본 연구는 3D 프린팅 기술을 이용하여 마이크로니들 제조공정에 필요한 비용을 크게 절감하고 이 기술을 기반으로 약물전달 및 바이오마커 진단에 적용할 수 있는 마이크로니들 패치를 디자인하는 것이 목표이며 크게 4단계로 나누어 수행될 예정이다. 1단계) 보급형 3D 프린터를 이용한 마이크로니들 패치 제작기술 개발 - 광중합방식 중 하나인 SLA(Stereolithography) 3D 프린터를 이용하여 기계적 강도와 안정성을 갖는 마이크로니들 디자인 및 제작조건 최적화(니들의 길이, aspect-ratio, 팁의 반경 측정). - 경피용 약물전달 및 바이오센싱에 적용 가능한 마이크로니들 스펙 확보를 위한 추가 공정고려(광경화 또는 deep/spin coating) 및 제작. - 마이크로니들의 완전한 분리가 실리콘 또는 석고형 재질의 몰드를 제작. - 최종적으로 몰드로부터 만들어진 마이크로니들의 길이, aspect-ratio, 팁의 반경, 표면의 거칠기 등을 측정(SEM 및 마이크로스코프를 이용)하고 동일한 몰드에서 얻어진 니들 구조의 재현성 확인. - 3D 프린터를 이용해 기존의 MEMS 기술로 제작하기 어려운 새로운 마이크로니들 형태 제작(기존의 원뿔형태를 벗어난 다양한 형태 시도). 2단계) 맞춤형 경피약물전달을 위한 마이크로니들 패치 개발 (그림7) - 돼지나 랫의 피부(2군데 이상)에 맞는 약물전달용 용융(Dissolving) 마이크로니들 패치 제작. - 다당류 물질을 이용한 용융 마이크로니들 제제(Formulation) 최적화 및 마이크로니들 안정성(흡습성, 용해도) 및 기계적강도 실험(압축력 측정장비 이용). - 돼지(Ex vivo)와 랫(Ex/In vivo)의 피부를 이용해 마이크로니들 패치의 조직 투과도 확인 (Rhodamine B를 이용한 투과도 확인 및 Franz cell 실험). 3단계) 바이오마커 검출을 위한 고분자기반 마이크로니들 어레이 개발 (그림8) - 하이드로콜로이드와 하이드로겔 제형의 생적합성이 높은 마이크로니들을 제작. - Interstital fluid(ISF) 혹은 buffer를 이용한 마이크로니들의 흡수능 측정(In vitro test, 10분 이내, 5 μL 이상). 형광염료를 이용한 정량 또는 필터종이를 이용한 흡수능 측정. - 돼지(Ex vivo)피부에서 ISF를 고속 및 최대로 흡수할 수 있는 마이크로니들 개발 (20분 이내, 2 μL 이상). 바이오마커 검출가능성 확인. - 랫(In vivo)피부에서 고분자 마이크로니들을 이용한 ISF 흡수가능성 확인. 4) 고감도 바이오센싱을 위한 금속기반 마이크로니들 어레이 개발 (그림9) - 석고 마스터 몰드와 콜드캐스팅(cold casting)방법을 이용해 초저비용 금속 마이크로니들 어레이 제작. - 금속 마이크로니들의 피부투과능(돼지, 랫 2종류), 전기전도도 및 기계적 강도 측정. - 표면 개질(형광염료 또는 항체코팅)을 통한 바이오센싱 적용가능성 확인.