KR101283780B1 - Titanium implant and preparation method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 타이타늄 임플란트 및 그의 제조방법에 의해 제조된 임플란트에 관한 발명이다. 구체적으로는 양극산화단계에 의해 나노튜브 층이 형성된 타이타늄 임플란트를 제1인산수소나트륨(NaH2PO4) 수용액, 제2인산수소나트륨(Na2HPO4) 수용액 또는 제1인산암모늄 수용액((NH4)H2PO4)에 제 1 침적한다. 그 후 상기 임플란트를 다시 Ca(OH)2 포화수용액에 제 2 침적한다. 상기 제 1침적과 제 2 침적을 반복하여 행한다. 이러한 제1 침적과 제 2 침적을 거친 나노튜브 층이 형성된 타이타늄 임플란트는 수산화인회석(HA, hydroxyapatite)의 생성을 촉진하여 골유착성이 증진되고 생체적합성이 향상된 임플란트가 제공된다. The present invention relates to a titanium implant and an implant produced by the method for producing the same. Specifically, the titanium implant in which the nanotube layer is formed by the anodization step is first placed in a first aqueous sodium hydrogen phosphate (NaH 2 PO 4) solution, a second aqueous sodium hydrogen phosphate (Na 2 HPO 4) solution, or a first aqueous ammonium phosphate solution ((NH 4) H 2 PO 4). To be deposited. The implant is then second submerged in saturated aqueous Ca (OH) 2 solution. The first deposition and the second deposition are repeated. The titanium implant having the first and second nanotube layers formed thereon promotes the production of hydroxyapatite (HA), thereby improving the bone adhesion and providing an implant with improved biocompatibility.
Description
본 발명은 타이타늄 임플란트 및 그의 제조방법에 관한 발명이다.
The present invention relates to a titanium implant and a method for producing the same.
임플란트는 생체 내에 매식되어 소기의 기능을 발휘하는 생체 매식용 의료기구이다. 따라서 임플란트는 반복되는 하중 및 순간적인 압력에도 견딜 수 있는 기계적 강도를 지니고 있어야 함은 물론, 생체 친화성(biocompatibility), 화학적 적합성(chemical compatibility) 등의 조건을 만족해야 한다.An implant is a biomedical medical instrument that is embedded in a living body and exerts its desired function. Therefore, the implant must not only have mechanical strength to withstand repeated loads and instantaneous pressures, but also satisfy conditions such as biocompatibility and chemical compatibility.
따라서 임플란트 재료 중 현재 가장 많이 사용되고 있는 재료는 생체적합성이 뛰어난 타이타늄과 일부의 타이타늄 합금 등이다. 타이타늄은 비중이 낮아서 다른 금속재료에 비해 상대적으로 가볍지만 다른 금속과의 합금으로 제조되거나 적절한 처리과정을 거치면 강도가 향상될 수 있고 또한 공기 중이나 수중에서 매우 치밀하고 재형성 능력이 뛰어난 부동태 산화 피막을 형성하여 매우 큰 부식저항성을 갖는다. 또한, 골 내에 매식되었을 때 골과의 유착(osteointegration)이 일어나는 장점이 있으므로 현재 임플란트 소재로서 가장 널리 사용되고 있다.Therefore, the most widely used materials of implant materials are titanium and some titanium alloys which are excellent in biocompatibility. Titanium has a low specific gravity and is relatively lighter than other metal materials. However, it can be improved in strength by using alloys of other metals or by proper treatment. It has a very large corrosion resistance. In addition, since there is an advantage that the adhesion (osteointegration) with the bone when embedded in the bone is currently being used most widely as an implant material.
그러나 대기 중에서 자연적으로 생성된 산화 피막층은 두께가 지나치게 얇고 치밀하지 못하여 공식(pitting corrosion) 등이 발생하기 쉬운 단점이 있다. 이와 같은 이유로 타이타늄 임플란트의 표면에 치밀한 부동태 피막을 형성함과 함께 골과의 결합 촉진 및 응력분산을 유도하기 위하여 다양한 표면 처리 방법이 도입되고 있다.However, the oxide film layer formed naturally in the air has a drawback that pitting corrosion is likely to occur because the thickness is too thin and not dense. For this reason, various surface treatment methods have been introduced in order to form a dense passivation film on the surface of the titanium implant and to promote bonding with the bone and induce stress distribution.
기계적인 유지력의 증진을 위해 나사선의 형성, 샌드 블라스팅(sand blasting) 처리, 전기화학적 산화 등이 행해지고, 내식성이 우수한 피막층 형성과 함께 골과의 결합특성을 개선하기 위하여 양극산화, 플라즈마 용사, 알카리 처리, 이온 주입 등의 표면처리가 행해지고 있다.Thread formation, sand blasting, electrochemical oxidation, etc. are performed to increase mechanical retention, and anodization, plasma spraying, and alkali treatment are performed to improve the bonding properties with bone along with formation of a coating layer having excellent corrosion resistance. And surface treatment such as ion implantation are performed.
이중 양극산화처리에 의해서 이산화티타늄 나노튜브 구조의 피막층을 형성하는 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이 방법은 전해질 수용액 중에서 타이타늄을 전기화학적으로 처리하여 타이타늄 표면에 완전하게 자기정렬 형태를 갖춘 치밀한 이산화티타늄 나노튜브층을 형성하는 방법으로서, 표면형상에 관계없이 균일한 두께의 산화피막층을 얻을 수 있고, 전압과 전류, 전해질 조성 및 pH 등의 인자를 조절함으로써 나노튜브의 길이와 직경을 어느 범위에서 조절할 수 있을 뿐만 아니라 경제적인 장점도 갖추고 있다.The research on the method of forming the film layer of the titanium dioxide nanotube structure by the double anodization has been actively conducted. This method is a method of electrochemically treating titanium in an aqueous electrolyte solution to form a dense titanium dioxide nanotube layer having a completely self-aligned form on the surface of titanium, thereby obtaining an oxide layer having a uniform thickness regardless of the surface shape. By controlling factors such as voltage, current, electrolyte composition and pH, the length and diameter of the nanotubes can be controlled in a certain range, as well as economic advantages.
그리하여 최근에는 이러한 나노튜브 층에 생체활성을 부여하고 골유착을 더욱 촉진하는 효과가 부여될 수 있도록 하려는 연구가 활발하다.
In recent years, studies have been actively conducted to impart bioactivity to these nanotube layers and to further promote bone adhesion.
본 발명에 따른 타이타늄 임플란트 및 그의 제조방법에 의해 제조된 타이타늄 임플란트를 생체에 매식하게 되면, 표면에 코팅된 인산칼슘이 매개가 되어 수산화인회석(HA, Hydroxyapatite) 생성을 가속화함으로써 골유착을 촉진하고 생체적합성이 더욱 개선된 임플란트를 제공하게 된다.
When the titanium implant according to the present invention and the titanium implant prepared by the method for manufacturing thereof are embedded in a living body, calcium phosphate coated on the surface is mediated to accelerate bone formation by accelerating the production of hydroxyapatite (HA, Hydroxyapatite) It will provide an implant with further improved suitability.
본 발명에 따른 타이타늄 임플란트는 타이타늄 소재의 임플란트 바디와 상기 임플란트 바디의 표면에 형성된 수산화 인회석 코팅층 및 상기 임플란트 바디의 표면의 타이타늄이 산화되어 이산화티타늄(TiO2) 나노튜브 층을 포함하는 것을 특징으로 한다. The titanium implant according to the present invention is characterized in that the implant body of the titanium material, the hydroxyapatite coating layer formed on the surface of the implant body and the titanium of the surface of the implant body is oxidized to include a titanium dioxide (TiO 2) nanotube layer.
또한 상기 이산화티타늄 나노튜브 층 상에 형성된 인산칼슘층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, it characterized in that it further comprises a calcium phosphate layer formed on the titanium dioxide nanotube layer.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 타이타늄 임플란트는 타이타늄 소재의 임플란트 바디와 상기 임플란트 바디의 표면의 타이타늄이 산화되어 이산화티타늄(TiO2) 나노튜브 층 및 상기 이산화티타늄 나노튜브 층 상에 형성된 인산칼슘층을 포함하는 것을 특징으로 한다.A titanium implant according to another aspect of the present invention includes an implant body of titanium material and a titanium phosphate layer formed on the surface of the implant body by oxidizing the titanium dioxide (TiO 2) nanotube layer and the titanium dioxide nanotube layer. Characterized in that.
또한 상기 임플란트 바디의 표면에 형성된 수산화 인회석 코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, it characterized in that it further comprises a hydroxyapatite coating layer formed on the surface of the implant body.
또한 상기 타이타늄 소재가 타이타늄 합금인 것을 특징으로 한다.In addition, the titanium material is characterized in that the titanium alloy.
본 발명의 또 다른 특징에 따른 타이타늄 임플란트 제조방법은 타이타늄(Ti) 또는 타이타늄 합금 소재의 임플란트 바디의 표면을 산화시킴으로써, 임플란트 바디의 표면에 이산화타이타늄(TiO2) 나노튜브 층을 형성하는 단계 및 상기 이산화타이타늄(TiO2) 나노튜브가 표면에 형성된 임플란트 바디의 표면에 인산 칼슘 층을 형성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a titanium implant, by oxidizing a surface of an implant body made of titanium (Ti) or a titanium alloy, thereby forming a titanium dioxide (TiO 2) nanotube layer on the surface of the implant body. And forming a calcium phosphate layer on the surface of the implant body in which the titanium (TiO 2) nanotubes are formed on the surface.
또한 상기 이산화타이타늄(TiO2) 나노튜브 형성 전에 상기 임플란트 바디에 RBM(Resorbable blasted media) 처리 또는 SLA(Sandblast Large grit Acid etch) 처리를 하는 것을 포함한다.In addition, prior to forming the titanium dioxide (TiO 2) nanotubes, the implant body includes a RBM (Resorbable blasted media) treatment or SLA (Sandblast Large grit Acid etch) treatment.
또한 상기 인산칼슘을 형성하는 단계는 나노튜브를 형성하는 단계를 거친 임플란트를 제1인산수소나트륨(NaH2PO4) 수용액, 제2인산수소나트륨(Na2HPO4) 수용액 또는 제1인산암모늄 수용액((NH4)H2PO4)으로 이루어지는 군 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 수용액에 침적하는 제 1 침적 단계와 상기 제 1 침적 단계를 거친 임플란트를 증류수로 세척하는 제 1 세척 단계와 상기 제 1세척 단계를 거친 임플란트를 Ca(OH)2 포화수용액에 침적하는 제 2 침적 단계와 상기 제 2 침적 단계를 거친 임플란트를 증류수로 세척하는 제 2 세척 단계 및 상기 제 2 세척 단계를 거친 임플란트를 상기 단계들로 반복하는 단계를 포함한다. In addition, the step of forming the calcium phosphate is the implant, which has undergone the step of forming a nanotube, the first sodium hydrogen phosphate (NaH 2 PO 4) aqueous solution, the second sodium hydrogen phosphate (Na 2 HPO 4) aqueous solution or the first ammonium phosphate aqueous solution ((NH 4) H 2 PO 4) The first immersion step of immersing in one or two or more aqueous solution selected from the group consisting of the first immersion step and the first immersion step of washing the implant with distilled water and the implant after the first washing step Ca (OH) 2 And a second washing step of dipping in a saturated aqueous solution and a second washing step of washing the implant that passed through the second deposition step with distilled water, and repeating the implants that went through the second washing step in the above steps.
또한 상기 인산칼슘을 형성하는 단계는 상기 제 1세척 단계를 거친 임플란트를 Ca(OH)2 포화수용액에 침적하는 제 1침적 단계와 상기 제 1 침적 단계를 거친 임플란트를 증류수로 세척하는 제 1 세척 단계와 나노튜브를 형성하는 단계를 거친 임플란트를 제1인산수소나트륨(NaH2PO4) 수용액, 제2인산수소나트륨(Na2HPO4) 수용액 또는 제1인산암모늄 수용액((NH4)H2PO4)으로 이루어지는 군 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 수용액에 침적하는 제 2 침적 단계와 상기 제 2 침적 단계를 거친 임플란트를 증류수로 세척하는 제 2 세척 단계 및 상기 제 2 세척 단계를 거친 임플란트를 상기 단계들로 반복하는 단계를 포함한다. In addition, the step of forming the calcium phosphate is a first washing step of immersing the implant that passed through the first washing step in a saturated aqueous solution of Ca (OH) 2 and a first washing step of washing the implant that passed through the first deposition step with distilled water One or two selected from the group consisting of an aqueous solution of sodium hydrogen phosphate (NaH 2 PO 4), aqueous sodium dihydrogen phosphate (Na 2 HPO 4), or aqueous ammonium monophosphate ((NH 4) H 2 PO 4) And repeating the second and the second washing step and the second and second implants are washed with distilled water.
또한 상기 제1인산수소나트륨(NaH2PO4) 수용액, 제2인산수소나트륨(Na2HPO4) 수용액 또는 제1인산암모늄 수용액((NH4)H2PO4)의 농도는 0.01 내지 0.5M인 것을 특징으로 한다.
In addition, the concentration of the first sodium hydrogen phosphate (NaH 2 PO 4) aqueous solution, the second sodium hydrogen phosphate (Na 2 HPO 4) aqueous solution or the first ammonium phosphate aqueous solution ((NH 4) H 2 PO 4) is characterized in that 0.01 to 0.5M.
본 발명에 따른 타이타늄 임플란트는 골유착을 촉진하고 생체적합성이 향상된 타이타늄 임플란트이다. The titanium implant according to the present invention is a titanium implant that promotes bone adhesion and improves biocompatibility.
또한, 본 발명에 따른 타이타늄 임플란트를 제조하는 방법은 골유착을 촉진하고 생체적합성이 향상된 타이타늄 임플란트를 제조하는 방법이다.
In addition, the method for producing a titanium implant according to the present invention is a method for producing a titanium implant to promote bone adhesion and improved biocompatibility.
도 1은 본 발명에 따른 타이타늄 임플란트의 FE-SEM 사진이다.
도 2a는 실시예에서 사용한 타이타늄 임플란트의 기계가공한 표면을 × 2천배의 배율로 관찰한 FE-SEM 사진이다.
도 2b는 실시예에서 시행한 수산화인회석(HA, hydroxyapatite) 코팅 처리한 타이타늄 임플란트의 표면을 × 2천배의 배율로 관찰한 FE-SEM 사진이다.
도 3a는 실시예에서 시행한 양극산화단계 처리 후 표면을 × 5천배의 배율로 관찰한 FE-SEM 사진이다.
도 4a 내지 도 4b는 실시예에서 시행한 양극산화 처리 후 표면에 생성된 나노튜브층을 파괴시켜 튜브 형상을 × 10만배의 배율로 관찰한 사진이다.
도 5a는 비교예 1의 표면을 × 5천배로 관찰한 FE-SEM 사진이고, 도5b는 도 5a의 A점을 × 5만배로 관찰한 FE-SEM 사진이다.
도 6a는 실시예의 표면을 × 5천배로 관찰한 FE-SEM 사진이고, 도 6b는 도 6a의 B점을 × 5만배로 관찰한 FE-SEM 사진이다.
도 7은 실시예와 비교예 2의 임플란트를 제거할 때 그 회전력을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8a는 비교예 2에 따른 임플란트를 제거한 후 이러한 임플란트 시편의 표면을 FE-SEM으로 관찰한 사진이고, 도 8b는 실시예에 따른 임플란트를 제거한 후 이러한 임플란트 시편의 표면을 FE-SEM으로 관찰한 사진이다.1 is a FE-SEM picture of a titanium implant according to the present invention.
FIG. 2A is a FE-SEM photograph of the machined surface of the titanium implant used in Example at a magnification of 2000 ×. FIG.
FIG. 2B is a FE-SEM photograph of the surface of a titanium implant treated with hydroxyapatite (HA, hydroxyapatite) coated in Example at a magnification of 2,000 ×.
3A is a FE-SEM photograph of the surface observed at a magnification of 5000 times after the anodizing step performed in the example.
4A to 4B are photographs of the tube shape observed at a magnification of 100,000 times by destroying the nanotube layer formed on the surface after the anodization treatment performed in the embodiment.
FIG. 5A is a FE-SEM photograph of the surface of Comparative Example 1 observed at 5,000 times, and FIG. 5B is a FE-SEM photograph of the A point of FIG. 5A observed at × 50,000 times.
FIG. 6A is a FE-SEM photograph of the surface of the embodiment observed at 5000 times, and FIG. 6B is a FE-SEM photograph of the B point of FIG. 6A observed at 50,000 times.
7 is a graph showing the results of measuring the rotational force when removing the implant of Example and Comparative Example 2.
Figure 8a is a photograph of the surface of such implant specimens after removal of the implant according to Comparative Example 2 by FE-SEM, Figure 8b is a view of the surface of such implant specimens after removing the implant according to the embodiment FE-SEM It is a photograph.
이에 본 발명자들은 상기 종래기술을 향상시키기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 양극산화에 의해 임플란트 표면에 이산화티타늄 나노튜브 층을 형성한 후 석회화 반복 처리를 통해 인산칼슘층을 형성하는 단계를 시행하였다. 이러한 방법으로 제조된 임플란트를 생체에 매식하게 되면 석회화 반복 처리 단계에 의해 형성된 인산칼슘층이 매개가 되어 수산화인회석(HA, Hydroxyapatite)를 생성하게 되고, 이로 인해 골유착이 촉진되며 생체 적합성이 더욱 향상되는 것을 확인하여, 타이타늄 임플란트 및 그의 제조방법에 의해 제조된 임플란트에 관한 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors made a intensive research effort to improve the prior art, and after forming a titanium dioxide nanotube layer on the surface of the implant by anodization, the calcium phosphate layer was formed through repeated calcification treatment. When implanted in this way is implanted in the living body is calcium phosphate layer formed by the repeated calcification step is mediated to produce hydroxyapatite (HA, Hydroxyapatite), thereby promoting bone adhesion and further improving biocompatibility After confirming that the present invention was completed, the present invention related to a titanium implant and an implant manufactured by the method for producing the same was completed.
구체적으로 본 발명은 먼저 양극산화단계를 수행하는데, 양극산화 단계 전에 골과의 접촉면적을 보다 높이기 위해 RBM(Resorbable blasted media) 처리 또는 SLA(Sandblast Large grit Acid etch) 처리가 포함 될 수 있다. 또한 양극산화 단계 전에 혹시라도 있을 수 있는 산화막을 제거하기 위해 산세처리가 포함 될 수 있다. 이러한 양극산화단계는 불화 암모늄과 물을 함유하는 글리세롤 용액을 전해질 수용액으로 하여 수행된다. 이때, 양극은 이산화티타늄(TiO2) 나노튜브층이 형성될 임플란트의 재료 즉, 타이타늄 또는 타이타늄 합금으로 하고, 음극은 백금, 텅스텐 및 은으로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나를 사용한다.Specifically, the present invention first performs an anodization step, and may include a resorbable blasted media (RBM) treatment or a sandblast large grit acid etch (SLA) treatment to increase the contact area with bone before the anodization step. In addition, pickling may be included to remove any oxide film that may be present before the anodization step. This anodization step is carried out using a solution of glycerol containing ammonium fluoride and water as an aqueous electrolyte solution. In this case, the anode is made of a material of an implant on which the titanium dioxide (TiO 2) nanotube layer is to be formed, that is, titanium or a titanium alloy, and the cathode is any one selected from the group consisting of platinum, tungsten, and silver.
상기 양극산화단계에 의해 형성된 이산화티타늄 나노튜브층에 인산칼슘을 코팅하기 위해 제1인산수소나트륨 수용액, 제2인산수소나트륨 수용액 또는 제1인산암모늄 수용액으로 이루어지는 군 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상과 수산화칼슘 포화수용액을 사용하여 석회화 반복 처리 단계를 시행한다.In order to coat calcium phosphate on the titanium dioxide nanotube layer formed by the anodizing step, at least one selected from the group consisting of aqueous sodium hydrogen phosphate solution, second sodium hydrogen phosphate solution or aqueous ammonium phosphate solution and saturated calcium hydroxide An aqueous solution is used to carry out the calcification steps.
상기 양극산화단계에서 불화암모늄의 양은 바람직하게는 0.3~2 중량부가 바람직하고, 상기 물의 양은 10~30 중량부가 바람직하다. 상기 불화암모늄의 농도가 0.3 중량부 미만이거나 2 중량부 이상이면 나노튜브 구조가 불완전해진다. 상기 물의 양이 10 중량부 미만이거나 30 중량부 이상이 되면 임플란트 표면에 생성된 나노튜브의 길이가 지나치게 길어져서 임플란트의 준비와 식립 과정에서 손상이 일어날 수 있다.In the anodization step, the amount of ammonium fluoride is preferably 0.3 to 2 parts by weight, and the amount of water is preferably 10 to 30 parts by weight. If the concentration of ammonium fluoride is less than 0.3 parts by weight or more than 2 parts by weight, the nanotube structure becomes incomplete. When the amount of water is less than 10 parts by weight or more than 30 parts by weight, the length of the nanotubes formed on the surface of the implant may be too long, and damage may occur in preparation and placement of the implant.
또한 양극산화 단계의 반응 조건은 정전압 정전류 모드에서 진행되며, 전류밀도는 5 내지 50mA/㎠의 일정한 전류밀도로 최종전압은 10~50V에 이르도록 하고, 최종전압 조건은 10분 내지 2시간 동안 유지하도록 한다.In addition, the reaction conditions of the anodization step is carried out in the constant voltage constant current mode, the current density is a constant current density of 5 to 50mA / ㎠ so that the final voltage reaches 10 ~ 50V, the final voltage condition is maintained for 10 minutes to 2 hours Do it.
또한 상기 양극산화단계에서 양극으로 사용되는 타이타늄 또는 타이타늄 합금은 CNC(Computeried Numerical Control)선반에 의한 기계가공이 용이할 뿐만 아니라, 다른 금속에 비해 상대적으로 가벼우며, 다른 금속과의 합금으로 제조되거나 적절한 처리과정을 거치면 강도가 향상될 수 있다. 또한, 공기 중이나 수중에서In addition, the titanium or titanium alloy used as an anode in the anodizing step is not only easy to machine by a CNC (Computeried Numerical Control) lathe, but also relatively lighter than other metals, made of an alloy with other metals, or The treatment can increase the strength. Also, in the air or underwater
매우 치밀하고 재형성능력이 뛰어난 부동태 산화피막층을 형성하여 매우 큰 부식저항성을 가지며, 골 내에 매식되었을 때 골유착(osteointegration)성이 높아 골과의 결합이 잘 일어나는 장점이 있어 바람직하다. 한편, 타이타늄 합금으로는 Ti-6Al-4V, Ti-6Al-7Nb, Ti-13Nb-13Zr, Ti-15Mo, Ti-35.3Nb-5.1Ta-7.1Zr 또는 Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr으로 이루어진 군중에서 선택된 어느 하나를 사용 할 수 있다.It is desirable to form a very dense and excellent remodeling passivation oxide film layer has a very large corrosion resistance, and when the bone is embedded in the bone, the adhesion to the bone is good because it has high osteointegration. Meanwhile, the titanium alloy includes Ti-6Al-4V, Ti-6Al-7Nb, Ti-13Nb-13Zr, Ti-15Mo, Ti-35.3Nb-5.1Ta-7.1Zr or Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr You can use any one selected from.
또한 상기 양극산화단계에 있어서, 상기 전해질 용액에 정전류 조건에서 정전압을 흘려주면 인가 전압에 상응하는 두께의 얇은 산화피막층이 형성된다. 그 후 전해질 용액에 포함되어 있는 가용성 불소화합물에서 유리된 불소 이온의 분해작용으로 표면이 활성화되면서 다수의 공극(pore)들이 생성되고, 이후 전류의 소폭 상승과 공극들 상호간의 간섭으로 인해 전류를 동등하게 공유하면서 평형상태에서 높은 자기정렬 형태를 갖춘 치밀한 구조의 나노튜브로 성장한다. In addition, in the anodizing step, when a constant voltage is applied to the electrolyte solution under constant current conditions, a thin oxide film layer having a thickness corresponding to the applied voltage is formed. Subsequently, the surface is activated by decomposition of fluorine ions liberated from the soluble fluorine compound contained in the electrolyte solution, and a large number of pores are generated, and then the current is equalized due to the slight increase in the current and the interference between the pores. It grows into dense structured nanotubes with high self-aligned form at equilibrium while sharing.
상기 석회화 반복 처리 단계는 제1인산수소나트륨(NaH2PO4) 수용액, 제2인산수소나트륨(Na2HPO4) 수용액 또는 제1인산암모늄 수용액((NH4)H2PO4)으로 이루어지는 군 중에서 선택된 하나의 수용액에 상기 양극산화단계에 의해 이산화티타늄 나노튜브 층이 형성된 임플란트를 10 내지 60초간 제 1침적한 후 상기 임플란트를 다시 증류수에 5 내지 30초 동안 제 1 세척한다. 그 후 상기 임플란트를 다시 Ca(OH)2 포화수용액에 10 내지 60초간 제 2침적한 후 상기 임플란트를 다시 증류수에 5 내지 30초간 제 2세척한다. 그 후 제 1침적, 제 1세척, 세2 침적, 제 2세척의 순서로 상기 과정을 반복하여 시행한다. 상기 석회화 반복 처리 시 상기 제 1 침적과 상기 제 2 침적의 순서는 바뀔 수도 있다.The calcification repeating step is anodizing in one aqueous solution selected from the group consisting of a first aqueous sodium hydrogen phosphate (NaH 2 PO 4), a second aqueous sodium hydrogen phosphate (Na 2 HPO 4), or a first aqueous ammonium phosphate ((NH 4) H 2 PO 4). After the first deposition of the implant on which the titanium dioxide nanotube layer is formed for 10 to 60 seconds, the implant is first washed again in distilled water for 5 to 30 seconds. Thereafter, the implant is again immersed in a saturated aqueous Ca (OH) 2 solution for 10 to 60 seconds, and the implant is then second washed in distilled water for 5 to 30 seconds. Thereafter, the above steps are repeated in the order of first deposition, first washing, three second deposition, and second washing. The order of the first deposition and the second deposition may be reversed in the repeated calcification process.
상기 석회화 반복 처리 단계에서 제1인산수소나트륨(NaH2PO4) 수용액, 제2인산수소나트륨(Na2HPO4) 수용액 또는 제1인산암모늄 수용액((NH4)H2PO4)의 농도는 0.01-0.5 M이 바람직하다. 상기 제1인산수소나트륨(NaH2PO4) 수용액, 제2인산수소나트륨(Na2HPO4) 수용액 또는 제1인산암모늄 수용액((NH4)H2PO4)의 농도가 0.01 M 이하 이거나 0.5 M 이상이 되면 임플란트 표면에 인산칼슘이 과도하게 생성되어 이산화티타늄 나노튜브 층이 TiO2 층에 너무 두껍게 코팅되거나 치밀하게 결합되지 못해서 임플란트 식립 과정시 손상이 일어날 수 있다. The concentration of the first aqueous solution of sodium hydrogen phosphate (NaH 2 PO 4), the second solution of sodium hydrogen phosphate (Na 2 HPO 4) or the first solution of ammonium phosphate ((NH 4) H 2 PO 4) in the calcification iteration is preferably 0.01-0.5 M. When the concentration of the first aqueous sodium hydrogen phosphate (NaH 2 PO 4), the second aqueous sodium hydrogen phosphate (Na 2 HPO 4) or the first ammonium phosphate aqueous solution ((NH 4) H 2 PO 4) is 0.01 M or less or 0.5 M or more, calcium phosphate is formed on the implant surface. Over-produced titanium dioxide nanotube layers may not be too thickly coated or tightly bonded to the TiO 2 layer, resulting in damage during implant placement.
또한 상기 석회화 반복 처리 단계에서 제1인산수소나트륨(NaH2PO4)수용액, 제2인산수소나트륨(Na2HPO4) 수용액 또는 제1인산암모늄 수용액((NH4)H2PO4)으로 이루어지는 군 중에서 선택된 하나의 수용액과 Ca(OH)2 포화수용액의 온도는 50-90℃를 유지하며, 상기 석회화 반복 처리 단계에서 상기 과정의 반복은 10 내지 100회의 범위에서 실시한다.
In addition, one solution selected from the group consisting of aqueous sodium hydrogen phosphate (NaH 2 PO 4) solution, second sodium hydrogen phosphate (Na 2 HPO 4) solution or first ammonium phosphate solution ((NH 4) H 2 PO 4) in the calcification iteration treatment step and Ca (OH) 2) The temperature of the saturated aqueous solution is maintained at 50-90 ° C, and the repetition of the process in the calcification iteration step is carried out in the range of 10 to 100 times.
이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
실시예Example ::
골과의 접촉 면적을 보다 넓히기 위해 임플란트에 양극산화 처리 전에 수산화인회석(HA, hydroxyapatite) 코팅을 실시한다. 수산화인회석(HA, hydroxyapatite) 코팅을 위해 직경 2 mm Ⅹ 길이 4 mm의 타이타늄 임플란트 30개를 준비한 다음 생체흡수성의 평균입경 100-150㎛와 90㎛ 이하의 비율이 50:50 중량부가 되도록 혼합 수산화인회석(HA, hydroxyapatite) 분말을 4기압의 압력에서 분사처리 하였다. 이후 혹시라도 있을 수 있는 산화막을 제거하기 위해 20% HNO3 수용액으로 10분간 산세처리 한 다음 아세톤과 알코올 용액에서 각각 5분간 초음파 세척하여 건조하였다. 그 후 HNO3, HF, H2O를 12:7:81의 중량부로 혼합한 용액에서 10초 동안 다시 산세처리 하였다. To increase the contact area with the bone, the implant is subjected to hydroxyapatite (HA) coating before anodizing. Titanium implants with a diameter of 2 mm Ⅹ 4 mm in length were prepared for HA-hydroxyapatite (HA) coating, and then mixed with hydroxyapatite so that the ratio of bioabsorbable average particle diameter of 100-150㎛ and 90㎛ was 50:50 parts by weight. (HA, hydroxyapatite) powder was sprayed at a pressure of 4 atm. Thereafter, in order to remove any possible oxide film, the pickling treatment was performed with 20% HNO 3 aqueous solution for 10 minutes, and then ultrasonically washed with acetone and alcohol solution for 5 minutes and dried. Thereafter, the solution was pickled again for 10 seconds in a solution in which HNO 3, HF, and H 2 O were mixed at 12: 7: 81 parts by weight.
그 후 양극산화 단계로서 DC 정전원 장치의 양극과 음극에 각각 준비한 임플란트 시편과 백금판을 연결하였다. 두 전극이 약 20㎜ 떨어진 위치에서 서로 마주하도록 전해질 용액 중에 위치시켰다. 그 후 20㎃/㎠의 전류밀도 조건에서 전압을 20V까지 올린 후 정전압 조건에서 1시간 동안 유지하였다. 전해질 용액은 글리세롤 79g과 이에 대한 20중량부 3차 증류수와 1중량부의 NH4F를 혼합하여 준비하였다. Then, as an anodization step, an implant specimen and a platinum plate were respectively connected to the anode and the cathode of the DC electrostatic source device. The two electrodes were placed in the electrolyte solution so as to face each other at a position about 20 mm apart. After that, the voltage was raised to 20V under a current density condition of 20 mA / cm 2 and maintained for 1 hour under constant voltage conditions. The electrolyte solution was prepared by mixing 79 g of glycerol, 20 parts by weight of tertiary distilled water, and 1 part by weight of NH 4 F.
그 후 석회화 반복 처리를 위해 100 mL의 0.05M NaH2PO4수용액을 준비하여 온도를80℃가 되도록 유지하였으며, 100 mL 부피의 Ca(OH)2포화 수용액을 준비하여 온도를 100℃가 되도록 유지하였다. 그 후 석회화 반복 처리 단계는 먼저 80℃의 0.05M NaH2PO4수용액에 1분간 제 1 침적하였다. 그 후 25℃의 탈 이온수에 5초간 제 1 세척한다. 그 후 100℃의 Ca(OH)2의 포화수용액에 1분간 제 2 침적하였다. 그 후 25℃의 탈 이온수에 5초간 제 2 세척하였다. 이러한 석회화 반복 처리 단계는 상기 과정을 20회 반복하여 실시하였다. Thereafter, 100 mL of 0.05M NaH 2 PO 4 aqueous solution was prepared for repeated calcification treatment and maintained at 80 ° C., and a saturated 100 mL solution of Ca (OH) 2 was prepared to maintain the temperature at 100 ° C. The calcification repeated treatment step was then first immersed in 0.05 M NaH 2 PO 4 aqueous solution at 80 ° C. for 1 minute. After that, the first washing was performed for 5 seconds in deionized water at 25 ° C. Thereafter, the solution was second deposited in a saturated aqueous solution of Ca (OH) 2 at 100 ° C. for 1 minute. Thereafter, the mixture was second washed in deionized water at 25 ° C. for 5 seconds. This calcification treatment step was carried out by repeating the
그 후 양극산화 단계를 통해 형성된 이산화티타늄(TiO2) 나노튜브 층의 구조적 안정화 및 석회화 반복 처리 단계를 거친 임플란트 표면의 불순물을 제거하기 위해 임플란트를 전기로 (Ajeon Industrial Co, Ltd, Korea) 에 넣고 승온속도를 10 ℃/min으로 하여 500℃까지 올린 다음 2시간 동안 유지하였다.
The implant was then placed in an electric furnace (Ajeon Industrial Co, Ltd, Korea) to remove impurities from the surface of the implant, which had undergone structural stabilization and calcification repeated steps of the anodized titanium dioxide (TiO2) nanotube layer. The rate was raised to 500 ° C. at 10 ° C./min and held for 2 hours.
비교예Comparative example ::
비교예Comparative example 1 One
0.05M NaH2PO4 수용액과 Ca(OH)2 포화수용액을 준비한 다음 임플란트를 실시예와 같이 동일한 시간 동안 침적하되, 석회화 처리 단계를 반복하지는 않았으며, 나머지 단계는 실시예의 경우와 동일하게 수행하였다.
An aqueous 0.05 M NaH 2 PO 4 solution and a saturated aqueous solution of Ca (OH) 2 were prepared, and the implant was then deposited for the same time as in Example, but the calcification treatment step was not repeated, and the remaining steps were performed in the same manner as in Example.
비교예Comparative example 2 2
임플란트를 상기 실시예에서 수행한 양극산화단계 및 석회화 반복 처리 단계를 수행하지 않은 것을 제외하고는 실시예와 같이 수산화인회석(HA, Hydroxyapatite) 코팅 및 산세처리와 동일한 방법을 통하여 그 표면을 처리하였다.
The surface of the implant was treated in the same manner as in the Examples, except that the implant was not subjected to the anodization step and the calcification repetition step performed in the above examples, and to hydroxyapatite (HA, Hydroxyapatite) coating and pickling treatment.
실험예Experimental Example ::
<< 실험예Experimental Example 1> 1> 실시예와Examples and 비교예Comparative example 1의 1 of 수산화인회석Hydroxyapatite (( HAHA , , HydroxyapatiteHydroxyapatite ) ) 석출Precipitation 여부에 따른 생체활성도 비교 실험 Comparison of bioactivity according to whether or not
석회화 반복 처리 단계 시행 유무에 따른 수산화인회석(Hydroxyapatite, HA)의 석출 양상 및 이에 따른 생체적합성을 비교하기 위하여 실시예와 비교예 1에 따른 임플란트를 가지고 아래의 실험을 수행하여 비교하였다.In order to compare the precipitation pattern and biocompatibility of hydroxyapatite (HA) with and without repeated calcification step, the following experiment was performed with the implant according to Example 1 and Comparative Example 1.
구체적으로는 생체적합성을 조사하기 위해 pH와 무기이온의 농도를 인간의 혈장과 유사한 농도로 조절한 용액(simulated body fluid: SBF)에 3일간 침적한 다음 수산화인회석(HA, hydroxyapatite)의 석출 양상을 조사하였다. 모든 시편은 120℃에서 20분 동안 고압멸균처리한 다음 SBF에 침적하였으며, 37℃, 5% CO2 분위기 배양기에서 5일간 유지하였다. SBF는 Hanks 용액(H2387, Sigma Chemical Co, USA)에 칼슘 클로라이드 디하이드레이트(calcium chloride dehydrate) 0.185 g/L, 마그네슘 설페이트(magnesium sulfate) 0.09767 g/L, 소디움 하이드로젠 카르보네이트(sodium hydrogen carbonate) 0.350 g/L를 첨가하여 제조하였으며, 1N HCl 수용액을 사용하여 pH를 7.4로 조절하였다.Specifically, to investigate biocompatibility, the pH and inorganic ions were immersed in a simulated body fluid (SBF) for 3 days, and then precipitated from hydroxyapatite (HA). Investigate. All specimens were autoclaved at 120 ° C. for 20 minutes and then deposited in SBF and maintained for 5 days in a 37 ° C., 5% CO 2 atmosphere incubator. SBF is 0.185 g / L calcium chloride dehydrate, 0.09767 g / L magnesium sulfate, sodium hydrogen carbonate in Hanks solution (H2387, Sigma Chemical Co, USA) Prepared by adding 0.350 g / L, the pH was adjusted to 7.4 using 1N HCl aqueous solution.
아래 표 1은 본 실험에 따른 비교예 1과 실시예 1의 표면에 대한 EDS(energy dispersive spectroscopy) 분석 결과이다.
Table 1 below shows the results of energy dispersive spectroscopy (EDS) analysis on the surfaces of Comparative Example 1 and Example 1 according to the present experiment.
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 뼈의 기본 성분인Ca와 P의 농도는 비교예 1에 비해 실시예 1에서 크게 증가된 결과를 보였다.
As shown in Table 1, the concentrations of Ca and P, which are the basic components of bone, were shown to be greatly increased in Example 1 compared to Comparative Example 1.
또한 이러한 실험을 수행한 뒤의 실시예와 비교예 1에 따른 임플란트를 전계방사주사전자현미경 (Field Emission Scanning Electron Microscope: FE-SEM, S800, Hitachi, Japan)을 통해 관찰하였다.In addition, the implants according to the Example and Comparative Example 1 after performing these experiments were observed through a field emission scanning electron microscope (FE-SEM, S800, Hitachi, Japan).
도 5a는 비교예 1의 표면을 × 5천배로 관찰한 FE-SEM 사진이고, 도5b는 도 5a의 A점을 × 5만배로 관찰한 FE-SEM 사진으로서, 비교예 1에서는 기지의 이산화티타늄 나노튜브 층이 관찰될 뿐 뚜렷한 수산화인회석(HA, hydroxyapatite)의 석출 양상은 관찰되지 않았다. 5A is a FE-SEM photograph of the surface of Comparative Example 1 observed at 5000 times, and FIG. 5B is a FE-SEM photograph of the A point of FIG. 5A observed at 50,000 times. In Comparative Example 1, known titanium dioxide Only the nanotube layer was observed, and no apparent precipitation pattern of hydroxyapatite (HA) was observed.
반면에 도 6a는 실시예의 표면을 × 5천배로 관찰한 FE-SEM 사진이고, 도 6b는 도 6a의 B점을 × 5만배로 관찰한 FE-SEM 사진으로서, 실시예에서는 수산인회석(HA, hydroxyapatite)의 석출 초기에 나타나는 돌기상의 구조가 전체 표면에 걸쳐서 생성된 양상이 관찰되었다.
On the other hand, Figure 6a is a FE-SEM picture of the surface of the embodiment observed at × 5000 times, Figure 6b is a FE-SEM picture of the B point of Figure 6a by × 50,000 times, in the embodiment hydroxyapatite (HA, In the early stage of precipitation of hydroxyapatite, the appearance of protrusion structure over the entire surface was observed.
그러므로 이러한 결과로 볼 때 석회화 반복 처리 단계를 실시한 실시예의 경우는 비교예 1에 비해 수산화인회석(Hydroxyapatite, HA)을 임플란트 표면에 생성시키는 효과가 있음을 알 수 있었다. 그러므로 실시예의 경우가 비교예 1의 경우보다 생체적합성이 높다는 사실을 알 수 있었다. Therefore, it can be seen from the results of the example that the calcification repeated treatment step was performed to produce hydroxyapatite (Hydroxyapatite, HA) on the implant surface in comparison with Comparative Example 1. Therefore, it can be seen that the biocompatibility of the Example is higher than that of Comparative Example 1.
<< 실험예Experimental Example 2> 2> 실시예와Examples and 비교예Comparative example 2의 임플란트 매식 후 제거시 회전력 ( Rotational force at removal after implant implantation of 2 ( TorqueTorque ) 측정을 통한 Through measurement 골유착성Osteoadhesiveness 비교 실험 Comparative experiment
실시예에 따라서 준비한 임플란트 8개를 가지고 골과의 결합능을 시험하기 위해 4마리의 쥐(rat)의 양쪽 경골 골간(tibia diaphysis)의 원심쪽에 식립하였다. 케타민(ketamine)과 자일라진(xylazine)을 각각 80~100 ㎎/㎏과 10~20 ㎎/㎏ 주사하여 전신마취를 시행하고, 에피네프린(epinephrine, 1:100,000)이 첨가된 2% 리도카인(lidocaine)으로 수술 부위의 부가적인 국소마취를 시행하였다. 해당 수술 부위의 털을 면도하여 제거하고 베타딘 스크럽(betadine scrub)을 사용하여 소독한 다음 전층판막으로 거상하였다. 임플란트 매식 부위를 직경 1.5 ㎜ 수술용 드릴로 깊이 4 ㎜까지 관통하고서 임플란트를 식립하였다. 임플란트 식립 후 연조직을 흡수성 봉합사로 봉합하고 아모사실린(amoxicillin) 항생제를 경구내로 1 ㎖/㎏ 투약하였다. 4주가 경과하였을 때 시험동물을 희생시킨 후 0.1 N㎝의 정밀도를 갖는 디지털 토크 게이지(9810P, Aikoh Engineering Co, Japan)를 사용하여 임플란트를 제거할 때의 회전력(torque)를 측정하였다.
Eight implants prepared according to the examples were placed on the distal side of both tibia diaphysis of four rats to test their ability to bind with bone. General anesthesia was performed by injecting ketamine and xylazine with 80-100 mg / kg and 10-20 mg / kg, respectively, and 2% lidocaine with epinephrine (1: 100,000). Additional local anesthesia was performed at the surgical site. The hair at the surgical site was shaved off, sterilized using a betadine scrub, and elevated with a full-plate valve. The implant was placed by penetrating the implant embedding site to a depth of 4 mm with a 1.5 mm diameter surgical drill. After implant placement, soft tissue was sutured with absorbent sutures and amoxicillin antibiotics were orally administered 1 ml / kg. After 4 weeks, the torque was measured when the implant was removed using a digital torque gauge (9810P, Aikoh Engineering Co, Japan) having a precision of 0.1 Ncm after the sacrifice of the test animal.
도 7은 본 실험에 따라 실시예와 비교예 2의 임플란트를 제거할 때 그 회전력을 측정한 결과이다. 이에 따르면, 비교예 2에서는 10.8± 3.7 N?㎝를, 실시예에서는 28.1± 2.4 N?㎝롤 보였다. 이를 통해 실시예와 비교예 2 상호간에 통계학적으로 유의한 차이를 보임을 확인 할 수 있었다(P<0.01). 그러므로 실시예의 경우 식립한 임플란트를 제거할 때 더 높은 회전력이 필요하며, 이를 통해 실시예의 경우가 비교예 2의 경우보다 골유착성이 증대된 것임을 알 수 있다.
7 is a result of measuring the rotational force when removing the implant of Example and Comparative Example 2 according to the present experiment. According to this, in the comparative example 2, 10.8 +/- 3.7 N * cm was shown and 28.1 +/- 2.4 N * cm in the Example. Through this, it was confirmed that the statistically significant difference between the Example and Comparative Example 2 (P <0.01). Therefore, in the case of the embodiment it is necessary to have a higher rotational force when removing the implant placed, it can be seen that the case of the embodiment is increased bone adhesion than the case of Comparative Example 2.
<< 실험예Experimental Example 3> 3> 실시예와Examples and 비교예Comparative example 2의 2 of 표면응집성Surface cohesion 비교 실험 Comparative experiment
또한 상기 실험예 2에 따른 실험 수행 뒤의 실시예와 비교예 2에 따른 임플란트를 전계방사주사전자현미경 (Field Emission Scanning Electron Microscope: FE-SEM, S800, Hitachi, Japan)을 통해 관찰하였다. 즉, 도 8a는 비교예 2에 따른 임플란트를 제거할 때의 회전력을 측정한 후, 이러한 임플란트 시편의 표면을 FE-SEM으로 관찰한 사진이고, 도 8b는 실시예에 따른 임플란트를 제거할 때의 회전력을 측정한 후 제거한 임플란트 시편의 표면을 FE-SEM으로 관찰한 사진이다. 비교예 2에 따른 경우에 제거한 임플란트 표면에서는 신생골이 임플란트 시편으로부터 파절된 양상을 보였지만, 실시예에 따른 경우에는 제거한 임플란트 표면의 파절에도 불구하고 임플란트 표면에 신생골이 부착 및 응집되어 있는 양상을 보였다. 즉 석회화 반복 처리 단계가 포함된 실시예에 따라 임플란트를 제조하는 경우는 비교예 2에 따라 임플란트를 제조하는 경우보다 표면처리 된 물질과 임플란트간의 표면응집성이 향상된 것임을 알 수 있었다.
In addition, the implant according to the Example and Comparative Example 2 after the experiment according to Experimental Example 2 was observed through a field emission scanning electron microscope (FE-SEM, S800, Hitachi, Japan). That is, FIG. 8A is a photograph of the surface of such an implant specimen observed by FE-SEM after measuring the rotational force when removing the implant according to Comparative Example 2, and FIG. 8B illustrates the removal of the implant according to the embodiment. The surface of the implant specimen removed after the rotational force was measured by FE-SEM. In Comparative Example 2, the new bone was broken from the implant specimen in the removed implant surface, but the new bone was attached and aggregated in the implant surface in spite of the fracture of the removed implant surface. That is, when the implant is manufactured according to the embodiment including the calcification iteration process step, it was found that the surface cohesion between the surface-treated material and the implant is improved compared to the case of manufacturing the implant according to Comparative Example 2.
<< 실험예Experimental Example 4> 4> 실시예와Examples and 비교예Comparative example 2의 2 of EDSEDS 실험 결과에 따른 생체적합성 비교 실험 Comparison of biocompatibility according to experimental results
상기 실험예 2에 따른 실험 수행 후, 실시예와 비교예 2에 대한 EDS 실험을 진행하였다. 아래의 표 2는 그 결과를 나타낸 것이다.
After performing the experiment according to Experimental Example 2, the EDS experiment for Example and Comparative Example 2 was carried out. Table 2 below shows the results.
상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, Ca 및 P의 농도는 실시예 1이 비교예 2에 비해서 높게 나타남을 확인 할 수 있었다. 그러므로 실시예의 경우가 비교예 2의 경우보다 생체적합성이 높은 것이라는 것을 확인 할 수 있었다.
As can be seen in Table 2, the concentration of Ca and P was confirmed that Example 1 was higher than in Comparative Example 2. Therefore, it could be confirmed that the case of Example is higher biocompatibility than the case of Comparative Example 2.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 첨부된 특허 청구 범위에 속하는 것은 당연하다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. It is natural.
Claims (10)
수산화 인회석 코팅층;
상기 임플란트 바디의 표면의 타이타늄이 산화되어 형성된 이산화티타늄(TiO2) 나노튜브층; 및
인산칼슘층;을 포함하며,
상기 임플란트 바디의 표면에 수산화 인회석 코팅층, 이산화티타튬 나노튜브층 및 인산칼슘층이 순차적으로 적층된 것을 특징으로 하는 타이타늄 임플란트.
Implant body made of titanium;
Hydroxyapatite coating layer;
A titanium dioxide (TiO 2 ) nanotube layer formed by oxidizing titanium on the surface of the implant body; And
It includes; calcium phosphate layer,
Titanium implant, characterized in that the hydroxyapatite coating layer, titanium dioxide nanotube layer and calcium phosphate layer is sequentially stacked on the surface of the implant body.
상기 임플란트 바디의 표면의 타이타늄이 산화되어 형성된 이산화티타늄(TiO2) 나노튜브층; 및
인산칼슘층;을 포함하며
상기 임플란트 바디의 표면에 상기 이산화티타늄 나노튜브층 및 인산칼슘층이 순차적으로 적층된 것을 특징으로 하는 타이타늄 임플란트.
Implant body made of titanium;
A titanium dioxide (TiO 2) nanotube layer formed by oxidizing titanium on the surface of the implant body; And
Contains a calcium phosphate layer;
The titanium implant, characterized in that the titanium dioxide nanotube layer and the calcium phosphate layer is sequentially stacked on the surface of the implant body.
상기 타이타늄 소재가 타이타늄 합금인 것을 특징으로 하는 타이타늄 임플란트.
The method according to claim 1 or 3,
Titanium implant, characterized in that the titanium material is a titanium alloy.
(b) 상기 이산화타이타늄(TiO2) 나노튜브가 표면에 형성된 임플란트 바디의 표면에 인산 칼슘 층을 형성하는 단계;
를 포함하는 타이타늄 임플란트 제조 방법.
(a) oxidizing the surface of the implant body of titanium (Ti) or titanium alloy material to form a layer of titanium dioxide (TiO 2) nanotubes on the surface of the implant body; And
(b) forming a calcium phosphate layer on the surface of the implant body on which the titanium dioxide (TiO 2) nanotubes are formed;
Titanium implant manufacturing method comprising a.
상기 이산화타이타늄(TiO2) 나노튜브 형성 전에 상기 임플란트 바디에 RBM(Resorbable blasted media) 처리 또는 SLA(Sandblast Large grit Acid etch) 처리를 하는 것을 특징으로 하는 타이타늄 임플란트 제조방법.
The method according to claim 6,
A method for manufacturing a titanium implant, characterized in that the implant body is subjected to RBM (Resorbable blasted media) treatment or SLA (Sandblast Large grit Acid etch) treatment before forming the titanium dioxide (TiO 2) nanotubes.
상기 인산 칼슘 층을 형성하는 단계는
(a) 나노튜브를 형성하는 단계를 거친 임플란트를 제1인산수소나트륨(NaH2PO4) 수용액, 제2인산수소나트륨(Na2HPO4) 수용액 또는 제1인산암모늄 수용액((NH4)H2PO4)으로 이루어지는 군 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 수용액에 침적하는 제 1 침적 단계;
(b) 상기 제 1 침적 단계를 거친 임플란트를 증류수로 세척하는 제 1 세척 단계;
(c) 상기 제 1세척 단계를 거친 임플란트를 Ca(OH)2 포화수용액에 침적하는 제 2 침적 단계;
(d) 상기 제 2 침적 단계를 거친 임플란트를 증류수로 세척하는 제 2 세척 단계; 및
(e) 상기 제 2 세척 단계를 거친 임플란트를 상기 (b) 내지 (e) 단계로 반복하는 단계;
를 특징으로 하는 타이타늄 임플란트 제조방법.
The method according to claim 6,
Forming the calcium phosphate layer is
(a) The implant, which has undergone the step of forming the nanotubes, may be treated with an aqueous solution of sodium hydrogen phosphate (NaH 2 PO 4 ), aqueous solution of sodium hydrogen phosphate (Na 2 HPO 4 ), or aqueous solution of ammonium phosphate ((NH 4 ) H). A first deposition step of immersing in one or two or more aqueous solutions selected from the group consisting of 2 PO 4 );
(b) a first washing step of washing the implant that has undergone the first deposition step with distilled water;
(c) a second deposition step of immersing the implant passed through the first washing step in a saturated aqueous solution of Ca (OH) 2 ;
(d) a second washing step of washing the implant that has undergone the second deposition step with distilled water; And
(e) repeating the implants subjected to the second cleaning step in steps (b) to (e);
Titanium implant manufacturing method characterized in that.
상기 인산 칼슘 층을 형성하는 단계는
(a) 상기 제 1세척 단계를 거친 임플란트를 Ca(OH)2 포화수용액에 침적하는 제 1침적 단계;
(b) 상기 제 1 침적 단계를 거친 임플란트를 증류수로 세척하는 제 1 세척 단계;
(c) 나노튜브를 형성하는 단계를 거친 임플란트를 제1인산수소나트륨(NaH2PO4) 수용액, 제2인산수소나트륨(Na2HPO4) 수용액 또는 제1인산암모늄 수용액((NH4)H2PO4)으로 이루어지는 군 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 수용액에 침적하는 제 2 침적 단계;
(d) 상기 제 2 침적 단계를 거친 임플란트를 증류수로 세척하는 제 2 세척 단계; 및
(e) 상기 제 2 세척 단계를 거친 임플란트를 상기 (b) 내지 (e) 단계로 반복하는 단계;
를 특징으로 하는 타이타늄 임플란트 제조방법.
The method according to claim 6,
Forming the calcium phosphate layer is
(a) a first deposition step of immersing the implant passed through the first washing step in a saturated aqueous solution of Ca (OH) 2 ;
(b) a first washing step of washing the implant that has undergone the first deposition step with distilled water;
(c) The implants having undergone the step of forming the nanotubes may be treated with a first aqueous sodium hydrogen phosphate (NaH 2 PO 4 ) solution, a second aqueous sodium hydrogen phosphate (Na 2 HPO 4 ) solution, or an aqueous first ammonium phosphate solution ((NH 4 ) H A second deposition step of depositing in at least one aqueous solution selected from the group consisting of 2 PO 4 );
(d) a second washing step of washing the implant that has undergone the second deposition step with distilled water; And
(e) repeating the implants subjected to the second cleaning step in steps (b) to (e);
Titanium implant manufacturing method characterized in that.
상기 제1인산수소나트륨(NaH2PO4) 수용액, 제2인산수소나트륨(Na2HPO4) 수용액 또는 제1인산암모늄 수용액((NH4)H2PO4)의 농도는 0.01 내지 0.5M인 것을 특징으로 하는 타이타늄 임플란트의 제조방법.
10. The method according to claim 8 or 9,
The concentration of the first sodium hydrogen phosphate (NaH 2 PO 4) aqueous solution, the second sodium hydrogen phosphate (Na 2 HPO 4) aqueous solution or the first ammonium phosphate aqueous solution ((NH 4) H 2 PO 4) is 0.01 to 0.5M method of producing a titanium implant.
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