KR100573293B1 - 인회석 세라믹들, 특히 생물학적 용도를 위한 인회석세라믹들의 제조방법 - Google Patents

인회석 세라믹들, 특히 생물학적 용도를 위한 인회석세라믹들의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인회석 세라믹, 특히 생물학적 용도를 위한 인회석 세라믹의 제조방법을 포함한다.
본 발명의 방법은 식 Ca10(PO4)6(OH)2의 화학량론적 또는 비-화학량론적 수산화인회석을 형성할 수 있고, 다른 첨가제도 함유할 수 있는 분말들의 균일 혼합물을 제조하는 것을 포함하고, 이 혼합물을 상온, 100∼500MPa의 압력하에서 압축하는 것 및 압축된 조각을 낮은 온도(100∼500℃)로 물이 존재하는 봉합 챔버 내에서 열수처리하는 것을 포함한다.
인회석 세라믹*수산화인회석*스트론튬*생물학적 용도*열수처리

Description

인회석 세라믹들, 특히 생물학적 용도를 위한 인회석 세라믹들의 제조방법 {Method for making apatite ceramics, in particular for biological use}
본 발명은 인회석 세라믹(apatite ceramic), 특히 생물학적 용도를 위한 인회석들을 제조하는데 사용할 수 있는 인회석 세라믹의 제조방법을 포함한다.
인회석들은 많은 분야에 적용될 수 있는 유용한 물질들로, 예를 들어 농업 분야에서는 화학비료로, 정형외과학에서는 생체물질(biomaterial)로, 그리고 분석화학에서는 크로마토그래피 지지체(chromatographic support)로 적용된다.
인회석들은 식 Me10(XO4)6Y2 (I)를 갖는다. 식중, Me는 1종 이상의 양이온들이고, XO4는 PO4 및/또는 음이온기들이며, 및 Y는 OH, Cl 및 F와 같은 1종 이상의 음이온들을 나타낸다. 이들 인회석들 중에서, 특히 식 Ca10(PO4)6(OH)2 (II)의 포스포칼슘 수산화인회석(phosphocalcic hydroxyapatite)이 가장 잘 알려진 화합물이다.
상기 식 (I)의 인회석들은 양이온 자리들(Me) 뿐만 아니라, 음이온 자리(XO4 및/또는 Y2)들을 다양하게 치환할 수 있다.
다양한 사용 계획에 따라, 이러한 치환 가능성들이 인회석들의 물리적 및/또는 화학적 특성들을 개선시키기 위해 사용될 수 있다.
인회석들, 특히 식 (II)의 인회석들은 식 (II)의 화학량론적 인회석의 칼슘/인(calcium/phosphorous) 원자비율 값인 1.677과 다른 원자비율을 갖는 비-화학량론적일 수 있다.
비-화학량론적 인회석들에서, 이 비율은 일반적으로 1.677 이하이다. 비-화학량론은 특히 양이온/칼슘 자리에 플로오(flaw)들의 존재 및/또는 인산 이온 대신에 치환된 HPO4 2-이온의 존재로 설명될 수 있다. 그와 같은 인회석들의 일반식은 다음과 같이 나타낼 수 있다:
Ca10-xVx(PO4)6-y(HPO4)y(OH)2+y-2x (III)
식중, V는 플로오를 나타내고, x 및 y는 x<1, y<1 및 y
Figure 112000012812176-pct00001
x이다. x=y=0일 때, 인회석은 화학량론적이다.
인회석들 중, 경조직(硬組織, hard tissue), 치아 및 뼈의 무기질 부분을 형성하는 비-화학량론적인 생물학적 인회석들이 알려져 있다.
생물학적 분야, 정형외과학 또는 치과의학에서 인회석을 사용하는 이유는 인회석의 완전한 생체적합성(biocompatibility) 때문이다. 이 생체적합성은 수산화 인회석의 구조 및 조성이 석회화된 조직들(calcified tissues)의 무기질 부분의 구조 및 조성과 매우 유사하기 때문이다. 트리칼슘 포스페이트, 디칼슘 포스페이트 및 옥토칼슘 포스페이트를 포함한 대부분의 칼슘 오르토포스페이트(calcium orthophosphate)들 또한 우수한 생체적합성을 갖는다. 수산화인회석들 및 더욱 일반적인 칼슘 오르토포스페이트들은 뼈생성(osteo-conduction) 특성을 갖는 것으로 인식되고 있다.
용해도에 관해서, 다양한 인산염의 용해성을 나타낸 첨부된 표에서 보여진 바와 같이, 수산화인회석들은 생체 매질에서 낮은 용해성을 갖지만, 다른 칼슘 오르토포스페이트들은 훨씬 더 잘 녹는다.
인회석들은 다양한 생물학적 용도를 갖는다. 상기 인회석들은 충전재(분말 또는 과립(granulate)의 형태로)로, 피복재(프라즈마 사출기(projection)에 의해 사출된 분말의 형태로)로 또는 레지스턴트(resistant) 충전재 또는 고정재용 괴상조각(massive piece)의 형태로: 절골 웨지(osteotomy wedge), 나사(screw), 구강내 구조물(interstomatic frame) 등으로 사용될 수 있다. 후자의 사용을 위해서는 인회석을 괴상조각의 형태로 제조하여야 한다.
지금까지, 인회석의 괴상조각들은 압력을 가하거나, 가하지 않고 고온(1000℃ 이상)에서 소결한 분말화된 인회석들로부터 제조되었다.
Bioceramics(Vol. 10, 1997, 75∼78쪽)에서는 1,165℃, 10MPa 압력하에서 고온 압축에 의한 다결정질(polycrystalline) 수산화인회석의 고밀도화 (densification)에 대해 설명하고 있다.
따라서, 수산화인회석 생체물질들의 제조에 현재 사용되고 있는 방법은 인회석 분말을 과립상(granular form)으로 전환하고, 자연 소결, 압력-원조(press-assited) 소결 및 슬립(slip) 사용 후의 소결과 같은 다양한 방법에 의해 고온에서 인회석을 소결하는 인회석 분말의 예비제조를 요구한다.
이들 기술은 우수한 역학적 특성을 갖는 괴상조각들을 생산하지만, 그것들은 다음의 문제점을 포함하는 고온의 열처리를 필요로 한다.
- 인회석 제조에 요구되는 에너지의 고비용
- 수산화인회석의 산소인회석(oxyapatite)으로의 부분 전환
- 인회석 조각 내에 열처리 온도에서 휘발되거나 또는 분해될 수 있는 종(species)들을 동반하는 어려움들
본 발명은 고온으로 열처리할 필요없이도 우수한 역학적 특성을 갖는 조각들을 생산하는 인회석 세라믹들의 제조방법을 명확히 포함한다.
본 발명에 따르면, 인회석 세라믹의 제조방법은 다음의 단계들을 포함한다:
a) Ca(H2PO4)2, Ca(H2PO4)2ㆍH2O, Ca(HPO4), Ca(HPO4)ㆍ2H2O, Ca3(PO4)2의 α또는 β변형(variety) 및 Ca4(PO4)2O 로부터 선택된 적어도 두개의 칼슘 포스페이트들을, 혼합물이 Ca/P 원자 비율이 1.667인 식 Ca10(PO4)6(OH)2 (II)의 수산화인회석, 또는 식 Ca10-xVx(PO4)6-y(HPO4)y(OH)2+y-2x (III)의 비-화학량론적 수산화인회석(식중, V는 플로오를 나타내고, x 및 y는 x<1, y<1 및 y
Figure 112000012812176-pct00002
x이며, Ca/P의 원자 비율은 1.667 이하이다.)에 상당하는 양으로 함유하는 분말들의 균일혼합물을 제조하는 단계;
b) 압축된 조각을 생산하기 위해, a) 단계에 의해 얻어진 분말 혼합물을 상온, 100∼500MPa의 압력 하에서 압축하는 단계; 및
c) 압축된 조각을, 수성 매질을 함유하는 봉합 챔버(sealed chamber)에서 100∼500℃의 온도로 적어도 8시간 동안 열수(熱水, hydrothermal)처리하는 단계.
상술한 방법은 화학량론적 또는 비-화학량론적 수산화인회석을, 마지막 단계에서 사용된 온도가 500℃를 초과하지 않아서, 에너지 비용 및 수산화인회석 내에 500℃이상에서 휘발되거나 또는 불안정한 종들을 동반할 가능성 면에서 많은 이점을 제공하는 낮은 온도에서 수득한다. 얻어진 괴상조각들은 우수한 역학적 특성들을 갖고, 쉽게 가공될 수 있다.
본 발명의 방법은 또한 식 Ca10(PO4)6(OH)2 (II)의 화학량론적 인회석 세라믹들, 또는 식 Ca10-xVx(PO4)6-y(HPO4)y(OH) 2+y-2x (III)의 비-화학량론적 인회석 세라믹들(식중, V는 플로오를 나타내고, x 및 y는 x<1, y<1 및 y
Figure 112000012812176-pct00003
x이며, Ca, PO4 및/또는 OH는 Ca인 경우에는 다른 금속들로, 및/또는 PO4 및 OH인 경우에는 다른 음이온들로 부분적으로 치환될 수 있다.)을 제조하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, a) 단계에서 식 Ca10(PO4)6(OH)2 (II)의 화학량론적 인회석, 또는 식 Ca10-xVx(PO4)6-y(HPO4)y(OH)2+y-2x (III)의 비-화학량론적 인회석 (식중, V는 플로오를 나타내고, x 및 y는 x<1, y<1 및 y
Figure 112000012812176-pct00004
x이며, Ca, PO4 및/또는 OH는 다른 금속들 및/또는 다른 음이온들에 의해 부분적으로 각각 치환될 수 있다.)을 형성할 수 있는 분말 혼합물은 알칼리 금속들, 알칼리토금속들, 은 또는 다른 금속들의 염들, 산화물들 및 수산화물들, 및 실리콘 산화물로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 더 포함하여 준비된다.
이 혼합물을 제조하기 위해 사용된 염들은 인산염, 규산염, 시트르산염, 질산염, 탄산염 및 할로겐화물로부터 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 실시예는 적용 계획에 따라 특별한 값을 갖는 양이온들 및 음이온들을 인회석 구조물 내에 포함시킬 수 있다.
본 발명의 방법이 생물학적 용도의 인회석 세라믹의 제조에 사용되는 경우, 식 Ca2Sr(PO4)2의 스트론튬 및 칼슘 포스페이트를 포함하는 분말 혼합물을 제조하는 것에 의해, 또는 사용된 칼슘 포스페이트 화합물들의 1종 이상을 동종의 스트론튬 포스페이트 화합물들로 또는 혼합된 칼슘-스트론튬 화합물들로 치환하는 것에 의해, 구조 내에 스트론튬을 포함시키는 것이 유용할 수 있다. 다음의 화합물들이 사용될 수 있다: Sr(H2PO4)2, Sr(H2PO4)2ㆍH 2O, Sr(HPO4), Sr(HPO4)ㆍ2H2O, Sr3(PO4) 2 및 Sr4(PO4)2O.
생물학적 용도의 인회석 세라믹 내에 스트론튬이 존재하는 것은 스트론튬이 뼈의 재생을 촉진하기 때문에 유용하다.
생물학적 적용을 위하여, 탄산 칼슘이 뼈와 비슷한 탄산화된 인회석을 생산하기 위해서 분말 혼합물에 첨가될 수 있다.
또한, 실리콘 산화물 (SiO2), 칼슘 메타실리케이트(CaSiO3) 및 다른 금속들의 메타실리케이트들 중에서 선택된 실리콘 화합물이 규산화된 인회석 세라믹, 즉 PO4 음이온이 SiO4 음이온으로 치환된 수산화인회석을 생산하기 위해서 상기 혼합물에 첨가될 수 있다. 이들 규산화된 인회석들은 단백질 고정에 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 방법은 적용 계획에 적합한 다양한 물질들을 제공할 수 있다.
본 발명의 방법은 미리 압축된 분말 혼합물의 다양한 성분들 사이의 열수반응(hydrothermal reaction)에 기초한다.
본 발명에 따른 방법의 a) 단계에서, 식 Ca10(PO4)6(OH)2의 수산화인회석을 제공할 수 있는 분말 혼합물이 제조된다.(식중, 음이온들 및/또는 양이온들은 다른 음이온들 및/또는 양이온들로 치환될 수 있다.)
혼합물은 성분들을 100㎛ 이하의 입도 배합으로 분쇄하여 제조될 수 있다.
혼합물의 성분들은 요구된 조성물의 기능에 따라 선택된다.
포스포칼슘 수산화인회석 형태의 인회석 세라믹을 제조하기 위해서, 모노칼슘 포스페이트 (Ca(H2PO4)2), 모노칼슘 포스페이트 수화물(Ca(H2PO 4)2ㆍH2O), 바이칼슘 포스페이트 (Ca(HPO4)2) 무수물, 또는 비칼슘포스페이트 이수화물 (Ca(HPO4)2ㆍ2H2O), 트리칼슘 포스페이트의 α또는 β변형 (Ca3(H 2PO4)2) 및 테트라칼슘 포스페이트 (Ca4P2O9)과 같은 다양한 칼슘 포스페이트 화합물들의 혼합물의 최종 조성이 식 Ca10(PO4)6(OH)2 (II)의 수산화인회석의 조성이 되도록 하는 비율로 사용된다.
하나의 염기성 화합물(테트라 칼슘 포스페이트) 및 1종 이상의 산성 화합물 들(디칼슘 또는 모노칼슘 포스페이트)을 함유하는 적어도 두 개의 포스페이트 화합물들을 함유하는 혼합물들이 유리하게 사용된다.
둘 이상의 성분들은 최종 인회석 세라믹의 식을 쉽게 조정하기 위해서, 각각 혼합물로 사용될 수 있다.
또한, 적용 계획에 따라 유용한 특성이 얻어지는 수산화인회석을 제공하기 위해, 다른 첨가제들이 분말 혼합물에 첨가될 수 있다.
생물학적 용도를 위한 인회석 세라믹의 경우에, 미리 하소된(calcinated) 수산화인회석의 과립들(granulates); 생물학적 관점에서 허용되는 강화재 입자들; 약제학적 화합물들, 살균제, 항생제, 항균제 및 안티마이토시스 작용제 (antimitotic agent)와 같은 정형외과학 또는 치과의학에서 사용되는 방사성 표지물질 및 생활성(bioactive) 첨가제; 및 성장인자로부터 선택된 적어도 하나의 첨가제를 분말 혼합물에 첨가하는 것은 적어도 100℃의 온도에서 내열성을 갖는한 유용하다.
비-생물학적 용도를 위해서는 다른 첨가제들이 사용될 수 있고, 예를 들면 발광성(luminescent properties)을 갖기 위한 미량의 네오디뮴(neodymium) 및 미량의 유로퓸(europium) II 또는 III과 같은 첨가제들이 사용될 수 있다.
수산화인회석 과립들 및 강화재 입자들은 물질의 역학적 특성들을 개선시킨다. 알루미나 및 나일론 입자들은 강화재 입자들의 예이다.
방사성 표지물질들을 첨가하는 것은 신티그래피(scintigraphy)에 의한 이식 조직의 삽입을 모니터하는데 유용하다. 이 방사성 표지물질은, 예를 들면 테크네튬-99m(Technetium-99m) 포스페이트 형태의 Tc일 수 있다.
또한, 적어도 100℃에서 내열성을 가질 수 있는 항생제와 같은 약제학적 화합물들 및 은과 같은 살균제는 생체물질(biomaterial)에 첨가될 수 있다.
다른 적용을 위해, 나이론 또는 케블라(Kevlar)와 같은 첨가제는 역학적 저항성을 개선하기 위해 첨가될 수 있다.
가능한 상기 첨가제들을 포함한 분말 혼합물들을 제조한 후, 상기 혼합물은 압축 b) 단계를 수행한다.
압축은, 예를 들면, 상기 혼합물을 주형(mould)에 옮겨 놓은 후, 상온, 예를 들면 15∼30℃, 100∼500MPa, 바람직하게는 200MPa의 압력 하에서 유압 프레스 (hydraulic press)로 행해진다.
c) 단계에서, 100∼500℃의 온도와 선택된 온도에서의 수증기압에 해당하는 압력이 되는 수성 매질이 존재하는 봉합챔버에서 압축된 조각을 열수처리한다.
열수처리에 사용된 봉합챔버에서의 수증기압은 0.5∼0.7MPa인 것이 바람직하다.
이 같은 처리는 혼합물의 압축된 성분들 사이에 열수반응을 통해 세라믹 형태를 생산한다. 따라서, 물질의 점착성의 조건이 되는 인회석의 침상(針狀)결정들이 괴상물질 내에서 성장하기 때문에, 아주 우수한 강도를 갖는 조각들이 얻어질 수 있다.
열수처리는 두가지 방법으로 행해질 수 있다.
열수처리의 첫번째 실시예에 따르면, 압축된 조각을 액체상태의 물과 접촉되록 수성 매질에 전부 침적시킨다.
열수처리의 두번재 실시예에 따르면, 수성 매질에 녹을 수 있는 화합물을 포함하는 압축된 조각들에 바람직하게 사용되는 것으로, 처리온도의 효과하에 단지 봉합챔버 내에서 생산된 수증기와만 접촉하도록 압축된 조각을 상기 액체 매질 위에 배치시킨다.
열수처리 온도는 100∼500℃ 사이이고, 열수처리 시간은 특히 사용된 온도에 따라 달라지며, 온도가 낮아질수록 처리시간은 길어진다. 처리시간은 일반적으로 적어도 8시간이고, 60시간만큼 길 수도 있다.
열수처리 온도는 약 48시간의 처리 시간 동안 150∼250℃인 것이 바람직하다.
사용된 수성 매질은 탈염수(脫鹽水, demineralized water)이지만, 적당한 첨가제들을 포함한 수용액을 사용할 수도 있다.
수산화인회석의 용해도를 감소시키기 위해, 수산화인회석의 구조 내에 불소 이온을 도입시키기 위한 수성 매질로써 불화 나트륨 수용액이 사용될 수 있다. 불화 나트륨을 수성 매질에 첨가하는 것은 생물학적 용도의 인회석 세라믹을 제조하는데 특히 적합하다.
본 발명 방법의 다양한 실시예에 따르면, 열수처리된 압축 조각을 소결하는(sintering) d) 단계를 더 포함한다. 소결은 적어도 1,000℃, 예를 들면 1,000∼1,300℃의 온도에서 행해진다.
따라서, 우수한 역학적 특성을 갖는 고압축 물질들을 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명의 방법은 출발 혼합물로 사용된 화합물에 따라 다양한 조성 의 인회석 세라믹들을 수득할 수 있기 때문에, 매우 유용하다. 또한, 비-화학량론적 인회석들은 전체적인 Ca/P 원자 비율이 1.667 이하가 되는 성분들의 양으로 혼합물에 사용하는 것에 의해, 특히 Ca/P 원자 비율이 1.667 이하를 갖는 이 방법에 의해 제조될 수 있다.
비-화학량론적인 인회석들을 제조하는 것은 화학량론적인 수산화인회석보다 더 잘 녹을 수 있는 생체적합적 화합물을 생산하기 때문에, 매우 유용하다. 이 특성은 재흡수될 수 있고, 그래서 생물체에 의해 새로이 형성된 뼈 조직으로 치환될 수 있는 조각을 제조하는데 유용하다.
또한, 비-화학량론적 인회석은 트리칼슘 포스페이트와 같은 출발 칼슘 포스페이트들 중의 하나와 혼합된 인회석을 얻기 위해서 열수처리단계의 반응시간을 조절하는 것에 의해 얻어질 수 있다. 반응시간이 반응이 완전히 끝나지 않게되는 시간인 경우, 약간의 트리칼슘 포스페이트가 열수반응에 의해 수산화인회석으로 변환되지 않은 조각으로 남는다.
본 발명의 다른 특징 및 이점들은 첨부된 도면을 가지고 다음의 실시예에 의해 보다 분명해지지만, 본 발명은 이에 국한되지 않는다.
도 1은 실시예 1에서 얻어진 인회석 세라믹의 구조를 나타내는 X-레이 회절 도면이다.
실시예 1 : 포스포칼슘 수산화인회석의 제조
본 실시예에서, 분말 혼합물은 다음 세 개의 칼슘 포스페이트들로부터 우선 만들었다.
- 모노칼슘 포스페이트 수화물, Ca(H2PO4)2ㆍH2O
- 트리칼슘 포스페이트, Ca3(PO4)2, 및
- 테트라칼슘 포스페이트, Ca4(PO4)2O
각 성분의 비율은 다음의 반응식으로부터 계산된다:
aCa(H2PO4)2ㆍH2O + bCa3(PO4)2 + cCa4(PO4)2O -> Ca10(PO4)6(OH) 2 (수분의 존재)
식중, 계수 a, b 및 c는 다음의 식과 관련이 있고, 여기서, 0
Figure 112000012812176-pct00005
a
Figure 112000012812176-pct00006
0.67; 0
Figure 112000012812176-pct00007
b
Figure 112000012812176-pct00008
2 및 1
Figure 112000012812176-pct00009
c
Figure 112000012812176-pct00010
2.33이다.
b=2-3a, c=1+2a
본 실시예에서는 다음의 값들을 사용했다:
a=0.225
b=1.325, 및
c=1.45
100㎛ 이하의 입도 배합으로 분쇄하는 것에 의해 균일혼합물을 형성한 후에, 분말 혼합물은 주형(mould)에 넣은 다음, 200MPa 압력의 유압프레스로 주형에서 압축시켰다.
주형으로부터 압축된 조각을 제거한 후에, 압축된 조각을 탈염수를 함유한 오토클레이브(autoclave) 내에 넣어, 탈염수에 모두 침적되도록 했다. 오토클레이브를 닫은 후, 200℃로 된 가열된 챔버에 압축된 조각을 48시간의 동안 넣어두었다.
이러한 방법으로 매우 풍부하게 결정화된 수산화인회석의 조각을 수득하였다.
도 1은 상기에서 얻어진 물질의 X-레이 회절 도면을 나타낸다. 이 도면은 트리칼슘 포스페이트가 거의 남아있지 않다는 것을 보여준다.
혼합물이 오토클레이브 내에 존재하는 시간이 증가되면, 이 잔존하는 트리칼슘 포스페이트는 수성 매질 내에서 수산화인회석으로 변환된다.
전자현미경 면밀검사 연구를 통해, 수산화인회석 칼슘의 많은 침상결정들이 존재함을 밝힐 수 있었고, 따라서, 상기 물질의 매우 우수한 결정성을 확인할 수 있었다.
압축에 대한 이 물질의 역학적 저항성은 100MPa에 근접했다.
이 물질은 쉽게 가공될 수 있고, 특히 뼈 보철(prosthesis)에 대해 매우 적당하다.
실시예 2 : 포스포칼슘 수산화인회석의 제조
본 실시예에서, 실시예 1과 동일하게 포스페이트 혼합물을 만들고, 실시예 1과 동일한 조건들로 압축했다.
주형으로부터 압축된 조각을 제거한 후, 압축된 조각은 탈염수를 함유한 오트클레이브 내에 넣지만, 압축된 조각을 상기 수면 보다 높게 위치시켜 증기 매질 에서 반응하도록 한다.
오토클레이브를 닫고, 200℃로 된 가열된 챔버에 48시간 동안 넣어두었다.
작동시킨 결과로, 실시예 1의 물질의 특성과 유사한 특성을 갖는 물질이 얻어졌다.
실시예 3 : 스트론튬을 포함한 인회석 세라믹의 제조
본 실시예는 모노칼슘 포스페이트 수화물, 테트라칼슘 포스페이트, 스트론튬 및 칼슘 스트론튬 포스페이트 (Ca2Sr(HPO4)2)의 분말 혼합물로 시작한다. 각각의 성분의 비율은 다음의 반응식으로부터 계산된다.
aCa(HPO4)2ㆍH2O + bCa4Sr(PO4)2 + cCa4(PO4)2O -> Ca9Sr(PO4)6(OH) 2
식중,
a= 0.34
b= 1
c= 1.66
이들 성분들을 분쇄하여 혼합한 다음, 분말 혼합물을 주형에 넣고, 190MPa 압력의 유압프레스로 압축하였다. 그런 다음, 얻어진 압축된 조각을 오토클레이브로 옮기고, 탈염수를 가지고 덮었다. 오토클레이브를 닫고, 온도는 1.6MPa 수증기압에 대응하는 200℃로 하여, 72시간 동안 두었다.
이러한 방법으로 생체물질로써, 특히 뼈 재생에 쉽게 이용될 수 있는 칼슘-스트론튬 수산화인회석을 수득하였다.
얻어진 물질은 100MPa 이상의 압축에 대한 저항성을 갖는다.
본 발명의 방법은 우수한 역학적 특성을 갖는, 특히 생물학적 용도의 인회석 세라믹들을 생산하고, 개선된 역학적 특성 또는 다른 특성들을 제공하기 위해서 이들 세라믹들 내에 다양한 첨가제를 첨가할 수 있기 때문에, 본 발명의 방법은 유용하다.
인용 참조문헌
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Figure 112000012812176-pct00015

Claims (18)

  1. 다음의 단계들을 포함하는 인회석 세라믹내 괴상조각(massive pieces)의 제조방법:
    a) Ca(H2PO4)2, Ca(H2PO4)2ㆍH2O, Ca(HPO4), Ca(HPO4)ㆍ2H2O, Ca3(PO4)2의 α또는 β변형(variety) 및 Ca4(PO4)2O 로부터 선택된 적어도 두개의 칼슘 포스페이트를, 혼합물이 식 Ca10(PO4)6(OH)2 (II)의 화학량론적 수산화인회석(hydroxyapatite), 또는 식 Ca10-xVx(PO4)6-y(HPO4)y(OH)2+y-2x (III)의 비-화학량론적 수산화인회석(식중, V는 플로오(flaw)를 나타내고, x 및 y는 x<1, y<1, 및 y
    Figure 112006000980119-pct00012
    x이며, Ca/P의 원자 비율은 1.667 이하이다.)에 상당하는 양으로 함유하는 분말들의 균일혼합물을 제조하는 단계;
    b) 압축된 조각을 생산하기 위해, a) 단계에 의해 얻어진 분말 혼합물을 상온, 100∼500MPa 압력하에서 압축하는 단계; 및
    c) 압축된 조각을, 수성 매질을 함유하는 봉합 챔버에서 100∼500℃로 적어도 8시간 동안 열수처리하는 단계.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 a) 단계에서, 알칼리 금속들, 알칼리토금속들, 은 또는 다른 금속들의 염, 산화물 및 수산화물 및 실리콘 산화물로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함한 분말 혼합물이 제조되고, 상기 혼합물이 식 Ca10(PO4)6(OH)2 (II)의 화학량론적인 인회석, 또는 식 Ca10-xVx(PO4)6-y(HPO4)y(OH)2+y-2x (III)의 비-화학량론적 인회석(식중, V는 플로오를 나타내고, x 및 y는 x<1, y<1 및 y
    Figure 112006000980119-pct00013
    x이며, Ca, PO4 및 OH 중 하나 이상이 각각 다른 금속들 및 다른 음이온들 중 하나 이상에 의해 부분적으로 치환된다.)을 형성할 수 있음을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 염들은 인산염, 규산염, 시트르산염, 질산염, 탄산염 및 할로겐화물로부터 선택된 것임을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 생물학적 용도의 인회석 세라믹내 괴상조각(massive pieces)을 제조하기 위하여, 상기 분말 혼합물이 식 Ca2Sr(PO4)2의 스트론튬 및 칼슘 포스페이트, 또는 식 Sr(H2PO4)2, Sr(H2PO4)2ㆍH2O, Sr(HPO4), Sr(HPO4)ㆍ2H2O, Sr3(PO4)2 및 Sr4(PO4)2O의 스트론튬 화합물을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 2항에 있어서, 생물학적 용도의 인회석 세라믹내 괴상조각(massive pieces)을 제조하기 위하여, 상기 분말 혼합물이 탄산 칼슘을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 2항에 있어서, 생물학적 용도의 인회석 세라믹내 괴상조각(massive pieces)을 제조하기 위하여, 상기 분말 혼합물이 실리콘 산화물(SiO2), 칼슘 메타실리케이트(CaSiO3) 및 다른 금속들의 메타실리케이트들로부터 선택된 실리콘 화합물을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    d) c) 단계에서 얻어진 열수처리된 압축 조각이 적어도 1000℃의 온도에서 소결되는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1항에 있어서, a) 단계에서, 분말 혼합물이 성분들을 분쇄하는 것에 의해 제조됨을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1항에 있어서, c) 단계에서, 압축된 조각이 수성 매질에 전부 침적됨을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1항에 있어서, c) 단계에서, 압축된 조각이 수성 매질 위에 배치됨을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1항에 있어서, c) 단계에서 사용된 봉합챔버 내의 수증기압이 0.5∼17MPa임을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1항에 있어서, 열수처리 시간이 8∼60시간임을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1항에 있어서, 수성 매질이 탈염수(demineralised water)임을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 1항에 있어서, 생물학적 용도의 인회석 세라믹내 괴상조각(massive pieces)을 제조하기 위하여, 분말 혼합물에, 사전에 하소된(calcinated) 수산화인회석의 과립들(granulates); 생물학적 관점에서 허용되는 강화재 입자들; 방사성 표지물질; 약제학적 화합물들, 살균제, 항생제, 항균제 및 안티마이토시스 작용제(antimitotic agent)로부터 선택된 생활성(bioactive) 작용제; 및 성장인자로부터 선택된 적어도 하나의 첨가제를 첨가함을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 방사성 표지물질이 테크네튬-99m(Technetiem-99m) 포스페이트임을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 14항에 있어서, 살균제가 은임을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 1항에 있어서, 생물학적 용도의 인회석 세라믹내 괴상조각(massive pieces)을 제조하기 위해서, c) 단계에서 사용된 수성 매질이 불화 나트륨을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 1항에 있어서, 상기 분말 혼합물이 발광(luminous) 첨가제 및 역학적 저항성을 향상시키기 위한 첨가제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함함을 특징으로 하는 방법.
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