JP2005154321A - アスコルビン酸投与用マイクロニードル - Google Patents

Abstract

【課題】 アスコルビン酸を皮膚内部の表皮層または真皮層に供給し、表皮基底層に存在するメラノサイトに効果的にビタミンＣを供給する手段を提供する。
【解決手段】 主成分材質がマルトースとデキストランの混合物若しくはトレハロースからなる細針２に、アスコルビン酸またはアスコルビン酸誘導体を含有させる。細針２の一部または全部を皮膚内に挿入し、溶解または残留させることによって、皮膚にビタミンＣを投与する。皮膚内に残留した細針２の素材は、糖質であるため人体に無害である。基板１も天然糖質からなるため、使用後の廃棄も容易で安全である。
【選択図】図１

Description

本発明は、皮膚表皮層または真皮層において、簡便に、安全にかつ効率的にアスコルビン酸またはアスコルビン酸誘導体を投与する効果を与えるための治具であるマイクロニードルに関するものである。

従来、シミ抜きや美白と称される美容行為においては、レーザー治療やイオントフォレーシスなどの電気的治療法が用いられてきた。レーザー治療は、シミ・くすみ・色素沈着の原因である色素細胞にレーザーを照射し、ターゲットであるメラニン含有表皮細胞や色素細胞を熱破壊させるものである。また、イオントフォレーシスは、皮膚に微弱な電流を流すことで、水溶性の薬物を表皮基底層や真皮などの皮膚の深いところにある細胞に効果的に導入する方法である。

これらレーザー治療やイオントフォレーシスは確かに効果的な方法ではあるが、その実施には専門家と特別の設備が必要となる。そのため、個人だけでは実施が困難であり、また、実施に当たってコストが高いという問題点がある。さらに、レーザー治療やイオントフォレーシスは、患者にとって得も言われぬ恐怖心を生むものであり、患者がなかなか治療に踏み切れないものであった。

そのため、個人でも簡単に安心して実施できるものとして、肌へビタミンＣを外用することが知られている。このビタミンＣの肌への外用は、主としてアスコルビン酸誘導体が混入されたクリームや乳液を直接肌に塗布することにより行われる。

一般に皮膚の黒色化は、皮膚にあるメラノサイトと呼ばれる色素細胞においてメラニンが生成されることにより起こるとされている。人の皮膚は、表層にある上皮性の表皮とその下の結合組織性の真皮からなっており、その下は皮下組織で脂肪組織が占める。表皮の大部分は表皮細胞で真皮に接する１層の基底細胞から生じ、有棘細胞・顆粒細胞・角質細胞と変化しつつ表層へ動き角化層となって剥離する。
生理的にメラノサイトは表皮基底層に多く存在し、ある種の色素異常症では真皮にも散在する。このメラノサイトにアスコルビン酸を供給することにより、メラニンの生成が抑制される。

しかし、クリームや乳液を直接肌に塗布する場合には、実行は簡単であるものの、ビタミンＣは最上皮の角化層の上に塗布され、皮膚内部にまで効果的に浸透しないため、表皮基底層に存在するメラノサイトに効果的にアスコルビン酸を供給することが困難であった。
また、メラノサイトが存在する表皮基底層や真皮の上皮に的確にアスコルビン酸が供給されるように、皮膚に対するアスコルビン酸の浸透深さを制御することは困難であった。

本出願に係る発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、簡便で、安全で、効率的で、かつ低コストの美容手段を提供することにある。
また、本出願に係る発明の他の目的は、従来よりも大幅に軽減された肉体的・精神的苦痛のもとでアスコルビン酸またはアスコルビン酸誘導体を投与可能であり、かつ、特別な処理を必要とすることなく安全に廃棄可能な治具を実現することにある。

上記目的を達成するため本発明者らが鋭意研究開発を行った結果、天然に存在する糖とアスコルビン酸またはアスコルビン酸誘導体とを材料とする微細な機能性マイクロニードルを発明し、これにより、従来技術では達成が困難であった上記目的を達成するための技術を実現した。
また、容易に実現可能で効率的な製造方法を通して、機能性マイクロニードルの工業生産化を可能とした。

本出願に係る第１の発明は、角錐状若しくは角柱状、または、円錐状若しくは円柱状の細針であって、前記細針は、主成分材質がマルトースとデキストランの混合物若しくはトレハロースで、皮膚に作用する機能性物質を含有しており、前記細針が皮膚に差し込まれることにより、前記主成分材料が溶解し、前記機能性物質が皮膚に供給されることを特徴とするマイクロニードルである。

また、本出願に係る第２の発明は、一辺が０．１μｍ以上で、直径１０００μｍ以下の円に納まる多角形の横断面形状を有し、長さが５０μｍ以上１ｍｍ以下の角錐状若しくは角柱状の細針、または、直径が０．１μｍ以上１０００μｍ以下の円形の横断面形状を有し、長さが５０μｍ以上１ｍｍ以下の円錐状若しくは円柱状の細針であって、前記細針は、主成分材質がマルトースとデキストランの混合物若しくはトレハロースであり、アスコルビン酸またはアスコルビン酸誘導体を含有することを特徴とするマイクロニードルである。

さらに、本出願に係る第３の発明は、一辺が０．１μｍ以上で、直径１０００μｍ以下の円に納まる多角形の横断面形状を有し、長さが１００μｍ以上３００μｍ以下の角錐状若しくは角柱状の細針、または、直径が０．１μｍ以上１０００μｍ以下の円形の横断面形状を有し、長さが１００μｍ以上３００μｍ以下の円錐状若しくは円柱状の細針であって、前記細針は、主成分材質がマルトースとデキストランの混合物若しくはトレハロースであり、アスコルビン酸またはアスコルビン酸誘導体を含有することを特徴とするマイクロニードルである。

また、本出願に係る第４の発明は、前記細針の中間部にくびれ部を設けており、前記くびれ部において容易に折れることにより、前記アスコルビン酸またはアスコルビン酸誘導体を含有する部分が、皮膚表皮層または真皮層に残留することを特徴とする上記第２または第３の発明に記載のマイクロニードルである。

さらに、本出願に係る第５の発明は、前記細針の中間部に細い上部針と太い下部針とに分ける段差を設けており、前記段差部において容易に折れることにより、前記アスコルビン酸またはアスコルビン酸誘導体を含有する部分が、皮膚表皮層または真皮層に残留することを特徴とする上記第２または第３の発明に記載のマイクロニードルである。

また、本出願に係る第６の発明は、前記細針の中心軸に沿ってキャピラリー空洞部を設けており、前記キャピラリー空洞部に前記アスコルビン酸またはアスコルビン酸誘導体を内包させ得ることを特徴とする上記第２〜５の発明の何れか１つに記載のマイクロニードルである。

さらに、本出願に係る第７の発明は、複数本の前記細針を基板上に設けたことを特徴とする上記第１〜６の発明の何れか１つに記載のマルチマイクロニードルである。

また、本出願に係る第８の発明は、前記マルトースに前記デキストランが混合される比率が、重量パーセント濃度で１％以上１０％以下であることを特徴とする上記第１〜６の発明の何れか１つに記載のマイクロニードルである。

本発明によれば、マイクロニードルの一部または全部を皮膚内に挿入し、溶解または残留させることによって、皮膚にビタミンＣを投与することができるので、家庭で個人的に実施可能である。健康な肌に不可欠なビタミンＣを挿入することで、皮膚の成長細胞層に働きかけ、肌の再構築を促し老化を遅らせ、肌に潤いや張りがよみがえる。
また、ビタミンを補給された線維芽細胞は、コラーゲン、エラスチンなど皮膚の基質成分もしくは線維成分を豊かに生成する。
さらに、「濃縮ビタミンＣ」を導入することによって薄いシミ・くすみ・色素沈着を改善するだけでなく、ニキビ肌・アトピー肌の治療にも大変効果的である。

細針の形状は、従来の技術を用いて十分に微細化できるため、無痛状態若しくは苦痛の非常に少ない状態で、安全かつ簡便に、ビタミンＣを挿入させることが可能である。
また、クリームや乳液の皮膚への塗布と異なり、マイクロニードルを押し当てることによって皮膚層の所望の場所に確実にビタミンＣを供給することができるため、従来の投与方法によるビタミンＣの供給に比べて格段に効果的な投与方法であり、メラニン色素の生成を強力に抑制することができる。
さらに、残留したマイクロニードルの素材は、糖質であるため人体に無害であり、使用後の廃棄も容易で安全である。

マイクロニードルによるアスコルビン酸またはアスコルビン酸誘導体の投与は、天然に存在する糖にアスコルビン酸またはアスコルビン酸誘導体を混入した材料からなる細針を、皮膚に軽く押し付けて内部に侵入させ、皮膚表皮層または真皮層にアスコルビン酸またはアスコルビン酸誘導体を残留させることにより行う。
マイクロニードルの構成素材が糖質であるため、マイクロニードルは体内で溶解し、極めて安全である。マイクロニードルの溶解にともなって、アスコルビン酸またはアスコルビン酸誘導体は皮膚組織内に吸収される。
マイクロニードルの構造を種々に設計することにより、皮膚表皮層若しくは真皮層に意図して、無痛状態または苦痛の非常に少ない状態下で残留させることが十分に可能である。また、複数本のマイクロニードル構造を構成することにより、一度の皮膚接種でもアスコルビン酸またはアスコルビン酸誘導体の残留量を制御することが可能となり、効率性も十分に向上する。

このようなマイクロニードルの構造の概要を図１に示す。図１はマイクロニードルの一例を示す斜視図である。マイクロニードルは、直方体状の基板１の上面に細針２を立設している。基板１はマイクロニードルを患部に挿入する際に手で持つ部位となるため、手で持つことが容易な大きさであることが望ましい。

図１においては、細針２は、根元部分の１辺が８０μｍで、高さが２００μｍの上方に長い三角錐形状をなす。本願においては図示を省略するが、細針２の形状は三角錐状に限られるものではなく、四角錐などの多角錐状や円錐状であっても良い。また、三角以上の多角柱状や円柱状でも良く、角柱・円柱の先端部のみを鋭利に尖らせた形状であっても良い。角錐や角柱の横断面形状は正多角形である必要はなく、円錐や円柱の横断面形状も真円である必要はない。

細針２は、人の皮膚に刺し込まれる部位であり、極度に太い形状は痛みを伴うため好ましくない。そのため細針２は、一辺が０．１μｍ以上で、直径１０００μｍ以下の円に納まる多角形断面形状の角錐状若しくは角柱状、または、直径が０．１μｍ以上１０００μｍ以下の円形断面形状の円錐状若しくは円柱状のものが望ましい。なお、直径が１０００μｍ以下の円形断面形状には、直径が１０００μｍ以下の円に納まる楕円形断面形状も含む。

細針２は５０μｍ未満の長さでは先端が表皮基底層まで届かない。そのため、メラノサイトへのアスコルビン酸の適切な供給という観点から、５０μｍ以上の長さを有する必要がある。また、１ｍｍより長い場合には、真皮を超えて供給されたアスコルビン酸は皮下組織に吸収されるだけであり、人体に害こそ無いものの極度の痛みを伴う恐れがある。そのため、メラノサイトへのアスコルビン酸供給という目的からは、１ｍｍ以下であることが望ましい。特に最上皮から１００〜３００μｍの範囲にメラノサイトが多く存在するため、メラノサイトへのアスコルビン酸の適切な供給及び痛みの低減という観点から、細針２の長さは１００〜３００μｍの長さであることがさらに望ましい。

特開２００３−２３８３４７号公報に開示されているように、マイクロニードル中間部にくびれ部を設け、このくびれ部において容易に折れて、アスコルビン酸を含有するマイクロニードル先端部が皮膚表皮層または真皮層に残留する構造であっても良い。また、マイクロニードルを中間部で径の異なる二段階に構成し、先端側の細い上部針と根元側の太い下部針とに分けて、この段差部において容易に折れて、アスコルビン酸を含有する上部針のみが皮膚表皮層または真皮層に残留する構造であっても良い。さらに、上記の構造にプラスして、マイクロニードルの中心軸に沿ってキャピラリー空洞部を設け、この空洞部にアスコルビン酸を内包させた構造であっても良い。
特開２００３−２３８３４７号公報

基板１及び細針２の材質としては、常温時には固体であり、加熱により流動性を確保できる天然糖質を用いる。特に、加工が容易なマルトースにデキストランを加えたものが望ましい。マルトースはマイクロニードルなどの微細加工に適した天然糖質であるが、マルトースのみでは流動時の粘性が低く、また固体化したときの強度も弱い。実際にマルトースのみで加工したマイクロニードルは、強度が弱く、皮膚に刺す細針としては不適切であった。そのため、本発明ではマルトースに微量のデキストランを加え、細針の強度の向上を図っている。

デキストランはマルトースに比べて粘性が高いため、デキストランをマルトースに加えることにより、流動時に粘りが生じ、固体化したときの強度も強くなる。強度の面から、マルトースに対して重量パーセント濃度で１％以上のデキストランを加えることが望ましい。また、加工の面からは、加えるデキストランはマルトースに対して重量パーセント濃度で１０％以下であることが望ましい。それ以上のデキストランを加えると、鋳型に流動性のマルトースを流し込むときに粘性が高すぎて、鋳型の細部まで流し込むことが困難になる。

したがって、加工及び強度の両面から、マルトースに対して重量パーセント濃度で１％以上１０％以下のデキストランを加えることが望ましいと言える。マルトースもデキストランも人体に挿入された後は、加水分解によって溶解して皮膚組織に吸収され、人体にも無害である。

細針２にはさらに、粉末のアスコルビン酸またはアスコルビン酸誘導体（以下、アスコルビン酸類と称する）が混合されている。アスコルビン酸類は糖質のベースに均等に混合されていても良く、細針２の先端部に偏在していても良い。本実施例においては、皮膚に作用させるための機能性物質として粉末のアスコルビン酸類を使用した例を示しているが、機能性物質は粉末のアスコルビン酸類に限る必要はなく、粉末のアスコルビン酸類の代わりにゲル状のコラーゲンを混合することも可能である。

従来、マイクロマシンの分野において、μｍサイズあるいはそれ以下の高精度加工ができるプロセス技術がすでに確立している。本発明では、この技術を応用して、ｎｍ〜μｍサイズの皮膚挿入治具機構を実現している。治具の加工は、従来の紫外線リソグラフィー技術を用いて行うことができる。これらの既存の技術を使用して、マイクロニードルパターンの反転形状を機械加工する。

こうしてマイクロニードル用鋳型を作製し、これに、適当な温度に加熱して流動性を確保した天然糖質に適切な量のアスコルビン酸類を混入した素材を流し込みあるいはキャスティング成形してマイクロニードルを形成する。具体的には、１１０℃まで加熱したマルトースにデキストランを少量添加した状態でアスコルビン酸類を混合して攪拌し、鋳型に流し込む。この方法によれば、細針２の全体にアスコルビン酸類が均等に混合される。細針２と基板１を一括形成する場合には、基板１の鋳型にも同時に流し込まれるため、基板１にもアスコルビン酸類が混合された状態となるが、基本的には基板１にはアスコルビン酸が混合している必要はない。そのため、鋳型の細針２の部分には糖質とアスコルビン酸類の混合物を流し込み、鋳型の基板１の部分にはアスコルビン酸類を含まない糖質のみを流し込んでもよい。

また、アスコルビン酸類を混入させる工程においては、糖質を流し込み、予め適当な形状に整形したニードルの所望の部分に必要量のアスコルビン酸類を投入することも可能である。このようにして細針２の先端部にアスコルビン酸類を偏在させることもできる。

図２は複数の細針を有するマイクロニードルの一例を示す斜視図である。本実施例のマイクロニードルは、アスコルビン酸類を皮膚の広範囲に渡って確実に提供するために、多数の細針２を設けた櫛状構造を採用している。図２に示すようにマイクロニードルは、全長１ｃｍの直方体状の基板１に、高さ２００μｍの三角錐状の細針２を複数本設けた構造からなる。細針２の根元部分の１辺は８０μｍであり、針間のピッチは０．５ｍｍとする。この構造では、一直線に並んだ１７本の細針２を基板１上に作製できる。マイクロニードルの製造方法や細針２の形状・材質等については実施例１と同様である。

この基板１の細針２を設けた側と反対側の部分を手で持ち、細針２を皮膚上に軽く押し付けることによって、細針２内に混在させたアスコルビン酸類を皮膚内に挿入でき、所定の機能を発揮させることができる。

図３は、図２における櫛状構造を複数個組み合わせて、細針２をマトリクス状に配置したものである。このようにマトリクス状に配置することにより、アスコルビン酸類の皮膚表皮層または真皮層への残留量を制御し得る。また、広範囲にわたって一括してアスコルビン酸類を供給することが可能となるため、使用の際の利便性も向上する。

このマトリクス構造は、図２における櫛状構造を複数個形成し、これらを結合させて製造することができる。また、マトリクス構造の反転形状を鋳型として形成することにより、一括形成することもできる。
［使用例］

アスコルビン酸類の混入量は、医療側からの要求に従って決定することもできる。また、化粧品としての製品に属するように使用量を３％またはそれ以下の濃度になるように限定することもできる。

実施例１や実施例２で示したマイクロニードルの細針２を設けた側と反対側の部分を手で持ち、細針２を皮膚上に軽く押し付けることによって細針２内に混在させたアスコルビン酸類を皮膚内に挿入する。アスコルビン酸類を投与した後は、細針２が溶解するか或いは折れて皮膚に残留するので、基板１だけが残る。この基板１は糖質またはアスコルビン酸類を含有する糖質なので、そのまま廃棄することができる。あるいは、熱湯中に投入すれば、速やかに分解・溶解するので、これを廃棄すれば良い。このように本願においては天然糖質をベースとして用いており、基板１の廃棄作業も極めて容易である。

本願ではマルトースに少量のデキストランを加えた糖質をベースにした例を説明しているが、トレハロースをベース素材として使用することもできる。トレハロースによる細針も十分な強度を有し、皮膚内に挿入された際に容易に溶解し、人体にも無害である。ただし、トレハロースは加工が難しい糖質であるため、マルトースに少量のデキストランを添加した糖質をベースに使用することが最適である。

また、本発明で使用する糖質性マイクロニードルの表面は、特に限定されないが、撥水性にして水分の浸透を避けることができれば良く、大気中の湿気による軟化を防ぐことができる構造が好ましい。

今日、ビタミンＣは、しみ抜きや美白のための重要な物質であることは周知の通りである。毎日ビタミンＣの投与を行おうとする者にとっては、現状の医学的治療方法の実施は経済面においても心理面においても苦痛である。しかし、本発明によれば、マイクロニードルの一部または全部を皮膚内に挿入し、溶解または残留させることによって、皮膚にビタミンＣを投与することができるので、家庭で個人的に実施可能である。健康な肌に不可欠なビタミンＣを挿入することで、皮膚の成長細胞層に働きかけ、肌の再構築を促し老化を遅らせ、肌に潤いや張りがよみがえる。
また、ビタミンを補給された線維芽細胞は、コラーゲン、エラスチンなど皮膚の繊維細胞を豊かに生成する。
さらに、「濃縮ビタミンＣ」を導入することによって薄いシミ・くすみ・色素沈着を改善するだけでなく、ニキビ肌・アトピー肌の治療にも大変効果的である。

細針の形状は、従来の技術を用いて十分に微細化できるため、無痛状態若しくは苦痛の非常に少ない状態で、安全かつ簡便に、ビタミンＣを挿入させることが可能である。
また、クリームや乳液の皮膚への塗布と異なり、マイクロニードルを押し当てることによって皮膚層の所望の場所に確実にビタミンＣを供給することができるため、従来の投与方法によるビタミンＣの供給に比べて格段に効果的な投与方法であり、メラニン色素の生成を強力に抑制することができる。
さらに、残留したマイクロニードルの素材は、糖質であるため人体に無害であり、使用後の廃棄も容易で安全である。

本発明における単体のマイクロニードルの一例を示す斜視図である。 複数の細針を有するマイクロニードルの一例を示す斜視図である。 櫛状構造を複数個組み合わせて細針をマトリクス状に配置した状態を示す斜視図である。

符号の説明

１…基板
２…細針。

Claims (8)

1. 角錐状若しくは角柱状、または、円錐状若しくは円柱状の細針であって、
   前記細針は、主成分材質がマルトースとデキストランの混合物若しくはトレハロースで、皮膚に作用する機能性物質を含有しており、
   前記細針が皮膚に差し込まれることにより、前記主成分材料が溶解し、前記機能性物質が皮膚に供給されることを特徴とするマイクロニードル。
2. 一辺が０．１μｍ以上で、直径１０００μｍ以下の円に納まる多角形の横断面形状を有し、長さが５０μｍ以上１ｍｍ以下の角錐状若しくは角柱状の細針、または、直径が０．１μｍ以上１０００μｍ以下の円形の横断面形状を有し、長さが５０μｍ以上１ｍｍ以下の円錐状若しくは円柱状の細針であって、
   前記細針は、主成分材質がマルトースとデキストランの混合物若しくはトレハロースであり、アスコルビン酸またはアスコルビン酸誘導体を含有することを特徴とするマイクロニードル。
3. 一辺が０．１μｍ以上で、直径１０００μｍ以下の円に納まる多角形の横断面形状を有し、長さが１００μｍ以上３００μｍ以下の角錐状若しくは角柱状の細針、または、直径が０．１μｍ以上１０００μｍ以下の円形の横断面形状を有し、長さが１００μｍ以上３００μｍ以下の円錐状若しくは円柱状の細針であって、
   前記細針は、主成分材質がマルトースとデキストランの混合物若しくはトレハロースであり、アスコルビン酸またはアスコルビン酸誘導体を含有することを特徴とするマイクロニードル。
4. 前記細針の中間部にくびれ部を設けており、
   前記くびれ部において容易に折れることにより、前記アスコルビン酸またはアスコルビン酸誘導体を含有する部分が、皮膚表皮層または真皮層に残留することを特徴とする請求項２または３に記載のマイクロニードル。
5. 前記細針の中間部に細い上部針と太い下部針とに分ける段差を設けており、
   前記段差部において容易に折れることにより、前記アスコルビン酸またはアスコルビン酸誘導体を含有する部分が、皮膚表皮層または真皮層に残留することを特徴とする請求項２または３に記載のマイクロニードル。
6. 前記細針の中心軸に沿ってキャピラリー空洞部を設けており、
   前記キャピラリー空洞部に前記アスコルビン酸またはアスコルビン酸誘導体を内包させ得ることを特徴とする請求項２〜５の何れか１つに記載のマイクロニードル。
7. 複数本の前記細針を基板上に設けたことを特徴とする請求項１〜６の何れか１つに記載のマルチマイクロニードル。
8. 前記マルトースに前記デキストランが混合される比率が、重量パーセント濃度で１％以上１０％以下であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１つに記載のマイクロニードル。

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