acer)、408:校準(zhǔn)器(aligner)。
[0146]圖11為本發(fā)明的微型投藥器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖。403a:內(nèi)部注入彈簧(innerinjecting spring)、403b:擠壓彈簧(extract ing spring)，403c:外部擠壓彈簧(outerextracting spring)、404:按鈕(botton)，406:柱體、407:間隔物(spacer)、409:輔助管、409a:斜面(slope)、410:連接管、410a:銷通孔(pin hole)、411:連接管。
[0147]圖12為本發(fā)明的微型投藥器本體部(bodypart)的示意圖。402:本體部、402a:槽
[0148]圖13為表示本發(fā)明的微型投藥器的模型及其操作方法的示意圖。a、微型投藥器使用3個彈簧來用于柱體的注入或排放。注入彈簧(injecting spring)加力使柱體到達(dá)至在裝置的外部的皮膚。相反地，2個擠壓彈簧(extracting springs)之一包圍著注入彈簧403c，其余之一位于微型投藥器的下部403b，使柱體向本體部(housing)內(nèi)部返回。柱體長度校準(zhǔn)器(aligner)408用于調(diào)節(jié)微針(DMNs)的插入深度。b、表示包括于微型投藥器的頂端部(top part)的3 X 3DMN陣列。在使用微型投藥器時，為了從基層(base)分離DMN陣列，柱體通過通孔(holes)進(jìn)行移動?？衫瞄g隔物的高度及數(shù)量來調(diào)節(jié)柱體的插入長度，且可調(diào)節(jié)微針的皮膚插入深度。c、在微針的物理性分離中，表示通孔的位置及與柱體的陣列。微針的下部寬度(width)稍微大于通孔。因此，微針微弱地與主層上相接觸。CMC層提供用于制造微針的基層(base)。并且，保護(hù)層僅僅使微針從主層進(jìn)行分離，而不是周圍的CMC層。d、微型投藥器排放柱體，并通過注入彈簧來將微針向皮膚插入。接著，柱體借助2個壓出彈簧，自動地向微型投藥器返回。微針不附著于柱體，因此整體性的插入及去除過程在1秒鐘之內(nèi)完成，且微針在皮膚中迅速溶解。e、微針完全地插入于皮膚，并迅速溶解。
[0149]圖14示出使用高速攝像機(jī)拍攝插入20%聚丙烯酰胺凝膠內(nèi)的過程的照片。a，表示向皮膚插入50μηι深度的DMNs。在0.5秒鐘內(nèi)完成完全地插入，插入深度約為δΟμηι。!^，與插入50μηι時不同，插入2.5mm，DMNs插入膠內(nèi)約3mm。DMNs不會附著于過濾器，且在從過濾器出來時即刻完成分離。
[0150]圖15示出為了確認(rèn)微型投藥器的準(zhǔn)確性及再現(xiàn)性，插入DMNs之后，有毛或無毛豬尸體皮膚的顯微鏡圖像及組織學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。制備的(制備)DMNs的高度為600μπι。a，注入DMNs之前，無毛豬尸體皮膚。b，600ym長度DMNs的50μπι深度插入結(jié)果。DMNs插入皮膚650μπι深度。c，與插入50μηι深度的情況相比，插入100μ0深度的DMNs的基部(base area)不夠明確。在組織學(xué)實(shí)驗(yàn)中示出DMNs向皮膚插入700μπι深度。d，以300μπι插入深度制備的DMNs向皮膚插入900μπι。在三中深度的插入結(jié)果中，DMNs斑點(diǎn)陳列嘴不明顯。e，向有毛皮膚插入50μπι深度的DMNs呈現(xiàn)與向無毛皮膚插入的情況類似的結(jié)果。g，向有毛皮膚插入ΙΟΟμπι深度的DMNs滲透70μηι深度。h，向有毛皮膚插入300μηι深度的DMNs呈現(xiàn)與向無毛皮膚插入的情況類似的結(jié)果?？潭葪l:顯微鏡圖像，2mm，刻度條:組織學(xué)圖像，500μπι。
[0151 ] 圖16a至圖16c示出在DMNs膜片(黑色，circle marks)，50μηι微型投藥器插入(青色，triangle marks)及ΙΟΟμπι微型投藥器插入(赤色，square marks)的情況下，在Franz擴(kuò)散細(xì)胞中呈現(xiàn)的胰島素釋放曲線。圖16a及圖16b分別為在無毛(hair-less)及有毛(hairy)豬尸體皮膚中，基于插入50μπι及ΙΟΟμπι微型投藥器和DMNs膜片的胰島素釋放曲線的圖表。微型投藥器的釋放曲線恒定呈現(xiàn)在兩個組中。相反，在膜片的曲線中，在無毛皮膚呈現(xiàn)顯著低的釋放曲線。在向有毛皮膚插入膜片時，呈現(xiàn)出最低的曲線。圖16c示出在適用無毛(參照c)及有毛(參照d)皮膚上之前(上板)及在經(jīng)過兩小時之后(下板)裝載胰島素的DMNs。當(dāng)將在膜片上裝載胰島素的DMNs適用于有毛皮膚時，會更緩慢地溶解。e，示出裝載胰島素的DMNs的3X3陳列安裝于微型投藥器的狀態(tài)(適用前:上板，適用后，下板)。借助微型投藥器，DMNs完全從CMC層分離?？潭葪l:c及d，1mm，刻度條:e，2mm。
[0152]圖17a至圖17c示出糖尿引發(fā)老鼠的利用體內(nèi)圖像及DMN膜片、微型投藥器或皮下注射發(fā)的適用后胰島素效果。圖17a示出剃須前后(參照a及b)的糖尿引發(fā)老鼠。圖17a示出在適用利用膜片(參照c)及尾箱投藥器(參照d)裝載胰島素的DMNs的狀態(tài)。圖17b為示出在糖尿引發(fā)老鼠中經(jīng)過6小時的血漿葡萄糖水平變化的圖表。在微型投藥器處置老鼠中，最低血漿葡萄糖等級僅存在一小時只差，而與皮下注射處置的老鼠呈現(xiàn)類似的等級，這是因?yàn)槿芙釪MN聚合物需要花費(fèi)時間。圖17c示出基于時間經(jīng)過的各個組中老鼠的血漿胰島素濃度。
[0153]圖18為示出本發(fā)明的一次性微型投藥器及其的使用方法的示意圖。微型投藥器借助從外部提供的物理性力運(yùn)行。
[0154]圖19為示出本發(fā)明的一次性微型投藥器的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0155]圖20為示出包含在本發(fā)明的一次性微型投藥器的頂端部的結(jié)構(gòu)體的內(nèi)部結(jié)合結(jié)構(gòu)的示意圖。基層可呈有孔(hole)的形態(tài)或無孔的形態(tài)。
[0156]圖12為示出本發(fā)明的一次性微型投藥器及其的使用方法的示意圖。與圖19不同，微型投藥器借助氣壓運(yùn)行。圖22為示出本發(fā)明的一次性微型投藥器及其的使用方法的示意圖。與其他一次性投藥器不同，在沒有對濟(jì)器(aligner)或本體的情況下，柱體直接與主層的孔相結(jié)合。
【具體實(shí)施方式】
[0157]以下，通過實(shí)施例更加詳細(xì)說明本發(fā)明。上述實(shí)施例僅用于更加具體說明本發(fā)明，本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員知道，根據(jù)本發(fā)明的主旨，本發(fā)明的范圍并不局限于上述實(shí)施例。
[0158]實(shí)施例
[0159]實(shí)施例1:制作注射微針結(jié)構(gòu)體
[0160]圖1a及圖1 b為示出本發(fā)明的注射微針結(jié)構(gòu)體的圖。如圖la及圖1 b所示，主層的直徑為3.5cm，保護(hù)層的直徑為3.5cm，孔的直徑為500μπι，由此可以以多種方法導(dǎo)入孔，以此制備的生物降解性注射微針可呈兩種形態(tài)，在本實(shí)施例中，制作形成于主層101及主層上101b的微型結(jié)構(gòu)體(注射微型結(jié)構(gòu)體I)和形成于基層204的微型結(jié)構(gòu)體(注射微型結(jié)構(gòu)體Π)，接著，如作為本發(fā)明人員現(xiàn)有特許的韓國特許第0793615號所記載的方式以及韓國特許申請第2013-0019247號所記載的方式，通過將粘性的生物體相容性聚合物拉伸形成結(jié)構(gòu)體。在準(zhǔn)備上述粘性的生物體相容性聚合物的過程中，可通過混合生物體相容性物質(zhì)和藥物，并借助結(jié)構(gòu)體進(jìn)行硬皮給藥。
[0161]圖2及圖3為示出本發(fā)明的微型結(jié)構(gòu)體注射裝置30的形態(tài)和與結(jié)構(gòu)體的結(jié)合的圖。如圖2所示，在注射裝置的頂端部302a形成多個孔，具有收容注射結(jié)構(gòu)體的頂端部302，并呈在頂端部302附著注射微型結(jié)構(gòu)體的形態(tài)。注射裝置30追加包括向排出力通道施加排出力的排出力發(fā)生機(jī)構(gòu)。因此，若在包括排出力通道的本體部301形成排出力發(fā)生機(jī)構(gòu)，則可向上述多個孔傳遞排出力，由此，從結(jié)構(gòu)體分離微針或向結(jié)構(gòu)體注射微針并插入皮膚。
[0162]如圖4a、圖4b及圖4c詳細(xì)所示，本發(fā)明的生物降解性結(jié)構(gòu)體的機(jī)構(gòu)及作用如下。圖4a為主層的孔的大小與結(jié)構(gòu)體的下端部直徑的大小相同的情況，圖4b為主層的孔的大小小于結(jié)構(gòu)體的下端部直徑的情況，圖4c為主層的孔的大小小于結(jié)構(gòu)體的下端部的直徑的情況。
[〇163] 圖5為使出本發(fā)明的弱強(qiáng)圖案涂敷(Weak and strong pattern coating)適用于本發(fā)明的原理的圖。與基層的其他部位相比，形成結(jié)構(gòu)體的基層的部位可具有較弱的強(qiáng)度，由此，在向結(jié)構(gòu)體的下端部施加排出力時，結(jié)構(gòu)體可容易與基層的較弱部位一同分離并注射。
[0164]圖6、圖7、圖8及圖9示出注射注射微型結(jié)構(gòu)體的多種方式。
[0165]圖6a至圖6b為示出本發(fā)明的生物降解性注射微針裝置的結(jié)構(gòu)及作用方式的圖。如圖6所示，注射微針裝置具有直徑為3.6cm，并穿透有多個孔302a的頂端部302，使注射微型結(jié)構(gòu)體102、202的下端部位置如孔的位置。在本實(shí)驗(yàn)中，孔的大小為500mm，過濾器的直徑為495μπι。借助排出力發(fā)生機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的排出力通過形成于注射裝置30的頂端部302的多個孔302a向微型結(jié)構(gòu)體102、202的下端部傳遞，以此注射微型結(jié)構(gòu)體102、202并向人體內(nèi)輸送藥物。
[0166]圖7a至7b為示出本發(fā)明的生物降解性注射微針裝置的機(jī)構(gòu)及作用方式的圖。如圖7a所示的結(jié)構(gòu)，注射裝置30追加包括位于排出力通道內(nèi)的移動性柱體。向前方向移動可借助排出力發(fā)生機(jī)構(gòu)施加排出力并進(jìn)出的移動性柱體，由此分離、注射微型結(jié)構(gòu)體并插入皮膚內(nèi)，從而可向人體內(nèi)輸送藥物。
[0167]圖8a至圖8b示出本發(fā)明的生物降解性注射微針裝置的再一機(jī)構(gòu)及作用方式的圖。上述方式為上述第一中及第二中方式的組合，如圖8a所示，上述微針裝置包括孔形的移動性柱體。圖8b為示出包括本發(fā)明的孔形移動性柱體的微型結(jié)構(gòu)體裝置的作用的圖。若通過移動性柱體的孔施加氣壓，則排出力通過上述孔向注射微型結(jié)構(gòu)體的下端部傳遞，若借助移動性柱體向注射微型結(jié)構(gòu)體10、20施加壓力，則結(jié)構(gòu)體會分離、注射并能夠向皮膚內(nèi)的更深的位置移動，由此向人體內(nèi)部輸送藥物。
[0168]圖9a至圖9b為示出本發(fā)明的生物降解性注射微針裝置的另一結(jié)構(gòu)及作用方式的圖。如圖9所示，上述裝置與上述圖8a所示的注射微針裝置相同，也包括孔形可移動主體，由此以與上述圖8a所示的注射微針裝置類似的形狀制作，但上述裝置以其他方式行使作用。圖9a為包括插入本發(fā)明的結(jié)構(gòu)體的孔形移動性柱體的微型結(jié)構(gòu)體裝置的圖。如圖9b詳細(xì)所示，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)體的作用如下。在制作注射微型結(jié)構(gòu)體10、20時，若將包括微型結(jié)構(gòu)體101、202的孔形移動性柱體設(shè)置于注射微型結(jié)構(gòu)體10、20的孔之后，向孔形移動性柱體施加排出力，則排出力會刺激基層的較弱部分，使得結(jié)構(gòu)體與孔形移動性柱體一同分離、注射，從而降低皮膚彈力并貫通皮膚。接著，結(jié)構(gòu)體可從孔形移動性柱體分離并向人體內(nèi)部輸送要素。
[0169]實(shí)施例2:利用微型投藥器向硬皮內(nèi)注入注射結(jié)構(gòu)體
[0Π0] 從EH Lilly購入用于實(shí)驗(yàn)的Humalog胰島素。從Sigma—Aldr ich購入低粘性玲甲基纖維素(901^&)及鏈脈佐菌素(1^-(11161:117111；[1^ osocarbamoyl )-a-D-glucosamine)。從Soliance購入玻尿酸鈉(H A，39kDa)。從Sigma-Aldrich購入丙稀酰胺溶液40)、過硫酸錢及N、N、N ’、N 四甲基乙二胺(ReagentPIus，99%pure)。從A mresco購入三輕甲基氨基甲燒及十二燒基硫酸鈉(SDS)。從Bowon購入Green dye。
[0171 ] 溶解性微針(dissolving microneedles:DMNs)的制備。將10%的CMC粉末與蒸饋水及0.2IU的胰島素進(jìn)行混合來制備裝載有胰島素的粘性CMC聚合物。將胰島素-CMC溶液分配于通孔(diameter，500μηι)中。通孔在自動化的步驟X、步驟Υ及步驟Z(SHOT minilOO-s，Musashi)中以3 X 3陣列來排列。接著，以3mm/min的速度對胰島素-CMC溶液實(shí)施17秒鐘的膨脹來制備了微針。形成于通孔上的腿Ns具有600μπι的高度及10±5μπι的頂端部直徑。將相同的方法適用于制備透明質(zhì)酸(Η A )的DMNs上。簡單地，將HA粉末與蒸餾水進(jìn)行混合來獲得粘性溶液，并將0.1 %的green dye添加于HA聚合物溶液之后，利用該最終溶液來制備DMNs。測定出如此制成的DMNs的機(jī)械強(qiáng)度為0.498士0.020N[Zwick Z0.5TN；Zwick GmbH&Co]。
[0172]視頻成像。利用微型投藥器來將DMNs插入于20%的聚酰胺酰胺凝膠中，并利用高速攝像機(jī)(Phantom V710)記錄50μηι及2.5mm DMN的插入過程。
[0173]體外插入深度測定實(shí)驗(yàn)。用微型投藥器來將裝載有Greendye-的DMNs利用于針對豬的尸體皮膚中的有毛及無毛部位內(nèi)部的插入深度實(shí)現(xiàn)可視化。將DMNs以50μπι、100μπι及300μπι為目標(biāo)深度來進(jìn)行插入。利用顯微鏡對在無毛及有毛皮膚中實(shí)現(xiàn)的插入深度進(jìn)行比較，并可從組織學(xué)側(cè)面進(jìn)行評價(jià)。為了進(jìn)行分析，將分別具有50μπι、100μπι及300μπι插入深度的上述有毛及無毛的豬尸體皮膚的組織試樣嵌入于0CT化合物，以此獲得了25μπι區(qū)間。用蘇木精對上述區(qū)間進(jìn)行染色之后接著用伊紅進(jìn)行了染色，并利用酒精對已染色的區(qū)間進(jìn)行脫水之后利用二甲苯進(jìn)行清洗，之后封固于permount(Fisher Scientific)。
[0174]體外胰島素轉(zhuǎn)運(yùn)分析。利用Franz增值細(xì)胞(Hanson)來調(diào)查裝載有0.2IU胰島素的DMNs在豬尸體皮膚中的釋放曲線。以7ml PBS填充增值細(xì)胞之后，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前利用磁力攪拌器進(jìn)行了混合。在豬的背部皮膚中分別以lcm3大小來剪切有毛(hairy)及無毛(hairless)部位之后，放置于由PBS裝滿的收容部(receptor)。之后，將DMNs膜片插入于各個切碎皮膚，并從皮膚的上側(cè)借助空的供料腔室(empty donor chamber)施加壓力，且利用捏鉗來實(shí)現(xiàn)固定(n = 3)。另-方面，利用微型投藥器來還以相同的方法對插入(50μπι深度)于各個皮膚的DMNs進(jìn)行了處理(η = 3)。插入之后，當(dāng)分別經(jīng)過10分鐘、20分鐘、30分鐘、60分鐘及120分鐘時，從收容部抽取0.5-ml樣本，并利用ELISA試劑盒(ALPC0)來測定了胰島素含量。在抽取11個樣本之后，由相同量的緩沖液替換各樣本的體積。直到分析之前，所有樣本在-10°C下進(jìn)行保管。
[0175]裝載有胰島素的(loaded)DMN穩(wěn)定性研究。將裝載有胰島素的DMNs溶解于lmlofPBS (pH 7.4)之后，利用超高效液相色譜(即1^0(4001]1了￥ UPLC I_Class，Waters)來對胰島素進(jìn)行定量。UPLC系統(tǒng)使用了TUV探測器及2.1\100臟的柱(409111 ty，Waters)?？紤]到移動方面，系統(tǒng)包括(A)DW下的0.1%三氟乙酸(TFA)及(B)乙腈下的TFA(75:25rat1)。柱以35°(3的溫度且0.250mL/min的流速來設(shè)置，在214nm中利用UV探測器來對溶出物中的化合物進(jìn)行了測定。標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)線以胰島素濃度范圍0IU to 1.5IU來設(shè)定。對制備DMN前/后的胰島素峰曲線的寬度(areas)進(jìn)行了比較。
[0176]糖尿病動物模型。在本實(shí)驗(yàn)中使用了雄性C57BL/6小鼠(7_8周齡，OrientB1)。在遵守severance醫(yī)院倫理委員會的實(shí)驗(yàn)動物的管理及有關(guān)使用方面的引導(dǎo)的情況下進(jìn)行了動物實(shí)驗(yàn)(參考號09-013，藥學(xué)大學(xué)，延世大學(xué)，韓國)。利用阿佛丁(2，2，2-三溴乙醇，Sigma-Aldrich)將小鼠進(jìn)行麻醉之后，將梓檬酸鈉緩沖液(pH=4.5)下的50mg/kg鏈脲佐菌素靜脈注射于小鼠的體內(nèi)，來引發(fā)糖尿。為了可以成功地引發(fā)糖尿，利用OneTouch Ver1IQ System對所有小鼠的血液中的血糖濃度進(jìn)行了測定，從而確認(rèn)到濃度為300mg/dl以上。
[0177]針對體內(nèi)傳遞效率的實(shí)驗(yàn)。將引發(fā)糖尿的小鼠分為如下四個組:(a)未治療組(陰性對照組)；(b)皮下注射組(0.2IU，positive control) ； (c)膜片組(裝載有0.2IU胰島素的DMNs);以及(d)微型投藥器組(裝載有0.2IU胰島素的DMNs)(每組的n = 5)。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)期間對小鼠采取禁食措施，但提供了水，使得小鼠自由地飲水。使用電動剃須刀來除去小鼠的背部毛之后，借助微型投藥器或皮下注射來以DMN膜片的方式投用0.2IU胰島素。當(dāng)處理之后經(jīng)過六個小時時，從尾部-靜脈的傷口部位每隔一小時采集血液樣本(0.lml)。對血液樣本以lOOOOrpm的量進(jìn)行15分鐘的離心分離來分離了血漿。對血清樣本及時進(jìn)行冷凍，并直到進(jìn)行分析之前在-80°C的溫度下進(jìn)行保管。利用血糖CI1-Test試劑盒來對各組中的每小時的血漿葡萄糖水平進(jìn)行了測定。利用胰島素ELISA試劑盒(ALPC0)對胰島素濃度進(jìn)行測定。
[0178]利用上述方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如下:
[0179]為了使DMNs(Dissolving microneedles)插入于皮膚的表皮層及真皮層，將微型投藥器40設(shè)計(jì)成5-mm的圓形柱體406的3X3陣列(r = 250ym)(參照圖10及圖13)。因患者的拇指壓力而產(chǎn)生的力量沿著本發(fā)明的微型投藥器的軸來提供。同時，為了對皮膚維持正確的排列(alignment)，而借助注入彈簧(injecting 3口1'；[1^)4033來以206