[go: up one dir, main page]

WO2020179850A1 - Microneedle array and patch - Google Patents

Microneedle array and patch Download PDF

Info

Publication number
WO2020179850A1
WO2020179850A1 PCT/JP2020/009278 JP2020009278W WO2020179850A1 WO 2020179850 A1 WO2020179850 A1 WO 2020179850A1 JP 2020009278 W JP2020009278 W JP 2020009278W WO 2020179850 A1 WO2020179850 A1 WO 2020179850A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
microneedle array
hydrogel
array according
porous body
microneedle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2020/009278
Other languages
French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
松彦 西澤
昭太郎 吉田
慎也 草間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tohoku University NUC
Original Assignee
Tohoku University NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tohoku University NUC filed Critical Tohoku University NUC
Priority to JP2021503636A priority Critical patent/JP7441531B2/en
Publication of WO2020179850A1 publication Critical patent/WO2020179850A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M37/00Other apparatus for introducing media into the body; Percutany, i.e. introducing medicines into the body by diffusion through the skin

Definitions

  • the microneedle made of hydrogel is applied to the skin in a dry and hard state (the needle is inserted), and thereafter, absorbs subcutaneous tissue fluid or the like and swells to exert liquid permeability (see Non-Patent Document 1). ).
  • a microneedle array made of a porous material has been developed (see Patent Document 1 and Non-Patent Document 2) and used for measuring swelling by measuring resistance of the skin epithelium (epidermis) (Patent Document 2, Non-Patent Document 2). 3).
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of microneedles used in the microneedle array of the present embodiment.
  • A is a figure which shows the microneedle comprised by the hydrogel containing the hydrogel material which has a fixed charge.
  • B is a figure showing a microneedle composed of a porous body containing a material other than a hydrogel material having a fixed charge.
  • C is a diagram showing a microneedle composed of a filling material having a fixed charge filled in a void of a porous body containing a material other than a hydrogel material having no fixed charge.
  • FIG. 1 is a figure which shows the MNA of another example by a perspective view
  • B expands a part of MNA's microneedle shown in (A) (the part shown by a square frame in (A)). Is a photograph shown.
  • (B)(i) is a photograph of a plurality of MNs in a perspective direction
  • (B)(ii) is a photograph of a single MN in a perspective direction
  • (B)(iii) is a photograph of the surface of the MN. It is a photograph of the perspective direction which expands and shows a part.
  • FIG. 12 (A) shows a microneedle (a) filled with an AMPS gel prepared by a monomer AMPS having a concentration of 1.5 M and a cross-linking agent MB (0.1 M), and a specimen of pig skin (a).
  • the hydrogel material is preferably a polymer material containing a monomer unit having a fixed charge.
  • the content of the monomer unit having a fixed charge in the polymer material is 0.1% by mass or more from the viewpoint of obtaining a good electroosmotic flow.
  • the content is more preferably 1% by mass or more, further preferably 10% by mass or more. Further, the content may be 100% by mass.
  • the upper limit of the content is not particularly limited as long as a good electroosmotic flow can be obtained, and may be 90% by mass or less, 60% by mass or less, and 30% by mass or less.
  • the average amount of fixed charges per surface area of the porous body in the porous body is 1 ⁇ 10 -7 C / cm 2 to 5 ⁇ . It is preferably 10-2 C / cm 2 .
  • the amount of the fixed charge per unit surface area can be measured by a zeta potential measuring device or the like.
  • the average amount per unit surface area of the porous body is more preferably 1 ⁇ 10 -6 C / cm 2 to 5 ⁇ 10 -2 C / cm 2 , and even more preferably 1 ⁇ 10 -5 C / cm 2 to. It is 5 ⁇ 10 -2 C / cm 2 .
  • the individual fixed charges may be a mixture of anions and cations, but the amount of the fixed charges per unit surface area is the total fixed charges and refers to the absolute value of the charges of the anions or cations.
  • the concentration of MB in the polymerization solution is preferably 0.01 M to 0.3 M, more preferably 0.02 M to 0.2 M, and particularly preferably 0.1 M.
  • the concentration of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS) in the polymerization solution is preferably 0.01 M to 2.5 M, more preferably 0.03 M to 2.0 M, and 0.05 M to 1.5 M. Is particularly preferable.
  • this concentration is more preferably 0.5M to 2M, particularly preferably 1M to 1.5M.
  • this concentration is more preferably 0.01 M to 0.5 M, particularly preferably 0.03 M to 0.3 M.
  • the height H of the small cone-shaped MN may be 20 to 1000 ⁇ m, and when applied to the skin, it penetrates the keratin and secures a sufficient contact area with the epidermis to prevent invasion of the dermis. It is preferably 30-600 ⁇ m and may be 300 ⁇ m as described in the examples.
  • the distance (pitch) P between the MNs may be 500 to 3000 ⁇ m, preferably 1000 to 2000 ⁇ m. It may be 1000 ⁇ m as described in the example.
  • the thickness t of the base material (see FIG. 2A) may be 10 to 2000 ⁇ m, preferably 300 to 1000 ⁇ m, and may be 1000 ⁇ m as described in Examples.
  • (B) and (i) are photographs of a plurality of MNs in the perspective direction
  • (B) and (ii) are photographs of one MN in the perspective direction
  • (B) and (ii) are photographs of the surface of the MN. It is a photograph in the perspective direction which shows a part enlarged.
  • the composition of the monomer unit in the polymer material constituting the microneedle array 1 was HEMA: 80% by mass, MA: 10% by mass, and other 10%.
  • the content of the monomer unit having a fixed charge in the polymer material was 10% by mass.
  • (A) is a figure explaining the outline of a test
  • (B) is a figure showing the result of a test.
  • the porous body has a thickness of 1 mm and an area of 0.5 cm 2 , and is filled with a gel containing the monomer AMPS (0.05 M) and the cross-linking agent MB (0.1 M).
  • 0.1 mL of the solution on the right side was sampled while energizing 2 mA (every hour), and the concentration of the fluorescent molecule dextran-FITC (10 kDa) was measured with a plate reader and plotted in FIG. 9 (B).
  • the movement of fluorescent molecules to the right is accelerated by energization, and this experiment also confirmed that an electroosmotic flow is generated in the direction of movement of positive ions.
  • FIGS. 12 (B) and 12 (C) show microneedles in which a glucose-filled pig skin specimen is filled with an AMPS gel prepared with a 1.5 M concentration of monomeric AMPS and a cross-linking agent MB (0.1 M).
  • a glucose assay kit was used to remove the specimen from the inside of the skin to the outside. It is a figure which shows the result when the movement amount of glucose and the movement rate of glucose were evaluated.
  • (B) shows the evaluation result of the amount of glucose transfer (black circles and solid lines indicate (a), white circles and broken lines indicate (b)), and (C) indicates glucose.
  • microneedle array or patch capable of suitably generating an electroosmotic flow.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Media Introduction/Drainage Providing Device (AREA)

Abstract

The purpose of the present invention is to provide a microneedle array and a patch that are capable of suitably generating a less-invasive electroosmotic flow. This microneedle array is characterized by having a fixed charge in a flow channel. This patch is characterized by comprising said microneedle array and a plurality of electrodes that are disposed so as to be in contact with the microneedle array.

Description

マイクロニードルアレイ、パッチMicroneedle array, patch

 本発明は、マイクロニードルアレイ、パッチに関する。 The present invention relates to a microneedle array and a patch.

 皮膚や臓器の上皮層を通した流れ制御は医療や健康美容分野において広く重要である。 Flow control through the epithelial layer of skin and organs is widely important in the fields of medicine and health and beauty.

 ハイドロゲル製のマイクロニードルは、乾燥した硬い状態で皮膚へ貼付され(ニードルが刺入され)、その後、皮下組織液等を吸収して膨潤することによって通液性を発揮する(非特許文献1参照)。そして最近、ポーラス材料によるマイクロニードルアレイが開発され(特許文献1、非特許文献2参照)、皮膚上皮(表皮)の抵抗測定によるむくみの計測等に用いられている(特許文献2、非特許文献3参照)。 The microneedle made of hydrogel is applied to the skin in a dry and hard state (the needle is inserted), and thereafter, absorbs subcutaneous tissue fluid or the like and swells to exert liquid permeability (see Non-Patent Document 1). ). Recently, a microneedle array made of a porous material has been developed (see Patent Document 1 and Non-Patent Document 2) and used for measuring swelling by measuring resistance of the skin epithelium (epidermis) (Patent Document 2, Non-Patent Document 2). 3).

国際公開第2018/062530号International Publication No. 2018/062530 国際公開第2018/183737号International Publication No. 2018/183737

R.F.Donnelly,et al.,Journal of Pharmaceutical Science,2014,103,1478-1486.R. F. Donnelly, et al. , Journal of Pharmaceutical Science, 2014, 103, 1478-1486. L.Liu et al.,“Porous Polymer Microneedles for Rapid Fluid Transport by Massively Parallel Microchannels“,RSC Advances,6(2016)48630.L. Liu et al. , "Poros Polymer Microneedles for Rapid Fluid Transport by Massive Parallel Microchannels", RSC Advances, 6 (2016) 48630. K.Nagamine et al.,“An Array of Porous Microneedles for Transdermal Monitoring of Intercellular Swelling”,Biomedical Microdevices,19(2017)68.K. Nagamine et al. , "An Array of Poros Microneedles for Transdermal Monitoring of Intercellular Swelling", Biomedical Microdexes, 19 (2017) 68.

 薬剤水溶液等の注入や細胞間質液の採取は、注射器等の力学的なポンプによって行われるのが一般的であるが、制御性の向上と小型化・自動化とのためには電気的な送液技術が有利である。
 電気的に生み出される流れは「電気浸透流」と呼ばれ、固定電荷の存在等によってイオンの移動度に大きな差がある場合に発生し、キャピラリー電気泳動やマイクロ流路における送液に利用されてきた。この場合、狭い流路の内壁がガラスの場合、そのシラノール基等が有する負電荷に対して相対的に移動度が大きいカチオンの移動に伴って水和水の流れが顕在化するというのが、電気浸透流の発生メカニズムとなる。
Injection of aqueous drug solution and collection of interstitial fluid are generally performed by a mechanical pump such as a syringe, but electrical transmission is used to improve controllability and miniaturization / automation. Liquid technology is advantageous.
The flow generated electrically is called "electroosmotic flow", which occurs when there is a large difference in ion mobility due to the presence of fixed charges, etc., and has been used for capillary electrophoresis and liquid transfer in microchannels. It was In this case, when the inner wall of the narrow flow path is glass, the flow of hydrated water becomes apparent with the movement of a cation whose mobility is relatively large with respect to the negative charge of the silanol group or the like. It becomes the mechanism of electroosmotic flow generation.

 しかしながら、従来技術のマイクロニードルでは、上述の電気浸透流の利用においていまだ改善の余地を残している。
 そこで、本発明は、低侵襲で電気浸透流を好適に発生させることが可能なマイクロニードルアレイ、パッチを提供することを目的とする。
However, the prior art microneedles still have room for improvement in the use of the electroosmotic flow described above.
Therefore, an object of the present invention is to provide a microneedle array and a patch capable of suitably generating an electroosmotic flow with minimal invasiveness.

 本発明の要旨は以下の通りである。
 本発明のマイクロニードルアレイは、流路に固定電荷を有することを特徴とする、
 一態様では、本発明のマイクロニードルアレイは、ハイドロゲル材料を含むハイドロゲルであってよい。
 本発明のマイクロニードルアレイは、前記ハイドロゲルにおける前記固定電荷の前記ハイドロゲル単位質量当たりの量が平均で1C/g~200C/gであることが好ましい。
 本発明のマイクロニードルアレイは、前記ハイドロゲル材料が前記固定電荷を有する単量体単位を含む高分子材料であり、前記ハイドロゲル材料における前記固定電荷を有する単量体単位の含有量が0.1質量%以上であることが好ましい。
 本発明のマイクロニードルアレイは、前記固定電荷を有する単量体単位が、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、アミノ基からなる群から選択される少なくとも一つを含むことが好ましい。
 別態様では、本発明のマイクロニードルアレイは、ハイドロゲル材料以外の材料を含むポーラス体であってよい。
 本発明のマイクロニードルアレイは、前記ポーラス体における前記固定電荷の前記ポーラス体単位表面積当たりの量が平均で1×10-7C/cm~5×10-2C/cmであることが好ましい。
 本発明のマイクロニードルアレイは、前記ポーラス体の表面に前記固定電荷を有する官能基が導入されていることが好ましい。
 本発明のマイクロニードルアレイは、前記官能基が、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、アミノ基からなる群から選択される少なくとも一つを含むことが好ましい。
 本発明のマイクロニードルアレイは、前記ポーラス体における前記官能基の前記ポーラス体単位表面積当たりの量が1×10-13モル/cm以上であることが好ましい。
 本発明のマイクロニードルアレイは、前記ポーラス体の表面に酸素プラズマ処理がされていることが好ましい。
 本発明のマイクロニードルアレイは、前記ポーラス体の空隙に充填材料が充填されていることが好ましい。
 本発明のマイクロニードルアレイは、前記充填材料がハイドロゲル材料を含むハイドロゲルであることが好ましい。
 本発明のマイクロニードルアレイは、前記ハイドロゲルにおける前記固定電荷の前記ハイドロゲル単位質量当たりの量が平均で1C/g~5000C/gであることが好ましい。
 ここで、本発明のマイクロニードルアレイは、前記ハイドロゲル材料は、コラーゲン、グルコマンナン、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸ナトリウム、ポリ2-ヒドロキシエチルメタクリル酸、ポリ2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸からなる群から選択される少なくとも一つを含むことが好ましい。
 本発明のマイクロニードルアレイは、前記ハイドロゲル材料以外の材料は、樹脂、酸化物、金属からなる群から選択される少なくとも一つを含むことが好ましい。
 本発明のマイクロニードルアレイは、複数のマイクロニードルが基材上に立設されていることが好ましい。
 本発明のマイクロニードルアレイは、前記マイクロニードルが小マイクロニードルを備えた柱状体を含むことが好ましい。
 ここで、本発明のマイクロニードルアレイは、前記小マイクロニードルを複数本備え、前記柱状体を複数本含むことが好ましい。
 本発明のパッチは、上記本発明のマイクロニードルアレイと、前記マイクロニードルアレイに接触して設けられた複数の電極とを含むことを特徴とする。
The gist of the present invention is as follows.
The microneedle array of the present invention is characterized by having a fixed charge in the flow path.
In one aspect, the microneedle array of the present invention may be a hydrogel including a hydrogel material.
In the microneedle array of the present invention, the amount of the fixed charge in the hydrogel per unit mass of the hydrogel is preferably 1 C / g to 200 C / g on average.
The microneedle array of the present invention is a polymer material in which the hydrogel material contains the monomer unit having the fixed charge, and the content of the monomer unit having the fixed charge in the hydrogel material is 0. It is preferably 1% by mass or more.
In the microneedle array of the present invention, it is preferable that the fixed charge monomer unit contains at least one selected from the group consisting of a sulfonic acid group, a carboxyl group, a phosphoric acid group, and an amino group.
In another aspect, the microneedle array of the present invention may be a porous body containing a material other than a hydrogel material.
In the microneedle array of the present invention, the amount of the fixed charge per unit surface area of the porous body in the porous body is 1 × 10-7 C / cm 2 to 5 × 10 -2 C / cm 2 on average. preferable.
In the microneedle array of the present invention, it is preferable that the functional group having the fixed charge is introduced on the surface of the porous body.
The microneedle array of the present invention preferably contains at least one functional group selected from the group consisting of a sulfonic acid group, a carboxyl group, a phosphoric acid group and an amino group.
In the microneedle array of the present invention, the amount of the functional group in the porous body per unit surface area of the porous body is preferably 1 × 10-13 mol / cm 2 or more.
In the microneedle array of the present invention, the surface of the porous body is preferably subjected to oxygen plasma treatment.
In the microneedle array of the present invention, it is preferable that the voids of the porous body are filled with a filling material.
In the microneedle array of the present invention, the filling material is preferably a hydrogel containing a hydrogel material.
In the microneedle array of the present invention, it is preferable that the amount of the fixed charge in the hydrogel per unit mass of the hydrogel is 1 C / g to 5000 C / g on average.
Here, in the microneedle array of the present invention, the hydrogel material is collagen, glucomannan, carboxymethyl cellulose, sodium carboxymethyl cellulose, polyacrylic acid, sodium polyacrylate, polymethacrylic acid, sodium polymethacrylate, poly2-. It preferably contains at least one selected from the group consisting of hydroxyethylmethacrylic acid and poly-2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid.
The microneedle array of the present invention preferably contains a material other than the hydrogel material at least one selected from the group consisting of resins, oxides and metals.
In the microneedle array of the present invention, it is preferable that a plurality of microneedles are erected on the base material.
In the microneedle array of the present invention, it is preferable that the microneedles include a columnar body having small microneedles.
Here, the microneedle array of the present invention preferably includes a plurality of the small microneedles and includes a plurality of the columnar bodies.
The patch of the present invention is characterized by including the microneedle array of the present invention and a plurality of electrodes provided in contact with the microneedle array.

 本発明によれば、電気浸透流を好適に発生させることが可能なマイクロニードルアレイ、パッチを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a microneedle array or patch capable of suitably generating an electroosmotic flow.

図1は、本実施形態のマイクロニードルアレイに用いられるマイクロニードルの一例を示す図である。(A)は、固定電荷を有するハイドロゲル材料を含むハイドロゲルで構成されるマイクロニードルを示す図である。(B)は、固定電荷を有するハイドロゲル材料以外の材料を含むポーラス体で構成されるマイクロニードルを示す図である。(C)は、固定電荷を有しないハイドロゲル材料以外の材料を含むポーラス体の空隙に充填された固定電荷を有する充填材料とで構成されるマイクロニードルを示す図である。(A)~(C)に示すマイクロニードルの一例は、いずれも円錐形状であり、(A)~(C)は、MNの円錐の軸に沿う面により切断した時の断面図である。(A)~(C)において電荷はいずれもアニオンである場合を示す。FIG. 1 is a diagram showing an example of microneedles used in the microneedle array of the present embodiment. (A) is a figure which shows the microneedle comprised by the hydrogel containing the hydrogel material which has a fixed charge. (B) is a figure showing a microneedle composed of a porous body containing a material other than a hydrogel material having a fixed charge. (C) is a diagram showing a microneedle composed of a filling material having a fixed charge filled in a void of a porous body containing a material other than a hydrogel material having no fixed charge. Examples of the microneedles shown in (A) to (C) are all conical shapes, and (A) to (C) are cross-sectional views when cut by a surface along the axis of the cone of MN. In (A) to (C), the case where the electric charges are all anions is shown. 図2は、本実施形態のマイクロニードルアレイの一例を示す図である。(A)は、一例のMNAを斜視図で示す図であり、(B)、(C)は、(A)に示すMNAのマイクロニードルの一部を拡大して示す写真である。FIG. 2 is a diagram showing an example of the microneedle array of the present embodiment. (A) is a diagram showing an example of MNA in a perspective view, and (B) and (C) are photographs showing a part of the microneedle of MNA shown in (A) in an enlarged manner. 図3は、本実施形態のマイクロニードルアレイの別の例を示す図である。(A)は、別の例のMNAを斜視図で示す図であり、(B)は、(A)に示すMNAのマイクロニードルの一部((A)中、四角枠で示す部分)を拡大して示す写真である。(B)(i)は、複数のMNの斜視方向の写真であり、(B)(ii)は、一つのMNの斜視方向の写真であり、(B)(iii)は、MNの表面の一部を拡大して示す斜視方向の写真である。FIG. 3 is a diagram showing another example of the microneedle array of the present embodiment. (A) is a figure which shows the MNA of another example by a perspective view, (B) expands a part of MNA's microneedle shown in (A) (the part shown by a square frame in (A)). Is a photograph shown. (B)(i) is a photograph of a plurality of MNs in a perspective direction, (B)(ii) is a photograph of a single MN in a perspective direction, and (B)(iii) is a photograph of the surface of the MN. It is a photograph of the perspective direction which expands and shows a part. 図4は、本実施形態において、固定電荷を有しないハイドロゲル材料以外を含むポーラス体で構成されるマイクロニードルの表面に固定電荷を有する官能基を導入する方法の概要について説明する図である。(A)は、官能基未導入のMNAの斜視方向の写真であり、(B)は、(A)に示すMNAのMNの斜視方向の写真であり、(C)は、官能基導入後のMNAの表面の様子について説明する図であり、(D)は、ポーラス体として特にポリグリシジルメタクリレートを用いた場合の官能基導入のための反応例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an outline of a method of introducing a functional group having a fixed charge on the surface of a microneedle composed of a porous body containing a material other than a hydrogel material having no fixed charge in the present embodiment. (A) is a photograph of an MNA in which a functional group is not introduced in a perspective direction, (B) is a photograph of an MNA of MN in an oblique direction shown in (A), and (C) is a photograph after introduction of a functional group. It is a figure explaining the state of the surface of MNA, and (D) is the figure which shows the reaction example for the introduction of a functional group especially when polyglycidyl methacrylate is used as a porous body. 図5は、本実施形態において、ハイドロゲル材料以外の材料を含むポーラス体の空隙に充填材料を充填する方法の一例の概要を説明する図である。(A)は、官能基未導入のMNAをアニオン性又はカチオン性のハイドロゲル材料をなす高分子材料の単量体溶液に含浸したときの様子を示す図であり、(B)は、MNAの空隙内部に含浸された単量体溶液が単量体の重合によりハイドロゲル材料となった結果得られた、ハイドロゲル材料が空隙に充填されたMNAの概要を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an outline of an example of a method of filling the voids of the porous body containing a material other than the hydrogel material with the filling material in the present embodiment. (A) is a diagram showing a state when MNA having no functional group introduced is impregnated with a monomer solution of a polymer material forming an anionic or cationic hydrogel material, and (B) is a diagram showing the state of MNA. It is a figure which shows the outline|summary of MNA with which the hydrogel material was filled as a result of having the monomer solution with which the inside of the void was impregnated turned into a hydrogel material by the polymerization of the monomer. 図6は、本実施形態のパッチの一例を示す図である。(A)は、一例のパッチを斜視図で示す図であり、(B)は、(A)に示すパッチを薬剤投与の手段に応用した場合のパッチの一部を拡大して示す断面図であり、(C)は、(A)に示すパッチを体液採取の手段に応用した場合のパッチの一部を拡大して示す断面図であり、(D)は、被験者の腕に一例のパッチを貼り付けたときの様子を示す写真である。FIG. 6 is a diagram showing an example of the patch of the present embodiment. (A) is a perspective view showing an example patch, and (B) is an enlarged cross-sectional view showing a part of the patch when the patch shown in (A) is applied to a means of drug administration. Yes, (C) is an enlarged sectional view showing a part of the patch when the patch shown in (A) is applied to a means for collecting body fluid, and (D) shows an example patch on the arm of a subject. It is a photograph showing the state when pasted. 図7は、本実施形態において、固定電荷を有するハイドロゲル材料を含むハイドロゲル(ハイドロゲル材料:HEMA80質量%、メタクリル酸10質量%)で構成される平板状部材についての導電度G(mS)をモニタリングすることによって、平板状部材における通電による電気浸透流の発生を確認する試験の概要及び結果を示す図である。(A)は、試験の概要について説明する図であり、(B)は、試験の概要を示す写真であり、(C)は、試験の結果について示す図である。FIG. 7 shows the conductivity G (mS) of a flat plate-shaped member made of a hydrogel containing a hydrogel material having a fixed charge (hydrogel material: HEMA 80% by mass, methacrylic acid 10% by mass) in the present embodiment. It is a figure which shows the outline and the result of the test which confirms the generation of the electroosmotic flow by energization in a flat plate-shaped member by monitoring. (A) is a figure explaining the outline of a test, (B) is a photograph which shows the outline of a test, (C) is a figure which shows the result of a test. 図8は、本実施形態において、官能基未導入のハイドロゲル材料以外の材料(材料:GMA100質量%)で構成される平板状部材を用いて、流路に充填材料を充填しなかった場合、流路に充填材料(材料:AMPS100質量%)を充填した場合について、モノリス中央のウェルに蛍光色素dextran-FITC(10kDa)を滴下したときの蛍光色素の動態を観察することによって、平板状部材における通電による電気浸透流の発生や高分子量体の移動を確認する試験の概要及び結果を示す図である。(A)は、試験の概要について説明する図であり、(B)は、試験の結果について示す図である。(B)中、(a)は、官能基未導入・充填材料未充填の多孔質材料、通電無しの場合、(b)は、官能基未導入・充填材料未充填の多孔質材料、通電有りの場合、(c)は、官能基未導入・充填材料充填済の多孔質材料、通電無しの場合、(d)は、官能基未導入・充填材料充填済の多孔質材料、通電有りの場合、を示す。FIG. 8 shows the case where the flow path is not filled with the filling material by using a flat plate member made of a material (material: GMA 100% by mass) other than the hydrogel material having no functional group introduced in the present embodiment. By observing the dynamics of the fluorescent dye when the fluorescent dye dextran-FITC (10 kDa) was dropped in the well in the center of the monolith, when the filling material (material: AMPS 100% by mass) was filled in the channel, It is a figure which shows the outline|summary and the result of the test which confirms generation|occurrence|production of the electroosmotic flow by movement of electricity, and movement of a high molecular weight body. (A) is a figure explaining the outline of a test, and (B) is a figure showing the result of a test. In (B), (a) is a porous material with no functional group introduced/filling material unfilled, and (b) is a porous material with no functional group introduced/filling material unfilled, with current applied. In the case of, (c) is a porous material with no functional group introduced and filled with a filling material, and without electricity, (d) is a porous material with no functional group introduced and filled with a filling material, and with electricity. , Is shown. 図9は、本実施形態において、ハイドロゲル材料以外の材料を含むポーラス体(材料:GMA100質量%)の空隙に充填材料(材料:AMPS100質量%)を充填して構成される平板状部材を用いて、フランツセルの一方のセルに蛍光色素dextran-FITC(10kDa)を滴下したときの蛍光色素の動態を観察することによって、平板状部材における通電による電気浸透流の発生や高分子量体の移動を確認する試験の概要及び結果を示す図である。(A)は、試験の概要について説明する図であり、(B)は、試験の結果について示す図である。In the present embodiment, FIG. 9 uses a flat plate-shaped member configured by filling a void in a porous body (material: GMA 100% by mass) containing a material other than a hydrogel material with a filling material (material: AMPS 100% by mass). Then, by observing the dynamics of the fluorescent dye when the fluorescent dye dextran-FITC (10 kDa) was dropped into one of the Franz cells, the generation of electroosmotic flow and the movement of the high molecular weight polymer due to the current flow in the flat plate member were confirmed. It is a figure which shows the outline and the result of the test to confirm. (A) is a figure explaining the outline of a test, and (B) is a figure showing the result of a test. 図10は、本実施形態において、ハイドロゲル材料以外の材料を含むポーラス体(材料:GMA100質量%)の空隙に充填材料(材料:AMPS100質量%)を充填して構成される平板状部材を用いて、密閉したフランツセルの一方から他方への水の移動を観察することによって、平板状部材における通電による電気浸透流の発生を確認する試験の概要及び結果を示す図である。(A)は、試験の概要について説明する図であり、(B)は、試験の結果について示す図である。In the present embodiment, FIG. 10 uses a flat plate-shaped member configured by filling a void in a porous body (material: GMA 100% by mass) containing a material other than a hydrogel material with a filling material (material: AMPS 100% by mass). FIG. 3 is a diagram showing an outline and results of a test for confirming the generation of electroosmotic flow due to energization in a flat plate-shaped member by observing the movement of water from one of the closed Franz cells to the other. (A) is a diagram for explaining the outline of the test, and (B) is a diagram showing the result of the test. 図11(A)(a)は、AMPS0.05Mのゲルを充填したマイクロニードルの一部を拡大して示す電子顕微鏡写真であり、図11(A)(b)にAMPS0.5Mのゲルを充填したマイクロニードルの一部を拡大して示す電子顕微鏡写真である。図11(B)は、0~1.5Mの異なるAMPS濃度のAMPSゲルを充填して構成される平板状部材を用いて、「C-4.電気浸透流の評価4」における評価と同様に電気浸透流の発生を確認する試験を行ったときの結果を示す図である。図11(C)は、0~1.0Mの異なるAMPS濃度のAMPSゲルを充填して構成される平板状部材を用いて、「C-3.電気浸透流の評価3」における評価と同様に蛍光色素dextran-FITC(10kDa)を滴下したときの蛍光色素の動態を観察することによって、電気浸透流の発生や高分子量体の移動を確認する試験を行ったときの結果を示す図である。11 (A) and 11 (a) are electron micrographs showing a part of a microneedle filled with a gel of AMPS 0.05M in an enlarged manner, and FIGS. 11 (A) and 11 (b) are filled with a gel of AMPS 0.5 M. It is an electron micrograph which shows a part of the microneedle enlarged. FIG. 11B shows the same as the evaluation in “C-4. Evaluation of electroosmotic flow 4” using a flat plate member formed by filling AMPS gels having different AMPS concentrations of 0 to 1.5M. It is a figure which shows the result at the time of performing the test which confirmed the generation of the electroosmotic flow. FIG. 11C shows the same as the evaluation in “C-3. Evaluation of electroosmotic flow 3” using a flat plate member formed by filling AMPS gels having different AMPS concentrations of 0 to 1.0 M. It is a figure which shows the result at the time of performing the test which confirms generation|occurrence|production of an electroosmotic flow and movement of a high molecular weight substance by observing the dynamics of the fluorescent dye when fluorescent dye dextran-FITC (10 kDa) is dripped. 図12(A)は、1.5Mの濃度のモノマーAMPSと架橋剤MB(0.1M)とにより調製したAMPSゲルが充填してあるマイクロニードル(a)、ブタ皮膚の標本に(a)のニードルを刺入したもの(b)、ブタ皮膚の標本のみ(c)、のそれぞれについて、フランツセルを用いて水面の高さの変化から水の移動速度を評価したときの結果を示す図である。図12(B)、(C)は、グルコースを充填したブタ皮膚の標本に1.5Mの濃度のモノマーAMPSと架橋剤MB(0.1M)とにより調製したAMPSゲルが充填してあるマイクロニードルを刺入したもの(a)、グルコースを充填したブタ皮膚の標本のみ(b)、のそれぞれについて、フランツセルに標本を挟み2mA/cmの電流を流し、グルコースアッセイキットによって皮膚内部から外部に向けたグルコースの移動量、グルコースの移動速度を評価したときの結果を示す図である。(B)は、グルコースの移動量の評価結果を示し(黒色の丸印及び実線は(a)を示し、白色の丸印及び破線は(b)を示す。)、(C)は、グルコースの移動速度の評価結果を示す。FIG. 12 (A) shows a microneedle (a) filled with an AMPS gel prepared by a monomer AMPS having a concentration of 1.5 M and a cross-linking agent MB (0.1 M), and a specimen of pig skin (a). It is a figure which shows the result when the moving speed of water was evaluated from the change of the height of the water surface using a Franz cell for each of the needle-inserted one (b) and the pig skin specimen only (c). .. 12 (B) and 12 (C) show microneedles in which a glucose-filled pig skin specimen is filled with an AMPS gel prepared with a 1.5 M concentration of monomeric AMPS and a cross-linking agent MB (0.1 M). For each of the punctured specimen (a) and the glucose-filled porcine skin specimen (b), a 2 mA / cm 2 current was passed through the Franz cell, and a glucose assay kit was used to remove the specimen from the inside of the skin to the outside. It is a figure which shows the result when the movement amount of glucose and the movement rate of glucose were evaluated. (B) shows the evaluation result of the amount of glucose transfer (black circles and solid lines indicate (a), white circles and broken lines indicate (b)), and (C) indicates glucose. The evaluation result of the moving speed is shown. 図13(A)は、0.05Mの濃度のモノマーAMPSと架橋剤MB(0.1M)とにより調製したAMPSゲルが充填してあるマイクロニードル、AMPSゲルで充填していないマイクロニードル、のそれぞれをブタ皮膚の標本に刺入し、それらを別々にフランツセルで挟み込んで0.5mA/cmの電流を流し、10kDaのFITC-Dextranがブタ皮膚外部から内部へ移動する量を評価したときの結果を示す図である。図13(B)(C)は、ブタ皮膚の標本に0.05Mの濃度のモノマーAMPSと架橋剤MB(0.1M)とにより調製したAMPSゲルが充填してあるマイクロニードルを刺入したもの、マイクロニードルを刺入していないもの、のそれぞれについて、皮膚外部から10kDaのFITC-Dextran溶液を接触させて0.5mA/cmの電流を流した時の、皮膚内部へのFITC-Dextranの浸透を評価したときの様子を示す写真である。FIG. 13 (A) shows a microneedle filled with AMPS gel prepared with a monomer AMPS having a concentration of 0.05 M and a cross-linking agent MB (0.1 M), and a microneedle not filled with AMPS gel, respectively. Was inserted into a porcine skin specimen, and they were separately sandwiched between Franz cells and a current of 0.5 mA / cm 2 was passed to evaluate the amount of 10 kDa FITC-Dextran moving from the outside to the inside of the porcine skin. It is a figure which shows the result. 13 (B) and 13 (C) show a porcine skin specimen in which microneedles filled with an AMPS gel prepared with a monomer AMPS having a concentration of 0.05 M and a cross-linking agent MB (0.1 M) were inserted. When a 10 kDa FITC-Dextran solution was brought into contact with the skin and a current of 0.5 mA / cm 2 was applied to each of the products without the microneedles, the FITC-Dextran inside the skin. It is a photograph which shows the state when the penetration was evaluated. 図14(A)は、作製したバイオ電池の概要、及びグルコースを充填したブタ皮膚に0.05Mの濃度のモノマーAMPSと架橋剤MB(0.1M)とにより調製したAMPSゲルが充填してあるマイクロニードルを刺入れた際に、バイオ電池が発電することで、電気浸透流が生じる様子を示す図である。図14(B)は、バイオ電池が発電している間に流れた電流密度の時間経過を示す図である。図14(C)は、発電1時間後に回収したブタ皮膚の切片を蛍光顕微鏡で観察した様子を示す写真である。図14(D)は、グルコースを充填したブタ皮膚の標本にモノマーAMPS(1.5M)と架橋剤MB(0.1M)によるゲルが充填してあるポーラスマイクロニードルを刺入し、それをバイオ電池で駆動したとき及び駆動していないときの、ニードル上面に抽出されたグルコースの量をグルコースアッセイキットによって評価した結果を示す図である。FIG. 14 (A) shows an outline of the prepared biobattery and glucose-filled pig skin filled with an AMPS gel prepared with a monomer AMPS at a concentration of 0.05 M and a cross-linking agent MB (0.1 M). It is a figure which shows a mode that an electroosmotic flow generate|occur|produces when a biobattery produces electric power, when a microneedle is inserted. FIG. 14(B) is a diagram showing the time course of the current density that has flowed while the bio battery is generating power. FIG. 14C is a photograph showing a state in which a section of pig skin collected 1 hour after power generation was observed with a fluorescence microscope. In FIG. 14 (D), a porous microneedle filled with a gel containing a monomer AMPS (1.5M) and a cross-linking agent MB (0.1M) was inserted into a glucose-filled pig skin specimen, and the bio was inserted. It is a figure which shows the result of having evaluated the amount of glucose extracted on the upper surface of a needle by a glucose assay kit when it was driven by a battery and when it was not driven.

 以下、図面を参照して、本発明のマイクロニードルアレイ、パッチの実施形態について詳細に例示説明する。
 後述では、マイクロニードルアレイを「MNA」、マイクロニードルを「MN」とも称する。
Hereinafter, embodiments of the microneedle array and patch of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In the description below, the microneedle array is also referred to as “MNA” and the microneedle is also referred to as “MN”.

(マイクロニードルアレイ)
 図1は、本実施形態のマイクロニードルアレイに用いられるマイクロニードルの一例を示す図である。(A)は、固定電荷を有するハイドロゲル材料を含むハイドロゲルで構成されるマイクロニードルを示す図である。(B)は、固定電荷を有するハイドロゲル材料以外の材料を含むポーラス体で構成されるマイクロニードルを示す図である。(C)は、固定電荷を有しないハイドロゲル材料以外の材料を含むポーラス体の空隙に充填された固定電荷を有する充填材料とで構成されるマイクロニードルを示す図である。(A)~(C)に示すマイクロニードルの一例は、いずれも円錐形状であり、(A)~(C)は、MNの円錐の軸に沿う面により切断した時の断面図である。(A)~(C)において電荷はいずれもアニオンである場合を示す。
(Microneedle array)
FIG. 1 is a diagram showing an example of microneedles used in the microneedle array of the present embodiment. (A) is a figure which shows the microneedle comprised by the hydrogel containing the hydrogel material which has a fixed charge. (B) is a diagram showing a microneedle composed of a porous body containing a material other than a hydrogel material having a fixed charge. (C) is a diagram showing a microneedle composed of a filling material having a fixed charge filled in a void of a porous body containing a material other than a hydrogel material having no fixed charge. Examples of the microneedles shown in (A) to (C) are all conical shapes, and (A) to (C) are cross-sectional views when cut by a surface along the axis of the cone of MN. In each of (A) to (C), the charge is an anion.

 本発明の一例のマイクロニードルアレイ1(以下、「マイクロニードルアレイ1」ともいう。)は、流路に固定電荷を有する(図1(A)~(C)参照)。
 なお、「固定電荷」とは、流路を形成するハイドロゲル材料、ハイドロゲル材料以外の材料、流路に含まれる他の材料等の、流路の領域内に固定されて存在する電荷をいうものとし、流路に流入・流出する物質が備える電荷は含めないものとする。
The microneedle array 1 of one example of the present invention (hereinafter, also referred to as “microneedle array 1”) has a fixed charge in the flow channel (see FIGS. 1A to 1C).
The “fixed charge” refers to a charge that is fixed and exists in the region of the flow channel, such as a hydrogel material forming the flow channel, a material other than the hydrogel material, and another material included in the flow channel. It shall not include the electric charge contained in the substances flowing in and out of the flow path.

 マイクロニードルアレイ1では、流路の内壁等に存在する固定電荷が当該電荷の性質(例えば、アニオン性)と反対の性質(例えば、カチオン性)を備えるイオンの移動を促進し、かかるイオンの移動に伴って水和水の流れ(「電気浸透流」とも称される)を顕在化させることができる。このように、本実施形態のMNA1によれば、MNAを皮膚や臓器に刺入して用いたときに、低侵襲で電気浸透流を好適に発生させることが可能となる。 In the microneedle array 1, the fixed charge existing on the inner wall of the flow path or the like promotes the movement of the ion having the property (eg, anionic property) opposite to the property of the charge (eg, anionic property), and the migration of the ion. Accordingly, the flow of hydration water (also referred to as “electroosmotic flow”) can be realized. As described above, according to the MNA 1 of the present embodiment, when the MNA is inserted into the skin or an organ and used, an electroosmotic flow can be appropriately generated with minimal invasiveness.

 本実施形態では、一態様では、本発明のマイクロニードルアレイ1は、ハイドロゲル材料を含むハイドロゲル3であってよく、別態様では、本発明のマイクロニードルアレイは、ハイドロゲル材料以外の材料を含むポーラス体4であってよい。 In the present embodiment, in one aspect, the microneedle array 1 of the present invention may be a hydrogel 3 containing a hydrogel material, and in another aspect, the microneedle array of the present invention is made of a material other than the hydrogel material. It may be a porous body 4 including.

 本実施形態の一態様では、図1(A)に示すように、マイクロニードルアレイ1は、ハイドロゲル材料を含むハイドロゲル3であってよい。かかる場合、ハイドロゲル3のうちハイドロゲル材料自体を除く部分に流路が形成される。 In one aspect of this embodiment, as shown in FIG. 1A, the microneedle array 1 may be a hydrogel 3 containing a hydrogel material. In such a case, a flow path is formed in the portion of the hydrogel 3 excluding the hydrogel material itself.

 本実施形態では、ハイドロゲル3は、ハイドロゲル材料、水系液体、その他の添加剤を含んでよい。
 なお、ハイドロゲル材料とは、水(分散媒)に分散させることによって、ハイドロゲル3を形成する材料をいう。
In this embodiment, the hydrogel 3 may include a hydrogel material, an aqueous liquid, and other additives.
The hydrogel material is a material that forms the hydrogel 3 by dispersing it in water (dispersion medium).

 マイクロニードルアレイ1では、ハイドロゲル3における固定電荷のハイドロゲル単位質量当たりの量が平均で、1C/g~200C/gであることが好ましい。
 上記固定電荷の単位質量当たりの平均量は、より好ましくは10C/g~200C/gであり、さらに好ましくは30C/g~200C/gである。
 上記固定電荷の単位質量当たりの量は、当技術分野において通常用いられる手法により算出することができる。
 なお、個々の固定電荷は、アニオンとカチオンとの混合であってもよいが、上記固定電荷の単位質量当たりの量は、固定電荷全体のものとし、アニオン又はカチオンの電荷の絶対値をいうものとする。
In the microneedle array 1, the amount of the fixed charge in the hydrogel 3 per unit mass of the hydrogel is preferably 1 C / g to 200 C / g on average.
The average amount of the fixed charges per unit mass is more preferably 10 C/g to 200 C/g, further preferably 30 C/g to 200 C/g.
The amount of the fixed charge per unit mass can be calculated by a method usually used in the art.
The individual fixed charges may be a mixture of anions and cations, but the amount of the fixed charges per unit mass is the total amount of the fixed charges, and refers to the absolute value of the anion or cation charges. And

 本実施形態のハイドロゲル材料としては、例えば、寒天、ゼラチン、アガロース、キサンタンガム、ジェランガム、スクレロチウガム、アラビヤガム、トラガントガム、カラヤガム、セルロースガム、タマリンドガム、グアーガム、ローカストビーンガム、グルコマンナン、キトサン、カラギーナン、クインスシード、ガラクタン、マンナン、デンプン、デキストリン、カードラン、カゼイン、ペクチン、コラーゲン、フィブリン、ペプチド、コンドロイチン硫酸ナトリウム等のコンドロイチン硫酸塩、ヒアルロン酸(ムコ多糖類)及びヒアルロン酸ナトリウム等のヒアルロン酸塩、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム、及びアルギン酸カルシウム等のアルギン酸塩、並びにこれらの誘導体等の天然高分子;メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体及びこれらの塩;ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、アクリル酸・メタクリル酸アルキルコポリマー等のポリ(メタ)アクリル酸類及びこれらの塩;ポリビニルアルコール、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)、ポリビニルピロリドン、ポリスチレンスルホン酸、ポリエチレングリコール、カルボキシビニルポリマー、アルキル変性カルボキシビニルポリマー、無水マレイン酸コポリマー、ポリアルキレンオキサイド系樹脂、ポリ(メチルビニルエーテル-alt-マレイン酸無水物)とポリエチレングリコールとの架橋体、ポリエチレングリコール架橋体、N-ビニルアセトアミド架橋体、アクリルアミド架橋体、デンプン・アクリル酸塩グラフトコポリマー架橋物等の合成高分子;シリコーン;相互侵入網目構造ヒドロゲル及びセミ相互侵入網目構造ヒドロゲル;これらの2種以上の混合物等が挙げられる。
 これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of the hydrogel material of the present embodiment include agar, gelatin, agarose, xanthan gum, gellan gum, sclerotiu gum, arabiya gum, tragant gum, karaya gum, cellulose gum, tamarind gum, guar gum, locust bean gum, glucomannan, chitosan, carrageenan, and quince. Seeds, galactan, mannan, starch, dextrin, curdran, casein, pectin, collagen, fibrin, peptide, chondroitin sulfates such as sodium chondroitin sulfate, hyaluronates such as hyaluronic acid (mucopolysaccharide) and sodium hyaluronate, alginic acid. , Alginates such as sodium alginate and calcium alginate, and natural polymers such as derivatives thereof; cellulose derivatives such as methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, carboxymethyl cellulose and salts thereof; poly Poly (meth) acrylic acids such as acrylic acid, polymethacrylic acid, acrylic acid / alkyl methacrylate copolymer and salts thereof; polyvinyl alcohol, polyhydroxyethyl methacrylate, polyacrylamide, poly (N-isopropylacrylamide), polyvinylpyrrolidone, polystyrene Sulfonic acid, polyethylene glycol, carboxyvinyl polymer, alkyl-modified carboxyvinyl polymer, maleic anhydride copolymer, polyalkylene oxide-based resin, crosslinked product of poly (methylvinyl ether-alt-maleic acid anhydride) and polyethylene glycol, polyethylene glycol crosslinked Synthetic polymers such as body, N-vinylacetamide crosslinked product, acrylamide crosslinked product, starch / acrylate graft copolymer crosslinked product; silicone; interpenetrating network hydrogel and semi-interpenetrating network hydrogel; mixture of two or more of these. And so on.
These may be used alone or in combination of two or more.

 これらの中でも、ハイドロゲル3を構成する材料としては、耐荷重、生体親和性の観点から、コラーゲン、グルコマンナン、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸ナトリウム、ポリ2-ヒドロキシエチルメタクリル酸、ポリ2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸が好ましい。
 これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Among these, the materials constituting hydrogel 3 include collagen, glucomannan, carboxymethyl cellulose, sodium carboxymethyl cellulose, polyacrylic acid, sodium polyacrylate, polymethacrylic acid, and poly from the viewpoint of load bearing capacity and biocompatibility. Sodium methacrylate, poly2-hydroxyethylmethacrylic acid, and poly2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid are preferred.
These may be used alone or in combination of two or more.

 本実施形態でハイドロゲル3に用いられる水系液体としては、水(例えば、超純水)、生理食塩水、緩衝水溶液等が挙げられる。
 生理食塩水としては、塩分濃度が0.85~0.95質量%であるものが好ましい。
 緩衝水溶液としては、市販の緩衝剤が添加された水や生理食塩水としてよい。緩衝剤としては、例えば、リン酸緩衝剤、Tris緩衝剤、HEPES緩衝剤、McIlvaine緩衝剤等が挙げられる。
Examples of the aqueous liquid used for the hydrogel 3 in the present embodiment include water (for example, ultrapure water), physiological saline, and a buffered aqueous solution.
The physiological saline solution preferably has a salt concentration of 0.85 to 0.95% by mass.
The buffered aqueous solution may be water to which a commercially available buffering agent is added or physiological saline. Examples of the buffer include a phosphate buffer, a Tris buffer, a HEPES buffer, a McIlvaine buffer, and the like.

 本実施形態では、ハイドロゲル材料が固定電荷を有する単量体単位を含む高分子材料であることが好ましい。
 ここで、高分子材料における固定電荷を有する単量体単位の含有量が0.1質量%以上であることが、良好な電気浸透流を得る観点から、好ましい。かかる含有量は、より好ましくは1質量%以上であり、さらに好ましくは10質量%以上である。
 また、かかる含有量は、100質量%としてよい。また、かかる含有量の上限は、良好な電気浸透流が得られる限り特に限定されず、90質量%以下、60質量%以下、30質量%以下としてよい。
In the present embodiment, the hydrogel material is preferably a polymer material containing a monomer unit having a fixed charge.
Here, it is preferable that the content of the monomer unit having a fixed charge in the polymer material is 0.1% by mass or more from the viewpoint of obtaining a good electroosmotic flow. The content is more preferably 1% by mass or more, further preferably 10% by mass or more.
Further, the content may be 100% by mass. Further, the upper limit of the content is not particularly limited as long as a good electroosmotic flow can be obtained, and may be 90% by mass or less, 60% by mass or less, and 30% by mass or less.

 本実施形態で用いられる固定電荷を有する単量体単位としては、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、アミノ基からなる選択される少なくとも一つの官能基を備える単量体単位であることが好ましい。
 これらの中でも、中性付近の電離度であるスルホン酸基がより好ましい。
 これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
The monomer unit having a fixed charge used in this embodiment is a monomer unit having at least one functional group selected from a sulfonic acid group, a carboxyl group, a phosphoric acid group, and an amino group. preferable.
Among these, a sulfonic acid group having an ionization degree near neutral is more preferable.
These may be used alone or in combination of two or more.

 本実施形態の別態様では、図1(B)、(C)に示すように、マイクロニードルアレイ1は、ハイドロゲル材料以外の材料を含むポーラス体4であってよい。かかる場合、ポーラス体4の空隙6に流路が形成される。 In another aspect of the present embodiment, as shown in FIGS. 1B and 1C, the microneedle array 1 may be a porous body 4 containing a material other than the hydrogel material. In such a case, a flow path is formed in the void 6 of the porous body 4.

 本発明の一例のマイクロニードルアレイ1では、良好な電気浸透流を得る観点から、ポーラス体における固定電荷のポーラス体単位表面積当たりの量が平均で、1×10-7C/cm~5×10-2C/cmであることが好ましい。
 上記固定電荷の単位表面積当たりの量は、ゼータ電位測定装置等により測定することができる。
 上記ポーラス体における単位表面積当たりの平均量は、より好ましくは1×10-6C/cm~5×10-2C/cmであり、さらに好ましくは1×10-5C/cm~5×10-2C/cmである。
 なお、個々の固定電荷は、アニオンとカチオンとの混合であってもよいが、上記固定電荷の単位表面積当たりの量は、固定電荷全体のものとし、アニオン又はカチオンの電荷の絶対値をいうものとする。
In the microneedle array 1 of the example of the present invention, from the viewpoint of obtaining a good electroosmotic flow, the average amount of fixed charges per surface area of the porous body in the porous body is 1 × 10 -7 C / cm 2 to 5 ×. It is preferably 10-2 C / cm 2 .
The amount of the fixed charge per unit surface area can be measured by a zeta potential measuring device or the like.
The average amount per unit surface area of the porous body is more preferably 1 × 10 -6 C / cm 2 to 5 × 10 -2 C / cm 2 , and even more preferably 1 × 10 -5 C / cm 2 to. It is 5 × 10 -2 C / cm 2 .
The individual fixed charges may be a mixture of anions and cations, but the amount of the fixed charges per unit surface area is the total fixed charges and refers to the absolute value of the charges of the anions or cations. And

 本実施形態におけるポーラス体4は、内部に空隙6を有する。かかる空隙は、独立気泡であってもよく、連続気泡であってもよいが、良好な電気浸透流を得る観点から、連続気泡が好ましい。 The porous body 4 in this embodiment has a void 6 inside. Such voids may be closed cells or open cells, but open cells are preferable from the viewpoint of obtaining a good electroosmotic flow.

 本実施形態のポーラス体4の空隙率としては、10~80%であることが好ましく、より好ましくは20~60%である。
 なお、空隙率は、水没法の使用やピクノメーターの使用等の当技術分野において通常用いられる手法により測定することができる。
The porosity of the porous body 4 of the present embodiment is preferably 10 to 80%, more preferably 20 to 60%.
The porosity can be measured by a method usually used in this technical field, such as a submersion method or a pycnometer.

 本実施形態のハイドロゲル材料以外の材料としては、樹脂、酸化物、金属等が挙げられる。 Materials other than the hydrogel material of this embodiment include resins, oxides, metals and the like.

 樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン(ABS)樹脂、フェノール樹脂、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂(ポリグリシジルメタクリレート樹脂等)等が挙げられる。酸化物としては、無機酸化物及びその誘導体が挙げられ、ここで、無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化スズ、酸化ジルコニア、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化アルミニウム、酸化タングステン、酸化ハフニウム、酸化亜鉛等が挙げられる。金属としては、ニッケル、鉄、これらの合金等が挙げられる。
 これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of the resin include polycarbonate resin, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, phenol resin, acrylic resin, methacrylic resin (polyglycidyl methacrylate resin, etc.) and the like. Examples of the oxide include inorganic oxides and derivatives thereof. Examples of the inorganic oxides include silicon oxide, tin oxide, zirconia oxide, titanium oxide, niobium oxide, tantalum oxide, aluminum oxide, tungsten oxide and hafnium oxide. , Zinc oxide and the like. Examples of the metal include nickel, iron, and alloys thereof.
These may be used alone or in combination of two or more.

 本実施形態でハイドロゲル材料以外の材料(樹脂、酸化物、金属等)を用いる場合、ポーラス体の表面に固定電荷を有する官能基が導入されていることが好ましい。 When a material other than the hydrogel material (resin, oxide, metal, etc.) is used in the present embodiment, it is preferable that a functional group having a fixed charge is introduced on the surface of the porous body.

 ここで、官能基としては、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、アミノ基からなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましい。 Here, the functional group is preferably at least one selected from the group consisting of a sulfonic acid group, a carboxyl group, a phosphoric acid group, and an amino group.

 そして、ポーラス体4の表面に導入される固定電荷を有する官能基のポーラス体4の単位表面積当たりの量が、1×10-13モル/cm以上であることが、良好な電気浸透流を得る観点から、好ましい。
 かかる含有量は、より好ましくは1×10-12モル/cm以上であり、さらに好ましくは1×10-11モル/cm以上である。また、かかる含有量は、好ましくは5×10-8モル/cm以下である。
A good electroosmotic flow is obtained when the amount of the functional group having a fixed charge introduced into the surface of the porous body 4 per unit surface area of the porous body 4 is 1 × 10-13 mol / cm 2 or more. From the viewpoint of obtaining, it is preferable.
Such a content is more preferably 1 × 10-12 mol / cm 2 or more, and further preferably 1 × 10-11 mol / cm 2 or more. The content is preferably 5 × 10-8 mol / cm 2 or less.

 また、本実施形態では、ポーラス体4の表面に酸素プラズマ処理がされていることが好ましい。酸素プラズマ処理により、表面に負電荷を導入することが可能となり、ポーラス体4においてより良好な電気浸透流を得ることが可能となる。 Further, in the present embodiment, it is preferable that the surface of the porous body 4 is subjected to oxygen plasma treatment. Oxygen plasma treatment makes it possible to introduce a negative charge on the surface, and it becomes possible to obtain a better electroosmotic flow in the porous body 4.

 また、本実施形態では、ポーラス体をなすハイドロゲル材料以外の材料自体が固定電荷を備えていてもよい。 Further, in the present embodiment, the material itself other than the hydrogel material forming the porous body may have a fixed charge.

 また、別態様のマイクロニードルアレイ1では、ポーラス体4の空隙6に充填材料が充填されているものとしてよい(図1(C)参照)。
 かかる構成によれば、安定的に電気浸透流を発生させることが可能となる。
 充填材料は、空隙6の全部又は一部に充填されていてよく、空隙6の領域(100体積%)の20体積%以上に充填されていることが好ましく、より好ましくは50体積%以上に充填されている。
Further, in the microneedle array 1 of another aspect, the filling material may be filled in the void 6 of the porous body 4 (see FIG. 1C).
With this configuration, it is possible to stably generate the electroosmotic flow.
The filling material may be filled in all or part of the void 6, preferably 20% by volume or more of the region of the void 6 (100% by volume), and more preferably 50% by volume or more. Has been done.

 本実施形態では、ポーラス体4の空隙6に充填材料が充填されている場合(図1(C)参照)、充填材料が固定電荷を有していてよい。このとき、ポーラス体4をなすハイドロゲル材料以外の材料は固定電荷を有していてもよく、有していなくてもよい。また、充填材料の固定電荷とハイドロゲル材料以外の材料の固定電荷とは、ともにカチオン又はアニオンであってもよく、互いに異なる性質であってもよい。 In this embodiment, when the void 6 of the porous body 4 is filled with the filling material (see FIG. 1C), the filling material may have a fixed charge. At this time, the material other than the hydrogel material forming the porous body 4 may or may not have a fixed charge. Further, the fixed charge of the filling material and the fixed charge of the material other than the hydrogel material may both be cations or anions, or may have different properties from each other.

 上記充填材料としては、ハイドロゲル材料を含むハイドロゲル3が好ましい。
 充填材料のハイドロゲル材料は、MNAの本体を構成するハイドロゲル3についての前述のハイドロゲル材料と同じものとしてよい。
As the filling material, hydrogel 3 containing a hydrogel material is preferable.
The hydrogel material of the filling material may be the same as the hydrogel material described above for the hydrogel 3 constituting the main body of the MNA.

 充填材料のハイドロゲル3における固定電荷のハイドロゲル単位質量当たりの量が平均で、1C/g~5000C/gであることが好ましい。
 上記固定電荷の単位質量当たりの平均量は、より好ましくは20C/g~5000C/gであり、さらに好ましくは30C/g~5000C/gである。
The average amount of fixed charge in hydrogel 3 of the filling material per unit mass of hydrogel is preferably 1 C / g to 5000 C / g.
The average amount of the fixed charges per unit mass is more preferably 20 C/g to 5000 C/g, further preferably 30 C/g to 5000 C/g.

 ポーラス体4の空隙6に充填材料が充填されている形態において、好適には、ポーラス体をなすハイドロゲル材料以外の材料として、ポリグリシジルメタクリレート樹脂、充填材料として、ポリ2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、架橋剤として、N,N’-メチレンビスアクリルアミド(MB)、反応促進剤として、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン(TEMED)、過硫酸アンモニウム(APS)が用いられてよい。
 かかる場合、充填材料を調製する重合反応において、MBの重合溶液における濃度は、0.01M~0.3Mが好ましく、0.02M~0.2Mがより好ましく、0.1Mが特に好ましい。また、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸(AMPS)の重合溶液における濃度は、0.01M~2.5Mが好ましく、0.03M~2.0Mがより好ましく、0.05M~1.5Mが特に好ましい。特に、水の移動のためには、この濃度は、0.5M~2Mがより好ましく、1M~1.5Mが特に好ましい。特に、高分子量体の移動のためには、この濃度は、0.01M~0.5Mがより好ましく、0.03M~0.3Mが特に好ましい。
In the form in which the void 6 of the porous body 4 is filled with the filling material, preferably, polyglycidyl methacrylate resin is used as a material other than the hydrogel material forming the porous body, and poly 2-acrylamide-2-methyl is used as the filling material. Propane sulfonic acid, N, N'-methylenebisacrylamide (MB) as a cross-linking agent, N, N, N', N'-tetramethylethylenediamine (TEMED), ammonium persulfate (APS) as a reaction accelerator are used. You may
In such a case, in the polymerization reaction for preparing the filling material, the concentration of MB in the polymerization solution is preferably 0.01 M to 0.3 M, more preferably 0.02 M to 0.2 M, and particularly preferably 0.1 M. The concentration of 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS) in the polymerization solution is preferably 0.01 M to 2.5 M, more preferably 0.03 M to 2.0 M, and 0.05 M to 1.5 M. Is particularly preferable. In particular, for the migration of water, this concentration is more preferably 0.5M to 2M, particularly preferably 1M to 1.5M. In particular, for the migration of high molecular weight substances, this concentration is more preferably 0.01 M to 0.5 M, particularly preferably 0.03 M to 0.3 M.

 以下、MNAにおけるMNの好適な形状について記載する。 The suitable shape of MN in MNA will be described below.

 本実施形態のマイクロニードルアレイ1では、複数のマイクロニードル2が基材上に立設されていてよい。 In the microneedle array 1 of this embodiment, a plurality of microneedles 2 may be erected on the base material.

 マイクロニードル2の三次元形状としては、皮膚に刺入することが可能である限り特に限定されることなく、円錐台形状、円錐形状、四角錐形状、四角錐台形状、その他の形状が挙げられる。 The three-dimensional shape of the microneedle 2 is not particularly limited as long as it can penetrate the skin, and includes a truncated cone shape, a cone shape, a quadrangular pyramid shape, a quadrangular pyramid shape, and other shapes. ..

 本実施形態のマイクロニードルアレイ1では、マイクロニードル2が1本の小マイクロニードルを備えた複数の柱状体を含むことが好ましい(図2参照)。
 ここで、小マイクロニードルの三次元形状としては、皮膚に刺入することが可能である限り特に限定されることはないが、円錐形状が好ましい。また、柱状体の三次元形状としては、特に限定されることはないが、円柱形状が好ましい。
 図2は、本実施形態のマイクロニードルアレイの一例を示す図である。(A)は、一例のMNAを斜視図で示す図であり、(B)、(C)は、(A)に示すMNAのマイクロニードルの一部を拡大して示す写真である。
In the microneedle array 1 of the present embodiment, it is preferable that the microneedle 2 includes a plurality of columnar bodies including one small microneedle (see FIG. 2).
Here, the three-dimensional shape of the small microneedle is not particularly limited as long as it can be inserted into the skin, but a conical shape is preferable. The three-dimensional shape of the columnar body is not particularly limited, but a columnar shape is preferable.
FIG. 2 is a diagram showing an example of the microneedle array of the present embodiment. (A) is a diagram showing an example of MNA in a perspective view, and (B) and (C) are photographs showing a part of the microneedle of MNA shown in (A) in an enlarged manner.

 図2に示す一例のMNAにおける好適な寸法は下記のとおりである。
 円柱形状の支柱部分の直径Rpは、0.2~1mmとしてよく、実施例に記載されるように0.5mmであってよい。
 円柱形状の支柱部分の高さHpは、0.2~1mmとしてよく、実施例に記載されるように0.3mmであってよい。
 円錐形状の小MNにおける底面の円の直径Rbは、20~500μmとしてよく、作製の簡便さ及び皮膚への刺し入れのしやすさ、機械的強度の観点から、100~400μmであることが好ましく、実施例に記載されるように500μmであってよい。
 円錐形状の小MNの高さHは、20~1000μmとしてよく、皮膚に適用する場合に角質を貫通させた上で表皮との十分な接触面積を確保し、真皮への侵襲を防ぐ観点から、30~600μmであることが好ましく、実施例に記載されるように300μmであってよい。
 マイクロニードル2を縦横方向に等距離で配置する場合のMN相互間の距離(ピッチ)P(図2(A)参照)としては、500~3000μmとしてよく、1000~2000μmであることが好ましく、実施例に記載されるように1000μmであってよい。
 基材の厚さt(図2(A)参照)としては、10~2000μmとしてよく、300~1000μmであることが好ましく、実施例に記載されるように1000μmであってよい。
Suitable dimensions for an example MNA shown in FIG. 2 are as follows.
The diameter Rp of the columnar strut portion may be 0.2-1 mm and may be 0.5 mm as described in the examples.
The height Hp of the columnar post may be 0.2-1 mm, and may be 0.3 mm as described in the examples.
The diameter Rb of the bottom circle in the conical small MN may be 20 to 500 μm, and is preferably 100 to 400 μm from the viewpoint of ease of preparation, ease of insertion into the skin, and mechanical strength. , May be 500 μm as described in the Examples.
The height H of the small cone-shaped MN may be 20 to 1000 μm, and when applied to the skin, it penetrates the keratin and secures a sufficient contact area with the epidermis to prevent invasion of the dermis. It is preferably 30-600 μm and may be 300 μm as described in the examples.
When the microneedles 2 are arranged equidistantly in the vertical and horizontal directions, the distance (pitch) P between the MNs (see FIG. 2 (A)) may be 500 to 3000 μm, preferably 1000 to 2000 μm. It may be 1000 μm as described in the example.
The thickness t of the base material (see FIG. 2A) may be 10 to 2000 μm, preferably 300 to 1000 μm, and may be 1000 μm as described in Examples.

 本実施形態のマイクロニードルアレイ1では、マイクロニードル2が複数本の小マイクロニードルを備えた複数の柱状体を含むことが好ましい(図3参照)。
 図3は、本実施形態のマイクロニードルアレイの別の例を示す図である。(A)は、別の例のMNAを斜視図で示す図であり、(B)は、(A)に示すMNAのマイクロニードルの一部((A)中、四角枠で示す部分)を拡大して示す写真である。(B)(i)は、複数のMNの斜視方向の写真であり、(B)(ii)は、一つのMNの斜視方向の写真であり、(B)(iii)は、MNの表面の一部を拡大して示す斜視方向の写真である。
In the microneedle array 1 of the present embodiment, it is preferable that the microneedle 2 includes a plurality of columnar bodies including a plurality of small microneedles (see FIG. 3).
FIG. 3 is a diagram showing another example of the microneedle array of this embodiment. (A) is a view showing another example of MNA in a perspective view, and (B) is an enlargement of a part of the MNA microneedle shown in (A) (the part shown by a square frame in (A)). It is a photograph shown by. (B) and (i) are photographs of a plurality of MNs in the perspective direction, (B) and (ii) are photographs of one MN in the perspective direction, and (B) and (ii) are photographs of the surface of the MN. It is a photograph in the perspective direction which shows a part enlarged.

 図3に示す別の例のMNAにおける好適な寸法は下記のとおりである。
 円柱形状の支柱部分の直径Rp’は、0.2~1mmとしてよく、実施例に記載されるように0.5mmであってよい。
 円柱形状の支柱部分の高さHp’は、0.2~1mmとしてよく、実施例に記載されるように0.3mmであってよい。
 円錐形状の小MNの底面の円の直径Rb’としては、20~500μmとしてよく、実施例に記載されるように100μmであってよい。
 円錐形状の小MNの高さH’としては、50μm~1000μmとしてよく、実施例に記載されるように0.1mmであってよい。
 マイクロニードル2を縦横方向に等距離で配置する場合のMN相互間の距離(ピッチ)Q(図3(A)参照)としては、500~3000μmであることが好ましく、より好ましくは1000~2000μmである。
 円柱体の支柱部分に配置される円錐体の小MNの個数としては、1個~20個としてよく、3個~9個が好ましい。
 小MNを支柱部分の円形の頂面において縦横方向に等距離で配置する場合のMN相互間の距離(ピッチ)(図示せず)としては、10~500μmであることが好ましく、より好ましくは100~200μmである。
 特に、小MNの個数が7個である場合、支柱部分の円形の頂面の中心に1個、該中心の1個の周囲に6個を配置することが好ましい。このとき、中心の1個を中心とした距離dを半径とする円周上に等間隔に6個配置されることが好ましい。
 距離dとしては、50μm~500μmとしてよく、100μm~300μmであることが好ましく、実施例に記載されるように200μmであってよい。
 基材の厚さt(図3(A)参照)としては、10~2000μmとしてよく、300~1000μmであることが好ましい。
Suitable dimensions in another example of MNA shown in FIG. 3 are as follows.
The diameter Rp' of the columnar pillar portion may be 0.2-1 mm and may be 0.5 mm as described in the examples.
The height Hp' of the columnar strut portion may be 0.2-1 mm and may be 0.3 mm as described in the examples.
The diameter Rb′ of the circle on the bottom surface of the conical small MN may be 20 to 500 μm, and may be 100 μm as described in the examples.
The height H'of the small cone-shaped MN may be 50 μm to 1000 μm, and may be 0.1 mm as described in the examples.
When the microneedles 2 are arranged equidistantly in the vertical and horizontal directions, the distance (pitch) Q (see FIG. 3A) between the MNs is preferably 500 to 3000 μm, more preferably 1000 to 2000 μm. is there.
The number of the small MNs of the conical body arranged on the column of the columnar body may be 1 to 20, and preferably 3 to 9.
When the small MNs are arranged equidistantly in the vertical and horizontal directions on the circular top surface of the support column portion, the distance (pitch) between the MNs (not shown) is preferably 10 to 500 μm, more preferably 100. It is ~ 200 μm.
In particular, when the number of small MNs is 7, it is preferable to dispose one at the center of the circular top surface of the support column and six around the center. At this time, it is preferable that six pieces are arranged at equal intervals on a circumference having a radius of one center and a distance d.
The distance d may be 50 μm to 500 μm, preferably 100 μm to 300 μm, and may be 200 μm as described in the examples.
The thickness t of the base material (see FIG. 3(A)) may be 10 to 2000 μm, and preferably 300 to 1000 μm.

(マイクロニードルアレイの製造方法)
 本実施形態のマイクロニードルアレイは、特に限定されることなく、当技術分野において通常用いられる手法により製造されてよい。
(Method for manufacturing microneedle array)
The microneedle array of the present embodiment is not particularly limited, and may be manufactured by a method commonly used in this technical field.

 MNAがハイドロゲル材料を含むハイドロゲルである場合、例えば、アニオン性又はカチオン性のハイドロゲル材料に水や緩衝液を添加することで流路を備えるMNAを製造してよい。 When the MNA is a hydrogel containing a hydrogel material, for example, an MNA having a flow path may be produced by adding water or a buffer solution to the anionic or cationic hydrogel material.

 また、MNAがハイドロゲル材料以外の材料を含むポーラス体である場合、例えば、樹脂単量体(例えば、グリシジルメタクリレート)に水溶性のポロジェン(例えば、PEG)を添加したうえで重合反応を行ってポロジェンを含む樹脂を得て、その後、樹脂に含まれるポロジェンを水に溶解させることによって、ポロジェンの跡を流路として備えるMNAを調製し、そして、このMNAの表面にアニオン性又はカチオン性の官能基を有する小分子を化学結合を介して導入する(例えば、小分子を樹脂のグリシジルメタクリレート単量体単位のエポキシ基を開環させて導入する)ことによって、MNAを製造してもよい。
 図4は、本実施形態において、固定電荷を有しないハイドロゲル材料以外を含むポーラス体で構成されるマイクロニードルの表面に固定電荷を有する官能基を導入する方法の概要について説明する図である。(A)は、官能基未導入のMNAの斜視方向の写真であり、(B)は、(A)に示すMNAのMNの斜視方向の写真であり、(C)は、官能基導入後のMNAの表面の様子について説明する図であり、(D)は、ポーラス体として特にポリグリシジルメタクリレートを用いた場合の官能基導入のための反応例を示す図である。
When the MNA is a porous body containing a material other than the hydrogel material, for example, a water-soluble pologene (for example, PEG) is added to a resin monomer (for example, glycidyl methacrylate) and then a polymerization reaction is carried out. A resin containing a pologene is obtained, and then the pologene contained in the resin is dissolved in water to prepare an MNA having traces of the pologene as a flow path, and anionic or cationic functionalities are formed on the surface of this MNA. MNA may be produced by introducing a small molecule having a group via a chemical bond (for example, introducing the small molecule by opening the epoxy group of the glycidyl methacrylate monomer unit of the resin).
FIG. 4 is a diagram illustrating an outline of a method of introducing a functional group having a fixed charge on the surface of a microneedle composed of a porous body containing a material other than a hydrogel material having no fixed charge in the present embodiment. (A) is a photograph of the MNA in which the functional group has not been introduced in the perspective direction, (B) is a photograph of the MNA shown in (A) in the perspective direction, and (C) is a photograph of the MNA after the introduction of the functional group. It is a figure explaining the appearance of the surface of MNA, and (D) is a figure showing a reaction example for introduction of a functional group especially when polyglycidyl methacrylate is used as a porous body.

 さらに、MNAがハイドロゲル材料以外の材料を含むポーラス体である場合、例えば、ポーラス体のMNAの流路にアニオン性又はカチオン性の他の材料(例えば、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸等のハイドロゲル材料)を充填することによって、流路に固定電荷を有するMNAを製造してもよい。
 流路にアニオン性又はカチオン性の他の材料を充填する方法は、特に限定されることなく、当技術分野における常法を用いてよい。
 図5は、本実施形態において、ハイドロゲル材料以外の材料を含むポーラス体の空隙に充填材料を充填する方法の一例の概要を説明する図である。(A)は、官能基未導入のMNAをアニオン性又はカチオン性のハイドロゲル材料をなす高分子材料の単量体溶液に含浸したときの様子を示す図であり、(B)は、MNAの空隙内部に含浸された単量体溶液が単量体の重合によりハイドロゲル材料となった結果得られた、ハイドロゲル材料が空隙に充填されたMNAの概要を示す図である。
Further, when the MNA is a porous body containing a material other than the hydrogel material, for example, other anionic or cationic material (eg, 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid) in the flow path of the porous MNA. May be filled with a hydrogel material) to produce MNA having a fixed charge in the channel.
The method of filling the flow path with other anionic or cationic material is not particularly limited, and a conventional method in the art may be used.
FIG. 5 is a diagram illustrating an outline of an example of a method of filling voids of a porous body containing a material other than the hydrogel material with a filling material in the present embodiment. (A) is a diagram showing a state when MNA having no functional group introduced is impregnated with a monomer solution of a polymer material forming an anionic or cationic hydrogel material, and (B) is a diagram showing the state of MNA. It is a figure which shows the outline|summary of MNA with which the hydrogel material was filled as a result of having the monomer solution with which the inside of the void was impregnated turned into a hydrogel material by the polymerization of the monomer.

 本実施形態では、ポーラス体には、酸素プラズマ処理等の表面処理を行って、ポーラス体の表面に固定電荷を導入してよい。 In the present embodiment, the porous body may be subjected to a surface treatment such as oxygen plasma treatment to introduce a fixed charge on the surface of the porous body.

(パッチ)
 本実施形態のパッチは、上述の本実施形態のマイクロニードルアレイと、マイクロニードルアレイに接触して設けられた複数の電極とを含む。
 ここで、電極の数は、複数であれば特に限定されないが、カソード及びアノードを含めて2つ、3つ、4つ、5つ以上としてよく、カソード及びアノードからなる2つであることが好ましい。
 また、本実施形態のパッチは、複数の電極を電気的に接続するための電子伝導性部材をさらに含む(図6参照)。また、本実施形態のパッチは、電気浸透流を好適に得る観点から、直流電源を複数の電極に電気的に接続された形で含むことが好ましい。一方、本実施形態のパッチは、それ自体に直流電源を含まず、酵素等の触媒による酸化還元反応を利用して直流電流を得るもの(バイオ電池)をマイクロニードルとともに含んでいてもよく、その場合、パッチは、皮膚に刺入されたマイクロニードルを通して得られる体液に含まれる酵素基質又はパッチ内部に予め燃料として具備された酵素基質と電極に担持された酵素、また、空気中の酸素等と電極に担持された触媒とによる酸化還元反応により直流電流を生じさせる。
 さらに、本実施形態のパッチには、MNAと電極との間にイオン伝導性部材をさらに含んでもよく、この場合、MNAと電極とは間接的に接触する状態となる。イオン伝導性部材としては、バイオ電池の燃料としての酵素基質等の薬剤溶液を含む薬剤タンクを用いてもよい。
 本実施形態のパッチにおける電極について、形状としては、特に限定されない。また、電極の素材としては、カーボンナノチューブ、ケッチェンブラック、グラッシーカーボン、グラフェン、フラーレン、カーボンファイバ、カーボンファブリック、カーボンエアロゲル等の炭素材料;ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリ(p-フェニレンビニレン)、ポリチオフェン、ポリ(p-フェニレンスルフィド)等の導電性ポリマー;シリコーン、ゲルマニウム、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化チタン、酸化銅、酸化銀等の半導体;金、白金、チタン、アルミニウム、タングステン、銅、鉄、パラジウム等の金属等が挙げられ、特に、柔軟性や電気化学的な安定性等の観点から、カーボンファブリック、カーボンナノチューブ等の炭素材料が好ましい。
 特に、パッチが酵素による酸化還元反応を利用して直流電流を得るもの(バイオ電池)をマイクロニードルとともに含んでいる場合、複数の電極は、酸化還元反応を触媒する酵素等が担持された正極(カソード)又は負極(アノード)を少なくとも1つ含むことが好ましい。この場合、電極の素材としては、電極に酵素を高い密度で固定する観点から、前述の炭素材料が好ましく、特に、カーボンファブリックにカーボンナノチューブを修飾したものが好ましい。正極(カソード)に担持される還元反応の触媒としては、例えば、ビルリビンオキシダーゼ(Bilirubin Oxidase、BOD)、ラッカーゼ、Cu efflux oxidase(Cueo)、アスコルビン酸オキシダーゼ、鉄フタロシアニン等が挙げられ、特に、pHや塩化物イオン等に対する耐性を高める観点から、ビリルビンオキシダーゼ(BOD)や鉄フタロシアニンが好ましい。負極(アノード)に担持される酸化反応を触媒する酵素としては、例えば、グルコースオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ(Glucose Dehydrogenase,GDH)、フルクトースデヒドロゲナーゼ(D-Fructose Dehydrogenase,FDH)、アルコールオキシダーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、乳酸オキシダーゼ、乳酸デヒドロゲナーゼ等が挙げられ、特に、酵素反応系をシンプルなものとすることができるという理由から、グルコースデヒドロゲナーゼ(GDH)やフルクトースデヒドロゲナーゼ(FDH)が好ましい。これらの中でも、特に、BOD及び鉄フタロシアニンと、GDH及びFDHそれぞれの組み合わせは、生体組織の外表面におけるpHと同等のpH5の条件下で高い活性を発揮することができるため、好ましい。なお、これらの還元反応を触媒する酵素及び酸化反応を触媒する酵素は、それぞれ、1種単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
 図6は、本実施形態のパッチの一例を示す図である。(A)は、一例のパッチを斜視図で示す図であり、(B)は、(A)に示すパッチを薬剤投与の手段に応用した場合のパッチの一部を拡大して示す断面図であり、(C)は、(A)に示すパッチを体液採取の手段に応用した場合のパッチの一部を拡大して示す断面図であり、(D)は、被験者の腕に一例のパッチを貼り付けたときの様子を示す写真である。
(patch)
The patch of this embodiment includes the microneedle array of this embodiment described above and a plurality of electrodes provided in contact with the microneedle array.
Here, the number of electrodes is not particularly limited as long as it is plural, but may be two, three, four, five or more including the cathode and the anode, and is preferably two including the cathode and the anode. ..
In addition, the patch of the present embodiment further includes an electron conductive member for electrically connecting the plurality of electrodes (see FIG. 6). Further, the patch of the present embodiment preferably includes a DC power supply in a form of being electrically connected to a plurality of electrodes from the viewpoint of preferably obtaining an electroosmotic flow. On the other hand, the patch of the present embodiment does not include a direct current power source by itself, and may include a device (biocell) that obtains a direct current by utilizing an oxidation-reduction reaction with a catalyst such as an enzyme together with a microneedle. In the case, the patch includes an enzyme substrate contained in a body fluid obtained through a microneedle inserted into the skin, an enzyme substrate previously provided as fuel inside the patch, an enzyme carried on an electrode, oxygen in the air, and the like. A direct current is generated by a redox reaction with a catalyst supported on the electrode.
Further, the patch of the present embodiment may further include an ion conductive member between the MNA and the electrode, and in this case, the MNA and the electrode are in an indirect contact state. As the ion conductive member, a drug tank containing a drug solution such as an enzyme substrate as a fuel for the biocell may be used.
The shape of the electrodes in the patch of this embodiment is not particularly limited. Further, as a material of the electrode, carbon materials such as carbon nanotube, Ketjen black, glassy carbon, graphene, fullerene, carbon fiber, carbon fabric, carbon aerogel; polyaniline, polyacetylene, polypyrrole, poly(p-phenylene vinylene), polythiophene , Poly (p-phenylene sulfide) and other conductive polymers; Silicone, germanium, indium tin oxide (ITO), titanium oxide, copper oxide, silver oxide and other semiconductors; gold, platinum, titanium, aluminum, tungsten, copper, iron , Metals such as palladium, and carbon materials such as carbon fabrics and carbon nanotubes are particularly preferable from the viewpoint of flexibility and electrochemical stability.
In particular, when the patch contains a device (biobattery) that obtains a DC current by utilizing the redox reaction by an enzyme together with the microneedles, the plurality of electrodes are positive electrodes carrying an enzyme or the like that catalyzes the redox reaction (biobattery). It is preferable to include at least one cathode) or negative electrode (anode). In this case, as the material of the electrode, the above-mentioned carbon material is preferable from the viewpoint of fixing the enzyme to the electrode at a high density, and in particular, a carbon fabric modified with carbon nanotubes is preferable. Examples of the catalyst for the reduction reaction carried on the positive electrode (cathode) include bilirubin oxidase (BOD), laccase, Cu efflux oxidase (Cueo), ascorbic acid oxidase, iron phthalocyanine, and the like. Bilirubin oxidase (BOD) and iron phthalocyanine are preferable from the viewpoint of enhancing resistance to chloride ion and the like. Examples of the enzyme that catalyzes the oxidation reaction carried on the negative electrode (anode) include glucose oxidase, glucose dehydrogenase (GDH), fructose dehydrogenase (D-Fructose Dehydrogenase, FDH), alcohol oxidase, alcohol dehydrogenase, lactate oxidase. , Lactose dehydrogenase and the like, and in particular, glucose dehydrogenase (GDH) and fructose dehydrogenase (FDH) are preferable because the enzyme reaction system can be simplified. Among these, the combination of BOD and iron phthalocyanine and each of GDH and FDH is particularly preferable because it can exhibit high activity under the condition of pH 5 which is equivalent to the pH on the outer surface of the living tissue. The enzyme that catalyzes the reduction reaction and the enzyme that catalyzes the oxidation reaction may be used alone or in combination of two or more.
FIG. 6 is a diagram showing an example of the patch of the present embodiment. (A) is a perspective view showing an example patch, and (B) is an enlarged cross-sectional view showing a part of the patch when the patch shown in (A) is applied to a means of drug administration. Yes, (C) is an enlarged cross-sectional view showing a part of the patch when the patch shown in (A) is applied to the means for collecting body fluid, and (D) is an example patch on the arm of the subject. It is a photograph showing the state when pasted.

 本実施形態のパッチに通電を行うと、マイクロニードルアレイに電流(イオン流)が流れ、MNAの流路における固定電解の存在によりイオンの移動度が高くなるため、MNAの流路に電気浸透流が発生する。
 そして、皮膚や臓器の上皮層に貼付した状態(ニードルが刺入された状態)で通電すると、電流の向きに応じて薬剤等の水溶液の注入や細胞間質液の採取等を行うことができ、これにより、医療・健康・美容デバイスによる経皮投薬や体液サンプリング等の効率を向上させる効果を得ることができる。
When the patch of this embodiment is energized, a current (ion flow) flows through the microneedle array, and the mobility of ions increases due to the presence of fixed electrolysis in the flow path of the MNA. Therefore, an electroosmotic flow flows through the flow path of the MNA. Occurs.
Then, when energized while attached to the epithelial layer of the skin or organ (with the needle inserted), it is possible to inject an aqueous solution of a drug or the like or collect interstitial fluid according to the direction of the electric current. As a result, it is possible to obtain the effect of improving the efficiency of transdermal medication or body fluid sampling by the medical/health/beauty device.

 本実施形態のパッチは、体液採取(サンプリング)装置や薬剤投与装置として構成することができる。 The patch of this embodiment can be configured as a body fluid sampling device or a drug administration device.

(パッチの製造方法)
 本実施形態のパッチは、特に限定されることなく、当技術分野において通常用いられる手法により製造されてよい。
(Patch manufacturing method)
The patch of the present embodiment is not particularly limited, and may be manufactured by a method usually used in the art.

 以上、図面を参照して、本発明のマイクロニードルアレイ、パッチの実施形態について例示説明したが、上記実施形態には、適宜変更を加えることができ、本発明のマイクロニードルアレイ、パッチは、上記例示の実施形態に限定されることはない。 Although the embodiments of the microneedle array and patch of the present invention have been exemplified with reference to the drawings, the above embodiments can be appropriately modified, and the microneedle array and patch of the present invention are described above. It is not limited to the illustrated embodiment.

 以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

A.試薬、材料
・グリシジルメタクリレート(GMA、和光純薬株式会社)
・トリエチレングリコールメタクリレート(TEGDMA、和光純薬株式会社)
・トリメチロールプロパントリメタクリレート(TRIM、SIGMA-ALDRICH社)
・ポリエチレングリコール(PEG、Sigma ALDRICH社)
・2-メトキシエタノール(和光純薬株式会社)
・Irgacure184(BASF社)
・2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸(AMPS)
・N,N’-メチレンビスアクリルアミド(MB)
・過硫酸アンモニウム(APS)
・N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン(TEMED)
・2-ヒドロキシエチルメタクリル酸(HEMA)
・メタクリル酸(MA)
・dextran-FITC
・ブタ皮膚(ランドレース種、雄、6か月、DARD株式会社)
・多層カーボンナノチューブ(CNT、Bayer Material Science社)
・カーボン繊維(CF、Toho Tenax社)
・Triton X-100 (ポリエチレングリコールモノ-p-イソオクチルフェニルエーテル、MP Biomedicals社)
・フルクトース脱水素酵素(FDH、東洋紡株式会社)
・ビリルビンオキシダーゼ(BOD、天野エンザイム株式会社)
・D-フルクトース(D(+)-fructose、和光純薬株式会社)
・D-グルコース(D(+)-glucose、和光純薬株式会社)
・綿(BEMCOT(登録商標)、旭化成株式会社)
A. Reagents, materials/glycidyl methacrylate (GMA, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
-Triethylene glycol methacrylate (TEGDMA, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
-Trimethylolpropane trimethacrylate (TRIM, SIGMA-ALDRICH)
-Polyethylene glycol (PEG, Sigma ALDRICH)
・ 2-Methoxyethanol (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
・ Irgacure184 (BASF)
2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS)
・ N, N'-methylenebisacrylamide (MB)
・Ammonium persulfate (APS)
.N,N,N',N'-tetramethylethylenediamine (TEMED)
2-Hydroxyethyl Methacrylic Acid (HEMA)
・ Methacrylic acid (MA)
・ Dextran-FITC
・ Pig skin (Landrace pig, male, 6 months, DARD Co., Ltd.)
-Multi-walled carbon nanotubes (CNT, Bayer Material Science)
・ Carbon fiber (CF, Toho Tenax)
Triton X-100 (polyethylene glycol mono-p-isooctyl phenyl ether, MP Biomedicals)
・ Fructose dehydrogenase (FDH, Toyobo Co., Ltd.)
・ Bilirubin oxidase (BOD, Amano Enzyme Co., Ltd.)
・D-Fructose (D(+)-fructose, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
・ D-glucose (D (+)-glucose, Wako Junyaku Co., Ltd.)
・ Cotton (BEMCOT (registered trademark), Asahi Kasei Corporation)

B.マイクロニードルアレイの作製
B-1.鋳型の作製
 鋳型を用いるMNAの作製は、先行文献(国際公開第2018/062530号等)に従って行った。
 切削加工機(モディアシステムズ社製)を用いてマイクロニードル形状を複数彫り込んだテフロン製の鋳型(メス型)を作製し、ポリジメチルシロキサン(PDMS)で2段階の転写を行うことによって、PDMSによるメス型鋳型を得た。
 鋳型の寸法(マイクロニードルの寸法)は、後述の各試験例において所望の寸法とした。
B. Preparation of microneedle array B-1. Preparation of template Preparation of MNA using a template was performed according to a prior document (International Publication No. 2018/062530, etc.).
Using a cutting machine (manufactured by Modia Systems), a Teflon mold (female mold) with multiple microneedle shapes engraved is prepared, and by performing two-step transfer with polydimethylsiloxane (PDMS), PDMS is used. A female mold was obtained.
The dimensions of the mold (dimensions of the microneedle) were set to the desired dimensions in each test example described later.

B-2.マイクロニードルアレイ1の調製
 ハイドロゲルによるマイクロニードルアレイ1の作製工程は以下に示すとおりとした。
 マイクロニードルアレイ1の形状は円錐形状とした(図2参照)。
 鋳型の寸法(マイクロニードルの寸法)は下記の通りとした。
・円柱形状の支柱部分の直径Rp0.5mm
・円柱形状の支柱部分の高さHpは0.3mm
・底面の円の直径Rb:500μm
・高さH:500μm
・MN相互間の距離(ピッチ)P:1000μm
・基材の厚さt:1000μm
 モノマーと架橋剤、重合開始剤等の混合溶液(HEMA:80質量%、MA:10質量%、その他10%)10mL、水槽内で重合(35℃、20時間、50℃、8時間)させた後に乾燥機内で加熱(100℃、1時間)し、鋳型から剥離して作製した。
 鋳型へ混合溶液を注ぐ際に、真空ポンプによる減圧(-96kPa、45分間)で脱気を行うことによって気泡の残存によるニードル形状の欠損を防いだ。
 マイクロニードルアレイ1を構成する高分子材料における単量体単位の組成は、HEMA:80質量%、MA:10質量%、その他10%であった。
 ここで、高分子材料において固定電荷を有する単量体単位の含有量は10質量%であった。
B-2. Preparation of Microneedle Array 1 The manufacturing process of the microneedle array 1 using hydrogel was as shown below.
The shape of the microneedle array 1 was conical (see FIG. 2).
The dimensions of the mold (dimensions of the microneedle) are as follows.
-Diameter Rp0.5mm of the columnar support
・ The height Hp of the columnar column is 0.3 mm.
-Diameter of the circle on the bottom Rb: 500 μm
・Height H: 500 μm
・ Distance (pitch) between MNs P: 1000 μm
-Base material thickness t: 1000 μm
10 mL of a mixed solution (HEMA: 80% by mass, MA: 10% by mass, other 10%) of a monomer, a cross-linking agent, a polymerization initiator, etc. was polymerized in a water tank (35 ° C., 20 hours, 50 ° C., 8 hours). Later, it was heated in a dryer (100 ° C., 1 hour) and peeled from the mold to prepare the product.
When pouring the mixed solution into the mold, deaeration was performed by depressurizing with a vacuum pump (-96 kPa, 45 minutes) to prevent the loss of the needle shape due to the remaining bubbles.
The composition of the monomer unit in the polymer material constituting the microneedle array 1 was HEMA: 80% by mass, MA: 10% by mass, and other 10%.
Here, the content of the monomer unit having a fixed charge in the polymer material was 10% by mass.

B-3.マイクロニードルアレイ2の調製
 ポーラス材料によるマイクロニードルアレイ2の作製工程は以下に示すとおりとした。
 マイクロニードルアレイ2の形状は図3に示す形状とした(図3参照)。
 先行技術文献(例えば、国際公開第2017/183737号等)では、通常はシンプルな円錐状であるマイクロニードルに支柱を設けることで、皮膚への刺入率がほぼ100%に向上することが報告されている。
 発明者らはさらに、刺入面積を向上させるために支柱ごとに複数のニードルを配置する構造を開発した。
 支持体の直径と高さ、支持体間の距離、およびニードルの本数を系統的に変化させて、ブタ皮膚への刺入試験によって評価した。
 その結果、マイクロニードルの寸法を下記のとおりとすることが好ましいことを見出した。
・円柱形状の支柱部分の直径Rp’:0.5mm
・円柱形状の支柱部分の高さHp’:0.3mm
・円錐形状の小MNの底面の円の直径Rb’:100μm
・円錐形状の小MNの高さH’100μm
・MN相互間の距離(ピッチ)Q:1000μm
・円柱体の支柱部分に配置される円錐体の小MNの個数:7個(中心に1個、周囲に6個、中心の1個を中心とした距離d200μmを半径とする円周上に等間隔に6個配置されている)
・基材の厚さt:1000μm
 PEG(20g)を100mLの2-methoxyethanolに加温して溶解させ、溶液A100mLを調製した。モノマーであるGMA(10mL)と架橋剤であるTRIM(5.23mL)およびTEGDMA(15.7mL)とを混合して溶液B30.93mLを調製した。
 溶液Aと溶液Bとを体積比4:3で混合して、混合直後に開始剤Irgacure184をモノマー溶液Bの体積に対して1質量%になるように加え、速やかにPDMSモールドに流し込み、紫外線を1時間照射して重合させた。
 モールドから取り出した後、メタノール:水=1:1の混合溶液に浸漬させてポロジェンであるPEGを溶出させることによってポーラス構造を有するMNA2を得た。
 マイクロニードルアレイ2を構成する高分子材料における単量体単位の組成は、GMA100質量%であった。
 マイクロニードルアレイ2の空隙率は、約40%であった。
B-3. Preparation of Microneedle Array 2 The manufacturing process of the microneedle array 2 made of a porous material was as follows.
The shape of the microneedle array 2 was the shape shown in FIG. 3 (see FIG. 3).
Prior art documents (eg, WO 2017/183737, etc.) report that providing struts on microneedles, which are usually simple cones, improves the penetration rate into the skin to almost 100%. Has been done.
The inventors have further developed a structure in which a plurality of needles are arranged for each support in order to improve the insertion area.
The diameter and height of the supports, the distance between the supports, and the number of needles were systematically varied and evaluated by a porcine skin penetration test.
As a result, they have found that it is preferable to set the dimensions of the microneedles as follows.
-Diameter of the columnar support part Rp': 0.5 mm
・ Height of columnar column Hp': 0.3mm
・The diameter Rb′ of the circle at the bottom of the conical small MN: 100 μm
・ Height of small conical MN H'100 μm
・ Distance (pitch) between MNs Q: 1000 μm
-Number of small cone MNs placed on the column portion of the cylinder: 7 (1 in the center, 6 in the periphery, on the circumference with a radius of d200 μm around the center, etc.) (6 pieces are arranged at intervals)
-Base material thickness t: 1000 μm
PEG (20 g) was heated and dissolved in 100 mL of 2-methoxyethanol to prepare 100 mL of Solution A. GMA (10 mL) as a monomer and TRIM (5.23 mL) and TEGDMA (15.7 mL) as cross-linking agents were mixed to prepare solution B30.93 mL.
Solution A and solution B are mixed at a volume ratio of 4: 3, and immediately after mixing, the initiator Irgacure 184 is added so as to be 1% by mass based on the volume of the monomer solution B, and the solution is immediately poured into a PDMS mold to emit ultraviolet rays. It was irradiated for 1 hour to polymerize.
After taking it out from the mold, it was immersed in a mixed solution of methanol:water=1:1 to elute PEG which is a porogen to obtain MNA2 having a porous structure.
The composition of the monomer unit in the polymer material constituting the microneedle array 2 was 100% by mass of GMA.
The porosity of the microneedle array 2 was about 40%.

 上記寸法のMNAにおいては、円柱状の支柱部分の頂面を皮膚に押しあてることにより、皮膚表面が張った状態にすることができ、頂面に配置された小マイクロニードルが刺入しやすくなることがわかった。そして、7本の小マイクロニードルを設けることで、刺入率100%のもとで刺入面積(刺さった針の断面積の合計)を1本の場合の7倍の4.2%に増大させることができた。 In the MNA having the above dimensions, by pressing the top surface of the columnar column portion against the skin, the skin surface can be made tense, and the small microneedles placed on the top surface can be easily inserted. I understood it. Then, by providing seven small microneedles, the insertion area (total cross-sectional area of the punctured needles) is increased to 4.2%, which is seven times that of one, under an insertion rate of 100%. I was able to do it.

B-4.マイクロニードルアレイ3の調製
 マイクロニードルアレイ2に対して酸素プラズマ処理によってポーラス材料の孔内壁にOH基等の含酸素官能基を生成させた(図示せず)。
B-4. Preparation of Microneedle Array 3 Oxygen-containing functional groups such as OH groups were generated on the inner wall of the pores of the porous material by oxygen plasma treatment on the microneedle array 2 (not shown).

B-5.マイクロニードルアレイ4の調製
 マイクロニードルアレイ2に対して分子修飾することによって固定電荷の導入を行った(図4参照)。
 修飾分子としてスルファニル酸を用いてMN2にスルホン酸基を導入して、ポーラス体の表面に固定電荷を有するMN4を作製した。
B-5. Preparation of Microneedle Array 4 A fixed charge was introduced by molecularly modifying the microneedle array 2 (see FIG. 4).
A sulfonic acid group was introduced into MN2 using sulfanilic acid as a modifying molecule to prepare MN4 having a fixed charge on the surface of the porous body.

B-6.マイクロニードルアレイ5の調製
 次に、ポーラス材料内でゲル化反応を行うことによる、孔内へのイドロゲルの充填も行った(図5)。
 図5に示すように、官能基未導入のマイクロニードルアレイ2を、スルホン酸基を有するモノマーAMPSと架橋剤MB、および反応促進剤であるAPSとTEMEDとの混合水溶液に浸漬し、50℃で3時間反応させた。
 固定電荷密度を変えたゲルによる実験においては、MB濃度を0.1Mに固定し、AMPS濃度を0.05M、0.075M、0.1M、0.125M、0.25M、0.5M、1.0Mに変化させて、AMPSゲルを調製した。
 また、固定電荷の前記ハイドロゲル単位質量当たりの量が平均で、約2.5×10-4C/cm、約3.6×10-4C/cm、約5×10-4C/cm、約6.3×10-4C/cm、約1.3×10-3C/cm、約2.5×10-3C/cm、約5×10-3C/cmと計算できる。
B-6. Preparation of Microneedle Array 5 Next, the pores were filled with idrogel by performing a gelation reaction in the porous material (FIG. 5).
As shown in FIG. 5, the microneedle array 2 having no functional group introduced is immersed in a mixed aqueous solution of a monomer AMPS having a sulfonic acid group, a cross-linking agent MB, and a reaction accelerator APS and TEMED, and at 50 ° C. The reaction was carried out for 3 hours.
In experiments using gels with different fixed charge densities, the MB concentration was fixed at 0.1M, and the AMPS concentrations were 0.05M, 0.075M, 0.1M, 0.125M, 0.25M, 0.5M, 1 AMPS gels were prepared by changing to 0.0 M.
In addition, the average amount of fixed charge per unit mass of the hydrogel is about 2.5 × 10 -4 C / cm 2 , about 3.6 × 10 -4 C / cm 2 , and about 5 × 10 -4 C. / Cm 2 , about 6.3 x 10 -4 C / cm 2 , about 1.3 x 10 -3 C / cm 2 , about 2.5 x 10 -3 C / cm 2 , about 5 x 10 -3 C /Cm 2 can be calculated.

C.マイクロニードルアレイの評価
C-1.電気浸透流の評価1
 ハイドロゲルの含水量を反映する導電度(G)のモニタリングによって、通電による電気浸透流の発生を実証した。
C. Evaluation of microneedle array C-1. Evaluation of electroosmotic flow 1
The generation of electroosmotic flow due to energization was verified by monitoring the conductivity (G), which reflects the water content of the hydrogel.

 図7は、本実施形態において、固定電荷を有するハイドロゲル材料を含むハイドロゲル(ハイドロゲル材料:HEMA80質量%、メタクリル酸10質量%)で構成される平板状部材についての導電度G(mS)をモニタリングすることによって、平板状部材における通電による電気浸透流の発生を確認する試験の概要及び結果を示す図である。(A)は、試験の概要について説明する図であり、(B)は、試験の概要を示す写真であり、(C)は、試験の結果について示す図である。 FIG. 7 shows the conductivity G (mS) of a flat plate-shaped member made of a hydrogel containing a hydrogel material having a fixed charge (hydrogel material: HEMA 80% by mass, methacrylic acid 10% by mass) in the present embodiment. It is a figure which shows the outline and the result of the test which confirms the generation of the electroosmotic flow by energization in a flat plate-shaped member by monitoring. (A) is a figure explaining the outline of a test, (B) is a photograph which shows the outline of a test, (C) is a figure which shows the result of a test.

 図7(A)、(B)に示すように、ゲルシートの一端を緩衝水溶液に浸漬した状態で導電度測定を行った。用いたハイドロゲルはHEMAを主材とし、重合時にメタクリル酸10質量%を共重合させることでマイナス電荷が固定されている。用いた高分子材料を解析したところ、HEMA80質量%、メタクリル酸10質量%であった。
 初めの25分間は自然乾燥による導電度の低下が観測されている。その後、30分間はカーボン電極への4Vの印加による通電(約0.2mA)によって緩衝水溶液を上方に汲み上げたため、自然乾燥によって低下した導電度が回復した。この場合の電圧印加の極性は、ゲルサンプル上部がマイナス,サンプル下部をプラスである。その後、極性を反転させて緩衝水溶液を輩出すると、再度乾燥したことを示す導電度の低下が観察された。これらの結果は、通電によってプラスイオンの移動方向に電気浸透流が発生したことを示している。
As shown in FIGS. 7A and 7B, the conductivity was measured with one end of the gel sheet immersed in a buffered aqueous solution. The hydrogel used was mainly composed of HEMA, and the negative charge was fixed by copolymerizing 10% by mass of methacrylic acid during the polymerization. When the polymer material used was analyzed, it was found to be 80% by mass of HEMA and 10% by mass of methacrylic acid.
During the first 25 minutes, a decrease in conductivity due to natural drying was observed. After that, for 30 minutes, the buffer solution was pumped up by energization (about 0.2 mA) by applying 4 V to the carbon electrode, so that the conductivity reduced by natural drying was recovered. In this case, the polarity of voltage application is negative at the top of the gel sample and positive at the bottom of the sample. After that, when the polarity was reversed and a buffer aqueous solution was produced, a decrease in conductivity was observed, which indicates that it was dried again. These results indicate that the electroosmotic flow was generated in the direction of movement of positive ions by energization.

C-2.電気浸透流の評価2
 PGMAポーラスを用いて固定電荷による電気浸透流の発生を評価した。
 図8はポーラスPGMAのモノリス中央のウェルに蛍光色素dextran-FITC(10kDa)を滴下して8時間後の拡がりを蛍光顕微鏡で観察した。
C-2. Evaluation of electroosmotic flow 2
The generation of electroosmotic flow due to a fixed charge was evaluated using a PGMA porous.
In FIG. 8, the fluorescent dye dextran-FITC (10 kDa) was added dropwise to the well in the center of the monolith of porous PGMA, and the spread after 8 hours was observed with a fluorescence microscope.

 図8は、本実施形態において、官能基未導入のハイドロゲル材料以外の材料(材料:GMA100質量%)で構成される平板状部材を用いて、流路に充填材料を充填しなかった場合、流路に充填材料(材料:AMPS100質量%)を充填した場合について、モノリス中央のウェルに蛍光色素dextran-FITC(10kDa)を滴下したときの蛍光色素の動態を観察することによって、平板状部材における通電による電気浸透流の発生や高分子量体の移動を確認する試験の概要及び結果を示す図である。(A)は、試験の概要について説明する図であり、(B)は、試験の結果について示す図である。(B)中、(a)は、官能基未導入・充填材料未充填の多孔質材料、通電無しの場合、(b)は、官能基未導入・充填材料未充填の多孔質材料、通電有りの場合、(c)は、官能基未導入・充填材料充填済の多孔質材料、通電無しの場合、(d)は、官能基未導入・充填材料充填済の多孔質材料、通電有りの場合、を示す。 FIG. 8 shows the case where the flow path is not filled with the filling material by using a flat plate member made of a material (material: GMA 100% by mass) other than the hydrogel material having no functional group introduced in the present embodiment. By observing the dynamics of the fluorescent dye when the fluorescent dye dextran-FITC (10 kDa) was dropped in the well in the center of the monolith, when the filling material (material: AMPS 100% by mass) was filled in the channel, It is a figure which shows the outline|summary and the result of the test which confirms generation|occurrence|production of the electroosmotic flow by movement of electricity, and movement of a high molecular weight body. (A) is a diagram for explaining the outline of the test, and (B) is a diagram showing the result of the test. In (B), (a) is a porous material with no functional group introduced/filling material unfilled, and (b) is a porous material with no functional group introduced/filling material unfilled, with current applied. In the case of, (c) is a porous material with no functional group introduced and filled with a filling material, and without electricity, (d) is a porous material with no functional group introduced and filled with a filling material, and with electricity. , Is shown.

 未処理のポーラス体(a,b)及びハイドロゲル充填ポーラス体(c,d)を用い、8時間の通電(2.5mA/cm、図の下から上への方向)の無し(a,c)と有り(b,d)で結果を比較した。
 ここで用いたゲル充填条件は、モノマー濃度を0.5Mとし、緩衝液をMcIlvaineバッファー(pH6)とした。ゲル充填ポーラス体に通電した場合(d)に上方へ偏った色素の拡がりが観測され、その他の条件では、ほぼ上下対称な単純拡散で解釈できる結果となっている。
 この結果は、ハイドロゲルの充填による固定電荷の導入によって、ポーラス体に電気浸透流が効率良く発生したことを示唆している。
Using the untreated porous body (a, b) and the hydrogel-filled porous body (c, d), there was no energization ( 2.5 mA / cm 2 , direction from bottom to top in the figure) for 8 hours (a, The results were compared with c) and with (b, d).
The gel filling conditions used here were a monomer concentration of 0.5 M and a buffer solution of McIlvaine buffer (pH 6). When current is applied to the gel-filled porous body (d), the upward spread of the dye is observed, and under other conditions, the result can be interpreted by simple diffusion that is almost vertically symmetrical.
This result suggests that the electroosmotic flow was efficiently generated in the porous body by introducing the fixed charge by filling the hydrogel.

C-3.電気浸透流の評価3
 ハイドロゲルを充填したポーラス体に発生する電気浸透流を、フランツセルを用いた実験によっても評価した。
 図9は、本実施形態において、ハイドロゲル材料以外の材料を含むポーラス体(材料:GMA100質量%)の空隙に充填材料(材料:AMPS100質量%)を充填して構成される平板状部材を用いて、フランツセルの一方のセルに蛍光色素dextran-FITC(10kDa)を滴下したときの蛍光色素の動態を観察することによって、平板状部材における通電による電気浸透流の発生や高分子量体の移動を確認する試験の概要及び結果を示す図である。(A)は、試験の概要について説明する図であり、(B)は、試験の結果について示す図である。
 ポーラス体は厚さ1mmで面積は0.5cmであり、モノマーAMPS(0.05M)と架橋剤MB(0.1M)によるゲルが充填されている。
 2mAを通電しながら右側の溶液を0.1mLサンプリングして(1時間毎)、蛍光分子dextran-FITC(10kDa)の濃度をプレートリーダーで測定した結果を図9(B)にプロットした。
 通電によって右側への蛍光分子の移動が加速しており、この実験によっても、プラスイオンの移動方向に電気浸透流が生じていることが確かめられた。
C-3. Evaluation of electroosmotic flow 3
The electroosmotic flow generated in the porous body filled with hydrogel was also evaluated by the experiment using Franz cell.
FIG. 9 uses a flat plate member formed by filling voids of a porous body (material: GMA 100% by mass) containing a material other than the hydrogel material with a filling material (material: AMPS 100% by mass) in the present embodiment. By observing the dynamics of the fluorescent dye when the fluorescent dye dextran-FITC (10 kDa) is dropped into one cell of the Franz cell, the generation of electroosmotic flow and the movement of high molecular weight bodies due to energization in the flat plate-shaped member can be observed. It is a figure which shows the outline and the result of the test to confirm. (A) is a figure explaining the outline of a test, and (B) is a figure showing the result of a test.
The porous body has a thickness of 1 mm and an area of 0.5 cm 2 , and is filled with a gel containing the monomer AMPS (0.05 M) and the cross-linking agent MB (0.1 M).
0.1 mL of the solution on the right side was sampled while energizing 2 mA (every hour), and the concentration of the fluorescent molecule dextran-FITC (10 kDa) was measured with a plate reader and plotted in FIG. 9 (B).
The movement of fluorescent molecules to the right is accelerated by energization, and this experiment also confirmed that an electroosmotic flow is generated in the direction of movement of positive ions.

C-4.電気浸透流の評価4
 蛍光分子を用いた図8と図9の実験は、蛍光分子のサイズが小さくないために(10kDa)、特にゲル密度が高い場合に流れが評価し難くなる(流れが発生しても分子が移動しない)。そこで、移動する水の量を直接評価することも行った。
 図10は、本実施形態において、ハイドロゲル材料以外の材料を含むポーラス体(材料:GMA100質量%)の空隙に充填材料(材料:AMPS100質量%)を充填して構成される平板状部材を用いて、密閉したフランツセルの一方から他方への水の移動を観察することによって、平板状部材における通電による電気浸透流の発生を確認する試験の概要及び結果を示す図である。(A)は、試験の概要について説明する図であり、(B)は、試験の結果について示す図である。
C-4. Evaluation of electroosmotic flow 4
In the experiments of FIGS. 8 and 9 using fluorescent molecules, it is difficult to evaluate the flow (the molecules move even if the flow occurs) because the size of the fluorescent molecules is not small (10 kDa), especially when the gel density is high. do not do). Therefore, we also directly evaluated the amount of water that moved.
FIG. 10 uses a flat plate member formed by filling voids of a porous body (material: GMA 100% by mass) containing a material other than the hydrogel material with a filling material (material: AMPS 100% by mass) in the present embodiment. FIG. 3 is a diagram showing an outline and results of a test for confirming the generation of electroosmotic flow due to energization in a flat plate-shaped member by observing the movement of water from one of the closed Franz cells to the other. (A) is a figure explaining the outline of a test, and (B) is a figure showing the result of a test.

 図10(A)のように、モノマーAMPS(0.05M)と架橋剤MB(0.1M)によるゲルが充填してあるポーラス体を組み込んだフランツセルによって、6時間通電後の水面の高さの変化(Δh)から水の移動を評価した。
 図10(B)のように、水の移動速度は通電電流に比例して変化し、40mAの場合は3mL/h・cmの流束で水が移動したことが示された。
 ただし、この実験では静水圧が流れを抑え込む効果が含まれてしまっているので、正確な流束を測定するためには静水圧が発生しない実験系(セルの構造)を用いる必要がある。
 とはいえ、電気浸透流による水の移動が定量測定可能であることを示せた意義は大きい。
As shown in FIG. 10 (A), the height of the water surface after energization for 6 hours by a Franz cell incorporating a porous body filled with a gel containing a monomer AMPS (0.05 M) and a cross-linking agent MB (0.1 M). The movement of water was evaluated from the change (Δh) of.
As shown in FIG. 10B, the moving speed of water changed in proportion to the applied current, and it was shown that the water moved at a flux of 3 mL/h·cm 2 in the case of 40 mA.
However, since this experiment includes the effect that hydrostatic pressure suppresses the flow, it is necessary to use an experimental system (cell structure) that does not generate hydrostatic pressure in order to measure the accurate flux.
However, it is significant to show that the movement of water due to electroosmotic flow can be quantitatively measured.

 また、酸素プラズマ処理を行ったMN3、及びスルホン酸基を導入したMN4においても、電気浸透流の発生が観測された。 Also, generation of electroosmotic flow was observed in MN3 that had been subjected to oxygen plasma treatment and MN4 that had sulfonic acid groups introduced.

D.マイクロニードルアレイの作製・評価
 「B-6.マイクロニードルアレイ5の調製」における調製と同様に、0.05M、0.5Mの異なる濃度のモノマーAMPSと架橋剤MB(0.1M)とにより調製したAMPSゲルが充填してあるマイクロニードルアレイを作製した。
 図11(A)(a)は、AMPS0.05Mのゲルを充填したマイクロニードルの一部を拡大して示す電子顕微鏡写真であり、図11(A)(b)にAMPS0.5Mのゲルを充填したマイクロニードルの一部を拡大して示す電子顕微鏡写真である。
 図11(A)(a)、(b)に示すように、AMPS0.05Mでは、ポーラスな空孔の表面にゲルが薄く広がっており、AMPS0.5Mでは、空孔がゲルによってふさがっていることが確かめられた。
D. Preparation and evaluation of microneedle array Similar to the preparation in "B-6. Preparation of microneedle array 5", prepared by monomer AMPS with different concentrations of 0.05M and 0.5M and cross-linking agent MB (0.1M). A microneedle array filled with the AMPS gel was prepared.
11 (A) and 11 (a) are electron micrographs showing a part of a microneedle filled with a gel of AMPS 0.05M in an enlarged manner, and FIGS. 11 (A) and 11 (b) are filled with a gel of AMPS 0.5 M. It is an electron micrograph which shows a part of the microneedle enlarged.
As shown in FIGS. 11A, 11A and 11B, in AMPS0.05M, the gel spreads thinly on the surface of the porous pores, and in AMPS0.5M, the pores are blocked by the gel. Was confirmed.

 「C-4.電気浸透流の評価4」における調製と同様に、ハイドロゲル材料以外の材料を含むポーラス体(材料:GMA100質量%)の空隙に充填材料(材料:AMPS100質量%)を充填して構成される平板状部材を用いた。充填材料の調製にあたっては、0~1.5Mの異なる濃度(0M、0.05M、0.1M、0.5M、1.0M、1.5M)のモノマーAMPSと架橋剤MB(0.1M)とにより調製したAMPSゲルを用いた。
 図11(B)は、0~1.5Mの異なるAMPS濃度のAMPSゲルを充填して構成される平板状部材を用いて、「C-4.電気浸透流の評価4」における評価と同様に電気浸透流の発生を確認する試験を行ったときの結果を示す図である。
 図11(B)(a)のように、水の移動速度はAMPS濃度により変動した。水の移動速度は、0.05Mの部分に一度ピークが存在した後、0.5Mまでの間に下がり、その後、AMPS濃度が高くなるにつれて上がることが分かった。
 これは、図11(B)に示すようなメカニズムと考察される。図11(B)(b)に示すポーラス体の内部に、AMPS0.05Mの場合は図11(B)(c)のように空孔内部の表面にゲルが薄く広がることで、生じるゲルによる空孔の内部に高い電気浸透力が生じる。AMPS0.5Mの場合は図11(B)(d)のように空孔内がゲルで充填されることで水の移動速度の上昇が弱まる。そして、AMPS1.5Mの場合は図11(B)(e)のようにゲル内の電荷密度が高まることでさらに電気浸透力が高まっていく、という現象であると考えられる。従って、水を輸送するうえではAMPSの濃度が高いことが重要であると示された。
Similar to the preparation in "C-4. Evaluation of electroosmotic flow 4", the voids of the porous body (material: GMA 100% by mass) containing a material other than the hydrogel material are filled with the filling material (material: AMPS 100% by mass). The flat plate-shaped member configured as follows was used. In preparing the filling material, different concentrations of 0-1.5M (0M, 0.05M, 0.1M, 0.5M, 1.0M, 1.5M) monomer AMPS and crosslinking agent MB (0.1M) were used. The AMPS gel prepared by the above was used.
FIG. 11B is similar to the evaluation in “C-4. Evaluation 4 of electroosmotic flow” using a flat plate-shaped member configured by packing AMPS gels having different AMPS concentrations from 0 to 1.5M. It is a figure which shows the result at the time of performing the test which confirmed the generation of the electroosmotic flow.
As shown in FIGS. 11B and 11A, the moving speed of water fluctuated depending on the AMPS concentration. It was found that the moving speed of water had a peak once in the 0.05M part, then decreased to 0.5M, and then increased as the AMPS concentration increased.
This is considered as a mechanism as shown in FIG. 11 (B). In the case of AMPS 0.05M, the gel spreads thinly on the surface inside the pores as shown in FIGS. 11 (B) and 11 (c) inside the porous body shown in FIGS. 11 (B) and 11 (b). High electroosmotic force is generated inside the hole. In the case of AMPS 0.5M, the increase in the moving speed of water is weakened by filling the pores with gel as shown in FIGS. 11B and 11D. Then, in the case of AMPS 1.5M, it is considered that the phenomenon is that the electroosmotic force is further increased by increasing the charge density in the gel as shown in FIGS. Therefore, it was shown that a high concentration of AMPS is important for transporting water.

 「C-4.電気浸透流の評価4」における調製と同様に、ハイドロゲル材料以外の材料を含むポーラス体(材料:GMA100質量%)の空隙に充填材料(材料:AMPS100質量%)を充填して構成される平板状部材を用いた。充填材料の調製にあたっては、0~1.0Mの異なる濃度(0M、0.025M、0.05M、0.075M、0.1M、0.25M、0.5M、1.0M)のモノマーAMPSと架橋剤MB(0.1M)とにより調製したAMPSゲルを用いた。
 図11(C)は、0~1.0Mの異なるAMPS濃度のAMPSゲルを充填して構成される平板状部材を用いて、「C-3.電気浸透流の評価3」における評価と同様に蛍光色素dextran-FITC(10kDa)を滴下したときの蛍光色素の動態を観察することによって、電気浸透流の発生や高分子量体の移動を確認する試験を行ったときの結果を示す図である。
 図11(C)(a)のように、蛍光分子の移動度はAMPS濃度により変動した。0.05Mに最大のピークがあり、それより大きい濃度では移動量が減少することが示された。
 これは、図11(C)に示すようなメカニズムと考察される。図11(C)(b)に示すポーラス体内部に、図11(C)(c)のように0.05MのAMPSゲルが表面に薄く広がっている際は、10kDaのdextran-FITCは高い電気浸透力を受けて通過するのに対し、図11(C)(d)の0.5MのAMPSゲル、図11(C)(e)の1MのAMPSゲルでは、ゲルが空孔をふさぐため、dextran-FITCの通過が物理的に阻害される、という現象であると考えられる。従って、通常皮膚の角質バリアによって侵入を阻まれる500Da以上の分子を輸送するうえでは、モノマーAMPSの濃度には最適値が存在し、例えば10kDa程度の大きな分子を輸送するうえでは0.05Mが最適であることが示された。
Similar to the preparation in "C-4. Evaluation of electroosmotic flow 4", the voids of the porous body (material: GMA 100% by mass) containing a material other than the hydrogel material are filled with the filling material (material: AMPS 100% by mass). The flat plate-shaped member configured as follows was used. In the preparation of the filling material, the monomer AMPS having different concentrations (0M, 0.025M, 0.05M, 0.075M, 0.1M, 0.25M, 0.5M, 1.0M) of 0 to 1.0M was used. An AMPS gel prepared with the cross-linking agent MB (0.1M) was used.
FIG. 11C shows the same evaluation as in “C-3. Evaluation 3 of electroosmotic flow” using a flat plate member configured by filling AMPS gels having different AMPS concentrations of 0 to 1.0M. It is a figure which shows the result when the test which confirmed the generation of an electroosmotic flow and the movement of a high molecular weight body was performed by observing the dynamics of a fluorescent dye when the fluorescent dye dextran-FITC (10 kDa) was dropped.
As shown in FIGS. 11C and 11A, the mobility of the fluorescent molecule varied depending on the AMPS concentration. It was shown that there was a maximum peak at 0.05M and that higher concentrations reduced migration.
This is considered as a mechanism as shown in FIG. 11 (C). When a 0.05 M AMPS gel is thinly spread on the surface as shown in FIGS. 11 (C) and 11 (c) inside the porous body shown in FIGS. 11 (C) and 11 (b), the 10 kDa dextran-FITC has high electricity. In contrast, in the 0.5 M AMPS gel shown in FIGS. 11 (C) and 11 (d) and the 1 M AMPS gel shown in FIGS. 11 (C) and 11 (e), the gel closes the pores and thus passes through. It is considered to be a phenomenon that the passage of dextran-FITC is physically inhibited. Therefore, there is an optimum concentration of monomer AMPS for transporting molecules of 500 Da or more, which are normally blocked by the keratin barrier of the skin, and 0.05 M is optimal for transporting large molecules of, for example, about 10 kDa. Was shown to be.

 「B-6.マイクロニードルアレイ5の調製」における調製と同様に、1.5Mの濃度のモノマーAMPSと架橋剤MB(0.1M)とにより調製したAMPSゲルが充填してあるマイクロニードルを作製した。
 また、ブタ皮膚の標本を用意した。
 図12(A)は、1.5Mの濃度のモノマーAMPSと架橋剤MB(0.1M)とにより調製したAMPSゲルが充填してあるマイクロニードル(a)、ブタ皮膚の標本に(a)のニードルを刺入したもの(b)、ブタ皮膚の標本のみ(c)、のそれぞれについて、フランツセルを用いて水面の高さの変化から水の移動速度を評価したときの結果を示す図である。
 図12(A)のように、皮膚のみでは水分移動量は低かったが、マイクロニードルの刺入によって2倍程度に上昇した。皮膚とマイクロニードルとの組み合わせにおける水分移動量が、マイクロニードル単体における水分移動量より低いのは、マイクロニードルによって上昇した電気浸透力に対して、皮膚の電気浸透力が律速となっているためと考えられる。
 図12(B)、(C)は、グルコースを充填したブタ皮膚の標本に1.5Mの濃度のモノマーAMPSと架橋剤MB(0.1M)とにより調製したAMPSゲルが充填してあるマイクロニードルを刺入したもの(a)、グルコースを充填したブタ皮膚の標本のみ(b)、のそれぞれについて、フランツセルに標本を挟み2mA/cmの電流を流し、グルコースアッセイキットによって皮膚内部から外部に向けたグルコースの移動量、グルコースの移動速度を評価したときの結果を示す図である。(B)は、グルコースの移動量の評価結果を示し(黒色の丸印及び実線は(a)を示し、白色の丸印及び破線は(b)を示す。)、(C)は、グルコースの移動速度の評価結果を示す。
 図12(B)、(C)のように、グルコースは180Da程度の小分子で皮膚を貫通するため、皮膚単体でもグルコースの移動が見られたが、マイクロニードルを用いて電気浸透力を高めると3倍程度の大きい速度でグルコースが移動することがわかった。従って、マイクロニードルを用いることで皮膚内部から間質液および生体小分子を高い効率でサンプリングできることが示された。
Similar to the preparation in "B-6. Preparation of Microneedle Array 5", a microneedle filled with AMPS gel prepared by a monomer AMPS having a concentration of 1.5 M and a cross-linking agent MB (0.1 M) was prepared. did.
In addition, a specimen of porcine skin was prepared.
FIG. 12 (A) shows a microneedle (a) filled with an AMPS gel prepared by a monomer AMPS having a concentration of 1.5 M and a cross-linking agent MB (0.1 M), and a specimen of pig skin (a). It is a figure which shows the result when the moving speed of water was evaluated from the change of the height of the water surface using a Franz cell for each of the needle-inserted one (b) and the pig skin specimen only (c). ..
As shown in FIG. 12(A), the amount of water transfer was low only in the skin, but increased by about 2 times due to the microneedle insertion. The amount of water transfer in the combination of the skin and the microneedle is lower than the amount of water transfer in the microneedle alone because the electroosmotic force of the skin is rate-determining with respect to the electroosmotic force increased by the microneedle. Conceivable.
12 (B) and 12 (C) show microneedles in which a glucose-filled pig skin specimen is filled with an AMPS gel prepared with a 1.5 M concentration of monomeric AMPS and a cross-linking agent MB (0.1 M). For each of the punctured specimen (a) and the glucose-filled porcine skin specimen (b), a 2 mA / cm 2 current was passed through the Franz cell, and a glucose assay kit was used to remove the specimen from the inside of the skin to the outside. It is a figure which shows the result when the movement amount of glucose and the movement rate of glucose were evaluated. (B) shows the evaluation result of the amount of glucose transfer (black circles and solid lines indicate (a), white circles and broken lines indicate (b)), and (C) indicates glucose. The evaluation result of the moving speed is shown.
As shown in FIGS. 12 (B) and 12 (C), since glucose penetrates the skin with a small molecule of about 180 Da, glucose movement was observed even in the skin alone, but when the electroosmotic force is increased by using microneedles, It was found that glucose moves at a rate as high as 3 times. Therefore, it was shown that interstitial fluid and small biomolecules can be sampled from the inside of the skin with high efficiency by using microneedles.

 「B-6.マイクロニードルアレイ5の調製」における調製と同様に、0.05Mの濃度のモノマーAMPSと架橋剤MB(0.1M)とにより調製したAMPSゲルが充填してあるマイクロニードルを作製した。また、AMPSゲルを充填していないマイクロニードルも同様に作製した。
 図13(A)は、0.05Mの濃度のモノマーAMPSと架橋剤MB(0.1M)とにより調製したAMPSゲルが充填してあるマイクロニードル、AMPSゲルで充填していないマイクロニードル、のそれぞれをブタ皮膚の標本に刺入し、それらを別々にフランツセルで挟み込んで0.5mA/cmの電流を流し、10kDaのdextran-FITCがブタ皮膚外部から内部へ移動する量を評価したときの結果を示す図である。
 図13(A)のように、AMPSを充填していないニードルではdextran-FITCはほぼ移動しなかったが、AMPSを充填したニードルでは高い輸送能があることが示された。
 図13(B)(C)は、ブタ皮膚の標本に0.05Mの濃度のモノマーAMPSと架橋剤MB(0.1M)とにより調製したAMPSゲルが充填してあるマイクロニードルを刺入したもの、マイクロニードルを刺入していないもの、のそれぞれについて、皮膚外部から10kDaのdextran-FITC溶液を接触させて0.5mA/cmの電流を流した時の、皮膚内部へのdextran-FITCの浸透を評価したときの様子を示す写真である。
 図13(B)(C)のように、(C)では、dextran-FITCが皮膚バリア機能によって浸透せず表面に沈着しているのみであるが(図中の両矢印で示される明るい箇所の厚み参照)、(B)では、ニードルによってさらに深くまで浸透していることが示された(図中の両矢印で示される明るい箇所の厚み参照)。従って、皮膚に流しても炎症などを生じない0.5mA/cmの低電流によって、ニードルを介することで通常は皮膚バリア機能に阻まれる大きな分子を皮膚内部に導入できることが示された。
Similar to the preparation in "B-6. Preparation of Microneedle Array 5", a microneedle filled with AMPS gel prepared by a monomer AMPS having a concentration of 0.05 M and a cross-linking agent MB (0.1 M) was prepared. did. In addition, microneedles not filled with AMPS gel were also produced in the same manner.
FIG. 13 (A) shows a microneedle filled with AMPS gel prepared with a monomer AMPS having a concentration of 0.05 M and a cross-linking agent MB (0.1 M), and a microneedle not filled with AMPS gel, respectively. Was inserted into a porcine skin specimen, and they were separately sandwiched between Franz cells and a current of 0.5 mA / cm 2 was passed to evaluate the amount of 10 kDa dextran-FITC moving from the outside to the inside of the porcine skin. It is a figure which shows the result.
As shown in FIG. 13 (A), the dextran-FITC did not move much with the needles not filled with AMPS, but it was shown that the needles filled with AMPS had high transport capacity.
13 (B) and 13 (C) show a porcine skin specimen in which microneedles filled with an AMPS gel prepared with a monomer AMPS having a concentration of 0.05 M and a cross-linking agent MB (0.1 M) were inserted. When a 10 kDa dextran-FITC solution was brought into contact with each other from the outside of the skin and a current of 0.5 mA / cm 2 was passed, the dextran-FITC inside the skin It is a photograph which shows the state when the penetration was evaluated.
As shown in FIGS. 13B and 13C, in (C), dextran-FITC does not permeate due to the skin barrier function and is only deposited on the surface (the bright spots indicated by the double-headed arrows in the figure). (See Thickness), (B) showed that the needle penetrated deeper (see the thickness of the bright spot indicated by the double-headed arrow in the figure). Therefore, it was shown that a low current of 0.5 mA / cm 2 , which does not cause inflammation even when flowed through the skin, allows large molecules that are normally blocked by the skin barrier function to be introduced into the skin through a needle.

 カーボン繊維にCNTを修飾した電極に、さらにFDHを修飾することでフルクトースの存在下で電流を生じるようにしたアノード電極(1cm)と、さらにBODを修飾することで酸素の存在下で電流を生じるようにしたカソード電極(1cm)をそれぞれ作成し、それらを1つずつ綿の上に並べたものを一つのバイオ電池とした。
 このバイオ電池を3つ直列に並べ、さらにアノード1つとカソード1つをそれぞれdextran-FITC(10kDa)を充填した綿の上に置いたものとともにリード線でつなぎ、直列化したバイオ電池を作製した。アノード1つ、カソード1つを別々に置いた綿の下に、モノマーAMPS(0.05M)と架橋剤MB(0.1M)とによるAMPSゲルが充填してあるポーラスマイクロニードルを1つずつ配置し、それをブタ皮膚標本に刺入した。上面の電池がフルクトースと酸素を燃料として発電することで、電気浸透流が生じ、dextran-FITCが皮膚内に導入される様子を観察した。
 図14(A)は、作製したバイオ電池の概要、及びグルコースを充填したブタ皮膚に0.05Mの濃度のモノマーAMPSと架橋剤MB(0.1M)とにより調製したAMPSゲルが充填してあるマイクロニードルを刺入れた際に、バイオ電池が発電することで、電気浸透流が生じる様子を示す図である。
A CNT-modified electrode made of carbon fiber, an anode electrode (1 cm 2 ) that is further modified with FDH to generate an electric current in the presence of fructose, and a BOD is further modified to generate an electric current in the presence of oxygen. Cathode electrodes (1 cm 2 ) were prepared so as to be generated, and each of them was arranged one by one on cotton to form one biobattery.
Three of these biobatteries were arranged in series, and one anode and one cathode were respectively placed on cotton filled with dextran-FITC (10 kDa) and connected with a lead wire to prepare a biobattery in series. One porous microneedle filled with AMPS gel with monomer AMPS (0.05M) and cross-linking agent MB (0.1M) is placed under cotton with one anode and one cathode separately placed. And it was inserted into a porcine skin specimen. It was observed that the battery on the upper surface generated electric power by using fructose and oxygen as fuel to generate electroosmotic flow, and dextran-FITC was introduced into the skin.
FIG. 14 (A) shows an outline of the prepared biobattery and glucose-filled pig skin filled with an AMPS gel prepared with a monomer AMPS at a concentration of 0.05 M and a cross-linking agent MB (0.1 M). It is a figure which shows a mode that an electroosmotic flow generate|occur|produces when a biobattery produces electric power, when a microneedle is inserted.

 図14(B)は、バイオ電池が発電している間に流れた電流密度の時間経過を示す図である。
 図14(B)のように、1時間の間、生体に対して安全な0.5mA/cm以下の電流を安定して流せることが示された。
FIG. 14(B) is a diagram showing the time course of the current density that has flowed while the bio battery is generating power.
As shown in FIG. 14B, it was shown that a current of 0.5 mA / cm 2 or less, which is safe for a living body, can be stably applied for 1 hour.

 図14(C)は、発電1時間後に回収したブタ皮膚の切片を蛍光顕微鏡で観察した様子を示す写真である。
 図14(C)のように、1時間後に回収した皮膚の切片を蛍光顕微鏡で観察したところ、dextran-FITCが皮膚の下に深く浸透していることが示された。これによって、通常はバリア機能によって阻まれる大きな分子が、小型のバイオ電池とマイクロニードルの組み合わせによって皮膚内に導入できることが示された。
FIG. 14C is a photograph showing a section of pig skin collected 1 hour after power generation, which was observed with a fluorescence microscope.
As shown in FIG. 14(C), when a section of the skin collected after 1 hour was observed with a fluorescence microscope, it was shown that dextran-FITC deeply penetrated under the skin. This showed that large molecules, normally blocked by barrier function, could be introduced into the skin by a combination of small biobattery and microneedles.

 図14(D)は、グルコースを充填したブタ皮膚の標本にモノマーAMPS(1.5M)と架橋剤MB(0.1M)によるゲルが充填してあるポーラスマイクロニードルを刺入し、それをバイオ電池で駆動したとき及び駆動していないときの、ニードル上面に抽出されたグルコースの量をグルコースアッセイキットによって評価した結果を示す図である。
 図14(D)のように、バイオ電池が無い場合はグルコースがほとんど抽出されなかったが、バイオ電池によって電流を発生させ、電気浸透流を引き起こすことで、グルコースが皮膚の内部から外部へ、さらにマイクロニードル上部へ抽出されることが示された。従って、小型のバイオ電池とマイクロニードルの組み合わせによって皮膚内部から生体小分子をサンプリングすることが可能であることが示された。
In FIG. 14 (D), a porous microneedle filled with a gel containing a monomer AMPS (1.5M) and a cross-linking agent MB (0.1M) was inserted into a glucose-filled pig skin specimen, and the bio was inserted. It is a figure which shows the result of having evaluated the amount of glucose extracted on the upper surface of a needle by a glucose assay kit when it was driven by a battery and when it was not driven.
As shown in FIG. 14D, glucose was hardly extracted in the absence of the biobattery, but the biobattery generated an electric current to cause an electroosmotic flow, so that glucose was further extracted from the inside to the outside of the skin. It was shown to be extracted to the top of the microneedles. Therefore, it was shown that it is possible to sample small biomolecules from the inside of the skin by combining a small bio-cell and microneedles.

 本発明によれば、電気浸透流を好適に発生させることが可能なマイクロニードルアレイ、パッチを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a microneedle array or patch capable of suitably generating an electroosmotic flow.

 1       マイクロニードルアレイ
 2       マイクロニードル
 3       ハイドロゲル
 4       ポーラス体
 5       基材
 6       空隙
 10      パッチ
 11      電極
 12      通電手段
 Rb      円錐形状の小MNの底面の円の直径
 H       円錐形状の小MNの高さ
 Rp      円柱形状の支柱部分の直径
 Hp      円柱形状の支柱部分の高さ
 P       ピッチ
 Rb’     円錐形状の小MNの底面の円の直径
 H’      円錐形状の小MNの高さ
 Rp’     円柱形状の支柱部分の直径
 Hp’     円柱形状の支柱部分の高さ
 Q       ピッチ
 d       距離
 t       基材の厚さ
1 Microneedle array 2 Microneedle 3 Hydrogel 4 Porous body 5 Base material 6 Void 10 Patch 11 Electrode 12 Conducting means Rb Diameter of the bottom circle of the small conical MN H Height of the small conical MN Rp Cylindrical Diameter of strut part Hp Height of columnar strut part P pitch Rb' Diameter of circle on the bottom of small conical MN H'Height of small conical MN Rp'Diameter of columnar column Hp'Cylindrical Height of column part of shape Q pitch d distance t thickness of base material

Claims (20)

 流路に固定電荷を有することを特徴とする、マイクロニードルアレイ。 A microneedle array characterized by having a fixed charge in the flow path.  ハイドロゲル材料を含むハイドロゲルである、請求項1に記載のマイクロニードルアレイ。 The microneedle array according to claim 1, which is a hydrogel containing a hydrogel material.  前記ハイドロゲルにおける前記固定電荷の前記ハイドロゲル単位質量当たりの量が平均で1C/g~200C/gである、請求項2に記載のマイクロニードルアレイ。 The microneedle array according to claim 2, wherein the amount of the fixed charges in the hydrogel per unit mass of the hydrogel is 1 C/g to 200 C/g on average.  前記ハイドロゲル材料が前記固定電荷を有する単量体単位を含む高分子材料であり、
 前記ハイドロゲル材料における前記固定電荷を有する単量体単位の含有量が0.1質量%以上である、
請求項2又は3に記載のマイクロニードルアレイ。
The hydrogel material is a polymer material containing a monomer unit having the fixed charge,
The content of the fixed charge monomer unit in the hydrogel material is 0.1% by mass or more.
The microneedle array according to claim 2 or 3.
 前記固定電荷を有する単量体単位が、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、アミノ基からなる群から選択される少なくとも一つを含む、請求項4に記載のマイクロニードルアレイ。 The microneedle array according to claim 4, wherein the monomer unit having a fixed charge contains at least one selected from the group consisting of a sulfonic acid group, a carboxyl group, a phosphoric acid group, and an amino group.  ハイドロゲル材料以外の材料を含むポーラス体である、請求項1に記載のマイクロニードルアレイ。 The microneedle array according to claim 1, which is a porous body containing a material other than a hydrogel material.  前記ポーラス体における前記固定電荷の前記ポーラス体単位表面積当たりの量が平均で1×10-7C/cm~5×10-2C/cmである、請求項6に記載のマイクロニードルアレイ。 The microneedle array according to claim 6, wherein the amount of the fixed charge per unit surface area of the porous body in the porous body is 1 × 10 -7 C / cm 2 to 5 × 10 -2 C / cm 2 on average. ..  前記ポーラス体の表面に前記固定電荷を有する官能基が導入されている、請求項6又は7に記載のマイクロニードルアレイ。 The microneedle array according to claim 6 or 7, wherein the functional group having a fixed charge is introduced on the surface of the porous body.  前記官能基が、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、アミノ基からなる群から選択される少なくとも一つを含む、請求項8に記載のマイクロニードルアレイ。 The microneedle array according to claim 8, wherein the functional group includes at least one selected from the group consisting of a sulfonic acid group, a carboxyl group, a phosphoric acid group, and an amino group.  前記ポーラス体における前記官能基の前記ポーラス体単位表面積当たりの量が1×10-13モル/cm以上である、請求項8又は9に記載のマイクロニードルアレイ。 10. The microneedle array according to claim 8, wherein the amount of the functional group in the porous body per unit surface area of the porous body is 1×10 −13 mol/cm 2 or more.  前記ポーラス体の表面に酸素プラズマ処理がされている、請求項9に記載のマイクロニードルアレイ。 The microneedle array according to claim 9, wherein the surface of the porous body is treated with oxygen plasma.  前記ポーラス体の空隙に充填材料が充填されている、請求項6~11のいずれか一項に記載のマイクロニードルアレイ。 The microneedle array according to any one of claims 6 to 11, wherein a filling material is filled in the voids of the porous body.  前記充填材料がハイドロゲル材料を含むハイドロゲルである、請求項12に記載のマイクロニードルアレイ。 The microneedle array according to claim 12, wherein the filling material is a hydrogel containing a hydrogel material.  前記ハイドロゲルにおける前記固定電荷の前記ハイドロゲル単位質量当たりの量が平均で1C/g~5000C/gである、請求項13に記載のマイクロニードルアレイ。 The microneedle array according to claim 13, wherein the amount of the fixed charges in the hydrogel per unit mass of the hydrogel is 1 C/g to 5000 C/g on average.  前記ハイドロゲル材料は、コラーゲン、グルコマンナン、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸ナトリウム、ポリ2-ヒドロキシエチルメタクリル酸、ポリ2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸からなる群から選択される少なくとも一つを含む、請求項2~5、13、14のいずれか一項に記載のマイクロニードルアレイ。 Examples of the hydrogel material include collagen, glucomannan, carboxymethyl cellulose, sodium carboxymethyl cellulose, polyacrylic acid, sodium polyacrylate, polymethacrylic acid, sodium polymethacrylate, poly-2-hydroxyethylmethacrylic acid, poly-2-acrylamide-2. -The microneedle array according to any one of claims 2 to 5, 13 and 14, comprising at least one selected from the group consisting of methylpropanesulfonic acid.  前記ハイドロゲル材料以外の材料は、樹脂、酸化物、金属からなる群から選択される少なくとも一つを含む、請求項6~14のいずれか一項に記載のマイクロニードルアレイ。 The microneedle array according to any one of claims 6 to 14, wherein the material other than the hydrogel material contains at least one selected from the group consisting of resin, oxide, and metal.  複数のマイクロニードルが基材上に立設されている、請求項1~16のいずれか一項に記載のマイクロニードルアレイ。 The microneedle array according to any one of claims 1 to 16, wherein a plurality of microneedles are erected on a base material.  前記マイクロニードルが小マイクロニードルを備えた柱状体を含む、請求項1~17のいずれか一項に記載のマイクロニードルアレイ。 The microneedle array according to any one of claims 1 to 17, wherein the microneedles include a columnar body including small microneedles.  前記小マイクロニードルを複数本備え、前記柱状体を複数本含む、請求項18に記載のマイクロニードルアレイ。 The microneedle array according to claim 18, comprising a plurality of the small microneedles and including a plurality of the columnar bodies.  請求項1~19のいずれか一項に記載のマイクロニードルアレイと、前記マイクロニードルアレイに接触して設けられた複数の電極とを含むことを特徴とする、パッチ。 A patch comprising the microneedle array according to any one of claims 1 to 19 and a plurality of electrodes provided in contact with the microneedle array.
PCT/JP2020/009278 2019-03-04 2020-03-04 Microneedle array and patch Ceased WO2020179850A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021503636A JP7441531B2 (en) 2019-03-04 2020-03-04 microneedle array, patch

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019039040 2019-03-04
JP2019-039040 2019-03-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020179850A1 true WO2020179850A1 (en) 2020-09-10

Family

ID=72337477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/009278 Ceased WO2020179850A1 (en) 2019-03-04 2020-03-04 Microneedle array and patch

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7441531B2 (en)
WO (1) WO2020179850A1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112957607A (en) * 2021-01-30 2021-06-15 上海应用技术大学 Microneedle transdermal patch and preparation method thereof
WO2021225826A1 (en) * 2020-05-06 2021-11-11 The Regents Of The University Of California Bioorthogonal catalytic patch and methods of using the same
JP2022083780A (en) * 2020-11-25 2022-06-06 国立大学法人東北大学 Microneedle array, patch
JP2023069170A (en) * 2021-11-05 2023-05-18 国立大学法人東北大学 Electroosmosis flow pump and biological tissue sticking kit
JP2023102310A (en) * 2022-01-12 2023-07-25 国立大学法人東北大学 Microprotrusions, Microprotrusion Arrays, and Transdermal Delivery Systems
WO2025094457A1 (en) * 2023-10-31 2025-05-08 国立大学法人東北大学 Fluid injection device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050137531A1 (en) * 1999-11-23 2005-06-23 Prausnitz Mark R. Devices and methods for enhanced microneedle penetration of biological barriers
US20080269666A1 (en) * 2005-05-25 2008-10-30 Georgia Tech Research Corporation Microneedles and Methods for Microinfusion
JP2009509634A (en) * 2005-09-30 2009-03-12 Tti・エルビュー株式会社 Functionalized microneedle transdermal drug delivery system, apparatus and method
WO2016195119A1 (en) * 2015-06-05 2016-12-08 国立大学法人東北大学 Microneedle, microarray, and methods for manufacturing same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050137531A1 (en) * 1999-11-23 2005-06-23 Prausnitz Mark R. Devices and methods for enhanced microneedle penetration of biological barriers
US20080269666A1 (en) * 2005-05-25 2008-10-30 Georgia Tech Research Corporation Microneedles and Methods for Microinfusion
JP2009509634A (en) * 2005-09-30 2009-03-12 Tti・エルビュー株式会社 Functionalized microneedle transdermal drug delivery system, apparatus and method
WO2016195119A1 (en) * 2015-06-05 2016-12-08 国立大学法人東北大学 Microneedle, microarray, and methods for manufacturing same

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021225826A1 (en) * 2020-05-06 2021-11-11 The Regents Of The University Of California Bioorthogonal catalytic patch and methods of using the same
JP2022083780A (en) * 2020-11-25 2022-06-06 国立大学法人東北大学 Microneedle array, patch
JP7684676B2 (en) 2020-11-25 2025-05-28 国立大学法人東北大学 Microneedle arrays, patches
CN112957607A (en) * 2021-01-30 2021-06-15 上海应用技术大学 Microneedle transdermal patch and preparation method thereof
JP2023069170A (en) * 2021-11-05 2023-05-18 国立大学法人東北大学 Electroosmosis flow pump and biological tissue sticking kit
JP7773184B2 (en) 2021-11-05 2025-11-19 国立大学法人東北大学 Electroosmotic pump and biological tissue attachment kit
JP2023102310A (en) * 2022-01-12 2023-07-25 国立大学法人東北大学 Microprotrusions, Microprotrusion Arrays, and Transdermal Delivery Systems
WO2025094457A1 (en) * 2023-10-31 2025-05-08 国立大学法人東北大学 Fluid injection device

Also Published As

Publication number Publication date
JP7441531B2 (en) 2024-03-01
JPWO2020179850A1 (en) 2020-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7441531B2 (en) microneedle array, patch
Kusama et al. Transdermal electroosmotic flow generated by a porous microneedle array patch
Detamornrat et al. Transdermal on-demand drug delivery based on an iontophoretic hollow microneedle array system
Kwon et al. High-power biofuel cell textiles from woven biscrolled carbon nanotube yarns
Osada et al. Polymer gels
JP2025061859A (en) Microneedle arrays, patches
US20180193261A1 (en) Method for preparing hydrogel containing reduced graphene oxide
JP2017000724A (en) Micro needle and micro array and method for producing the same
JP7385694B2 (en) Electroactive hydrophilic biopolymer
Kim et al. Enhanced mechanical and electrical properties of heteroscaled hydrogels infused with aqueous-dispersible hybrid nanofibers
Peng et al. Continuous fabrication of multi-stimuli responsive graphene oxide composite hydrogel fibres by microfluidics
Kanaan et al. Effect of mold assemblies-induced interfaces in the mechanical actuation of electro-responsive ionic liquid-based polycationic hydrogels
WO2016195119A1 (en) Microneedle, microarray, and methods for manufacturing same
Kaniewska et al. Nanocomposite hydrogel coatings: formation of metal nanostructures by electrodeposition through thermoresponsive hydrogel layer
KR20160109015A (en) A fiber shaped mediatorless enzymatic biofuel cell
Larson et al. Enhanced actuation performance of silk-polypyrrole composites
Ghodhbane et al. 3D printed cathodes for implantable abiotic biofuel cells
Xu et al. A highly flexible and stretchable ionic artificial muscle
CN105330885A (en) Piezoelectric gel and preparation method and application thereof
WO2011002947A1 (en) A mesoporous drug delivery system using an electrically conductive polymer
Guo et al. Electrically controlled biochemical release from micro/nanostructures for in vitro and in vivo applications: a review
Ahmadi et al. Electric-responsive materials: properties, design, and applications
WO2025094457A1 (en) Fluid injection device
Ansari et al. Conducting polymer hydrogels
CA3136540A1 (en) A process of integrating electrically conductive nanoparticulate material into an electrically conductive cross-linked polymer membrane

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20767376

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021503636

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20767376

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1