JP5090032B2 - Needle-like body and method for producing needle-like body - Google Patents
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Description
本発明は、針状体および該針状体の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a needle-shaped body and a method for producing the needle-shaped body.
生理活性物質の生体内への供給方法として、非経口投与が広く用いられている。また、非経口投与として、経皮投与が知られている。経皮経路で生理活性物質を供給する場合、角質層のバリア機能によって、生理活性物質の皮膚透過性が低下する。このため、経皮吸収型の生理活性物質は、比較的皮膚透過性能の高いものが選択されており、皮膚透過性の低い生理活性物質の経皮吸収生理活性物質への適用は難しいとされている。 As a method for supplying a physiologically active substance into a living body, parenteral administration is widely used. In addition, transdermal administration is known as parenteral administration. When a physiologically active substance is supplied by a transdermal route, the skin permeability of the physiologically active substance is reduced by the barrier function of the stratum corneum. For this reason, a percutaneously absorbable physiologically active substance having a relatively high skin permeability is selected, and it is considered difficult to apply a physiologically active substance having a low skin permeability to a percutaneously absorbable physiologically active substance. Yes.
近年、生理活性物質を経皮投与する方法として、微細な針状体を用いて経皮投与する方法が注目を集めている。微細な針状体を用いてバリア性の高い角質層を穿孔することで、生理活性物質の通過経路を形成し、経皮投与の効率を向上することが出来るため、一般的に経皮投与で用いられる脂溶性の生理活性物質だけではなく、水溶性の生理活性物質を経皮投与に適用できるという利点を有する。このとき、微細な針状体が角質層を貫通し、毛細血管や神経まで到達しないように設計することで、使用時に出血や痛みを伴わないようにすることが出来る。 In recent years, as a method for transdermal administration of a physiologically active substance, a method of transdermal administration using a fine needle-like body has attracted attention. By perforating the stratum corneum with high barrier properties using fine needles, it is possible to form a passage route for physiologically active substances and improve the efficiency of transdermal administration. It has the advantage that not only the fat-soluble physiologically active substance used but also a water-soluble physiologically active substance can be applied to transdermal administration. At this time, by designing the fine needle-like body so as not to penetrate the stratum corneum and reach the capillaries and nerves, it is possible to prevent bleeding and pain during use.
上記経皮投与の目的で微細な針状体を用いる場合、微細な針状体は、皮膚を穿孔するための十分な細さ、および先端角、皮膚の最外層である角質層を貫通し、かつ神経層へ到達しない長さ、を有していることが望ましく、具体的には、針状体の直径は数μmから100μm程度、針状体の先端角度は30°以下、針状体の長さは数十μmから数百μm程度、であることが望ましいとされている。 When a fine needle-like body is used for the purpose of transdermal administration, the fine needle-like body penetrates through the stratum corneum, which is thin enough to perforate the skin, and the tip corner, the outermost layer of the skin, It is desirable that the needle does not reach the nerve layer. Specifically, the diameter of the needle-like body is about several to 100 μm, the tip angle of the needle-like body is 30 ° or less, The length is preferably about several tens of μm to several hundreds of μm.
経皮投与の目的で用いられる微細な針状体の多くは、針状体表面または針状体内部に形成される流路を含み、生理活性物質を含む溶液(以下、薬液と表記する)は、前記流路を介して供給する形態で適用される。また、針状体に含まれる薬液輸送のための経路に親水性を付与することで、流体の輸送を増強する方法が提案されている(特許文献1参照)。 Many of the fine acicular bodies used for the purpose of transdermal administration include a flow path formed on the surface of the acicular body or inside the acicular body, and a solution containing a physiologically active substance (hereinafter referred to as a drug solution) , And applied through the flow path. In addition, a method has been proposed in which fluid transport is enhanced by imparting hydrophilicity to a path for transporting a chemical solution contained in a needle-like body (see Patent Document 1).
また、薬液を針状体表面に供給し、乾燥皮膜を形成する方法によって生理活性物質を針状体の表面に適用する方法が開示されている。この場合、針状体表面に湿潤性を向上する処理を施すことで、均一な乾燥皮膜を形成することができる。表面処理の方法としては、化学的前エッチング、プラズマ処理、熱処理、アルカリ性洗剤による洗浄および湿潤剤による洗浄が挙げられる(特許文献2参照)。 Further, a method is disclosed in which a physiologically active substance is applied to the surface of a needle-like body by a method of supplying a chemical solution to the surface of the needle-like body and forming a dry film. In this case, a uniform dry film can be formed by performing a treatment for improving wettability on the surface of the needle-like body. Examples of the surface treatment include chemical pre-etching, plasma treatment, heat treatment, cleaning with an alkaline detergent, and cleaning with a wetting agent (see Patent Document 2).
また、上述した微細な針状体を構成する材料としては、仮に破損した針状体が体内に残留した場合でも、人体に悪影響を及ぼさない材料であることが望ましく、材料としては医療用シリコン樹脂や、マルトース、ポリ乳酸、デキストラン等の生体適合性材料が有望視されている(特許文献3参照)。 In addition, the material constituting the fine needle-shaped body is preferably a material that does not adversely affect the human body even if the damaged needle-shaped body remains in the body. In addition, biocompatible materials such as maltose, polylactic acid, and dextran are considered promising (see Patent Document 3).
また、上述した微細な針状体を製造する方法として、機械加工により針状体の原版を作成し、原版から複製版を作り、転写加工成形を行う製造方法が提案されている(特許文献4参照)。
予め針状体表面に薬液を付加して使用される針状体は、薬液供給のための流路や薬液を送液するための機構を必要としないため、比較的簡便に作製することができる。したがって、針状体の製造費用を抑制可能である。しかしながら、針状体表面に付加された薬液が完全に生体内に送達されることは無く、薬液のかなりの部分は使用後も針状体の表面、特に基板上に残留し、またその残留程度は、針状体の穿刺状況や皮膚の状態などに左右される。したがって、厳密に管理されるべき生理活性物質の投与量が不安定であるという問題があった。また、使用後に針状体に残留する生理活性物質の量を予め見込んで、実際に必要とされる量以上の生理活性物質を針状体に付加する必要があるために、特に高価な生理活性物質を用いる場合に、患者の費用負担が大きくなるという問題があった。 A needle-like body that is used by adding a chemical solution to the surface of the needle-like body in advance does not require a channel for supplying the chemical solution or a mechanism for feeding the chemical solution, and can be produced relatively easily. . Therefore, the manufacturing cost of the needle-like body can be suppressed. However, the chemical solution added to the surface of the needle-like body is not completely delivered into the living body, and a considerable part of the chemical solution remains on the surface of the needle-like body, especially on the substrate even after use. Depends on the puncture status of the needle-like body and the skin condition. Therefore, there is a problem that the dose of the physiologically active substance to be strictly controlled is unstable. In addition, since the amount of the physiologically active substance remaining in the needle-like body after use is expected in advance, it is necessary to add more physiologically active substance to the needle-like body than is actually required. When using a substance, there has been a problem that the cost burden on the patient is increased.
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、付加する薬液量の制御が容易で、且つ薬液が高効率で生体内に送達される部位に選択的に薬液を保持することが可能な針状体を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is easy to control the amount of a chemical solution to be added, and can selectively hold the chemical solution at a site where the chemical solution is delivered into the living body with high efficiency. The object is to provide a possible needle-like body.
請求項1に記載の本発明は、微細な針状体において、基板と、前記基板上に設けられた突起部と、を備え、前記突起部の先端部は、親水性を示す領域であり、前記突起部の根底部および基板表面は、疎水性を示す領域であり、かつ、前記親水性を示す領域に薬液が保持され、かつ、前記親水性を示す領域はオゾン処理により親水化されていることを特徴とする針状体である。
なお、本明細書において、「針状体」とは、突起部が一本の場合に限定されず、突起部が複数本規則的に配列(例えば、アレイ状に配列)された構造体をも含むものとして定義する。
The present invention according to
In the present specification, the term “needle-like body” is not limited to the case where there is a single protrusion, but also includes a structure in which a plurality of protrusions are regularly arranged (for example, arranged in an array). Define as including.
請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載の針状体であって、親水性を示す領域について、水の接触角が90度未満であり、疎水性を示す領域について、水の接触角が90度以上であることを特徴とする針状体である。
The present invention according to
請求項3に記載の本発明は、請求項1または2に記載の針状体であって、突起部がポリ乳酸よりなることを特徴とする針状体である。
The present invention described in claim 3 is the needle-shaped body according to
請求項4に記載の本発明は、微細な針状体の製造方法において、基板上に突起部を形成する工程と、前記突起部が形成された前記基板上に、前記突起部の長さよりも膜厚が短いマスクを配置する工程と、前記マスクを貫通した前記突起部の先端部をオゾン処理により親水性に改質する工程と、前記マスクを取り除く工程と、前記親水性に改質された領域に薬液を保持させる工程と、を備えたことを特徴とする針状体製造方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a fine needle-like body, the step of forming a protrusion on the substrate, and the length of the protrusion on the substrate on which the protrusion is formed A step of disposing a mask having a short film thickness; a step of modifying the tip of the protrusion that penetrates the mask to hydrophilicity by ozone treatment; a step of removing the mask; and the modification to the hydrophilicity And a step of holding a chemical solution in the region.
本発明の針状体は、突起部の先端部は、親水性を示す領域であり、前記突起部の根底部および基板表面は、疎水性を示す領域であることを特徴とする。これにより、皮膚穿刺で最深部に到達する突起部の先端部を含む親水性領域に、選択的に生理活性物質を含む溶液を保持することが出来る。したがって、保持した生理活性物質を無駄無く高効率で生体内に送達することが可能となる。 The needle-like body of the present invention is characterized in that the tip of the protrusion is an area showing hydrophilicity, and the base of the protrusion and the substrate surface are areas showing hydrophobicity. Thereby, the solution containing a physiologically active substance can be selectively held in the hydrophilic region including the tip of the protrusion that reaches the deepest part by skin puncture. Therefore, it becomes possible to deliver the retained physiologically active substance into the living body with high efficiency without waste.
以下、本発明による針状体の説明を行う(図1)。
本発明の針状体は、
基板と、
前記基板上に設けられた突起部と、を備え、
前記突起部の先端部は、親水性を示す領域であり、
前記突起部の根底部および基板表面は、疎水性を示す領域であること
を特徴とする。
Hereinafter, the acicular body according to the present invention will be described (FIG. 1).
The needle-shaped body of the present invention is
A substrate,
A protrusion provided on the substrate,
The tip of the protrusion is a hydrophilic region,
The base of the protrusion and the substrate surface are regions that exhibit hydrophobicity.
基板は、突起部を支持するために設けられる。基板は、突起部を支持するだけの機械的強度があれば特に限定はされない。突起部と同一の材料から形成されても、突起部とは異なる材料から形成されても良いが、生体に対して低刺激の材質であることが好ましい。また、曲面に対しても面に対して均一な押圧が出来るように柔軟性を持つことが好ましい。 The substrate is provided to support the protrusion. The substrate is not particularly limited as long as it has mechanical strength to support the protrusions. Although it may be formed from the same material as the protrusions or a material different from the protrusions, it is preferably a material that is less irritating to the living body. Moreover, it is preferable to have flexibility so that the surface can be uniformly pressed against the curved surface.
本発明の針状体においては、突起部の形状、突起部の寸法、突起部を構成する材料等は制限されることは無い。経皮投与の目的で微細な針状体を用いる場合、突起部の直径は数μmから数百μm、長さは数十μmから数百μm程度のものであることが望ましい。 In the needle-like body of the present invention, the shape of the protrusion, the dimension of the protrusion, the material constituting the protrusion, and the like are not limited. When a fine needle-like body is used for the purpose of transdermal administration, it is desirable that the protrusion has a diameter of several μm to several hundred μm and a length of about several tens μm to several hundred μm.
突起部を形成する材料については特に限定されないが、針状体を生体の皮膚に対して使用する場合、生体に悪影響を及ぼさない材質で突起部が形成されることが好ましい。医療用シリコン樹脂や、マルトース、ポリ乳酸、デキストラン、Mg系化合物、Ti系化合物等の生体適合材料が好適に用いられる。 The material for forming the protrusion is not particularly limited, but when the needle-like body is used on the skin of a living body, the protrusion is preferably formed of a material that does not adversely affect the living body. Biocompatible materials such as medical silicone resins, maltose, polylactic acid, dextran, Mg-based compounds, and Ti-based compounds are preferably used.
本発明の針状体は、突起部の先端部は、親水性を示す領域であり、前記突起部の先端部を除く突起部表面および基板表面は、疎水性を示す領域を特徴とする。
例えば、具体的には、前記親水性領域について、水の接触角は90度未満が好ましく、50度未満であることがより好ましい。また、前記疎水性領域について、水の接触角は90度以上であることが好ましく、130度以上であることがより好ましい。
本発明の針状体においては、親水性領域を包囲する疎水性領域によって、親水性領域に保持された薬液が流出するのを抑制する効果を有しており、親水性領域と疎水性領域水の接触角の差が大きいほど、薬液の保持効果が大きくなる。
The needle-shaped body of the present invention is characterized in that the tip of the projection is a region showing hydrophilicity, and the surface of the projection and the substrate surface excluding the tip of the projection have a region showing hydrophobicity.
For example, specifically, for the hydrophilic region, the contact angle of water is preferably less than 90 degrees, and more preferably less than 50 degrees. In the hydrophobic region, the water contact angle is preferably 90 degrees or more, and more preferably 130 degrees or more.
In the needle-shaped body of the present invention, the hydrophobic region surrounding the hydrophilic region has an effect of suppressing the outflow of the chemical solution held in the hydrophilic region, and the hydrophilic region and the hydrophobic region water The larger the contact angle difference, the greater the effect of retaining the chemical solution.
本発明による針状体は、表面の濡れ性を制御した領域を選択的に配置することで、所望の領域に薬液を選択的に保持することを可能とするものであるが、針状体表面へ所望量の薬液を供給した後に、薬液の表面への保持状態を強化する処置を施しても構わない。例えば、薬液中の溶媒をある程度放出するための処置を施すことで、薬液自体の粘性が高くなることを利用して、針状体表面の薬液付着状態を補強しても良い。薬液中の溶媒をある程度放出するための処置としては、例えば、減圧や加熱などを行っても良い。 The needle-like body according to the present invention can selectively hold a chemical solution in a desired region by selectively arranging a region in which the wettability of the surface is controlled. After supplying a desired amount of the chemical solution, a treatment for strengthening the state of holding the chemical solution on the surface may be performed. For example, the chemical solution adhesion state on the surface of the needle-shaped body may be reinforced by taking advantage of the fact that the viscosity of the chemical solution itself is increased by performing a treatment for releasing the solvent in the chemical solution to some extent. As a measure for releasing the solvent in the chemical solution to some extent, for example, decompression or heating may be performed.
図1に示す本発明の針状体の概略図においては、全ての突起部において先端を含む領域が親水性表面である例を示しているが、必ずしも全ての突起部に親水性表面が形成されていなくても良い。親水性表面を形成する突起部の割合を変えることで、針状体全体における薬液保持量を制御することも可能である。また、同様の薬液保持量制御性を、突起部に形成する親水領域の面積制御によって付与することも可能である。 In the schematic view of the needle-shaped body of the present invention shown in FIG. 1, an example in which the region including the tip is a hydrophilic surface in all the protrusions is shown, but a hydrophilic surface is not necessarily formed in all the protrusions. It does not have to be. It is also possible to control the amount of drug solution retained in the entire needle-like body by changing the ratio of the protrusions forming the hydrophilic surface. Moreover, it is also possible to provide the same chemical liquid holding amount controllability by controlling the area of the hydrophilic region formed on the protrusion.
本発明の針状体は、薬液が油系の場合、発明の効果は得られない。この場合、本発明の親水性領域と疎水性領域の配置を入れ替えることで、本発明と同様の、突起部先端を含む領域における薬液の選択的保持効果が得られる。 The needle-like body of the present invention cannot obtain the effects of the invention when the chemical solution is oil-based. In this case, by selectively changing the arrangement of the hydrophilic region and the hydrophobic region of the present invention, the selective retention effect of the chemical solution in the region including the tip of the protrusion is obtained, similar to the present invention.
本発明による微細な針状体への薬液の供給方法は特に制限されない。親水性領域に選択的に薬液を供給してもよく、また、突起部が形成された面に一様に薬液を供給しても良い。この場合、疎水性領域に付加された薬液は、表面張力によって概球形を保とうとするため、基板を傾ける、或いは窒素や空気を軽くブローするだけで、容易に基板上から除去される。除去された薬液は回収され、別の針状体への付加に用いられることが好ましい。 The method for supplying the chemical solution to the fine needles according to the present invention is not particularly limited. You may selectively supply a chemical | medical solution to a hydrophilic area | region, and you may supply a chemical | medical solution uniformly to the surface in which the projection part was formed. In this case, since the chemical solution added to the hydrophobic region tries to maintain a substantially spherical shape by the surface tension, it is easily removed from the substrate by tilting the substrate or simply blowing nitrogen or air. The removed chemical solution is preferably collected and used for addition to another needle-like body.
以下、本発明の針状体の製造方法について、図2を用いながら具体的に説明を行う。
本発明の針状体の製造方法は、本発明の針状体の製造方法は、針状体にマスクを施し、マスク外の表面を親水性/疎水性に表面加工を行うことを特徴とする。
Hereinafter, the manufacturing method of the needle-shaped body of the present invention will be specifically described with reference to FIG.
The method for manufacturing a needle-shaped body of the present invention is characterized in that the method for manufacturing the needle-shaped body of the present invention is characterized in that a mask is applied to the needle-shaped body and the surface outside the mask is subjected to surface processing to be hydrophilic / hydrophobic. .
図2(a)に示す微細な針状体の作製には、針状体の形状に応じて適宜公知の製造方法を用いて良い。このとき、微細加工技術として、例えば、リソグラフィ法、ウェットエッチング法、ドライエッチング法、サンドブラスト法、レーザー加工法、精密機械加工法などを用いても良い。また、前記微細加工技術により母型を作製し、この母型と成形材料とを用いて、転写成形法によって微細な針状体を作製することもできる。また、母型から複製型を作製し、この複製型と成形材料とを用いて、転写成形法によって微細な針状体を作製することも可能である。転写成形法としては適宜公知の製造方法を用いて良く、例えば、射出成形法、押し出し成形法、インプリント法、キャスティング法等を、好適に用いることが出来る。 For the production of the fine needle-shaped body shown in FIG. 2A, a known production method may be used as appropriate according to the shape of the needle-shaped body. At this time, as a fine processing technique, for example, a lithography method, a wet etching method, a dry etching method, a sand blast method, a laser processing method, a precision machining method, or the like may be used. It is also possible to produce a mother die by the fine processing technique, and to produce a fine needle-like body by a transfer molding method using the mother die and the molding material. It is also possible to produce a replica mold from the mother mold and to produce a fine needle-like body by a transfer molding method using the replica mold and the molding material. As the transfer molding method, a known production method may be used as appropriate. For example, an injection molding method, an extrusion molding method, an imprint method, a casting method and the like can be suitably used.
針状体表面の所望の領域に対し選択的に表面処理を実施するために、所望の領域に対応する開口を有するマスクを準備する。マスクの材質や形態は特に制限されない。針状体表面を親水性、または疎水性に改質する表面処理に対して、パターン部と遮蔽部が十分な選択性を有していれば良い。例えば、親水処理を施す領域に対応した開口を有するマスクを準備し、図2(b)に示すように前記マスクを突起部上の所定の位置に配置した後に、図2(c)に示すように親水処理を施すことで、図2(d)に図示される、前記マスクの開口部に対応した領域のみに親水性領域を形成することが出来る。針状体が容易に穿刺可能な材料を用いれば、所望の領域に開口を形成せずに、突起部の先端部のみをマスクから露出させることも可能である。例えば、針状体で容易に穿刺できるシリコン樹脂を準備し、シリコン樹脂に対して針状体を穿刺して貫通させ、突起部の先端領域のみをシリコン樹脂から露出させればよい。この場合、例えば高さ150μmの突起部に対し、突起部先端から50μmだけの高さをシリコン樹脂から露出させるためには、突起部の高さと露出させたい先端部の高さの差である100μmの厚さを持つシリコン樹脂を用意し、突起部でシリコン樹脂を完全に貫通して、シリコン樹脂から50μmだけ、突起部先端を露出させることができる。 In order to selectively perform surface treatment on a desired area on the surface of the needle-like body, a mask having an opening corresponding to the desired area is prepared. The material and form of the mask are not particularly limited. It suffices that the pattern portion and the shielding portion have sufficient selectivity for the surface treatment for modifying the needle-like body surface to be hydrophilic or hydrophobic. For example, after preparing a mask having an opening corresponding to a region to be subjected to hydrophilic treatment, and arranging the mask at a predetermined position on the protrusion as shown in FIG. 2B, as shown in FIG. By applying a hydrophilic treatment to the film, a hydrophilic region can be formed only in a region corresponding to the opening of the mask illustrated in FIG. If a material that can be easily punctured by the needle-like body is used, it is possible to expose only the tip of the projection from the mask without forming an opening in a desired region. For example, a silicon resin that can be easily punctured with a needle-like body is prepared, the needle-like body is pierced and penetrated into the silicon resin, and only the tip region of the protrusion is exposed from the silicon resin. In this case, for example, in order to expose a height of only 50 μm from the tip of the protrusion with respect to the protrusion having a height of 150 μm from the silicon resin, the difference between the height of the protrusion and the height of the tip to be exposed is 100 μm. A silicon resin having a thickness of 1 mm is prepared, and the silicon resin is completely penetrated by the protrusion, and the tip of the protrusion can be exposed by 50 μm from the silicon resin.
また、疎水処理を施す領域に対応したマスクを準備し、疎水処理を施すことで、所望の領域のみに疎水領域を形成することも可能である。この場合、図3に示すように突起部を所望の深さだけシリコン樹脂に穿刺してマスクを施し、突起部の根底部および基板表面を疎水処理してもよい。例えば、高さ150μmの突起部に対し、突起部先端の50μmだけを疎水処理から保護する場合は、突起部を50μmの深さだけシリコン樹脂に穿刺し、疎水処理を施してもよい。 It is also possible to form a hydrophobic region only in a desired region by preparing a mask corresponding to the region to be subjected to the hydrophobic treatment and performing the hydrophobic treatment. In this case, as shown in FIG. 3, the protrusion may be punctured with a desired depth into silicon resin to provide a mask, and the base of the protrusion and the substrate surface may be subjected to a hydrophobic treatment. For example, when only 50 μm at the tip of the protrusion is protected from the hydrophobic treatment with respect to the protrusion having a height of 150 μm, the protrusion may be punctured with silicon resin to a depth of 50 μm and subjected to the hydrophobic treatment.
針状体表面を親水性、または疎水性に改質する方法は、所望する表面特性に応じて適宜公知の処理方法を用いて良い。このとき、表面処理方法として、例えばオゾン照射、紫外線やX線等の電磁波照射、電子線照射、プラズマ照射、表面への特性改質物質付加、光触媒の付加等を好適に用いることができる。 As a method for modifying the surface of the needle-like body to be hydrophilic or hydrophobic, a known treatment method may be appropriately used depending on the desired surface characteristics. At this time, for example, ozone irradiation, electromagnetic wave irradiation such as ultraviolet rays or X-rays, electron beam irradiation, plasma irradiation, addition of a property modifying substance to the surface, addition of a photocatalyst, etc. can be suitably used as the surface treatment method.
生体適合性材料であるポリ乳酸から作製された微細な針状体では、突起部の形成された面の所望の領域にオゾン処理を実施することで、処理表面を施した領域を、水の接触角が90度以下の親水性に容易に改質できる。表面処理が施されない表面は、水の接触角が100度程度のポリ乳酸の疎水性表面が維持され、本発明による針状体が得られる。 In a fine needle-shaped body made from polylactic acid, a biocompatible material, ozone treatment is performed on the desired area on the surface where the protrusions are formed, so that the treated area can be contacted with water. It can be easily modified to hydrophilicity with an angle of 90 degrees or less. On the surface not subjected to the surface treatment, the hydrophobic surface of polylactic acid having a water contact angle of about 100 degrees is maintained, and the acicular body according to the present invention is obtained.
また、表面親水処理を、親水性を促進する物質の付加により実施することも可能である。この方法により、表面改質による親水性の付加が困難な物質に対して、本発明を適用できるようになる。ただし、突起部を生体の皮膚に対して用いる場合は、前記親水性を促進する物質が生体に悪影響を及ぼさない物質であることが望ましい。親水性物質の付加方法については特に制限されず、適宜公知の処理方法を用いて良い。このとき、例えばスプレーコート法、スピンコート法、ディップコート法、蒸着法、グラフト重合法等を好適に用いることが出来る。親水性を促進する物質としては、例えばポリビニルアルコール、リン脂質化合物等が挙げられる。 The surface hydrophilic treatment can also be carried out by adding a substance that promotes hydrophilicity. By this method, the present invention can be applied to a substance that is difficult to add hydrophilicity by surface modification. However, when the protrusion is used on the skin of a living body, the substance that promotes hydrophilicity is desirably a substance that does not adversely affect the living body. A method for adding the hydrophilic substance is not particularly limited, and a known treatment method may be used as appropriate. At this time, for example, a spray coating method, a spin coating method, a dip coating method, a vapor deposition method, a graft polymerization method and the like can be suitably used. Examples of the substance that promotes hydrophilicity include polyvinyl alcohol and phospholipid compounds.
表面親水処理を、光触媒効果によって実施することも可能である。酸化チタンに代表される光触媒を、針状体表面の所望の領域に付加し、励起光を照射することで、所望の領域の親水性を向上することができる。または、針状体表面全面に光触媒を付加し、マスクを用いて励起光の照射領域を限定することで、所望の領域への選択的な親水処理を施すことも可能である。このとき、マスクとしては励起光を遮光する性能を満たす必要がある。 It is also possible to carry out the surface hydrophilic treatment by the photocatalytic effect. By adding a photocatalyst typified by titanium oxide to a desired region on the surface of the acicular body and irradiating with excitation light, the hydrophilicity of the desired region can be improved. Alternatively, a selective hydrophilic treatment can be applied to a desired region by adding a photocatalyst to the entire surface of the needle-like body and limiting the irradiation region of the excitation light using a mask. At this time, the mask needs to satisfy the performance of shielding the excitation light.
また、所望の領域に疎水処理を施すことも可能である。例えば、水系薬液に対する疎水領域を設ける場合、フッ素系ガス処理による表面フッ化を用いることも出来る。フッ化された表面は、水系薬液に対し疎水性を示す。 It is also possible to apply a hydrophobic treatment to a desired region. For example, when a hydrophobic region for an aqueous chemical solution is provided, surface fluorination by a fluorine-based gas treatment can be used. The fluorinated surface is hydrophobic to aqueous chemicals.
石英から形成される微細な針状体表面は、親水性を示す。同様に、表面に存在する自然酸化膜のために、シリコンから成る微細な針状体表面も、親水性を示す。石英または自然酸化膜が形成されたシリコン表面の親水性を疎水性に改質する場合、例えば、ヘキサメチルジシラザン溶液による表面処理によって表面にメチル基を付与し、疎水性表面を得ることが可能である。また、例えば、自然酸化膜が形成されたシリコン表面を、フッ酸水溶液で処理することで、表面の自然酸化膜を除去し、表面のシリコン原子のダングリングボンドを水素原子で終端して、疎水性表面を得ることも可能である。したがって、マスクを用いて、所望の領域に上記の疎水処理を実施することで、疎水性領域を選択的に形成することが可能である。 The surface of the fine acicular body formed from quartz shows hydrophilicity. Similarly, because of the natural oxide film present on the surface, the surface of fine needles made of silicon also exhibits hydrophilicity. When modifying the hydrophilicity of the silicon surface with quartz or natural oxide film to hydrophobicity, for example, surface treatment with a hexamethyldisilazane solution can give a methyl group to the surface to obtain a hydrophobic surface. It is. Further, for example, by treating the silicon surface on which the natural oxide film is formed with a hydrofluoric acid aqueous solution, the natural oxide film on the surface is removed, dangling bonds of silicon atoms on the surface are terminated with hydrogen atoms, and hydrophobic It is also possible to obtain a neutral surface. Therefore, the hydrophobic region can be selectively formed by performing the above-described hydrophobic treatment on a desired region using a mask.
上記の通りマスクを介して所望の領域に表面改質処理した後に、マスクを取り除くことによって、図2(e)に示す通りの本発明による針状体が得られる。 After performing the surface modification treatment on a desired region through the mask as described above, the mask is removed to obtain the needle-like body according to the present invention as shown in FIG.
以下、本発明の針状体の製造方法の実施の一例として、具体的に図2を用いながら説明を行う。当然のことながら、本発明の針状体の製造方法は下記実施例に限定されず、類推できる他の製造方法をも含むものとする。また、本発明の針状体は、下記の実施例にて作製された針状体に限定されるものではない。 Hereinafter, as an example of an embodiment of the method for producing a needle-shaped body of the present invention, a description will be given with reference to FIG. Naturally, the manufacturing method of the needle-shaped body of the present invention is not limited to the following examples, and includes other manufacturing methods that can be analogized. Further, the needle-like body of the present invention is not limited to the needle-like body produced in the following examples.
まず、精密機械加工を用いて、シリコン基板に、正四角錐の突起部(高さ:150μm、底面:60μm×60μm)が、1mm間隔で、5列5行の格子状に25本配列した針状体を形成した。25本の突起部は、一辺が約4mmの正方形領域内に配置された。 First, using precision machining, a needle-like shape in which 25 square pyramidal projections (height: 150 μm, bottom: 60 μm × 60 μm) are arranged in a grid of 5 rows and 5 rows at 1 mm intervals on a silicon substrate. Formed body. The 25 protrusions were arranged in a square area having a side of about 4 mm.
次に、前記シリコン基板で形成された針状体に、スパッタ法によりニッケル導電層を100nmの厚さに形成した。この導電層は、続いて行う電解メッキにおけるシード層となる。
次に、前記シード層上に、電解メッキ法によってニッケル膜を500umの厚さに形成した。
次に、90℃に加熱した重量パーセント濃度30%の水酸化カリウム水溶液によって前記シリコン基板をウェットエッチングして完全に除去することにより、ニッケルから成る針状体の複製型を作製した。
次に、前記複製型を用い、インプリント法によってポリ乳酸への針状体転写成形を実施し、ポリ乳酸から複製型を剥離した。
Next, a nickel conductive layer having a thickness of 100 nm was formed on the acicular body formed of the silicon substrate by sputtering. This conductive layer becomes a seed layer in the subsequent electrolytic plating.
Next, a nickel film having a thickness of 500 μm was formed on the seed layer by electrolytic plating.
Next, the silicon substrate was wet-etched with a potassium hydroxide aqueous solution having a weight percent concentration of 30% heated to 90 ° C. to completely remove it, thereby producing a needle-like replica mold made of nickel.
Next, using the replica mold, needle-like body transfer molding to polylactic acid was performed by an imprint method, and the replica mold was peeled from the polylactic acid.
以上により、図2(a)に示す、基板1と突起部2から成る、ポリ乳酸製の針状体10が得られた。針状体10は、一辺が約8mmの正方形の基板1上に、正四角錐(高さ:150μm、底面:60μm×60μm)の突起部2が、1mm間隔で、5列5行の格子状に25本配列した形態で作製された。
As a result, the acicular body 10 made of polylactic acid composed of the
次に、前記針状体10の表面状態を調べるため、接触角の測定を実施した。前記針状体10を水平なステージ上に静置し、純水を滴下して測定した結果、前記針状体10の表面に対する水の接触角は、約100度であった。 Next, in order to investigate the surface state of the needle-like body 10, the contact angle was measured. As a result of measuring the needle-like body 10 on a horizontal stage and dropping pure water thereto, the contact angle of water with the surface of the needle-like body 10 was about 100 degrees.
次に、マスクを準備した。一辺が10mmの正方形で、厚さ100μmのシリコン樹脂をマスクとして準備し、図2(b)に示す通り、突起部2によってシリコン樹脂4を穿刺し、シリコン樹脂4から突起部2の先端を露出させた。このとき、シリコン樹脂4から露出した突起部2の高さ3は、約50μmであった。
Next, a mask was prepared. A silicon resin with a side of 10 mm and a thickness of 100 μm is prepared as a mask, and as shown in FIG. 2B, the
次に、図2(c)に示すように、表面親水化手段の一つであるオゾン処理5を、シリコン樹脂4から露出した突起部2の先端部に選択的に実施し、図2(d)に図示される、突起部先端に親水性領域56を形成した。
次に、針状体10からシリコン樹脂4を取り外し、図2(e)に示す通りの、突起部先端に親水性領域56が形成された、本発明による針状体11が得られた。
Next, as shown in FIG. 2 (c), ozone treatment 5 which is one of the surface hydrophilization means is selectively performed on the tip of the
Next, the
続いて、本発明の効果を確認するため、蛍光粒子を分散した水系の薬液に、針状体11を完全に浸漬した。1分間後、針状体11を薬液から引き上げた。その後、蛍光粒子の励起光を照射しながら光学顕微鏡で針状体11表面を観察したところ、突起部2の先端から約50μmの領域に蛍光発光が集中的に確認され、一方それ以外の領域では蛍光発光は確認されなかった。この結果から、突起部2先端の約50μmの領域に、選択的に薬液が保持されたことを確認した。
Subsequently, in order to confirm the effect of the present invention, the needle-
次に、針状体11と同様の工程を経て作製したポリ乳酸平板試料を二つ準備し、そのうちの一方にオゾンによる親水処理を施した。これらの試料を水平なステージ上に静置し、純水を滴下して測定した結果、オゾン処理を施した試料表面における水の接触角は約40度であり、オゾン処理を施していない試料表面おける水の接触角は約100度であった。この結果から、本実施例によって作製した針状体11において、突起部先端に形成された親水性領域は水の接触角が40度程度の親水性を呈し、一方、それ以外の領域は水の接触角が100度程度の疎水性を呈しているものと測定された。
Next, two polylactic acid flat plate samples prepared through the same steps as the needle-
1……基板
2……突起部
3……マスクから露出した突起部の根底部の高さ
4……マスク
5……表面改質手段
6……改質された表面
10……針状体
11……針状体
DESCRIPTION OF
Claims (4)
基板と、
前記基板上に設けられた突起部と、を備え、
前記突起部の先端部は、親水性を示す領域であり、
前記突起部の根底部および基板表面は、疎水性を示す領域であり、かつ、
前記親水性を示す領域に薬液が保持され、かつ、
前記親水性を示す領域はオゾン処理により親水化されていること
を特徴とする針状体。 In fine needles,
A substrate,
A protrusion provided on the substrate,
The tip of the protrusion is a hydrophilic region,
The base of the protrusion and the substrate surface are regions showing hydrophobicity, and
A chemical solution is retained in the hydrophilic region , and
The needle-like body, wherein the hydrophilic region is hydrophilized by ozone treatment .
親水性を示す領域について、水の接触角が90度未満であり、
疎水性を示す領域について、水の接触角が90度以上であること
を特徴とする針状体。 The acicular body according to claim 1,
For the region showing hydrophilicity, the contact angle of water is less than 90 degrees,
A needle-like body having a contact angle of water of 90 degrees or more with respect to a hydrophobic region.
突起部がポリ乳酸よりなること
を特徴とする針状体。 The needle-shaped body according to claim 1 or 2 ,
A needle-like body characterized in that the protrusion is made of polylactic acid.
基板上に突起部を形成する工程と、
前記突起部が形成された前記基板上に、前記突起部の長さよりも膜厚が短いマスクを配置する工程と、
前記マスクを貫通した前記突起部の先端部をオゾン処理により親水性に改質する工程と、
前記マスクを取り除く工程と、
前記親水性に改質された領域に薬液を保持させる工程と、
を備えたことを特徴とする針状体製造方法。 In the method for producing fine needles,
Forming a protrusion on the substrate;
Placing a mask having a film thickness shorter than the length of the protrusion on the substrate on which the protrusion is formed;
A step of modifying the tip of the protruding portion penetrating the mask to be hydrophilic by ozone treatment ;
Removing the mask;
Holding the chemical in the hydrophilically modified region;
A needle-shaped body manufacturing method comprising:
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