KR101119669B1

KR101119669B1 - 골 재생이 우수한 임플란트 코팅막 형성방법

Info

Publication number: KR101119669B1
Application number: KR1020090037810A
Authority: KR
Inventors: 김병훈; 고영무
Original assignee: 조선대학교산학협력단
Priority date: 2009-04-29
Filing date: 2009-04-29
Publication date: 2012-03-19
Also published as: KR20100118878A

Abstract

본 발명은 임플란트 코팅막 형성방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 치아용 임플란트 표면에 아민기를 가지는 코팅막을 형성하여 골 재생이 우수한 임플란트 코팅막 형성방법에 관한 것이다.

본 발명은 치아용 임플란트의 코팅막 형성 방법에 있어서, 임플란트의 표면에 묻어 있는 이물질을 제거하는 이물질제거단계와, 임플란트의 표면에 반응가스를 플라즈마 중합반응시켜 아민기를 갖는 코팅막을 형성하는 코팅단계를 포함한다.

본 발명에 의하면 임플란트의 식립시 골세포 부착, 증식, 분화와 같은 세포 활동을 더욱 촉진시킬 수 있어 임플란트와 골과의 결합력을 향상시킬 수 있다.

임플란트, 플라즈마, 골재생, 골융합, 아민기, 암모니아

Description

골 재생이 우수한 임플란트 코팅막 형성방법{Forming method of coating layer for implant}

치과용 임플란트는 인체에 거부반응이 없는 재료로 만든 인공치근을 의미하는 것으로, 이가 빠져나간 치조골에 상기 인공치근을 심어서 유착시킨 뒤 인공치근에 인공치아를 고정시켜 치아의 원래 기능을 회복할 수 있도록 하는 도구이다.

치아와 같은 생체 경조직을 대체할 수 있는 인공생체재료로서, 수산화아파타이트(Hydroxyapatite)를 많이 사용하고 있다. 수산화아파타이트는 인체 내의 뼈 및 치아를 구성하는 무기질 성분과 화학적, 결정학적으로 동일한 물질이고, 인체 내에 이를 이식하면 주변세포들과 잘 어울리고 접합부위가 뼈와 직접적으로 빠른 화학적 결합을 이루는 생체활성을 지니고 있다.

그러나, 수산화아파타이트는 뼈에 비해 경도가 너무 높고, 파괴인성이 낮아 그 응용이 제한되고 있다.

또한, 티타늄은 물리적 성질이 인체 뼈와 흡사하고 기계적 강도도 뛰어나 임플란트(implant) 재료로서 많이 사용되고 있다. 그러나 티타늄은 수산화아파타이트와 같은 세라믹 재료에 비해 생체친화성이 떨어지며, 인체 내에서 장기간 있게 되면 금속이온의 용해가 진행되어 그로 인한 체내 무기물질의 생성이 초래되는 등의 문제가 있다.

따라서 최근에는 인공치근을 이루는 재료의 소재와 상기 인공치근과 골(骨) 사이의 생체적합성에 연구가 집중되어져 왔으며, 특히 구강 내에서 화학적으로 안정적이고 내마모성을 가져야 하는 치과용 임플란트의 특성상 내식성과 내마모성을 모두 만족할 수 있는 소재의 개발이 무엇보다 중요하다고 할 것이다.

따라서 상기와 같은 조건을 만족하는 생체 친화적인 물질을 개발하기 위하여 지금까지 표면 물성을 증진시키기 위하여 임플란트의 표면을 개질하거나 임플란트의 표면에 코팅막을 형성하는 다양한 시도를 하고 있다.

치과용 임플란트의 생체적합성을 개선하기 위해서는 두 종류의 표면 거칠기가 요구되는데, 첫째는 매크로(macro) 거칠기이고 둘째가 마이크로(micro) 거칠기이다. 첫번째는 샌드 블라스팅으로 약 500 마이크로 크기의 표면 거칠기를 부여해야 하고, 두번째는 50마이크로 이하의 표면 거칠기를 부여해야 골과 결합을 증가 시킬 수 있는 것이다. 상기 두번째와 같은 마이크로(micro) 거칠기를 부여하기 위해서 지금까지는 산세(acidic etching)를 하고 있는 실정이나, 이는 주로 치과용 임플란트의 재질로 사용되는 Ti의 산세는 주로 황산과 염산에서 이루어지는 것이어서, 상기 산이 산세 후에도 염산이온과 황산이온상태로 임플란트의 표면에 남아있 게 되어 인체 구강 내 골에 매우 좋지 못한 영향을 미치게 되는 것이다.

임플란트의 표면에 코팅막을 형성하는 기술로서, 임플란트 표면에 TiN, ZrN등과 같은 생체불활성 질화물이나 에폭시를 코팅하거나, 뼈성분을 갖는 치아회분말(수산화아파타이트,hydroxy apatite(HA))를 코팅하는 등 다양한 시도를 하였으나 임플란트 기지의 조직변화와 함께 생체적합성과 골융합성을 동시에 만족시킬 수 있는 마땅한 방법은 찾지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 저온 플라즈마 공정을 이용하여 임플란트의 표면에 골과의 융합이 조속히 이루어질 수 있는 코팅막을 형성하여 골재생이 우수한 임플란트 코팅막 형성방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 골 재생이 우수한 임플란트 코팅막 형성방법은 치아용 임플란트의 코팅막 형성 방법에 있어서, 임플란트의 표면에 묻어 있는 이물질을 제거하는 이물질제거단계와; 상기 임플란트의 표면에 반응가스를 플라즈마 중합반응시켜 아민기를 갖는 코팅막을 형성하는 코팅단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 코팅단계에서 상기 반응가스는 암모니아를 이용하며, 상기 플라즈마 중합반응은 20 내지 25℃의 반응온도에서 압력은 50 내지 100m torr로 유지하면서 방전시키는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 아민기를 갖는 코팅막이 형성된 임플란트는 식립시 골세포 부착, 증식, 분화와 같은 세포 활동을 더욱 촉진시킬 수 있어 골과 임플란트와의 결합력을 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 골 재생이 우수한 임플란트 코팅막 형성방법에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명에서 사용된 치과용 임플란트의 기재로 물성이 우수한 티타늄(titanium)을 사용한다. 기재는 순수한 티타늄으로 이루어질 질 수도 있고, 티타늄에 다른 금속, 예를 들어 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 니오븀(Nb), 바나듐(V), 지르코늄(Zr), 플래티늄(Pt), 마그네슘(Mg), 나트륨(Na) 중 적어도 하나의 금속을 첨가한 티타늄 합금으로 이루어질 수도 있다.

본 발명은 상기 임플란트의 기재의 표면에 골 재생이 우수한 코팅막을 형성한다. 이를 위해 임플란트의 기재의 표면에 저온 플라즈마 중합반응을 이용하여 아민기를 갖는 코팅막을 형성한다.

플라즈마 (plasma)는 고온에서 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 기체상태로 전하 분리도가 상당히 높으면서도 전체적으로는 음과 양의 전하 수가 같아서 중성을 띠는 기체이다. 물체는 온도를 차차 높여가면 거의 모든 물체가 고체로부터 액체 그리고 기체 상태로 변화하고 수만℃ 온도에서 기체는 전자와 원자핵으로 분리되어 플라스마 상태가 된다. 플라스마를 이루는 각 개체가 전기를 띠고 있어서 중성 기체와는 성격이 판이하고 전기 전도도가 크고 금속 전도체와 같이 전류가 표면에만 국한되어 흐른다. 따라서 내부에는 전류가 거의 흐르지 않으며 밖에서 전기장과 자기장을 가하면 전하로서 힘을 직접 받아서 쉽게 영향을 받지만 전하 밀도가 커짐에 따라 개개의 운동과는 다른 집단운동을 한다.

이처럼 플라스마의 고온과 활발한 화학적 성질은 종래의 방법으로 얻기 어려 운 극한 환경을 제공하여 신물질의 합성, 금속이나 고분자의 표면의 성질을 바꾸어 본체와는 다른 물리적, 화학적 성질을 주는데 이용된다.

플라즈마 중합반응을 위해 먼저 기재의 표면에 묻어 있는 이물질을 세척한다. 이물질을 세척하기 위하여 세척 통에 기재를 투입한 다음 세척액을 주입하고 세척기를 이용하여 기재의 표면에 붙어 있는 불순물을 세척한다.

세척공정을 거친 다음 헹굼 공정을 거치고 건조기에서 건조하여 수분을 증발시킨 후 기재의 표면에 플라즈마 중합반응을 이용하여 코팅막을 형성한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 임플란트 코팅막 형성방법에 사용되는 플라즈마 중합반응기를 도시한 구성도이다. 도 1을 참조하면 플라즈마 중합반응기는 진공펌프(20)와 전극(31), 쳄버(30), 제네레이터(50), 압력게이지(40), 가스(60,65)로 구성된다.

상기의 플라즈마 중합반응기를 이용하여 반응을 시키기 위해서 건조 후 기재(35)를 고정대에 부착한 상태로 진공챔버(30) 내의 양 전극(31) 사이에 투입하여 진공펌프(20)를 가동하여 쳄버(30)를 진공상태로 만든다. 쳄버(30)의 압력은 외측의 압력게이지(40)로 측정한다. 진공 하에서 아르곤(Ar) 또는 불활성 기체(60)를 주입 후 기재의 표면을 클리닝하기 위해 방전한다. 그리고 암모니아 기체(65)를 챔버(30) 내에 주입한 후 제네레이터(50)로 방전시킨다.

플라즈마 중합반응은 30 내지 80W의 전력으로 20 내지 30분 동안 방전시킨다. 이 경우 중합반응은 20 내지 25℃의 반응온도에서 압력은 50 내지 100m torr로 유지하면서 방전시킨다. 상기 플라즈마 중합 반응에 의해 기재의 표면에는 골 재생 이 우수한 아민기(-NH₂)를 갖는 중합 코팅막이 형성된다.

상기와 같이 본 발명에 따른 아민기를 갖는 코팅막이 형성된 임플란트는 세포 부착, 증식, 분화와 같은 세포 활동을 더욱 촉진시킬 수 있으며, 골과 임플란트의 결합력을 향상시킬 수 있어 결과적으로 타이타늄 임플란트 식립 후 치유 기간을 단축시키는 효과를 가져올 수 있다.

이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 등록청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 임플란트 코팅막 형성방법에 사용되는 플라즈마 중합반응기를 도시한 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 플라즈마 중합반응기 30: 진공쳄버

31: 전극 35: 기재

Claims

삭제
티타늄 또는 티타늄 합금으로 이루어진 치아용 임플란트의 코팅막 형성 방법에 있어서,

임플란트의 표면에 묻어 있는 이물질을 제거하는 이물질제거단계와;

상기 임플란트를 고정대에 부착한 상태로 쳄버 내의 양 전극 사이에 투입한 후 상기 쳄버의 전단에 연결된 진공펌프를 가동한 다음 아르곤을 상기 쳄버 내부로 주입한 후 방전시켜 상기 임플란트의 표면을 세정하는 단계와;

상기 세정 후 상기 쳄버 내로 반응가스를 주입하여 상기 임플란트의 표면에 상기 반응가스를 플라즈마 중합반응시켜 아민기를 갖는 코팅막을 형성하는 코팅단계;를 포함하고,

상기 코팅단계에서 상기 반응가스는 암모니아를 이용하며,

상기 플라즈마 중합반응은 30 내지 80W의 전력으로 20 내지 30분 동안 20 내지 25℃의 저온 반응온도에서 압력은 50mtorr로 유지하면서 방전시키는 것을 특징으로 하는 골 재생이 우수한 임플란트 코팅막 형성방법.