KR101746747B1 - Microneedle system that improves the delivery of drugs using the capillary force - Google Patents
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Abstract
본 발명은 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 마이크로니들을 통해 피부 내로 전달되는 약물을 저장 및 공급하는 챔버(chamber); 및 상기 챔버에 부착되어, 상기 챔버로부터 공급되는 약물을 상기 피부 내로 전달하는 마이크로니들을 포함하되, 상기 마이크로니들은, 상기 피부의 표면에 상기 약물이 주입될 수 있는 틈이 벌어지도록 하는 날개가 적어도 3개 이상 형성되며, 상기 날개 사이에 상하방향으로 형성되는 그루브(groove)는 단면이 ‘V’자 형태인 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템에 따르면, 마이크로니들에 형성된 날개에 의해 피부에 틈이 벌어지고, 벌어진 피부 틈으로 모세관력에 의해 주사액이 ‘V’자 형태의 그루브를 따라 피부 속으로 주입되어, 추가적인 외부 압력발생장치나 펌프 없이 모세관력을 이용하는 것만으로도 수초에 불과한 빠른 시간 내에 주사액이 주입되고 약물이 피부 밖으로 밀려 나오는 현상(back flow)이 없이 피부 안쪽으로 빠르게 흡수됨으로써, 감염 위험이 크게 낮아질 수 있고, 통증은 줄이면서도 효율적이며 빠르고 편리하게 정확한 양의 주사액을 주입할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 약물을 저장 및 공급하는 챔버를 포함하고, 챔버는 마이크로니들의 날개 사이에 각각 위치하는 복수 개의 마이크로 홀을 포함하고, 마이크로 홀은 약물의 종류에 따라 그 크기가 결정됨으로써, 정량의 약물이 마이크로니들에 형성된 날개 사이사이로 흘러나와 모세관력에 의해 그루브를 타고 빠르게 피부 틈 안쪽으로 들어갈 수 있어, 모세관력을 더욱 효율적으로 이용할 수 있고, 정량의 약물을 효과적으로 신속하게 피부 안쪽으로 전달할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따르면, 마이크로니들의 날개가 적어도 3개 이상이 형성되도록 함으로써, 약물의 주입 경로가 최소 3개 이상이 되어, 주입하는 약물 등에 따라 1회 주사량을 자유롭게 조절할 수 있다.The present invention relates to a microneedle system which improves the transfer of drugs by using capillary force, and more particularly to a microneedle system which includes a chamber for storing and supplying drugs delivered into the skin through microneedles; And a microneedle attached to the chamber for delivering medicament supplied from the chamber into the skin, wherein the microneedle has at least a wing for opening a gap for injecting the drug into the surface of the skin, And the grooves formed in the vertical direction between the wings have a V-shaped cross-section.
According to the microneedle system using the capillary force proposed in the present invention, the wings formed on the microneedles cause a gap in the skin, and the capillary force is applied to the gap between the openings, 'Is injected into the skin along the grooves of the shape, and the use of the capillary force without an additional external pressure generating device or pump causes injection of the injected liquid within a few seconds and backflow of the drug out of the skin By absorbing quickly into the skin, the risk of infections can be significantly reduced, and pain can be reduced, injected with the correct amount of injector efficiently, quickly and conveniently.
In addition, according to the present invention, there is provided a drug delivery system including a chamber for storing and supplying a drug, wherein the chamber includes a plurality of microholes respectively positioned between wings of the micro needle and the size of the microhole is determined according to the kind of the drug , A certain amount of drug flows between the wings formed on the micro needle, and the capillary force is able to get into the groove of the skin by the capillary force quickly, thereby making it possible to utilize the capillary force more efficiently, .
In addition, according to the present invention, since at least three or more wings of the micro needle are formed, the injection route of the drug becomes at least three or more, and the amount of the injection once can be freely adjusted according to the drug to be injected.
Description
본 발명은 마이크로니들 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a micro needle system, and more particularly, to a micro needle system that improves drug delivery using a capillary force.
약물전달시스템(drug delivery system, DDS)이란, 다양한 물리화학적 기술을 이용하여 약리학적 활성을 갖는 물질의 세포, 조직, 장기 및 기관으로의 전달을 제어하는 일련의 기술을 말한다. 가장 일반적인 약물전달시스템으로는 경구용 약물섭취가 있으며, 그 외에 국부에 적용할 수 있는 경피투과형 약물전달시스템 등이 있다. 이와 같이, 경피를 투과하여 액상의 약제를 주입하기 위해 150년 이상 동안 금속재질의 주사기가 사용되어 왔으나, 통증을 동반하며 약물의 주입이 일시적이고, 바늘 공포증 등과 같은 단점을 가지고 있었다. 이러한 주사기를 사용한 약물 투여 방식을 개선하고자 주사기보다 훨씬 작은 마이크로 크기의 경피투과형 마이크로니들(microneedle, MN)이 제작되어 활용되고 있다.
A drug delivery system (DDS) is a series of techniques for controlling the delivery of a substance having pharmacological activity to cells, tissues, organs and organs using a variety of physicochemical techniques. The most common drug delivery systems include oral medications, and transdermal drug delivery systems that can be applied locally. In this way, a metal syringe has been used for more than 150 years to inject the liquid drug through the transdermal system. However, the injection of the drug is accompanied by pain and has disadvantages such as needle phobia. In order to improve the drug administration method using such a syringe, a microneedle microneedle (MN), which is much smaller than a syringe, has been manufactured and utilized.
일반적으로 마이크로니들은 피부 미용 물질이나 약물을 피부 조직 내에 주입하거나, 피부의 내부로부터 혈액과 같은 체액을 추출하기 위한 기구이다. 마이크로니들은 국부적이면서 지속적인 약물 주입이 가능하고, 피부에 삽입 시 통증을 최소화할 수 있어 최근 다양한 분야에서의 사용이 매우 급증하고 있는 추세이다.
In general, the micro needle is a device for injecting a skin cosmetic substance or drug into the skin tissue or extracting body fluids such as blood from the inside of the skin. Microneedles are able to inject drugs locally and continuously, and minimize pain upon insertion into the skin, and their use in various fields is increasing rapidly in recent years.
이러한 마이크로니들은 피부관통이 가능한 정도로 충분한 물리적 강도(mechanical strength)가 있어야 하고, 통증이 적은 것이 바람직하며, 통증을 가능한 줄이기 위해 마이크로니들의 피부 적용 시간이 짧을수록 유리하고, 수 초 내로 유효 성분이 신속하게 전달될 수 있어야 한다. 피부가 오랫동안 벌어져 있으면 상처가 아무는 시간이 더 오래 걸리게 되고, 그로 인한 감염의 위험이 증가하기 때문이다. 또한, 마이크로니들의 피부에 삽입되는 부분의 길이가 적당해야 진피에 존재하는 신경을 건드리지 않아 통증이 발생하지 않는다.
Such microneedles should have sufficient mechanical strength to allow penetration of the skin, less pain should be preferred, shorter microneedle application time is advantageous to reduce pain as much as possible, It must be able to be delivered quickly. If the skin has been spreading for a long time, the wound will take longer and no one will have an increased risk of infection. In addition, the length of the portion of the micro needle that is inserted into the skin is appropriate, so that the nerve existing in the dermis is not touched and the pain does not occur.
기존의 마이크로니들 중 코팅(Coating) 마이크로니들은, 실리콘, 비생분해성 고분자, 금속, 유리 등의 소재로 제조되었으며, 기존의 약물을 용해시키고, 코팅하는 과정에서 복잡하고 추가적인 공정이 들어가게 되고, 약물의 성능을 추가적으로 검증 및 승인받아야 하는 불편함이 있다.
Among the conventional micro needles, the coating micro needles are made of materials such as silicon, non-biodegradable polymer, metal, glass, etc., and complicated and additional processes are involved in dissolving and coating existing drugs, There is an inconvenience that the performance of the system must be further verified and approved.
또한, 액상의 약물을 전달할 수 있는 중공형(Hollow) 마이크로니들은, 액상의 약물을 피부 속으로 밀어넣기 위해 높은 압력을 발생시킬 수 있도록 하는 추가적인 펌프 시스템 구축 또는 메탈의 가공 등 어려운 공정을 기반으로 하고 있어 한계가 있으며, 높은 압력으로 유효성분을 피부 틈으로 밀어 넣기 때문에 큰 고통을 유발할뿐더러, 신체 외부로 유효 성분이 오히려 밀려 나오며(Back flow 현상), 이로 인해 정확한 전달량을 담보하기 어려운 점 등의 문제점이 있다.
Hollow microneedles capable of delivering liquid medicines are also based on difficult processes such as the construction of additional pumping systems that can generate high pressures to push liquid medicines into the skin, And it pushes the active ingredient into the skin gap with high pressure, which causes great pain, and the active ingredient is pushed out of the body rather than being pushed back flow phenomenon. There is a problem.
마지막으로, 생분해성 고분자 또는 수용성 고분자를 이용한 용해성(Dissolving) 마이크로니들 역시 약물의 변형으로 인해 추가 검증 및 승인이 필요하고, 이론적으로는 주사 시 피부 내에서 분해 또는 용해됨으로써 마이크로니들에 포함된 활성 물질의 확산에 도움이 될 수 있으나, 그 시간이 최소 수십 분에서 수 시간까지 걸려 현실적으로 그 효능에 한계가 있으며, 약물이 녹는 동안 피부 틈이 벌어져있다는 단점이 있다.
Finally, dissolving microneedles using biodegradable polymers or water-soluble polymers also require additional validation and approval due to drug deformation, and theoretically require that the active substance contained in the micro- However, it takes at least several tens of minutes to several hours, which limits the efficacy in practice, and there is a disadvantage that the skin gap spreads during the melting of the drug.
아울러, 대한민국 등록특허공보 제10-1574760호에 흡수속도를 개선한 마이크로니들 시스템에 관한 선행기술이 개시되어 있으나, 이 또한, 용해성 마이크로니들이나, 중공형 마이크로니들을 이용하는 것으로서, 약물 도포 후 4시간 후에 유효 성분의 확산을 확인한 실험방법이 기재되어 있다. 즉, 해당 선행기술 또한 유효 성분 확산에 수 시간이 걸린다는 것으로서, 앞서 말한 효능의 한계를 그대로 갖고 있다.
In addition, Korean Patent Publication No. 10-1574760 discloses a prior art related to a microneedle system that improves the absorption rate. However, this method also uses a soluble micro needle or a hollow micro needle, An experimental method in which the diffusion of the active ingredient is confirmed later is described. That is, the prior art also takes several hours to spread the active ingredient, and has the limitations of the above-mentioned efficacy.
그 밖에, 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0005138호 및 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0130502호 또한 마이크로니들에 대한 선행기술 문헌을 개시하고 있다.
In addition, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2015-0005138 and Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0130502 also disclose prior art documents for micro needles.
한편, 자연모사공학(biomimetics)은 현대 테크놀로지의 복잡한 문제를 해결하는데 있어서 유용한 솔루션을 제공해주는데, Rear-fang snake는 추가적인 압력발생장치가 없는 침샘을 가졌지만 어금니의 독특한 구조로 인하여 모세관력을 이용하여 빠르게 독을 먹이의 피부로 전달하는 특징을 갖고 있다. 이러한 Rear-fang snake의 특징은, 마이크로니들의 약물주입시스템에 이용될 수 있다.On the other hand, biomimetics provides a useful solution for solving the complex problems of modern technology. Rear-fang snake has salivary glands that do not have additional pressure generating devices, but due to the unique structure of the molars, It has the characteristic of rapidly transferring the poison to the food's skin. This feature of Rear-fang snake can be used for the drug injection system of the micro needle.
본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 마이크로니들에 형성된 날개에 의해 피부에 틈이 벌어지고, 벌어진 피부 틈으로 모세관력에 의해 주사액이 ‘V’자 형태의 그루브를 따라 피부 속으로 주입되어, 추가적인 외부 압력발생장치나 펌프 없이 모세관력을 이용하는 것만으로도 수초에 불과한 빠른 시간 내에 주사액이 주입되고 약물이 피부 밖으로 밀려 나오는 현상(back flow)이 없이 피부 안쪽으로 빠르게 흡수됨으로써, 감염 위험이 크게 낮아질 수 있고, 통증은 줄이면서도 효율적이며 빠르고 편리하게 정확한 양의 주사액을 주입할 수 있는, 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems of the previously proposed methods, wherein a gap is formed in the skin by the wings formed on the micro needle, and the capillary force is applied to the gap of the skin, , The injection is injected into the skin along the groove of the skin, and the capillary force without the additional external pressure generating device or the pump is used to inject the injection liquid within a very short time such as a few seconds, To provide a microneedle system that improves drug delivery using capillary forces that can be rapidly absorbed into a patient's body, thereby reducing the risk of infection, reducing the pain and injecting the correct amount of injection fluid efficiently, quickly and conveniently For that purpose.
또한, 본 발명은, 약물을 저장 및 공급하는 챔버를 포함하고, 챔버는 마이크로니들의 날개 사이에 각각 위치하는 복수 개의 마이크로 홀을 포함하고, 마이크로 홀은 약물의 종류에 따라 그 크기가 결정됨으로써, 정량의 약물이 마이크로니들에 형성된 날개 사이사이로 흘러나와 모세관력에 의해 그루브를 타고 빠르게 피부 틈 안쪽으로 들어갈 수 있어, 모세관력을 더욱 효율적으로 이용할 수 있고, 정량의 약물을 효과적으로 신속하게 피부 안쪽으로 전달할 수 있는, 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a drug delivery system including a chamber for storing and supplying a drug, the chamber including a plurality of micro holes positioned between wings of the micro needles, A certain amount of drug flows between the vanes formed in the micro needle, and the capillary force is able to enter the inside of the gap through the groove by the capillary force, so that the capillary force can be utilized more effectively and the drug of a predetermined amount can be effectively delivered to the inside of the skin Another object of the present invention is to provide a microneedle system capable of improving drug delivery by using capillary force.
뿐만 아니라, 본 발명은, 마이크로니들의 날개가 적어도 3개 이상이 형성되도록 함으로써, 약물의 주입 경로가 최소 3개 이상이 되어, 주입하는 약물 등에 따라 1회 주사량을 자유롭게 조절할 수 있는, 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, according to the present invention, since at least three or more wings of the micro needle are formed, the injection path of the drug becomes at least three or more, and the capillary force capable of freely adjusting the injection amount once according to the drug to be injected It is another object of the present invention to provide a microneedle system which improves the transfer of a drug by using the drug.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른, 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템은,According to an aspect of the present invention, there is provided a microneedle system that improves the transfer of a drug using a capillary force,
마이크로니들을 통해 피부 내로 전달되는 약물을 저장 및 공급하는 챔버(chamber); 및A chamber for storing and supplying drug delivered into the skin through the micro needles; And
상기 챔버에 부착되어, 상기 챔버로부터 공급되는 약물을 상기 피부 내로 전달하는 마이크로니들을 포함하되,A microneedle attached to the chamber for delivering medicament supplied from the chamber into the skin,
상기 마이크로니들은,The micro-
상기 피부의 표면에 상기 약물이 주입될 수 있는 틈이 벌어지도록 하는 날개가 적어도 3개 이상 형성되며,At least three or more wings are formed on a surface of the skin to widen a gap through which the drug can be injected,
상기 날개 사이에 상하방향으로 형성되는 그루브(groove)는 단면이 ‘V’자 형태인 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
The grooves formed in the vertical direction between the wings have a V-shaped cross section.
바람직하게는, 상기 챔버는,Preferably, the chamber comprises:
상기 마이크로니들 방향으로 상기 약물이 흘러나오는 복수 개의 마이크로 홀이 형성될 수 있다.
And a plurality of micro holes through which the drug flows in the direction of the micro needle can be formed.
더욱 바람직하게는, 상기 복수 개의 마이크로 홀은,More preferably, the plurality of micro-
상기 약물이 상기 날개 사이로 흘러나와 상기 그루브를 타고 상기 피부 내로 전달될 수 있도록 상기 날개 사이에 각각 위치할 수 있다.
The medicament may be positioned between the wings such that the medicament may flow between the wings and be delivered into the skin through the grooves.
더욱 바람직하게는, 상기 마이크로 홀은,More preferably, the micro-
상기 약물의 종류에 따라 크기가 결정될 수 있다.
The size can be determined according to the kind of the drug.
바람직하게는, 상기 마이크로니들은,Advantageously, the micro-
상기 피부를 찔러 상기 피부 내부로 삽입되는 피어싱부(Piercing part); 및A piercing part that pierces the skin and is inserted into the skin; And
상기 피어싱부의 상부에 형성되고, 상기 피어싱부가 삽입된 피부 내부로 상기 약물을 주입시키는 주입부(Injecting part)를 포함하며,And an injecting part formed on the piercing part to inject the drug into the skin into which the piercing part is inserted,
상기 날개 및 상기 그루브는 상기 주입부에 형성될 수 있다.
The wings and the grooves may be formed in the injection unit.
더욱 바람직하게는, 상기 마이크로니들은,More preferably,
상기 주입부에서 상기 피어싱부 방향으로 갈수록 좁아지는 뿔 형상일 수 있다.And may have a conical shape that becomes narrower toward the piercing portion in the injection portion.
본 발명에서 제안하고 있는 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템에 따르면, 마이크로니들에 형성된 날개에 의해 피부에 틈이 벌어지고, 벌어진 피부 틈으로 모세관력에 의해 주사액이 ‘V’자 형태의 그루브를 따라 피부 속으로 주입되어, 추가적인 외부 압력발생장치나 펌프 없이 모세관력을 이용하는 것만으로도 수초에 불과한 빠른 시간 내에 주사액이 주입되고 약물이 피부 밖으로 밀려 나오는 현상(back flow)이 없이 피부 안쪽으로 빠르게 흡수됨으로써, 감염 위험이 크게 낮아질 수 있고, 통증은 줄이면서도 효율적이며 빠르고 편리하게 정확한 양의 주사액을 주입할 수 있다.
According to the microneedle system using the capillary force proposed in the present invention, the wings formed on the microneedles cause a gap in the skin, and the capillary force is applied to the gap between the openings, 'Is injected into the skin along the grooves of the shape, and the use of the capillary force without an additional external pressure generating device or pump causes injection of the injected liquid within a few seconds and backflow of the drug out of the skin By absorbing quickly into the skin, the risk of infections can be significantly reduced, and pain can be reduced, injected with the correct amount of injector efficiently, quickly and conveniently.
또한, 본 발명에 따르면, 약물을 저장 및 공급하는 챔버를 포함하고, 챔버는 마이크로니들의 날개 사이에 각각 위치하는 복수 개의 마이크로 홀을 포함하고, 마이크로 홀은 약물의 종류에 따라 그 크기가 결정됨으로써, 정량의 약물이 마이크로니들에 형성된 날개 사이사이로 흘러나와 모세관력에 의해 그루브를 타고 빠르게 피부 틈 안쪽으로 들어갈 수 있어, 모세관력을 더욱 효율적으로 이용할 수 있고, 정량의 약물을 효과적으로 신속하게 피부 안쪽으로 전달할 수 있다.
In addition, according to the present invention, there is provided a drug delivery system including a chamber for storing and supplying a drug, wherein the chamber includes a plurality of microholes respectively positioned between wings of the micro needle and the size of the microhole is determined according to the kind of the drug , A certain amount of drug flows between the wings formed on the micro needle, and the capillary force is able to get into the groove of the skin by the capillary force quickly, thereby making it possible to utilize the capillary force more efficiently, .
뿐만 아니라, 본 발명에 따르면, 마이크로니들의 날개가 적어도 3개 이상이 형성되도록 함으로써, 약물의 주입 경로가 최소 3개 이상이 되어, 주입하는 약물 등에 따라 1회 주사량을 자유롭게 조절할 수 있다.In addition, according to the present invention, since at least three wings of the micro needle are formed, the injection route of the drug becomes at least three or more, and a single injection amount can be freely adjusted according to the drug to be injected.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템의 챔버를 설명하기 위해 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템의 마이크로니들을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템의 마이크로니들의 날개의 개수에 따른 평면도와 사시도를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템에 따라 마이크로니들이 삽입될 때 형성되는 피부 틈의 면적을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템에 따라 마이크로니들이 삽입될 때 약물이 주입되는 모습을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템에 따라 마이크로니들이 삽입되었을 때 피부가 흡수하는 약물의 면적을 시간 별로 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템의 약물 전달성을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템의 약물 전달성을 확인하기 위한 항원항체 반응 결과를 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템의 약물 전달의 유효성 평가를 위한 마취 비교실험 결과를 도시한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of a microneedle system in which the transfer of a drug is improved by using a capillary force according to an embodiment of the present invention; FIG.
2 is a view illustrating a chamber of a microneedle system that improves transfer of a drug using a capillary force according to an embodiment of the present invention;
3 is a view showing a micro needle of a microneedle system which improves the transfer of a drug by using a capillary force according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view and a perspective view illustrating the number of wings of a micro needle according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 5 is a view showing an area of a skin gap formed when a micro needle is inserted according to a microneedle system that improves the transfer of a drug using a capillary force according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 6 is a view illustrating a state where a drug is injected when a micro needle is inserted according to a micro needle system in which transfer of a drug is improved using a capillary force according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 7 is a view showing an area of a drug absorbed by the skin when the micro needle is inserted according to time according to the micro needle system in which the transfer of the drug is improved using the capillary force according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 8 is a view for explaining drug delivery in a microneedle system that improves drug delivery by using a capillary force according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 9 is a graph showing a result of an antigen-antibody reaction for confirming drug transfer in a microneedle system that improves drug delivery using a capillary force according to an embodiment of the present invention. FIG.
10 illustrates results of an anesthetic comparison experiment for evaluating the effectiveness of drug delivery in a microneedle system that improves drug delivery using a capillary force according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order that those skilled in the art can easily carry out the present invention. In the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In the drawings, like reference numerals are used throughout the drawings.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’ 되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적으로 연결’ 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’ 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 ‘포함’ 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' . Also, to "include" an element means that it may include other elements, rather than excluding other elements, unless specifically stated otherwise.
본 발명은 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템에 관한 것이며, 이때, 모세관력이 발생하기 위해서는 기존의 공간을 채우고 있는 공기가 유체인 약물이 이동하는 방향과 정반대의 방향으로 빠져나갈 수 있는 길이 생성되어야 하며, 이러한 조건을 만족하는 경우, 공기가 빠져나가는 동시에 공기가 채우고 있던 자리를 유체가 빠르게 채워나가면서 이동할 수 있다.
The present invention relates to a microneedle system which improves the transfer of a drug by using a capillary force. In order to generate a capillary force, it is necessary that the air filling the existing space is in a direction opposite to the direction A length that can be escaped must be created, and if this condition is met, the air can escape and the air can fill the seat as the fluid fills up quickly.
아울러, 명세서 전체에서, ‘피부 내부’ 또는 ‘피부’로 삽입되거나, 주입된다고 할 때, ‘피부’는, 표피, 진피 및 피하지방층으로 구성되는 신체 외부의 표면으로서의 피부(skin)뿐만 아니라, 안구 표면의 투명한 막에 해당하는 각막(cornea), 및 위, 자궁 등의 내부 장기기관의 표면에 해당하는 내벽을 모두 포함할 수 있다.
In addition, in the entire specification, when it is inserted or injected into the 'inside of skin' or 'skin', 'skin' includes not only skin as the external surface of the body composed of epidermis, dermis and subcutaneous fat layer, A cornea corresponding to a transparent film on the surface, and an inner wall corresponding to a surface of an internal organs such as stomach and uterus.
즉, 피부에 틈이 벌어진 것만으로는 모세관 현상이 발생하지 않으며, 벌어진 피부 틈을 유체가 일시에 막게 되면 공기가 빠져나가지 못하므로 유체가 모세관력에 의해 피부 틈 안으로 빨려 들어갈 수가 없고, 모세관력에 의해 유체가 벌어진 피부 틈으로 들어가기 위해서는 그 틈을 채우고 있는 공기가 빠져나갈 수 있는 경로(pathway)가 마련되어야 한다.
That is, the capillary phenomenon does not occur only when the gap is opened in the skin, and when the fluid is temporarily blocked by the gap of the skin, the air can not escape, so that the fluid can not be sucked into the skin gap by the capillary force. In order for the fluid to enter the skin gap, a pathway through which the air filling the gap can escape should be provided.
본 발명은 이러한 모세관력을 발생시킬 수 있는 조건을 충족하는 마이크로니들 시스템에 관한 것으로서, 이하에서 도 1 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
The present invention relates to a microneedle system that satisfies conditions capable of generating such a capillary force, and will be described in detail below with reference to Figs. 1 to 9.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템의 챔버(chamber)를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템은, 챔버(100) 및 마이크로니들(200)을 포함하여 구성될 수 있다.
FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of a microneedle system which improves the transfer of a drug by using a capillary force according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view showing a capillary force according to an embodiment of the present invention The present invention is directed to a chamber of a microneedle system that improves the transfer of drugs. As shown in FIGS. 1 and 2, a microneedle system using a capillary force according to an embodiment of the present invention, which improves the transfer of a drug, includes a
챔버(100)는, 마이크로니들(200)을 통해 피부 내로 전달되는 약물을 저장 및 공급할 수 있고, 마이크로니들(200) 방향으로 약물이 흘러나오는 복수 개의 마이크로 홀(110)이 형성될 수 있다.
The
마이크로니들(200)은, 챔버(100)에 부착되어, 챔버(100)로부터 공급되는 약물을 피부 내로 전달할 수 있으며, 이러한 마이크로니들(200)은, 피부의 표면에 약물이 주입될 수 있는 틈이 벌어지도록 하는 날개(231)가 적어도 3개 이상 형성될 수 있고, 날개(231) 사이에 상하방향으로 형성되는 그루브(groove)(233)는 단면이 ‘V’자 형태일 수 있다.
The
이때, 복수 개의 마이크로 홀(110)은, 도 1의 확대도와 도 2에 도시된 바와 같이, 약물이 마이크로니들(200)의 날개(231) 사이로 흘러나와 그루브(233)를 타고 피부 내로 전달될 수 있도록 날개(231) 사이에 각각 위치할 수 있다. 즉, 약물은 챔버(100)에서 마이크로 홀(110)을 통해 흘러나와 날개(231) 사이에 형성된 그루브(233)를 이동 경로(pathway)로 하여 피부 내로 빠르게 전달될 수 있다.
The plurality of
또한, 실시예에 따라서 마이크로 홀(110)은, 약물의 종류에 따라 크기가 결정될 수 있다.
Also, according to the embodiment, the size of the
이와 같이, 마이크로니들(200)의 날개(231) 사이에 정량의 약물이 세어 나올 수 있는 마이크로 홀(110)이 구비됨으로써, 많은 양의 약물이 한꺼번에 공급되지 않고 정량의 약물이 흘러나올 수 있고, 마이크로 홀(110)을 통해 세어 나온 정량의 약물은 날개(231) 사이에 형성된 ‘V’자 형태의 그루브를 타고 모세관력에 의해 빠르게 이동하여 피부 틈 내로 주입될 수 있다.
Since the
즉, 본 발명에서 제안하는 마이크로니들 시스템에 따르면, 마이크로니들(200)에 3개 이상의 날개(231)가 형성되어 약물이 주입될 피부 틈을 효과적으로 벌릴 수 있고, 날개(231) 사이사이에 위치하는 마이크로 홀(110)을 통해 정량의 약물이 흘러나와 모세관력에 의해 ‘V’자 형태의 그루브를 타고 빠르게 이동할 수 있도록 함으로써, 약물의 전달성이 크게 향상될 수 있다.
That is, according to the microneedle system proposed in the present invention, more than three
또한, 날개(231)가 적어도 3개 이상 형성됨으로써, 약물의 주입 경로가 최소 3개 이상이 되어, 주입하는 약물 등에 따라 1회 주사량을 자유롭게 조절할 수 있다.
At least three
한편, 마이크로니들(200)의 구체적인 구성에 대해서는 이하에서 도 3 및 도 4를 참조하여 더욱 상세히 설명하도록 한다.
The specific configuration of the
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템의 마이크로니들(200)을 도시한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템의 마이크로니들(200)은, 피부를 찔러 피부 내부로 삽입되는 피어싱부(Piercing part)(210), 및 피어싱부(210)의 상부에 형성되고, 피어싱부(210)가 삽입된 피부 내부로 약물을 주입시키는 주입부(Injecting part)(230)를 포함할 수 있으며, 주입부(230)에서 피어싱부(210) 방향으로 갈수록 좁아지는 뿔 형상일 수 있다. 이때, 날개(231) 및 그루브(233)는 주입부(230)에 형성될 수 있다.
FIG. 3 is a view showing a
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템의 마이크로니들(200)의 날개의 개수에 따른 평면도와 사시도를 도시한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템의 마이크로니들(200)은, 적어도 3개 이상의 날개(231)가 형성될 수 있으며, 실시예에 따라서, 날개(231)의 개수가 3개인 경우에는, 밑면 직경이 250㎛, 전체 높이가 510㎛일 수 있고, 날개(231)의 개수가 4개인 경우에는, 밑면 직경이 250㎛, 전체 높이가 560㎛일 수 있으며, 날개(231)의 개수가 5개인 경우에는, 밑면 직경이 250㎛, 전체 높이가 600㎛일 수 있고, 날개(231)의 개수가 6개인 경우에는, 밑면 직경이 250㎛, 전체 높이가 630㎛일 수 있다.
4 is a plan view and a perspective view showing the number of blades of the
즉, 동일한 직경을 밑면으로 하면 날개(231)의 개수가 증가할수록 마이크로니들(200)의 높이가 높아질 수 있다. 또한, 마이크로니들(200)을 피부에 찔렀을 때, 마이크로니들(200)에 형성된 날개(231)에 의해 피부 표면에 약물이 주입될 수 있는 틈이 벌어져야 하므로, 날개(231)의 높이와 전체 높이의 비율인 groove height ratio(groove height : total height, GH ratio)가 중요한 요소가 되는데, 이때, GH ratio는 날개(231)의 개수가 증가할수록 감소할 수 있다.
That is, if the same diameter is set to the bottom, the height of the
다만, 피부의 각질층에 의해 마이크로니들(200)의 전체 길이가 삽입되는 것이 아니라 일부만 삽입된다. 즉, 마이크로니들(200)의 피어싱부(210)만 삽입될 수 있다. 따라서 날개(231)의 개수가 증가할수록 마이크로니들(200)의 전체 길이도 증가하게 되므로, 피어싱부(210)의 길이 또한, 날개(231)의 개수가 3개에서 6개로 갈수록 증가할 수 있다.
However, the entire length of the
이하에서는, 도 5 내지 도 9를 참조하여, 본 발명에서 제안하는 마이크로니들 시스템의 약물 전달 효과를 상세히 설명하도록 한다.
Hereinafter, the drug delivery effect of the microneedle system proposed by the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 9. FIG.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템에 따라 마이크로니들(200)이 삽입될 때 형성되는 피부 틈의 면적을 도시한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템에 따라 마이크로니들(200) 피부에 삽입되면 날개(231)에 의해 피부에 틈이 벌어지게 되고, 벌어진 피부 틈을 통해 약물이 주입될 수 있다. 이때, 파란색으로 표시된 부분은 피부의 각질층을 나타내며, 빨간색으로 표시된 부분은 피부에 삽입된 마이크로니들(200), 녹색으로 표시된 부분은 피부로 주입된 주사액을 나타낸다.
FIG. 5 is a view showing an area of a skin gap formed when the
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 마이크로니들 시스템에 따르면, 마이크로니들(200)에 형성된 날개(231)에 의해 형성된 피부 틈을 통해 약물이 효과적으로 전달되는 것을 확인할 수 있다. 한편, 날개(231)의 개수가 3개에서 6개로 증가할수록 약물이 주입되는 피부 틈의 면적이 증가하는 것을 확인할 수 있다.
As shown in FIG. 5, according to the microneedle system proposed in the present invention, it is confirmed that the drug is effectively delivered through the skin gap formed by the
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템에 따라 마이크로니들(200)이 삽입될 때 약물이 주입되는 모습을 도시한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템에 따라 마이크로니들(200)이 삽입되면, 약물이 마이크로니들(200)의 날개(231)을 통해 벌어진 피부 틈을 통해 피부 안쪽까지 주입될 수 있다.
FIG. 6 is a view showing a state in which a drug is injected when the
이때, 위에 도시된 도면은, 날개(231)의 개수에 따라 피부에 삽입되는 깊이를 나타내며, 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록, 즉, 날개(231)의 개수가 3개에서 6개로 증가할수록 마이크로니들(200)이 삽입되는 깊이가 깊어진다.
The figure shows the depth to be inserted into the skin according to the number of the
또한, 아래에 도시된 도면은, 날개(231)의 개수에 따라 약물이 주입되어 피부 틈으로 흘러들어가는 모습을 나타내며, 녹색으로 표시된 약물이 피부 틈으로 깊이 흡수될수록 위쪽에 남아있는 녹색부분의 면적이 작아지게 된다. 즉, 아래의 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 마이크로니들 시스템에 따르면, 날개(231)에 의해 형성된 날개(231) 사이사이의 그루브(233)를 따라 피부 표면으로부터 안쪽까지 약물이 모세관력에 의해 효과적으로 전달되는 것을 확인할 수 있다.
In addition, the figure below shows a state in which a drug is injected into the skin gap according to the number of the
한편, 왼쪽에서 오른쪽으로 갈수록, 즉, 날개(231)의 개수가 3개에서 6개로 증가할수록 약물이 흡수되는 피부의 깊이가 깊어지고, 흡수되는 약물의 양이 많아져, 위쪽에 남아있는 양이 점차 줄어들게 되는 것을 확인할 수 있다.
On the other hand, as the number of
이하에서는, 본 발명의 효과를 실험예를 통하여 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명의 권리범위가 하기 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the effects of the present invention will be described in more detail through experimental examples, but the scope of the present invention is not limited by the following experimental examples.
실험예 1. 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템의 약물 전달성 평가EXPERIMENTAL EXAMPLE 1 Evaluation of drug delivery performance of a microneedle system having improved drug delivery using a capillary force according to an embodiment of the present invention
본 발명에서 제안하는 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템의 약물 전달성을 평가하기 위해 실험용 쥐에 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로니들 시스템의 마이크로니들(200)을 삽입하고 챔버(100) 및 마이크로 홀(110)을 통해 형광성 약물을 마이크로니들(200)로 공급하였다. 그 결과는 도 7에 도시된 바와 같다.
In order to evaluate the drug delivery performance of the micro needle system in which the drug delivery is improved by using the capillary force proposed in the present invention, the
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템에 따라 마이크로니들(200)이 피부에 삽입되었을 때, 삽입시간에 따라 시간 별로 흡수하는 약물의 면적이 증가하는 것을 확인할 수 있다.
As shown in FIG. 7, when the
즉, 마이크로니들(200)을 찌르고 있는 시간이 길어질수록 피부가 흡수하는 약물의 양이 많아지는데, 특히, 10초에서 15초로 넘어가면서부터 흡수하는 약물의 양이 급격히 많아지는 것을 확인할 수 있으며, 이는, 본 발명에서 제안하는 마이크로니들 시스템에 따르면, 5초 정도의 수초 내에 빠르게 약물이 피부 내로 전달될 수 있다는 것을 의미한다.
That is, as the time for piercing the
실험예 2. 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템의 약물 전달성 평가를 위한 비교실험EXPERIMENTAL EXAMPLE 2 A comparative experiment for evaluating the drug delivery performance of a microneedle system having improved drug delivery using a capillary force according to an embodiment of the present invention
본 발명에서 제안하는 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템의 약물 전달성을 기존의 마이크로니들의 약물 전달성과 비교하기 위해 원뿔형 마이크로니들(a)은 피부에 찌른 후 유효성분에 3초간 노출시켰고, 나사형 마이크로니들(b)과 본 발명의 일실시예에 따른 날개(231)가 형성된 마이크로니들(c)은 각각 약물과 함께 피부를 찔러 약물이 전달되는 것을 확인하였다. 그 결과는 도 8에 도시된 바와 같다.
In order to compare the drug delivery performance of the micro needle system with that of the conventional micro needle system using the capillary force proposed in the present invention, the conical micro needle (a) And the microneedles (c) formed with the
도 8은 3 초 동안 원뿔형 마이크로니들(a), 나사형 마이크로니들(b), 본 발명에서 제안하는 마이크로니들 시스템(c) 3 종류의 마이크로니들을 3초 동안 피부에 찌르고 나서 5분이 경과한 뒤의 피부의 단면을 나타낸 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 원뿔형 마이크로니들(a) 및 나사형 마이크로니들(b)에 비하여 본 발명에서 제안하는 마이크로니들 시스템(c)의 약물 전달성이 현저히 우수한 것을 확인할 수 있다.
Fig. 8 is a graph showing the results obtained when the conical micro needle (a), the threaded micro needle (b) and the micro needle system proposed in the present invention (c) Fig. As shown in Fig. 8, it can be confirmed that the drug delivery performance of the microneedle system (c) proposed in the present invention is significantly superior to that of the conical micro needle (a) and the threaded micro needle (b).
보다 구체적으로, 가장 일반적인 기존 마이크로니들 형태인 원뿔형 마이크로니들(a)은, 먼저 마이크로니들을 피부에 찌른 후 전달하고자 하는 유효성분을 도포하는 방식이 가장 널리 사용되는데, 이러한 경우, 피부가 깊이 찔리더라도 피부의 탄성체 특성으로 인해 마이크로니들에 의해 피부가 찢어져서 조금이나마 생겼던 피부 틈이 마이크로니들을 빼는 순간 다시 닫히게 된다. 즉, 원뿔형 마이크로니들(a)은 결과적으로 피부 표면의 외곽 부분으로만 유효성분이 스며들게 되며, 피부 안쪽의 찢어졌던 틈으로는 유효성분이 거의 전달되지 않는다는 것을 확인할 수 있다.
More specifically, the conical microneedle (a), which is the most common conventional microneedle shape, is most widely used in which the microneedles are first applied to the skin and then the active ingredient to be delivered is applied. In such a case, Even though the skin is torn due to the elastic properties of the skin due to the elasticity of the skin, the skin gap, which is slightly damaged, is closed again when the micro needle is removed. That is, the conical micro needle (a) is consequently impregnated with the effective ingredient only in the outer portion of the skin surface, and the effective ingredient is hardly transmitted through the tear gap inside the skin.
또한, 나사형 마이크로니들(b)도, 마이크로니들을 찌른 후 유효성분을 도포하는 방식으로 사용할 때에는 원뿔형 마이크로니들(a)과 같이 매우 낮은 유효성분 전달성을 보이지만, 그 밖에 나사홈에 유효성분을 묻혀 마이크로니들과 함께 피부에 찌르는 방식으로도 사용할 수 있다. 그러나 이와 같은 방식으로 유효성분을 전달하는 경우에도, 도 8에 도시된 바와 같이, 약물이 피부 안쪽 까지 전달되지 않는 것을 확인할 수 있다.
In addition, when the threaded micro needle (b) is used in such a manner that the micro-needle is struck and then the active ingredient is applied, very low active ingredient transfer is achieved like the conical micro needle (a) It can also be used by sticking to the skin with the micro needles buried. However, even when the active ingredient is delivered in this manner, it can be confirmed that the drug is not delivered to the inside of the skin as shown in FIG.
이는, 나사홈에 묻힌 유효성분들이 피부에 벌어진 틈으로 원활하게 전달되지 못하기 때문인데, 나사형 마이크로니들(b)에 의해 피부가 일시적으로 찢어지면서 피부 틈이 생기더라도, 이러한 피부 틈을 유체가 바로 막아버려서 공기가 빠져나갈 다른 경로가 발생하지 않아 모세관력이 발생하지 않기 때문이다.
This is because the effective components buried in the thread groove can not be smoothly transferred to the gap formed in the skin. Even if the skin is temporarily torn by the screw-type micro needle (b) to cause a skin gap, This is because the capillary force is not generated because the air is blocked and no other path is generated.
즉, 나사형 마이크로니들(b)의 경우에도 모세관력이 발생하기 위한 조건이 충족되지 않아 유효성분이 피부 안쪽으로 빠르게 전달되지 못하는 것을 확인할 수 있으며, 이를 통해 또 다른 기존의 마이크로니들인 중공형(hollow) 마이크로니들의 경우도 마찬가지로 모세관력이 발생할 수 없음을 알 수 있다.
In other words, even in the case of the threaded micro needle (b), it is confirmed that the condition for generating the capillary force is not satisfied and the effective ingredient can not be delivered to the inside of the skin quickly. Thus, another conventional micro needle ) It can also be seen that the capillary force can not be generated in the case of the micro needle as well.
이러한 기존의 마이크로니들은 마이크로니들이 피부를 찌른 후, 찢어진 틈으로 유효성분이 스며들어가는 두 단계(2 step)의 전달 방식을 가지고 있는데, 이들은 모두 모세관력이 발생하지 않아 두 번째 단계에서 유효성분이 피부 안쪽으로 효과적으로 전달되기 어렵다.
These conventional microneedles have a two-step delivery method in which the microneedles penetrate the skin and then penetrate into the tear gap. Since neither capillary force is generated in the microneedles, It is difficult to be effectively transmitted.
이와 달리, 본 발명에서 제안하는 마이크로니들 시스템(c)에 따르면, 피부를 찌르고 유효성분이 스며들어가는 방식이 아닌, 찌르는 순간 동시에 유효성분이 찢어진 피부 깊이까지 전달되는 단일 단계(1 step)의 전달방식을 가져 유효성분이 피부 안쪽까지 효과적으로 빠르게 전달될 수 있다.
In contrast, according to the microneedle system (c) proposed by the present invention, not a method of piercing the skin and penetrating into the active ingredient, but a single step (single step) delivery method in which the effective ingredient is delivered to the torn skin depth simultaneously The active ingredient can be effectively and rapidly delivered to the inside of the skin.
구체적으로, 날개(231)가 형성된 마이크로니들(200)이 피부를 찌르게 되면, 날개(231)로 인해 피부에 틈이 생기고, 동시에 챔버(100)에 형성되는 날개(231) 사이사이의 마이크로 홀(11)로부터 유효 성분이 흘러나오게 되며, 이때, 정량의 유효성분만 마이크로 홀(11)을 통해 흘러나와 날개(231) 사이의 그루브(233) 표면을 타고 이동하여 유체인 유효성분이 피부의 벌어진 틈을 막지 않아, 모세관력이 발생하기 위한 기본 조건인 기존의 공간을 채우고 있는 공기가 유효성분이 이동하는 방향과 반대 방향으로 나갈 수 있는 길이 생성될 수 있고, 결과적으로 모세관력에 의해 유효성분이 공기가 빠져나가는 자리를 빠르게 채워나가면서 그루브(233)를 타고 피부 안쪽까지 빠르게 전달될 수 있다.
More specifically, when the
실험예 3. 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템의 약물 전달성 평가를 위한 항원항체 반응 비교실험EXPERIMENTAL EXAMPLE 3. Antibody Reaction Comparison Test for Evaluation of Drug Conductivity of Micro Needle System Improved Transmission of Drug Using Capillary Force According to an Embodiment of the Present Invention
본 발명에서 제안하는 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템의 약물 전달성을 기존의 마이크로니들의 약물 전달성과 비교하기 위해 항원항체 반응 실험을 진행하였으며, 실험 방법으로는, 원뿔형 마이크로니들(a), 나사형 마이크로니들(b), 및 본 발명에서 제안하는 마이크로니들 시스템(c)을 이용하여 항원으로 ovalb㎛in(OVA)을 10마리의 기니피그의 피부로 3초 동안 투여하였고, 2주 후 및 4주 후에 각각 기니피그의 경정맥에서 약 1.0㎖를 채혈하여, 혈청을 분리한 후 Micro tube에 100㎕씩 분주하여 ELISA kit(효소결합 면역흡수 분석법(ELISA: Enzyme-Linked ImmunosorbentAssay))을 이용하여 혈액 속에 항체(Anti-OVA)가 얼마나 형성되었는지 그 양을 측정하였다.
Antigen antibody reaction experiments were conducted to compare the drug delivery performance of the micro needle system with that of the conventional micro needle system using the capillary force proposed in the present invention. Ovalbumin (OVA) was administered as an antigen to the skin of 10 guinea pigs for 3 seconds using the micro needle (a), the threaded micro needle (b), and the micro needle system (c) proposed in the present invention After 2 weeks and 4 weeks, 1.0 ml of blood was collected from the jugular vein of the guinea pigs, and serum was separated. 100 μl of each sample was dispensed into a micro tube, and the resultant was subjected to ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) (Anti-OVA) was formed in the blood using an ultrasound probe.
이때, 수컷, 생후 5주, 200-250g의 기니피그를 시험동물로 사용하였으며, 사용된 항원인 ovalbumin은 시험동물 투여 전 상온에서 30㎍을 0.9% Saline 15㎕에 희석하여 제조하였고, 투여 방법은 투여부위를 70% 알코올 솜으로 소독하고 2㎕의 양을 마이크로니들을 이용하여 투여하였다. 여기서, 챔버의 용량 또한 2㎕로 하였다. 대조군은 약물(OVA) 없이 나사형 마이크로니들만을 찌른 것으로 하여 실험을 진행하였다. 그 결과는 도 9에 도시된 바와 같다.
Male, 5-week-old and 200-250 g guinea pigs were used as test animals. Ovalbumin, an antigen used, was prepared by diluting 30 μg of ovalbumin in 15 μl of 0.9% saline at room temperature before administration. The area was disinfected with 70% alcohol cotton and 2 μl was administered using a micro needle. Here, the volume of the chamber was also set to 2 mu l. In the control group, experiments were carried out with only screw-type micro needle stuck without drug (OVA). The result is as shown in Fig.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템의 약물 전달성을 확인하기 위한 항원항체 반응 결과를 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 대조군은 혈액 속에 항체가 거의 형성되지 않은 것을 확인할 수 있으며, 반면에 항원을 함께 찌른 (a), (b), (c)의 경우 혈액 속에 항체가 형성된 것을 확인할 수 있다.
FIG. 9 is a graph showing the results of an antigen-antibody reaction for confirming drug transfer in a microneedle system that improves drug delivery using a capillary force according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, it can be seen that the control group has almost no antibody formed in the blood, whereas in cases (a), (b) and (c) have.
다만, 이때, 원뿔형 마이크로니들(a)과 나사형 마이크로니들(b)을 이용한 경우에는, 본 발명에서 제안하는 마이크로니들 시스템(c)을 이용한 경우에 비해 혈액 속에 형성된 항체의 양이 현저히 적은 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에서 제안하는 마이크로니들 시스템(c)을 이용하는 경우, 기존의 마이크로니들((a), (b))에 비해 항체 형성이 약 3배 이상 증가하는 것을 확인할 수 있으며, 이는 2주와 4주차 혈액에서 동일한 경향을 보이고 있다. 즉, 기존의 마이크로니들((a), (b))에 비하여 본 발명에서 제안하는 마이크로니들 시스템(c)을 이용하는 경우 3초라는 짧은 시간 안에 유효성분이 피부 안쪽으로 효과적으로 전달되는 것을 확인할 수 있다.
However, when the conical micro needle (a) and the threaded micro needle (b) are used, it is confirmed that the amount of antibody formed in the blood is significantly smaller than that in the case of using the micro needle system (c) proposed in the present invention . That is, when the micro needle system (c) proposed in the present invention is used, it can be confirmed that the antibody formation is increased about three times or more as compared to the conventional micro needles (a) and (b) The same tendency is seen in the 4th blood. That is, when the microneedle system (c) proposed in the present invention is used in comparison with the conventional micro needle ((a), (b)), it can be confirmed that the effective ingredient is effectively delivered to the inside of the skin within 3 seconds.
실험예 4. 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템의 약물 전달의 유효성 평가를 위한 마취 비교실험Experimental Example 4: Anesthetic comparison test for evaluating the efficacy of drug delivery in a microneedle system with improved drug delivery using capillary force according to an embodiment of the present invention
본 발명에서 제안하는 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템의 약물 전달의 유효성을 기존의 마이크로니들과 비교하기 위해 마취 비교실험을 진행하였으며, 실험 방법으로는, 실험용 마우스(mouse) 피부에 4(w/v)%의 2㎕의 리도카인(lidocaine, 피부 마취제)을 사용하여 테스트를 진행하였다. 먼저, 원뿔형 마이크로니들(a), 나사형 마이크로니들(b), 및 본 발명에서 제안하는 마이크로니들 시스템(c)을 사용하여 각각 마우스 피부에 5초, 10초, 15초 동안 약물을 전달하였으며, 그 후에 니들을 찌른 부분에 남은 잔여 약물을 닦아낸 다음 니들을 찌른 피부를 펀치(biopsy punch)를 이용하여 도려내었다. 그리고, 일반적으로 사용되는 HPLC(high performance liquid chromatography, 고성능 액체 크로마토그래피) 장비를 이용하여 각각 해당 피부조각에 들어있는 리도카인의 양을 정량화하였다. 그 결과는 도 10에 도시된 바와 같다.
In order to compare the efficacy of the drug delivery with the microneedle system using the capillary force proposed in the present invention to improve the delivery of the drug to the microneedle system, an anesthetic comparison experiment was conducted. As an experimental method, ) The skin was tested by using 2 [mu] l of lidocaine (skin anesthetic) of 4 (w / v)%. First, drugs were delivered to mouse skin for 5 seconds, 10 seconds, and 15 seconds, respectively, using conical micro needle (a), threaded micro needle (b), and micro needle system (c) After that, the remaining remnants of the stabbing portion were wiped off, and the stabbing skin was punched out using a biopsy punch. Then, the amount of lidocaine contained in each skin piece was quantified by using high performance liquid chromatography (HPLC) equipment which is generally used. The results are shown in Fig.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템의 약물 전달의 유효성 평가를 위한 마취 비교실험 결과를 도시한 도면이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 마이크로니들 시스템(c)을 이용하는 경우 원뿔형 마이크로니들(a) 및 나사형 마이크로니들(b)을 이용하는 경우에 비해 전달된 리도카인의 양이 현저히 많은 것을 확인할 수 있다.
10 is a graph showing the results of an anesthetic comparison experiment for evaluating the effectiveness of drug delivery in a microneedle system that improves drug delivery using a capillary force according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, when the microneedle system c proposed in the present invention is used, the amount of transmitted lidocaine is significantly larger than that in the case of using the conical micro needle a and the threaded micro needle b Can be confirmed.
즉, 원뿔형 마이크로니들(a)을 이용하는 경우 가장 낮은 양의 리도카인이 전달된 것을 확인할 수 있고, 나사홈 마이크로니들(b)을 이용하는 경우에는 원뿔형 마이크로니들(a) 보다는 약간 많은 양이 전달되었으나, 이 역시 본 발명에서 제안하는 마이크로니들 시스템(c)을 이용하는 경우에 비해서는 훨씬 적은 양이 전달된 것을 확인할 수 있다.
That is, when the conical micro needle (a) is used, it can be confirmed that the lowest amount of lidocaine is delivered. In the case of using the screw groove micro needle (b), a slightly larger amount is delivered than the conical micro needle It can be seen that a much smaller amount is delivered compared with the case of using the micro needle system (c) proposed in the present invention.
이와 같이, 본 발명에서 제안하는 마이크로니들 시스템(c)을 이용하면, 마이크로니들이 피부를 효과적으로 벌리고 챔버로부터 흘러나온 리도카인이 모세관력에 의해 피부 안쪽으로 잘 들어가고 곧바로 흡수가 되는 것을 확인할 수 있다.
As described above, by using the micro needle system (c) proposed in the present invention, it can be confirmed that the lidocaine flowing out from the chamber effectively spreads the skin through the micro needle into the skin by the capillary force and is immediately absorbed.
특히, 본 발명에서 제안하는 마이크로니들 시스템(c)을 이용하는 경우는, 15초간 약물을 전달했을 때 단위 면적당(1㎠) 100㎍ 이상의 약물이 전달된 것을 확인할 수 있다. 이는 피부를 충분히 마취시킬 수 있는 양으로서, 기존에 피부를 마취시키기 위해 수십 분을 기다리는 것에 비해 본 발명에서 제안하는 마이크로니들 시스템(c)을 이용할 경우 수 초에서 십여 초 정도의 짧은 시간만으로 유효성분을 효과적으로 전달하여 피부를 마취시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
In particular, when the microneedle system (c) proposed in the present invention is used, it can be confirmed that a drug of 100 g or more per unit area (1 cm 2) is delivered when the drug is delivered for 15 seconds. This is an amount that can sufficiently anesthetize the skin. In contrast, when the micro needle system (c) proposed in the present invention is used, compared with a conventional method of waiting for several minutes for anesthetizing the skin, It is possible to confirm that the skin can be anesthetized.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics of the invention.
100: 챔버 110: 마이크로 홀
200: 마이크로니들 210: 피어싱부
230: 주입부 231: 날개
233: 그루브100: chamber 110: micro hole
200: Micro needle 210: Pierced part
230: injection part 231: wing
233: Groove
Claims (6)
마이크로니들(200)을 통해 피부 내로 전달되는 약물을 저장 및 공급하는 챔버(chamber)(100); 및
상기 챔버(100)에 부착되어, 상기 챔버(100)로부터 공급되는 약물을 상기 피부 내로 전달하는 마이크로니들(200)을 포함하되,
상기 마이크로니들(200)은,
상기 피부의 표면에 상기 약물이 주입될 수 있는 틈이 벌어지도록 하는 날개(231)가 적어도 3개 이상 형성되며,
상기 날개(231) 사이에 상하방향으로 형성되는 그루브(groove)(233)는 단면이 ‘V’자 형태이고,
상기 챔버(100)는,
상기 마이크로니들(200) 방향으로 상기 약물이 흘러나오는 복수 개의 마이크로 홀(110)이 형성되며,
상기 복수 개의 마이크로 홀(110)은,
상기 약물이 상기 날개(231) 사이로 흘러나와 상기 그루브(233)를 타고 상기 피부 내로 전달될 수 있도록 상기 날개(231) 사이에 각각 위치하고,
상기 마이크로니들(200)은,
상기 피부를 찔러 상기 피부 내부로 삽입되는 피어싱부(Piercing part)(210); 및
상기 피어싱부(210)의 상부에 형성되고, 상기 피어싱부(210)가 삽입된 피부 내부로 상기 약물을 주입시키는 주입부(Injecting part)(230)를 포함하며,
상기 날개(231) 및 상기 그루브(233)는 상기 주입부(230)에 형성되고,
상기 주입부(230)에서 상기 피어싱부(210) 방향으로 갈수록 좁아지는 뿔 형상인 것을 특징으로 하는, 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템.
A microneedle (200) system that improves delivery of a drug using capillary forces,
A chamber 100 for storing and supplying a drug delivered into the skin through the micro needle 200; And
And a microneedle (200) attached to the chamber (100) for delivering medicament supplied from the chamber (100) into the skin,
The microneedles (200)
At least three vanes (231) are formed on the surface of the skin to allow a clearance through which the drug can be injected,
A groove 233 formed in the vertical direction between the vanes 231 has a V-shaped cross-section,
The chamber (100)
A plurality of micro holes 110 through which the drug flows in the direction of the micro needle 200,
The plurality of micro holes (110)
The medicament is positioned between the vanes 231 so as to flow into the vanes 231 and to be transmitted into the skin through the grooves 233,
The microneedles (200)
A piercing part 210 which pierces the skin and is inserted into the skin; And
And an injecting part 230 formed on the piercing part 210 and injecting the drug into the skin into which the piercing part 210 is inserted,
The wing 231 and the groove 233 are formed in the injection unit 230,
Wherein the micro needle system has a conical shape that becomes narrower toward the piercing part (210) in the injection part (230).
상기 약물의 종류에 따라 크기가 결정되는 것을 특징으로 하는, 모세관력을 이용하여 약물의 전달성을 향상시킨 마이크로니들 시스템.The micro hole (110) according to claim 1, wherein the micro hole (110)
Wherein the size of the drug is determined according to the kind of the drug.
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