特許ウォッチ

公開番号2025169812
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-14
出願番号2024074962
出願日2024-05-02
発明の名称多孔質マイクロニードル、これを備えるマイクロニードルパッチ、及び当該マイクロニードルを製造する方法
出願人国立大学法人東京大学
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類A61B 5/151 20060101AFI20251107BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【解決課題】
高い機械強度を有し、毛細管力による迅速かつ簡便な細胞間質液等の体液の採取が可能な多孔質マイクロニードル又はマイクロニードルアレイを備えるマイクロニードルパッチを提供すること。
【解決手段】
(a)鋳型形状を複数有するキャビティ部を備える雌型形状金型、及びコア部を備える蓋部材を提供する工程、(b)生分解性材料を含有する溶液Aを、前記キャビティ部に注入して鋳型形状に充填する工程、(c)前記キャビティ部に前記コア部を挿入して、雌型形状金型を蓋部材で蓋をする工程、及び(d)前記キャビティ部に注入された溶液Aを、前記生分解性材料の非溶媒に接触させることにより、生分解性材料を溶出させて多孔質マイクロニードル又は多孔質マイクロニードルアレイを形成させる工程、を含む、多孔質マイクロニードル又は多孔質マイクロニードルアレイの製造方法。
特許請求の範囲【請求項１】
（ａ）鋳型形状を複数有するキャビティ部を備える雌型形状金型、及びコア部を備える蓋部材を提供する工程
（ｂ）生分解性材料を含有する溶液Ａを、前記キャビティ部に注入して鋳型形状に充填する工程、
（ｃ）前記キャビティ部に前記コア部を挿入して、雌型形状金型を蓋部材で蓋をする工程、及び
（ｄ）前記キャビティ部に注入された溶液Ａを、前記生分解性材料の非溶媒に接触させることにより、生分解性材料を溶出させて多孔質マイクロニードル又は多孔質マイクロニードルアレイを形成させる工程、
を含む、多孔質マイクロニードル又は多孔質マイクロニードルアレイの製造方法。
続きを表示（約 850 文字）【請求項２】
前記キャビティ部に前記コア部を挿入すると、キャビティ部の少なくとも１つの側面とコア部の少なくとも１つの側面との間に、前記キャビティ部に注入した溶液Ａの一部からなる液体槽が形成される、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
超音波脱気処理により溶液Ａ中の気泡を溶出させ、当該気泡を液体槽へ排出させる工程を含む、請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記雌型形状金型及び前記蓋部材の少なくとも１つが、真空環境で前処理されており、真空環境で前処理された雌型形状金型及び蓋部材の少なくとも１つにより、溶液Ａ中の気泡が吸収されて除去される、請求項１に記載の製造方法。
【請求項５】
前記生分解性材料が、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリ（ラクチド―ＣＯ―グリコリド）共重合体、ポリカプロラクトン、ポリジオキサノンの少なくとも一つを含む、請求項１に記載の製造方法。
【請求項６】
前記生分解性材料が、ポリグリコール酸を含む、請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記非溶媒が、水、低級脂肪族アルコール、アセトン又はこれらの組み合わせである、請求項１に記載の製造方法。
【請求項８】
請求項１に記載の製造方法により得られる、多孔質マイクロニードル又は多孔質マイクロニードルアレイ。
【請求項９】
生分解性材料を含有する溶液を、前記生分解性材料の非溶媒に接触させることにより、生分解性材料を溶出させて形成される多孔質マイクロニードルであって、ニードルの先端から底部にわたり細孔径が大きくなる、当該多孔質マイクロニードル。
【請求項１０】
前記生分解性材料が、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリ（ラクチド―ＣＯ―グリコリド）共重合体、ポリカプロラクトン、ポリジオキサノンの少なくとも一つを含む、請求項９に記載のマイクロニードル。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質マイクロニードル、これを備えるマイクロニードルパッチ、当該マイクロニードルを製造する方法、及び当該マイクロニードルパッチを製造する方法に関わる。
続きを表示（約 5,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、迅速かつ簡便に疾患の検査・診断及び健康状態をモニタリングが可能なポイントオブケア検査（ＰＯＣＴ）装置が多く開発されている。健康な生活を送るためには、日々の生活において体内の血糖値やコレステロールなど、生活習慣病に深く関係している生体指標つまりバイオマーカーのモニタリングは欠かせない。従来の検査や診断では、複数のバイオマーカーの測定のために注射針等で血液を採取するか、尿や涙の試料を採取する必要がある。しかし、注射針を用いる場合には測定のたびに痛みと出血を伴い患者の負担が大きい。また尿や涙では血液中の生体情報から誤差が大きく、信頼性に欠ける測定となる。
【０００３】
一方、皮膚内に存在する細胞間質液は、血漿とほぼ同様の構成物を有しているためバイオマーカーの測定において血液の有望な代替検体として注目を集めている。しかしながら、間質液の抽出方法はいまだに確立されてなく、間質液を抽出するための簡便で低侵襲な方法の開発が必要である。
【０００４】
マイクロニードルは、従来の注射針より短い長さ１ミリメートル以下の細い針の構造を持ち、痛みを伴わない低侵襲なバイオセンサーデバイスとして注目されている。その中、体液試料の抽出のために微細な中空構造を有する中空型マイクロニードルやハイドロゲルを用いた膨脹型マイクロニードルが報告されている。しかしながら、破損されやすい金属でできている又は、複雑な後処理を要するという問題も知られている。近年、生体適合性の高分子でできたマイクロニードルも開発されつつあるが、作製工程の複雑さや十分な機械強度が得られないこともあり、バイオセンサー用マイクロニードルデバイスの実用化には様々な課題が残っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、簡便で迅速に常温の環境の下で多孔質マイクロニードル又はそのアレイ、及びこれを備えるマイクロニードルパッチを製造する方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、高い機械強度を有し、毛細管力による迅速かつ簡便な細胞間質液等の体液の採取が可能な多孔質マイクロニードル又はマイクロニードルアレイを備えるマイクロニードルパッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決することを目的として鋭意検討したところ、多孔質マイクロニードルを製造するにあたり、従来の方法とは異なる非溶媒誘起相分離法（ＮＩＰＳ）に着目し、この相分離法を用いることで、簡便で迅速に常温の環境の下で多孔質マイクロニードル又はそのアレイ、及びこれを備えるマイクロニードルパッチを製造できることを見出した。また、本発明者らは、このようにして得られる多孔質マイクロニードルは高い機械的強度を有することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本発明は以下の構成を有するものである。
［１］（ａ）鋳型形状を複数有するキャビティ部を備える雌型形状金型、及びコア部を備える蓋部材を提供する工程
（ｂ）生分解性材料を含有する溶液Ａを、前記キャビティ部に注入して鋳型形状に充填する工程、
（ｃ）前記キャビティ部に前記コア部を挿入して、雌型形状金型を蓋部材で蓋をする工程、及び
（ｄ）前記キャビティ部に注入された溶液Ａを、前記生分解性材料の非溶媒に接触させることにより、生分解性材料を溶出させて多孔質マイクロニードル又は多孔質マイクロニードルアレイを形成させる工程、
を含む、多孔質マイクロニードル又は多孔質マイクロニードルアレイの製造方法。
［２］前記キャビティ部に前記コア部を挿入すると、キャビティ部の少なくとも１つの側面とコア部の少なくとも１つの側面との間に、前記キャビティ部に注入した溶液Ａの一部からなる液体槽が形成される、［１］に記載の製造方法。
［３］超音波脱気処理により溶液Ａ中の気泡を溶出させ、当該気泡を液体槽へ排出させる工程を含む、［１］又は［２］に記載の製造方法。
［４］前記雌型形状金型及び前記蓋部材の少なくとも１つが、真空環境で前処理されており、真空環境で前処理された雌型形状金型及び蓋部材の少なくとも１つにより、溶液Ａ中の気泡が吸収されて除去される、［１］～［３］のいずれか１項に記載の製造方法。
［５］前記生分解性材料が、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリ（ラクチド―ＣＯ―グリコリド）共重合体、ポリカプロラクトン、ポリジオキサノンの少なくとも一つを含む、［１］～［４］のいずれか１項に記載の製造方法。
［６］前記生分解性材料が、ポリグリコール酸を含む、［５］に記載の製造方法。
［７］前記非溶媒が、水、低級脂肪族アルコール、アセトン又はこれらの組み合わせである、［１］～［６］のいずれか１項に記載の製造方法。
［８］［１］～［７］のいずれか１項に記載の製造方法により得られる、多孔質マイクロニードル又は多孔質マイクロニードルアレイ。
［９］生分解性材料を含有する溶液を、前記生分解性材料の非溶媒に接触させることにより、生分解性材料を溶出させて形成される多孔質マイクロニードルであって、ニードルの先端から底部にわたり細孔径が大きくなる、当該多孔質マイクロニードル。
［１０］前記生分解性材料が、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリ（ラクチド―ＣＯ―グリコリド）共重合体、ポリカプロラクトン、ポリジオキサノンの少なくとも一つを含む、［９］に記載のマイクロニードル。
［１１］破壊強度が６０ｍＮ以上である、［９］に記載のマイクロニードル。
［１２］［９］～［１１］のいずれか１項に記載のマイクロニードルがマイクロニードル基板に複数立設されているマイクロニードルアレイ。
［１３］多孔質のマイクロニードル、及び
間質液を吸収可能な吸収材
を備え、
当該マイクロニードルは、非溶媒誘起相分離法を用いて生分解性材料から形成される、マイクロニードルパッチ。
［１４］前記生分解性材料が、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリ（ラクチド―ＣＯ―グリコリド）共重合体、ポリカプロラクトン、ポリジオキサノンの少なくとも一つを含む、［１３］に記載のマイクロニードルパッチ。
［１５］前記多孔質マイクロニードルは、ニードルの先端から底部にわたり細孔径が大きくなる、［１３］又は［１４］に記載のマイクロニードルパッチ。
［１６］前記吸収材が、紙基材である、［１３］～［１５］のいずれか１項に記載のマイクロニードルパッチ。
［１７］前記マイクロニードルと前記吸収材が一体化している、［１３］～［１６］のいずれか１項に記載のマイクロニードルパッチ。
［１８］マイクロニードル基板を更に備え、前記マイクロニードルは前記マイクロニードル基板に接合している、［１３］～［１６］のいずれか１項に記載のマイクロニードルパッチ。
［１９］前記マイクロニードルが前記マイクロニードル基板に接合しているマイクロニードルアレイと前記吸収材が一体化している、［１８］に記載のマイクロニードルパッチ。
［２０］（１）鋳型形状を複数有するキャビティ部を備える雌型形状金型、及びコア部を備える蓋部材を提供する工程
（２）生分解性材料を含有する溶液Ａを、前記キャビティ部に注入して鋳型形状に充填する工程、
（３）前記キャビティ部に注入された溶液Ａの上に、間質液を吸収可能な吸収材を配置する工程、
（４）前記キャビティ部に前記コア部を挿入して、雌型形状金型を蓋部材で蓋をする工程、及び
（５）前記キャビティ部に注入された溶液Ａを、前記生分解性材料の非溶媒に接触させることにより、生分解性材料を溶出させて多孔質マイクロニードル又は多孔質マイクロニードルアレイを形成させる工程、
を含む、マイクロニードルパッチの製造方法。
［２１］非溶媒誘起相分離法により生分解性樹脂を溶出させる、［２０］に記載の製造方法。
［２２］超音波脱気処理を行う工程を含む、［２０］又は［２１］に記載の製造方法。
［２３］前記キャビティ部に前記コア部を挿入すると、キャビティ部の少なくとも１つの側面とコア部の少なくとも１つの側面との間に、前記キャビティ部に注入した溶液Ａの一部からなる液体槽が形成される、［２０］～［２２］のいずれか１項に記載の製造方法。
［２４］超音波脱気処理により溶液Ａ中の気泡を溶出させ、当該気泡を液体槽へ排出させる工程を含む、［２０］～［２３］のいずれか１項に記載の製造方法。
［２５］工程（ａ）において、前記雌型形状金型及び前記蓋部材の少なくとも１つを、真空環境に設置する工程を含む、［２０］～［２４］のいずれか１項に記載の製造方法。
［２６］前記雌型形状金型及び前記蓋部材の少なくとも１つが、真空環境で前処理されており、真空環境で前処理された雌型形状金型及び蓋部材の少なくとも１つにより、溶液Ａ中の気泡が吸収されて除去される、［２０］～［２５］のいずれか１項に記載の製造方法。
［２７］工程（ａ）において、前記雌型形状金型及び前記蓋部材の少なくとも１つをプラズマ処理する工程を含む、［２０］～［２６］のいずれか１項に記載の製造方法。
［２８］前記生分解性材料が、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリ（ラクチド―ＣＯ―グリコリド）共重合体、ポリカプロラクトン、ポリジオキサノンの少なくとも一つを含む、［２０］～［２７］のいずれか１項に記載の製造方法。
［２９］前記非溶媒が、水、低級脂肪族アルコール、アセトン又はこれらの組み合わせである、［２０］～［２８］のいずれか１項に記載の製造方法。
［３０］［２０］～［２９］のいずれか１項に記載の製造方法により得られる、マイクロニードルパッチ。
［３１］前記マイクロニードル又はマイクロニードルアレイと前記吸収材が一体化している、［３０］に記載のマイクロニードルパッチ。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、簡便で迅速に常温の環境の下で多孔質マイクロニードル又はそのアレイ、及びこれを備えるマイクロニードルパッチを製造する方法を提供することができる。
また、本発明により、高い機械強度を有し、毛細管力により迅速かつ簡便に細胞間質液の採取が可能な多孔質マイクロニードル又はマイクロニードルアレイ、及びこれを備えるマイクロニードルパッチを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
ＮＩＰＳ法による多孔質膜生成の模式図を示す。
本発明の製造方法で用いられる雌型形状金型と蓋部材の非限定的な例を示す。
本発明の製造方法で用いられる雌型形状金型と蓋部材の非限定的な例を示す。
本発明の製造方法の非限定的な例の模式図を示す。
本発明の製造方法で用いることができる超音波処理脱気の工程の非限定的な例の模式図を示す。
実施例１において相分離を行った時間経過による画像を示す。
実施例１で得られた多孔質マイクロニードルアレイパッチを光学顕微鏡で観察した結果を示す。
実施例１で得られた多孔質マイクロニードルアレイパッチの基材部分のＳＥＭ画像を示す。
実施例１における相分離前後での基板部分を比較したＳＥＭ画像を示す。
実施例１における吸収実験の結果を示す。
実施例２で得られたマイクロニードルの評価結果を示す。
実施例３で得られたマイクロニードルの評価結果を示す。
【発明を実施するための態様】
【００１０】
Ｉ．マイクロニードル
（１）マイクロニードルの構造及び特性
本発明の１つの実施態様は、非溶媒誘起相分離法を用いて生分解性材料から形成される多孔質のマイクロニードルである。以下において、非溶媒誘起相分離法を用いて生分解性材料から形成される多孔質のマイクロニードルを「本発明のマイクロニードル」とも言う。
ここで、非溶媒誘起相分離法（ＮＩＰＳ）とは、一般に多孔質膜の製造に使用される相分離法であり、ポリマーを溶媒に溶解した溶液を、非（貧）溶媒に接触させ、溶液中の溶媒を非溶媒中に拡散させてポリマーを溶出させる手法である。図１に、ＮＩＰＳ法による多孔質膜生成の模式図を示す。図１は多孔質膜の形成過程の模式図を示す。
ポリマーと溶媒からなるポリマー溶液を、非溶媒に接触させると（図１の左図）、溶媒－非溶媒の入れ替わりが起こり（図１の真中の図）、ポリマー溶液に非溶媒が侵入し、溶液中の組成は三元系相図のＢに移動して、ポリマーの溶出が始まる。非溶媒が更に侵入すると、溶液中の組成は移動して、ポリマーの固化が始まり、最終的には相分離ポロセスが終了し、ポリマーの多孔質構造が生成する（図１の右図）。
即ち、本発明のマイクロニードルの１つの側面は、生分解性材料を含有する溶液を、生分解性材料の非溶媒に接触させることにより、生分解性材料を溶出させて形成される多孔質マイクロニードルである。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許