생분해성 마이크로니들은 물리적으로 피부 장벽을 관통하여 약물을 전달하는 미세 크기의 바늘 모양 구조체이다. 생체 적합성 및 생분해성 고분자로 만들어진 생분해성 마이크로니들은 편리하고 안전한 경피 약물 전달을 위해 사용된다. 생분해성 마이크로니들은 고분자 구조체에 약물을 함유하고 있기 때문에 피부에 정확하게 삽입하는 것이 중요하다. 다양한 적용기가 개발되고 있지만 구조가 복잡하고 생산단가가 높아 사용하기 어렵다. 또한, 백신의 경우 최적의 면역 효능 및 안전성을 위해서는 생분해성 마이크로니들에 탑재된 항원의 활성을 유지하고 정확한 용량을 체내에 전달하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 생분해성 마이크로니들의 효율적인 피부 삽입을 가능하게 하는 래치 어플리케이터를 개발하였다. 이 적용기는 3개의 일회용 플라스틱 부품으로 구성된 간단한 구조를 가지고 있다. 따라서, 기계적 스프링이나 ...
생분해성 마이크로니들은 물리적으로 피부 장벽을 관통하여 약물을 전달하는 미세 크기의 바늘 모양 구조체이다. 생체 적합성 및 생분해성 고분자로 만들어진 생분해성 마이크로니들은 편리하고 안전한 경피 약물 전달을 위해 사용된다. 생분해성 마이크로니들은 고분자 구조체에 약물을 함유하고 있기 때문에 피부에 정확하게 삽입하는 것이 중요하다. 다양한 적용기가 개발되고 있지만 구조가 복잡하고 생산단가가 높아 사용하기 어렵다. 또한, 백신의 경우 최적의 면역 효능 및 안전성을 위해서는 생분해성 마이크로니들에 탑재된 항원의 활성을 유지하고 정확한 용량을 체내에 전달하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 생분해성 마이크로니들의 효율적인 피부 삽입을 가능하게 하는 래치 어플리케이터를 개발하였다. 이 적용기는 3개의 일회용 플라스틱 부품으로 구성된 간단한 구조를 가지고 있다. 따라서, 기계적 스프링이나 전자석과 같은 복잡한 외부 장치 없이 엄지 힘으로 작동하므로 가격 경쟁력이 있고 사용이 간편하다. 또한, 안정화제 선정 실험을 통해 백신 활성 유지에 최적화된 제형을 선택하였다. 생분해성 마이크로니들의 중앙부에만 항원을 탑재하는 에그 마이크로니들에 최적화된 제형을 탑재하여 백신의 피부 전달 효능을 극대화했다. 오브알부민을 사용한 생체 내 면역 연구에서 생분해성 마이크로니들 패치는 근육 주사에 비해 더 많은 항체를 생성했다. 또한, 독감 백신이 탑재된 에그 마이크로니들은 근육 주사에 비해 적은 항원 양으로도 효과적인 방어 면역 반응을 유도했다. 래치 어플리케이터와 에그 마이크로니들을 결합한 새로운 시스템은 다양한 백신에서 경피 백신 접종에 적합한 플랫폼 기술이 될 것으로 기대된다.
생분해성 마이크로니들은 물리적으로 피부 장벽을 관통하여 약물을 전달하는 미세 크기의 바늘 모양 구조체이다. 생체 적합성 및 생분해성 고분자로 만들어진 생분해성 마이크로니들은 편리하고 안전한 경피 약물 전달을 위해 사용된다. 생분해성 마이크로니들은 고분자 구조체에 약물을 함유하고 있기 때문에 피부에 정확하게 삽입하는 것이 중요하다. 다양한 적용기가 개발되고 있지만 구조가 복잡하고 생산단가가 높아 사용하기 어렵다. 또한, 백신의 경우 최적의 면역 효능 및 안전성을 위해서는 생분해성 마이크로니들에 탑재된 항원의 활성을 유지하고 정확한 용량을 체내에 전달하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 생분해성 마이크로니들의 효율적인 피부 삽입을 가능하게 하는 래치 어플리케이터를 개발하였다. 이 적용기는 3개의 일회용 플라스틱 부품으로 구성된 간단한 구조를 가지고 있다. 따라서, 기계적 스프링이나 전자석과 같은 복잡한 외부 장치 없이 엄지 힘으로 작동하므로 가격 경쟁력이 있고 사용이 간편하다. 또한, 안정화제 선정 실험을 통해 백신 활성 유지에 최적화된 제형을 선택하였다. 생분해성 마이크로니들의 중앙부에만 항원을 탑재하는 에그 마이크로니들에 최적화된 제형을 탑재하여 백신의 피부 전달 효능을 극대화했다. 오브알부민을 사용한 생체 내 면역 연구에서 생분해성 마이크로니들 패치는 근육 주사에 비해 더 많은 항체를 생성했다. 또한, 독감 백신이 탑재된 에그 마이크로니들은 근육 주사에 비해 적은 항원 양으로도 효과적인 방어 면역 반응을 유도했다. 래치 어플리케이터와 에그 마이크로니들을 결합한 새로운 시스템은 다양한 백신에서 경피 백신 접종에 적합한 플랫폼 기술이 될 것으로 기대된다.
Dissolving microneedles (DMNs) are micro-sized, needle-shaped structures that physically penetrate the skin barrier to deliver drugs. DMNs, made of a biocompatible and biodegradable polymer, have been used to achieve convenient and safe transdermal drug delivery. As DMNs contain the drug in a polyme...
Dissolving microneedles (DMNs) are micro-sized, needle-shaped structures that physically penetrate the skin barrier to deliver drugs. DMNs, made of a biocompatible and biodegradable polymer, have been used to achieve convenient and safe transdermal drug delivery. As DMNs contain the drug in a polymer matrix, it is essential to insert them accurately into the skin. Although various applicators have been developed, they have a complicated structure and high production cost, making them difficult to use. Moreover, in the case of vaccines, it is crucial to maintain the activity of the antigen loaded in DMN and deliver an accurate dose into the body for optimal immune efficacy and safety. In this study, a latch applicator that enables efficient skin insertion of DMNs was developed. This system has a simple structure with three disposable plastic parts. So, it is cost-competitive and easy to use as it operates with thumb force without complicated external devices such as electromagnets or mechanical springs. In addition, a formulation optimized for maintaining vaccine activity was selected through a stabilizer screening. The optimized formulation was loaded on the egg microneedle (EMN), which mounts the antigen only on the core part of the DMN, to maximize the efficacy of vaccine delivery in the skin. In an in vivo immunization study using ovalbumin (OVA), DMN patches produced significantly higher antibody titer compared to intramuscular (IM) injection. Also, influenza vaccine-loaded EMN induced an efficient protective immune response even with a fractional dose compared to IM injection. Here, the novel system combining latch applicator and EMN is expected to be a platform technology suitable for transdermal vaccination in various vaccine.
Dissolving microneedles (DMNs) are micro-sized, needle-shaped structures that physically penetrate the skin barrier to deliver drugs. DMNs, made of a biocompatible and biodegradable polymer, have been used to achieve convenient and safe transdermal drug delivery. As DMNs contain the drug in a polymer matrix, it is essential to insert them accurately into the skin. Although various applicators have been developed, they have a complicated structure and high production cost, making them difficult to use. Moreover, in the case of vaccines, it is crucial to maintain the activity of the antigen loaded in DMN and deliver an accurate dose into the body for optimal immune efficacy and safety. In this study, a latch applicator that enables efficient skin insertion of DMNs was developed. This system has a simple structure with three disposable plastic parts. So, it is cost-competitive and easy to use as it operates with thumb force without complicated external devices such as electromagnets or mechanical springs. In addition, a formulation optimized for maintaining vaccine activity was selected through a stabilizer screening. The optimized formulation was loaded on the egg microneedle (EMN), which mounts the antigen only on the core part of the DMN, to maximize the efficacy of vaccine delivery in the skin. In an in vivo immunization study using ovalbumin (OVA), DMN patches produced significantly higher antibody titer compared to intramuscular (IM) injection. Also, influenza vaccine-loaded EMN induced an efficient protective immune response even with a fractional dose compared to IM injection. Here, the novel system combining latch applicator and EMN is expected to be a platform technology suitable for transdermal vaccination in various vaccine.
주제어
#Transdermal Drug Delivery Dissolving Microneedle Applicator Vaccine Influenza
학위논문 정보
저자
Geonwoo Kang
학위수여기관
연세대학교 일반대학원
학위구분
국내박사
학과
생명공학과
지도교수
정형일
발행연도
2023
총페이지
viii, 84 p.
키워드
Transdermal Drug Delivery Dissolving Microneedle Applicator Vaccine Influenza
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