KR100811765B1 - 티타늄 또는 다른 재료로 된 임플란트 또는 인공 보철의표면처리방법 - Google Patents

티타늄 또는 다른 재료로 된 임플란트 또는 인공 보철의표면처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 플루오르화수소산, 황산 및 염산의 세 가지 염산을 사용하여 임플란트의 일부분 상에서 수행되는 개별적이고 연속적인 처리방법에 관한 것이다. 그래서, 넓은 릴리프에 의해 균일하게 분포된 거칠기가 얻어진다. 그래서, 상기 표면은 성장 인자가 풍부한 혈장과 접촉된다.
치과, 임플란트, 인공 보철, 혈장, 티타늄, 표면 처리

Description

티타늄 또는 다른 재료로 된 임플란트 또는 인공 보철의 표면처리방법{METHOD FOR SURFACE TREATMENT OF IMPLANTS OR PROSTHESIS MADE OF TITANIUM OR OTHER MATERIALS}
일반적으로, 본 발명은 티타늄과 다른 재료들로 이루어진 임플란트와 인공 보철에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 임플란트와 인공 보철의 표면 처리에 사용된 방법과 이 방법에 의해 얻어진 표면에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 엉덩이 또는 무릎 인공 보철, 임플란트, 나사 또는 골접합계 등의 뼈에 삽입되거나 뼈를 받치는 임의의 형태의 티타늄 스템(stem) 인공 보철의 표면 처리에 관한 것이다.
티타늄 임플란트의 표면과 다양한 인공 보철의 골내(endosteal) 스템을 거칠게 하는 일반적인 방법을 이용하여, 뼈에 대한 임플란트 접합을 증가시켜서 상기 표면이 더욱 골전도성(osteoconductive)으로 된다는 것이 이미 공지되어 있다.
이전에는, 이들 티타늄 임플란트의 표면을 개선하는데 사용된 공정들 중에서, 황산과 염산의 혼합물을 사용하는 표면처리와 서로 다른 그레인(grain) 크기와 경도를 갖는 서로 다른 파티클(particle)에 의한 표면 블라스팅 등의 물리적 처리가 공지되어 있다. 그런데, 이들 시스템은, 전체 임플란트 표면에 원하는 매우 균일한 거칠기를 생성하지 못하고, 또한 파티클-블라스팅 처리(particle-blasting treatment)는 티타늄 상에 석질(grit) 잔류물을 남긴다.
1994년의 문헌 US-A-5,603,338은, 임플란트가 플루오르화수소산으로 처리되기 전에 서로 다른 그레인 크기의 재료로 먼저 블라스팅되어 티타늄 표면에 천연 산화물을 제거하기 위한 치과용 티타늄 임플란트의 표면 처리에 관한 것이다. 최종적으로, 상기 표면은 황산 및 염산의 혼합물로 처리된다.
종래의 문헌과 같은 특허 홀더에 의해 생성되고, 초기 출원번호 351,214호로부터 발명된 1994년의 문헌 US-A-5,876,453은, 상기 표면이 상기 서두에서 설명된 기술을 사용하여 처리되는 경우의 치과용 임플란트에 관한 것으로, 여기서 상기 임플란트의 상부 부분은 기계적으로 연마된 표면을 갖고, 상기 임플란트의 나사산부는 거칠게 처리된 표면을 갖는다.
이들 2개의 문헌 내용에 따르면, 거친 임플란트 표면은, 종래의 기술을 사용하여 달성된 것보다 더 균일하고, 0.3 내지 1.5μ 범위의 높이를 갖는 균일한 일련의 콘형 불규칙성을 갖는 표면으로 구성된다.
상술한 내용, 특히 처리에 관해서는, 상기 표면은 초기에 다른 그레인 크기의 재료로 블라스팅되는데, 상기 표면의 블라스팅은, 산에 의한 공격 및 그 밖의 연속적인 처리가 발생할 때, 압축이 물리적인 구조의 변화를 일으키고, 콤팩트하게 하며 덜 침투적으로 하는 것이 증명되었다.
따라서, 서로 다른 그레인 크기의 재료를 사용하는 블라스팅은, 거친 임플란트 표면상에 나타나는 불규칙성이 크게 발생하는 것을 막으므로 부적합한 처리로 여겨지고 있다.
또한, "Current Science"(p157-162)에서 1993년에 공개된 "Dental Implants in Periodontal Care"라 칭한 내용에서 Dennis P.Tarnow가 발표한 제안과 일치하여, 페리(peri)-임플란트 질병을 방지 가능하도록 치과용 임플란트의 기계적으로 연마된 안전 영역에 의해 구성된 보호 가능성을 고려한다. 이러한 발명은 하이브리드 임플란트로서 공지되어 있다.
본 출원인이 출원한 WO-A-00/44314는, 환자 자신들로부터 -원 위치에- 혈액을 받아 혈장(plasma)을 생성하고서 이 혈장을 사용하면 가능한 한 빠르게 뼈를 재생할 수 있다는 것에 관한 것이다.
본 발명의 목적은, 이들 임플란트의 표면 거칠기에 있어서 보다 깊은 깊이와 균질성을 제공하여 골융합(osseointegration)을 용이하도록 하기 위한 티타늄 및 다른 재료로 이루어진 임플란트 및 인공 보철의 표면 처리방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 뼈 재생 공정의 속도가 향상되는 방법을 발견하는데 있다.
본 발명의 기본 목적을 달성하기 위해서, 이전의 블라스팅과 보호부재를 제거하기 위해 3개의 서로 다른 산을 갖는 임플란트의 골내부(endosteal section)의 연속적인 처리, 또는 반대로, 치과용 임플란트, 무릎 또는 엉덩이 인공 보철 등의 경우, 이 경우에서처럼 본 발명이 골내 영역을 넘는 골전도성 표면을 갖는 것이 바람직하지 않을 기계적으로 연마된 안전 영역의 연속적인 처리에 관하여 청구범위를 작성하였다.
그래서, 처리되어야 할 임플란트의 부분 모두는, 먼저 예를 들면, 15% 농도와 약 15초 동안 플루오르화수소산에 의해 식각된다.
그 다음, 이때 상기 표면은 잠시 식각되는데, 97% 농도 및 70℃의 온도에서 3분 동안 황산에 의해 식각된다. 이들 파라미터는, 필요한 경우 훨씬 높게 설정될 수 있다.
제 3 및 마지막 식각은, 36.5%, 70℃ 및 3 내지 5분 동안 염산을 사용하여 실행된다. 이들 파라미터는, 필요한 경우 훨씬 높게 설정될 수 있다.
마지막으로, 임플란트 표면은, 5 내지 30초 동안 탄산나트륨으로, 탈염수의 연속적인 세정으로 마무리되기 전에 흔들지 않고서 중화된다. 필요한 경우, 초음파 처리를 사용할 수 있다.
이들 3개의 산의 연속적인 도포에 있어서, 각 산은 분리된 표면을 형성하는 작용을 함에 따라, 0.2 내지 10미크론의 범위인 평균 높이를 갖는 더 넓은 표면 영역을 생성하는 것이 증명되는데, 형성된 피크는 더 불규칙하다.
이것으로, 확실히 정확한 임플란트 골융합을 최적화하는데 더 넓은 표면 영역을 이용 가능하게 하고, 더 낳은 골전도성과 피브린 응괴(fibrin clot)의 보정(retention) 또는 성장 인자가 풍부한 혈장이 얻게 한다.
1993년에 Tarnow이 가정한 것처럼, 본 발명에 따라 얻어진 임플란트는, 기계적으로 연마된 상부 부분을 갖고, 이 부분은 임플란트의 나사산 영역에 있는 인접 부분까지 연장하고, 또한 나머지 상기 근첨단까지 나사산부는 식각될 것이다.
상기 근첨단, 임플란트 테이퍼 또는 셀프-스레딩(self-threading) 나사는, 보호되거나 보호되지 않을 수 있어, 상기 근첨단이 손실되는 것을 막기 위해 식각되지 않을 수 있다.
일반적인 면에서, 여기서는, 임플란트 스템 또는 상기 뼈 내부에 삽입되는 임플란트의 나사산부 또는 무나사산부를 식각하는 긍정적인 효과를 강조하고, 상기 임플란트의 나머지는, 식각되지 않고 남아서 필요 이상의 골도전성 표면을 생성하지 안게 된다.
또한, 상술한 내용으로 돌아가면, 표면 활성화된 임플란트와 상기 혈장이 모두 상기 처리에서 분리해서 사용될 경우, 뼈 재생 공정의 속도는 향상된다.
두 기술의 효율은, 분리해서 적용될 경우 이들 기술의 사용법으로 뼈를 재생할 필요가 있을 때에 상당한 감소가 일어나는 것을 주목해 왔다는 것이 무수한 실제 응용에 있어서 입증되었다.
놀랍게도, 두 기술이 서로 함께 사용될 경우 단점이 있기보다는, 실제로 많은 틀림없는 장점이 있다는 것이 발견되었다. 이들 방법의 정확한 조합으로, 일부의 경우에는 환자의 뼈 재생의 활동성과 속도가 2배 정도로 대 생물 활성(bioactivity)에 상당한 증가가 일어난다.
그리고, 보통 임플란트 수혈자(recipient)의 혈액으로부터 얻어진 성장 인자가 풍부한 혈장의 층 또는 코팅과 접촉하여 활성화되고 접촉하기 바로 전에 첨가된 티타늄 또는 다른 재료 중 하나로 이루어진 임플란트 또는 인공 보철 표면의 부분을 설치함으로써, 상기 장치의 표면 전위가 2배로 된다는 것이 발견되었다. 이것이 의미하는 것은, 골융합을 위해 필요한 시간이 반으로 감소된다는 것이다. 아울러, 뼈 부착이 향상되는, 즉 뼈-대-임플란트 또는 뼈-대-인공 보철 접촉이 증가된다.
이렇게 임플란트 또는 인공 보철의 표면 활동성의 상당한 변화의 이면의 이유는, 아직 명백하게 수립되지 않고 있다. 그것은 혈장과 성장 인자의 농도에 의해 생성된 피브린 브릿지(bridge)의 존재로 생긴다고 생각된다. 그러나, 명백한 것은, 이 기술을 사용하여 생기는 개선점, 즉 상기 기술이 사용될 경우 명백히 입증될 수 있다는 개선점이 있다는 것이다.
이 대 생물 활성 공정은, 상기 임플란트를 혈장에 담궈서 해당 치조 또는 캐비티 내에 임플란트를 삽입함으로써 상기 뼈와 접촉하는 임플란트의 표면을 설치하여 수술 중에 간단히 설정될 수 있다.
또한, 표면 코팅은, 임플란트가 삽입될 경우, 상기 혈장과 접촉되도록 치조 안쪽에 혈장을 놓아서 얻어질 수 있다.
두 기술의 조합으로 명백히 동일한 결과를 생성할 것이다.
따라서, 본 발명의 기본적인 청구범위는, 다음과 같이 요약될 수 있다:
표면이 산, 화학적 또는 물리화학적 표면 처리를 사용하여 활성화되고, 표면이 거칠고 가습하는 품질 때문에 다른 비활성화되는 임플란트 보다 상당히 좋게 수행하는 임플란트 또는 인공 보철.
또한, 상술한 기술에 따라 이전에 활성화된 임플란트 또는 인공 보철은, 상기 임플란트 또는 인공 보철의 표면이 성장 인자가 풍부한 혈장의 막으로 코팅되는 경우 효과적으로 대 생물 활성화된다.
골융합을 위해 필요한 시간은 반으로 감소되고, 뼈 부착이 개선되고 연장된다.

Claims (7)

  1. 상부 부분과 나사산부 내에 연마된 표면을 갖고, 근첨단까지 상기 나사산부 나머지에 거친 표면을 가지며, 산 혼합물을 사용하여 표면 거칠기를 생성하는 티타늄 및 다른 재료로 된 임플란트의 표면 처리 방법에 있어서,
    - 상기 임플란트는, 15초 동안 15% 농도의 플루오르화수소산, 3분 동안 97% 농도, 70℃의 황산 및 36.5% 농도, 3∼5분 동안 70℃의 염산의 3개의 서로 다른 산에 의해 연속적으로 분리해서 처리하고, 상기 염산에 의한 처리 후 상기 표면은 흔들림 없이 5∼30초 동안 탄산나트륨에 의해 중화하고,
    - 상기 임플란트의 거친 표면은, 성장 인자가 풍부한 혈장의 층으로 코팅하는 것을 특징으로 하는 임플란트의 표면 처리방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    대 생물활성의 임플란트 표면은, 임플란트의 거친 표면을 해당 치조 내부에 삽입하기 전에 해당 혈장으로 코팅하여 형성하는 것을 특징으로 하는 임플란트의 표면 처리방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    사용된 산의 농도와 필요한 임플란트의 표면에 그 산을 도포하는데 필요한 시간 모두가 증가되어, 상기 표면이 더욱 깊게 식각되도록 하는 것을 특징으로 하는 임플란트의 표면 처리방법.
  6. 상부 부분과 나사산부 내에 연마된 표면을 갖고, 상기 근첨단을 포함해서 근첨단까지 상기 나사산부의 나머지에 거친 표면을 가지며, 상기 거친 표면은, 플루오르화수소산, 황산 및 염산을 연속적으로 분리해서 도포함으로써 생성된 후, 탄산나트륨에 의해 중화되고, 거친 표면 상에서 상기 산들이 도포되는 전체 표면에 걸쳐 피크가 균일하게 분포되면서 피크의 높이가 0.2 내지 10 미크론의 범위로 되고, 상기 거친 표면이 환자의 혈액으로부터 얻어진 성장 인자가 풍부한 혈장의 층으로 코팅된 것을 특징으로 하는 티타늄 임플란트.
  7. 제 6 항에 있어서,
    뼈에 삽입되는 임플란트의 스템 또는 나사산부 또는 무나사산부는 거칠게 식각되고, 임플란트의 나머지는, 식각되지 않고 남아 필요 이상의 골전도성의 표면을 생성하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 티타늄 임플란트.
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