KR20230099191A - Biodegradable metallic microneedle patch electrodes for enhanced transdermal drug delivery - Google Patents

Biodegradable metallic microneedle patch electrodes for enhanced transdermal drug delivery Download PDF

Info

Publication number
KR20230099191A
KR20230099191A KR1020210188354A KR20210188354A KR20230099191A KR 20230099191 A KR20230099191 A KR 20230099191A KR 1020210188354 A KR1020210188354 A KR 1020210188354A KR 20210188354 A KR20210188354 A KR 20210188354A KR 20230099191 A KR20230099191 A KR 20230099191A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
drug delivery
skin
biodegradable metal
microneedle patch
Prior art date
Application number
KR1020210188354A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
옥명렬
김유찬
석현광
전호정
한형섭
이효진
이원령
정고은
정윤기
김소연
Original Assignee
한국과학기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술연구원 filed Critical 한국과학기술연구원
Priority to KR1020210188354A priority Critical patent/KR20230099191A/en
Publication of KR20230099191A publication Critical patent/KR20230099191A/en

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES 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
    • A61M37/00—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
    • A61M37/0015—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin by using microneedles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02—Details
    • A61N1/04—Electrodes
    • A61N1/0404—Electrodes for external use
    • A61N1/0408—Use-related aspects
    • A61N1/0428—Specially adapted for iontophoresis, e.g. AC, DC or including drug reservoirs
    • A61N1/0432—Anode and cathode
    • A61N1/044—Shape of the electrode
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/20—Applying electric currents by contact electrodes continuous direct currents
    • A61N1/30—Apparatus for iontophoresis, i.e. transfer of media in ionic state by an electromotoric force into the body, or cataphoresis
    • A61N1/303—Constructional details
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/325—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for iontophoresis, i.e. transfer of media in ionic state by an electromotoric force into the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES 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
    • A61M37/00—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
    • A61M2037/0007—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin having means for enhancing the permeation of substances through the epidermis, e.g. using suction or depression, electric or magnetic fields, sound waves or chemical agents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES 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
    • A61M37/00—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
    • A61M37/0015—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin by using microneedles
    • A61M2037/0023—Drug applicators using microneedles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES 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
    • A61M37/00—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
    • A61M37/0015—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin by using microneedles
    • A61M2037/0046—Solid microneedles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES 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
    • A61M37/00—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin
    • A61M37/0015—Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin by using microneedles
    • A61M2037/0061—Methods for using microneedles

Abstract

본 발명은, 애노드전극 및 상기 애노드전극과 이격되어 배치된 캐소드전극을 구비하는, 전극부; 상기 전극부에 전기적으로 연결되어 전압을 인가하는 전원부; 및 상기 전극부와 연결되어 상기 전극부를 따라서 일정 간격으로 복수개가 형성되고, 피부의 각질층을 통과하여 상기 피부의 내측의 조직으로 직접적으로 유효 성분을 전달하는 마이크로 니들; 을 포함하되, 상기 전극부는 상기 전원부로부터 인가된 소정의 전압에 의해 전기 화학반응으로부터 수소기체(H2)를 발생시키는, 약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치를 제공한다.The present invention, an electrode portion having an anode electrode and a cathode electrode disposed spaced apart from the anode electrode; a power supply unit electrically connected to the electrode unit to apply voltage; and microneedles connected to the electrode unit, formed in plural at regular intervals along the electrode unit, and passing through the stratum corneum of the skin to directly deliver the active ingredient to the inner tissue of the skin; Including, but, the electrode unit generates hydrogen gas (H 2 ) from an electrochemical reaction by a predetermined voltage applied from the power supply unit, providing an electrode-type biodegradable metal microneedle patch for enhancing drug delivery.

Description

약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치 {Biodegradable metallic microneedle patch electrodes for enhanced transdermal drug delivery}Biodegradable metallic microneedle patch electrodes for enhanced transdermal drug delivery}

본 발명의 기술적 사상은 피부 치료 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부 전압을 인가시켜 환자에게 약물 전달을 증진시킬 수 있는 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치 에 관한 것이다.The technical idea of the present invention relates to a skin treatment device, and more particularly, to an electrode-type biodegradable metal microneedle patch capable of enhancing drug delivery to a patient by applying an external voltage.

마이크로 니들은, 피부의 각질층에 물리적으로 작은 구멍을 뚫어 그 통로를 이용하여 약물을 전달하는 시스템으로 기존의 경피 전달 시스템에 비해 약 100배 이상의 속도로 약물을 전달할 수 있다. 최근 사용되거나 개발 중인 마이크로 니들 기반 전달방법은 피부 내 구멍을 형성한 후 약물을 도포하는 솔리드 형태와 니들 투여 자체로 약물을 전달하는 형태 즉, 약물이 니들 내에 내포된 용융형 혹은 니들 표면에 도포된 코팅형태로 나눌 수 있다.The microneedle is a system that delivers a drug by physically piercing a small hole in the stratum corneum of the skin and using the passage, and can deliver the drug at a speed about 100 times higher than that of conventional transdermal delivery systems. The microneedle-based delivery method, which has recently been used or is being developed, is a solid form in which a drug is applied after forming a hole in the skin, and a form in which the drug is delivered by needle administration itself, that is, a melted drug contained in a needle or applied to the needle surface. It can be divided into coating types.

일반적으로, 마이크로 니들(microneedle)은 생체 내 약물, 백신 등의 활성 물질의 전달, 체내 분석물질의 검출 및 생검(biopsy)에 사용된다. 마이크로 니들을 이용한 약학적 또는 화학적 활성 성분의 전달은 혈관 또는 림프관과 같은 생체 순환계가 아닌 피부를 통한 활성 물질의 전달을 목적으로 한다. 따라서, 마이크로 니들은 피부 관통이 가능한 정도로 충분한 물리적 강도가 있어야 하며, 또한 통증이 적은 것이 바람직하다. 통증을 가능한 줄이기 위하여 마이크로 니들의 피부 적용 시간이 짧을수록 유리하며, 이 경우 활성 물질이 신속하게 전달될 수 있어야 한다.In general, microneedles are used for delivery of active substances such as drugs and vaccines in vivo, detection of analytes in the body, and biopsy. The purpose of delivery of a pharmaceutically or chemically active ingredient using a microneedle is to deliver the active material through the skin rather than through a biological circulatory system such as blood vessels or lymphatic vessels. Therefore, the microneedles must have sufficient physical strength to allow penetration of the skin, and preferably have low pain. In order to reduce pain as much as possible, it is advantageous to have a shorter skin application time of the microneedle, and in this case, the active substance must be rapidly delivered.

그러나 이러한 종래의 마이크로 니들은, 니들 내에 내포 또는 코팅된 약물이나 미용 성분이 피부 내의 조직으로 침투하는 시간이 오래 걸려 환자에게 통증을 유발할 수 있으며, 또한, 마이크로 니들이 피부내로 침투하는 과정에서 쉽게 부러질 수가 있고 이것이 체내에 남게 되면 인체에 매우 유해하다는 문제점이 있었다.However, such a conventional microneedle may cause pain to the patient because it takes a long time for the drug or cosmetic ingredient contained or coated in the needle to penetrate into the skin tissue, and also, the microneedle is easily broken in the process of penetrating into the skin. There is a problem that it is very harmful to the human body when it is left in the body.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 외부에서 전압을 인가하여 약물이나 미용 성분이 피부 내의 조직으로 효과적으로 빠른 시간 내에 침투되도록 유도하고, 체내에 남게 되더라도 안전 무해한 생분해성 물질인 Mg을 포함하는 약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve various problems, including the above problems, by applying voltage from the outside to induce drugs or cosmetic ingredients to penetrate into tissues within the skin effectively and quickly, and even if they remain in the body, they are safe and harmless biodegradable An object of the present invention is to provide an electrode-type biodegradable metal microneedle patch for enhancing drug delivery containing Mg as a material.

그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.However, these tasks are exemplary, and the technical spirit of the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 애노드전극 및 상기 애노드전극과 이격되어 배치된 캐소드전극을 구비하는, 전극부; 상기 전극부에 전기적으로 연결되어 전압을 인가하는 전원부; 및 상기 전극부와 연결되어 상기 전극부를 따라서 일정 간격으로 복수개가 형성되고, 피부의 각질층을 통과하여 상기 피부의 내측의 조직으로 직접적으로 유효 성분을 전달하는 마이크로 니들; 을 포함하되, 상기 전극부는 상기 전원부로부터 인가된 소정의 전압에 의해 전기 화학반응으로부터 수소기체(H2)를 발생시키는, 약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치를 제공한다.According to one embodiment of the present invention, the electrode portion having an anode electrode and a cathode electrode disposed spaced apart from the anode electrode; a power supply unit electrically connected to the electrode unit to apply voltage; and microneedles connected to the electrode unit, formed in plural at regular intervals along the electrode unit, and passing through the stratum corneum of the skin to directly deliver the active ingredient to the inner tissue of the skin; Including, but, the electrode unit generates hydrogen gas (H 2 ) from an electrochemical reaction by a predetermined voltage applied from the power supply unit, providing an electrode-type biodegradable metal microneedle patch for enhancing drug delivery.

상기 전원부는 상기 전극부에 0.8V 내지 1.6V의 전압을 인가할 수 있다.The power supply unit may apply a voltage of 0.8V to 1.6V to the electrode unit.

상기 전극부에는 상기 전원부로부터 인가된 전압에 의해 전기장이 형성될 수 있다. An electric field may be formed in the electrode part by a voltage applied from the power supply part.

상기 전기장에 노출된 상기 유효 성분은 전기영동 원리에 의해 특정 방향으로 이동할 수 있다. The active ingredient exposed to the electric field may move in a specific direction by the principle of electrophoresis.

상기 전극부 및 마이크로 니들은 생체 분해성 금속 물질을 포함할 수 있다.The electrode part and the microneedle may include a biodegradable metal material.

상기 전극부 및 마이크로 니들은 마그네슘(Mg) 또는 아연(Zn)을 포함하되, 일체로 형성되도록 마련될 수 있다.The electrode part and the microneedle include magnesium (Mg) or zinc (Zn), but may be provided to be integrally formed.

상기 전극부는 상기 피부에 접착될 수 있도록 상기 피부와 접촉되는 일면에 점착 시트가 형성될 수 있다.An adhesive sheet may be formed on one surface in contact with the skin so that the electrode unit can be adhered to the skin.

상기 전원부는 상기 전극부에 직류 전력, 교류 전력, RF 전력, 또는 펄스 전력을 제공할 수 있다.The power supply unit may provide DC power, AC power, RF power, or pulse power to the electrode unit.

상기 전원부는 철 전극, 하이드로겔, 및 마그네슘 전극으로 구성된 배터리를 포함할 수 있다.The power source may include a battery composed of an iron electrode, a hydrogel, and a magnesium electrode.

상기 마이크로 니들은 기 피부의 각질층을 용이하게 통과할 수 있도록, 상기 전극부와의 연결부분에서 첨단으로 갈수록 폭이 점점 작아지게 형성되어 상기 첨단이 뾰족한 형상으로 형성될 수 있다.The microneedles may be formed in a pointy shape with a width gradually decreasing from a connection portion with the electrode to a tip so as to easily pass through the stratum corneum of the skin.

상기 전극부가 배치되는 기판을 더 포함하고, 상기 기판은 폴리이미드, PDMS(polydimethylsiloxane), PMMA(Poly(Methyl Methacrylate)), PVP(Polyvinylpyrrolidone), PVA(polyvinyl alcohol), poly(lactic-co-glycolic acid (PLGA), polycaprolactone (PCL), poly glycolic acid (PGA), poly lactic acid (PLA), poly glycerol sebacate (PGS) 및 PBAT(Polybutylene adipate terephthalate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. Further comprising a substrate on which the electrode unit is disposed, wherein the substrate is made of polyimide, polydimethylsiloxane (PDMS), poly(methyl methacrylate) (PMMA), polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinyl alcohol (PVA), poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA), polycaprolactone (PCL), poly glycolic acid (PGA), poly lactic acid (PLA), poly glycerol sebacate (PGS), and polybutylene adipate terephthalate (PBAT).

본 발명의 기술적 사상에 의할 경우, 체내에 남아도 분해될 수 있는 생분해성 물질을 포함함으로써 안전을 담보할 수 있는 약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치를 제공할 수 있다.According to the technical concept of the present invention, it is possible to provide an electrode-type biodegradable metal microneedle patch for enhancing drug delivery that can ensure safety by including a biodegradable material that can be degraded even if it remains in the body.

또한, 마이크로 니들을 피부에 침투시켜 외부 전압을 가함으로써, 마이크로 니들의 표면에 약물 또는 미용 성분과 같은 유효 성분이 피부 내의 조직으로 효과적으로 빠른 시간 내에 침투되도록 유도할 수 있는 약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치를 제공할 수 있다.In addition, by penetrating the microneedle into the skin and applying an external voltage, an electrode type for enhancing drug delivery capable of inducing effective penetration of active ingredients such as drugs or cosmetic ingredients into tissues within the skin on the surface of the microneedle in a short time. A biodegradable metal microneedle patch can be provided.

상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The effects of the present invention described above have been described by way of example, and the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도 1의 약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치 의 전극부와 마이크로 니들을 상세하게 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 순수 마그네슘 및 마그네슘 합금(Mg-0.05Ca-1Zn)으로 제작한 약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치 에 있어서, 인가된 외부전압의 크기에 따라 전극반응에 의한 수소 발생량을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 니들의 표면에 약물 또는 미용 성분과 같은 유효 성분의 피부 내의 조직으로 침투되는 과정 및 결과를 도시한 것이다. 1 is a cross-sectional view showing an electrode-type biodegradable metal microneedle patch for enhancing drug delivery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing in detail the electrode part and microneedles of the electrode-type biodegradable metal microneedle patch for enhancing drug delivery of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.
3 is an electrode-type biodegradable metal microneedle patch for enhancing drug delivery made of pure magnesium and magnesium alloy (Mg-0.05Ca-1Zn) according to an embodiment of the present invention, according to the magnitude of the applied external voltage This is a graph showing the amount of hydrogen generated by the electrode reaction.
Figure 4 shows the process and result of penetration of active ingredients such as drugs or cosmetic ingredients into skin tissues on the surface of the microneedle according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다. 이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.Hereinafter, several preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is as follows It is not limited to the examples. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art. In addition, the thickness or size of each layer in the drawings is exaggerated for convenience and clarity of explanation. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to drawings schematically showing ideal embodiments of the present invention. In the drawings, variations of the depicted shape may be expected, depending on, for example, manufacturing techniques and/or tolerances. Therefore, embodiments of the inventive concept should not be construed as being limited to the specific shape of the region shown in this specification, but should include, for example, a change in shape caused by manufacturing.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치 (100)를 도시하는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an electrode-type biodegradable metal microneedle patch 100 for enhancing drug delivery according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 도 1의 약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치 (100)의 전극부(120)와 마이크로 니들(150)을 상세하게 도시하는 사시도이다.2 is a perspective view showing in detail the electrode part 120 and the microneedle 150 of the electrode-type biodegradable metal microneedle patch 100 for enhancing drug delivery of FIG. 1 according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치 (100)는, 기판(110), 전극부(120), 마이크로 니들(150) 및 전원부(160)를 포함한다.1 and 2, the electrode-type biodegradable metal microneedle patch 100 for enhancing drug delivery includes a substrate 110, an electrode unit 120, a microneedle 150, and a power supply unit 160. do.

기판(110)에는 전극부(120)가 배치된다. 기판(110)은 선택적인 구성 요소이며 생략될 수 있다. 기판(110)은 다양한 부도체 물질을 포함할 수 있다. 기판(110)은 플렉시블 특성을 제공할 수 있는 물질을 포함하거나 두께를 가지는 플렉시블 기판을 포함할 수 있다. 기판(110)은, 예를 들어 유리, 세라믹, 섬유, 탄소섬유, 고분자 물질 등을 포함할 수 있고, 예를 들어 폴리이미드, PDMS(polydimethylsiloxane), PMMA, 에코플렉스(ecoflex), 드라곤스킨(dragon-skin), PVP, PVA, poly(lactic-co-glycolic acid (PLGA), silk fibroin, polycaprolactone (PCL), poly glycolic acid (PGA), poly lactic acid (PLA), poly glycerol sebacate (PGS), PBAT, collagen and rice paper, agarose gel, 및 polyanhydrides 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 기판은 폴리이미드, PDMS(polydimethylsiloxane), PMMA(Poly(Methyl Methacrylate)), PVP(Polyvinylpyrrolidone), PVA(polyvinyl alcohol), poly(lactic-co-glycolic acid (PLGA), polycaprolactone (PCL), poly glycolic acid (PGA), poly lactic acid (PLA), poly glycerol sebacate (PGS) 및 PBAT(Polybutylene adipate terephthalate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.An electrode unit 120 is disposed on the substrate 110 . Substrate 110 is an optional component and may be omitted. The substrate 110 may include various non-conductive materials. The substrate 110 may include a material capable of providing flexible characteristics or may include a flexible substrate having a thickness. The substrate 110 may include, for example, glass, ceramic, fiber, carbon fiber, polymer material, etc., and for example, polyimide, polydimethylsiloxane (PDMS), PMMA, ecoflex, or dragon skin. -skin), PVP, PVA, poly(lactic-co-glycolic acid (PLGA), silk fibroin, polycaprolactone (PCL), poly glycolic acid (PGA), poly lactic acid (PLA), poly glycerol sebacate (PGS), PBAT , It may include at least one of collagen and rice paper, agarose gel, and polyanhydrides More preferably, the substrate is polyimide, PDMS (polydimethylsiloxane), PMMA (Poly (methyl methacrylate)), PVP (Polyvinylpyrrolidone) , polyvinyl alcohol (PVA), poly(lactic-co-glycolic acid (PLGA), polycaprolactone (PCL), poly glycolic acid (PGA), poly lactic acid (PLA), poly glycerol sebacate (PGS) and polybutylene adipate terephthalate (PBAT) ) may include at least one of them.

전극부(120)는 환자의 피부에 접촉하여 전기적 신호를 제공할 수 있다. 전극부(120)는 애노드전극(130) 및 애노드전극(130)과 이격되어 배치된 캐소드전극(140)를 포함할 수 있다. 전극부(120)는 전도성 물질을 포함하되 체내에서 생분해 가능한 생체 분해성 금속물질로서, 예를 들어, 마그네슘(Mg), 철(Fe), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 칼슘(Ca), 칼륨(K), 나트륨(Na), 실리콘(Si), a-IGZO, 게르마늄(Ge) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있고, 바람직하게는 마그네슘(Mg)을 포함할 수 있다. The electrode unit 120 may provide an electrical signal by contacting the patient's skin. The electrode unit 120 may include an anode electrode 130 and a cathode electrode 140 disposed spaced apart from the anode electrode 130 . The electrode unit 120 includes a conductive material but is a biodegradable metal material that can be biodegraded in the body, for example, magnesium (Mg), iron (Fe), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tungsten (W), It may include calcium (Ca), potassium (K), sodium (Na), silicon (Si), a-IGZO, germanium (Ge), or an alloy thereof, preferably magnesium (Mg). .

전원부(160)는 전극부(120)에 전기적으로 연결되어 전극부(120)에 소정의 전압을 인가할 수 있다. 전원부(160)는 배선(170)을 통하여 전극부(120)에 연결될 수 있다. 전원부(160)는 전극부(120)에 직류 전력, 교류 전력, RF 전력, 또는 펄스 전력을 제공할 수 있다. 전원부(160)는 갈바닉 배터리 또는 마찰전기 발전소자로 구성될 수 있다. 전원부(160)는 철 전극, 하이드로겔, 및 마그네슘 전극으로 구성된 배터리를 포함할 수 있다. 상기 마찰전기 발전소자는 생체 분해성 고분자 필름상 금속 증착을 이용하여 형성할 수 있다.The power supply unit 160 may be electrically connected to the electrode unit 120 to apply a predetermined voltage to the electrode unit 120 . The power supply unit 160 may be connected to the electrode unit 120 through a wire 170 . The power supply unit 160 may provide DC power, AC power, RF power, or pulse power to the electrode unit 120 . The power supply unit 160 may be composed of a galvanic battery or a triboelectric generator. The power supply unit 160 may include a battery composed of an iron electrode, a hydrogel, and a magnesium electrode. The triboelectric generating element may be formed using metal deposition on a biodegradable polymer film.

마이크로 니들(150)은 전극부(120)와 연결되고 전극부(120)를 따라서 일정 간격으로 복수개가 형성될 수 있다. 마이크로 니들(150)은 전극부(120)의 일측면을 따라서 형성되거나, 양측면을 따라서 형성되거나 또는 중앙부를 따라서 형성될 수 있다. 마이크로 니들(150)은 상기 피부의 각질층을 통과하여 상기 피부의 내측의 조직으로 직접적으로 약물 또는 미용 성분과 같은 유효 성분을 전달할 수 있다. 마이크로 니들(150)은 생체 분해성 금속 물질을 포함할 수 있다. 상기 생체 분해성의 의미는 인체 내에서 흡수가 가능하고, 흡수 후 무해한 물질을 의미한다. 마이크로 니들(150)은, 예를 들어 마그네슘(Mg), 철(Fe), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 칼슘(Ca), 칼륨(K), 나트륨(Na), 실리콘(Si), a-IGZO, 게르마늄(Ge) 또는 이들의 합금을 포함할 수 있고, 바람직하게는 마그네슘(Mg)을 포함할 수 있다.The microneedles 150 may be connected to the electrode unit 120 and formed in plurality at regular intervals along the electrode unit 120 . The microneedles 150 may be formed along one side of the electrode unit 120 , along both sides of the electrode unit 120 , or along the central portion. The microneedles 150 can pass through the stratum corneum of the skin and directly deliver active ingredients such as drugs or cosmetic ingredients to the inner tissue of the skin. The microneedle 150 may include a biodegradable metal material. The biodegradable means a material that can be absorbed in the human body and is harmless after absorption. The microneedle 150 is, for example, magnesium (Mg), iron (Fe), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tungsten (W), calcium (Ca), potassium (K), sodium (Na), Silicon (Si), a-IGZO, germanium (Ge), or an alloy thereof may be included, and preferably magnesium (Mg) may be included.

전극부(120) 및 마이크로 니들(150)은 동일한 생분해성 물질, 예를 들어, 마그네슘(Mg) 또는 아연(Zn)으로 이루어진 것으로서, 전극부(120) 및 마이크로 니들(150)은 일체로서 형성된 구조를 가질 수 있다.The electrode part 120 and the microneedle 150 are made of the same biodegradable material, for example, magnesium (Mg) or zinc (Zn), and the electrode part 120 and the microneedle 150 are integrally formed. can have

전원부(160)에 의해 전극부(120)에 외부전압이 인가되면 전기장이 형성되고, 이러한 전기장에 노출된 유효성분은 전기영동 원리에 의해 특정방향으로의 이동이 가능해짐으로써 피부 내측으로 전달될 수 있다.When an external voltage is applied to the electrode part 120 by the power supply part 160, an electric field is formed, and the active ingredient exposed to this electric field can be moved in a specific direction by the principle of electrophoresis and delivered to the inside of the skin. there is.

아울러, 전압이 인가된 전극부(120)의 애노드전극(130) 및 캐소드전극(140)은 전해셀(Electrolytic cell)로서 작동하여 전기화학 반응이 발생할 수 있다. 이로써 애노드전극(130)은, 예를 들어, Mg 전극물질의 산화반응을 통해 수소기체(H2)를 발생시킬 수 있고, 캐소드전극(140)은 피부 내측의 체액에 존재하는 물의 환원반응을 통해 수소기체(H2)를 발생시킬 수 있다. In addition, the anode electrode 130 and the cathode electrode 140 of the electrode unit 120 to which the voltage is applied operate as an electrolytic cell, and an electrochemical reaction may occur. Thus, the anode electrode 130 can generate hydrogen gas (H 2 ) through, for example, an oxidation reaction of Mg electrode material, and the cathode electrode 140 can generate hydrogen gas (H 2 ) through a reduction reaction of water present in body fluid inside the skin. Hydrogen gas (H 2 ) can be generated.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 순수 마그네슘 및 마그네슘 합금(Mg-0.05Ca-1Zn)으로 제작한 약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치 에 있어서, 인가된 외부전압의 크기에 따라 전극반응에 의한 수소 발생량을 나타낸 그래프이다. 3 is an electrode-type biodegradable metal microneedle patch for enhancing drug delivery made of pure magnesium and magnesium alloy (Mg-0.05Ca-1Zn) according to an embodiment of the present invention, according to the magnitude of the applied external voltage This is a graph showing the amount of hydrogen generated by the electrode reaction.

도 3을 참조하면, 인가되는 전압의 크기가 증가할수록 전기화학 반응에 의해 수소기체 발생량이 증가함을 확인할 수 있다. 이 때, 적정량의 수소 기체는 약물의 확산을 물리적으로 촉진할 수 있지만 수소기체 버블이 과도하게 발생하게 되면, 유효성분의 이동을 방해하는 문제점이 존재한다. 즉, 유효성분의 피부 내측으로의 전달은 인가된 전압의 크기에 비례하여 전기장 크기가 커질수록 수월하게 진행될 수 있으나, 전압을 소정의 값을 초과하는 범위로 인가시키면 과도하게 발생한 수소기체 버블에 의해 유효성분의 이동이 억제될 수 있다는 문제점이 존재한다.Referring to FIG. 3 , it can be confirmed that the amount of hydrogen gas generated by the electrochemical reaction increases as the magnitude of the applied voltage increases. At this time, an appropriate amount of hydrogen gas can physically promote the diffusion of the drug, but when hydrogen gas bubbles are excessively generated, there is a problem of hindering the movement of active ingredients. That is, the delivery of the active ingredient to the inside of the skin can proceed more easily as the electric field size increases in proportion to the applied voltage, but when the voltage is applied in a range exceeding a predetermined value, excessive hydrogen gas bubbles cause There is a problem that the movement of the active ingredient can be inhibited.

이에, 전극부(120)에 인가되는 소정의 전압은, 예를 들어, 0.8V 내지 1.6V의 범위 내의 값을 가질 수 있으며, 바람직하게는, 0.8V 내지 1.4V 범위 내의 값을 가질 수 있다. 전극부(120)에 인가되는 전압의 크기가 0.8V 미만일 경우, 발생되는 전기장의 크기가 미미한 바, 유효성분을 이동시키기에 부족하다는 문제점이 있다. 전극부(120)에 인가되는 전압의 크기가 1.6V 초과할 경우에는, 과도하게 발생한 수소기체 버블이 유효성분으로 하여금 피부 내측으로의 이동을 과하게 억제시킴으로써, 오히려 인가된 전압이 0V일 때보다 유효성분의 이동력 증가가 미미해질 수 있다는 문제점이 존재한다. Thus, the predetermined voltage applied to the electrode unit 120 may have a value within the range of, for example, 0.8V to 1.6V, and preferably, may have a value within the range of 0.8V to 1.4V. When the magnitude of the voltage applied to the electrode unit 120 is less than 0.8V, there is a problem in that the magnitude of the generated electric field is insufficient to move the active ingredient. When the magnitude of the voltage applied to the electrode part 120 exceeds 1.6V, the excessively generated hydrogen gas bubbles excessively inhibit the movement of the active ingredient into the skin, so it is more effective than when the applied voltage is 0V. There is a problem that the increase in the migration force of the components may be insignificant.

한편, 동일한 수소가 발생하는 인가 전압은 생분해성금속의 종류에 따라 다르게 나타난다. 가령, 도 3에서 임의의 수소발생량(시간당 0.75ml/cm2, 점선부분)을 나타내는 인가 전압은 순수 마그네슘의 경우 약 1.07V인데 비해 Mg-0.05Ca-1Zn 합금의 경우에는 약 1.32V 정도로 나타나는 것처럼, 해당 인가 전압이 생분해성금속의 조성에 따라 달라지는 만큼 수소발생량 실험을 통해 과도한 수소가 발생하지 않는 적정 사용범위를 특정할 수 있다. On the other hand, the applied voltage at which the same hydrogen is generated is different depending on the type of biodegradable metal. For example, in FIG. 3, the applied voltage representing an arbitrary amount of hydrogen generation (0.75ml/cm 2 per hour, dotted line) is about 1.07V for pure magnesium, whereas it is about 1.32V for Mg-0.05Ca-1Zn alloy. However, since the applied voltage varies depending on the composition of the biodegradable metal, it is possible to specify an appropriate use range in which excessive hydrogen is not generated through a hydrogen generation test.

이하에서는, 약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치 (100)의 작동 원리를 설명하기로 한다.Hereinafter, the operating principle of the electrode-type biodegradable metal microneedle patch 100 for enhancing drug delivery will be described.

약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치 (100)가 인체의 피부에 부착됨에 따라, 마이크로 니들(150)이 인체의 피부 내에 삽입된다. 마이크로 니들(150)은 전극부(120)와 전기적으로 연결된 것으로서, 마이크로 니들(150) 및 전극부(120)는, 예를 들어, 마그네슘(Mg)을 포함하여 일체로서 마련된, 마그네슘 일체형 구조로서 형성될 수 있다. As the electrode-type biodegradable metal microneedle patch 100 for enhancing drug delivery is attached to the human skin, the microneedle 150 is inserted into the human skin. The microneedle 150 is electrically connected to the electrode unit 120, and the microneedle 150 and the electrode unit 120 are formed as an integrated magnesium structure, for example, including magnesium (Mg) and provided as one body. It can be.

마이크로 니들(150)의 일부는 전극부(120)의 애노드전극(130)와 전기적으로 연결되고, 마이크로 니들(150)의 다른 일부는 캐소드전극(140)와 전기적으로 연결된다. 전원부(160)는 애노드전극(130) 및 캐소드전극(140)에 소정의 외부 전압, 예를 들어, 0.8V 내지 1.6V의 범위의 전압을 인가할 수 있다. A part of the microneedle 150 is electrically connected to the anode electrode 130 of the electrode unit 120, and another part of the microneedle 150 is electrically connected to the cathode electrode 140. The power supply unit 160 may apply a predetermined external voltage, for example, a voltage in the range of 0.8V to 1.6V, to the anode electrode 130 and the cathode electrode 140 .

전원부(160)에 의해 전극부(120)에 외부 전압이 인가됨에 따라 애노드전극(130) 및 캐소드전극(140) 사이에는 전기장이 형성되며, 전기장에 노출되는 유효성분은 전기영동 원리에 의해 이동된다. 여기서, 유효성분의 이동 방향은 유효성분 입자의 전하 종류 및 전원부(160)로부터 인가된 전압 신호의 특성에 의해 결정된다. As the external voltage is applied to the electrode unit 120 by the power supply unit 160, an electric field is formed between the anode electrode 130 and the cathode electrode 140, and active ingredients exposed to the electric field are moved by the principle of electrophoresis. . Here, the moving direction of the active ingredient is determined by the type of charge of the active ingredient particle and the characteristics of the voltage signal applied from the power supply unit 160 .

전기영동(electrophoresis)이란, 전기장 내에서 양의 전하 및 음의 전하를 지닌 미세 입자들이 쿨롱 힘(Coulomb force)에 의하여 힘을 받아 움직이는 현상이다. 즉, 양의 전하를 지닌 입자는 음의 전극으로 이동하게 되고, 음의 전하를 지닌 입자는 양의 전극으로 이동하게 된다. 전기영동에 의한 입자의 이동 특성은 전하량, 입자의 크기, 매질의 전기적, 화학적, 물리적 특성 또는 전기장의 세기 등에 따라 달라질 수 있다.Electrophoresis is a phenomenon in which microparticles with positive and negative charges in an electric field are driven by a Coulomb force and move. That is, particles with a positive charge move to the negative electrode, and particles with a negative charge move to the positive electrode. The movement characteristics of particles by electrophoresis may vary depending on the amount of charge, the size of the particles, the electrical, chemical, and physical properties of the medium or the strength of the electric field.

아울러, 전원부(160)에 의해 전극부(120)에 외부 전압이 인가되면 애노드전극(130) 및 캐소드전극(140) 간에는 전위차가 발생하고, 이러한 전위차에 의해 애노드전극(130) 및 캐소드전극(140) 각각의 전극에서는 전기화학 반응이 일어난다. In addition, when an external voltage is applied to the electrode unit 120 by the power supply unit 160, a potential difference is generated between the anode electrode 130 and the cathode electrode 140, and this potential difference causes the anode electrode 130 and the cathode electrode 140 to ) At each electrode, an electrochemical reaction takes place.

전극부(120)는 전해셀(Electrolytic cell)로서 작동하여 각 전극에서는 하기 화학식과 같은 반응이 진행될 수 있다. 예를 들어, 애노드전극(130)은 하기의 반응식과 같이 마그네슘 전극물질의 산화반응을 통해 수소기체(H2)를 발생시킬 수 있으며, 캐소드전극(140)은 하기의 반응식과 같이 피부 내측의 체액에 존재하는 물의 환원반응을 통해 수소기체(H2)를 발생시킬 수 있다. The electrode unit 120 operates as an electrolytic cell, and a reaction as shown in the following chemical formula may proceed at each electrode. For example, the anode electrode 130 may generate hydrogen gas (H 2 ) through an oxidation reaction of a magnesium electrode material as shown in the following reaction formula, and the cathode electrode 140 may generate body fluid inside the skin as shown in the following reaction formula. Hydrogen gas (H 2 ) can be generated through a reduction reaction of water present in.

Anode: Mg → Mg2+ + 2e- Anode: Mg → Mg 2+ + 2e -

Mg + 2H2O → Mg(OH)2 + H2 Mg + 2H 2 O → Mg(OH) 2 + H 2

Cathode: 2H2O + 2e- → H2 + 2OH- Cathode: 2H 2 O + 2e - → H 2 + 2OH -

마이크로 니들(150) 및 전극부(120)는 생체 분해성 금속, 예를 들어, 마그네슘을 포함하므로, 기능이 다한 후 피부로부터 제거하는 경우 잔여물이 피부 내에 잔존하더라도, 체내에 흡수되어 사라질 수 있다. 또한, 마이크로 니들(150)이 체내에서 자연 분해되므로, 잔류물에 의한 감염 및 부작용 문제를 최소화할 수 있다. Since the microneedle 150 and the electrode unit 120 contain a biodegradable metal, for example, magnesium, when they are removed from the skin after their functions are over, even if residues remain in the skin, they can be absorbed into the body and disappear. In addition, since the microneedles 150 are naturally decomposed in the body, infections caused by residues and side effects may be minimized.

한편, 전극부(120)는, 얇은 직사각형 형태의 박판 형상으로 유연한 성질을 가짐으로써, 압박 금속판(DCP, Dynamic Compression Plate)과 같이 인체의 피부의 형상 및 굴곡에 따라 자연스럽게 변형되어 밀착될 수 있다. 또한, 전극부(120)의 피부와 접촉되는 일면에 점착 시트가 형성되어, 전극부(120)가 인체의 피부에 더욱 견고하게 밀착되도록 유도할 수 있다.On the other hand, the electrode unit 120 has a flexible property in the shape of a thin rectangular plate, so that it can be naturally deformed and adhered to according to the shape and curvature of the human skin, like a dynamic compression plate (DCP). In addition, an adhesive sheet is formed on one surface of the electrode unit 120 in contact with the skin, so that the electrode unit 120 can be more firmly adhered to the human skin.

마이크로 니들(150)은, 박판 형태의 전극부(120)의 양측면을 따라 일정 간격으로 복수개가 형성되고, 피부의 각질층을 통과하여 피부의 내측 조직으로 직접적으로 유효성분을 전달할 수 있다. 보다 구체적으로, 마이크로 니들(150)은, 피부의 각질층을 용이하게 관통하여 통과할 수 있도록, 전극부(120)와의 연결부분에서 첨단으로 갈수록 폭이 점점 작아지게 형성되어 상기 첨단이 뾰족한 형상으로 형성될 수 있다. 이와 같이, 마이크로 니들(150)은, 상기 첨단이 뾰족한 원뿔 형상, 삼각뿔 형상 또는 사각뿔 형상으로 형성될 수 있으며, 피부의 각질층을 관통하여 침투할 수 있는 형태이면 그 형상이 특별히 제한되지 않을 수 있다. A plurality of microneedles 150 are formed at regular intervals along both sides of the thin plate-shaped electrode unit 120, and can pass through the stratum corneum of the skin to directly deliver active ingredients to the inner tissue of the skin. More specifically, the microneedle 150 is formed so that the width gradually decreases toward the tip at the connection portion with the electrode unit 120 so that the microneedle 150 can easily pass through the stratum corneum of the skin, and the tip is formed in a pointed shape. It can be. As such, the microneedle 150 may be formed in a cone shape, triangular pyramid shape, or quadrangular pyramid shape with a pointed tip, and the shape may not be particularly limited as long as it can penetrate through the stratum corneum of the skin.

또한, 마이크로 니들(150)이 피부의 내측으로 침투 시, 유효성분도 함께 피부의 내측으로 침투할 수 있도록, 마이크로 니들(150)의 표면에 유효성분이 코팅되어 형성되거나, 마이크로 니들(150)의 일면에 그루브(Groove)가 형성되어 상기 그루브에 유효성분이 충진될 수 있다. 마이크로 니들(150)과 함께 피부의 내측으로 침투되는 유효성분은, 약물(drug)로서 일종의 생리 활성 물질(Physiological Active Substance)일 수 있다. 상기 생리 활성 물질은, 숙주, 동물 및 인간에 적용되어 생물학적 반응을 유도하는 화합물 및 분자 등을 지칭하며, 예를 들면, 백신, 항체, 항종양, 인슐린, 진통제 및 발모제와 같은 치료적 물질(Therapeutic substances) 또는 노화 방지 및 미백 효과가 있는 레티놀과 같은 미용용 물질(Cosmetic substances)을 포함할 수 있다. 이외에도, 상기 생리 활성 물질은, 다이어트를 위한 리포라이시스(Lypolysis) 물질 또는 마취제와 같 은 비치료적 물질을 포함할 수 있다.In addition, when the microneedle 150 penetrates the inside of the skin, the surface of the microneedle 150 is coated with an active ingredient so that the active ingredient can also penetrate into the skin, or is formed on one surface of the microneedle 150. A groove may be formed and the active ingredient may be filled in the groove. An active ingredient penetrated into the skin along with the microneedle 150 may be a kind of physiologically active substance as a drug. The physiologically active substances refer to compounds and molecules that induce biological responses when applied to hosts, animals, and humans, and include, for example, therapeutic substances such as vaccines, antibodies, antitumor agents, insulin, analgesics, and hair growth agents. substances) or cosmetic substances such as retinol with anti-aging and whitening effects. In addition, the physiologically active substance may include a lipolysis substance for diet or a non-therapeutic substance such as an anesthetic.

상술된 바와 같이, 일종의 상기 생리 활성 물질인 유효성분은, 전해질 또는 비전해질 용액 또는 겔 형태로 형성되어, 마이크로 니들(150)의 표면에 코팅되거나, 마이크로 니들(150)의 일면에 형성된 상기 그루브에 충진될 수 있다As described above, the active ingredient, which is a kind of the physiologically active material, is formed in the form of an electrolyte or non-electrolyte solution or gel, and is coated on the surface of the microneedle 150 or filled in the groove formed on one surface of the microneedle 150. can be

종래의 경우, 생분해 금속 마이크로 니들(150)로 약물이나 생리활성물질을 전달하고자 할 시, 다음과 같은 문제가 있다. 바늘에 코팅 되거나 피부 각질 및 표피 층을 뚫고 들어간 바늘을 따라 투입되는 약물은 순수하게 확산에만 의존하게 되며, 약물 투입 속도를 증가시키거나 정교하게 제어하기 위해서는 복잡한 기구가 필요하다. 따라서, 이를 해결을 위해 마이크로 니들(150)로부터의 약물 투입을 가속화할 수 있는 수단이 필요하다. In the conventional case, when trying to deliver a drug or physiologically active substance to the biodegradable metal microneedle 150, there are the following problems. Drugs injected along a needle coated on a needle or penetrating the stratum corneum and epidermal layer depend purely on diffusion, and a complicated mechanism is required to increase or precisely control the drug injection rate. Therefore, in order to solve this problem, a means capable of accelerating the drug injection from the microneedle 150 is required.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로 니들의 표면에 약물 또는 미용 성분과 같은 유효 성분의 피부 내의 조직으로 침투되는 과정 및 결과를 도시한 것이다. Figure 4 shows the process and result of penetration of active ingredients such as drugs or cosmetic ingredients into skin tissues on the surface of the microneedle according to an embodiment of the present invention.

도 4(a) 및 도 4(b)를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상에 따른 약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치 (100)는, 마이크로 니들(150)이 피부 내에 삽입되고 전극부(120)에 전원부(160)에 의한 외부 전압이 인가되면, 전기 영동 원리에 의해 마이크로 니들의 표면에 코팅되거나 표면을 따라 주입된 이온화 가능한 유효성분인 약물 분자가 가까운 반대 전극 방향으로 전기장에 의해 빠르게 이동하여 피부 내측으로 전달될 수 있다. 즉, 농도에 의한 확산에 전기장에 의한 확산효과가 더해지는 효과에 의해 유효성분의 효율적인 피부 내 전달 과정을 확인할 수 있다. 뿐만 아니라, 애노드전극(130) 및 캐소드전극(140) 각각의 전극에서 발생한 수소 기체 버블에 의해 상술한 유효성분의 피부 내 전달력을 강화시킴으로써 상술한 유효성분을 피부 내의 조직으로 효과적으로 빠른 시간 내에 침투시킬 수 있다는 효과가 존재한다. 아울러, 도 4(c)를 참조하면, 인가된 전압 크기에 따라 발생한 각각의 전기장에 따라 확산면적에 차이가 발생할 수 있음을 나타내며, 적정 값 이상의 전압을 인가하여 수소 발생이 과도할 경우 과도하게 발생한 수소기체 버블에 의해 유효성분의 이동이 오히려 방해받을 수 있음이 확인된다.4(a) and 4(b), in the electrode-type biodegradable metal microneedle patch 100 for enhancing drug delivery according to the technical idea of the present invention, the microneedle 150 is inserted into the skin When an external voltage is applied to the electrode unit 120 by the power supply unit 160, drug molecules, which are ionizable active ingredients coated on the surface of the microneedle or injected along the surface by the electrophoresis principle, are applied to the electric field in the direction of the opposite electrode. It can move quickly and be delivered to the inside of the skin. That is, it is possible to confirm the efficient intradermal delivery process of the active ingredient by the effect of adding the diffusion effect by the electric field to the diffusion by concentration. In addition, the hydrogen gas bubbles generated from each of the anode electrode 130 and the cathode electrode 140 enhance the delivery power of the above-mentioned active ingredient into the skin, so that the above-mentioned active ingredient penetrates into the tissue within the skin effectively and quickly. There is an effect that can be done. In addition, referring to FIG. 4(c), it is shown that a difference may occur in the diffusion area according to each electric field generated according to the magnitude of the applied voltage. It is confirmed that the movement of the active ingredient can be rather hindered by the hydrogen gas bubbles.

전원공급 및 전기 제어 장치로 배터리 탑재 디바이스를 패치에 연결하여 부착할 동안 약물 방출 및 확산을 제어할 수 있으며, 직류와 교류 모두 사용가능하다. 또한, 사람의 동작으로 작동할 수 있는 마찰전기력 하베스팅 장치, 압전소자발전기 등의 전기에너지 하베스팅 장치를 연결하여 사용가능하다. 예를 들어, 화장용 퍼프 등의 내부에 장착하여 겉으로는 화장 동작으로 보이나 실제로는 전기를 발생시켜 패치의 기능을 활성화시키는 형태로 사용 가능하다.The battery-powered device can be connected to the patch with a power supply and electrical control device to control drug release and diffusion during attachment, and both direct current and alternating current can be used. In addition, it can be used by connecting an electric energy harvesting device such as a triboelectric force harvesting device that can be operated by human motion and a piezoelectric generator. For example, it can be used in the form of activating the function of the patch by attaching it to the inside of a cosmetic puff, etc., and actually generating electricity although it looks like a makeup operation on the outside.

이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The technical spirit of the present invention described above is not limited to the foregoing embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications and changes are possible within the scope of the technical spirit of the present invention. It will be clear to those skilled in the art to which it pertains.

100: 약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치
110: 기판,
120: 전극부,
130: 애노드전극,
140: 캐소드전극,
150: 마이크로 니들
160: 전원부
170: 배선100: Electrode-type biodegradable metal micro-needle patch for enhancing drug delivery
110: substrate,
120: electrode unit,
130: anode electrode,
140: cathode electrode,
150: microneedle
160: power supply
170: wiring

Claims (11)

애노드전극 및 상기 애노드전극과 이격되어 배치된 캐소드전극을 구비하는, 전극부;
상기 전극부에 전기적으로 연결되어 전압을 인가하는 전원부; 및
상기 전극부와 연결되어 상기 전극부를 따라서 일정 간격으로 복수개가 형성되고, 피부의 각질층을 통과하여 상기 피부의 내측의 조직으로 직접적으로 유효 성분을 전달하는 마이크로 니들; 을 포함하되,
상기 전극부는
상기 전원부로부터 인가된 소정의 전압에 의해 전기 화학반응으로부터 수소기체(H2)를 발생시키는,
약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치 .An electrode unit having an anode electrode and a cathode electrode disposed spaced apart from the anode electrode;
a power supply unit electrically connected to the electrode unit to apply voltage; and
a plurality of microneedles connected to the electrode unit and formed at regular intervals along the electrode unit, passing through the stratum corneum of the skin and directly delivering active ingredients to the inner tissue of the skin; Including,
the electrode part
Generating hydrogen gas (H 2 ) from an electrochemical reaction by a predetermined voltage applied from the power supply unit,
Electrode-type biodegradable metal microneedle patch for enhancing drug delivery. 제 1 항에 있어서,
상기 전원부는
상기 전극부에 0.8V 내지 1.6V의 전압을 인가하는,
약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치 .According to claim 1,
the power supply
Applying a voltage of 0.8V to 1.6V to the electrode part,
Electrode-type biodegradable metal microneedle patch for enhancing drug delivery. 제 1 항에 있어서,
상기 전극부에는 상기 전원부로부터 인가된 전압에 의해 전기장이 형성되는,
약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치 .According to claim 1,
An electric field is formed in the electrode part by the voltage applied from the power supply part.
Electrode-type biodegradable metal microneedle patch for enhancing drug delivery. 제 3 항에 있어서,
상기 전기장에 노출된 상기 유효 성분은 전기영동 원리에 의해 특정 방향으로 이동하는,
약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치 .According to claim 3,
The active ingredient exposed to the electric field moves in a specific direction by the principle of electrophoresis,
Electrode-type biodegradable metal microneedle patch for enhancing drug delivery. 제 1 항에 있어서,
상기 전극부 및 마이크로 니들은 생체 분해성 금속 물질을 포함하는,
약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치 .According to claim 1,
The electrode part and the microneedle contain a biodegradable metal material,
Electrode-type biodegradable metal microneedle patch for enhancing drug delivery. 제 5 항에 있어서,
상기 전극부 및 마이크로 니들은
마그네슘(Mg) 또는 아연(Zn)을 포함하되 일체로 형성되도록 마련되는,
약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치 .According to claim 5,
The electrode part and the microneedle
Including magnesium (Mg) or zinc (Zn), but provided to be integrally formed,
Electrode-type biodegradable metal microneedle patch for enhancing drug delivery. 제 1 항에 있어서,
상기 전극부는
상기 피부에 접착될 수 있도록 상기 피부와 접촉되는 일면에 점착 시트가 형성되는,
약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치 .According to claim 1,
the electrode part
An adhesive sheet is formed on one surface in contact with the skin so as to be adhered to the skin.
Electrode-type biodegradable metal microneedle patch for enhancing drug delivery. 제 2 항에 있어서,
상기 전원부는
상기 전극부에 직류 전력, 교류 전력, RF 전력, 또는 펄스 전력을 제공하는,
약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치 .According to claim 2,
the power supply
Providing DC power, AC power, RF power, or pulse power to the electrode unit,
Electrode-type biodegradable metal microneedle patch for enhancing drug delivery. 제 2 항에 있어서,
상기 전원부는 철 전극, 하이드로겔, 및 마그네슘 전극으로 구성된 배터리를 포함하는,
약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치 .According to claim 2,
The power supply unit includes a battery composed of an iron electrode, a hydrogel, and a magnesium electrode,
Electrode-type biodegradable metal microneedle patch for enhancing drug delivery. 제 1 항에 있어서,
상기 마이크로 니들은
상기 피부의 각질층을 용이하게 통과할 수 있도록, 상기 전극부와의 연결부분에서 첨단으로 갈수록 폭이 점점 작아지게 형성되어 상기 첨단이 뾰족한 형상으로 형성되는,
약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치 .According to claim 1,
The microneedle
In order to easily pass through the stratum corneum of the skin, the width is gradually smaller toward the tip at the connection portion with the electrode portion, so that the tip is formed in a pointed shape.
Electrode-type biodegradable metal microneedle patch for enhancing drug delivery. 제 1 항에 있어서,
상기 전극부가 배치되는 기판을 더 포함하고,
상기 기판은 폴리이미드, PDMS(polydimethylsiloxane), PMMA(Poly(Methyl Methacrylate)), PVP(Polyvinylpyrrolidone), PVA(polyvinyl alcohol), poly(lactic-co-glycolic acid (PLGA), polycaprolactone (PCL), poly glycolic acid (PGA), poly lactic acid (PLA), poly glycerol sebacate (PGS) 및 PBAT(Polybutylene adipate terephthalate) 중 적어도 어느 하나를 포함하는,
약물 전달 증진을 위한 전극형 생분해성금속 마이크로 니들 패치.According to claim 1,
Further comprising a substrate on which the electrode unit is disposed,
The substrate is polyimide, polydimethylsiloxane (PDMS), poly(methyl methacrylate) (PMMA), polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinyl alcohol (PVA), poly(lactic-co-glycolic acid (PLGA), polycaprolactone (PCL), poly glycolic acid acid (PGA), poly lactic acid (PLA), poly glycerol sebacate (PGS) and PBAT (Polybutylene adipate terephthalate),
Electrode-type biodegradable metal micro-needle patch for enhancing drug delivery.
KR1020210188354A 2021-12-27 2021-12-27 Biodegradable metallic microneedle patch electrodes for enhanced transdermal drug delivery KR20230099191A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210188354A KR20230099191A (en) 2021-12-27 2021-12-27 Biodegradable metallic microneedle patch electrodes for enhanced transdermal drug delivery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210188354A KR20230099191A (en) 2021-12-27 2021-12-27 Biodegradable metallic microneedle patch electrodes for enhanced transdermal drug delivery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230099191A true KR20230099191A (en) 2023-07-04

Family

ID=87156127

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210188354A KR20230099191A (en) 2021-12-27 2021-12-27 Biodegradable metallic microneedle patch electrodes for enhanced transdermal drug delivery

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230099191A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10806924B2 (en) Iontophoretic system for transdermal delivery of active agents for therapeutic and medicinal purposes
US6591133B1 (en) Apparatus and methods for fluid delivery using electroactive needles and implantable electrochemical delivery devices
JP5894678B2 (en) Apparatus and method for reducing transthoracic impedance of a patient
US7315758B2 (en) Transdermal delivery of therapeutic agent
US8343147B2 (en) Electrolytic tissue treatment
JP4955634B2 (en) Drug administration device
JP4647863B2 (en) Drug administration device and drug administration device
JP6312057B2 (en) Microneedle and device including the same
JP2021502180A (en) Devices and methods for transdermal delivery of activators
EP1355697A1 (en) Apparatus and methods for fluid delivery using electroactive needles and implantable electrochemical delivery devices
KR102392502B1 (en) Interdigitated electrode type microneedle patches
KR20230099191A (en) Biodegradable metallic microneedle patch electrodes for enhanced transdermal drug delivery
KR102357677B1 (en) Microneedle apparatus for skin repair and method of manufacturing the same
KR101200249B1 (en) Transdermal drug delivery device
JP2004202086A (en) Medicator for electroporation, and system and method of medication for electroporation
JP2795458B2 (en) Interface for electrical transdermal dosing
JP4182555B2 (en) Iontophoresis element for transdermal administration
AU2016203406B2 (en) Iontophoretic system for transdermal delivery of active agents for therapeutic and medicinal purposes
AU2014259585B2 (en) Iontophoretic system for transdermal delivery of active agents for therapeutic and medicinal purposes
JPH02299668A (en) Bioelectrode for skin treatment
Kwiatkowski et al. Transdermal delivery of therapeutic agent

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal