KR100401941B1 - Cancellous bone type bone filler and process for its production - Google Patents

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Abstract

본 발명은 생체 세라믹 분말로 구성되고 3차원적으로 연통된 연통기공구조를 갖는 망상골형 골이식재 및 그 제조방법에 관한 것으로서 수용성 고분자 화합물을 물에 1∼20 중량%로 혼합한 후 용해하여 결합제를 제조하는 단계와; 상기의 결합제를 생체 세라믹 분말에 첨가한 후 교반하여 코팅액을 제조하는 단계와; 상기의 코팅액을 다공성 폴리머 필터에 코팅한 후 회전하는 롤러나 원심 분리 장치를 사용하여 지지체 내에 함유하는 과량의 코팅액을 제거하는 단계와; 상기의 코팅된 필터를 20∼95℃에서 건조시킨 후 열처리하여 성형체의 폴리머를 태우고 남은 생체 세라믹을 소결시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 망상골형 골이식재 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명의 망상골형 골이식재는 종래의 산호를 이용한 골이식재보다 환경보호와 제조단가 측면에서 유리할 뿐만 아니라 망상골형 골이식재의 연통기공 크기를 변화시킬 수 있으며 반복 코팅 횟수를 조절함으로써 기공율과 강도를 변화시킬 수 있다.The present invention relates to a reticuloid bone graft material and a method of manufacturing the same comprising a bio-ceramic powder and having a three-dimensionally communicated communication pore structure. The water-soluble high molecular compound is mixed with water at 1 to 20% by weight to dissolve the binder. Manufacturing step; Adding the binder to the bioceramic powder and then stirring to prepare a coating solution; Coating the coating solution on the porous polymer filter and then removing excess coating solution contained in the support using a rotating roller or a centrifugal separator; The coated filter is dried at 20 to 95 ° C., and then heat-treated to burn the polymer of the molded body and sinter the remaining bio-ceramic to provide a reticulated bone graft material and a method of manufacturing the same. Reticuloid bone graft material of the present invention is not only advantageous in terms of environmental protection and manufacturing cost than conventional bone graft material using coral, but also can change the size of the communication pores of the reticuloid bone graft material, and change the porosity and strength by controlling the number of repeated coating You can.

Description

망상골형 골이식재 및 그 제조방법{Cancellous bone type bone filler and process for its production}Reticuloid bone graft material and its manufacturing method {Cancellous bone type bone filler and process for its production}

본 발명은 망상골형 골이식재 및 그 제조방법에 관한 것으로써, 특히 뼈대체제로 사용되는 생체 세라믹 분말로 구성되고 3차원적으로 연통된 연통기공 구조를 갖는 망상골형 골이식재 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a reticulated bone graft material and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a reticulated bone graft material composed of a bio-ceramic powder used as a bone substitute and having a three-dimensional communication pore structure and a method for manufacturing the same. .

일반적으로 외상이나 골다공증같은 질환으로 인해 골결손부가 발생할 경우 그 부위에 골을 채워서 골유합시키고 있다. 상기의 골유합에 가장 보편적인 방법은 다른 부위의 자신의 골을 일부 채취해서 이식하는 자가골이식법과 동물의 뼈를 화학처리하여 이식하는 이종골이식법이 있다. 자가골이식법의 경우에는 많은 양을 채취하기 어렵고 공여부위에 합병증이 발생할 문제점이 있으며 이종골이식법의 경우에는 면역반응과 함께 골유합이 지연되는 문제 때문에, 자가골과 이종골을 대체할 만한 성능을 가진 인공골이 최근에 많이 개발되고 있다.In general, when a bone defect occurs due to a disease such as trauma or osteoporosis, bone fusion is made by filling a bone in the area. The most common method for the above-described bone unions are autologous bone grafts, which are obtained by transplanting some of their bones from other sites, and xenografts that are transplanted by chemically treating the bones of animals. In the case of autologous bone graft, it is difficult to collect a large amount and there are complications in the donor site. In the case of xenograft graft, due to the problem that the bone union is delayed due to the immune response, the artificial bone has the ability to replace autologous bone and xenograft. Recently developed a lot.

인공골은 신생골이 자라들어 갈 수 있는 다공성의 형태가 선호되며 이를 구성하는 재료로는 실제 골의 주요성분인 하이드록시 아파타이트[Ca10(PO4)6(OH)2]계 인산칼슘이 시용되고 있다. 또한 생체용해성이 뛰어난 석고(CaSO4)를 정제(pellet)형태로 성형한 제품도 사용되고 있다. 다공성 아파타이트는 크게 두종류로 나눌 수 있는데 하나는 탄산칼슘(CaCO3)으로 이루어진 자연산 산호를 인산염 용액에 넣고 수열변성시킨 다공성 하이드록시 아파타이트와 또 다른 하나는 인공적으로 합성한 하이드록시 아파타이트에 구형 폴리머 전구체를 혼합하고 열처리를 통해 태워버리므로써 연통기공을 형성시키는 다공성 하이드록시 아파타이트가 있다.Artificial bone is preferred to be porous form that new bone can grow. As a constituent material, hydroxyapatite [Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ] -based calcium phosphate, which is a major component of bone, is applied. have. In addition, a product in which a gypsum (CaSO 4 ) having excellent biosolubility in a pellet form is used. Porous apatite can be largely divided into two types, one is a porous hydroxyapatite in which natural coral composed of calcium carbonate (CaCO 3 ) is added to a phosphate solution, and the other is a spherical polymer precursor to an artificially synthesized hydroxyapatite. There is a porous hydroxyapatite that forms the communication pores by mixing and burning through heat treatment.

구체적인 예로 미합중국 공개특허 제392997호는 해양생물체의 다공성 카보네이트와 같은 미세구조를 갖는 하이드록시 아파타이트로 구성된 합성재료에 관한 것이며, 미합중국 공개특허 제4976736호는 정형외과 및 치과분야에서 유용하게 사용되는 생체재료에 관한 것으로 탄산칼슘으로 구성된 기저층과 하이드록시 아파타이트와 같은 합성인산염으로 구성된 표면층으로 구성되어 있는 생체재료에 관하여 개시되어 있다. 상기의 두 특허에 따르면 자연산 산호는 그 구조 자체가 3차원으로 서로 연통된 연통기공으로 이루어져 있어 그 구조를 그대로 이용할 수 있고 재질이 탄산칼슘으로 되어 있기 때문에 이를 인산염 처리를 하면 바로 하이드록시 아파타이트로 변성시킬수 있는 장점이 있다. 또한 변성시킨 하이드록시 아파타이트의 두께를 조절하면 바깥쪽은 하이드록시 아파타이트이고 안쪽은 탄산칼슘이므로 흡수속도를 조절할 수도 있다. 그러나 산호초의 구조를 그대로 이용하기 때문에 연통기공의 크기나 기공율의 조절이 쉽지 않으며 흡수속도 조절을 위한 인산칼슘 화합물의 복합화도 어려운 문제점이 있다.As a specific example, US Patent No. 392997 relates to a synthetic material composed of hydroxyapatite having a microstructure such as porous carbonate of marine organisms, and US Patent No. 4976736 is a biomaterial that is usefully used in orthopedic and dental fields. The present invention relates to a biomaterial composed of a base layer composed of calcium carbonate and a surface layer composed of synthetic phosphate such as hydroxyapatite. According to the above two patents, the natural coral itself is made of communicating pores that communicate with each other in three dimensions, so that the structure can be used as it is, and since the material is made of calcium carbonate, it is modified to hydroxyapatite immediately after phosphate treatment. There is an advantage to this. In addition, if the thickness of the modified hydroxyapatite is adjusted, the outside is hydroxyapatite and the inside is calcium carbonate, so the absorption rate can be controlled. However, since the structure of the coral reef is used as it is, it is not easy to control the size and porosity of the communicating pores, and there is a problem that the complexation of the calcium phosphate compound for controlling the absorption rate is difficult.

대한민국 공개특허 제88-000066호는 2차원의 연속적인 소공을 갖는 골이식재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 외과 및 정형외과 분야에서 뼈 대체재 또는 치과의술 및 구강 외과분야에서 뼈공동의 충전제로 유용한 히드록시 아파타이트로 구성되고 2차원 방향으로 연속상 통로를 갖는 골이식재에 관한 것이다. 상기와 같은 구형 폴리머 전구체를 하이드록시 아파타이트와 혼합하고 열처리를 통해 태워버림으로써 연통기공을 형성하는 다공성 하이드록시 아파타이트는 구형 폴리머 전구체의 비율을 조절하여 기공율을 원하는 대로 변화시킬 수 있는 장점이 있으나 구형 폴리머 전구체를 사용하기 때문에 기공끼리 연통되기 어려운 고립 기공(closed pore)이 쉽게 형성되며 구형 폴리머가 접촉하여 기공끼리 서로 연통된, 연통기공(interconnected pore)이 발생하더라도 연통기공의 크기가 혈관이 성장하여 골이 성장하는 데 필요한 크기 100 m보다 너무 작은 문제점이 있다.Republic of Korea Patent Publication No. 88-000066 relates to a bone graft material having a two-dimensional continuous pores and a method of manufacturing the same, and useful as a bone replacement material in the field of surgery and orthopedic or fillers in the dentistry and oral surgery The present invention relates to a bone graft composed of roxy apatite and having a continuous phase passage in a two-dimensional direction. Porous hydroxy apatite, which forms the communication pores by mixing the spherical polymer precursor with hydroxy apatite and burning it through heat treatment, has the advantage of changing the porosity as desired by controlling the ratio of the spherical polymer precursor, but the spherical polymer Because of the use of precursors, closed pores that are difficult to communicate with each other are easily formed, and even though interconnected pores occur when the spherical polymer contacts and the pores communicate with each other, the size of the communication pores grows to allow the bone to grow. There is a problem that is too small than the size 100 m needed to grow.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 골이식에 필요한 골수복재의 최적의 형태를 갖는 망상골형 골이식재 및 연통기공의 크기와 기공율을 조절할 수 있는 망상골형 골이식재의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, an object of the present invention is to adjust the size and porosity of the reticuloid bone graft material and communication pores having an optimal form of bone marrow restoration required for bone graft It is to provide a method for producing a reticular bone graft material.

도 1은 본 발명에 따른 망상골형 골이식재의 사진으로 도 1a는 코팅 및 건조후의 사진, 도 1b는 소결후의 사진.1 is a photograph of the reticuloid bone graft material according to the invention Figure 1a is a picture after coating and drying, Figure 1b is a picture after sintering.

도 2는 본 발명에 따른 망상골형 골이식재를 주사전자 현미경을 이용하여 측정한 사진.Figure 2 is a photograph of the reticulated bone graft according to the present invention measured using a scanning electron microscope.

도 3은 실시예 1의 망상골형 골이식재를 가토의 골결손부에 삽입하고 4주가 지난 다음 채취하여 관찰한 현미경 사진.Figure 3 is a micrograph of the reticuloid bone graft material of Example 1 inserted and inserted into the bone defects of the rabbit after four weeks and observed.

도 4는 실시예 2의 연통기공의 크기별로 골이식재를 가토의 골결손부에 삽입하고 8주가 지난 다음 채취하여 관찰한 현미경 사진으로 도 4a는 연통기공 크기 50㎛ 시편의 사진, 도 4b는 연통기공 크기 100㎛ 시편의 사진, 도 4c는 연통기공 크기 300㎛ 시편의 사진, 도 4d는 연통기공 크기 500㎛ 시편의 사진.Figure 4 is a microscopic photograph taken after 8 weeks after inserting the bone graft material into the bone defects of the rabbit by the size of the communication pores of Example 2, Figure 4a is a photograph of the 50㎛ specimen of the communication pore size, Figure 4b is communication A photograph of a specimen with a pore size of 100 μm, FIG. 4C is a photograph of a specimen with a pore size of 300 μm, and FIG. 4D is a photograph of a specimen with a pore size of 500 μm.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 생체 세라믹 분말로 구성되고 연통기공 크기가 50㎛∼2.5mm이며 3차원적으로 연통된 연통기공 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 망상골형 골이식재를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a reticulated bone graft material comprising a bio-ceramic powder and having a communicating pore size of 50 μm to 2.5 mm and having a communicating pore structure in three-dimensional communication.

또한, 본 발명은 수용성 고분자 화합물을 물에 1∼20 중량%로 혼합한 후 용해하여 결합제를 제조하는 단계와; 상기의 결합제를 생체 세라믹 분말에 첨가한 후 교반하여 코팅액을 제조하는 단계와; 상기의 코팅액을 다공성 폴리머 필터에 코팅한 후 회전하는 롤러나 원심 분리 장치를 사용하여 지지체 내에 함유하는 과량의 코팅액을 제거하는 단계와; 상기의 코팅된 필터를 20∼95℃에서 건조시킨 후 열처리하여 성형체의 폴리머를 태우고 남은 생체 세라믹을 소결시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 망상골형 골이식재의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of mixing the water-soluble polymer compound in water 1 to 20% by weight to prepare a binder; Adding the binder to the bioceramic powder and then stirring to prepare a coating solution; Coating the coating solution on the porous polymer filter and then removing excess coating solution contained in the support using a rotating roller or a centrifugal separator; The coated filter is dried at 20 to 95 ° C., and then heat-treated to burn the polymer of the molded body and to sinter the remaining bio-ceramic, thereby providing a method of producing a reticulated bone graft material.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

망상골형 골이식재의 연통기공 크기는 원료로 사용되는 폴리머 필터의 연통기공 크기에 의해 크게 좌우되며 신생골이 자라는데 매우 중요한 요소이다. 시중에서 쉽게 구할 수 있는 폴리머 필터의 연통기공 크기는 10ppi(pores per inch, 2.5mm)∼140ppi(50㎛)의 범위로 다양하며 본 발명에서는 상기의 폴리머 필터를 사용한다.The communication pore size of the reticulated bone graft is largely dependent on the size of the communication pore of the polymer filter used as a raw material and is a very important factor for the growth of new bone. The communication pore size of the readily available polymer filter varies in the range of 10 ppi (pores per inch, 2.5 mm) to 140 ppi (50 μm), and the polymer filter is used in the present invention.

폴리머 필터에 코팅하는 생체 세라믹 원료로는 생체에 활성을 갖는 하이드록시 아파타이트, 인산삼칼슘(Ca3(PO4)2), 인산일칼슘(Ca2P2O7), 육인산사칼슘(Ca4P6O19) 등의 인산칼슘 화합물 및 생체 불활성으로 같은 부피의 인산칼슘 화합물에 비해 강도가 3배 이상인 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2) 중에서 적어도 1종 이상인 물질을 사용한다.Bio-ceramic raw materials coated on polymer filters include hydroxy apatite, tricalcium phosphate (Ca 3 (PO 4 ) 2 ), monocalcium phosphate (Ca 2 P 2 O 7 ), and tetracalcium phosphate (Ca 4). At least one of alumina (Al 2 O 3 ) and zirconia (ZrO 2 ) having a strength three times higher than that of a calcium phosphate compound such as P 6 O 19 ) and a calcium phosphate compound having the same volume as the biologically inactive one is used.

생체 세라믹 분말의 코팅층 두께는 20㎛∼1mm의 범위에서 조절할 수 있다. 코팅층 두께는 다공성 폴리머 필터의 연통기공 크기와 관련이 있어 최종 망상골형 골이식재의 연통기공 크기를 결정하게 되는데 코팅 층이 두꺼우면 코팅된 세라믹의 양이 많게 되고 상대적으로 연통기공 크기가 감소하게 된다. 생체 세라믹 분말의 코팅층 두께가 20㎛ 미만이면 강도가 너무 약한 문제가 있으며 코팅층 두께가 1mm를 초과하게 되면 연통기공이 막히는 문제가 있다.The coating layer thickness of the bioceramic powder can be adjusted in the range of 20 μm to 1 mm. The thickness of the coating layer is related to the communication pore size of the porous polymer filter, which determines the communication pore size of the final reticulated bone graft material. The thicker the coating layer is, the larger the amount of coated ceramic is and the relative communication pore size is reduced. If the thickness of the coating layer of the bio-ceramic powder is less than 20㎛ there is a problem that the strength is too weak, if the thickness of the coating layer exceeds 1mm there is a problem that the communication pores are blocked.

결합제는 생체 세라믹 분말을 다공성 폴리머 필터의 표면에 강하게 부착시키는 역할을 하며, 물을 용매로 하고 폴리비닐알코올(PolyVinyl Alcohol, PVA), 에틸셀룰로우스(EthylCellulose, EC), 메틸셀룰로우스(MethylCellulose, MC), 폴리에틸렌글리콜(PolyEthyleneGlycol, PEG)등의 수용성 고분자 화합물을 사용한다. 결합제로 유기용매와 유기용매에 녹는 고분자 화합물을 사용할 경우에 생체 세라믹 분말을 강하게 부착시키나 건조시 용매가 휘발하면서 발생하는 기체가 성형체를 부풀리는 문제가 있기 때문에 수용성 고분자 화합물과 물을 사용하는 것이 적합하다.The binder acts to strongly adhere the bio-ceramic powder to the surface of the porous polymer filter. The binder is water, and polyvinyl alcohol (PVA), ethyl cellulose (EthylCellulose, EC), and methyl cellulose (MethylCellulose). , MC), polyethylene glycol (PolyEthyleneGlycol, PEG) and the like. When using a high molecular compound that is soluble in an organic solvent and an organic solvent as a binder, it is preferable to use a water-soluble high molecular compound and water because it strongly adheres the bio-ceramic powder, but there is a problem that the gas generated when the solvent is volatilized swells the formed body. Do.

결합제의 농도는 1∼20중량%의 범위로서 바람직하게는 5∼15중량%의 범위에서 충분한 접착강도을 얻을 수 있다. 결합제의 첨가량이 5중량% 미만일 때는 결합강도가 충분치 않으며 20중량%를 초과하게 되면 결합제의 농도가 지나치게 높아져서 코팅공정시 폴리머 필터의 연통기공이 막히는 문제점이 있다.The concentration of the binder is in the range of 1 to 20% by weight, preferably sufficient adhesive strength in the range of 5 to 15% by weight. When the addition amount of the binder is less than 5% by weight, the bonding strength is not sufficient, and when the amount exceeds 20% by weight, the concentration of the binder is excessively high, so that communication pores of the polymer filter are blocked during the coating process.

생체 세라믹과 수용성 결합제의 혼합비율은 생체 세라믹를 기준으로 결합제를 20∼300중량%를 혼합할 수 있으며, 바람직하게는 30∼200중량%를 혼합할 경우에 충분한 부착강도를 얻을 수 있다. 결합제의 혼합비율이 20중량% 미만인 경우에는 폴리머 필터 표면에 대한 부착강도가 충분치 않으며 300중량%를 초과할 경우에는 폴리머 필터 표면에 대한 부착강도는 높아지나 폴리머의 양이 너무 많아 열처리 후 망상골형 골이식재의 강도가 떨어지는 문제점이 있다. 또한 제조공정에 따라 결합제는 에폭시, 레진, 폴리비닐뷰티랄(Poly Vinyl Butiral)등의 고분자 화합물을 사용할 수 있다.The mixing ratio of the bioceramic and the water-soluble binder may be 20 to 300% by weight of the binder based on the bioceramic, and preferably sufficient adhesion strength may be obtained when 30 to 200% by weight of the binder is mixed. If the mixing ratio of the binder is less than 20% by weight, the adhesion strength to the surface of the polymer filter is not sufficient. If it exceeds 300% by weight, the adhesion strength to the surface of the polymer filter is high but the amount of the polymer is too high. There is a problem that the strength of the implant falls. In addition, depending on the manufacturing process, the binder may be a high molecular compound such as epoxy, resin, poly vinyl butiral.

도 1은 본 발명에 따라 제조된 망상골형 골이식재를 카메라로 찍은 사진으로서, 도 1a는 다공성 폴리머 필터에 생체 세라믹 슬러리를 코팅하고 건조시킨 성형체의 사진이며, 도 1b는 성형체를 열처리하여 폴리머는 다 태우고 세라믹은 소결시킨 소결체의 사진이다. 도 2는 소결시킨 망상골형 골이식재를 주사전자현미경을 이용하여 측정한 사진으로서 세라믹 뼈대(skeleton)로 이루어진 균일한 크기의 연통기공들이 서로 연통되어 있고 연통기공의 크기가 비교적 일정함을 알 수 있다.Figure 1 is a photograph of the reticuloid bone graft material produced in accordance with the present invention with a camera, Figure 1a is a photograph of a molded body is dried and coated with a bio-ceramic slurry on a porous polymer filter, Figure 1b is a polymer by heat-treating the molded body The burned ceramic is a photograph of the sintered sintered body. Figure 2 is a photograph of the sintered reticulated bone graft using a scanning electron microscope, it can be seen that the communicating pores of uniform size made of a ceramic skeleton (skeleton) are in communication with each other and the size of the communicating pores is relatively constant. .

본 발명의 망상골형 골이식재의 제조공정을 각 단계에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the manufacturing process of the reticuloid bone graft material of the present invention in detail according to each step as follows.

첫 번째 단계는 결합제를 준비하는 단계로서 60∼95℃로 가열된 물에 1∼20중량%의 PVA, EC, MC, PEG 등의 수용성 고분자 화합물을 첨가하고 자석 교반기(magnetic stirrer)로 1∼10시간 교반하여 완전히 녹인다.The first step is to prepare a binder, in which 1-20% by weight of a water-soluble polymer compound such as PVA, EC, MC, PEG, etc. is added to water heated to 60-95 ° C., and the magnetic stirrer is 1-10. Stir for hours to dissolve completely.

두 번째 단계는 코팅액을 준비하는 단계로서 생체 세라믹 분말에 첫 번째 단계의 결합제 용액을 30∼200중량%로 첨가하고 자석 교반기를 사용하여 충분히 혼합한다. 이때 분말의 응집을 억제하고 잘 섞일 수 있도록 0.01∼10중량%의 분산제를 첨가하며 코팅시 연통기공이 막히는 문제를 해결하기 위해 계면활성제를 0.01∼5중량% 첨가한다.The second step is to prepare a coating solution, 30 to 200% by weight of the binder solution of the first step is added to the bio-ceramic powder and mixed well using a magnetic stirrer. At this time, 0.01 ~ 10% by weight of dispersant is added to suppress the aggregation of powder and well mixed, and 0.01 to 5% by weight of surfactant is added to solve the problem that the communication pores are blocked during coating.

세 번째 단계는 코팅단계로서 코팅액이 담긴 용기에 다공성 폴리머 필터를 함침하여 충분히 적신 후 회전하는 2개의 롤러 사이에 끼워 넣어 폴리머 필터에 함침되어 있는 과량의 코팅액을 제거한다. 또는 원심 분리 장치를 사용하여 과량의 코팅액을 제거할 수 있다. 이 과정을 거친 폴리머 필터의 줄기에는 생체 세라믹 분말이 균일하게 묻어 있으며 필터내의 연통기공을 막는 코팅액 막(film)은 압축공기를 불어 주어 제거한다.The third step is a coating step, in which a porous polymer filter is impregnated in a container containing the coating liquid, and then wetted sufficiently and sandwiched between two rotating rollers to remove excess coating liquid impregnated in the polymer filter. Alternatively, excess coating liquid can be removed using a centrifugal separator. Bio-ceramic powder is uniformly buried in the stem of the polymer filter that has undergone this process, and the coating liquid film that blocks the communication pores in the filter is blown to remove the compressed air.

네 번째 단계는 건조 및 열처리 단계로서 성형체를 20∼95℃에서 5∼12시간 건조한다. 처음엔 일정시간 상온에서 건조하고 건조온도를 높인다. 처음부터 건조온도를 높이면 균열이 발생할 위험이 크고 건조온도를 120℃이상으로 하면 고분자의 분해가 일어나는 문제점이 있다. 완전히 건조된 성형체를 서서히 승온하여 폴리머를 태우고 소결시켜 망상골형 골이식재를 완성한다. 승온속도는 0.01℃/min∼5℃/min 사이의 범위가 바람직하며 승온속도가 너무 빠르면 폴리머가급격히 타게 되므로 세라믹 분말의 형체를 잃게 될 위험이 있다. 열처리시에는 산소 또는 수소와 산소의 혼합 분위기 하에서 수행하여 폴리머의 완전한 연소를 유도한다.The fourth step is a drying and heat treatment step, and the molded product is dried at 20 to 95 ° C. for 5 to 12 hours. Initially dry at room temperature for a certain time and increase the drying temperature. If the drying temperature is increased from the beginning, there is a high risk of cracking, and if the drying temperature is 120 ° C. or higher, there is a problem of decomposition of the polymer. The fully dried molded body is gradually heated to burn the polymer and sintered to complete the reticulated bone graft material. The temperature increase rate is preferably in the range of 0.01 ° C / min ~ 5 ° C / min, and if the temperature rise rate is too fast, the polymer burns rapidly, there is a risk of losing the shape of the ceramic powder. In the heat treatment, it is carried out under oxygen or a mixed atmosphere of hydrogen and oxygen to induce complete combustion of the polymer.

본 발명을 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.If the present invention will be described in detail based on the Examples as follows, the present invention is not limited to the Examples.

<실시예 1><Example 1>

1∼2㎛의 입자크기를 갖는 PVA를 10중량% 녹인 결합제 용액에 하이드록시 아파타이트 분말 30g을 첨가하여 코팅액을 제조한다. 생체 세라믹 분말을 기준으로 결합제가 100 중량%되도록 한다. 이때 분말의 응집을 방지하기 위해서 수계 분산제(5468, San nop co.)를 0.1∼5 중량 % 첨가하고 다공성 폴리머 필터(Polyurethane foam, SIF co. USA)에 대한 코팅액의 젖음특성(wetting property)이 좋지 않은 경우에는 코팅액에 계면활성제(surfactant, silane계)를 0.05∼2 중량 % 첨가하여 젖음특성을 향상시킬 수 있다.A coating solution was prepared by adding 30 g of hydroxyapatite powder to a binder solution in which 10 wt% of PVA having a particle size of 1 to 2 μm was dissolved. The binder is 100% by weight based on the bioceramic powder. At this time, in order to prevent agglomeration of the powder, 0.1-5% by weight of an aqueous dispersant (5468, San nop co.) Was added, and the wetting property of the coating liquid on the porous polymer filter (Polyurethane foam, SIF co. USA) was poor. If not, it is possible to improve the wetting properties by adding 0.05 to 2% by weight of a surfactant (surfactant, silane-based) to the coating liquid.

연통기공 크기가 80ppi (130㎛)인 다공성 폴리머 필터를 상기의 코팅액에 함침시킨 후 2개의 회전하는 롤러 사이로 통과시켜 연통기공에 함침되어 있는 과량의 코팅용액을 제거한다. 1회 코팅시 폴리머 필터 줄기위에 코팅되는 두께는 코팅액의 점도에 따라 20㎛∼100㎛의 범위이며 반복코팅으로 균일하게 코팅한다.A porous polymer filter having a communication pore size of 80 ppi (130 μm) is impregnated in the coating solution and then passed through two rotating rollers to remove excess coating solution impregnated in the communication pores. The thickness of the coating on the polymer filter stem in one coating ranges from 20 μm to 100 μm depending on the viscosity of the coating solution and is uniformly coated by repeated coating.

또한 기공율을 변화시키기 위해 반복코팅하면 최종산물의 기공율을 50∼85%의 범위에서 변화시킬 수 있다. 기공율이 50% 이하가 되면 연통기공이 상당부분 막히는 문제가 있고 85% 이상이 되면 강도가 너무 약해 다루기 힘든 문제가 있다. 상기의 단계에서 코팅된 폴리머 필터의 연통기공이 코팅액에 의해 생긴 얇은 막에 의해 막힐 수 있는데 이는 반드시 압축공기 주입으로 뚫어 주어야 한다. 성형체는 상온에서 충분히 건조한 다음 온도를 올려 수분을 확실히 날려 버린 후 열처리를 행한다. 열처리는 폴리머가 천천히 탈 수 있도록 천천히 승온하고 폴리머의 완전 연소를 위해 산소 단독 혹은 산소와 수소의 혼합 기체 분위기 하에서 행하고 소결온도까지 승온시켜 소결을 행한다. 소결이 끝나고 로냉시킨 후 로에서 꺼내고 3∼5mm의 조각으로 분쇄하여 세척하고 건조시킨 후 감마선 소독 혹은 에틸렌옥사이드로 소독을 하고 진공포장한다.In addition, repeated coating to change the porosity can change the porosity of the final product in the range of 50 to 85%. If the porosity is less than 50%, there is a problem that the communication pores are largely blocked, and if more than 85%, the strength is too weak to handle. In the above step, the communicating pores of the coated polymer filter may be blocked by a thin film formed by the coating liquid, which must be drilled by compressed air injection. The molded body is sufficiently dried at room temperature, then heated up to blow off the moisture to ensure heat treatment. The heat treatment is slowly heated to allow the polymer to burn slowly, followed by sintering by heating the oxygen alone or in a mixed gas atmosphere of oxygen and hydrogen for complete combustion of the polymer, and by raising the temperature to the sintering temperature. After sintering, after cooling by furnace, take it out of the furnace, crush it into 3 ~ 5mm pieces, wash it, dry it, sterilize with gamma ray or ethylene oxide and vacuum packing.

도 3은 상기과 같이 제조된 망상골형 골이식재를 가토의 골결손부에 삽입하고 4주가 지난 다음 채취하여 관찰한 현미경 사진으로서, 3차원 연통기공 사이로 신생골이 자라들었으며 시편 주위에 염증반응이나 이물반응이 없이 완전히 신생골과 유합했음을 알 수 있다. 이로부터 본 발명의 망상골형 골이식재가 골수복재로 충분히 사용될 수 있음을 알 수 있다.3 is a micrograph taken after 4 weeks after insertion of the reticuloid bone graft material prepared as described above into the bone defect of the rabbit, and the new bone was grown between the three-dimensional communication pores and the inflammatory reaction or foreign body reaction around the specimen. It can be seen that it is completely fused with new bone without this. From this it can be seen that the reticuloid bone graft material of the present invention can be sufficiently used as a bone marrow restoration.

<실시예 2><Example 2>

망상골형 골이식재의 최적의 연통기공 크기를 결정하기 위해서 다음과 같은 모델실험을 행하였다. 연통기공 크기에 대한 생체반응을 효과적으로 관찰하기 위해서 연통기공 크기가 다른 망상골형 골이식재를 실시예 1과 같은 방법으로 제조하고 이를 가토의 골결손부에 삽입한 후 8주 후 희생하여 신생골 성장 양상을 확인하였다.In order to determine the optimal communication pore size of reticuloid bone graft, the following model experiment was conducted. In order to effectively observe the biological response to the communication pore size, retinal bone grafts having different communication pore sizes were prepared in the same manner as in Example 1, and inserted into the bone defects of the rabbit, and sacrificed after 8 weeks, and the new bone growth pattern was observed. Confirmed.

도 4a, 도 4b, 도 4c, 도 4d는 각각 연통기공 크기가 50, 100, 300, 500㎛인 상기의 시편들을 현미경으로 관찰한 사진들로서 모든 시편에서 신생골이 성장했음을 알 수 있다. 특히 300㎛의 시편에서 신생골이 가장 효과적으로 들어찼음을 볼 수 있으며 이로부터 망상골형 골이식재의 연통기공 크기는 300㎛ 정도에서 결정하는 것이 바람직함을 알 수 있다.4A, 4B, 4C, and 4D are microscopic photographs of the specimens having communication pore sizes of 50, 100, 300, and 500 µm, respectively, and it can be seen that new bones were grown in all specimens. In particular, it can be seen that the new bone was most effectively filled in the specimen of 300㎛, from which it can be seen that the communication pore size of the reticuloid bone graft material is determined at about 300㎛.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 폴리머 필터를 이용하여 3차원적으로 연통기공이 연통된 다공성 구조를 갖는 망상골형 골이식재는 종래의 산호를 이용한 골이식재보다 환경보호와 제조단가 측면에서 유리할 뿐만 아니라 구성하는 생체 세라믹을 변화시킬 수 있는 장점이 있다. 또한 망상골형 골이식재의 연통기공 크기를 50㎛에서 2.5mm까지 쉽게 변화시킬 수 있으며, 반복 코팅 횟수를 조절함으로써 기공율과 강도를 변화시킬 수 있다.As described above, the reticulated bone graft material having a porous structure in which three-dimensional communication pores are communicated using the polymer filter according to the present invention is not only advantageous in terms of environmental protection and manufacturing cost than conventional bone graft material using coral. There is an advantage that can change the constituent bio-ceramic. In addition, the communication pore size of the reticulated bone graft material can be easily changed from 50㎛ to 2.5mm, and porosity and strength can be changed by controlling the number of repeated coatings.

Claims (6)

삭제delete 삭제delete 수용성 고분자 화합물을 물에 1∼20 중량%로 혼합한 후 용해하여 결합제를 제조하는 단계와; 상기의 결합제를 생체 세라믹 분말에 첨가한 후 교반하여 코팅액을 제조하는 단계와; 상기의 코팅액을 다공성 폴리머 필터에 코팅한 후 회전하는 롤러나 원심 분리 장치를 사용하여 지지체 내에 함유하는 과량의 코팅액을 제거하는 단계와; 상기의 코팅된 필터를 20∼95℃에서 건조시킨 후 열처리하여 성형체의 폴리머를 태우고 남은 생체 세라믹을 소결시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 망상골형 골이식재의 제조방법.Preparing a binder by dissolving the water-soluble high molecular compound in water at 1 to 20% by weight; Adding the binder to the bioceramic powder and then stirring to prepare a coating solution; Coating the coating solution on the porous polymer filter and then removing excess coating solution contained in the support using a rotating roller or a centrifugal separator; And drying the coated filter at 20 to 95 ° C., followed by heat treatment to burn the polymer of the molded body and sintering the remaining bio-ceramic. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, 상기의 다공성 폴리머 필터는 연통기공 크기가 10ppi(2.5㎛)∼140ppi(50㎛)인 것을 사용함을 특징으로 망상골형 골이식재의 제조방법.The porous polymer filter is a method of producing a reticulated bone graft material, characterized in that the communication pore size is used 10ppi (2.5㎛) ~ 140ppi (50㎛). 제 3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 수용성 고분자 화합물은 폴리비닐알코올, 에틸셀룰로우스, 메틸셀룰로우스, 폴리에틸렌글리콜로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택된 물질을 사용함을 특징으로 망상골형 골이식재의 제조방법.The water-soluble high molecular compound is a polyvinyl alcohol, ethyl cellulose, methyl cellulose, polyethylene glycol, characterized in that at least one selected from the group consisting of polyethylene glycol, characterized in that the bone graft material manufacturing method. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 생체 세라믹 분말에 대하여 상기 결합제를 20∼300중량% 혼합하여 이루어짐을 특징으로 망상골형 골이식재의 제조방법.Method for producing a reticulated bone graft material, characterized in that made by mixing 20 to 300% by weight of the binder with respect to the bio-ceramic powder.
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