약물 전달(파트 V): 마이크로니들 기술 - 경피 전달의 무통 혁명

약물 전달(파트 V): 미세바늘 기술-경피 전달의 "무통" 혁명

가 선정한 '2020년 10대 신흥기술' 중사이언티픽 아메리칸, 무통 미세바늘 주입 기술​ 1위를 차지했습니다. 전통적인 전달 방법을 능가할 수 있는 잠재력을 지닌 이 기술은 과학계와 업계 모두로부터 상당한 주목을 받았습니다.

I. 기술 개요: 피부 장벽 파괴

마이크로니들(MN)은 일반적으로 길이가 10~2,000μm인 어레이{0}}기반 물리적 투과 강화제입니다. 이는 각질층-경피 흡수에 대한 주요 장벽-을 관통하여 표피 또는 상부 진피에 마이크론-규모 채널을 생성하여 약물이 각질층을 우회하여 미세순환계로 직접 들어갈 수 있도록 합니다. 작은 친유성 분자(MW < 500 Da)로 제한되는 기존의 경피 패치와 달리, 마이크로니들 기술은 전달 가능한 치료제의 범위를 크게 확장하여 펩타이드, 단백질, 핵산과 같은 거대분자 생물학적 제제를 포함합니다.

II. 진화의 역사: 개념에서 산업화까지

마이크로니들의 개념은 1958년 Alan Richard Wagner에 의해 처음 제안되었으나 제조 기술의 한계로 인해 정체 상태에 있었습니다. 1995년에 MEMS(Micro{3}}Electro{4}}Mechanical Systems(MEMS)의 출현과 함께 Hashmi et al. 실리콘 웨이퍼에 최초의 마이크로니들 어레이를 성공적으로 제작했습니다. 1998년에 Georgia Tech의 Henry 팀은 경피 약물 전달에 이 기술을 적용하여 미세 바늘이 제약 분야에 공식적으로 진입했습니다.

III. 주류 분류 및 기술 반복

마이크로니들 기술은 4세대에 걸쳐 반복되었습니다. 기능에 따라 다음과 같이 분류됩니다.

고체 미세바늘(찌르기 및 패치):​ "먼저 천자하고 나중에 약을 바르는" 방식으로 마이크로채널을 생성하는 가장 초기형이다. 그러나 이러한 채널은 피부 치유로 인해 빠르게 닫히고 바늘이 파손될 위험이 있습니다.

중공 미세바늘:​ 소형 주사기처럼 기능하는 이 제품은 높은 적재 용량과 정확한 투여량을 제공하지만 제조 과정이 복잡하고 비용이 높으며 바늘이 막힐 위험이 있습니다.

코팅된 미세바늘(코트 및 포케):​ 약물은 바늘 표면에 코팅되어 삽입 시 빠르게 방출됩니다. 다목적이지만 탑재량은 표면적에 따라 제한됩니다.

미세바늘 용해(찌르기 및 풀기):​ 현재 업계 주류. 히알루론산(HA)이나 폴리머와 같은 생분해성 재료로 제작된 바늘 본체는 삽입 시 완전히 용해되어 날카로운 폐기물을 생성하지 않고 약물을 방출합니다. 이 방법은 고통스럽지 않고 안전하며 비용 효율적입니다.-대량 생산에 적합합니다.

하이드로겔-미세바늘 형성:​ 이들은 삽입 시 팽창하여 겔 네트워크를 형성하고 중공 시스템과 용해 시스템의 장점을 결합한 지속적인 확산 채널을 생성합니다.

극저온 마이크로니들:​ 극저온 조건에서 살아있는 세포(예: 수지상 세포 백신)의 경피 전달을 위한 새로운 기술로, 세포 치료를 위한 새로운 전략을 제공합니다.

IV. 산업현황 및 시장전망

현재 상업용 마이크로니들 제품은 의료용 미용 분야(예: 독일 Dermaroller)에 집중되어 있는 반면, 제약 분야는 돌파구에 서 있습니다. 다음과 같은 국제적 거인들은3M​ (MTS 시스템) 및BD​ (솔루비아 마이크로니들주사기)는 주로 인슐린과 예방접종을 위한 상용제품을 출시했습니다. 국내에서는 다음과 같은 기업이바이오에​ 그리고신더름용해성 마이크로니들 대량생산에 획기적인 발전을 이루었고, 자동화 생산라인을 구축해 연간 생산량이 수천만 개에 달합니다.

백신, 당뇨병, 종양학 및 안과 분야의 유망한 전망에도 불구하고 규제 표준, 제조 일관성 및 비용 관리와 관련된 과제는 여전히 남아 있습니다. 그럼에도 불구하고, 재료 과학 및 마이크로{1}}나노 공정의 지속적인 발전으로 "작은 바늘"은 정밀 의학 및 글로벌 헬스케어 분야에서 막대한 산업적 가치를 창출할 준비가 되어 있습니다.