생분해성 마이크로니들은 경피를 통해 약물을 전달하는 시스템으로 피부에 직접적으로 미세 천공을 유발하고 체액에 의해 용해되어 피부를 통해 약물을 전달하는 시스템이다. 생분해성 마이크로니들은 최소침습으로 약물을 전달하며 기존 주사침으로 발생하는 안전성 이슈를 극복할 수 있는 기술이다. 하지만, 기존 생분해성 마이크로니들을 전달하는데 쓰이는 마이크로니들 패치는 피부에 충분히 삽입되지 않는 문제가 있고, 이를 해결하기 위해 복잡한 구조의 적용기를 사용하는 것이 일반적이다. 본 연구에서는 마이크로필라구조체를 이용하여 생분해성 마이크로니들을 패치 없이 피부 내로 전달하는 시스템들을 고안하였다. 먼저, 미세필라구조체를 이용해 고안한 필름-트리거 생분해성 마이크로니들 적용기는 복잡한 형태의 외부장치 없이 카르복시메틸셀룰로오스로 구성된 ...
생분해성 마이크로니들은 경피를 통해 약물을 전달하는 시스템으로 피부에 직접적으로 미세 천공을 유발하고 체액에 의해 용해되어 피부를 통해 약물을 전달하는 시스템이다. 생분해성 마이크로니들은 최소침습으로 약물을 전달하며 기존 주사침으로 발생하는 안전성 이슈를 극복할 수 있는 기술이다. 하지만, 기존 생분해성 마이크로니들을 전달하는데 쓰이는 마이크로니들 패치는 피부에 충분히 삽입되지 않는 문제가 있고, 이를 해결하기 위해 복잡한 구조의 적용기를 사용하는 것이 일반적이다. 본 연구에서는 마이크로필라구조체를 이용하여 생분해성 마이크로니들을 패치 없이 피부 내로 전달하는 시스템들을 고안하였다. 먼저, 미세필라구조체를 이용해 고안한 필름-트리거 생분해성 마이크로니들 적용기는 복잡한 형태의 외부장치 없이 카르복시메틸셀룰로오스로 구성된 폴리머 필름과 미세필라구조체만으로 향상된 피부 삽입을 가능케하는 시스템이다. 필름-트리거는 미세필라구조체가 필름 위에 제작된 생분해성 마이크로니들을 가압하면미세필라구조체에 의해 필름에 천공이 생기는 기전을 이용하여 고안된 시스템으로, 미세필라구조체의 가압으로 필름에 에너지가 축적되고 최종적으로 필름이 전단될 때 필름에 축적된 에너지를 생분해성 마이크로니들의 피부삽입에 사용하게 된다. 필름-트리거를 사용하였을 때 향상된 생분해성 마이크로니들의 피부 삽입을 확인할 수 있었으며, 이를 광 간섭 단층촬영 및 형광약물을 통해 검증하였다. 또한 마우스를 이용한 인슐린 전달실험을 통해 기존 패치시스템보다 1.37배 향상된 체내 인슐린 약물전달율을 확인하였다. 필름-트리거 시스템을 탈모치료에도 적용하여 연구를 진행하였다. 기존 생분해성 마이크로니들 패치가 모발이 존재하는 두피에 적용할 수 없었던 문제를 필름-트리거 어플리케이터를 통해 해결하였다. 필름-트리거를 통해 생분해성 마이크로니들은 모발이 존재하는 마우스에도 성공적으로 적용할 수 있었으며, 실제 발모량, 피부두께, 모발의 성장기 유도능, 그리고 모발 생장에 관여하는 바이오마커들을 분석하였을 때도 기존 도포형 약물 제형보다 우수한 효과를 확인하였다. 마지막으로, 미세필라구조체를 이용하여 설하 적용에 특화된 생분해성 마이크로니들 코로나 바이러스 점막 백신을 개발하였다. 점막은 바이러스 감염이 일차적으로 일어나는 장소로 점막 백신을 통해 점막 면역을 유도하여 향상된 코로나 바이러스 예방효과를 도모하는 것을 목적으로 본 연구를 진행하였다. 혀 밑은 침의 존재로 마이크로니들 패치를 적용하기에 적합한 형태가 아니므로 본 연구에서는 미세필라구조체 위에 직접적으로 생분해성 마이크로니들을 성형하여 패치 없이 설하 적용할 수 있는 형태의 전달시스템을 개발하였다. 혀 밑을 통해 생분해성 점막 마이크로니들 백신을 적용하였을 경우에 점막면역의 매개체인 면역 글로불린 A가 점막 마이크로니들 백신에서 유의미하게 많은 양이 생성됨을 확인하였다. 인체 감염을 재현하기위해 인간 안지오텐신 전환효소 2 수용체를 발현하는 유전자 변형 마우스를 이용하여 감염 실험을 진행하였을 때, 점막 마이크로니들 백신의 기존 근육주사 백신 대비 우수한 방어효과를 코로나 바이러스 감염실험, 유세포분석, 조직병리학적 분석법, 감염 후 폐의 사이토카인 측정 등의 방법을 이용하여 검증하였다. 점막마이크로니들 백신은 코로나 바이러스 감염 환자의 ‘사이토카인스톰’과 같은 초기 감염반응을 완화하는데 효과적일 수 있음을 확인했다. 미세필라구조체기반 생분해성 마이크로니들 전달 시스템은 생분해성 마이크로니들의 향상된 피부전달을가능하게 하고 마이크로니들 패치의 적용이 어려운 곳에 패치 없이 마이크로니들을 전달하는 효과적인 시스템으로 추후 단백질의약품, 화학의약품, 백신 뿐 아니라 다른 종류의 다양한 의약품에 널리 적용할 수 있는 약물전달 플랫폼 기술이 될 것이다.
생분해성 마이크로니들은 경피를 통해 약물을 전달하는 시스템으로 피부에 직접적으로 미세 천공을 유발하고 체액에 의해 용해되어 피부를 통해 약물을 전달하는 시스템이다. 생분해성 마이크로니들은 최소침습으로 약물을 전달하며 기존 주사침으로 발생하는 안전성 이슈를 극복할 수 있는 기술이다. 하지만, 기존 생분해성 마이크로니들을 전달하는데 쓰이는 마이크로니들 패치는 피부에 충분히 삽입되지 않는 문제가 있고, 이를 해결하기 위해 복잡한 구조의 적용기를 사용하는 것이 일반적이다. 본 연구에서는 마이크로필라구조체를 이용하여 생분해성 마이크로니들을 패치 없이 피부 내로 전달하는 시스템들을 고안하였다. 먼저, 미세필라구조체를 이용해 고안한 필름-트리거 생분해성 마이크로니들 적용기는 복잡한 형태의 외부장치 없이 카르복시메틸셀룰로오스로 구성된 폴리머 필름과 미세필라구조체만으로 향상된 피부 삽입을 가능케하는 시스템이다. 필름-트리거는 미세필라구조체가 필름 위에 제작된 생분해성 마이크로니들을 가압하면미세필라구조체에 의해 필름에 천공이 생기는 기전을 이용하여 고안된 시스템으로, 미세필라구조체의 가압으로 필름에 에너지가 축적되고 최종적으로 필름이 전단될 때 필름에 축적된 에너지를 생분해성 마이크로니들의 피부삽입에 사용하게 된다. 필름-트리거를 사용하였을 때 향상된 생분해성 마이크로니들의 피부 삽입을 확인할 수 있었으며, 이를 광 간섭 단층촬영 및 형광약물을 통해 검증하였다. 또한 마우스를 이용한 인슐린 전달실험을 통해 기존 패치시스템보다 1.37배 향상된 체내 인슐린 약물전달율을 확인하였다. 필름-트리거 시스템을 탈모치료에도 적용하여 연구를 진행하였다. 기존 생분해성 마이크로니들 패치가 모발이 존재하는 두피에 적용할 수 없었던 문제를 필름-트리거 어플리케이터를 통해 해결하였다. 필름-트리거를 통해 생분해성 마이크로니들은 모발이 존재하는 마우스에도 성공적으로 적용할 수 있었으며, 실제 발모량, 피부두께, 모발의 성장기 유도능, 그리고 모발 생장에 관여하는 바이오마커들을 분석하였을 때도 기존 도포형 약물 제형보다 우수한 효과를 확인하였다. 마지막으로, 미세필라구조체를 이용하여 설하 적용에 특화된 생분해성 마이크로니들 코로나 바이러스 점막 백신을 개발하였다. 점막은 바이러스 감염이 일차적으로 일어나는 장소로 점막 백신을 통해 점막 면역을 유도하여 향상된 코로나 바이러스 예방효과를 도모하는 것을 목적으로 본 연구를 진행하였다. 혀 밑은 침의 존재로 마이크로니들 패치를 적용하기에 적합한 형태가 아니므로 본 연구에서는 미세필라구조체 위에 직접적으로 생분해성 마이크로니들을 성형하여 패치 없이 설하 적용할 수 있는 형태의 전달시스템을 개발하였다. 혀 밑을 통해 생분해성 점막 마이크로니들 백신을 적용하였을 경우에 점막면역의 매개체인 면역 글로불린 A가 점막 마이크로니들 백신에서 유의미하게 많은 양이 생성됨을 확인하였다. 인체 감염을 재현하기위해 인간 안지오텐신 전환효소 2 수용체를 발현하는 유전자 변형 마우스를 이용하여 감염 실험을 진행하였을 때, 점막 마이크로니들 백신의 기존 근육주사 백신 대비 우수한 방어효과를 코로나 바이러스 감염실험, 유세포분석, 조직병리학적 분석법, 감염 후 폐의 사이토카인 측정 등의 방법을 이용하여 검증하였다. 점막마이크로니들 백신은 코로나 바이러스 감염 환자의 ‘사이토카인스톰’과 같은 초기 감염반응을 완화하는데 효과적일 수 있음을 확인했다. 미세필라구조체기반 생분해성 마이크로니들 전달 시스템은 생분해성 마이크로니들의 향상된 피부전달을가능하게 하고 마이크로니들 패치의 적용이 어려운 곳에 패치 없이 마이크로니들을 전달하는 효과적인 시스템으로 추후 단백질의약품, 화학의약품, 백신 뿐 아니라 다른 종류의 다양한 의약품에 널리 적용할 수 있는 약물전달 플랫폼 기술이 될 것이다.
Dissolving microneedle (DMN) is a transdermal drug delivery system that creates pore in the skin and directly deliver drug through the channel. DMN is considered as one of the promising alternatives to injection because it is minimally invasive and free from needle-related issues. However, tradition...
Dissolving microneedle (DMN) is a transdermal drug delivery system that creates pore in the skin and directly deliver drug through the channel. DMN is considered as one of the promising alternatives to injection because it is minimally invasive and free from needle-related issues. However, traditional DMN patch system has limitations of incomplete insertion and need of complex external devices. Here, I designed micropillar-based microneedle administration systems that successfully delivered DMN inside the skin layers. At first, I designed film-trigger applicator (FTA) that successfully delivered DMN inside the skin layers using fracture energy of carboxymethyl cellulose (CMC) film via micropillars. I highlighted advantages of FTA system in DMN delivery compared with DMN patch, including that the film itself can act as DMN applicator. I applied FTA in delivery of insulin and alopecia treatment. FTA system showed enhanced delivery efficiency compared with that of the existing DMN patch system. I concluded CMC film as a successful DMN applicator as it showed enhanced DMN penetration in optical coherence tomography (OCT) and rhodamine B diffusion studies. Further, I applied FTA on shaved mouse dorsal skin and observed successful skin penetration. The FTA group showed higher level of plasma insulin in vivo than that of the DMN patch group. Furtherly, FTA was successfully worked with M119 drug in alopecia treatment. It enhanced hair growth of mice dorsal skin and induced proteins expression which regulates hair growth. Secondly, I fabricated sublingual dissolving microneedle (SLDMN) on the top of the micropillars and it enables sublingual application where saliva exists. I intended to induce mucosal immunity versus SARS-CoV-2 by SLDMN vaccine and the mucosal vaccination effectively protects the mucosal surfaces, the primary sites of viral entry, by inducing the secretion of immunoglobulin A (IgA) and humoral IgG. Here, I adopted a SLDMN as a mucosal vaccine delivery platform to directly penetrate the sublingual site, which is rich in antigen-presenting cells (APCs) and lymphoid tissues. SLDMN vaccination platform comprised a micropillar-based compartment and a 3D-printed SLDMN applicator as a substitute for the DMN patch. I assessed the penetration efficacy of SLDMNs using in vitro optical coherence tomography (OCT) and in vivo histological analysis. I also evaluated the efficacy of SLDMN in a vaccine form using the recombinant spike (S1) protein of the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). Furthermore, I used SLDMN to challenge transgenic mice expressing human angiotensin-converting enzyme 2 (hACE2) receptors. I evaluated its effects on antibody production, survival rate, and inflammation attenuation after infection compared to the intramuscular (IM) injections. Overall, SLDMN effectively induced mucosal immunity via IgA secretion, attenuated lung inflammation, and lowered the levels of cytokines and chemokines, which might prevent the ‘cytokine storm’ after SARS-CoV-2 infection. Overall, my micropillar-based microneedle delivery system successfully worked in insulin delivery, alopecia treatment, and inducing immunity. My studies will broad its application as a general microneedle delivery platform which enables advanced microneedle delivery efficacy.
Dissolving microneedle (DMN) is a transdermal drug delivery system that creates pore in the skin and directly deliver drug through the channel. DMN is considered as one of the promising alternatives to injection because it is minimally invasive and free from needle-related issues. However, traditional DMN patch system has limitations of incomplete insertion and need of complex external devices. Here, I designed micropillar-based microneedle administration systems that successfully delivered DMN inside the skin layers. At first, I designed film-trigger applicator (FTA) that successfully delivered DMN inside the skin layers using fracture energy of carboxymethyl cellulose (CMC) film via micropillars. I highlighted advantages of FTA system in DMN delivery compared with DMN patch, including that the film itself can act as DMN applicator. I applied FTA in delivery of insulin and alopecia treatment. FTA system showed enhanced delivery efficiency compared with that of the existing DMN patch system. I concluded CMC film as a successful DMN applicator as it showed enhanced DMN penetration in optical coherence tomography (OCT) and rhodamine B diffusion studies. Further, I applied FTA on shaved mouse dorsal skin and observed successful skin penetration. The FTA group showed higher level of plasma insulin in vivo than that of the DMN patch group. Furtherly, FTA was successfully worked with M119 drug in alopecia treatment. It enhanced hair growth of mice dorsal skin and induced proteins expression which regulates hair growth. Secondly, I fabricated sublingual dissolving microneedle (SLDMN) on the top of the micropillars and it enables sublingual application where saliva exists. I intended to induce mucosal immunity versus SARS-CoV-2 by SLDMN vaccine and the mucosal vaccination effectively protects the mucosal surfaces, the primary sites of viral entry, by inducing the secretion of immunoglobulin A (IgA) and humoral IgG. Here, I adopted a SLDMN as a mucosal vaccine delivery platform to directly penetrate the sublingual site, which is rich in antigen-presenting cells (APCs) and lymphoid tissues. SLDMN vaccination platform comprised a micropillar-based compartment and a 3D-printed SLDMN applicator as a substitute for the DMN patch. I assessed the penetration efficacy of SLDMNs using in vitro optical coherence tomography (OCT) and in vivo histological analysis. I also evaluated the efficacy of SLDMN in a vaccine form using the recombinant spike (S1) protein of the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). Furthermore, I used SLDMN to challenge transgenic mice expressing human angiotensin-converting enzyme 2 (hACE2) receptors. I evaluated its effects on antibody production, survival rate, and inflammation attenuation after infection compared to the intramuscular (IM) injections. Overall, SLDMN effectively induced mucosal immunity via IgA secretion, attenuated lung inflammation, and lowered the levels of cytokines and chemokines, which might prevent the ‘cytokine storm’ after SARS-CoV-2 infection. Overall, my micropillar-based microneedle delivery system successfully worked in insulin delivery, alopecia treatment, and inducing immunity. My studies will broad its application as a general microneedle delivery platform which enables advanced microneedle delivery efficacy.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.