Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences (한국항공우주학회지)

The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences (한국항공우주학회)
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Development of shock wave induced microparticle acceleration system based on laser ablation and its application on drug delivery

충격파를 이용한 레이저 어블레이션 기반의 마이크로 입자 가속 시스템 개발 및 약물전달 응용

  • 최지혜 (서울대학교 기계항공공학부 대학원) ;
  • ;
  • 이현희 (서울대학교 기계항공공학부 대학원) ;
  • 여재익 (서울대학교 기계항공공학부)
  • Published : 2008.06.01
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Abstract

Transdermal and topical drug delivery with minimal tissue damage has been an area of vigorous research for years. Our research team has initiated the development of an effective method for delivering drug particles across the skin (transdermal) for systemic circulation, and to localized (topical) areas. The device consists of a laser ablation based micro-particle acceleration system that can be integrated with endoscopic surgical techniques. We have successfully delivered 3μm size cobalt particles into gelatin models that represent soft tissue with remarkable penetration depth.

본 연구의 목적은 신체 조직의 손상을 최소화할 수 있는 경피(transdermal) 및 국부적인(topical) 약물전달을 가능하게 하는 마이크로 입자가속시스템 개발에 있다. Ballistic 역학을 기반으로 하는 본 방법을 통하여 체순환을 위한 경피 및 국부적 약물 전달이 가능하다. 얇은 금속 포일의 한 쪽 면에 마이크로 입자들을 얹어놓고 뒷면에 레이저를 조사하면 충격파가 발생하고, 이 충격파는 포일을 통과하며 포일의 끝에서 금속-공기간의 acoustic impedance 차이로 expansion wave로 반사되어 포일이 반대 방향으로 변형을 일으키게 한다. 이 순간적인 변형으로 인해 포일에 붙어있던 마이크로 입자들이 가속되어 튕겨 나가게 된다. 입자들이 가속되는 속도가 굉장히 크기 때문에 이들은 신체 조직을 침투할 만한 충분한 운동량을 갖고 있다. 입자들의 침투 여부를 확인하기 위해 우리는 5${\mu}m$ 크기의 코발트 입자들을 연조직을 묘사하는 젤라틴에 가속시켰으며, 주목할 만한 침투 깊이를 얻으며 실험에 성공하였다.

Keywords

References

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