마이크로니들은 약물, 단백질, 유전자 및 백신을 전달할 수 있는 경피 약물 전달 시스템이다. 3D 프린팅은 경제적으로 마이크로니들을 제조할 수 있는 간단한 방법이다. 하지만 SLA3D 프린팅 기술은 마이크로니들을 제조할 경우 해상도가 다소 감소되는 단점이 있다. 이를 해결하기 위해 프린팅 각도, 마이크크로니들 높이, ...
마이크로니들은 약물, 단백질, 유전자 및 백신을 전달할 수 있는 경피 약물 전달 시스템이다. 3D 프린팅은 경제적으로 마이크로니들을 제조할 수 있는 간단한 방법이다. 하지만 SLA3D 프린팅 기술은 마이크로니들을 제조할 경우 해상도가 다소 감소되는 단점이 있다. 이를 해결하기 위해 프린팅 각도, 마이크크로니들 높이, 종횡비, 마이크로니들 간 간격 등 3D 프린팅 조건을 최적화하여 고해상도의 마이크로니들을 제조하였다. 인쇄 각도를 x축과 y축에 대해 모두 60°로 설정하였을 때 가장 높은 해상도의 팁을 가지는 마이크로니들을 제조할 수 있었다. 마이크로니들의 종횡비와 간격은 마이크로니들 팁의 영향을 주지 않았다. 최적의 조건에서 1182.38 ± 17.43 µm의 높이, 490.67 ± 10.97 µm의 베이스, 직경 30.39 ± 4.79 µm의 팁을 가지는 마이크로니들을 제조하였다. 코로나19로 인해 mRNA 백신 및 치료제가 주목을 받고 있으며, 이를 세포 내로 전달하기 위한 가장 효과적인 운반체는 지질 나노 입자 (LNPs)이다. 하지만 LNP에 포함된 mRNA 제형은 냉동보관 이하의 조건에서만 안정하기 때문에 취급이 어렵고 보관 및 운송에 비용이 많이 든다. 따라서 본 연구에서는 mRNA 포함 LNPs를 용해성 마이크로니들 (DMNs)로 제형화하여 상온에서 안정한 mRNA 제형을 개발하고자 한다. LNP는 미세 유체 장치를 사용하여 제조하였다. Zetasizer 결과에 따르면 LNP는 69.12 ± 0.99 nm의 크기, 0.13 ± 0.02의 다분산 지수, -4.61 ± 0.89 mV의 제타 전위, 99.89 ± 0.04%의 캡슐화 효율을 보였다. 3D 프린팅으로 제조한 마이크로니들을 몰드로 사용하여 제조된 LNP가 탑재된 DMN은 1180.22 ± 10.52 μm의 높이, 491.67 ± 9.53 μm의 베이스, 32.42 ± 4.55 μm의 팁을 보였으며, ex vivo에서 돼지 피부를 관통하였다. 또한 DMN에서 LNP의 피크를 발견할 수 있었고 64.71 ± 3.19%의 캡슐화 효율을 보였다. 비록 DMN의 캡슐화 효율은 LNP에 비해 낮았지만, DMN은 mRNA 전달 가능성을 보였다. 따라서 DMN은 유용하고 잠재적인 mRNA 치료제 전달 플랫폼이 될 가능성이 있다.
마이크로니들은 약물, 단백질, 유전자 및 백신을 전달할 수 있는 경피 약물 전달 시스템이다. 3D 프린팅은 경제적으로 마이크로니들을 제조할 수 있는 간단한 방법이다. 하지만 SLA 3D 프린팅 기술은 마이크로니들을 제조할 경우 해상도가 다소 감소되는 단점이 있다. 이를 해결하기 위해 프린팅 각도, 마이크크로니들 높이, 종횡비, 마이크로니들 간 간격 등 3D 프린팅 조건을 최적화하여 고해상도의 마이크로니들을 제조하였다. 인쇄 각도를 x축과 y축에 대해 모두 60°로 설정하였을 때 가장 높은 해상도의 팁을 가지는 마이크로니들을 제조할 수 있었다. 마이크로니들의 종횡비와 간격은 마이크로니들 팁의 영향을 주지 않았다. 최적의 조건에서 1182.38 ± 17.43 µm의 높이, 490.67 ± 10.97 µm의 베이스, 직경 30.39 ± 4.79 µm의 팁을 가지는 마이크로니들을 제조하였다. 코로나19로 인해 mRNA 백신 및 치료제가 주목을 받고 있으며, 이를 세포 내로 전달하기 위한 가장 효과적인 운반체는 지질 나노 입자 (LNPs)이다. 하지만 LNP에 포함된 mRNA 제형은 냉동보관 이하의 조건에서만 안정하기 때문에 취급이 어렵고 보관 및 운송에 비용이 많이 든다. 따라서 본 연구에서는 mRNA 포함 LNPs를 용해성 마이크로니들 (DMNs)로 제형화하여 상온에서 안정한 mRNA 제형을 개발하고자 한다. LNP는 미세 유체 장치를 사용하여 제조하였다. Zetasizer 결과에 따르면 LNP는 69.12 ± 0.99 nm의 크기, 0.13 ± 0.02의 다분산 지수, -4.61 ± 0.89 mV의 제타 전위, 99.89 ± 0.04%의 캡슐화 효율을 보였다. 3D 프린팅으로 제조한 마이크로니들을 몰드로 사용하여 제조된 LNP가 탑재된 DMN은 1180.22 ± 10.52 μm의 높이, 491.67 ± 9.53 μm의 베이스, 32.42 ± 4.55 μm의 팁을 보였으며, ex vivo에서 돼지 피부를 관통하였다. 또한 DMN에서 LNP의 피크를 발견할 수 있었고 64.71 ± 3.19%의 캡슐화 효율을 보였다. 비록 DMN의 캡슐화 효율은 LNP에 비해 낮았지만, DMN은 mRNA 전달 가능성을 보였다. 따라서 DMN은 유용하고 잠재적인 mRNA 치료제 전달 플랫폼이 될 가능성이 있다.
Microneedles are transdermal drug delivery tools that can delivery drugs, proteins, DNA and vaccine. 3D printing is a simple method to fabricate microneedles economically. However, SLA 3D printing has a limitation in that the resolution is slightly lowered when the microneedle is precisely printed. ...
Microneedles are transdermal drug delivery tools that can delivery drugs, proteins, DNA and vaccine. 3D printing is a simple method to fabricate microneedles economically. However, SLA 3D printing has a limitation in that the resolution is slightly lowered when the microneedle is precisely printed. To solve this issue, SLA 3D printing conditions such as printing angle, needle height, aspect ratio, and spacing between microneedles were optimized to produce high-resolution microneedles. The sharpest microneedle tip was obtained when the printing angle was adjusted to 60° in both the x and y axes. The aspect ratio and the spacing between the microneedles did not affect the output of the sharp tip. Under optimal conditions, the microneedles with 1182.38 ± 17.43 µm height, 490.67 ± 10.97 µm base, and 30.39 ± 4.79 µm tip diameter were obtained. Because of the COVID-19, mRNA vaccines and therapeutics are attracting attention, and the most effective carrier for delivery it into cells is lipid nanoparticles (LNPs). However, because LNPs loaded with mRNA are stable only under cold chain system, it is difficult and expensive to store and transport. Therefore, in this study, a stable mRNA formulation at room temperature by formulating LNPs loaded with mRNA into dissolving microneedles (DMNs) was developed. LNPs were successfully prepared using the microfluidic machine. According to the zetasizer data, LNPs showed 69.12 ± 0.99 nm size, 0.13 ± 0.02 PDI, -4.61 ± 0.89 mV zeta potential and 99.89 ± 0.04% encapsulation efficiency. DMNs loaded with LNPs, prepared using the 3D printed microneedle as a mold had characterization that 1180.22 ± 10.52 μm height, 491.67 ± 9.53 μm base, and 32.42 ± 4.55 μm tip diameter, and then it penetrated the porcine skin ex vivo. Also, DMNs showed intact LNPs intensity and 64.71 ± 3.19% encapsulation efficiency. Although the encapsulation efficiency of DMNs was low compared to LNPs, DMNs showed the possibility of mRNA delivery. Therefore, DMNs can be useful and potential mRNA therapeutics delivery platforms.
Microneedles are transdermal drug delivery tools that can delivery drugs, proteins, DNA and vaccine. 3D printing is a simple method to fabricate microneedles economically. However, SLA 3D printing has a limitation in that the resolution is slightly lowered when the microneedle is precisely printed. To solve this issue, SLA 3D printing conditions such as printing angle, needle height, aspect ratio, and spacing between microneedles were optimized to produce high-resolution microneedles. The sharpest microneedle tip was obtained when the printing angle was adjusted to 60° in both the x and y axes. The aspect ratio and the spacing between the microneedles did not affect the output of the sharp tip. Under optimal conditions, the microneedles with 1182.38 ± 17.43 µm height, 490.67 ± 10.97 µm base, and 30.39 ± 4.79 µm tip diameter were obtained. Because of the COVID-19, mRNA vaccines and therapeutics are attracting attention, and the most effective carrier for delivery it into cells is lipid nanoparticles (LNPs). However, because LNPs loaded with mRNA are stable only under cold chain system, it is difficult and expensive to store and transport. Therefore, in this study, a stable mRNA formulation at room temperature by formulating LNPs loaded with mRNA into dissolving microneedles (DMNs) was developed. LNPs were successfully prepared using the microfluidic machine. According to the zetasizer data, LNPs showed 69.12 ± 0.99 nm size, 0.13 ± 0.02 PDI, -4.61 ± 0.89 mV zeta potential and 99.89 ± 0.04% encapsulation efficiency. DMNs loaded with LNPs, prepared using the 3D printed microneedle as a mold had characterization that 1180.22 ± 10.52 μm height, 491.67 ± 9.53 μm base, and 32.42 ± 4.55 μm tip diameter, and then it penetrated the porcine skin ex vivo. Also, DMNs showed intact LNPs intensity and 64.71 ± 3.19% encapsulation efficiency. Although the encapsulation efficiency of DMNs was low compared to LNPs, DMNs showed the possibility of mRNA delivery. Therefore, DMNs can be useful and potential mRNA therapeutics delivery platforms.
학위논문 정보
저자
추상민
학위수여기관
Graduate school of dankook university
학위구분
국내석사
학과
Department of Pharamaceutical engineering Major in Pharmaceutical engineering
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