KR100805303B1 - 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료 및 그제조방법 - Google Patents

다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료 및 그제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료 및 그 제조방법에 관한 것이다. 특히, 칼슘 및 인이 규소 중에 균일하게 분산되어 있는 생체활성유리 분말이 균일하게 분포되어 있는 생분해성 고분자에, 1~100 nm 범위의 나노사이즈의 기공과 1~1000 μm 범위의 마크로사이즈의 기공이 3차원적으로 상호 연결된 열린 기공이 형성되어 있으며, 상기 나노사이즈의 기공은 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사이드의 블록공중합체를 나노사이즈의 기공 유도용 템플레이트로 사용하여 형성한 것이고, 상기 마크로사이즈의 기공은 3축 조형기를 이용하여 형성한 것인 나노/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료 및 그 제조방법에 대한 것이다. 본 발명에 따르면, 제어가 용이한 3차원 조형기술을 이용하여 마크로 사이즈의 기공구조를 만들어내는 간단하면서도 정밀한 과정을 따르므로 재현성, 생산성 및 경제성이 우수하다. 또한, 본 발명의 다공성 세라믹 재료는 각각의 사이즈 영역의 상호 연결된 기공 및 표면의 요철을 가지므로 세포의 접착, 분열, 증식, 이동 및 분화에 유리한 조건을 제공함으로써 골 충진재, 수복재, 지지체 이외에 여러 가지 분야에서 응용이 가능하리라 기대된다.
다공성 세라믹 재료, 3차원 조형기술, 고분자 템플레이트법, 다중 기공구조

Description

다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료 및 그 제조방법{Porous Ceramic Materials with Various Pore Configuration and Preparation thereof}
도 1은 본 발명에 따른 2중 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료 합성법의 모식도,
도 2는 본 발명에 따른 3중 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료 합성법의 모식도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 기공구조를 만들기 위해 3축 조형법을 이용하여 페이스트를 뽑아내는 모습을 나타내는 사진,
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노다공성 세라믹 재료의 분쇄에 대한 기공구조의 유지 여부를 관찰한 X-선 회절(X-ray diffraction; XRD) 측정 결과 그래프,
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노다공성 세라믹 재료의 분쇄에 대한 기공구조의 유지 여부를 관찰한 투과현미경(transmission electron microscopy; TEM) 사진,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 2중 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 제조예,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 2중 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 광학현미경(optical microscopy) 사진,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 2중 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 주사전자현미경(scanning electron microscopy; SEM) 사진,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 3중 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 광학현미경(A), 주사전자현미경(B) 및 투과전자현미경(C) 사진, 및
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 3중 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 분출입경 사이즈에 따른 두께조절 용이성을 나타내는 광학현미경 사진.
본 발명은 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료 및 그 제조방법에 관한 것이다.
차세대의 의료기술로 주목받고 있는 재생 의료, 특히 재생을 원하는 조직으로부터 세포를 분리하여 배양하고 이를 적절한 생체재료에 접종하여 증폭 배양함으로써 인공적으로 조직을 형성하는 시술에 많은 관심이 집중되고 있다. 이러한 시술에는 이식 후 결합조직과의 분리를 막기 위하여 적절한 세포 지지체가 필요하며, 조직접합성과 세포접착성이 뛰어난 지지체 개발이 필요하다.
종래 일반적으로 세포 지지체로서 고분자 지지체가 많이 이용되고 있으나 골 손실에 있어서의 골 재생재료로서는 기계적 강도, 골과의 친화력 등의 이유로 하이드록시아파타이트, 트리칼슘포스페이트 등의 인산칼슘계 세라믹 재료, 바이오글래스 및 칼슘카보네이트 등의 세라믹 재료가 사용되고 있다. 특히, 골 재생 재료로서 사용되기 위해서는 3차원의 기공을 가지는 구조가 필요하다. 3차원 기공을 가지는 지지체 합성법에는 세라믹 미세분말을 슬러리화 한 후 폴리우레탄 등의 고분자 지지체에 코팅시킨 후 열처리에 의해서 폴리우레탄을 제거, 다공질화 하는 방법(대한민국 등록특허 제0331990호), 다중 압축공정을 이용한 방법(이병택 외 3, J. Kor. Ceram . Soc, 2004, 41, 2004), 구형의 세라믹 입자를 상호 접촉시켜 제조하는 방법(대한민국 공개특허 특2003-0023568호) 및 폴리비닐부티랄(D. M. Liu, Biomaterials, 1955, 17, 1996) 또는 메틸셀룰로오즈(N. O. Engin 외 1, J. Eur . Ceram . Soc., 2569, 19, 1009) 등의 유기물을 세라믹 미세분말의 슬러리와 혼합하여 제조하는 방법 등이 있다. 하지만 이들 모두 마크로사이즈(수십 내지 수백 마이크로)의 기공이 연속적으로 연결된 지지체이기는 하나 그 기공을 이루고 있는 세라믹 벽(frame)의 구조제어는 실시되지 않아, 단지 생체 친화성은 있으나 세라믹 벽의 기능성 및 조직학적인 골 유도성이 부족하며 또한 시술 후 결합조직의 개재에 의해 대부분 골 조직과 분리됨이 확인되었다. 이에 우수한 생체 친화성뿐 아니라, 골 유도성, 골 부착성이 뛰어나고 약물 등의 담지로 기능화가 가능하며 이식 시 적절히 흡수되어 재생 골로 치환될 수 있는 생분해성 이식재가 요구된다.
만약 마크로사이즈의 기공을 이루고 있는 3차원 지지체의 세라믹 벽이 나노사이즈의 상호 연결된 기공으로 이루어져 있다면 비표면적과 기공률의 증대와 더불어 표면 요철에 의한 세포접착력의 향상 및 나노사이즈의 기공에 증식인자 혹은 영양소, 산소, 약물 등을 흡착시킬 경우 세포증식, 분화의 향상과 더불어 3차원 구조체의 문제점인 지지체 내에서의 세포괴사를 줄이는 효과를 기대할 수 있을 것이다. 또한, 항암제나 항염제 등의 약물을 흡착시켜 사용함으로써 골 재생의 역할과 동시에 염증 등의 치유의 역할을 하는 기능성 지지체의 역할이 가능하리라 기대된다.
이러한 나노사이즈의 기공을 합성하는 방법으로는 기공의 사이즈나 구조의 제어가 용이하며 거대 비표면적을 제공하는 고분자 템플레이트법(C. T. Kresge 외 4, Nature, 710, 359, 1992)이 유효하다고 사료되며 고분자 템플레이트 법과 상기에 기술한 3차원 지지체 합성기술을 함께 응용함으로써 나노와 마크로 사이즈의 기공을 가지는 지지체의 합성이 가능하리라 사료된다.
또한, 고분자 템플레이트법과 상기에 기술한 3차원 지지체 합성기술을 복합하여 2가지 혹은 3가지의 합성기술을 함께 응용함으로써 나노 및 마크로 사이즈로 구성된 2중 혹은 나노, 세미마크로 및 마크로 사이즈로 구성된 3중과 같이 다중적 기공을 가지는 지지체의 합성이 가능하리라 사료된다. 특히 마크로 사이즈의 기공을 제어하는 방법으로는 기존의 폴리머를 이용하여 3차원으로 구조가 제어된 지지체를 형성하는 3차원 조형기술(W. Y. Yeong 외 3, Trends in biotechnology, 643, 22, 2004)을 응용하여 보다 제어된 기공구조를 가진 지지체의 합성이 가능하리라 기대된다.
따라서, 본 발명은 나노 및 마크로 사이즈로 구성된 2중 혹은 나노, 세미마크로 및 마크로 사이즈로 구성된 3중과 같이 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 지지체를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 고분자 템플레이트법과 상기에 기술한 3차원 지지체 합성기술을 복합하여 2가지 혹은 3가지의 합성기술을 함께 응용함으로써 다중적 기공을 가지는 다공성 세라믹 지지체의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 칼슘 및 인이 규소 중에 균일하게 분산되어 있는 생체활성유리 분말에 1~100 nm 범위의 나노사이즈의 기공과 1~1000 μm 범위의 마크로사이즈의 기공이 3차원적으로 상호 연결된 열린 기공이 형성되어 있으며, 상기 나노사이즈의 기공은 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사이드의 블록공중합체를 나노사이즈의 기공 유도용 템플레이트로 사용하여 형성한 것이고, 상기 마크로사이즈의 기공은 3축 조형기를 이용하여 형성한 것인 나노/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료를 제공한다.
또한, 본 발명은 칼슘 및 인이 규소 중에 균일하게 분산되어 있는 생체활성 유리에 1~100 nm 범위의 나노사이즈의 기공과, 100~1000 nm 범위의 세미마크로사이즈의 기공과, 1~1000 μm 범위의 마크로 사이즈의 기공이 3차원적으로 상호 연결되어 열린 기공이 형성되어 있으며, 상기 나노사이즈의 기공은 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사이드의 블록공중합체를 나노사이즈의 기공 유도용 템플레이트로 사용하여 형성한 것이고, 상기 세미마크로사이즈의 기공은 세미마크로사이즈의 기공 유도용 템플레이트를 사용하여 형성한 것이며, 상기 마크로사이즈의 기공은 3축 조형기에 의해 형성한 것인 나노/세미마크로/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료를 제공한다.
또한, 본 발명은 (a) 알코올을 포함하는 유기 용매에 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사인드의 블록공중합체를 용해시켜 블록공중합체 템플레이트 용액을 합성하는 단계, (b) 규소 화합물, 칼슘 화합물 및 인 화합물을 혼합하여 생체활성유리 용액을 합성하는 단계, (c) 상기 블록공중합체 템플레이트 용액에 상기 생체활성유리 용액을 첨가하여 전구체 용액을 얻는 단계, (d) 상기 전구체 용액을 건조 및 소성하여 다공성 세라믹 재료를 얻는 단계, (e) 상기 다공성 세라믹 재료를 서브마크론 크기로 분쇄하는 단계, (f) 상기 분쇄된 다공성 세라믹 재료를 생분해성 고분자와 혼합하여 페이스트를 얻는 단계 및 (g) 상기 페이스트를 3축 조형기에 넣고 분사하여 마크로 기공을 형성하는 단계를 포함하는 나노- 및 마크로사이즈의 기공이 3차원적으로 상호 연결되어 열린 기공을 형성한 나노/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 (a) 알코올을 포함하는 유기 용매에 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사인드의 블록공중합체를 용해시켜 블록공중합체 템플레이트 용액을 합성하는 단계, (b) 규소 화합물, 칼슘 화합물 및 인 화합물을 혼합하여 생체활성유리 용액을 합성하는 단계, (c) 상기 블록공중합체 템플레이트 용액에 상기 생체활성유리 용액을 첨가하여 전구체 용액을 얻는 단계, (d) 상기 전구체 용액에 세미마크로기공 유도용 템플레이트를 첨가 및 혼합하여 페이스트를 얻는 단계, (e) 상기 페이스트를 3축 조형기에 넣고 분사하여 마크로 기공을 가지는 젤을 형성하는 단계 및 (f) 상기 단계(e)에서 얻어진 젤을 건조 및 소성시켜 잔여 유기물과 상기 템플레이트를 제거하는 단계를 포함하는 나노-, 세미마크로- 및 마크로사이즈의 기공이 3차원적으로 상호 연결되어 열린 기공을 형성한 나노/세미마크로/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 나노 및 마크로사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료를 포함한다.
구체적으로, 본 발명은 칼슘 및 인이 규소 중에 균일하게 분산되어 있는 생체활성유리 분말이 균일하게 분포되어 있는 생분해성 고분자에, 1~100 nm 범위의 나노사이즈의 기공과 1~1000 μm 범위의 마크로사이즈의 기공이 3차원적으로 상호 연결된 열린 기공이 형성되어 있으며, 상기 나노사이즈의 기공은 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사이드의 블록공중합체를 나노사이즈의 기공 유도용 템플레이트로 사용하여 형성한 것이고, 상기 마크로사이즈의 기공은 3축 조형기를 이용하여 형성한 것인 나노/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료를 포함한다.
상기 3차원적으로 상호 연결된 열린 기공구조란, 블록공중합체 등의 자기조직화구조를 이루는 유기질 템플레이트에 의하여 형성되는 것으로 나노사이즈의 열린 기공이 2차원 혹은 3차원의 육방정, 입방정 등의 규칙구조를 이루며 상호 연결되어 있는 형상을 일컫는다. 상기 다공성 세라믹 재료의 마크로 기공구조 또한 세포의 지지체 등으로 이용하기 위하여 3차원 방향(x, y, z축 방향)으로 기공이 연결된 형상이 필요하다. 다중적 기공구조란 서로 다른 사이즈 영역의 규칙성 기공이 상호 연결되어 이루어지는 기공구조를 일컫으며 이것은 상기 블록공중합체가 소성 혹은 용매추출법에 의하여 분해, 제거됨으로써, 또한 3축 조형기에 의해 유도된 각각의 나노사이즈 및 마크로사이즈의 기공으로 형성된 것을 의미한다.
상기 생분해성 고분자로는 인공피부 이식재료나 수술용 봉합제 등으로 응용이 가능한 폴리카프로락톤(Poly(ε-caprolactone); PCL), 폴리락트산(Poly(lactic acid); PLA), 디올/디에시드계 지방족 폴리에스테르 및 폴리글리콜산(Poly(glycolic acid); PG) 등을 사용할 수 있는데, PCL을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 생분해성 고분자는 특히 장기간의 치료를 요하는 골절치료에 적합한 소재로 생체 내에 이식되었을 때 젖산으로 분해되어 신진대사를 통해 전혀 무해하게 제거된다.
상기 구성을 갖는 본 발명의 나노/마크로 사이즈의 2중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료는 (a) 알코올을 포함하는 유기 용매에 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사인드의 블록공중합체를 용해시켜 블록공중합체 템플레이트 용액을 합성하는 단계, (b) 규소 화합물, 칼슘 화합물 및 인 화합물을 혼합하여 생체활성유리 용액을 합성하는 단계, (c) 상기 블록공중합체 템플레이트 용액에 상기 생체활성유리 용액을 첨가하여 전구체 용액을 얻는 단계, (d) 상기 전구체 용액을 건조 및 소성하여 다공성 세라믹 재료를 얻는 단계, (e) 상기 다공성 세라믹 재료를 서브마크론 크기로 분쇄하는 단계, (f) 상기 분쇄된 다공성 세라믹 재료를 생분해성 고분자와 혼합하여 페이스트를 얻는 단계 및 (g) 상기 페이스트를 3축 조형기에 넣고 분사하여 마크로 기공을 형성하는 단계를 포함하는 공정에 의해 제조될 수 있다.
상기 단계 (a)는 알코올을 포함하는 유기 용매에 나노사이즈의 기공유도용 템플레이트인 블록공중합체를 용해시켜 블록공중합체 템플레이트 용액을 합성하는 단계로, 상기 블록공중합체 템플레이트로는 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드의 구조를 갖는 폴록사머(poloxamer)를 사용할 수 있는데, 이때 사용하는 폴록사머는 친수성기 및 소수성기를 갖는 플루로닉(Pluronic)계 또는 테트로닉(Tetronic)계 고분자이다. 이 중, F127((폴리에틸렌옥사이드)100(폴리프로필렌옥사이드)65(폴리에틸렌옥사이드)100, BASF), F108((폴리에틸렌옥사이 드)133(폴리프로필렌옥사이드)50(폴리에틸렌옥사이드)133, BASF), F98((폴리에틸렌옥사이드)118(폴리프로필렌옥사이드)44(폴리에틸렌옥사이드)118, BASF), F88((폴리에틸렌옥사이드)104(폴리프로필렌옥사이드)39(폴리에틸렌옥사이드)104, BASF), P123((폴리에틸렌옥사이드)20(폴리프로필렌옥사이드)70(폴리에틸렌옥사이드)20, BASF), P105((폴리에틸렌옥사이드)37(폴리프로필렌옥사이드)56(폴리에틸렌옥사이드)37, BASF), P104((폴리에틸렌옥사이드)27(폴리프로필렌옥사이드)61(폴리에틸렌옥사이드)27, BASF), 및 폴리에틸렌/폴리프로필렌의 비율이 0.1~0.8인 플루로닉, 테트로닉, 리버스 플루로닉(Reverse Pluronic), 또는 리버스 테트로닉(Reverse Tetronic) 등과 같은 친수성 고분자 블록 및 소수성 고분자 블록으로 이루어지는 블록공중합체를 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 블록공중합체의 종류에 따라 기공의 구조가 결정되는데, F127을 사용한 경우, 3차원의 입방정(cubic)구조를 이루기 쉽고, P123을 템플레이트로 사용한 경우, 2차원의 육방정(hexagonal)의 구조를 이루기 쉽다.
여기서, 상기 나노사이즈 기공유도용 템플레이트로는 블록공중합체 이외에도 CTAB(cetyltrimethylammoniumbromide) 또는 CTAC(cetyltrimethylammoniumchloride) 또는 이들과 탄소 수가 다른, 예컨대 C2~C40의 도데실암모늄 브로마이드, 도데실 황산 소듐, 폴리 디알릴디메틸암모늄 클로라이드, 스테아릴암모늄 브로마이드, 및 스테아릴메틸암모늄 브로마이드 등의 계면활성제를 사용할 수 있다.
상기 알코올 용매로는 탄소수 1 내지 25의 알킬 사슬을 갖는 것이 바람직하다. 하지만, 이에 한정되지는 않는다. 용매로 사용한 에탄올에 대하여 블록공중합체 템플레이트를 10~80 질량%의 비율로 혼합하여 블록공중합체 템플레이트 용액을 합성할 수 있다.
상기 단계 (b)는 규소 화합물, 칼슘 화합물 및 인 화합물을 혼합하여 생체활성유리 용액을 합성하는 단계로, 일정간격을 두고 각 출발용액을 혼합하는 방법, 또는 산 또는 알칼리 용액을 첨가하는 방법을 이용하여 실리카 안에 칼슘과 인을 균일하게 분산시킬 수 있다. 칼슘이나 인을 실리카에 균일하게 분포시키면 혼합과정에서 발생되는 결정화를 억제할 수 있다.
상기 규소 화합물, 칼슘 화합물 및 인 화합물은 Si:Ca:P의 원소비율이 50~80 : 18~45 : 2~10이고, 바람직하게는 75Si:21Ca:4P, 65Si:31Ca:4P, 55Si:41Ca:4P의 원소비율로 혼합하여 생체활성유리 용액을 합성할 수 있다. 상기한 범위에서, 안정한 입방정의 나노 기공구조가 형성되기 때문이다. 그 중에서도 상기 칼슘 화합물은 상기 규소 화합물, 상기 칼슘 화합물 및 상기 인 화합물의 전체 양에 대하여 10~40 질량%로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 농도 범위에서는 입방정의 나노 기공구조의 형성이 확인되나, 40 무게% 이상에서는 다공성은 띄나 기공의 규칙구조가 열악해짐이 확인된다.
본 발명에서 상기 규소 화합물은 테트라에틸오르소실리케이트, 3-머캅토프로필트리메톡시실란 및 5,6-에폭시헥실트리에톡시실란 등을 사용할 수 있고, 상기 칼슘 화합물은 칼슘니트레이트 4수화물, 칼슘니트레이트 및 칼슘클로라이드 등을 사용할 수 있으며, 상기 인 화합물은 트리에틸포스페이트, 소듐포스페이트 및 암모니움 포스페이트 다이베이식 등을 사용할 수 있다.
상기 단계 (c)는 상기 블록공중합체 템플레이트 용액에 상기 생체활성유리 용액을 첨가하여 전구체 용액을 얻는 단계로, 700~1500 분당회전(revolutions per minute; rpm) 및 30~80 ℃에서 2~72시간 동안 상기 혼합 용액을 교반하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 단계 (c) 혼합 과정에서 상기 블록공중합체 템플레이트의 농도는 30~50 질량%인 것이 바람직하고, 블록공중합체 템플레이트인 F127의 농도는 상기 생체활성유리의 재료인 TEOS(Tetraethyl orthosilicate)에 대하여 30 질량% 이상일 때, 표면의 요철이 없어지며 장주기의 나노기공 규칙구조가 형성된다.
상기 단계 (d)는 상기 전구체 용액을 건조 및 소성하여 다공성 세라믹 재료를 얻는 단계로, 상기 단계 (d)에서 건조시 온도 및 습도는 각각 -15~80 ℃, 5~100 RH%인 것이 바람직하다. 상기 온도 및 습도 조건을 만족하는 항온항습기에 24~72 시간 동안 두어 용액을 건조시킬 수 있다.
상기 단계 (d)에서 소성은 상기 건조물을 0.2~2 ℃/min의 승온 속도로 600~1000 ℃의 온도 범위에서 2~6시간 동안 유지시켜 골격을 치밀화시키고 서냉하는 단계를 포함하는 것이다. 상기 소성 조건에서 템플레이트로 사용된 F127 혹은P123를 쉽게 분해·제거할 수 있다.
상기 단계 (e)는 상기 다공성 세라믹 재료를 서브마크론 크기로 분쇄하는 단계로, 예컨대 볼밀링(ball-milling)을 통하여 서브마크론 크기로 균일하게 분쇄한다.
상기 단계 (f)는 상기 분쇄된 다공성 세라믹 재료를 생분해성 고분자와 혼합하여 패이스트를 얻는 단계로, 상기 생분해성 고분자로는 인공피부 이식재료나 수술용 봉합제 등으로 응용이 가능한 PCL(Poly(ε-caprolactone)), PLA(Poly(lactic acid)), 디올/디에시드계 지방족 폴리에스테르 및 PG(Poly(glycolic acid)) 등을 사용할 수 있는데, PCL을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 생분해성 고분자는 특히 장기간의 치료를 요하는 골절치료에 적합한 소재로 생체 내에 이식되었을 때 젖산으로 분해되어 신진대사를 통해 전혀 무해하게 제거된다.
상기 단계 (f)에서 상기 생분해성 고분자는 상기 다공성 세라믹 재료와 50~80 : 50~20의 질량% 비율로 혼합되는 것이 바람직하다.
상기 단계 (g)는 상기 패이스트를 3축 조형기에 넣고 분사하여 마크로 기공을 형성하는 단계로, 3축 조형기의 분출입경 크기와 X축, Y축의 방향을 제어하고 패이스트 분출 스피드를 제어하여 2차원 혹은 3차원 형상을 간편하게 디자인할 수 있다. 이때, 형상유지를 위하여 필요에 따라 기판에 적당한 온도의 열을 가해주어 경화를 촉진시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 나노, 세미마크로 및 마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료를 포함한다.
구체적으로, 본 발명은 칼슘 및 인이 규소 중에 균일하게 분산되어 있는 생체활성유리에 1~100 nm 범위의 나노사이즈의 기공과, 100~1000 nm 범위의 세미마크로사이즈의 기공과, 1~1000 μm 범위의 마크로 사이즈의 기공이 3차원적으로 상호 연결되어 열린 기공이 형성되어 있으며, 상기 나노사이즈의 기공은 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사이드의 블록공중합체를 나노사이즈의 기공 유동용 템플레이트로 사용하여 형성한 것이고, 상기 세미마크로사이즈의 기공은 세미마크로사이즈의 기공 유도용 템플레이트를 사용하여 형성한 것이며, 상기 마크로사이즈의 기공은 3축 조형기에 의해 형성한 것인 나노/세미마크로/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료를 포함한다.
상기 세미마크로 사이즈의 기공 유도용 템플레이트로는 메틸셀룰로오즈, 폴리스타이렌, 또는 폴리나이팜(poly(N-isopropylacrylamide; PNIPAM)을 포함하는 거 대 고분자를 사용할 수 있다. 이 중에서도 메틸셀룰로오스를 사용함이 바람직하다. 상기 메틸셀룰로오스는 생체안정성이 뛰어나 생채 재료로 쓰기에 적합하다.
상기 구성을 갖는 나노/세미마크로/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료는 (a) 알코올을 포함하는 유기 용매에 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사인드의 블록공중합체를 용해시켜 블록공중합체 템플레이트 용액을 합성하는 단계, (b) 규소 화합물, 칼슘 화합물 및 인 화합물을 혼합하여 생체활성유리 용액을 합성하는 단계, (c) 상기 블록공중합체 템플레이트 용액에 상기 생체활성유리 용액을 첨가하여 전구체 용액을 얻는 단계, (d) 상기 전구체 용액에 세미마크로기공 유도용 템플레이트를 첨가 및 혼합하여 페이스트를 얻는 단계, (e) 상기 페이스트를 3축 조형기에 넣고 분사하여 마크로 기공을 가지는 젤을 형성하는 단계 및 (f) 상기 단계(e)에서 얻어진 젤을 건조 및 소성시켜 잔여 유기물과 상기 템플레이트를 제거하는 단계를 포함하는 공정에 의해 제조될 수 있다.
상기 단계 (a)는 알코올을 포함하는 유기 용매에 나노사이즈의 기공유도용 템플레이트인 블록공중합체를 용해시켜 블록공중합체 템플레이트 용액을 합성하는 단계로, 상기 블록공중합체 템플레이트로는 폴리에틸렌옥사이드-폴리프로필렌옥사이드-폴리에틸렌옥사이드의 구조를 갖는 폴록사머를 사용할 수 있는데, 이때 사용하는 폴록사머는 친수성기 및 소수성기를 갖는 플루로닉계 또는 테트로닉계 고분자이다. 이 중, F127, F108, F98, F88, P123, P105, P104 및 폴리에틸렌/폴리프로필 렌의 비율이 0.1~0.8인 플루로닉, 테트로닉, 리버스 플루로닉 또는 리버스 테트로닉 등과 같은 친수성 고분자 블록 및 소수성 고분자 블록으로 이루어지는 블록공중합체를 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용되는 블록공중합체의 종류에 따라 기공의 구조가 결정되는데, F127을 사용한 경우, 3차원의 입방정 구조를 이루기 쉽고, P123을 템플레이트로 사용한 경우, 2차원의 육방정 구조를 이루기 쉽다.
여기서, 상기 나노사이즈 기공유도용 템플레이트로는 블록공중합체 이외에도 CTAB 또는 CTAC, 또는 이들과 탄소 수가 다른, 예컨대 C2~C40의 도데실암모늄브로마이드, 도데실황산소듐, 폴리디알릴디메틸암모늄클로라이드, 스테아릴암모늄브로마이드, 및 스테아릴메틸암모늄브로마이드 등의 계면활성제를 사용할 수 있다.
상기 알코올 용매로는 탄소수 1 내지 25의 알킬 사슬을 갖는 것이 바람직하다. 하지만, 이에 한정되지는 않는다. 용매로 사용한 에탄올에 대하여 블록공중합체 템플레이트를 10~80 질량%의 비율로 혼합하여 블록공중합체 템플레이트 용액을 합성할 수 있다.
상기 단계 (b)는 규소 화합물, 칼슘 화합물 및 인 화합물을 혼합하여 생체활성유리 용액을 합성하는 단계로, 일정간격을 두고 각 출발용액을 혼합하는 방법, 또는 산 또는 알칼리 용액을 첨가하는 방법을 이용하여 실리카 안에 칼슘과 인을 균일하게 분산시킬 수 있다. 칼슘이나 인을 실리카에 균일하게 분포시키면 혼합과정에서 발생되는 결정화를 억제할 수 있다.
상기 규소 화합물, 칼슘 화합물 및 인 화합물은 Si:Ca:P의 원소비율이 50~80 : 18~45 : 2~10이고, 바람직하게는 75Si:21Ca:4P, 65Si:31Ca:4P, 55Si:41Ca:4P의 원소비율로 혼합하여 생체활성유리 용액을 합성할 수 있다. 상기한 범위에서, 안정한 입방정의 나노 기공구조가 형성되기 때문이다. 그 중에서도 상기 칼슘 화합물은 상기 규소 화합물, 상기 칼슘 화합물 및 상기 인 화합물의 전체 양에 대하여 10~40 질량%로 함유되는 것이 바람직하다. 상기 농도 범위에서는 입방정의 나노 기공구조의 형성이 확인되나, 40 무게% 이상에서는 다공성은 띄나 기공의 규칙구조가 열악해짐이 확인된다.
본 발명에서 상기 규소 화합물은 테트라에틸오르소실리케이트, 3-머캅토프로필트리메톡시실란 및 5,6-에폭시헥실트리에톡시실란 등을 사용할 수 있고, 상기 칼슘 화합물은 칼슘니트레이트 4수화물, 칼슘니트레이트 및 칼슘클로라이드 등을 사용할 수 있으며, 상기 인 화합물은 트리에틸포스페이트, 소듐포스페이트 및 암모니움 포스페이트 다이베이식 등을 사용할 수 있다.
상기 단계 (c)는 상기 블록공중합체 템플레이트 용액에 상기 생체활성유리 용액을 첨가하여 전구체 용액을 얻는 단계로, 700~1500 rpm 및 30~80 ℃에서 2~72 시간 동안 상기 혼합 용액을 교반하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 단계 (c) 혼합 과정에서 상기 블록공중합체 템플레이트의 농도는 30~50 질량%인 것이 바람직하고, 블록공중합체 템플레이트인 F127의 농도는 상기 생체활성유리의 재료인 TEOS(Tetraethyl orthosilicate)에 대하여 30 질량% 이상일 때, 표면의 요철이 없어지며 장주기의 나노기공 규칙구조가 형성된다.
상기 단계 (d)는 상기 전구체 용액에 세미마크로 기공유도용 템플레이트를 첨가 및 혼합하여 페이스트를 얻는 단계로, 상기 세미마크로 사이즈의 기공 유도용 템플레이트로는 메틸셀룰로오즈, 폴리스타이렌, 또는 폴리나이팜을 포함하는 거대 고분자를 사용할 수 있다. 이 중에서도 메틸셀룰로오스를 사용함이 바람직하다. 상기 메틸셀룰로오스는 생체안정성이 뛰어나 생채 재료로 쓰기에 적합하다.
상기 전구체 용액에 대하여 2% 수용액의 점도가 15~4000 cps인 상기 메틸셀룰로오스를 0.01~20 질량%로 첨가하여 전구체/메틸셀룰로오스 패이스트를 얻을 수 있다. 또한, 바람직한 메틸셀룰로오즈의 분자량은 17000~86000으로, 생체활성유리의 기공도 및 마크로기공 사이즈는 상기 분자량의 영향을 받는다.
상기 패이스트를 초음파 처리하여 혼합하는 과정에서 패이스트의 점도를 조정할 수 있다. 패이스트가 형상유지가 가능한 점도가 되었을 때 다음 단계를 수행 할 수 있다. 이때 바람직한 패이스트의 점도는 500~2000 cps이다.
상기 단계 (g)는 상기 패이스트를 3축 조형기에 넣고 분사하여 마크로 기공을 형성하는 단계로, 3축 조형기의 분출입경 크기와 X축, Y축의 방향을 제어하고 패이스트 분출 스피드를 제어하여 2차원 혹은 3차원 형상을 간편하게 디자인할 수 있다. 이때, 형상유지를 위하여 필요에 따라 기판에 적당한 온도의 열을 가해주어 경화를 촉진시킬 수 있다.
상기 단계 (f)는 상기 단계 (e)에서 얻어진 젤을 건조 및 소성하여 잔여 유기물과 상기 템플레이트를 제거하는 단계로, 상기 단계 (f)에서 건조시 온도 및 습도는 각각 -15~80 ℃, 5~100 RH%인 것이 바람직하다. 상기 온도 및 습도 조건을 만족하는 항온항습기에 24~72시간 동안 두어 용액을 건조시킬 수 있다.
상기 단계 (f)에서 소성은 상기 건조물을 0.2~2 ℃/min의 승온 속도로 600~1000 ℃의 온도 범위에서 2~6시간 동안 유지시켜 골격을 치밀화시키고 서냉하는 단계를 포함하는 것이다. 상기 소성 조건에서 템플레이트로 사용된 F127 혹은P123 및 메틸셀루로오즈를 쉽게 분해·제거할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예 및 도면들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것으로 본 발명의 내용이 하기 도면의 일 실시예에 의해 제한되거나 한정되지 않음은 물론 이다.
본 발명의 합성법을 도 1 및 도 2에 개략적으로 나타내었다.
첫 번째 방법은 나노사이즈의 기공을 가지는 나노 다공성 세라믹 분말을 먼저 제조한 후 생분해성 고분자와 혼합하여 3차원 조형기술(도 3 참조)을 도입하여 마크로사이즈 기공을 유도하는 것으로, 이 경우 2중의 기공구조를 가지는 세라믹-고분자 복합상의 재료를 얻을 수 있다(도 1 참조). 또한, 두 번째 방법은 나노다공성 세라믹을 합성하는 과정에서 세미마크로 기공을 유도하는 메틸셀룰로오즈를 첨가하여 그 점도를 높여준 상태에서 3차원 조형기술을 도입하여 마크로사이즈 기공을 유도한 후 나노기공 유도용 템플레이트 및 메틸셀룰로오즈를 함께 소성시키는 것으로, 3중의 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 단상의 재료를 얻을 수 있다(도 2 참조).
<실시예 1> 2중 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 제조
입방정(cubic)의 3차원 나노기공 구조를 유도하기 위하여 플루로닉 F127((폴리에틸렌옥사이드)100(폴리프로필렌옥사이드)65(폴리에틸렌옥사이드)100)를, 육방정(hexagonal)의 나노기공 구조를 유도하기 위하여 플루로닉 P123((폴리에틸렌옥사이드)20(폴리프로필렌옥사이드)70(폴리에틸렌옥사이드)20)을 블록공중합체 템플레이트로 이용하였다. 먼저, 에탄올(18.1 ml)에 F127(2.88 g)을 섞고 40 ℃에서 완전히 용해될 때까지 0.5~1시간 동안 교반하였다(용액 A). 동시에 생체활성유리의 원료인 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS, 6 ml)와 칼슘나이트레이트 4수화물(1.36 g)을 천천히 섞은 후 균일한 용액이 생성되었을 때 트리에틸포스페이트(0.26 ml)를 섞어주었다. 다음으로, 미리 준비해놓은 1 M 염산 용액(0.95 ml) 및 에탄올(7.62 ml), 증류수(2.86 ml)의 혼합액을 넣어 40 ℃에서 0.5~1시간 동안 무기질 출발원료가 균일하게 용해될 때까지 교반하였다(용액 B). 용액 A에 용액 B를 천천히 섞으면서 40 ℃에서 2~4시간 동안 700~1500 rpm의 강한 속도로 교반하였다.
얻어진 전구체 용액을 소수성 용기(예컨대, 폴리스틸렌 용기)에 적당량 담아 -15~80 ℃, 5~100 RH%의 항온항습기에서 24~72시간 두며 용액을 증발·건조시켰다. 또한 전구체 용액을 일정한 기판 위에 코팅한 경우 박막형의 다공성 세라믹 재료도 얻을 수 있었다. 이것을 1 ℃/min의 속도로 가열하여 500~1000 ℃에서 4시간 동안 소성시켜 템플레이트로 사용한 F127를 제거하여 나노사이즈에서 기공의 3차원 규칙구조를 가지는 다공성 세라믹 재료를 얻었다.
상기 다공성 세라믹 재료를 볼밀링을 통하여 서브마크론 사이즈까지 균일하게 분쇄하였다. 상기 분쇄한 분말(1 g)을 클로로포름(10 ml)에 균일 분산 시킨 후 생분해성 고분자인 PCL(1 g)을 혼합하여 균일한 패이스트가 될 때까지 적당한 온도에서 혼합하여 주었다. 상기 나노다공성 생체활성유리/PCL 패이스트를 3축 조형기에 넣고 X축과 Y축의 간격 및 모양을 제어하여 원하는 크기와 형상의 마크로 기공을 만들어 내었다. 이때 형상유지를 위하여 필요에 따라 기판에 적당한 온도의 열을 가해주어 경화를 촉진시켰다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노다공성 세라믹 재료의 분쇄에 대한 기공구조의 유지 여부를 관찰한 X선 회절분석(XRD, 도 4a 참조) 및 투과전자현미경(TEM, 도 4b 참조)을 통하여 확인한 결과이다.
도 4a는 블록공중합체를 이용하여 얻어진 다공성 세라믹 재료를 생분해성 고분자에 균일하게 분포시키고 3축 조형기의 분출기에서 빠져나올 때 막힘을 방지하기 위하여 볼밀링으로 분쇄한 후 나노 기공구조의 유지 여부를 관찰한 X-선 회절(X-ray diffraction; XRD) 측정 결과를 나타낸 그래프로, XRD 결과로부터 볼밀링 과정을 통하여 서브마크론 크기로 파우더를 분쇄한 후에도 나노사이즈의 입방정 규칙 기공구조를 유지하고 있음을 확인할 수 있다. 또한 도 4b의 투과현미경(transmission electron microscopy; TEM) 결과에서도 100~200 nm 정도 크기의 입자에 입방정 구조의 기공구조의 형성을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 2중 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 제조예이다. 도 5에서 보는 바와 같이, 상기 분말을 3차원 조형기를 이용하여 형상을 창출하기 위하여 생분해성 고분자와 혼합하여 만든 패이스트를 도 3과 같은 방법으로 X축, Y축의 크기와 방향을 제어하고 패이스트 분출 스피드를 제어하여 2차원 혹은 3차원 형상을 디자인할 수 있다. 도 5는 약 1 mm 간격의 기공을 창출해 낼 수 있도록 단순하게 X축과 Y축을 각각 번갈아 가면서 같은 위치와 사이즈로 디자인 한 결과이다. 상기 도 5의 재료를 광학 현미경과 주사전자현미경으로 관찰한 결과를 도 6 및 도 7에 각각 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 2중 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 광학현미경(optical microscopy) 사진이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 2중 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 주사전자현미경(scanning electron microscopy; SEM) 사진이다.
도 6 및 도 7에서 확인되는 바와 같이 다공성 세라믹 분말은 생분해성 고분자(여기서는 PCL)에 매우 균일하게 분포되어 있음을 알 수 있다. 이는 얻어진 다공성 세라믹을 세포 지지체로 사용할 경우 세포의 균일한 부착을 유도하기 위하여 중요한 부분이라 생각된다. 또한 무기-유기질 복합체의 두께는 분출구의 크기로 제어가 가능하며 기공의 크기는 X축과 Y축 각각의 간격을 조절하므로 제어가 가능하다.
<실시예 2> 3중 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 제조
입방정(cubic)의 3차원 나노기공 구조를 유도하기 위하여 플루로닉 F127((폴리에틸렌옥사이드)100(폴리프로필렌옥사이드)65(폴리에틸렌옥사이드)100)를, 육방정(hexagonal)의 나노기공 구조를 유도하기 위하여 플루로닉 P123((폴리에틸렌옥사이드)20(폴리프로필렌옥사이드)70(폴리에틸렌옥사이드)20)을 블록공중합체 템플레이트로 이용하였다. 먼저, 에탄올(18.1 ml)에 F127(2.88 g)을 섞고 40 ℃에서 완전히 용해될 때까지 0.5~1시간 동안 교반하였다(용액 A). 동시에 생체활성유리의 원료인 테트라에틸오르소실리케이트(TEOS, 6 ml)와 칼슘나이트레이트 4수화물(1.36 g)을 천천히 섞은 후 균일한 용액이 생성되었을 때 트리에틸포스페이트(0.26 ml)를 섞어주었다. 다음으로, 미리 준비해놓은 1 M 염산 용액(0.95 ml) 및 에탄올(7.62 ml), 증류수(2.86 ml)의 혼합액을 넣어 40 ℃에서 0.5~1시간 동안 무기질 출발원료가 균일하게 용해될 때까지 교반하였다(용액 B). 용액 A에 용액 B를 천천히 섞으면서 40 ℃에서 2~4시간 동안 700~1500 rpm의 강한 속도로 교반하였다.
얻어진 전구체 용액(10 ml)에 메틸셀루로오즈(1 g)을 섞은 후 필요에 따라 초음파처리 하였다. 이때 상기 전구체 용액은 점도가 높아지며 형상유지가 가능한 점도가 되었을 때, 3축 조형기의 패이스트 분출기에 넣고 X축과 Y축의 간격 및 모양을 제어하여 원하는 크기와 형상의 마크로 기공을 만들어 내었다. 얻어진 젤상태의 3차원 구조재료를 -15~80 ℃, 5~100 RH%의 항온항습기에서 24~72시간 두며 용액을 증발·건조시켰다. 건조가 끝나면 0.5 ℃/min으로 600~1000 ℃에서 4시간 소성시켜 템플레이트로 사용한 두 가지 고분자 모두를 분해·제거하였다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 3중 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 광학현미경(A), 주사전자현미경(B) 및 투과전자현미경(C) 사진이다. 도 8에서 보는 바와 같이, 우선 광학현미경 사진(A)으로부터 소성 전의 전구체 용액과 메틸셀룰로오즈를 혼합하여 얻어진 패이스트로 3축 조형법을 통하여 마크로 사이즈의 3차원 기공을 제조할 수 있고 소성 후에도 형상이 유지되고 있음이 확인된다. 그 일부를 주사전자현미경으로 관찰한 사진(B)에서 마크로 기공을 형성하는 무기질(생체활성유리) 벽은 100~1000 nm의 상호 연결된 세미마크로 사이즈의 기공으로 형성되어 있고 이것은 메틸셀룰로오즈가 제거되면서 생성되는 기공임을 알 수 있다. 또한 그 일부를 투과전자현미경을 관찰한 사진(C)으로부터 상기 세미마크로 사이즈의 기공을 형성하는 무기질 벽은 나노사이즈의 규칙구조를 가지는 기공으로 구성되어 있으며 이것은 블록공중합체가 제거되면서 생성되는 기공임을 알 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 3중 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 분출입경 사이즈에 따른 두께조절 용이성을 나타내는 광학현미경 사진이다. 도 9에서 보는 바와 같이, 그 무기질 벽의 사이즈는 분출구의 사이즈를 제어함으로 제어가 가능함을 알 수 있다.
즉, 블록공중합체-메틸셀룰로오즈-3축 조형법을 이용하여 나노-세미마크로-마크로 사이즈의 기공들이 상호 연결되어 전체의 기공을 이루는 다중적 기공구조를 이루는 다공성 재료가 얻어짐을 알 수 있다. 각각의 사이즈의 기공은 고분자 템플레이트의 종류와 합성조건, 3축 조형법의 조건을 제어함으로써 기공구조와 크기, 무기질 벽의 두께, 기공율 등의 제어가 가능하다. 또한 소성 전의 균일한 상태의 졸겔법으로 합성된 전구체용액에 메틸셀룰로오즈를 혼합하는 방법이기 때문에 균일하게 나노 및 마크로 사이즈의 기공의 분포가 가능하며 소성 전에 3축 조형법으로 형상을 유도하고 소성함으로 실시예 1의 합성법과 같이 생분해성 고분자를 넣거나 볼밀링 과정을 거치지 않고도 형상제어가 가능하다. 따라서 이 합성법으로는 3종 의 기공을 가지는 3차원 다공질 세라믹 재료를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 다공성 세라믹 재료의 제조방법은 제어가 용이한 3차원 조형기술을 이용하여 마크로 사이즈의 기공구조를 만들어내는 매우 간단하면서도 정밀한 과정을 따르므로 재현성, 생산성 및 경제성이 우수하다. 또한, 본 발명의 다공성 세라믹 재료는 각각의 사이즈 영역의 상호 연결된 기공을 가지고 표면에 각각의 사이즈의 요철을 가지므로 세포의 접착, 분열, 증식, 이동 및 분화에 유리한 조건을 제공함으로써 골충진재, 수복재, 지지체 이외에 여러 가지 분야에서 응용이 가능하리라 기대된다.

Claims (24)

  1. 칼슘 및 인이 규소 중에 균일하게 분산되어 있는 생체활성유리 분말이 균일하게 분포되어 있는 생분해성 고분자에, 1~100 nm 범위의 나노사이즈의 기공과 1~1000 μm 범위의 마크로사이즈의 기공이 3차원적으로 상호 연결된 열린 기공이 형성되어 있으며, 상기 나노사이즈의 기공은 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사이드의 블록공중합체를 나노사이즈의 기공 유도용 템플레이트로 사용하여 형성한 것이고, 상기 마크로사이즈의 기공은 3축 조형기를 이용하여 형성한 것인 나노/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료.
  2. 제1항에 있어서, 상기 생분해성 고분자가 폴리카프로락톤인 나노/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료.
  3. 칼슘 및 인이 규소 중에 균일하게 분산되어 있는 생체활성유리에 1~100 nm 범위의 나노사이즈의 기공과, 100~1000 nm 범위의 세미마크로사이즈의 기공과, 1~1000 μm 범위의 마크로 사이즈의 기공이 3차원적으로 상호 연결되어 열린 기공이 형성되어 있으며, 상기 나노사이즈의 기공은 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사이드의 블록공중합체를 나노사이즈의 기공 유동용 템플레이트로 사용하여 형성한 것이고, 상기 세미마크로사이즈의 기공은 메틸셀룰로오즈, 폴리스타이렌 또는 폴리나이팜을 포함하는 거대 고분자를 세미마크로사이즈의 기공 유도용 템플레이트로 사용하여 형성한 것이며, 상기 마크로사이즈의 기공은 3축 조형기에 의해 형성한 것인 나노/세미마크로/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료.
  4. 삭제
  5. (a) 알코올을 포함하는 유기 용매에 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사인드의 블록공중합체를 용해시켜 블록공중합체 템플레이트 용액을 합성하는 단계;
    (b) 규소 화합물, 칼슘 화합물 및 인 화합물을 혼합하여 생체활성유리 용액을 합성하는 단계;
    (c) 상기 블록공중합체 템플레이트 용액에 상기 생체활성유리 용액을 첨가하여 전구체 용액을 얻는 단계;
    (d) 상기 전구체 용액을 건조 및 소성하여 다공성 세라믹 재료를 얻는 단계
    (e) 상기 다공성 세라믹 재료를 서브마크론 크기로 분쇄하는 단계;
    (f) 상기 분쇄된 다공성 세라믹 재료를 생분해성 고분자와 혼합하여 페이스트를 얻는 단계; 및
    (g) 상기 페이스트를 3축 조형기에 넣고 분사하여 마크로 기공을 형성하는 단계
    를 포함하는 나노- 및 마크로사이즈의 기공이 3차원적으로 상호 연결되어 열린 기공을 형성한 나노/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사인드의 블록공중합체가 F127, F108, F98, F88, P123, P105, P104, 및 폴리에틸렌/폴리프로필렌의 비율이 0.1~0.8인 플루로닉, 테트로닉, 리버스 플루로닉 또는 리버스 테트로닉로 이루어진 군 중에서 1종 이상이 선택되는 플루로닉계 또는 테트로닉계 공중합체인 나노/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 단계 (b)에서 상기 혼합물은 규소, 칼슘 및 인이 50~80 : 18~45 : 2~10의 원소비율로 함유되는 것인 나노/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 제조방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 단계 (c)에서 상기 블록 공중합체 템플레이트 용액은 상기 생체활성유리 용액에 대하여 30~50 질량%로 첨가되는 것인 나노/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 제조방법.
  9. 제5항에 있어서, 상기 단계 (c)는 700~1500 rpm 및 30~80 ℃에서 2~72시간 동안 혼합 교반하는 단계를 포함하는 것인 나노/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 제조방법.
  10. 제5항에 있어서, 단계 (d)에서 건조는 -15~80 ℃ 범위의 온도 및 5~100 RH%에서 수행되는 것인 나노/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 제조방법.
  11. 제5항에 있어서, 상기 단계 (d)에서 소성은 상기 건조물을 0.2~2 ℃/min의 승온 속도로 600~1000 ℃의 온도 범위에서 2~6시간 동안 유지시켜 골격을 치밀화시키고 서냉하는 단계를 포함하는 것인 나노/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가 지는 다공성 세라믹 재료의 제조방법.
  12. 제5항에 있어서, 상기 단계 (f)의 생분해성 고분자가 PCL인 나노/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 제조방법.
  13. 제5항에 있어서, 상기 단계 (f)에서 상기 생분해성 고분자가 상기 다공성 생체활성유리와 50~80 : 50~20의 질량% 비율로 혼합되는 나노/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 제조방법.
  14. (a) 알코올을 포함하는 유기 용매에 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사인드의 블록공중합체를 용해시켜 블록공중합체 템플레이트 용액을 합성하는 단계;
    (b) 규소 화합물, 칼슘 화합물 및 인 화합물을 혼합하여 생체활성유리 용액을 합성하는 단계;
    (c) 상기 블록공중합체 템플레이트 용액에 상기 생체활성유리 용액을 첨가하여 전구체 용액을 얻는 단계;
    (d) 상기 전구체 용액에 메틸셀룰로오즈, 폴리스타이렌 또는 폴리나이팜을 포함하는 거대 고분자인 세미마크로기공 유도용 템플레이트를 첨가 및 혼합하여 페이스트를 얻는 단계;
    (e) 상기 페이스트를 3축 조형기에 넣고 분사하여 마크로 기공을 가지는 젤을 형성하는 단계; 및
    (f) 상기 단계(e)에서 얻어진 젤을 건조 및 소성시켜 잔여 유기물과 상기 템플레이트를 제거하는 단계
    를 포함하는 나노-, 세미마크로- 및 마크로사이즈의 기공이 3차원적으로 상호 연결되어 열린 기공을 형성한 나노/세미마크로/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사인드의 블록공중합체가 F127, F108, F98, F88, P123, P105, P104, 및 폴리에틸렌/폴리프로필렌의 비율이 0.1~0.8인 플루로닉, 테트로닉, 리버스 플루로닉, 또는 리버스 테트로닉으로 이루어진 군 중에서 1종 이상이 선택되는 플루로닉계 또는 테트로닉계 공중합체인 나노/세미마크로/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 제조방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 단계 (b)에서 상기 혼합물은 규소, 칼슘 및 인이 50~80 : 18~45 : 2~10의 원소비율로 함유되는 것인 나노/세미마크로/마크로 사이즈 의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 제조방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 단계 (c)에서 상기 블록 공중합체 템플레이트 용액은 상기 생체활성유리 용액에 대하여 30~50 질량%로 첨가되는 것인 나노/세미마크로/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 제조방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 단계 (c)는 700~1500 rpm 및 30~80 ℃에서 2~72시간 동안 혼합 교반하는 단계를 포함하는 것인 나노/세미마크로/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 제조방법.
  19. 삭제
  20. 제14항에 있어서, 상기 메틸셀룰로오즈는 2% 수용액의 점도가 15~4000 cps인 것인 나노/세미마크로/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 제조방법.
  21. 제14항에 있어서, 상기 단계 (d)에서 상기 세미마크로 기공 유도용 템플레이트는 상기 전구체 용액에 대하여 0.01~20 질량%로 첨가되는 것인 나노/세미마크로/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 제조방법.
  22. 제14항에 있어서, 상기 단계 (d)는 상기 페이스트를 초음파 처리하여 원하는 점도를 얻는 단계를 더욱 포함하는 것인 나노/세미마크로/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 제조방법.
  23. 제14항에 있어서, 단계 (f)에서 건조는 -15~80 ℃ 범위의 온도 및 5~100 RH%에서 수행되는 것인 나노/세미마크로/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 제조방법.
  24. 제14항에 있어서, 상기 단계 (f)에서 소성은 상기 건조물을 0.2~2 ℃/min의 승온 속도로 600~1000 ℃의 온도 범위에서 2~6시간 동안 유지시켜 골격을 치밀화시키고 서냉하는 단계를 포함하는 것인 나노/세미마크로/마크로 사이즈의 다중적 기공구조를 가지는 다공성 세라믹 재료의 제조방법.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100932949B1 (ko) 2008-07-14 2009-12-21 한국기계연구원 계층적 기공구조를 포함하는 다공성 세라믹 볼 및 이의제조방법
KR100940074B1 (ko) 2007-11-26 2010-02-05 포항공과대학교 산학협력단 정밀 다축 적층 장치 및 이를 이용한 3차원 인공 지지체제조 시스템
KR101003024B1 (ko) 2008-05-06 2010-12-21 한국기계연구원 다공성 티타늄 지지체 및 이의 제조방법
KR101294315B1 (ko) 2011-09-09 2013-08-07 한국기계연구원 골시멘트 조성물 및 이의 제조방법
KR101297701B1 (ko) 2011-09-09 2013-08-22 한국기계연구원 골시멘트 지지체의 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 골시멘트 지지체
US8695811B2 (en) 2011-11-04 2014-04-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Hybrid porous structured material, membrane including the same, and method of preparing hybrid porous structure material
CN104829265B (zh) * 2015-04-09 2016-08-17 河北工业大学 一种无机分级孔结构材料的制备方法
US9873622B2 (en) 2011-11-04 2018-01-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Hybrid porous structured material, membrane including the same, and method of preparing hybrid porous structured material

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8916228B2 (en) 2007-08-09 2014-12-23 The Board Of Regents Of The University Of Texas System Bi-layered bone-like scaffolds
ES2378044B2 (es) * 2010-03-17 2012-11-21 Universidad Complutense De Madrid Fabricación de andamios tridimensionales con vidrios mesoporosos bioactivos mediante prototipado rápido.
EP2558135A1 (en) 2010-04-16 2013-02-20 Apatech Limited Biomaterial
WO2012142533A1 (en) * 2011-04-13 2012-10-18 New Jersey Institute Of Technology System and method for electrospun biodegradable scaffold for bone repair
CN102430151B (zh) * 2011-09-05 2013-12-04 西安交通大学 组织工程骨软骨复合支架及其一体化光固化成型方法
WO2013063602A1 (en) * 2011-10-27 2013-05-02 Bc Genesis Llc Design and fabrication of biomimetic soft tissue scaffolds based on controlled assembly of highly crystalline beta-glucan nanofibrils and use in reconstructive surgery
AU2013267381B2 (en) * 2012-05-30 2016-03-31 New York University Tissue repair devices and scaffolds
FR2996850B1 (fr) * 2012-10-17 2016-01-08 Hutchinson Composition thermiquement isolante pour gel monolithique organique ou son pyrolysat, son utilisation et son procede de preparation.
FR2996849B1 (fr) 2012-10-17 2015-10-16 Hutchinson Composition pour gel organique ou son pyrolysat, son procede de preparation, electrode constituee du pyrolysat et supercondensateur l'incorporant.
WO2015065819A1 (en) * 2013-10-28 2015-05-07 New York University Tissue repair devices and scaffolds
KR101627184B1 (ko) * 2013-11-08 2016-06-07 한국기계연구원 코어-쉘 구조 경조직 재생용 지지체의 제조방법 및 이를 통해 제조된 코어-쉘 구조 경조직 재생용 지지체
EP2883685A1 (en) * 2013-12-12 2015-06-17 Ideko, S. Coop Machine for the manufacture of three-dimensional porous structures applicable to tissue regenerative medicine
CN106466493A (zh) * 2015-08-19 2017-03-01 重庆润泽医药有限公司 一种多级孔材料
WO2017103863A1 (en) 2015-12-18 2017-06-22 University Of Canterbury Separation medium
CN107311627A (zh) * 2017-05-16 2017-11-03 四川大学 一种开口孔微孔陶瓷的制备方法
CN108314856B (zh) * 2018-02-12 2019-09-27 西北工业大学 一种基于三嗪骨架的层次孔聚苯乙烯材料的制备方法
CN112719285B (zh) * 2020-12-18 2022-12-13 黑龙江省能源环境研究院 一种牺牲模板剂包裹纳米金颗粒及其制备方法
CN114535605B (zh) * 2022-02-16 2022-08-26 柳州职业技术学院 一种用于制备有序多孔石墨转子的模板结构及采用3d技术成型的方法
CN114774706B (zh) * 2022-04-25 2024-04-02 柳州职业技术学院 一种铝合金精炼用功能化有序大孔石墨复合材料的控制合成工艺
CN115608329B (zh) * 2022-09-22 2024-01-26 四川大学 一种贯穿多级孔多糖微球的制备新方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999007777A1 (en) 1997-08-08 1999-02-18 Us Biomaterials Corporation Biologically active glass-based substrate
KR20040043516A (ko) * 2002-11-19 2004-05-24 이종협 소디움 (메타)실리케이트를 실리카 전구체로 사용하는이종기공 구조를 가지는 중형기공성 실리카의 제조방법
KR20040062972A (ko) * 2001-11-27 2004-07-09 타키론 가부시기가이샤 임플란트 재료 및 이의 제조방법
KR20050067584A (ko) * 2003-12-29 2005-07-05 한국생산기술연구원 다성분 금속산화물 입자가 담지된 중형기공성 세라믹촉매의 제조방법
KR20060003852A (ko) * 2002-07-23 2006-01-11 포렉스 서지칼, 인크. 매크로다공성 합성 수지 및 생활성 유리 입자로부터제조된 복합 외과적 이식물

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60215895T2 (de) 2001-09-13 2007-05-31 Akira Myoi, Toyonaka Poröse Calciumphosphat-Keramik für in vivo-Anwendungen
CA2662004A1 (en) * 2006-08-31 2008-03-06 Lehigh University Nano/macroporous bone tissue scaffolds for regenerative medicine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999007777A1 (en) 1997-08-08 1999-02-18 Us Biomaterials Corporation Biologically active glass-based substrate
KR20040062972A (ko) * 2001-11-27 2004-07-09 타키론 가부시기가이샤 임플란트 재료 및 이의 제조방법
KR20060003852A (ko) * 2002-07-23 2006-01-11 포렉스 서지칼, 인크. 매크로다공성 합성 수지 및 생활성 유리 입자로부터제조된 복합 외과적 이식물
KR20040043516A (ko) * 2002-11-19 2004-05-24 이종협 소디움 (메타)실리케이트를 실리카 전구체로 사용하는이종기공 구조를 가지는 중형기공성 실리카의 제조방법
KR20050067584A (ko) * 2003-12-29 2005-07-05 한국생산기술연구원 다성분 금속산화물 입자가 담지된 중형기공성 세라믹촉매의 제조방법

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100940074B1 (ko) 2007-11-26 2010-02-05 포항공과대학교 산학협력단 정밀 다축 적층 장치 및 이를 이용한 3차원 인공 지지체제조 시스템
KR101003024B1 (ko) 2008-05-06 2010-12-21 한국기계연구원 다공성 티타늄 지지체 및 이의 제조방법
KR100932949B1 (ko) 2008-07-14 2009-12-21 한국기계연구원 계층적 기공구조를 포함하는 다공성 세라믹 볼 및 이의제조방법
KR101294315B1 (ko) 2011-09-09 2013-08-07 한국기계연구원 골시멘트 조성물 및 이의 제조방법
KR101297701B1 (ko) 2011-09-09 2013-08-22 한국기계연구원 골시멘트 지지체의 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 골시멘트 지지체
US8695811B2 (en) 2011-11-04 2014-04-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Hybrid porous structured material, membrane including the same, and method of preparing hybrid porous structure material
US9873622B2 (en) 2011-11-04 2018-01-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Hybrid porous structured material, membrane including the same, and method of preparing hybrid porous structured material
CN104829265B (zh) * 2015-04-09 2016-08-17 河北工业大学 一种无机分级孔结构材料的制备方法

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