KR100750190B1 - Effective bone filler and manufacturing methods thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 골절 등으로 결함이 발생된 골조직을 수복하는 데 사용되는 골 충전재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입도 및 치밀도를 조절함으로써 골유합성을 개선하는 골 충전재 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 서로 다른 상대밀도를 갖는 최소한 제1 유형 및 제2 유형의 인산칼슘계 화합물 입자로 구성되며, 상기 제1 유형 입자는 상대밀도가 90% 이상이며, 상기 제2 유형의 응집체의 입자는 상대밀도가 약 70% 이하이며, 상기 입자들은 평균 입경이 약 100 ~ 400 ㎛인 것을 특징으로 하는 분말형 골 충전재를 제공한다. 본 발명의 골 충전재는 밀도차에 의해 결정되는 선택적 용해 특성을 발휘하도록 설계되어 시술 후 골 전도 경로를 확보하고 효과적 골 수복 특성을 나타낸다. The present invention relates to a bone filler used to repair bone tissue in which defects have occurred due to a fracture, and more particularly, to a bone filler and a method for producing the same, which improve bone fusion by adjusting particle size and density. The present invention consists of at least a first type and a second type of calcium phosphate compound particles having different relative densities, wherein the first type particles have a relative density of 90% or more, and the particles of the second type of aggregate are The relative density is less than about 70%, the particles provide a powdery bone filler, characterized in that the average particle diameter is about 100 ~ 400 ㎛. The bone filler of the present invention is designed to exert selective dissolution characteristics determined by the density difference to secure the bone conduction path after the procedure and exhibit effective bone repair properties.

인산칼슘 화합물, 골 수복, 골 전도, 다공성 과립, 치밀성 과립, 골 충전재Calcium phosphate compounds, bone repair, bone conduction, porous granules, dense granules, bone filler

Description

골 수복에 효과적인 골 충전재 및 그의 제조 방법{EFFECTIVE BONE FILLER AND MANUFACTURING METHODS THEREOF}Bone filler effective for bone repair and its manufacturing method {EFFECTIVE BONE FILLER AND MANUFACTURING METHODS THEREOF}

도 1은 본 발명에 따라 2종의 치밀도가 다른 입자들로 구성된 혼합체에 의해 골이 수복되는 과정을 모식화한 도면이다.1 is a view schematically illustrating a process of repairing a bone by a mixture composed of particles having two different densities according to the present invention.

도 2는 현탁액의 분산 상태에 따른 침전 거동을 모식화한 도면이다. 2 is a diagram schematically illustrating the precipitation behavior according to the dispersion state of the suspension.

도 3은 분산제의 첨가량에 따른 현탁액의 점도 변화를 도시하는 그래프이다.3 is a graph showing the viscosity change of the suspension with the addition amount of the dispersant.

도 4는 분산제가 0.5 ml 첨가된 경우 pH에 따른 용액의 점도 변화를 도시한 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the viscosity change of the solution with pH when 0.5 ml of the dispersant is added.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라 과립형 분말을 제조하는 방법의 각 단계를 도시하는 절차도이다.5 is a procedural diagram illustrating each step of the method for producing granular powder according to an embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 과립형 분말을 제조하는 단계를 도시한 절차도이다.Figure 6 is a procedure showing the steps of producing a granular powder according to another embodiment of the present invention.

도 7a 및 도 7b는 각각 분무 건조법에 의해 제조된 저밀도 분말의 소결 전후 상태를 촬영한 현미경 사진이며, 도 7c는 도 7b의 입자를 고배율로 확대한 사진이다.7A and 7B are micrographs of the state before and after sintering of the low density powder prepared by the spray drying method, respectively, and FIG. 7C is an enlarged photograph of the particles of FIG. 7B at high magnification.

도 8은 분무 건조법에 의해 제조된 고밀도 분말의 소결 후 상태를 촬영한 전자현미경 사진이다.8 is an electron microscope photograph of a state after sintering of a high density powder prepared by a spray drying method.

도 9a는 분무 건조 및 유동층 건조를 거친 고밀도 과립형 분말의 전자현미경 사진이고, 도 9b는 보다 고배율에서 촬영한 전자현미경 사진이다.9A is an electron micrograph of a high density granular powder spray-dried and fluidized bed drying, and FIG. 9B is an electron micrograph taken at a higher magnification.

도 10은 파쇄, 1회 분쇄, 5회 분쇄 및 선별을 거친 분말의 전자현미경 사진이다.FIG. 10 is an electron micrograph of the powder after crushing, crushing once, crushing five times and screening.

도 11a 내지 도 11c는 각각 손상된 골에 아무것도 채우지 않은 경우, 세라솝을 충전한 경우 및 본 발명의 분말형 골 충전재를 충전한 경우에 있어서 8주후의 골조직의 경과를 관찰한 광학현미경 사진이다.11A to 11C are optical micrographs showing the progress of bone tissue after 8 weeks in the case where the damaged bone is not filled with nothing, when the cerahene is filled and when the powdery bone filler of the present invention is filled.

도 12a 내지 도 12b는 본 발명에서 블록형 골 충전재를 제조하는 방법을 개념적으로 도시한 도면이다.12A to 12B are views conceptually illustrating a method of manufacturing a block bone filler in the present invention.

도 13은 저밀도 분말형 β-TCP 골 충전재에 분산제가 첨가된 β-TCP 현탁액을 주입하여 건조 및 소결된 블록형 골 충전재의 단면 미세 구조를 촬영한 전자현미경 사진이다.FIG. 13 is an electron micrograph photographing a cross-sectional microstructure of a block-shaped bone filler dried and sintered by injecting a β-TCP suspension in which a dispersant is added to the low-density powdery β-TCP bone filler.

본 발명은 골절 등의 손상에 의해 결함이 발생된 골을 수복하는 데 사용되는 골 충전재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 입도 및 치밀도를 조절함으로써 골 수복성을 개선하는 골 충전재 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a bone filler used to repair bones in which defects have occurred due to damage such as fractures, and more particularly, to bone fillers and methods for producing the same, which improve bone repairability by controlling particle size and density. It is about.

골 충전재는 크게 뼈의 손상 부위에 뿌려서 손상 부위를 충전하는 분말형, 손상 부위의 결함 형상에 따라 성형 및/또는 소결한 후 손상 부위에 이식되는 블록 형 충전재로 나눌 수 있으며, 이하 설명하는 본 발명의 명세서에서 '골 충전재'라는 용어는 전자의 분말형 골 충전재만을 지칭하거나 양자를 모두 지칭하는 경우에 사용되며, 후자의 경우만을 따로 지칭할 때에는 '블록형 골 충전재'라는 용어를 사용한다.Bone fillers can be divided into powder-type powders that are largely sprayed on the damaged areas to fill the damaged areas, and block-shaped fillers that are molded and / or sintered according to the defect shape of the damaged areas and implanted in the damaged areas. In the specification, the term 'bone filler' is used to refer to only the former powdery bone filler or both, and when referring to the latter case only, the term 'block bone filler' is used.

골 충전재로 사용되는 생체 활성 재료로는 폴리메타크릴레이트(polymetyl metacrylate, PMMA)와 같은 수지계 재료도 있으나, 체내 용해성이 없고 뼈와의 화학적 결합을 이루지 못하므로 장기적으로는 결합이 약화되며 경화시 발열로 인해 사용에 어려움이 있어 무기계 생체 활성 재료가 이를 대체하고 있다.Bioactive materials used as bone filler also include resin-based materials such as polymethyl methacrylate (PMMA), but they are insoluble in the body and do not form chemical bonds with bones. Due to the difficulty in use, inorganic bioactive materials are replacing them.

무기계 생체 활성 재료로는 주로 인산 칼슘계 화합물, 예컨대 수산화 아파타이트(hydroxyapatite, HA), Ca4P2O9(tetracalcium phosphate; TTCP)와 CaHPO 4·2H2O(dicalcium phosphate, DCPD), α-Ca3PO4(tricalcium phosphate)(α-TCP), β-Ca3PO4(β-TCP), Ca2P2O7(calcium pyrophosphate, CPP) 등이 사용되고 있으며, 이밖에도 석고(CaSO4·1/2H2O)를 주원료로 하는 재료가 사용되기도 한다.Inorganic bioactive materials are mainly calcium phosphate compounds such as hydroxyapatite (HA), Ca 4 P 2 O 9 (tetracalcium phosphate; TTCP) and CaHPO 4 2H 2 O (dicalcium phosphate, DCPD), α-Ca 3 PO 4 (tricalcium phosphate) (α-TCP), β-Ca 3 PO 4 (β-TCP), Ca 2 P 2 O 7 (calcium pyrophosphate, CPP), etc. are used, and gypsum (CaSO 4 · 1 / 2H 2 O) as the main raw material may be used.

현재까지 골 충전재에 대한 연구는 블록형 골 충전재에 대한 연구가 주류를 이루고 있다. 블록형 골 충전재는 골전도 경로를 제공하기 위해 내부 기공이 3차원 망상 구조를 이루고 있다. 이와 같은 3차원 망상 구조는 스펀지와 같은 발포 수지를 모체로 하고 여기에 인산 칼슘계 화합물로 된 슬러리를 함침 또는 코팅한 뒤, 가열 등의 방법에 의해 모체를 이루는 상기 수지를 제거함으로써 제조된다. 제조된 골 충전재에서 골 충전재 내부의 기공 분포는 사용된 발포 수지의 기공 분포에 전 적으로 의존한다. 예를 들어, 한국특허공개번호 제2002-14034호는 3차원 망상 기공이 형성된 다공성 폴리머 필터에 인산칼슘계 화합물 슬러리를 코팅한 후 폴리머를 태워 제거함으로써 골 충전재를 제조하는 방법을 제시하고 있다. 이 방법에 따르면, 다공성 폴리머 필터 내부의 개기공은 골 충전재의 기공으로 변환된다.Until now, the research on bone filler has been mainly studied on the block bone filler. Block-type bone filler has a three-dimensional network of internal pores to provide bone conduction pathways. Such a three-dimensional network structure is prepared by using a foamed resin such as a sponge as a matrix, impregnating or coating a slurry of a calcium phosphate compound therein, and then removing the resin as a mother by a method such as heating. In the prepared bone filler, the pore distribution inside the bone filler is entirely dependent on the pore distribution of the foamed resin used. For example, Korean Patent Publication No. 2002-14034 discloses a method for preparing bone filler by coating a calcium phosphate compound slurry on a porous polymer filter having three-dimensional network pores and then burning off the polymer. According to this method, the open pores inside the porous polymer filter are converted to the pores of the bone filler.

생체 이식시 골 충전재의 기공은 혈액의 공급 및 골 전도 경로로 작용하여 자연골을 성장시키며, 골 충전재 자체는 점차 생체내로 용해되어 사라진다. 이 때 효과적인 골 전도를 위해 기공의 횡단 직경은 약 100 ㎛ 이상, 더욱 바람직하게는 150 ㎛ 이상인 것으로 알려져 있다.The pores of the bone filler during living transplantation act as a blood supply and bone conduction pathway to grow natural bone, and the bone filler itself gradually dissolves and disappears in vivo. At this time, it is known that the pore transverse diameter is about 100 μm or more, more preferably 150 μm or more for effective bone conduction.

이와 같이, 골 충전재에는 상당히 큰 직경의 개기공이 형성되어야 한다. 그러나 전술한 종래의 기공 형성 방법은 블록형 골 충전재에는 적용될 수는 있으나 분말형 골 충전재에는 적용되기 곤란하다. 왜냐하면, 전술한 방식으로 무정형의 분말 내부에 인위적으로 균일하고 분포된 100 ㎛ 이상의 직경을 갖는 개기공을 형성하는 것은 불가능하기 때문이다.As such, the bone filler must be formed with large diameter open pores. However, the above-described conventional pore forming method can be applied to the block bone filler, but it is difficult to apply to the powder bone filler. This is because it is impossible to form open pores having a diameter of 100 μm or more that is artificially uniform and distributed inside the amorphous powder in the above-described manner.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 뼈 또는 치아의 결손 부위에 시술 후 골 수복에 필요한 해면골 구조를 제공할 수 있는 분말형 충전재를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a powder-like filler that can provide a spongy bone structure required for bone repair after the procedure to the bone or tooth defects.

또한 나아가 본 발명은 전술한 분말형 충전재를 사용하여 제조 가능한 블록형 충전재를 제공하는 것을 목적으로 한다. Furthermore, another object of the present invention is to provide a block-type filler which can be manufactured using the above-described powder-type filler.

또한 본 발명은 전술한 분말형 충전재 및 블록형 충전재의 제조에 적합한 제 조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a manufacturing method suitable for the production of the above-described powder filler and block filler.

본 발명에 있어서의 "구형"은 개별적인 입자의 형상에 따라 나눈 것이고, 입자들의 총체를 "분말"로 칭한다. 한편 "분말형 충전재"는 블록형 충전재에 대응되는 의미로, 개개의 입자들로 이루어진 분말 또는 과립형 분말로 된 충전재로 정의한다.In the present invention, "spherical" is divided according to the shape of individual particles, and the total of particles is referred to as "powder". On the other hand, "powder-type filler" means the filler corresponding to the block-type filler, it is defined as a filler of powder or granular powder consisting of individual particles.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 블록형 골 충전재에 있어서, 내부가 상이한 밀도를 갖는 다공성 영역 및 치밀성 영역으로 구분되며, 상기 다공성 영역 또는 상기 치밀성 영역 중 최소한 하나는 3차원적으로 연결된 해면골 구조를 가지며, 상기 다공성 영역은 상대밀도가 70 % 이하이며, 상기 치밀성 영역은 상대밀도가 90% 이상인 것을 특징으로 하는 블록형 골 충전재를 제공한다. In order to achieve the above technical problem, the present invention, in the block-shaped bone filler, is divided into a porous region and a dense region having a different density inside, at least one of the porous region or the dense region is three-dimensionally connected sponges It has a structure, the porous region provides a block-type bone filler, characterized in that the relative density is 70% or less, the dense region is 90% or more relative density.

또한 본 발명은 인산칼슘계 화합물을 포함하는 현탁액을 분무 건조하여 100 ㎛ 이하의 평균 입경을 갖는 구형 분말을 형성하는 단계, 상기 분무 건조된 구형 분말과 인산 칼슘계 화합물을 포함하는 현탁액을 투입하면서 유동층 건조하여 과립화하여 과립형 분말을 형성하는 단계 및 상기 과립형 분말을 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인산 칼슘계 분말형 골 충전재의 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 방법에서, 상기 현탁액은 분산제를 더 포함할 수 있다.In another aspect, the present invention is spray drying the suspension containing the calcium phosphate-based compound to form a spherical powder having an average particle diameter of less than 100 ㎛, fluidized bed while injecting the suspension containing the spray-dried spherical powder and calcium phosphate-based compound It provides a method for producing a calcium phosphate-based bone filler comprising the step of drying and granulating to form granular powder and sintering the granular powder. In the process of the invention, the suspension may further comprise a dispersant.

또한 본 발명은 소정 형상으로 설계된 몰드 내에 평균 입경 100~400㎛인 인산칼슘계 과립형 분말을 충전하는 단계, 상기 충전된 몰드 내부로 인산칼슘계 화합물의 현탁액을 주입하는 단계, 현탁액이 주입된 상기 몰드를 건조하여 성형체를 제조하는 단계 및 상기 성형체를 소결하는 단계를 포함하는 인산칼슘계 블록형 골 충전재 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 방법에서 상기 현탁액은 분산제를 포함할 수 있다.In another aspect, the present invention is the step of filling a calcium phosphate-based granular powder having an average particle diameter of 100 ~ 400㎛ in a mold designed to a predetermined shape, injecting a suspension of calcium phosphate-based compound into the filled mold, the suspension is injected It provides a method for producing a calcium phosphate-based block-shaped bone filler comprising the step of drying the mold to produce a molded body and the step of sintering the molded body. In the process of the invention said suspension may comprise a dispersant.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상술한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 골 충전재는 두 유형의 입자들의 혼합체이다. 하나는 상대밀도가 90% 이상인 치밀한 미세 조직을 갖는 입자이며, 다른 하나는 상대밀도가 70% 이하인 다공성 입자이다. 상기 다공성 입자는 내부에 수 ㎛ 단위의 미세한 기공을 함유하고 있다. The bone filler of the present invention is a mixture of two types of particles. One is a particle having a dense microstructure having a relative density of 90% or more, and the other is a porous particle having a relative density of 70% or less. The porous particles contain fine pores of several micrometers therein.

클라인(C. T. A. Klein)등은 J. Biomed. Mater. Res. 17:769에 제출한 "Biodegradation behavior of various calcium phosphate materials in bone tissue"라는 제하의 논문에서 블록형 골 충전재를 가토(집토끼)의 대퇴골에 이식하는 실험을 통해 내부 기공을 갖는 다공성 골 충전재가 치밀성 골 충전재에 비해 높은 생체 용해성을 갖게 됨을 보고한 바 있다. C. T. A. Klein et al., J. Biomed. Mater. Res. In a paper entitled "Biodegradation behavior of various calcium phosphate materials in bone tissue" presented at 17: 769, a porous bone filler with internal pores was found to be a dense bone by implanting the block-shaped bone filler into the femur of the rabbit. It has been reported to have a higher biosoluble than the filler.

이러한 관점에 따르면, 본 발명의 골 충전재에서 치밀도가 다른 두 유형의 입자들은 각각 상이한 생체 용해 속도를 갖게 된다. 본 발명에서 골 충전재 내의 과립형 분말 중의 다공성 입자는 시술 초기에 용해되어 골 전도를 위한 전도 경로를 제공한다. 이 전도 경로는 다공성 입자 내부의 미세 기공에 의해 제공되는 것이 아니라, 상기 다공성 입자가 생체로 용해되면서 생성되는 공간(void)에 의해 제공되는 것이다. 치밀성 입자는 다공성 입자의 용해 결과 골 성장에 필요한 해면골 구조를 제공하여 골 수복 과정을 돕는다.According to this aspect, two types of particles having different densities in the bone filler of the present invention each have different biodissolution rates. In the present invention, the porous particles in the granular powder in the bone filler are dissolved at the beginning of the procedure to provide a conductive path for bone conduction. This conductive path is not provided by the micropores inside the porous particles, but by the voids generated when the porous particles are dissolved into a living body. The dense particles provide the spongy bone structure necessary for bone growth as a result of the dissolution of the porous particles to assist in the bone repair process.

도 1은 본 발명에 따라 2종의 치밀도가 다른 입자들(D, P)로 구성된 혼합물에 의해 골이 수복되는 과정을 모식화한 도면이다. 도 1을 참조하면, 손상된 골 내부에 치밀성 입자(D)와 다공성 입자(P)가 배열되면(a), 혈액과의 접촉에 의해 다공성 입자(P)가 선택적으로 용해된다(b). 다공성 입자(P)가 용해된 공간(B)은 골전도를 위한 경로로 작용하며, 치밀성 입자(D)는 해면골 구조와 같이 골 전도를 위한 뼈대(scaffold)를 제공하여, 골 조직의 재건을 돕는다(c). 1 is a view schematically illustrating a process of repairing a bone by a mixture composed of two different densities of particles (D, P) according to the present invention. Referring to FIG. 1, when the dense particles D and the porous particles P are arranged inside the damaged bone (a), the porous particles P are selectively dissolved by contact with blood (b). The space (B) in which the porous particles (P) are dissolved serves as a path for bone conduction, and the dense particles (D) provide a scaffold for bone conduction like the spongy bone structure, thereby helping to rebuild bone tissue. (c).

참조한 도면에서 충전재를 구성하는 치밀성 입자(D)와 다공성 입자(P)의 혼합 비율 및 각 입자의 상대적인 크기에 따라 평면적으로 보여지는 배열 관계는 도시된 바를 따르지 않을 수 있으며, 별도의 설명이 없더라도 이 분야의 당업자가 입자 크기, 상대 밀도를 고려한 단순한 수학적 계산을 통하여 원하는 배열 관계가 얻어지도록 골 충전재의 혼합 비율을 용이하게 설계할 수 있음은 자명하다.According to the mixing ratio of the dense particles (D) and the porous particles (P) constituting the filler in the reference drawings and the relative relationship of each particle, the arrangement relationship shown in a plane may not be as shown, and even if there is no separate description, It is apparent that one of ordinary skill in the art can easily design the mixing ratio of the bone filler such that the desired alignment relationship is obtained through simple mathematical calculations considering particle size and relative density.

블록형 골 충전재에서 골전도에 의한 골 수복이 일어나기 위해 필요한 3차원적인 기공의 크기에 대해서는 다양한 연구 결과가 제시된 바 있다. 예컨대, 클라위터(Klawiter) 등은 1971년 생의료물질심포지움(Biomed. Mater. Symp., vol 2, pp 161)에 발표한 논문에서 골전도에 필요한 기공의 최소 직경은 100 ㎛, 최적 직경은 150 ㎛임을 제시한 반면, 플레틀리(Flatley)는 1983년 정형외과학회지(Clin. Orthop., Vol 179, pp 246)에 발표한 논문에서 골전도에 필요한 기공의 최적 직경은 500 ㎛임을 제시하였다. 또한, 장(Chang)은 2000년 생물질학회지(Biomaterials, vol 21, pp 1291)에 발표한 논문에서 다양한 직경의 실린더형 기공을 모델로 골전도에 필요한 기공의 최소 직경은 50 ㎛, 최적 직경은 300 ㎛임을 밝힌 바 있다. 기타, 고티에르(Gautier)는 1998년의 동학회지(Vol 19, pp133)에 발표한 논문에서 골전도에 필요한 기공의 최소 직경이 300 ㎛, 최적 직경이 560 ㎛임을 제시하기도 하였다. 이와 같이 골전도에 필요한 기공의 최적 직경은 약 150 ~ 약 560 ㎛까지 다양한 값이 제시되고 있으나, 장(Chang)의 발표가 가장 최근인데다 실린더형의 모델 기공에서 관찰된 결과임을 고려할 때 최적 직경은 300 ㎛로 판단하는 것이 바람직할 것으로 보인다.Various studies have been presented on the size of three-dimensional pores required for bone conduction to be repaired in a block bone filler. For example, Klawiter et al., Published in the 1971 Biomedical Material Symposium (Biomed. Mater. Symp., Vol 2, pp 161), showed that the minimum diameter of pores required for bone conduction was 100 μm and the optimal diameter was 150. On the other hand, Fleetley, in a 1983 paper published in the Journal of Orthopedic Surgery (Clin. Orthop., Vol 179, pp 246), suggested that the optimal diameter of pores for bone conduction is 500 µm. Chang also published a 2000 paper published in Biomaterials (vol 21, pp 1291), modeling cylindrical pores of various diameters. It was found that it is 300 ㎛. In addition, Gautier published a 1998 paper published in the Journal of the Korean Society of Dynamics (Vol 19, pp133), suggesting that the minimum diameter of pores for bone conduction is 300 µm and the optimal diameter is 560 µm. As such, the optimum diameter of the pores required for bone conduction has been suggested to vary from about 150 to about 560 μm. However, considering the most recent publication of Chang and the results observed in the cylindrical model pores, the optimum diameter is Judging to 300 μm would be desirable.

이러한 관점에서 본 발명에서 상기 치밀성 입자(D)의 입경은 클수록 바람직하며, 최소한 200㎛ 이상의 평균 입경을 가지는 것이 바람직하다. 또한 입경 100㎛ 이상의 골 전도 경로를 제공하기 위해 상기 다공성 입자(P)는 100㎛ 또는 그 이상의 평균 입경을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이 본 발명의 치밀성 입자 및 다공성 입자는 요구되는 입자의 평균 입경이 100㎛ 또는 그 이상이며, 후술하는 바와 같이 다수의 미세 분말의 응집체로 구성되므로 이하에서는 이를 과립형 입자라 지칭하고, 이들 과립형 입자들의 총체를 "과립형 분말"이라 칭한다.From this point of view, in the present invention, the larger the particle diameter of the dense particles (D) is, the more preferable, and it is preferable to have an average particle diameter of at least 200 μm. In addition, in order to provide a bone conduction path having a particle diameter of 100 μm or more, the porous particles (P) preferably have an average particle diameter of 100 μm or more. As described above, the dense particles and the porous particles of the present invention have an average particle diameter of 100 µm or more required, and are composed of agglomerates of a plurality of fine powders as will be described later. The total of mold particles is called "granular powder".

전술한 바와 같이, 본 발명의 분말형 골 충전재는 고밀도의 과립형 입자와 저밀도의 과립형 입자로 구성된다. 본 발명에서 골 충전재를 구성하는 개별 과립형 입자의 밀도는 이하 설명하는 응집체의 밀도 제어를 통해 이루어진다.As described above, the powdered bone filler of the present invention is composed of high density granular particles and low density granular particles. In the present invention, the density of the individual granular particles constituting the bone filler is made through the density control of the aggregates described below.

A. 응집체의 밀도 제어 원리A. Principle of Density Control of Aggregates

현탁액으로부터 제조되는 응집체의 밀도는 침전(sedimentation) 과정에서 결정되는데, 특히 현탁액내 분말의 입자간에 작용하는 물리/화학적 특성에 의해 좌우된다. 예컨대, 분말 입자간에 반발력이 작용할 경우 수분 제거 과정에서 치밀한 응집체가 생성되며 소결 후에도 높은 밀도를 보장한다. 이에 반해, 분말의 입자간에 인력이 작용할 때는 응집체의 밀도가 감소하며 소결 후에도 다공성이며 저밀도인 응집체가 얻어진다. The density of the aggregates produced from the suspension is determined during the sedimentation process, in particular by the physical / chemical properties acting between the particles of the powder in the suspension. For example, when the repulsive force is applied between the powder particles, a dense aggregate is produced during the water removal process, and high density is ensured even after sintering. On the other hand, when the attractive force acts between the particles of the powder, the density of the aggregate decreases, and a porous and low density aggregate is obtained even after sintering.

도 2는 현탁액의 분산 상태에 따른 침전 거동을 모식적으로 도시한 도면이다. 먼저, 도 2의 (a)는 현탁액이 분산 안정성을 가지고 잘 분산된 상태에서 침전하는 과정을 나타낸 것으로, 시간의 경과에 따라 분산된 입자들은 오랜 시간 부유하면서 바닥에서부터 차곡 차곡 침전하여 침전체를 이루게 된다. 이와 같은 침전 거동에 의하면 치밀한 성형체를 얻을 수 있다.2 is a diagram schematically showing the precipitation behavior according to the dispersion state of the suspension. First, (a) of FIG. 2 shows a process in which the suspension is precipitated in a well dispersed state with dispersion stability. The particles dispersed over time are suspended for a long time and gradually precipitated from the bottom to form a precipitate. do. According to such precipitation behavior, a compact molded body can be obtained.

도 2의 (b)는 입자간 반발력이 충분하지 못하여 분산 안정성이 낮은 상태의 현탁액의 침전 거동을 설명하는 도면이다. 이 상태의 입자는 브라운 운동에 의한 충돌시 즉각적인 입자의 응집이 이루어지기 쉽다. 응집된 입자들은 치밀한 침전에 필요한 시간을 확보하지 못하게 되며, 결국 침전된 응집체는 낮은 밀도를 나타내게 된다.FIG. 2 (b) is a diagram illustrating the precipitation behavior of the suspension in a state in which dispersion stability is low due to insufficient repulsive force between particles. Particles in this state are likely to readily agglomerate upon impact due to Brownian motion. Aggregated particles do not have the time required for dense precipitation, and eventually the aggregated aggregates show a low density.

현탁액내의 입자 간에 작용하는 힘을 추정하는 방법으로는 제타 포텐셜(zeta potential)을 측정하는 방법과 현탁액의 점도를 측정하는 방법이 있다. 현탁액 내에 동일한 부피 분율의 분말이 함유되어 있더라도 이 분말의 입자 사이에 작용하는 힘이 다르면 현탁액의 점도는 달라지게 된다. 가령 입자간에 반발력이 있는 경우 현탁액의 점도는 감소한다. 따라서 제조한 현탁액의 점도를 관찰함으로써 같은 현탁액으로 응집체를 제조할 때 그 밀도를 예상할 수 있다. Methods of estimating the force acting between the particles in the suspension include measuring the zeta potential and measuring the viscosity of the suspension. Even if the suspension contains the same volume fraction of powder, the viscosity of the suspension will be different if the forces acting between the particles of the powder are different. For example, the viscosity of the suspension decreases when there is repulsion between particles. Thus, by observing the viscosity of the prepared suspension, the density thereof can be expected when preparing aggregates with the same suspension.

한편, 현탁액내 분말의 입자간에 작용하는 힘은 입자 표면의 전하 상태와 표면 흡착 물질에 큰 영향을 받는다. 분산제와 같은 고분자 물질은 현탁액 내에서 입자에 쉽게 흡착하며 고분자의 운동에 의해 반발력을 발휘하므로 점도를 감소시키고 치밀한 응집 상태를 구현하는데 효과적일 수 있다. On the other hand, the force acting between the particles of the powder in the suspension is greatly influenced by the state of charge of the particle surface and the surface adsorbent material. Polymeric materials, such as dispersants, are easily adsorbed to the particles in the suspension and exert a repulsive force by the motion of the polymer can be effective in reducing the viscosity and achieving a dense aggregation state.

이하의 실험을 통해 분산제의 첨가가 현탁액의 점도 및 침전체의 소결 전후 밀도에 미치는 영향을 구체적으로 살펴본다. Through the following experiments, the effect of the addition of the dispersant on the viscosity of the suspension and the density before and after sintering of the precipitate is examined in detail.

A-1. 분산제와 현탁액의 점도의 상관 관계 실험A-1. Experiment of correlation between viscosity of dispersant and suspension

분산제로 다반 씨이(Darvan C)를 사용하여 10 g의 β-TCP 분말을 10 ml의 증류수에 분산한 후 현탁액의 점도를 측정하였다. 분산제의 양에 따른 점도 변화를 관찰하기 위해 분산제의 첨가량을 달리하였다. 도 3은 분산제의 첨가량에 따른 현탁액의 점도 변화를 도시하는 그래프이다. 도 3을 참조하면, 분산제가 약 0.02 ml 첨가될 때 점도는 약 12 cP이며, 분산제의 첨가량이 증가함에 따라 점도가 약 7 ~ 8 cP로 감소하다가 또한, 분산제가 0.07 ml 이상이 되면 점도가 다시 증가함을 알 수 있다. 도시된 그래프는 저점도의 현탁액을 얻기 위해서는 분산제가 적정한 범위로 첨가되어야 함을 말해준다. 또한, 도시된 그래프로부터 필요량 이상으로 도입된 분산제는 분산제 상호간의 간섭을 일으켜 오히려 점도를 증가시킬 수 있음을 알 수 있다.10 g of β-TCP powder was dispersed in 10 ml of distilled water using Darvan C as a dispersant, and the viscosity of the suspension was measured. The amount of dispersant added was varied to observe the change in viscosity with the amount of dispersant. 3 is a graph showing the viscosity change of the suspension with the addition amount of the dispersant. Referring to FIG. 3, when about 0.02 ml of the dispersant is added, the viscosity is about 12 cP, and as the amount of the dispersant is increased, the viscosity decreases to about 7 to 8 cP, and when the dispersant reaches 0.07 ml or more, the viscosity is again. It can be seen that the increase. The graph shown indicates that dispersants should be added in the appropriate range to obtain a low viscosity suspension. In addition, it can be seen from the graph shown that the dispersant introduced in excess of the required amount may cause interference between the dispersants and increase the viscosity.

또한, 본 발명자들의 실험에 따르면, 현탁액의 점도는 용액의 pH에 따라서도 변화한다. 도 4는 분산제가 0.5 ml 첨가된 경우 pH에 따른 용액의 점도 변화를 도시한 그래프이다. 도시된 바와 같이, 현탁액의 점도는 좁은 pH 범위에서 최소의 점도를 나타내고 있다. 따라서, 고밀도의 과립형 입자를 얻기 위해서는 현탁액의 pH 또한 중요한 변수가 될 수 있음을 알 수 있다. In addition, according to the experiments of the inventors, the viscosity of the suspension also changes depending on the pH of the solution. Figure 4 is a graph showing the viscosity change of the solution with pH when 0.5 ml of the dispersant is added. As shown, the viscosity of the suspension shows a minimum viscosity in a narrow pH range. Thus, it can be seen that the pH of the suspension may also be an important variable in order to obtain dense granular particles.

A-2. 침전체의 소결 특성의 관찰A-2. Observation of Sintering Characteristics of Precipitates

아래 표 1은 현탁액 내의 고형분의 농도 및 분산제의 투입 여부에 따라 얻어진 침전체를 건조 및 소결하였을 때의 건조 상대 밀도 및 소결 후 상대 밀도를 나타내고 있다. Table 1 below shows the dry relative density and the relative density after sintering when the obtained precipitate was dried and sintered according to the concentration of solids in the suspension and the addition of dispersant.

분산제가 전혀 첨가되지 않은 경우, 현탁액의 고체분율의 최대값은 최대 30% 였다. 현탁액의 고체분율이 20%일 때 건조 상태의 침전체 밀도는 44%, 소결 후에는 약 71%의 밀도를 나타내었다. 고체분율이 30%일 때에는 침전체의 건조 밀도는 약 49%로 증가하였으나 소결 후에는 마찬가지로 71%의 상대 밀도를 나타내었다. When no dispersant was added, the maximum value of the solid fraction of the suspension was up to 30%. The dry precipitate had a density of 44% when the solid fraction of the suspension was 20% and about 71% after sintering. When the solid fraction was 30%, the dry density of the precipitate increased to about 49%, but after sintering, it showed a relative density of 71%.

분산제가 0.05 ml 첨가된 경우, 현탁액의 최대 고체분율은 50%로 증가한다. 고형분이 20%일 때 침전체의 건조상대밀도와 소결상대밀도는 각각 59% 및 93%였으며, 고형분이 40%일 때 성형체의 건조상대밀도와 소결상대밀도는 각각 61% 및 91%를 나타내었다.If 0.05 ml of dispersant is added, the maximum solid fraction of the suspension increases to 50%. The dry relative density and sintered relative density of the precipitates were 59% and 93%, respectively, when the solid content was 20%, and the dry and sintered relative densities of the molded body were 61% and 91%, respectively, when the solid content was 40%. .

분산제가 0.075 ml 및 0.2 ml 첨가된 경우, 분산제가 0.05ml 첨가된 경우에 비해 건조상대밀도 및 소결상대밀도의 소폭 하락이 관찰되었다.When 0.075 ml and 0.2 ml of the dispersant were added, a slight decrease in the dry relative density and the sintered relative density was observed as compared with the case where 0.05 ml of the dispersant was added.

Darvan C (ml/10g)Darvan C (ml / 10g) 고형분 농도(%)Solid content concentration (%) 건조상대밀도(%)Drying Relative Density (%) 소결상대밀도(%)Sintered Relative Density (%) 00 2020 4444 7171 3030 4949 7171 0.050.05 2020 5959 9393 4040 6161 9191 0.0750.075 2020 6363 9090 4040 5656 9191 0.20.2 2020 5858 9090 4040 5656 9090

위 실험 결과로부터, 현탁액내에 첨가된 적정량의 분산제는 침전체의 점도를 감소시키며 침전체의 상대밀도를 증가시킴을 알 수 있다. 또한, 침전체의 건조상대밀도와 소결상대밀도는 매우 강한 상관 관계를 가지고 있음을 알 수 있다.From the above test results, it can be seen that the appropriate amount of dispersant added in the suspension decreases the viscosity of the precipitate and increases the relative density of the precipitate. In addition, it can be seen that the dry relative density and the sintered relative density of the precipitate have a very strong correlation.

B. 조대한 과립형 입자의 제조 방법B. Method of Making Coarse Granular Particles

통상의 인산칼슘계 구형 분말 골 충전재는 분무 건조법에 의해 제조된다. 인산칼슘 화합물을 함유하는 현탁액을 분무하여 액적을 형성하는데, 형성된 액적은 표면 장력에 의해 구형의 형상을 나타내게 되며, 분무된 액적을 열풍 건조 등의 방법으로 건조함으로써 구형 입자를 형성하게 된다. 이 때, 액적의 크기가 커질수록 건조에 오랜 시간이 소요되는데, 충분히 건조되지 않은 액적은 분무 건조기 벽면에 엉겨 붙어 구형의 입자 형상을 유지할 수 없게 된다. 따라서, 종래의 방법에 의해서는 본 발명이 의도하는 100 ㎛ 이상의 구형 인산칼슘계 입자를 제조하기가 곤란하다.Conventional calcium phosphate-based spherical powder bone filler is produced by spray drying. A suspension containing a calcium phosphate compound is sprayed to form droplets, and the formed droplets have a spherical shape by surface tension, and the sprayed droplets are dried by a method such as hot air drying to form spherical particles. At this time, the larger the size of the droplets, the longer it takes to dry, but the droplets that are not sufficiently dried are entangled on the spray dryer wall and cannot maintain the spherical particle shape. Therefore, it is difficult to produce spherical calcium phosphate particles of 100 µm or more intended by the present invention by the conventional method.

본 발명자들은 100 ㎛ 이상의 입자 크기에도 불구하고 구형 형상을 유지하는 인산 칼슘계 입자를 제조하기 위해 새로운 방법을 제시한다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 조대한 인산 칼슘계 골 충진재를 제조하는 방법을 도시한 절차도이다.The present inventors present a new method for producing calcium phosphate-based particles which maintain spherical shape despite particle size of 100 μm or more. 5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing coarse calcium phosphate-based bone filler according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 통상의 분무 건조법에 의해 인산 칼슘계 현탁액으로부터 예컨대 입자 크기가 100㎛ 이하인 구형 분말을 제조한다(S110). 이 과정은 통상의 분무 건조법에 의해 수행될 수 있다.Referring to FIG. 5, a spherical powder having a particle size of 100 μm or less is prepared from a calcium phosphate suspension by a conventional spray drying method (S110). This process can be carried out by conventional spray drying methods.

이어서, 분무 건조된 구형 분말을 유동층 건조한다(S120). 이 단계에서 입자 성장을 위한 종자로서 분무 건조된 응집 분말이 유동층 건조로로 투입된다. 또한, 전술한 분무 건조 단계에서 사용된 현탁액과 동일한 현탁액이 상기 유동층 건조로로 투입되어, 상기 종자의 입성장을 유도한다. Subsequently, the spray dried spherical powder is dried in a fluidized bed (S120). In this step, the spray-dried flocculated powder is introduced into the fluidized bed drying furnace as seeds for grain growth. In addition, the same suspension as the suspension used in the above spray drying step is introduced into the fluidized bed drying furnace to induce grain growth of the seed.

유동층 건조를 통해 원하는 크기, 예컨대 평균 입경 200 ~ 400 ㎛의 입자가 얻어지면, 얻어진 입자들을 적절한 온도, 예컨대 β-TCP의 경우 1100 ℃의 온도에서 소결함으로써 과립형 입자로 이루어진 과립형 분말을 제조한다(S130).Once the desired size, eg average particle diameter 200-400 μm, is obtained through fluid bed drying, granulated powders of granular particles are prepared by sintering the obtained particles at an appropriate temperature, for example 1100 ° C. for β-TCP. (S130).

한편, 도 5와 관련하여 설명한 것과 다른 방법에 의해 과립형 분말을 제조하는 것도 가능하다. 도 6은 분쇄 공정을 도입하여 과립형 분말을 제조하는 단계를 도시한 절차도이다.On the other hand, it is also possible to produce the granular powder by a method different from that described in connection with FIG. 6 is a procedural diagram illustrating a step of preparing granular powder by introducing a grinding process.

도 6을 참조하면, 현탁액을 침전 처리한 뒤(S210), 침전체를 건조한다(S220). 여기서 현탁액은 최종 수득될 과립형 분말의 밀도에 따라 적절히 선택된다. 상기 침전체의 건조는 통상의 전기로에서 예컨대 80 ℃의 온도하에서 수행될 수 있다.Referring to Figure 6, after the suspension is precipitated (S210), the precipitate is dried (S220). The suspension here is suitably selected depending on the density of the granular powder to be finally obtained. Drying of the precipitate can be carried out in a conventional electric furnace, for example at a temperature of 80 ℃.

이어서, 건조된 침전체를 가소결한다(S230). 가소결은 인산 칼슘 화합물의 소결 온도 이하에서 수행된다. 가소결 온도는 후술하는 분쇄 단계에서의 분쇄 특성을 고려하여 적절히 선택되어야 한다. β-TCP의 경우, 적절한 가소결 온도는 약 1000 ℃이다. Subsequently, the dried precipitate is calcined (S230). Plastic sintering is carried out below the sintering temperature of the calcium phosphate compound. The sintering temperature should be appropriately selected in consideration of the grinding characteristics in the grinding step described later. For β-TCP, the appropriate sintering temperature is about 1000 ° C.

다음, 가소결된 침전체를 핀 크러셔(pin crusher)와 같은 분쇄기로 적절한 시간 동안 분쇄한 뒤(S240), 원하는 크기의 입자를 선별한다(S250). 상기 분쇄 단계 및 선별 단계는 스크린을 채용한 핀 크러셔에 의해 일괄 수행될 수도 있다. 여기서, 분쇄 시간은 입자의 크기 및 형상에 영향을 미치므로, 원하는 입자 형상 및 입자 크기에 따라 적절한 분쇄 시간이 선택되어야 한다.Next, the pre-sintered precipitate is crushed for a suitable time by a crusher such as a pin crusher (pin crusher) (S240), and the particles of the desired size is selected (S250). The grinding step and the sorting step may be performed in a batch by a pin crusher employing a screen. Since the grinding time affects the size and shape of the particles, an appropriate grinding time should be selected according to the desired particle shape and particle size.

이어서, 선별된 입자를 소결함으로써 과립형 입자가 제조된다(S260).Next, granulated particles are manufactured by sintering the selected particles (S260).

C. 분말 제조예C. Powder Preparation

C-1. 저밀도 분말의 제조예C-1. Preparation Example of Low Density Powder

10g의 β-TCP 분말을 증류수에 용해하여 분산제가 첨가되지 않은 현탁액을 제조하였다. 제조된 현탁액에는 결합제로서 β-TCP에 대해 5%의 질량비로 폴리비닐알코올(PVA)를 첨가하였다. 제조된 현탁액을 디스크형 분무 건조기에 투입하여 건조 분말을 제조하였다. 이 때, 분무 건조기의 디스크 회전수는 7000 rpm을 유지하였으며, 분무 건조기 내부로 95 ℃의 열풍을 주입하여 분말을 건조하였다. 10 g of β-TCP powder was dissolved in distilled water to prepare a suspension without addition of a dispersant. To the prepared suspension was added polyvinyl alcohol (PVA) at a mass ratio of 5% relative to β-TCP as a binder. The prepared suspension was put into a disk spray dryer to prepare a dry powder. At this time, the disk rotation speed of the spray dryer was maintained at 7000 rpm, the powder was dried by injecting hot air at 95 ℃ into the spray dryer.

이어서, 수득된 입자를 약 1180 ℃의 온도에서 소결하여 저밀도의 입자를 제조하였다. The particles obtained were then sintered at a temperature of about 1180 ° C. to produce particles of low density.

도 7a 및 도 7b는 각각 소결 전후의 입자를 촬영한 현미경 사진이다. 도시된 사진으로부터 분무 건조에 의해 평균 입경 100 ㎛ 이하인 입자가 얻어짐을 알 수 있다. 소결 전후의 입자의 밀도는 각각 44% 및 70% 였다. 도 7c는 도 7b의 확대 사진으로 입자에 미세 기공이 형성되어 있음을 보여주고 있다.7A and 7B are micrographs photographing the particles before and after sintering, respectively. It can be seen from the photographs shown that particles having an average particle diameter of 100 μm or less are obtained by spray drying. The density of the particles before and after sintering was 44% and 70%, respectively. FIG. 7C is an enlarged photo of FIG. 7B showing that micropores are formed in the particles.

C-2. 고밀도 분말의 제조예C-2. Production Example of High Density Powder

10 g의 β-TCP를 증류수에 분산하고 다반 씨이 0.05 ml와 0.5g의 PVA를 첨가하여 현탁액을 제조하였다. 이 때 현탁액의 pH는 8로 유지하였다. 전술한 저밀도 분말 제조 방법과 동일한 조건으로 제조된 현탁액을 분무 건조 및 소결하여 분말을 제조하였다.10 g of β-TCP was dispersed in distilled water and Durbanse added 0.05 ml and 0.5 g of PVA to prepare a suspension. At this time, the pH of the suspension was maintained at 8. The powder was prepared by spray drying and sintering the suspension prepared under the same conditions as the low density powder manufacturing method described above.

도 8은 소결 후 분말을 촬영한 전자현미경 사진이다. 도시된 사진으로부터 대략 100 ㎛ 이하의 구형 입자로 이루어진 분말이 얻어짐을 알 수 있으며, 사진 하단의 고배율 사진으로부터 입자는 약 1 ~ 3 ㎛의 미세 결정립으로 구성되며, 매우 치밀한 상태임을 알 수 있다. 사진으로부터 입자의 상대밀도는 90% 이상인 것으로 판단된다.8 is an electron microscope photograph of the powder after sintering. It can be seen from the picture shown that a powder consisting of spherical particles of about 100 μm or less is obtained, and from the high magnification picture at the bottom of the picture, the particles are composed of fine grains of about 1 to 3 μm and are in a very dense state. From the photograph, the relative density of the particles is judged to be 90% or more.

보다 조대한 과립형 입자를 얻기 위해, 분무 건조된 입자를 종자로 사용하여 유동층 건조 공정을 도입하였다. 분무 건조에 사용된 현탁액과 동일한 조성의 현탁액을 유동층 건조로에 투입하여 분무건조된 입자의 입성장을 유도하였다. To obtain coarser granular particles, a fluid bed drying process was introduced using spray dried particles as seeds. A suspension of the same composition as the suspension used for spray drying was introduced into a fluid bed drying furnace to induce particle growth of the spray dried particles.

도 9a는 유동층 건조를 거친 입자의 전자현미경 사진이고, 도 9b는 이를 보다 고배율에서 촬영한 전자현미경 사진이다. 도 8에 비해 전체적으로 입자 크기가 증가하였음을 알 수 있는데, 평균 입경은 200 ㎛ 이상이다. 도 9b의 확대 사진은 유동층 건조에 의해 얻어진 입자가 분무 건조시의 입자와 마찬가지로 매우 치밀한 미세 결정립으로 구성되어 있음을 보여준다. 입자의 상대밀도는 90 % 이상인 것으로 판단된다.Figure 9a is an electron micrograph of the particles after the fluidized bed drying, Figure 9b is an electron micrograph taken at a higher magnification. It can be seen that the particle size as a whole compared to Figure 8, the average particle diameter is 200 ㎛ or more. The enlarged photograph of FIG. 9B shows that the particles obtained by fluidized bed drying are composed of very dense fine grains as well as the particles upon spray drying. The relative density of the particles is judged to be 90% or more.

C-3. 고밀도 과립형 분말의 다른 제조예C-3. Other Preparation of High Density Granular Powder

상기 실시예 C-2와 동일한 현탁액을 침전 처리하여 침전체를 제조하였다. 침전체를 80 ℃의 온도에서 건조한 뒤, 1000 ℃의 온도에서 가소결하였다. 이어서, 가소결된 침전체를 파쇄한 후, 핀 크러셔로 분쇄 및 선별하였다. 분쇄 시간에 따른 분쇄 특성을 파악하기 위해 1회 분쇄, 5회 분쇄한 샘플을 제조하였으며, 각 회의 분쇄 시간은 10분으로 하였다.The same suspension as in Example C-2 was precipitated to prepare a precipitate. The precipitate was dried at a temperature of 80 ° C. and then calcined at a temperature of 1000 ° C. Subsequently, the sintered precipitate was crushed and then ground and screened with a pin crusher. In order to grasp the pulverization characteristics according to the pulverization time, a sample pulverized once and five times was prepared.

도 10의 (a)는 파쇄 상태의 전자 현미경 사진이며, (b)는 1회 분쇄를 거친 분말의 전자현미경 사진, (c)는 5회 분쇄를 거친 분말의 전자현미경 사진이다. 분쇄 횟수가 증가함에 따라 입자 형상이 각진 형상에서 둥근 형상으로 변함을 알 수 있다. 도 10의 (d)는 5회 분쇄 후 스크린으로 선별한 뒤에 수득된 분말의 형상을 도시한 도면이다. 스크린 후 수득된 분말은 평균 입경이 200 ㎛ 이상인 구형의 입자들로 구성됨을 알 수 있다.Fig. 10 (a) is an electron micrograph of a crushed state, (b) is an electron micrograph of the powder that has been pulverized once, (c) is an electron micrograph of the powder which has been pulverized five times. As the number of grinding increases, it can be seen that the particle shape changes from an angular shape to a round shape. 10 (d) is a view showing the shape of the powder obtained after screening after crushing five times. It can be seen that the powder obtained after the screen is composed of spherical particles having an average particle diameter of 200 μm or more.

D. 분말형 골 충전재의 이식 실험예D. Experimental Example of Transplantation of Powdery Bone Filler

전술한 C-1 및 C-2에서 수득된 과립형 입자의 혼합체를 골충전재로 사용하여 동물 시험을 수행하였다. 동물 시험은 가토를 대상으로 수행되었으며, 본 발명과의 비교를 위해 손상된 골에 아무것도 채우지 않은 상태, 쿠라산(Curasan)사의 TCP로 제조된 상용 분말형 골 충전재인 세라솝(cerasob)을 충전한 경우를 대조군으로 하였다. 각각의 경우 8주 후에 희생시킨 후 골조직 수복 여부를 관찰하였다. 도 11a 내지 도 11c는 각각 손상된 골에 아무것도 채우지 않은 경우, 세라솝을 충전한 경우 및 본 발명의 혼합체를 충전한 경우에 골조직을 관찰한 현미경 사진이며, 이에 대한 소견은 다음과 같다.Animal tests were performed using the mixture of granular particles obtained in C-1 and C-2 described above as bone filler. Animal testing was performed on rabbits, and for comparison with the present invention, when the damaged bone was filled with nothing, cerasob, a commercial powdered bone filler made from TCP of Curasan, was filled. Was used as a control. In each case, the bone tissue repair was observed after 8 weeks of sacrifice. 11A to 11C are micrographs of bone tissues observed when bones are filled with nothing, respectively, when Cerajan is filled and when the mixture of the present invention is filled, and the findings are as follows.

손상된 골에 아무것도 채우지 않은 경우, 결손부 대부분은 결합 조직으로 채워져 있었으며, 섬유화가 많이 진행된 양상을 보이고 있다. 신생골은 결손부 양 끝단에서만 관찰되었을 뿐 해부학적으로나 기능적으로 골재형성이 이루어지지 않았다.Most of the defects were filled with connective tissue when the damaged bone was filled with nothing. New bone was observed only at both ends of the defect, but no anatomical or functional aggregate was formed.

세라솝을 충전한 경우, 결손부 양끝단에서 시작한 신생골이 이식재와 연결되어 형성되어 있음을 관찰할 수 있었다. 또한 하부 골막에 인접하여 섬모양의 신생골이 형성되어 있었으며, 이들은 이식재와 상관없이 단독으로 생성되어 아직 연결되지 않은 모습을 보여주고 있었다. 이식재는 전체적으로 흡수되지않았으나 이식재 주위로 형성된 신생골의 외형이 다소 불규칙한 양상으로 보아 표면에서 소량 흡수되었거나 세라솝 자체의 표면 구조에 의한 것으로 여겨진다. 또한 이식재 주위의 신생골과 주변에서 형성된 신생골 사이에 결합조직이 채워져 있어 기능적인 골재형성에 방해를 주는 모습을 관찰 할 수 있었다.In the case of filling cerasin, it could be observed that new bone starting at both ends of the defect was formed in connection with the implant. In addition, island-like new bones were formed adjacent to the lower periosteum. The graft was not absorbed as a whole, but the appearance of the new bone formed around the graft was somewhat irregular, which may be due to a small amount of absorption from the surface or to the surface structure of the ceracle itself. In addition, the connective tissue was filled between the new bone around the graft and the new bone formed around the implant, which prevented the formation of functional aggregates.

본 발명의 골 충전재에 의한 경우, 일부 저밀도 과립에서 진행된 흡수 소견을 관찰할 수 있었고 그 내부에 신생골이 형성되고 있음을 알 수 있었다. 또한 결 손부 양 끝단에서 형성된 신생골도 이식재와의 경계 구분없이 잘 결합되어 있었으며 내부 골막에 인접하여 형성된 섬모양의 신생골도 관찰되고 있었고, 흡수가 미약한 고밀도 과립형 입자 주위로도 신생골 형성이 활발함을 관찰할 수 있었다. 고밀도 과립형 입자의 경우, 세라솝과 비교하여 표면 흡수가 더 많이 진행되어있으며 어떠한 결합 조직의 개재없이 주위 신생골과의 연결이 잘 이루어져있었다. In the case of the bone filler of the present invention, the absorption findings of some low-density granules were observed, and new bone was formed therein. In addition, new bones formed at both ends of the defect were well bonded without boundary separation, and island-like new bone formed adjacent to the inner periosteum was also observed, and new bone formation was active around high density granular particles with weak absorption. Could be observed. In the case of high-density granular particles, the surface absorption is more advanced than that of cerahem and it is well connected with surrounding new bone without any connective tissue.

E. 블록형 골 충전재 및 그 제조예E. Block-type Bone Fillers and Preparation Examples thereof

전술한 본 발명의 골 충전재의 제조예 및 실험예는 분말형 골충전재를 기반으로 한 것이다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 블록형 골 충전재에도 적용될 수 있다. Preparation examples and experimental examples of the bone filler of the present invention described above is based on a powdery bone filler. However, the technical idea of the present invention may be applied to a block type bone filler.

도 12a 내지 도 12b는 본 발명에서 블록형 골 충전재를 제조하는 방법을 개념적으로 도시한 도면이다. 먼저 도 12a를 참조하면, 몰드 내에 전술한 본 발명의 실시예에 의해 제조된 분말형 골 충전재가 충전되어 있다. 상기 골 충전재는 고밀도 골 충전재나 저밀도 골충전재 중 어느 하나일 수 있다. 이어서, 상기 몰드로 인산칼슘계 현탁액을 주입한다(도 12b). 상기 현탁액은 충전된 분말형 골 충전재가 저밀도 골 충전재일 경우 후속 침전, 건조 및 소결 단계에서 고밀도를 갖게 되는 현탁액, 즉 전술한 바와 같이 인산칼슘계 화합물 고형분 10 g에 대해 다반 씨이가 0.05 ml 첨가된 현탁액이 사용된다. 반대로, 충전된 분말형 골 충전재가 고밀도 골 충전재인 경우, 분산제를 사용하지 않은 현탁액이 주입될 수 있다. 12A to 12B are views conceptually illustrating a method of manufacturing a block bone filler in the present invention. Referring first to FIG. 12A, a powdered bone filler prepared by the embodiment of the present invention described above is filled in a mold. The bone filler may be any one of a high density bone filler or a low density bone filler. Subsequently, a calcium phosphate suspension is injected into the mold (FIG. 12B). The suspension is a suspension having a high density in the subsequent precipitation, drying and sintering steps when the filled powder bone filler is a low density bone filler, i. Suspensions are used. In contrast, when the filled powder bone filler is a high density bone filler, a suspension without dispersant may be injected.

현탁액의 주입이 완료되면, 일정 시간 동안 건조하여 성형체를 탈형한다. 탈 형된 성형체는 적절한 소결 온도에서 소결한다. 소결 과정은 전술한 분말형 골 충전재의 제조 방법과 동일하게 수행될 수 있다. When the injection of the suspension is completed, the molded body is demolded by drying for a period of time. The demolded shaped body is sintered at an appropriate sintering temperature. The sintering process can be carried out in the same manner as the method for producing the powdered bone filler described above.

도 13은 저밀도 분말형 β-TCP 골 충전재에 분산제가 첨가된 β-TCP 현탁액을 주입하여 건조 및 소결된 블록형 골 충전재의 미세 구조를 촬영한 사진이다. 도시된 바와 같이, 블록형 골 충전재는 분말형 골 충전재에 의해 규정되는 다공성 영역과 주입된 현탁액에 의해 규정되는 치밀성 영역이 공존하는 구조를 가지고 있다. 따라서 전술한 분말형 골 충전재와 마찬가지로 용해 속도 차이에 의해 효율적인 골전도 특성을 나타낼 수 있다.Figure 13 is a photograph of the fine structure of the dried and sintered block-shaped bone filler by injecting the β-TCP suspension with a dispersant added to the low density powder type β-TCP bone filler. As shown, the blocky bone filler has a structure in which the porous region defined by the powdered bone filler and the dense region defined by the injected suspension coexist. Therefore, like the powdered bone filler described above, it is possible to exhibit efficient bone conduction characteristics by dissolution rate difference.

이상 설명한 본 발명의 실시예는 본 발명의 구현 형태를 예시한 것에 불과하다. 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 앞서 설명한 실시예들에 다양한 변형 및 수정을 가할 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 정도의 변형 및 수정은 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.The embodiments of the present invention described above are merely illustrative of the embodiments of the present invention. Those skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications and modifications to the above-described embodiments, the modifications and modifications to the extent that does not depart from the scope of the technical spirit of the present invention the scope of the present invention Will belong to.

본 발명의 골 충전재는 밀도차에 의해 결정되는 선택적 용해 특성을 발휘하도록 설계되어 시술 후 골 전도 경로를 확보하여, 효과적인 골 수복 특성을 나타낸다. 특히, 각종 골 질환 발생에 의한 골 결손시 수복제로 사용되기에 적합하다. The bone filler of the present invention is designed to exert selective dissolution characteristics determined by the density difference to secure a bone conduction path after the procedure, thereby exhibiting effective bone repair properties. In particular, it is suitable to be used as a repair agent in bone defects caused by various bone diseases.

또한, 본 발명은 골 충전재를 구성하는 개별 입자의 밀도차를 부여하는 신뢰성 있는 방법을 제공하며, 100 ㎛ 이상의 조대한 구형 입자의 제조를 가능하게 한다. 이에 따라 입자간에 치밀도에 현저한 차이를 부여하여 선택적 용해 특성을 극대화할 수 있으며, 조대한 입자가 제공하는 넓은 전도 경로를 통해 골 수복 속도를 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention provides a reliable method for imparting the density difference of the individual particles constituting the bone filler, and enables the production of coarse spherical particles of 100 μm or more. Accordingly, by providing a significant difference in the density between the particles to maximize the selective dissolution properties, it is possible to improve the bone repair rate through a wide conductive path provided by the coarse particles.

Claims (6)

삭제delete 삭제delete 인산칼슘계 화합물과 분산제를 증류수에 분산하여 현탁액을 제조하는 단계;Preparing a suspension by dispersing the calcium phosphate compound and the dispersing agent in distilled water; 상기 현탁액을 분무 건조하여 100㎛ 이하의 평균 입경을 갖는 구형 분말을 형성하는 단계; Spray drying the suspension to form a spherical powder having an average particle diameter of 100 μm or less; 상기 분무 건조된 구형 분말을 유동층 건조기에 투입하고, 상기 인산칼슘계 화합물을 포함하는 현탁액을 투입하면서 유동층 건조하여 과립형 분말을 형성하는 단계; 및Injecting the spray-dried spherical powder into a fluidized bed drier, and fluidized-bed drying while injecting a suspension containing the calcium phosphate compound to form granular powder; And 상기 과립형 분말을 소결하는 단계를 포함하여,Sintering the granular powder, 평균 입경이 100~400㎛인 인산칼슘계 입자를 제조하는 것을 특징으로 하는 인산칼슘계 분말형 골 충전재의 제조 방법.A method for producing a calcium phosphate-based bone filler, which comprises calcium phosphate-based particles having an average particle diameter of 100 to 400 µm. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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