KR101080203B1 - 다층의 나노섬유 시트로 이루어진 의료용 피부 패치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피부에 부착하는 피부 패치 타입의 의료용 치료제로서, 일반 고분자 또는 생분해성 고분자가 용해된 용액을 전기방사 방법으로 나노섬유 시트 형상으로 제조하여 형성된 외층과; 상기 외층 상층에 약물제 및 생분해성 고분자가 용해된 용액을 전기방사 방법으로 나노섬유 시트 형상으로 제조하여 형성된 내층;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 다층의 나노섬유 시트로 이루어진 의료용 피부 패치를 그 기술적 요지로 한다. 이에 의해 나노섬유 시트를 이용하여 피부에 부착할 수 있는 패치 형태로 적용할 수 있으며, 각 치료 약물제의 규칙적이고도 지속적인 약물 방출이 이루어져 치료효과를 극대화시킬 수 있고, 생체 적합성, 피부 부착감, 점착력, 통기성 및 항균성이 우수한 이점이 있다.

다층 나노섬유 약물방출 피부 패치 당뇨병 피부암 피부재생

Description

다층의 나노섬유 시트로 이루어진 의료용 피부 패치{medical skin-patch fabricated by using multilayer nanofiber sheet}

본 발명은 피부에 부착하는 피부 패치 타입의 의료용 치료제로서, 고분자와 약물제 등을 혼합한 용액을 전기방사 방법으로 나노섬유 시트 형상으로 제조하고, 이를 기능에 따라 다층으로 형성시킨 나노섬유 시트로 이루어진 피부 패치에 관한 것이다.

일반적으로 나노기술은 IT, BT, ET 등과 맞물려 나노 융합소재는 그 활용범위가 날로 넓어지고 있으며, 나노섬유 소재 기술은 환경산업이나 웰빙산업 뿐만 아니라, 환경/에너지, 의료, 생의학, 국방, 전자 등으 많은 산업 분야에서 핵심 소재로 활용될 것이다.

특히, 나노섬유는 바이오, 의료, 생명 과학에서 많은 잠재적 응용성을 가지며, 특히 조직 재생과 약물전달 시스템 분야의 핵심소재로 활용될 것으로 기대되고 있다.

한편, 종래의 조직 재생이나 약물전달을 위한 치료방법으로는 피부 패치 형태나 경구투여, 주사제의 투여 방법이 널리 사용되고 있다. 경구투여나 주사제의 투여 방법은 어린이나 노약자 등 사용자에 따라 부적절한 치료방법이 될 수 있고, 지속적인 치료가 제대로 수행되지 않을 수도 있으며, 오랜 약물제의 복용으로 부작용이 초래될 수도 있다.

본 발명에서는 이러한 부작용의 예로 당뇨병의 경우에 대해 살펴보고자 한다.

5년 이상 장기간 경구 혈당 강하제를 투여한 일부 환자들은 치료 중에도 혈당이 잘 조절되지 않는 경우가 있고 이것은 신장이나 간장의 기능에 이상이 있는 환자에게는 부작용을 수반 한다. 이 경우 더 이상 경구 약제로 혈당 조절이 어려우므로 인슐린 주사 요법을 병용하거나 전환할 수 있다.

하지만 인슐린의 단가가 비싸서 사용에 어려움이 있고 일부 환자들은 주사의 두려움이나 고통 때문에 인슐린 치료를 중단하거나 비 규칙적인 인슐린 치료의 병행으로 인해 그 효과를 얻을 수 없다는 문제점이 있다.

현재 인슐린 주사를 대체할 물질로 여러 가지 형태의 제제들이 많이 개발되고 있으며, 그 중 패치 형태의 제제는 피부를 통해 약물을 전달하는 시스템이므로 약물이 일정하게 피부를 투과하여 약효가 지속적으로 발현될 수 있도록 약물의 방출속도와 피부투과 속도를 조절해줄 수 있어서 많은 사용이 기대되고 있다.

이러한 패치형 치료제는 먹는 약으로 인해 생길 수 있는 위장장애, 간장애 부작용이 거의 없을 뿐 아니라 약물이 일정한 속도로 체내에 전달되므로 약효를 오랫동안 유지시킬 수 있는 장점이 있어, 당뇨 치료분야 뿐만 아니라 피부에 직접적으로 적용이 가능하므로 피부재생 및 피부암 등의 치료제로 신개념 약물제제가 될 것이다.

현재 시중에 패치형 약물 제제로 상용화된 것 중 대표적인 것으로 파스나 금연패치 등이 있다. 이와 같은 상용화된 패치들은 필름형태의 점착제 내에 약물을 분산시켜 제작하는 것으로 패치의 너비에 비하여 두께가 얇게 디자인되고 있고, 대부분의 형태는 확산형 피부투과촉진제가 함유된 점착성 고분자 또는 겔에 약물을 분산시켜 피부 위에 부착되도록 만들어지고 있다.

현재 경피 약물 전달 방법을 이용하여 상용화 되고 있는 제제의 대부분 가지고 있는 한계가 바로 필름 구조 때문에 약물 조절이 잘 이루어지지 않아서 약물이 원활하게 피부에 흡수되지 않을 뿐만 아니라, 통기성 및 살균성이 좋지 않아 2차 감염의 우려가 초래되는 단점이 있다.

또한, 필름 형태의 패치제를 피부에 부착 한 경우, 초기에만 약물의 방출이 급격히 일어나고 그 이후에는 약물이 정상적으로 방출되지 않는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고분자와 약물제 등을 혼합한 용액을 전기방사 방법으로 나노섬유 시트 형상으로 제조하고, 이를 기능에 따라 다층으로 형성시켜 지속적이면서 규칙적인 약물 방출 효과가 있는 나노섬유 시트로 이루어진 피부 패치의 제공을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 일반 고분자 또는 생분해성 고분자가 용해된 용액을 전기방사 방법으로 나노섬유 시트 형상으로 제조하여 형성된 외층과; 상기 외층 상층에 약물제 및 생분해성 고분자가 용해된 용액을 전기방사 방법으로 나노섬유 시트 형상으로 제조하여 형성된 내층;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 다층의 나노섬유 시트로 이루어진 의료용 피부 패치를 그 기술적 요지로 한다.

또한, 상기 내층 상층에는 생리활성물질에 생분해성 고분자 또는 패치형 고분자가 용해된 용액을 전기방사 방법으로 나노섬유 시트 형상으로 제조하여 형성된 제2내층이 더 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 일반 고분자는 Poly-vinylalcohol(PVA), 폴리글리콜산(PGA), 폴리락트산(PLA) 및 폴리카프로락톤(PCL) 중에 어느 하나 또는 이들을 혼합한 물질을 사용하고, 상기 생분해성 고분자는 셀룰로오즈, 키틴, 키토산, 전분, 콜라겐 및 젤라틴 중에 어느 하나 또는 이들을 혼합한 물질을 사용하며, 상기 생리활성물질은 콜라겐, 비타민C, 엘라스틴, 셀레빈 및 GSA 중에 어느 하나 또는 이들을 혼합한 물질을 사용하는 것이 바람직하다.

여기에서, 상기 약물제 당뇨병 치료제, 피부암 치료제 또는 피부재생 치료제인 것이 바람직하다.

또한, 상기 외층의 상기 일반 고분자 또는 생분해성 고분자가 용해된 용액에는 TiO₂ 나노 파우더가 더 첨가되는 것이 바람직하며, 상기 외층, 내층 및 제2내층은 각각 또는 전체가 상압 플라즈마를 통해 표면처리하는 것이 바람직하다.

상기 구성에 의해 본 발명은 나노섬유 시트를 이용하여 피부에 부착할 수 있는 패치 형태로 적용할 수 있으며, 각 치료 약물제의 규칙적이고도 지속적인 약물 방출이 이루어져 치료효과를 극대화시킬 수 있고, 생체 적합성, 피부 부착감, 점착력, 통기성 및 항균성이 우수한 효과가 있다.

또한, 다층의 형태로 나노섬유 시트를 이용한 피부 패치를 제작할 경우 비표면적 증대로 피부 부착력뿐만 아니라 적은 양의 약물로 그 효과를 극대화 시킬 수 있고 오랜 시간이 흘러도 필름보다 더 지속적이며 규칙적으로 약물을 방출할 수 있는 효과가 있다.

또한, 다층의 나노섬유 시트에 상압 플라즈마 표면 처리 할 경우 상기와 같은 효과를 증대시 킬 수 있어, 치료 시간 및 비용이 절감되는 효과가 있다.

본 발명은 피부에 부착하는 피부 패치 타입의 의료용 치료제로서, 고분자와 약물제 등을 혼합한 용액을 전기방사 방법으로 나노섬유 시트 형상으로 제조하고, 이를 기능에 따라 다층으로 형성시킨 나노섬유 시트로 이루어진 피부 패치에 관한 것이다.

이러한 피부 패치는 경구 투여나 주사제 투여의 어려움이 있는 당뇨병 치료제나 피부에 직접적으로 적용이 가능한 피부암 치료제, 피부재생 치료제, 피부살균제 등에 적용가능하며, 이러한 치료 목적에 따른 약물제와 고분자를 혼합하여 약간의 점착성이 있는 나노섬유 시트를 제조하여 적당한 크기로 재단하여 투여 부위나 병변 부위에 접착하도록 형성된 것이다.

이에 의해 나노섬유 시트로 형성된 피부 패치는 지속적이면서 규칙적이고 거의 완전한 약물 방출효과가 있어 치료효과가 뛰어나며, 다층으로 제조되어 비표면적의 증가로 생체 적합성, 피부 부착감, 통기성 및 항균력을 향상시키게 된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 살펴보고자 한다. 도 1은 본 발명에 따른 다층의 나노섬유 시트로 이루어진 의료용 피부 패치에 관한 모식도이다.

먼저, 본 발명은 치료의 목적에 따라 각기 기능을 달리하는 2층 또는 3층 등의 다층으로 형성되는 것이 바람직하며, 외층(100)은 일반 고분자 또는 생분해성 고분자가 용해된 용액을 전기방사 방법으로 나노섬유 시트 형상으로 형성되며, 상기 내층(200)은 상기 외층(100) 상층에 약물제 및 생분해성 고분자가 용해된 용액 을 전기방사 방법으로 나노섬유 시트 형상으로 제조하여 형성된 것이다.

또한 필요에 따라 상기 내층(200) 상층에는 생리활성물질에 생분해성 고분자 또는 패치형 고분자가 용해된 용액을 전기방사 방법으로 나노섬유 시트 형상으로 제조하여 형성된 제2내층(300)을 더 형성시킬 수도 있으며, 더 나아가 제3내층, 제4내층...등의 제조도 가능하다.

상기 외층(100)은 일반적으로 피부 패치에서 바깥으로 노출되는 부분으로써, 외부물질의 유입을 차단시키고 항균성을 부여하기 위해 상기 일반 고분자 또는 생분해성 고분자가 용해된 용액에는 TiO₂ 나노 파우더를 더 첨가하여 나노섬유 시트로 제작할 수도 있다.

여기에서, 상기 상기 일반 고분자는 Poly-vinylalcohol(PVA), 폴리글리콜산(PGA), 폴리락트산(PLA) 및 폴리카프로락톤(PCL) 중에 어느 하나 또는 이들을 혼합한 물질이며, 상기 생분해성 고분자는 셀룰로오즈, 키틴, 키토산, 전분, 콜라겐 및 젤라틴 중에 어느 하나 또는 이들을 혼합한 물질이고, 상기 패치형 고분자는 아크릴산에스테르 또는 메타크릴산에스테르를 사용한다. 또한, 상기 생리활성물질은 콜라겐, 비타민C, 엘라스틴, 셀레빈 및 GSA 중에 어느 하나 또는 이들을 혼합한 물질이다.

또한 각각의 피부 패치를 이루는 나노섬유 시트들은 각 층별로 또는 전체를 상압 플라즈마를 통해 표면처리시킬 수도 있으며, 이는 나노섬유 시트의 적용시 예상되는 효과를 더욱 향상시키면서, 피부와의 점착성을 더욱 향상시키켜 세포부착, 증식 및 분화를 향상시키게 된다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 대해 살펴보고자 한다.

먼저, 상기 외층(100)은 TiO₂를 THF:DMF(8:2)용매에 넣어 초음파 진동기에 20분 간 넣어서 나노입자가 용매에 골고루 분산시킨다. 그 다음 PU를 넣어 8중량비 용액 40ml를 만들어 전기방사로 나노섬유를 분사시켜 형성한다(팁과 콜렉터 사이의 거리:25cm, 속도:0.008ml/m).

그리고, 상기 내층(200)은 피부암 치료제로 사용될 경우, 18.5중량비의 PCL 고분자+비타민 C(5중량비) 또는 E(10중량비)를 TFE(Trifluoroethanol) 용매에 6시간 이상 혼합시킨 후에 40ml의 혼성 용액을 전자스피닝(electrospinning) 기술(용액주입속도: 0.008ml/min, voltage: 19kV, 팁(tip)과 콜렉터(collector) 사이의 거리: 20cm)로 나노섬유로 제조하여 두껍게 쌓는다. 이를 도 2에 도시하였다.

그리고, 상기 내층(200)은 당뇨병 치료제로 사용될 경우, 피니톨(pinitol)을 물에 넣어 녹인 용액과 PCL을 THF:DMF(8:2)용매에 녹인 용액(14.5중량비)을 섞어서 총 40ml의 용액을 만들어 전기방사를 이용하여 나노섬유를 분사시켜 준다(팁과 콜렉터 사이의 거리:25cm, 속도:0.007ml/m).

그리고, 상기 제2내층(300)은 19중량비의 PCL 고분자와 생리활성물질인 콜라겐 4 중랴비를 DMF(N,N-dimethylformamide)+ MC(Methylene chloride) 용매에 녹여서 전기방사한다(용액주입속도: 0.01ml/min, voltage: 18kV, 팁과 콜렉터 사이의 거리: 20cm).

또한, 상기 각 층을 상압플라즈마 처리하는 경우에는, 상압 플라즈마 처리기(FemtoScience AP100, KOREA)를 이용하여 제조된 상기 외층(100), 내층(200) 또는 제2내층(300)을 2분 동안 동안 산소 플라즈마(power: 28W, Ar : O2 = 6 lpm : 40 sccm) 처리한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 상기 내층의 약물제가 비타민 E(항암물질)인 경우에 총 24시간동안 비타민 E를 포함한 나노섬유와 종래의 필름을 두 가지의 방출매질(releasing medium(B/T, B/T/M))에 투입시킨 결과를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 우선 B/T 매질(medium)에서 필름은 전체 비타민 양의 겨우 20% 만이 단 20분 만에 다 빠져나오고 나노섬유에서는 비타민이 서서히 빠져나오면서 24시간 후에는 최대 54%가 빠져나오는 결과를 보였다. B/T/M 매질에서도 필름은 처음 20분 동안 비타민 총량의 45%만이 모두 빠져나왔고 나노섬유는 비타민이 일정한 양으로 24시간이 지나자 최종적으로 최대 95%에 달하는 양이 거의 다 빠져나오는 양상을 보였다.

이와 같이 약물제를 이용하여 제조된 나노섬유는 지속적이면서 규칙적으로 거의 완전한 약물 방출이 이루어져 치료효과가 뛰어날 것으로 기대된다.

도 1 - 본 발명에 따른 다층의 나노섬유 시트로 이루어진 의료용 피부 패치에 관한 모식도.

도 2 - 본 발명의 일실시예에 따른 나노섬유 시트에 대한 표면 사진을 나타낸 도.

도 3 - 본 발명의 일실시예에 따른 나노섬유 시트에 대한 약물 방출실험 테이터를 나타낸 도.

<도면에 사용된 주요 부호에 대한 설명>

100 : 외층 200 : 내층

300 : 제2내층

Claims (11)

1. 일반 고분자 또는 생분해성 고분자가 용해된 용액을 전기방사 방법으로 나노섬유 시트 형상으로 제조하여 형성된 외층(100)과;

   상기 외층(100) 상층에 약물제 및 생분해성 고분자가 용해된 용액을 전기방사 방법으로 나노섬유 시트 형상으로 제조하여 형성된 내층(200);을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 다층의 나노섬유 시트로 이루어진 의료용 피부 패치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 내층(200) 상층에는 생리활성물질에 생분해성 고분자 또는 패치형 고분자가 용해된 용액을 전기방사 방법으로 나노섬유 시트 형상으로 제조하여 형성된 제2내층(300)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 다층의 나노섬유 시트로 이루어진 의료용 피부 패치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 일반 고분자는 Poly-vinylalcohol(PVA), 폴리글리콜산(PGA), 폴리락트산(PLA) 및 폴리카프로락톤(PCL) 중에 어느 하나 또는 이들을 혼합한 물질인 것을 특징으로 하는 다층의 나노섬유 시트로 이루어진 의료용 피부 패치.
4. 제 2항에 있어서, 상기 생분해성 고분자는 셀룰로오즈, 키틴, 키토산, 전분, 콜라겐 및 젤라틴 중에 어느 하나 또는 이들을 혼합한 물질인 것을 특징으로 하는 다층의 나노섬유 시트로 이루어진 의료용 피부 패치.
5. 제 2항에 있어서, 상기 패치형 고분자는 아크릴산에스테르 또는 메타크릴산에스테르인 것을 특징으로 하는 다층의 나노섬유 시트로 이루어진 의료용 피부 패치.
6. 제 2항에 있어서, 상기 생리활성물질은 콜라겐, 비타민C, 엘라스틴, 셀레빈 및 GSA 중에 어느 하나 또는 이들을 혼합한 물질인 것을 특징으로 하는 다층의 나노섬유 시트로 이루어진 의료용 피부 패치.
7. 제 1항에 있어서, 상기 약물제는 당뇨병 치료제인 것을 특징으로 하는 다층의 나노섬유 시트로 이루어진 의료용 피부 패치.
8. 제 1항에 있어서, 상기 약물제는 피부암 치료제인 것을 특징으로 하는 다층의 나노섬유 시트로 이루어진 의료용 피부 패치.
9. 제 1항에 있어서, 상기 약물제는 피부재생 치료제인 것을 특징으로 하는 다층의 나노섬유 시트로 이루어진 의료용 피부 패치.
10. 제 1항에 있어서, 상기 외층(100)의 상기 일반 고분자 또는 생분해성 고분자 가 용해된 용액에는 TiO₂ 나노 파우더가 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 다층의 나노섬유 시트로 이루어진 의료용 피부 패치.
11. 제 2항 내지 제 10항에 있어서, 상기 외층(100), 내층(200) 및 제2내층(300)은 각각 또는 전체가 상압 플라즈마를 통해 표면처리되는 것을 특징으로 하는 다층의 나노섬유 시트로 이루어진 의료용 피부 패치.

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