KR101265783B1 - Implant capable of containing physiologically active substance and the method preparing thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 의료용으로 사용되는 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트 및 그 제조방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 일정 기공률과 기공크기를 가지는 제1구조체와, 상기 제1구조체의 외면을 에워싸며 상기 제1구조체보다 작은 기공률과 기공크기를 가지는 제2구조체와, 상기 제2구조체의 일면에서 함입되어 상기 제1구조체의 내부에 연장형성되며 생리활성물질이 주입되는 삽입홀과, 상기 삽입홀에 삽입되어 상기 삽입홀의 상단을 폐쇄하는 인서트를 포함하여, 생리활성물질의 방출속도를 용이하게 조절할 수 있고 외부충격에도 생리활성물질이 쉽게 떨어지거나 방출되지 않으며 보관 및 운반이 용이한 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트 및 그 제조방법에 대한 것이다.The present invention relates to an implant capable of supporting a physiologically active substance used for medical treatment and a method for manufacturing the same, and more particularly, a first structure having a predetermined porosity and a pore size, and surrounding the outer surface of the first structure. A second structure having a porosity and pore size smaller than one structure, an insertion hole formed in one surface of the second structure to extend into the first structure and injecting a bioactive material, and inserted into the insertion hole Including an insert to close the top of the insertion hole, it is possible to easily control the release rate of the bioactive material, and even if the external shock is not easily released or released, it is possible to carry the bioactive material easy to store and transport An implant and a method of manufacturing the same.
Description
본 발명은 의료용으로 사용되는 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트 및 그 제조방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 일정 기공률과 기공크기를 가지는 제1구조체와, 상기 제1구조체의 외면을 에워싸며 상기 제1구조체보다 작은 기공률과 기공크기를 가지는 제2구조체와, 상기 제2구조체의 일면에서 함입되어 상기 제1구조체의 내부에 연장형성되며 생리활성물질이 주입되는 삽입홀과, 상기 삽입홀에 삽입되어 상기 삽입홀의 상단을 폐쇄하는 인서트를 포함하여, 생리활성물질의 방출속도를 용이하게 조절할 수 있고 외부충격에도 생리활성물질이 쉽게 떨어지거나 방출되지 않으며 보관 및 운반이 용이한 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트 및 그 제조방법에 대한 것이다.The present invention relates to an implant capable of supporting a physiologically active substance used for medical treatment and a method for manufacturing the same, and more particularly, a first structure having a predetermined porosity and a pore size, and surrounding the outer surface of the first structure. A second structure having a porosity and pore size smaller than one structure, an insertion hole formed in one surface of the second structure to extend into the first structure and injecting a bioactive material, and inserted into the insertion hole Including an insert to close the top of the insertion hole, it is possible to easily control the release rate of the bioactive material, and even if the external shock is not easily released or released, it is possible to carry the bioactive material easy to store and transport An implant and a method of manufacturing the same.
임플란트란 소실된 생물학적 조직을 대체하거나 조직으로서 동작하기 위해 만들어진 인공의 디바이스로, 예를 들어 임플란트에는 정형외과용 임플란트, 치과용 임플란트, 척추 케이지, 슬관절과 고관절을 포함하는 인체 관절에 사용되는 인공관절의 오그먼트 블록, 장골의 지지체 및 골 결손부에 사용되는 골이식재 등이 있다. 임플란트는 다른 금속 소재에 비하여 가공이 어려우나 인간의 생체조직에 대한 높은 생체친화성, 높은 기계적 강도 및 생체 불활성 특성을 갖는 티타늄, 티타늄 합금, 코발트 크롬 합금 등과 같은 재료를 사용하여 제조한다.Implants are artificial devices designed to replace or act as tissues that have been lost, for example implants that are used in human joints, including orthopedic implants, dental implants, spinal cages, knee joints and hip joints. Ore block, bone support and bone graft material used in bone defects. Implants are fabricated using materials such as titanium, titanium alloys, cobalt chromium alloys, etc., which are more difficult to process than other metallic materials but have high biocompatibility, high mechanical strength and bioinert properties to human tissues.
하지만, 종래의 임플란트는 인체에 이식 후 주변 골과의 결합시간이 길고, 이식된 임플란트 주위에 생기는 염증에 의해 임플란트와 골조직과의 결합을 방해하는 문제가 있다. 위와 같은 문제를 해결하기 위해 산처리를 통해 표면을 화학적으로 에칭하거나, 세라믹 입자를 이용하여 블라스팅하여 임플란트 표면을 거칠게 하는 방법 및 임플란트 표면에 티타늄 산화막 (TiO2)을 형성하는 방법이 사용되고 있다. 또한, 최근에는 뼈를 형성하는 조골세포의 증식과 분화를 촉진하는 전이성장인자(transforming growth factor), 인슐린성장인자(Insulin-like growth factor), 골형성단백질(bone morphogenetic protein) 등의 골형성 성장물질을 임플란트 표면에 부착하여 골형성을 촉진하거나, 항생제 등과 같은 약물을 담지하여 임플란트 주위의 염증 제거를 통해 임플란트와 골과의 결합을 촉진하려는 시도들이 이루어지고 있다.However, conventional implants have a long coupling time with the surrounding bone after implantation in the human body, and there is a problem of preventing the coupling between the implant and bone tissue due to inflammation occurring around the implant. In order to solve the above problems, a method of chemically etching the surface through acid treatment or blasting using ceramic particles to roughen the implant surface and a method of forming a titanium oxide film (TiO 2 ) on the implant surface are used. In recent years, bone growth such as transforming growth factor, insulin-like growth factor, and bone morphogenetic protein that promotes the proliferation and differentiation of osteoblasts forming bones Attempts have been made to promote bone formation by attaching a substance to the implant surface to promote bone formation, or to carry drugs such as antibiotics to remove inflammation around the implant.
그러나, 임플란트 표면에 골형성 성장물질를 고정하는 경우 임플란트의 시술 시 체내 삽입을 위해 힘을 가하거나 세척을 할 때 표면에 있던 골형성 성장물질이 떨어져 나갈 수 있고, 표면에 고정된 골형성 성장물질의 방출 기간이 짧아 장기간 사용되는 임플란트의 표면에 골형성이 용이하지 않다는 문제가 있다. 또한, 골형성 성장물질이나 약물 주입이 임플란트 제조공정 중에 이루어져, 골형성 성장물질이나 약물이 주입된 임플란트의 보관 및 운반 조건이 제한적이라는 한계가 있다.However, when the osteogenic growth material is fixed to the implant surface, the osteogenic growth material on the surface may fall off when applying force or washing for insertion into the body during implantation, and the osteogenic growth material fixed on the surface may Due to the short release period, there is a problem that bone formation is not easy on the surface of the implant used for a long time. In addition, the bone growth material or drug injection is made during the implant manufacturing process, there is a limit that the storage and transport conditions of the implant implanted with bone growth material or drugs is limited.
또한, 임플란트에 골형성 성장물질을 고정하거나 약물을 담지시키기 위해서는 임플란트가 다공성을 가지도록 제조하는데, 다공성 임플란트를 제조하는 종래의 방법은 고가의 장비를 사용하여야 하고 제조공정 시간이 길어 제조비용이 증가되고, 다공성 임플란트의 제조 후에도 독성을 가진 기공전구체나 결합제 등이 임플란트에 남는 문제가 있다.In addition, in order to fix the bone-forming growth material on the implant or to carry the drug, the implant is manufactured to have a porosity. The conventional method of manufacturing a porous implant requires the use of expensive equipment and increases the manufacturing cost due to the long manufacturing process time. In addition, even after the preparation of the porous implant, there is a problem that toxic pore precursors or binders remain in the implant.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems,
본 발명은 생리활성물질을 담지하고 오랜 기간동안 생리활성물질을 외부로 방출할 수 있는 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide an implant and a method of manufacturing the same, which are capable of supporting a bioactive material which supports the bioactive material and can release the bioactive material to the outside for a long time.
또한, 본 발명은 제2구조체의 기공률과 기공크기를 조절하여 생리활성물질의 방출속도를 용이하게 조절할 수 있는 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide an implant capable of supporting a bioactive material which can easily control the release rate of the bioactive material by adjusting the porosity and pore size of the second structure and its manufacturing method.
또한, 본 발명은 생리활성물질이 임플란트 표면에 담지되지 않고 임플란트 내부의 제1구조체에 담지되므로, 임플란트 시술과정이나 운반과정 등에서 발생할 수 있는 외부충격에도 생리활성물질이 쉽게 떨어지거나 방출되지 않는 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention, since the bioactive material is not supported on the surface of the implant, but is supported on the first structure inside the implant, the bioactive material is not easily released or released even in the external impact that may occur during the implant procedure or transport process An object of the present invention is to provide an implant capable of supporting a substance and a method of manufacturing the same.
또한, 본 발명은 임플란트 시술 직전에 생리활성물질을 임플란트 내에 담지시킬 수 있어서, 임플란트의 보관 및 운반이 용이하여 경제적인 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide an implant and a method for manufacturing the bioactive substance which can be economically supported by storing the bioactive substance in the implant immediately before the implant procedure, thereby facilitating the storage and transportation of the implant.
또한, 본 발명은 제2구조체의 기공률과 기공크기를 제1구조체의 기공률과 기공크기보다 크게 하여, 제1구조체에 의해 오랜 기간 생리활성물질을 방출할 수 있으면서 제2구조체 내부 기공 내에 골형성 세포가 유도되어 표면 및 내부에 골형성이 가능한 임플란트 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention by increasing the porosity and pore size of the second structure larger than the porosity and pore size of the first structure, the osteogenic cells in the pores inside the second structure while being able to release the bioactive material by the first structure for a long time The purpose of the present invention is to provide an implant and a method for producing the same, which can be bone-formed on the surface and inside.
또한, 본 발명은 제조시에 기공전구체나 결합제 등을 전혀 사용하지 않아 인체에 무해하고, 통전소결장치를 이용하여 낮은 온도로 빠른 시간 내에 제조할 수 있어 제조비용을 단축할 있는 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention is harmless to the human body by using no pore precursors or binders at the time of manufacture, and can be produced in a short time at a low temperature using an energization sintering device to support the bioactive material that can reduce the manufacturing cost It is an object of the present invention to provide an implant and a method of manufacturing the same.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위해서 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해서 구현된다.In order to achieve the above object, the present invention is implemented by the following embodiments.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트는 일정 기공률과 기공크기를 가지는 제1구조체와; 상기 제1구조체의 외면을 에워싸며, 상기 제1구조체보다 작은 기공률과 기공크기를 가지는 제2구조체와; 상기 제2구조체의 일면에서 함입되어 상기 제1구조체의 내부에 연장형성되며, 생리활성물질이 주입되는 삽입홀;을 포함하며, 상기 삽입홀을 통해 주입된 생리활성물질은 상기 제1구조체에 일차적으로 담지되고 시간이 지남에 따라 상기 제2구조체를 통해 외부로 배출되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, an implant capable of supporting a bioactive material according to the present invention comprises: a first structure having a predetermined porosity and a pore size; A second structure surrounding an outer surface of the first structure and having a porosity and a pore size smaller than that of the first structure; Included in one surface of the second structure is formed to extend in the interior of the first structure, the insertion hole is injected with the bioactive material, the bioactive material injected through the insertion hole is primarily in the first structure It is supported by and is discharged to the outside through the second structure over time.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트는 상기 삽입홀에 삽입되어 상기 삽입홀의 상단을 폐쇄하는 인서트;를 추가로 포함하여, 상기 삽입홀에 주입된 생리활성물질이 상기 삽입홀의 상단을 통해 배출되는 것을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the implant capable of supporting the bioactive material according to the present invention further includes an insert inserted into the insertion hole to close the top of the insertion hole; It is characterized in that the active material can be prevented from being discharged through the top of the insertion hole.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트에 있어서 상기 제1구조체는 50 내지 1000㎛의 평균기공크기를 가지며, 상기 제2구조체는 1 내지 30㎛의 평균기공크기를 가지는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the implant capable of supporting the bioactive material according to the present invention, the first structure has an average pore size of 50 to 1000 ㎛, the second structure of 1 to 30 ㎛ It is characterized by having an average pore size.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트에 있어서 상기 생리활성물질은 골형성단백질, 전이성장인자, 인슐린성장인자 및 약물 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the implant capable of supporting the physiologically active substance according to the present invention, the physiologically active substance is characterized in that any one of bone morphogenetic protein, metastatic growth factor, insulin growth factor and drug. .
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트에 있어서 상기 제1구조체 및 제2구조체는 각각 금속 또는 세라믹 물질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the implant capable of supporting the bioactive material according to the present invention, the first structure and the second structure are characterized in that each made of a metal or ceramic material.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트에 있어서 상기 인서트는 금속, 세라믹 및 고분자 물질 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the implant capable of supporting the bioactive material according to the present invention, the insert is characterized in that made of any one of a metal, a ceramic and a polymer material.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트에 있어서 상면에서 함입되어 일정 깊이로 형성되는 삽입홀을 포함하는 제1구조체와; 상기 삽입홀의 상단이 외부로 노출되도록 상기 제1구조체의 외면을 에워싸며, 일정 기공률과 기공크기를 가지는 제2구조체;를 포함하며, 상기 제1구조체는 상기 삽입홀과 제2구조체를 연통시키는 연통홀을 추가로 포함하여, 상기 삽입홀을 통해 주입된 생리활성물질은 상기 삽입홀에 일차적으로 담지되고 시간이 지남에 따라 상기 연통홀 및 제2구조체를 차례로 통과하여 외부로 배출되는 것을 특징으로 한다.According to still another embodiment of the present invention, an implant capable of supporting a bioactive material according to the present invention includes: a first structure including an insertion hole formed at a predetermined depth by being embedded in an upper surface thereof; And a second structure surrounding the outer surface of the first structure to expose the upper end of the insertion hole to the outside, the second structure having a predetermined porosity and a pore size, wherein the first structure communicates with the insertion hole and the second structure. Further comprising a hole, the bioactive material injected through the insertion hole is characterized in that it is primarily supported in the insertion hole is discharged to the outside through the communication hole and the second structure in turn over time .
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트는 상기 삽입홀에 삽입되어 상기 삽입홀의 상단을 폐쇄하는 인서트를 추가로 포함하여, 상기 삽입홀에 주입된 생리활성물질이 상기 삽입홀의 상단을 통해 배출되는 것을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the implant capable of supporting the bioactive material according to the present invention further comprises an insert inserted into the insertion hole to close the top of the insertion hole, the physiological injected into the insertion hole It is characterized in that the active material can be prevented from being discharged through the top of the insertion hole.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트는 일정 기공률과 기공크기를 가지는 제1구조체와; 상기 제1구조체의 외면을 에워싸며, 상기 제1구조체보다 큰 기공률과 기공크기를 가지는 제2구조체와; 상기 제2구조체의 일면에서 함입되어 상기 제1구조체의 내부에 연장형성되며, 생리활성물질이 주입되는 삽입홀;을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the implant capable of supporting the bioactive material according to the present invention comprises a first structure having a predetermined porosity and pore size; A second structure surrounding an outer surface of the first structure and having a porosity and a pore size greater than that of the first structure; It is embedded in one surface of the second structure is formed to extend in the interior of the first structure, the insertion hole in which the bioactive material is injected; characterized in that it comprises a.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트는 상기 삽입홀에 삽입되어 상기 삽입홀의 상단을 폐쇄하는 인서트;를 추가로 포함하여, 상기 삽입홀에 주입된 생리활성물질이 상기 삽입홀의 상단을 통해 배출되는 것을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, an implant capable of supporting a bioactive material according to the present invention further includes an insert inserted into the insertion hole to close an upper end of the insertion hole; It is characterized in that the bioactive material can be prevented from being discharged through the top of the insertion hole.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트에 있어서 상기 제1구조체는 1 내지 30%의 기공률과 1 내지 30㎛의 평균기공크기를 가지며, 상기 제2구조체는 40 내지 80%의 기공률과 100 내지 500㎛의 평균기공크기를 가지는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the implant capable of supporting the bioactive material according to the present invention, the first structure has a porosity of 1 to 30% and an average pore size of 1 to 30㎛, the second The structure is characterized by having a porosity of 40 to 80% and an average pore size of 100 to 500㎛.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트의 제조방법은 제1삽입홀을 포함하고, 일정 기공률 및 기공크기를 가지는 제1구조체를 제조하는 제1구조체 형성단계와; 상기 제1구조체를 제조한 후, 상기 제1삽입홀에 연통되는 제2삽입홀을 포함하고 상기 제1구조체보다 작은 기공률 및 기공크기를 가지며 상기 제1구조체를 에워싸는 제2구조체를 제조하는 제2구조체 형성단계와; 상기 제1삽입홀과 제2삽입홀이 연결되어 형성되는 삽입홀에 삽입되어 상기 삽입홀의 상단을 폐쇄하는 인서트를 제조하는 인서트 형성단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, a method of manufacturing an implant capable of supporting a bioactive material according to the present invention includes a first insertion hole, a first structure for manufacturing a first structure having a predetermined porosity and pore size Forming step; A second structure for manufacturing a second structure including a second insertion hole communicating with the first insertion hole and having a porosity and a pore size smaller than that of the first structure and surrounding the first structure after the first structure is manufactured; Forming a structure; And an insert forming step of manufacturing an insert which is inserted into an insertion hole formed by connecting the first insertion hole and the second insertion hole to close an upper end of the insertion hole.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트의 제조방법에 있어서 상기 제1구조체는 금속 분말 또는 세라믹 분말로 이루어진 원료를 몰드에 충진하고, 통전소결장치를 이용하여 상기 몰드에 충진된 원료에 일정 압력을 가하는 동시에 상기 원료를 통전시켜 일정 온도로 상기 원료를 소결하여 제조되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the method for manufacturing an implant capable of supporting a bioactive material according to the present invention, the first structure is filled with a raw material made of metal powder or ceramic powder in a mold, By applying a predetermined pressure to the raw material filled in the mold by using the power source is characterized in that the raw material is manufactured by sintering the raw material at a predetermined temperature.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트의 제조방법에 있어서 상기 제2구조체는 상기 제1구조체와 원료를 몰드에 충진하고, 통전소결장치를 이용하여 상기 몰드에 충진되며 상기 제1구조체의 외측에 위치하는 원료에 일정 압력을 가하는 동시에 상기 원료를 통전시켜 일정 온도로 상기 원료를 소결하여 제조되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the method for manufacturing an implant capable of supporting a physiologically active substance according to the present invention, the second structure is filled with the first structure and the raw material in a mold, and using an energization sintering device It is characterized by being manufactured by sintering the raw material at a predetermined temperature by applying a predetermined pressure to the raw material which is filled in the mold and located outside the first structure and energizing the raw material.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에서 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.The present invention can achieve the following effects by the configuration and combination, the use relationship described above in the present embodiment.
본 발명은 생리활성물질을 담지하고 오랜 기간동안 생리활성물질을 외부로 방출할 수 있는 효과가 있다.The present invention is effective to support the bioactive material and release the bioactive material to the outside for a long time.
또한, 본 발명은 제2구조체의 기공률과 기공크기를 조절하여 생리활성물질의 방출속도를 용이하게 조절할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of easily controlling the release rate of the bioactive material by adjusting the porosity and pore size of the second structure.
또한, 본 발명은 생리활성물질이 임플란트 표면에 담지되지 않고 임플란트 내부의 제1구조체에 담지되므로, 임플란트 시술과정이나 운반과정 등에서 발생할 수 있는 외부충격에도 생리활성물질이 쉽게 떨어지거나 방출되지 않는 효과가 있다.In addition, the present invention, since the bioactive material is not supported on the surface of the implant, but on the first structure inside the implant, there is an effect that the bioactive material is not easily released or released even in the external impact that may occur during the implantation process or transport process have.
또한, 본 발명은 임플란트 시술 직전에 생리활성물질을 임플란트 내에 담지시킬 수 있어서, 임플란트의 보관 및 운반이 용이하여 경제적인 효과가 있다.In addition, the present invention can support the bioactive material in the implant immediately before the implant procedure, it is easy to store and transport the implant has an economic effect.
또한, 본 발명은 제2구조체의 기공률과 기공크기를 제1구조체의 기공률과 기공크기보다 크게 하여, 제1구조체에 의해 오랜 기간 생리활성물질을 방출할 수 있으면서 제2구조체 내부 기공 내에 골형성 세포가 유도되어 표면 및 내부에 골이 형성이 가능한 임플란트 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention by increasing the porosity and pore size of the second structure larger than the porosity and pore size of the first structure, the osteogenic cells in the pores inside the second structure while being able to release the bioactive material by the first structure for a long time The purpose of the present invention is to provide an implant and a method of manufacturing the same, the bone is formed on the surface and inside.
또한, 본 발명은 제조시에 기공전구체나 결합제 등을 전혀 사용하지 않아 인체에 무해하고, 통전소결장치를 이용하여 낮은 온도로 빠른 시간 내에 제조할 수 있어 제조비용을 단축할 있는 효과가 있다.In addition, the present invention is harmless to the human body by using no pore precursor or a binder at the time of manufacture, it can be produced in a short time at a low temperature by using an energization sintering device has the effect of reducing the manufacturing cost.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트에 생리활성물질이 담지된 모습을 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트의 분해사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트의 분해 종단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트에 생리활성물질을 담지하는 과정을 설명하기 위한 참고도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 임플란트의 분해사시도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 임플란트의 분해 종단면도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 임플란트의 분해 종단면도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트의 제조방법에 사용되는 통전소결장치의 개략도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트의 제조방법을 나타내는 순서도.1 is a perspective view showing a state in which a bioactive material is supported on an implant according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view of an implant according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is an exploded longitudinal cross-sectional view of an implant according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a reference diagram for explaining the process of supporting the bioactive material in the implant according to an embodiment of the present invention.
5 is an exploded perspective view of an implant according to another embodiment of the present invention.
6 is an exploded longitudinal cross-sectional view of an implant according to another embodiment of the present invention.
Figure 7 is an exploded longitudinal cross-sectional view of an implant according to another embodiment of the present invention.
8 is a schematic view of the energizing and sintering apparatus used in the method for manufacturing an implant according to an embodiment of the present invention.
9 is a flow chart showing a method of manufacturing an implant according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명에 따른 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.
Hereinafter will be described in detail with reference to the accompanying drawings, the implant and the manufacturing method capable of supporting the bioactive material according to the present invention. Unless defined otherwise, all terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs and, if conflict with the meaning of the terms used herein, It follows the definition used in the specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트에 생리활성물질이 담지된 모습을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트의 분해사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트의 분해 종단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트에 생리활성물질을 담지하는 과정을 설명하기 위한 참고도이다.
1 is a perspective view showing a state in which a bioactive material is supported on an implant according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an exploded perspective view of the implant according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is an embodiment of the present invention An exploded longitudinal sectional view of an implant according to an example, Figure 4 is a reference diagram for explaining the process of supporting the bioactive material in the implant according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트(1)는 일정 기공률과 기공크기를 가지는 제1구조체(11)와; 상기 제1구조체(11)의 외면을 에워싸며, 상기 제1구조체(11)보다 작은 기공률과 기공크기를 가지는 제2구조체(12)와; 상기 제2구조체(12)의 일면에서 함입되어 상기 제1구조체(11)의 내부에 연장형성되며, 생리활성물질이 주입되는 삽입홀(13)과; 상기 삽입홀(13)에 삽입되어 상기 삽입홀(13)의 상단을 폐쇄하는 인서트(14);를 포함하여, 상기 삽입홀(13)을 통해 주입된 생리활성물질은 상기 삽입홀(13) 및 제1구조체(11)에 일차적으로 담지되고 시간이 지남에 따라 상기 제2구조체(12)를 통해 외부로 서서히 배출되는 것을 특징으로 한다.
1 to 4, an
상기 제1구조체(11)는 일정 기공률과 기공크기를 가지는 일정한 입체적 형상의 다공성 구조체로, 후술할 삽입홀(13)을 통해 유입된 생리활성물질을 일차적으로 담지한다. 상기 제1구조체(11)는 많은 양의 생리활성물질을 담지할 수 있도록 상대적으로 큰 기공률과 기공크기를 가지며, 바람직하게는 40 내지 80%의 기공률과 50 내지 1000㎛의 평균기공크기를 가진다. 상기 생리활성물질은 뼈를 형성하는 조골세포의 증식과 분화를 촉진하는 전이성장인자(transforming growth factor), 인슐린성장인자(Insulin-like growth factor), 골형성단백질(bone morphogenetic protein) 등의 골형성 성장물질 및 항생제 등의 약물을 포함하며, 이외에도 임플란트(1)가 이식된 신체에 생리적으로 작용할 수 있는 모든 물질을 포함하는 개념으로 정의하기로 한다.
The
상기 제2구조체(12)는 상기 제1구조체(11) 외면을 에워싸며 상기 제1구조체(11)보다 작은 기공률과 기공크기를 가지는 다공성의 구조체로, 상기 임플란트(1)의 이식 시 상기 제2구조체(12)의 외면은 주변 골조직에 접하게 된다. 상기 제2구조체(12)는 상기 제1구조체(11)에 담지된 생리활성물질을 외부로 방출하는 기능을 수행하므로 생리활성물질이 오랜 기간 방출될 수 있도록 상대적으로 작은 기공률과 기공크기를 가지며, 바람직하게 1 내지 30%의 기공률과 1 내지 30㎛의 기공크기를 가진다. 도 1 내지 4에는 상기 임플란트(1)의 외형을 형성하는 제2구조체(12)가 원통형의 형상을 가지는 것으로 도시되어 있으나, 이는 일 예시에 불과한 것으로 임플란트(1)의 목적에 따라 상기 제2구조체는 다양한 형상을 가질 수 있다.The
상기 제1구조체(11)와 제2구조체(12)는 동일 또는 다른 재질로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 상기 제1구조체(11)와 제2구조체(12)는 금속 또는 세라믹 물질로 이루어지고, 상기 금속은 티타늄(Titanium), 티타늄 합금(Titanium alloy), 코발트크롬(Cobalt chromium), 코발트크롬 합금(Cobalt chromium alloy), 탄탈륨(Tantalum), 탄탈륨 합금(Tantalum alloy), 니오비움(niobium), 니오비움 합금(niobium alloy) 및 질화 티탄늄(Titanium nitride)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 금속이 사용될 수 있고, 상기 세라믹은 인산삼칼슘(Tricalcium phosphate), 수산화인회석(Hydroxyapatite), 지르코니아(Zirconia) 및 알루미나(Alumina)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 세라믹이 사용될 수 있다.
The
상기 삽입홀(13)은 상기 제2구조체(12)의 일면에서 함입되어 상기 제1구조체(11)의 내부에 연장형성되며 생리활성물질이 주입되는 구성으로, 일정 형상을 가지나 바람직하게는 원통형의 형상을 가진다. 상기 삽입홀(13)은 제1구조체(11)에 형성된 제1삽입홀(131)과 상기 제2구조체(12)에 형성된 제2삽입홀(132)이 연통되어 형성된다. 상기 삽입홀(13)을 통해 주입된 생리활성물질은 상기 제1구조체(11)에 일차적으로 담지되고 시간이 지남에 따라 상기 제2구조체(12)를 통해 외부로 서서히 배출되는데 이에 대한 원리는 하기에서 살펴보기로 한다.
The
상기 인서트(14)는 상기 삽입홀(13)에 삽입되어 상기 삽입홀(13)의 상단을 폐쇄하는 구성으로, 상기 삽입홀(13)에 주입된 생리활성물질이 상기 삽입홀(13)의 상단을 통해 배출되는 것을 방지한다. 상기 인서트(14)는 상기 삽입홀(13)에 대응하는 형상을 가지고 상기 삽입홀(13)의 상단을 확실하게 폐쇄할 수 있도록 치밀한 조직을 가지는 비다공성 물질로 이루어지며, 바람직하게는 상기 제1구조체(11) 및 제2구조체(12)를 이루는 금속, 세라믹 또는 생체적응성을 가지는 고분자가 사용될 수 있다. 상기 고분자는 폴리글리코산(polyglycolic acid), D,L-폴리락트산(D,L-polylactic acid), L-폴리락트산(L-polylactic acid), 폴리카프로락톤(Polycaprolactone), 락트산과 글리콜산의 공중합체[poly(lactic-co-glycolic acid)] 및 폴리(글리콜산-카프로락톤) 공중합체[poly(glycolide-cocaprolactone)] 등이 사용될 수 있다.
The
상기 임플란트(1)를 사용하여 생리활성물질을 담지하는 방법을 살펴보면, 도 4에 도시된 바와 같이 주사기(b) 등을 사용하여 생리활성물질(a)을 삽입홀(13)에 주입하면 상기 삽입홀(13)에 주입된 생리활성물질(3)은 삽입홀(13) 및 상대적으로 큰 기공률과 기공크기를 가지는 제1구조체(11)에 담지된다. 이후, 인서트(14)를 상기 삽입홀(13)의 상단에 삽입하여 삽입홀(13)의 상단을 폐쇄하면, 담지된 생리활성물질(3)이 상기 삽입홀(13)의 상단을 통해서 외부로 배출되는 것을 방지할 수 있다. Looking at the method of supporting the bioactive material using the implant (1), as shown in Figure 4 when the bioactive material (a) is injected into the
본 발명은 상기 임플란트(1)에 주사기(b) 등으로 생리활성물질(a)을 주입하고 인서트(14)를 삽입홀(13)에 삽입하는 간단한 동작에 의해 임플란트(1)에 생리활성물질(a)을 담지할 수 있는 특징이 있다. 또한, 본 발명은 임플란트(1)의 시술 직전에 임플란트(1) 내에 생리활성물질을 담지시키는 것이 가능하여, 제조과정에서 생리활성물질이 담지된 임플란트에 비해 보관 및 운반이 용이한 특징이 있다. 또한, 본 발명은 생리활성물질이 임플란트 표면에 담지되지 않고 임플란트 내부의 제1구조체에 담지되므로, 임플란트의 시술과정이나 운반과정 등에서 발생할 수 있는 외부충격에도 생리활성물질이 쉽게 떨어지거나 방출되지 않는 특징이 있다.
The present invention injects the bioactive material (a) into the implant (1) with a syringe (b) and the like, and inserts the
상기 생리활성물질이 담지된 임플란트(1)를 시술한 후 생리활성물질이 방출되는 원리를 살펴보면, 시술된 임플란트(1)의 내부는 주변 골조직에 비하여 압력이 높아 생리활성물질은 주변 골조직으로 배출되게 된다. 생리활성물질은 주변 골조직과 접촉하는 제2구조체(12)에 의해 배출되는데, 상기 제2구조체(12)는 상대적으로 작은 기공률과 기공크기를 가지므로 오랜 기간 동안 생리활성물질을 주변 골조직으로 방출할 수 있다.Looking at the principle that the bioactive material is released after the implant (1) loaded with the bioactive material, the inside of the implant (1) has a higher pressure than the surrounding bone tissue so that the bioactive material is discharged to the surrounding bone tissue do. The bioactive material is discharged by the
본 발명은 제2구조체(12)의 기공률과 기공크기에 따라 생리활성물질이 배출되는 방출속도가 달라지므로, 목적에 따라 특정 기공률과 기공크기를 가지는 제2구조체(12)를 제작하여 용이하게 생리활성물질의 방출속도를 제어할 수 있는 특징이 있다.
According to the present invention, since the release rate at which the physiologically active substance is discharged varies depending on the porosity and pore size of the
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 임플란트의 분해사시도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 임플란트의 분해 종단면도이다.
5 is an exploded perspective view of an implant according to another embodiment of the present invention, Figure 6 is an exploded longitudinal cross-sectional view of the implant according to another embodiment of the present invention.
도 5 및 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트(2)는 상면에서 함입되어 일정 깊이로 형성되는 삽입홀(211)을 포함하는 제1구조체(21)와; 상기 삽입홀(211)의 상단이 외부로 노출되도록 상기 제1구조체(21)의 외면을 에워싸며, 일정 기공률과 기공크기를 가지는 제2구조체(22)와, 상기 삽입홀(211)에 삽입되어 상기 삽입홀(211)의 상단을 폐쇄하는 인서트(23)를 포함하며, 상기 제1구조체(21)는 상기 삽입홀(211)과 제2구조체(22)를 연통시키는 연통홀(212)을 추가로 포함하여, 상기 삽입홀(211)을 통해 주입된 생리활성물질은 상기 삽입홀(211)에 일차적으로 담지되고 시간이 지남에 따라 상기 연통홀(212) 및 제2구조체(22)를 차례로 통과하여 외부로 배출되는 것을 특징으로 한다.
5 and 6, an
상기 제1구조체(21)는 치밀한 조직을 가지는 비다공성 구조체로, 생리활성물질을 담지한다. 상기 제1구조체(11)는 일정 형상을 가지며 바람직하게는 원통형의 형상을 가지며, 종래의 비다공성 임플란트와 같은 소재로 제조된다. 상기 제1구조체(21)는 1% 미만의 기공률을 가지는 것이 바람직하다. 상기 제1구조체(21)는 삽입홀(211), 연통홀(212) 등의 구성을 포함한다.The
상기 삽입홀(211)은 상기 제1구조체(21)의 상면에서 일정 깊이 함입되어 형성되는 구성으로, 상기 삽입홀(211)에는 생리활성물질이 주입되어 담지되게 된다.The
상기 연통홀(212)은 상기 삽입홀(211)과 제2구조체(22)를 연통시키는 구성으로, 상기 삽입홀(211)에 주입된 생리활성물질은 연통홀(212)을 통해 제2구조체(22)에 흘러들어간다.
The
상기 제2구조체(22)는 상기 삽입홀(211)의 상단이 외부로 노출되도록 상기 제1구조체(21)의 외면을 에워싸며 일정 기공률과 기공크기를 가지는 다공성의 구조체로, 상기 임플란트(2)의 이식 시 상기 제2구조체(22)의 외면은 주변 골조직에 접하게 된다. 상기 제2구조체(22)는 상기 제1구조체(21)에 담지된 생리활성물질을 외부로 방출하는 기능을 수행하므로 생리활성물질이 오랜 기간 방출될 수 있도록 상대적으로 작은 기공률과 기공크기를 가지며, 바람직하게 1 내지 30%의 기공률과 1 내지 30㎛의 기공크기를 가진다.
The
상기 인서트(23)는 상기 삽입홀(211)에 삽입되어 상기 삽입홀(211)의 상단을 폐쇄하는 구성으로, 상기 삽입홀(211)에 주입된 생리활성물질이 상기 삽입홀(211)의 상단을 통해 배출되는 것을 방지한다. 상기 인서트(23)는 앞서 설명한 인서트(14)와 동일한 역할을 수행하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
The
본 발명의 다른 실시예에 따른 임플란트(2)에 생리활성물질을 담지하는 방법 및 생리활성물질을 배출하는 과정을 살펴보면, 도 1 내지 4를 참조하여 설명한 임플란트(1)와 같이 주사기를 사용하여 삽입홀(211)에 생리활성물질을 주입하고 인서트(23)를 상기 삽입홀(211)에 삽입하면 상기 임플란트(2)에 생리활성물질이 담지된다. 또한, 생리활성물질이 담지된 임플란트(2)를 신체에 이식하면, 상기 임플란트(2) 내부가 주변 골조직보다 압력이 높으므로 상기 삽입홀(211)에 담지된 생리활성물질은 연통홀(212)을 통해 제2구조체(22)로 흘러 상기 제2구조체(22)의 기공을 통해 외부로 배출된다.
Looking at the method of supporting the bioactive material and the process of discharging the bioactive material in the implant (2) according to another embodiment of the present invention, it is inserted using a syringe like the implant (1) described with reference to FIGS. When the bioactive material is injected into the
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 임플란트의 분해 종단면도이다.
7 is an exploded longitudinal sectional view of an implant according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트(3)는 일정 기공률과 기공크기를 가지는 제1구조체(31)과, 상기 제1구조체(31)의 외면을 에워싸며 상기 제1구조체(31)보다 큰 기공률과 기공크기를 가지는 제2구조체(32)와, 상기 제2구조체(32)의 일면에서 함입되어 상기 제1구조체(31)의 내부에 연장형성되며 생리활성물질이 주입되는 삽입홀(33)과, 상기 삽입홀(33)에 삽입되어 상기 삽입홀(33)의 상단을 폐쇄하는 인서트(34)를 포함한다.
Referring to FIG. 7, an
상기 제1구조체(31)는 일정 기공률과 기공크기를 가지는 일정한 입체적 형상의 다공성 구조체로, 후술할 삽입홀(33)을 통해 유입된 생리활성물질을 오랜 기간 방출될 수 있도록 상대적으로 작은 기공률과 기공크기를 가지며, 바람직하게는 1 내지 30%의 기공률과 1 내지 30㎛의 평균기공크기를 가진다.
The
상기 제2구조체(32)는 상기 제1구조체(31) 외면을 에워싸며 상기 제1구조체(31)보다 큰 기공률과 기공크기를 가지는 다공성의 구조체로, 상기 임플란트(3)의 이식 시 상기 제2구조체(32)의 외면은 주변 골조직에 접하게 된다. 상기 제2구조체(32)는 임플란트(3)의 표면뿐만 아니라 내부에도 골형성 세포가 용이하게 유입될 수 있도록 상대적으로 큰 기공률과 기공크기를 가지며, 바람직하게 40 내지 80%의 기공률과 100 내지 500㎛의 기공크기를 가진다.
The
상기 삽입홀(33)은 상기 제2구조체(32)의 일면에서 함입되어 상기 제1구조체(31)의 내부에 연장형성되며 생리활성물질이 주입되는 구성이고, 상기 인서트(34)는 상기 삽입홀(33)에 삽입되어 상기 삽입홀(33)의 상단을 폐쇄하는 구성이다. 상기 삽입홀(33) 및 인서트(34)는 각각 앞서 설명한 삽입홀(13) 및 인서트(14)와 동일한 역할을 수행하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
The
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 임플란트(2)에 생리활성물질을 담지하는 방법 및 생리활성물질을 배출하는 과정을 살펴보면, 도 1 내지 4를 참조하여 설명한 임플란트(1)와 같이 주사기를 사용하여 삽입홀(33)에 생리활성물질을 주입하고 인서트(34)를 상기 삽입홀(33)에 삽입하면 상기 임플란트(3)에 생리활성물질이 담지된다. 또한, 생리활성물질이 담지된 임플란트(3)를 신체에 이식하면, 상기 임플란트(3) 내부가 주변 골조직보다 압력이 높으므로 상기 삽입홀(33)에 담지된 생리활성물질은 제1구조체(31) 및 제2구조체(32)의 기공을 통해 외부로 배출된다. 상기 제1구조체(31)는 작은 기공률과 기공크기를 가지므로 생리활성물질이 오랜 기간방출될 수 있도록 하며, 상기 제2구조체(32)는 큰 기공률과 기공크기를 가지므로 주변 골조직의 골형성 세포가 상기 제2구조체(32)의 기공 내로 쉽게 유입되어 상기 제2구조체(32)의 표면뿐만 아니라 내부에도 골이 형성되게 된다. 따라서, 본 발명은 생리활성물질을 오랜 기간 방출하면서도 표면뿐만 아니라 내부에도 골이 형성되어, 임플란트(3)와 주변 골조직의 유합을 향상시킬 수 있는 특징이 있다.
Looking at the method for supporting the bioactive material and the process of discharging the bioactive material in the
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트의 제조방법에 사용되는 통전소결장치의 개략도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
Figure 8 is a schematic diagram of the energizing and sintering apparatus used in the method for manufacturing an implant according to an embodiment of the present invention, Figure 9 is a flow chart showing a method for manufacturing an implant according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 먼저, 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 임플란트(1)를 제조하는데 사용하는 통전소결장치(5)를 설명한 후, 상기 통전소결장치(5)를 이용하여 다공성 임플란트(1)를 제조하는 방법에 대해 설명하도록 한다.
Hereinafter, referring to FIG. 8, after describing the energizing and
상기 통전소결장치(5)는 내부에 삽입된 분말로 이루어진 원료(6)에 압력을 가하고 직접 전기를 통하게 하여 일정 온도로 상기 원료(6)를 소결하여 제품을 만드는 장치로, 캐이싱(51), 몰드(52), 펀치(53), 가압수단(54), 전원부(55), 제어부(미도시) 등의 구성을 포함한다.The energization and
상기 케이싱(51)은 상기 통전소결장치(5)의 외형을 형성하며 내부에 몰드(52)와 펀치(53)를 수용하며 제품제조시 내부는 진공상태로 유지된다.The
상기 몰드(52)는 제품의 원료가 되는 금속 분말 또는 세라믹 분말 등의 원료(6)를 수용하는 구성으로, 상기 케이싱(51)의 내부에 삽입된다. 상기 몰드(52)는 상하 관통된 중공(521)을 포함하며 상기 중공(521)의 상단 및 하단에는 각각 펀치(53)가 상하 이동할 수 있도록 설치된다. 상기 원료(6)는 상기 중공(521) 및 펀치(53)에 의해 형성되는 공간(S)에 위치하여 제품이 제조됨으로, 상기 중공(521) 및 펀치(53)의 형태를 변형하여 원하고자 하는 다양한 형상의 제품을 제조할 수 있다. 상기 몰드(52)는 흑연, 산화텅스텐, 텅스텐 등의 전기를 통하는 내열재료로 형성된다.The
상기 펀치(53)는 상기 몰드(52)의 중공(521)의 상단 및 하단에 각각 상하이동가능하게 설치되며, 상기 펀치(53)의 말단에는 후술할 가압수단(54)과 결합하게 된다. 상기 펀치(53)는 흑연, 산화텅스텐, 텅스텐 등의 전기를 통하는 내열재료로 형성된다.The
상기 가압수단(54)은 상기 펀치(53)에 연결되며, 상기 펀치(53)가 상기 몰드(52)의 중공(521) 내에서 상하 이동할 수 있도록 하는 구동력을 제공한다.The pressing means 54 is connected to the
상기 전원부(55)는 상기 몰드(52) 내의 원료(6)에 전기가 흐를 수 있도록 전기를 발생시키는 구성으로, 상기 전원부(55)는 상기 가압수단(54), 펀치(53), 몰드(52)에 전기적으로 연결된다. 상기 전원부(55)를 작동시켜 상기 몰드(52) 내의 원료(6)에 전기를 통하게 하면, 열이 발생하여 상기 원료(6)는 소결되게 된다.The
상기 제어부(미도시)는 상기 통전소결장치(5)의 전체적인 작동을 제어하는 구성으로, 가압수단(54)을 작동시켜 원료(6)를 가압하거나 전원부(54)를 작동시켜 원료(6)에 전기가 흐르게 하는 등의 역할을 한다.
The control unit (not shown) is configured to control the overall operation of the energization and
도 1 내지 4, 8 및 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트(1)의 제조방법은 제1삽입홀(131)을 포함하고, 일정 기공률 및 기공크기를 가지는 제1구조체(11)를 제조하는 제1구조체 형성단계(S1)와; 상기 제1구조체(11)를 제조한 후, 상기 제1삽입홀(131)에 연통되는 제2삽입홀(132)을 포함하고 상기 제1구조체(11)보다 작은 기공률 및 기공크기를 가지며 상기 제1구조체(11)를 에워싸는 제2구조체(12)를 제조하는 제2구조체 형성단계(S2)와; 상기 제1삽입홀(131)과 제2삽입홀(132)이 연통되어 형성되는 삽입홀(13)에 삽입되어 상기 삽입홀(13)의 상단을 폐쇄하는 인서트를 제조하는 인서트 형성단계(S3);를 포함한다.
1 to 4, 8 and 9, the manufacturing method of the implant (1) capable of supporting the bioactive material according to an embodiment of the present invention includes a
상기 제1구조체 형성단계(1)는 제1삽입홀(131)을 포함하고 일정 기공률 및 기공크기를 가지는 제1구조체(11)를 제조하는 단계로, 몰드 및 펀치 준비단계(S11), 원료 충진단계(S12), 소결단계(S13)를 포함한다.The first
상기 몰드 및 펀치 준비단계(S11)는 원료가 삽입되는 공간을 형성하는 몰드와 펀치를 특정 형상을 가지도록 준비하는 단계로, 상기 원료는 몰드 및 펀치에 의해 형성되는 공간에 위치하여 제품이 제조됨으로, 상기 몰드 및 펀치의 형태를 변형하여 원하고자 하는 다양한 형상의 제1구조체(11)를 제조할 수 있다.The mold and punch preparation step (S11) is a step of preparing a mold and a punch forming a space in which the raw material is inserted to have a specific shape, the raw material is located in the space formed by the mold and punch as the product is manufactured By modifying the shape of the mold and the punch, the
상기 원료 충진단계(S12)는 상기 몰드 및 펀치 준비단계(S11)에서 준비된 몰드에 원료를 충진하는 단계로, 상기 몰드의 중공에 원료를 삽입하고 상기 중공의 상단 및 하단에 각각 상하이동가능하게 펀치를 결합시킨다. 원료로는 10 내지 2000㎛ 크기의 금속 분말 및/또는 세라믹 분말이 사용되며 상기 원료는 구형 또는 불규칙형상의 형태를 가질 수 있다. 상기 금속 분말은 티타늄(Titanium), 티타늄 합금(Titanium alloy), 코발트크롬(Cobalt chromium), 코발트크롬 합금(Cobalt chromium alloy), 탄탈륨(Tantalum), 탄탈륨 합금(Tantalum alloy), 니오비움(niobium), 니오비움 합금(niobium alloy) 및 질화 티탄늄(Titanium nitride)으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 금속 분말이 사용될 수 있다. 상기 세라믹 분말은 인산삼칼슘(Tricalcium phosphate), 수산화인회석(Hydroxyapatite), 지르코니아(Zirconia) 및 알루미나(Alumina)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 세라믹 분말이 사용될 수 있다.The raw material filling step (S12) is a step of filling the raw material into the mold prepared in the mold and the punch preparation step (S11), inserting the raw material into the hollow of the mold and punching the punch at the top and bottom of the hollow, respectively Combine. As a raw material, metal powder and / or ceramic powder having a size of 10 to 2000 μm may be used, and the raw material may have a spherical or irregular shape. The metal powder is titanium, titanium alloy, cobalt chromium, cobalt chromium alloy, tantalum, tantalum alloy, niobium, Any one or more metal powder selected from the group consisting of niobium alloy and titanium nitride may be used. The ceramic powder may be any one or more ceramic powders selected from the group consisting of tricalcium phosphate, hydroxyapatite, zirconia, and alumina.
상기 소결단계(S13)는 통전소결장치를 이용하여 몰드에 충진된 원료에 일정 압력을 가하고 상기 원료를 통전시켜 일정 온도로 상기 원료를 소결하여 제1구조체(11)를 제조하는 단계이다. 상기 소결단계(S13)에서는 원료가 가압되는 동시에 상기 펀치, 몰드 및 원료에는 전기가 흘러 줄열이 발생하므로 원료는 국부적으로 용해되어 결합되게 된다. 즉, 다수의 기공이 형성된 제1구조체(11)가 제조되게 된다. 상기 소결단계(S13)에서는 100 내지 2000㎏f/㎠의 압력을 가하고, 800 내지 1400℃의 온도로 소결하고, 500 내지 2000A의 전류와 3 내지 7V의 전압의 전기를 발생시키는 것이 바람직하다.
The sintering step (S13) is a step of manufacturing the
상기 제2구조체 형성단계(S2)는 상기 제1구조체(11)를 제조한 후, 상기 제1삽입홀(131)에 연통되는 제2삽입홀(132)을 포함하고 상기 제1구조체(11)보다 작은 기공률 및 기공크기를 가지며 상기 제1구조체(11)를 에워싸는 제2구조체(12)를 제조하는 단계로, 몰드 및 펀치 준비단계(S21), 원료 및 제1구조체 충진단계(S22), 소결단계(S23)를 포함한다.The second structure forming step (S2) includes a
상기 몰드 및 펀치 준비단계(S21)는 원료와 제1구조체(11)가 삽입되는 공간을 형성하는 몰드와 펀치를 특정 형상을 가지도록 준비하는 단계이다. 상기 원료와 제1구조체(11)는 몰드 및 펀치에 의해 형성되는 공간에 위치하여 제품이 제조됨으로, 상기 몰드 및 펀치의 형태를 변형하여 원하고자 하는 다양한 형상의 제2구조체(12)를 제조할 수 있다.The mold and punch preparation step (S21) is a step of preparing a mold and a punch forming a space in which the raw material and the
상기 원료 및 제1구조체 충진단계(S22)는 상기 몰드에 원료 및 제1구조체(11)를 충진하는 단계로, 상기 몰드의 중공(121)에 원료 및 제1구조체(11)를 삽입하고 상기 중공의 상단 및 하단에 각각 상하이동가능하게 펀치를 결합시킨다.Filling the raw material and the first structure (S22) is a step of filling the raw material and the
상기 소결단계(S23)는 통전소결장치를 이용하여 상기 몰드에 충진되며 상기 제1구조체(11)의 외측에 위치하는 원료에 일정 압력을 가하는 동시에 상기 원료를 통전시켜 일정 온도로 상기 원료를 소결하여 제2구조체(12)를 제조하는 단계이다. 상기 The sintering step (S23) is filled in the mold using an energizing and sintering device and while applying a predetermined pressure to the raw material located outside the
상기 소결단계(S23)에서는 제1구조체(11)의 외측에 위치하는 원료가 가압되는 동시에 상기 펀치, 몰드 및 원료에는 전기가 흘러 줄열이 발생하므로 원료는 국부적으로 용해되어 결합되게 된다. 즉, 다수의 기공이 형성된 제2구조체(12)가 제조되게 된다.In the sintering step (S23), since the raw material positioned on the outside of the
상기 소결단계에서는 100 내지 2000㎏f/㎠의 압력을 가하고, 800 내지 1400℃의 온도로 소결하고, 500 내지 2000A의 전류와 3 내지 7V의 전압의 전기를 발생시키는 것이 바람직하다.
In the sintering step it is preferable to apply a pressure of 100 to 2000kgf / ㎠, to sinter at a temperature of 800 to 1400 ℃, to generate electricity of a current of 500 to 2000A and a voltage of 3 to 7V.
상기 인서트 형성단계(S3)은 상기 제1삽입홀(131)과 제2삽입홀(132)이 연통되어 형성되는 삽입홀(13)에 삽입되어, 상기 삽입홀(13)의 상단을 폐쇄하는 인서트를 제조하는 단계이다.
The insert forming step S3 is inserted into an
이하, 실시예를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트를 보다 상세히 설명하기로 한다. 하지만, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, an implant capable of supporting a bioactive material according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, these are only intended to describe the present invention in more detail, but the scope of the present invention is not limited thereto.
<실시예 1>≪ Example 1 >
1) 100 ~ 200㎛의 불규칙형상 티타늄 분말을 몰드에 삽입하고 펀치를 연결하고, 상기 몰드를 통전소결장치의 캐이싱 내에 삽입하여 상기 펀치에 가압수단을 연결하고 상기 캐이싱 내부를 진공상태로 만들고, 가압수단을 작동시켜 500㎏f/㎠로 원료를 가압하고 5V 전압과 1700A 전류를 발생시켜 상기 원료를 1100℃로 소결하여 다공성의 제1구조체를 제조한다.1) Insert 100 ~ 200㎛ irregular titanium powder into the mold and connect the punch, insert the mold into the casing of the energization sintering device to connect the pressing means to the punch and to make the inside of the casing in a vacuum state Pressurizing the raw material to 500kgf / ㎠ by operating the pressing means and generates a 5V voltage and 1700A current to sinter the raw material to 1100 ℃ to produce a porous first structure.
2) 제1구조체와 10 ~ 28㎛의 불규칙형상 티타늄 분말을 몰드에 삽입하고 펀치를 연결하고, 상기 몰드를 통전소결장치의 캐이싱 내에 삽입하여 상기 펀치에 가압수단을 연결하고 상기 캐이싱 내부를 진공상태로 만들고, 가압수단을 작동시켜 500㎏f/㎠로 제1구조체의 외측에 위치하는 원료를 가압하고 5V 전압과 1700A 전류를 발생시켜 상기 원료를 1100℃로 소결하여, 도 1 내지 3에 도시된 것과 같은 형태의 제1구조체를 에워싸는 다공성의 제2구조체를 제조한다.
2) Insert the first structure and the irregular titanium powder of 10 ~ 28㎛ into the mold and connect the punch, insert the mold into the casing of the energization sintering device to connect the pressing means to the punch and the inside of the casing It is made into a vacuum state, the pressurizing means is operated to pressurize the raw material located on the outside of the first structure at 500 kgf /
<실시예 2><Example 2>
제1구조체를 제조하기 위해서 200 ~ 300㎛의 불규칙형상 티타늄 분말을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건을 가진다.
Except for using the irregular titanium powder of 200 ~ 300㎛ to prepare the first structure has the same conditions as in Example 1.
<실시예 3><Example 3>
제1구조체를 제조하기 위해서 50 ~ 100㎛의 불규칙형상 티타늄 분말을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건을 가진다.
Except for using the irregular titanium powder of 50 ~ 100㎛ to prepare the first structure has the same conditions as in Example 1.
<실시예 4><Example 4>
제2구조체를 제조하기 위해서 1 ~ 5㎛의 불규칙형상 티타늄 분말을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건을 가진다.
Except for using the irregular titanium powder of 1 ~ 5㎛ to prepare the second structure has the same conditions as in Example 1.
<실시예 5><Example 5>
제2구조체를 제조하기 위해서 5 ~ 10㎛의 불규칙형상 티타늄 분말을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건을 가진다.
Except for using the irregular titanium powder of 5 ~ 10㎛ to prepare the second structure has the same conditions as in Example 1.
<실시예 6><Example 6>
제2구조체를 제조하기 위해서 28 ~ 50㎛의 불규칙형상 티타늄 분말을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건을 가진다.
Except for using irregular titanium powder of 28 ~ 50㎛ to prepare the second structure has the same conditions as in Example 1.
<실험예 1>: 제1구조체와 제2구조체의 평균기공크기의 측정
Experimental Example 1 Measurement of Average Pore Size of the First Structure and the Second Structure
-시험 목적: 제1구조체와 제2구조체의 평균기공크기의 측정Test purpose: Measurement of average pore size of the first and second structures
-시험 방법: 실시예 1 내지 6의 제1구조체와 제2구조체의 평균기공크기를 측정하여 하기의 표 1에 표시하였다. 평균기공크기는 실시예 1 내지 6에 의해 제조된 시편을 종으로 절단하여 SEM으로 찍어 기공의 크기를 평균하였다.-Test method: The average pore size of the first structure and the second structure of Examples 1 to 6 was measured and shown in Table 1 below. The average pore size was cut into the specimens prepared in Examples 1 to 6 by the SEM and averaged pore size.
-결과 확인: 하기의 표 1에서 실시예 1 내지 6을 보면 원료크기 커짐에 따라 평균기공크기가 커짐을 알 수 있는데, 이로부터 원료크기를 조절하여 목적하는 평균기공크기와 기공률을 가지는 생리활성물질의 담지가 가능한 다공성 임플란트를 제조할 수 있음을 확인할 수 있다.
-Confirmation of results: In Examples 1 to 6 in Table 1, it can be seen that the average pore size increases as the raw material size increases. From this, the bioactive material having the desired average pore size and porosity is adjusted by controlling the raw material size. It can be seen that a porous implant capable of supporting a can be prepared.
구분
division
원료크기(㎛)First structure
Raw material size (㎛)
원료크기(㎛)Second structure
Raw material size (㎛)
평균기공크기(㎛)First structure
Average pore size (㎛)
평균기공크기(㎛)Second structure
Average pore size (㎛)
이상에서, 출원인은 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Should be interpreted as falling within the scope of.
1, 2, 3: 임플란트 11, 21, 31: 제1구조체 12, 22, 33: 제2구조체
13, 33: 삽입홀 14, 23, 34: 인서트 131: 제1삽입홀
132: 제2삽입홀 211: 삽입홀 212: 연통홀
a: 생리활성물질 b: 주사기1, 2, 3:
13, 33:
132: second insertion hole 211: insertion hole 212: communication hole
a: bioactive material b: syringe
Claims (14)
상기 삽입홀을 통해 주입된 생리활성물질은 상기 제1구조체에 일차적으로 담지되고 시간이 지남에 따라 상기 제2구조체를 통해 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트.A first structure having a predetermined porosity and a pore size; A second structure surrounding an outer surface of the first structure and having a porosity and a pore size smaller than that of the first structure; Included in one surface of the second structure is formed to extend in the interior of the first structure, the insertion hole in which the bioactive material is injected;
The bioactive material injected through the insertion hole is primarily supported on the first structure and is discharged to the outside through the second structure over time implants capable of supporting the bioactive material, characterized in that the implant.
상기 삽입홀에 삽입되어 상기 삽입홀의 상단을 폐쇄하는 인서트;를 추가로 포함하여, 상기 삽입홀에 주입된 생리활성물질이 상기 삽입홀의 상단을 통해 배출되는 것을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트.The method of claim 1, wherein the implant is
And an insert inserted into the insertion hole to close the upper end of the insertion hole, wherein the bioactive material injected into the insertion hole can be prevented from being discharged through the upper end of the insertion hole. Implants capable of supporting materials.
상기 제1구조체는 50 내지 1000㎛의 평균기공크기를 가지며,
상기 제2구조체는 1 내지 30㎛의 평균기공크기를 가지는 것을 특징으로 하는 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트.The method of claim 2,
The first structure has an average pore size of 50 to 1000㎛,
The second structure is an implant capable of supporting a bioactive material, characterized in that it has an average pore size of 1 to 30㎛.
골형성단백질, 전이성장인자, 인슐린성장인자 및 약물 중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트.The method of claim 2, wherein the bioactive material is
Implants capable of supporting physiologically active substances, characterized in that any one of bone forming protein, metastatic growth factor, insulin growth factor and drugs.
금속 또는 세라믹 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트.The method of claim 2, wherein the first structure and the second structure is each
Implants capable of supporting physiologically active substances, characterized in that the metal or ceramic material.
금속, 세라믹 및 고분자 물질 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트.The method of claim 2, wherein the insert
Implant capable of supporting a bioactive material, characterized in that made of any one of metal, ceramic and polymer material.
상기 제1구조체는 상기 삽입홀과 제2구조체를 연통시키는 연통홀을 추가로 포함하여, 상기 삽입홀을 통해 주입된 생리활성물질은 상기 삽입홀에 일차적으로 담지되고 시간이 지남에 따라 상기 연통홀 및 제2구조체를 차례로 통과하여 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트.A first structure including an insertion hole recessed in an upper surface and formed to a predetermined depth; And a second structure surrounding the outer surface of the first structure such that the top of the insertion hole is exposed to the outside and having a predetermined porosity and a pore size.
The first structure further includes a communication hole for communicating the insertion hole and the second structure, the bioactive material injected through the insertion hole is primarily supported in the insertion hole and the communication hole over time And an implant capable of supporting a bioactive material, which is passed through the second structure in order to be discharged to the outside.
상기 삽입홀에 삽입되어 상기 삽입홀의 상단을 폐쇄하는 인서트를 추가로 포함하여, 상기 삽입홀에 주입된 생리활성물질이 상기 삽입홀의 상단을 통해 배출되는 것을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트.The method of claim 7, wherein the implant is
And an insert inserted into the insertion hole to close the upper end of the insertion hole, wherein the bioactive material injected into the insertion hole can be prevented from being discharged through the upper end of the insertion hole. Implants that can be loaded.
상기 삽입홀에 삽입되어 상기 삽입홀의 상단을 폐쇄하는 인서트;를 추가로 포함하여, 상기 삽입홀에 주입된 생리활성물질이 상기 삽입홀의 상단을 통해 배출되는 것을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트.The method of claim 9, wherein the implant is
And an insert inserted into the insertion hole to close the upper end of the insertion hole, wherein the bioactive material injected into the insertion hole can be prevented from being discharged through the upper end of the insertion hole. Implants capable of supporting materials.
상기 제1구조체는 1 내지 30%의 기공률과 1 내지 30㎛의 평균기공크기를 가지며,
상기 제2구조체는 40 내지 80%의 기공률과 100 내지 500㎛의 평균기공크기를 가지는 것을 특징으로 하는 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트.The method of claim 10,
The first structure has a porosity of 1 to 30% and an average pore size of 1 to 30㎛,
The second structure is an implant capable of supporting a bioactive material, characterized in that having a porosity of 40 to 80% and an average pore size of 100 to 500㎛.
상기 제1구조체는 금속 분말 또는 세라믹 분말로 이루어진 원료를 몰드에 충진하고, 통전소결장치를 이용하여 상기 몰드에 충진된 원료에 일정 압력을 가하는 동시에 상기 원료를 통전시켜 일정 온도로 상기 원료를 소결하여 제조되는 것을 특징으로 하는 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트의 제조방법.The method of claim 12,
The first structure is filled with a raw material made of metal powder or ceramic powder in the mold, and by applying a constant pressure to the raw material filled in the mold using an energization sintering device and energizing the raw material to sinter the raw material at a constant temperature Method for producing an implant capable of supporting a bioactive material, characterized in that the production.
상기 제2구조체는 상기 제1구조체와 원료를 몰드에 충진하고, 통전소결장치를 이용하여 상기 몰드에 충진되며 상기 제1구조체의 외측에 위치하는 원료에 일정 압력을 가하는 동시에 상기 원료를 통전시켜 일정 온도로 상기 원료를 소결하여 제조되는 것을 특징으로 하는 생리활성물질의 담지가 가능한 임플란트의 제조방법.The method of claim 12,
The second structure is filled with the first structure and the raw material in the mold, and by applying a constant pressure to the raw material which is filled in the mold by using a current sintering device and located outside of the first structure and energized the raw material A method for producing an implant capable of supporting a physiologically active substance, which is prepared by sintering the raw material at a temperature.
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