내는 사진이다.
도8을 참조하면, 상기 d-SCC를 30분동안 적용하고 제거한 이후 30분이 지났을 때 형광입자(rhodamine b)의 전달 깊이가 약 150μm 이상의 값으로 가장 깊은 것을 확인할 수 있다.
또한, 상기 d-SCC를 30분동안 적용하고 제거한 이후 30분이 지났을 때 형광입자(rhodamine b)의 전달 깊이가 단순히 형광입자를 도포하여 전달 했을 경우(w/o patch)와 대비하여 최대 36% 향상되는 것을 확인할 수 있다.
도9는 다양한 피부(돼지 피부, 사람 피부, 인공 피부)를 대상으로 d-SCC에 의해 향상된 형광입자 전달 깊이 측정한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도9의 (b)를 참조하면,
돼지 피부의 경우에는, 본 발명의 일 실시예에 따른 패치 적용 30분 후일 때, 단순히 형광입자를 도포하여 전달 했을 경우(w/o patch)와 대비하여 형광입자(rhodamine b)의 전달 깊이가 최대 44% 향상되고,
본 발명의 일 실시예에 따른 패치 탈착 30분 후일 때, 단순히 형광입자를 도포하여 전달 했을 경우(w/o patch)와 대비하여 형광입자(rhodamine b)의 전달 깊이가 최대 36% 향상됨을 확인할 수 있다.
사람 피부의 경우에는, 본 발명의 일 실시예에 따른 패치 적용 30분 후일 때, 단순히 형광입자를 도포하여 전달 했을 경우(w/o patch)와 대비하여 형광입자(rhodamine b)의 전달 깊이가 최대 56% 향상되고,
본 발명의 일 실시예에 따른 패치 탈착 30분 후일 떄, 단순히 형광입자를 도포하여 전달 했을 경우(w/o patch)와 대비하여 형광입자(rhodamine b)의 전달 깊이가 최대 31% 향상됨을 확인할 수 있다.
인공 피부의 경우에는, 본 발명의 일 실시예에 따른 패치 적용 30분 후일 때, 단순히 형광입자를 도포하여 전달 했을 경우(w/o patch)와 대비하여 형광입자(rhodamine b)의 전달 깊이가 최대 138% 향상되고,
본 발명의 일 실시예에 따른 패치 탈착 30분 후일 때, 단순히 형광입자를 도포하여 전달 했을 경우(w/o patch)와 대비하여 형광입자(rhodamine b)의 전달 깊이가 최대 95% 향상됨을 확인할 수 있다.
도10은 예압에 따른 피부(돼지) 각질층의 변형 정도를 보여주는 이미지이다.
도10을 참조하면, 예압을 가해 패치를 적용했을 때 각질층 간의 거리가 증가하면서 변형이 되는 것을 확인할 수 있다. 또한, 예압이 증가할 수록 더 큰 음압이 피부로 전달되고, 이에 따라 각질층의 변형 정도도 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과는 패치의 적용이 피부 각질층에 유의미한 영향을 줄 수 있으며, 피부를 통한 물질 전달의 효율을 향상시킬 수 있다는 것을 의미한다.
도11은 (a) 돼지 피부 상에서 각기 다른 분자량을 가지는 다양한 약물을 대상으로 d-SCC에 의한 전달 깊이 향상 정도를 나타낸 그래프 및 (b) 상기 각 조건에 따른 다양한 약물이 전달된 모습을 나타내는 사진이다.
도11의 (a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 문어 모사 점착 구조(d-SCC)를 Maltol 약물과 함께 적용했을 때, 가장 우수한 전달 깊이를 가지는 것을 확인할 수 있으며,
본 발명의 일 실시예에 따른 문어 모사 점착 구조(d-SCC)를 지용성 물질인 Retinol과 수용성 물질들인 Maltol, Ramoplanin, Hyaluronic acid, Ovalbumin과 함께 적용했을 때, 다양한 용해성을 가진 물질들에서도 우수한 전달 깊이를 가지는 것을 확인할 수 있다.
도12는 (a) 여러 인체 피부를 대상으로, 시제품(surgical plastic tape, chlorhexidine gluconate film)과 본 발명의 일 실시예에 따른 d-SCC 패치를 각각 적용하는 사진 및 상기 시제품과 본 발명의 일 실시예에 따른 d-SCC 패치를 각각 적용한 때의 피부 자극도를 비교한 그래프이다.
도12는 여러 시제품 및 본 발명의 일 실시예에 따른 패치들을 각각 탈착한 후 1분 뒤, 자극에 의해 발생한 붉어짐을 RGB 요소의 세기로 평가하였는데, 이를 통해, 타 시제품인 surgical plastic tape이나 chlorhexidine gluconate film과 비교했을 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 d-SCC 패치를 사용한 경우에 RGB 요소의 변화가 가장 적은 것을 확인할 수 있다. 이는 타 시제품인 surgical plastic tape이나 chlorhexidine gluconate film과 비교했을 때, 본 발명의 일 실시예에 따른 d-SCC 패치를 사용할 때 가장 자극이 적음을 의미한다.
도13은 (a) 여러 약물과 d-SCC를 함께 적용하여 아토피 피부염을 가지는 쥐의 피부 회복 경과를 나타낸 사진 및 (b) 상기 여러 약물과 d-SCC를 함께 적용했을 때, 시간의 경과에 따른 피부의 경피수분손실도를 나타낸 그래프이다.
도13을 참조하면, 아토피 치료 약물인 maltol과 본 발명의 일 실시예에 따른 d-SCC 패치를 함께 적용했을 때, 피부의 경피수분손실도(TEWL)가 정상피부(control)와 가장 가깝게 회복됨을 확인할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
<부호의 설명>
1: 피부 점착 패치
10: 기저면부
20: 점착컵부
21: 컵기둥부
22: 음압홈
23: 점착플랜지부
25: 돔부
30: 3D 몰드
40: 유연고분자소재
50: 고분자 전구체 코팅층

Claims (13)

  1. 유연성을 가지는 기저면부(10); 및
    상기 기저면부(10)의 피부점착면에 복수로 배열되는 복수의 점착컵부(20)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 음압 자극을 위한 피부 점착 패치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기저면부(10)와, 상기 점착컵부(20)는
    PDMS(Polydimethylsiloxane), 에코플렉스(Ecoflex), PU(Polyurethane), PANI(Polyaniline) 및 SEBS(Styrene Ethylene/Butylene Styrene)으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 유연성 고분자 소재로 제작된 것을 특징으로 하는 음압 자극을 위한 피부 점착 패치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 점착컵부(20)는;
    피부점착면에 음압홈(22)이 형성된 컵기둥부(21);
    상기 음압홈(22)의 상부 테두리 영역에서 상기 컵기둥부(21)의 측방향으로 연장형성되는 점착플랜지부(23); 및
    상기 음압홈(22)의 저면에서 양각으로 돌출 형성되는 돔부(25)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 음압 자극을 위한 피부 점착 패치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 컵기둥부(21)는,
    측면이 오목한 기둥 형상을 가지도록 측면 모선부가 상기 컵기둥부(21)의 수직 중심축 방향으로 오목한 호형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 음압 자극을 위한 피부 점착 패치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 점착컵부(20)는,
    표면 조도를 매끄럽게 하고 점착력 향상을 위해 상기 점착플랜지부(23)의 상부 면에 형성되는 고분자 전구체 코팅층(50)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 음압 자극을 위한 피부 점착 패치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고분자 전구체 코팅층(50)을 형성하는 상기 고분자 전구체는,
    PDMS(Polydimethylsiloxane), 에코플렉스(Ecoflex), PU(Polyurethane), PANI(Polyaniline) 및 SEBS(Styrene Ethylene/Butylene Styrene)으로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 음압 자극을 위한 피부 점착 패치.
  7. 제1항의 음압 자극을 위한 피부 점착 패치(1) 제조방법에 있어서,
    상기 복수의 점착컵부(20)에 대응하는 음각 형상을 가지는 3D 몰드 모델을 설계하는 3D 몰드 모델 설계 단계;
    상기 3D 몰드 모델 설계에 따라 3D 몰드(30)를 제작하는 3D 몰드 제작 단계;
    상기 제작된 3D 몰드(30)에 유연성 고분자 소재를 증착한 후 경화하여 기저면(10)과 복수의 점착컵부(20)를 가지는 피부 점착 패치(1)를 몰딩 제작하는 몰딩 단계;
    상기 몰딩 제작된 상기 피부 점착 패치(1)를 상기 3D 몰드(30)로부터 분리하는 사출단계; 및
    상기 피부 점착 패치(1)의 피부점착면에 고분자 전구체 코팅층(50)를 형성하는 고분자 전구체 코팅층 형성 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 음압 자극을 위한 피부 점착 패치 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 3D 몰드 제작 단계는,
    상기 3D 몰드를 표면처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음압 자극을 위한 피부 점착 패치 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 몰딩 단계는,
    상기 유연성 고분자 소재를 이용한 용액 공정을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 음압 자극을 위한 피부 점착 패치 제조 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 몰딩 단계에서,
    상기 유연성 고분자 소재는 PDMS(Polydimethylsiloxane), 에코플렉스(Ecoflex), PU(Polyurethane), PANI(Polyaniline) 및 SEBS(Styrene Ethylene/Butylene Styrene) 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 음압 자극을 위한 피부 점착 패치 제조 방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 고분자 전구체 코팅층 형성 단계는,
    상기 피부 점착 패치(1)의 피부점착면에 고분자 전구체를 적층 시킨 후 스탬핑 공정을 수행하는 것에 의해 상기 고분자 전구체 코팅층(50)과 점착플랜지부(23)를 형성하는 스탬핑 공정 단계인 것을 특징으로 하는 음압 자극을 위한 피부 점착 패치 제조 방법.
  12. 제7항에 있어서, 상기 고분자 전구체 코팅층 형성 단계는,
    상기 피부 점착 패치(1)의 피부점착면에 고분자 전구체를 분사하여 상기 고분자 전구체 코팅층(50)을 형성하는 스프레이 코팅 단계인 것을 특징으로 하는 음압 자극을 위한 피부 점착 패치 제조 방법.
  13. 제7항에 있어서, 상기 고분자 전구체 코팅층 형성 단계에서,
    상기 고분자 전구체는, PDMS(Polydimethylsiloxane), 에코플렉스(Ecoflex), PU(Polyurethane), PANI(Polyaniline) 및 SEBS(Styrene Ethylene/Butylene Styrene) 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 음압 자극을 위한 피부 점착 패치 제조 방법.
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