KR101345805B1 - Injectable, self-hardening and porous calcium phosphate bone graft substitute and additive inducing macro-pores in hardening - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 인산칼슘계 자기경화형 다공성 골이식재 및 거대기공을 생성시키기 위한 첨가제 적용방법에 대한 것으로, 보다 자세하게는 골이식재의 주성분으로 일정한 비율의 비드(bead) 타입의 베타형-제3인산칼슘을 포함하며, 이를 시술 후 경화된 골대체재 내부로의 조직 성장과 신생 뼈의 전달을 위한 유효공간으로 내부에 직경 45 내지 75um 크기의 거대기공과 미세기공이 함유되어 있어 기공율이 50% 이상으로 되는 인산칼슘계 자기경화형 다공성 골이식재 및 거대기공을 생성시키기 위한 첨가제 적용방법에 대한 것이다.
The present invention relates to a method for applying an additive for producing calcium phosphate self-curing porous bone grafts and macropores, and more specifically, a beta-type tricalcium phosphate having a fixed ratio as a main component of bone grafts. Phosphoric acid that has porosity of 50% or more due to the inclusion of macropores and micropores with a diameter of 45 to 75um in size as an effective space for tissue growth and delivery of new bone into the cured bone structure after the procedure. The present invention relates to a method for applying an additive to generate a calcium-based self-curing porous bone graft material and macropores.
통상적으로 골조직은 생체 내의 유일한 경조직으로서, 외상, 종양, 기형 혹은 생리학적 현상 등에 의해 뼈 조직이 손상된 경우에 그 부위에 골을 채워서 신생골을 생성시키게 되는데, 이러한 골 결손부의 회복을 위한 가장 보편적인 방법으로는 다른 부위의 자신의 골을 일부 채취하여 이식하는 자가골 이식방법, 다른 사람의 뼈를 화학 처리하여 이식하는 동종골 이식방법, 동물의 뼈를 화학 처리하여 이식하는 이종골 이식방법 등이 있으며, 일반적으로 가장 좋은 이식방법인 자가골 이식방법은 이차적인 수술이 필요하고, 필요한 만큼의 양을 얻기가 힘들며, 일반 개인의원에서 시행하기가 어렵다는 단점이 있고, 동종골 이식방법은 면역 반응이 일어날 수 있고, 확률은 낮지만 AIDS나 간염과 같은 바이러스를 환자 내로 도입할 수 있는 위험이 있고, 이종골 이식 방법 역시 면역 반응의 문제점과 광우병 등의 문제가 발생할 경우 사용에 문제가 발생하게 되는 단점이 있다. 이에 충분한 양의 골을 쉽게 얻을 수 있으며, 질병에 대한 전염 가능성이 없고, 기존 이식재를 대체할 만한 성능을 갖는 생체 친화성이 우수하고 이식시 적절히 흡수되어 재생골로 치환될 수 있는 골이식(bone-grafting) 재료가 요구되고 있다.Normally, bone tissue is the only hard tissue in the living body. When bone tissue is damaged by trauma, tumor, malformation or physiological phenomenon, bone tissue is filled to generate new bone, which is the most common method for recovery of such bone defects. Examples include autologous bone grafts, in which some bones of other parts are taken and transplanted, allogeneic bone grafts in which other people's bones are chemically transplanted, and xenograft grafts in which animals' bones are transplanted by chemical treatment. As the best transplantation method, autologous bone graft method requires secondary surgery, it is difficult to obtain as much amount as needed, and it is difficult to perform in general clinic. Allogeneic bone graft method can cause immune response, and probability Is low, but there is a risk of introducing viruses such as AIDS or hepatitis into the patient Bone transplantation method also has a disadvantage in that the use of the immune response and problems such as mad cow disease occurs. A bone graft that can easily obtain a sufficient amount of bone, has no potential for disease transmission, has excellent biocompatibility that has the ability to replace an existing implant, and can be properly absorbed and replaced with regenerated bone during transplantation. grafting materials are required.
이러한 요구에 따라 개발된 골이식재로서 인간의 몸에 삽입되는 바이오 소재(bio-material)는 생체불활성 소재(bioinert material), 생체활성 소재(bioactive material), 생체분해성 소재(biodegradable material)로 구분할 수 있으며, 재료에 따라 금속, 세라믹 재료 및 고분자로 구분할 수 있는데, 금속이나 세라믹과 같은 물질은 주로 치아나 뼈와 같은 경조직 대체재로 사용되는데, 최근에는 각 재료가 갖는 장점을 살려, 세라믹을 고분자와 복합화하거나 금속과 세라믹을 혼합하여 사용하기도 한다. 특히 세라믹 재료는 뼈와 치아의 무기성분인 아파타이트가 세라믹이라는 점에서 뼈와 화학적으로 잘 결합할 수 있는 장점이 있다. Bio-materials inserted into the human body as bone grafts developed according to these requirements can be classified into bioinert material, bioactive material, and biodegradable material. Depending on the materials, they can be divided into metal, ceramic materials and polymers. Materials such as metals and ceramics are mainly used as hard tissue substitutes such as teeth and bones. Sometimes a mixture of metal and ceramic is used. In particular, the ceramic material has an advantage in that the apatite, which is an inorganic component of bone and teeth, can be chemically combined with bone in that it is a ceramic.
이러한 특성을 가지는 세라믹 재료 중 특히 생체활성 세라믹으로는 산화칼슘(CaO)과 산화규소(SiO2)를 주성분으로 하는 생체활성 유리(bioactive glass)와, 뼈의 주요성분인 칼슘과 인으로 구성된 인산칼슘계 세라믹 등이 있다. Among the ceramic materials having such characteristics, particularly bioactive ceramics are bioactive glass mainly composed of calcium oxide (CaO) and silicon oxide (SiO 2 ), and calcium phosphate composed of calcium and phosphorus, which are the main components of bone. Ceramics;
다양한 인산칼슘계 세라믹 화합물이 인공 골이식재로 개발되어 왔으며 대표적으로 하이드록시아파타이트(Ca10(PO4)6(OH)2, hydroxyapatite; HA)가 골대체제로서 상용화되어 다양한 제품으로 제공되고 있는데, 예를 들어 대한민국 특허공개공보 제2011-0097559호에서는 "하이드록시아파타이트, 옥시 아파타이트, 인산일칼슘, 인산이칼슘, 인산삼칼슘, 인산사칼슘, 칼슘메타 포스페이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 인산칼슘계 세라믹; 트리칼슘 실리케이트, 칼슘 오르소실리케이트, 칼슘 디실리케이트, 트리칼슘 디실리케이트, 월라스토나이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 칼슘실리케이트계 세라믹; 산화나트륨, 산화칼슘, 오산화인 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 생체활성유리; 지르코니아; 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종인 생체활성 세라믹으로 이루어진 기재; 및 상기 기재 표면에 형성된 화학식 1로 표시되는 개질 CNT를 포함하는 CNT 코팅층을 포함하는 세라믹/CNT 복합체"를 개시하고 있다. 생체 안정성과 골전도 성능이 뛰어난 상기 HA는 골결손부 이식 후 주위 조직과 자연스럽게 융화되며 잔존골과 생화학적으로 결합하면서 골결손부를 수복한다. 그러나, 반영구적으로 체내에 잔류하는 HA의 특성으로 인해 주기적인 추시가 필요해짐에 따라 이식 후 생분해, 흡수되면서 신생골 생성을 유도하는 생분해성 세라믹 골이식재의 필요성이 대두되었다. 따라서, 이러한 요구에 부응하여, 신생골이 생성되면서 인체 내에서 생분해되고 주위 조직에 흡수되는 경향이 있는 것으로 인산칼슘계 화합물로서 HA와 유사한 화학적 특성을 보이는 제3인산칼슘, 특히 베타형-제3인산칼슘(β-Ca3(PO4)2, β-tricalcium phosphate; β-TCP)의 사용이 제안되어 정형외과와 치과영역에서 쓰이는 경조직 대체재료로서 널리 사용되고 있다. 이러한 β-TCP는 골결손부의 수복 이후 수년 이내에 분해, 흡수되는 장점이 있어 다양한 제품에 응용되고 있다.Various calcium phosphate-based ceramic compounds have been developed as artificial bone graft materials. Representatively, hydroxyapatite (Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 , hydroxyapatite; HA) is commercialized as a bone substitute and is provided in various products. For example, Korean Patent Publication No. 2011-0097559 discloses "phosphoric acid selected from the group consisting of hydroxyapatite, oxy apatite, monocalcium phosphate, dicalcium phosphate, tricalcium phosphate, tetracalcium phosphate, calcium metaphosphate and mixtures thereof. Calcium-based ceramics; calcium silicate-based ceramics selected from the group consisting of tricalcium silicate, calcium orthosilicate, calcium disilicate, tricalcium disilicate, wollastonite, and mixtures thereof; sodium oxide, calcium oxide, phosphorus pentoxide and these Bioactive glass selected from the group consisting of zirconia, and mixtures thereof It discloses a ceramic and / CNT composite containing CNT coating layer comprising a modified CNT represented by the general formula (1) formed on the base material surface "; one member bioactive ceramic substrate of a member selected from the group consisting of. The HA, which has excellent biostability and bone conduction performance, naturally fuses with surrounding tissues after bone defect transplantation and repairs bone defects while biochemically binding to the remaining bone. However, the need for biodegradable ceramic bone grafts to induce new bone formation as biodegradation and absorption after transplantation has arisen due to the need for periodic follow-up due to the characteristics of HA remaining in the body semi-permanently. Accordingly, in response to this demand, tricalcium phosphate, especially beta-triphosphate, exhibiting chemical properties similar to HA as calcium phosphate compounds, which tend to be biodegraded and absorbed into the surrounding tissue as new bone is produced. Calcium (β-Ca 3 (PO 4 ) 2 , β-tricalcium phosphate; β-TCP) has been proposed and widely used as a substitute for hard tissues in orthopedic and dental applications. Such β-TCP has the advantage of being decomposed and absorbed within a few years after the repair of bone defects, and has been applied to various products.
한편, 상기한 특성을 가지는 세라믹 골이식재는 면역반응이 없고 주위 조직에 대한 부작용이 없기 때문에 안전하게 사용할 수 있는 골 대체재료이나, 세라믹 특성상 다양한 형태의 골결손부에 맞추어 성형하거나 가공할 수 없어 주로 그래뉼(Granules) 형태로 활용되고 있다. 또한, 형태 가공 혹은 성형성의 부재로 인해 자기경화 형태의 골이식재가 개발되어 있다. 초기 자기경화형 골이식재로는 경화 후 뼈의 미네랄성분과 동일한 HA를 주성분으로 하는 제품이었으며, 현재까지도 HA를 주성분으로 하는 다양한 자기경화형 골이식재가 제품화되어 있다. 자기경화형 골이식재도 세라믹 골이식재와 마찬가지로 생분해성을 갖는 조성이 요구되었고 그로 인해 베타형-제3인산칼슘과 인산제2칼슘(CaHPO42H2O, Dicalcium phosphate dihydrate; DCPD)으로 구성된 자기경화형 골이식재가 개발되어 왔다.On the other hand, the ceramic bone graft material having the above characteristics is a bone substitute material that can be safely used because there is no immune response and there are no side effects on surrounding tissues, or because of its ceramic characteristics, it cannot be molded or processed to fit various bone defects. It is used in the form of Granules. In addition, the bone graft material of the self-hardening type has been developed due to the shape processing or formability member. Early self-curing bone grafts were products containing the same HA as the mineral component of bone after curing, and various self-curing bone grafts containing HA as the main components have been commercialized. Self-curing bone grafts, like ceramic bone grafts, were required to have biodegradable compositions, resulting in self-curing bones consisting of beta-tricalcium phosphate and dicalcium phosphate (CaHPO 4 2H 2 O, Dicalcium phosphate dihydrate (DCPD)). Implants have been developed.
또한, 골이식재의 구성요소 중 가장 중요한 것은 기공성으로, 평균 직경 50~300um의 기공을 포함하는 이식재가 신생골의 성장과 주위 조직 및 혈관 생성에 도움이 되어 가장 바람직하다. 따라서, 대부분의 세라믹 골이식재들은 성분에 관계없이 다공성의 제품이 상용화되고 있으며 자기경화형 골이식재도 기공율이 높은 형태로 개발되고 있다. 소결에 의해 제조되는 세라믹 골이식재는 스폰지 제조법이나 발포법 등을 활용하여 직경 50um 이상의 거대기공을 형성시킬 수 있다. 그러나, 자기경화형 골이식재는 수화반응에 의해 최종 구조가 결정되기 때문에 인위적인 거대기공을 제품 내부에 형성시킬 수 없어 나노 내지 수 마이크로 단위의 미세기공을 포함하는 제품으로 개발되고 있다. 이는 골이식재 내부로의 조직 성장과 신생 뼈의 전달을 위한 유효공간인 거대기공을 제공할 수 없는 단점이 있어 골대체재로 활용하기 위한 구조적 개선이 필요한 실정이다.
In addition, the most important of the components of the bone graft material is porosity, the implant containing pores having an average diameter of 50 ~ 300um is most preferable to help the growth of new bone and the formation of surrounding tissues and blood vessels. Therefore, most ceramic bone grafts are commercially available in porous products regardless of the components, and self-curing bone grafts have been developed in a high porosity form. Ceramic bone graft material produced by sintering can form a large pore diameter of 50um or more using a sponge manufacturing method or a foaming method. However, the self-curing bone graft material has been developed as a product containing micro-pores of nano to several micro units because the final structure is determined by the hydration reaction can not form artificial macropores inside the product. This is a situation that requires a structural improvement to be used as a bone skeleton because there is a disadvantage that can not provide a large pore, which is an effective space for tissue growth and new bone delivery into the bone graft material.
따라서, 본 발명은 인체 내로의 주입성과 이식 후의 생분해성을 고려하며, 특히 상기한 종래 기술에 있어서의 기술적 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 주요 목적은 생체 내로 용이하게 주입될 수 있고 또한 일정 시간 경과 후 생체 내에서 분해 흡수되는 생분해성의 인산칼슘계로서, 시술 후 자기경화형 골이식재 내부로의 조직 성장과 신생 뼈의 전달을 위한 유효공간인 거대기공을 효과적으로 제공할 수 있는 인산칼슘계 주입성의 자기경화형 골이식재를 제공하기 위한 것이다.Accordingly, the present invention is conceived in view of the implantability into the human body and the biodegradability after transplantation, in particular in view of the above technical problems in the prior art, the main object of the present invention can be easily injected into the living body Biodegradable calcium phosphate that is decomposed and absorbed in vivo after a certain period of time, and it is calcium phosphate-based injection that can effectively provide macropores, which are effective spaces for tissue growth and transfer of new bone into the self-curing bone graft material after the procedure. To provide a sex self-hardening bone graft material.
본 발명의 다른 목적은 상기한 우수한 특징을 가지는 새로운 인산칼슘계 주입성의 자기경화형 골이식재를 이용하여 이를 원하는 부위에 용이하게 주입할 수 있는 경화 용액 및 그의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a curing solution and a method for producing the same, which can be easily injected into a desired site by using a novel calcium phosphate-based injectable self-curing bone graft material having the above-described excellent characteristics.
본 발명의 또 다른 목적은 상기한 우수한 특징을 가지는 새로운 인산칼슘계 주입성의 자기경화형 골이식재를 원하는 부위에 용이하게 주입할 수 있는 골이식재 분말 및 이를 경화시키기 위한 용액으로 구성되는 인산칼슘계 주입성의 자기경화형 골이식재 주입용 키트를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is a calcium phosphate-based injectable composition consisting of a bone graft material powder and a solution for curing the new calcium phosphate-injectable self-curing bone graft material having an excellent feature described above can be easily injected into a desired site It is to provide a kit for self-curing bone graft material injection.
본 발명은 또한 상기한 명확한 목적 이외에 이러한 목적 및 본 명세서의 전반적인 기술로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.
The present invention may also be directed to accomplish these and other objects, which can be easily derived by those skilled in the art from the overall description of the present specification, in addition to the above-mentioned and obvious objects.
상기한 본 발명의 목적은 종래의 자기경화형 골이식재가 수화반응에 의해 최종 구조가 결정되기 때문에 거대기공을 제품 내부에 형성시킬 수 없었다는 점에 착안하여 골시멘트의 주성분인 제3인산칼슘을 미리 특정한 크기의 비드 타입으로 소성하여 일정비율로 부가되도록 하여 골이식재 분말을 형성하므로 상기한 종래의 문제점이 해결하여 유동성의 부여와 함께 내부에 거대기공을 효과적으로 제공할 수 있음을 밝혀내어 달성될 수 있었다.
The above object of the present invention is that the conventional self-curing bone graft material was not able to form the macropores inside the product because the final structure is determined by the hydration reaction, so that tricalcium phosphate, which is the main component of bone cement, was previously identified. Since the bone graft powder is formed by sintering to a bead type of size to be added at a constant ratio, the conventional problem can be solved by finding out that it is possible to effectively provide a large pore inside with provision of fluidity.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인산칼슘계 주입성의 자기경화형 골이식재;Calcium phosphate implantable self-curing bone graft material of the present invention for achieving the above object;
베타형-제3인산칼슘(β-Ca3(PO4)2, β-tricalcium phosphate; β-TCP), 인산제1칼슘(Ca(H2PO4)2H2O, Monocalcium phosphate monohydrate; MCPM) 및 산성피로인산나트륨(Na2H2P2O7, Sodium pyrophosphate dibasic ; SPD)으로 구성됨을 특징으로 한다.Beta-tricalcium phosphate (β-Ca 3 (PO 4 ) 2 , β-tricalcium phosphate; β-TCP), calcium phosphate (Ca (H 2 PO 4 ) 2 H 2 O, Monocalcium phosphate monohydrate; MCPM ) And acidic pyrophosphate (Na 2 H 2 P 2 O 7 , Sodium pyrophosphate dibasic; SPD).
본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 자기경화형 골이식재는 베타형-제3인산칼슘(β-TCP)이 50 내지 90wt%, 인산제1칼슘(MCPM)이 8 내지 50wt% 그리고 산성피로인산나트륨(SPD)이 2wt%를 넘지 않는 조성비로 구성되는 것임을 특징으로 한다.According to another configuration of the present invention, the self-curing bone graft material is beta-calcium phosphate (β-TCP) 50 to 90wt%, first calcium phosphate (MCPM) is 8 to 50wt% and acidic pyrophosphate ( SPD) is characterized by consisting of a composition ratio not exceeding 2wt%.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 베타형-제3인산칼슘(β-TCP)은 분말과 구형 비드(bead)로 구성됨을 특징으로 한다.According to another configuration of the present invention, the beta-type tricalcium phosphate (β-TCP) is characterized by consisting of powder and spherical beads (bead).
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 베타형-제3인산칼슘(β-TCP)의 비드는 분말 총 중량에 대해 30% 내지 50%의 비율로 구성됨을 특징으로 한다.According to another configuration of the present invention, the beta-type calcium phosphate (β-TCP) beads are characterized in that the ratio of 30% to 50% relative to the total weight of the powder.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 베타형-제3인산칼슘(β-TCP)의 비드는 직경이 45um 내지 75um으로 기공율이 60% 이상인 것을 특징으로 한다.According to another configuration of the present invention, the beta-type calcium phosphate (β-TCP) beads are characterized in that the porosity of 60% or more with a diameter of 45um to 75um.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 베타형-제3인산칼슘(β-TCP)의 비드는 스프레이 드라이를 통해 구형화된 후 1050℃ 내지 1150℃의 범위에서 소결된 것임을 특징으로 한다.
According to another configuration of the present invention, the beta-type tricalcium phosphate (β-TCP) beads are characterized in that sintered in the range of 1050 ℃ to 1150 ℃ after being spherical through the spray drying.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인산칼슘계 주입성의 자기경화형 골이식재 용액의 제조방법은;Method for producing a calcium phosphate-based injectable self-curing bone graft solution of the present invention for achieving the above another object;
베타형-제3인산칼슘(β-Ca3(PO4)2, β-tricalcium phosphate; β-TCP), 인산제1칼슘(Ca(H2PO4)2H2O, Monocalcium phosphate monohydrate; MCPM) 및 산성피로인산나트륨(Na2H2P2O7, Sodium pyrophosphate dibasic ; SPD)으로 구성된 골이식재 분말을 산성용액에 용해하여 제조함을 특징으로 한다.Beta-tricalcium phosphate (β-Ca 3 (PO 4 ) 2 , β-tricalcium phosphate; β-TCP), calcium phosphate (Ca (H 2 PO 4 ) 2 H 2 O, Monocalcium phosphate monohydrate; MCPM ) And acidic pyrophosphate (Na 2 H 2 P 2 O 7 , Sodium pyrophosphate dibasic; SPD) is characterized in that the bone graft material powder is prepared by dissolving in an acid solution.
본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 산성 용액은 구연산과 키토산 혼합용액임을 특징으로 한다.According to another configuration of the present invention, the acidic solution is characterized in that the citric acid and chitosan mixed solution.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 구연산과 키토산 혼합용액은 구연산과 0.1wt% 키토산 혼합 용액임을 특징으로 한다.According to another configuration of the present invention, the citric acid and chitosan mixed solution is characterized in that the mixed solution of citric acid and 0.1 wt% chitosan.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 산성 용액은 인산과 황산 수용액으로 구성된 것임을 특징으로 한다.According to another configuration of the invention, the acidic solution is characterized in that consisting of aqueous solution of phosphoric acid and sulfuric acid.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 황산은 0.1M 이하 황산임을 특징으로 한다.According to another configuration of the invention, the sulfuric acid is characterized in that less than 0.1M sulfuric acid.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 구연산은 50mM 내지 500mM 범위인 것이고, 상기 인산은 1.5M 내지 2.0M 농도인 것을 사용함을 특징으로 한다.According to another configuration of the present invention, citric acid is in the range of 50mM to 500mM, the phosphoric acid is characterized in that the use of 1.5M to 2.0M concentration.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 산성 용액은 골이식재 분말에 대하여 그 혼합 비율을 분말 1g당 용액 0.4 내지 0.6ml로 되도록 사용함을 특징으로 한다.
According to another configuration of the present invention, the acidic solution is characterized in that the mixing ratio with respect to bone graft material powder is used so that 0.4 to 0.6ml of solution per 1g of powder.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 인산칼슘계 주입성의 자기경화형 골이식재 주입용 키트는;Kit for injecting calcium phosphate-based injectable self-curing bone graft material of the present invention for achieving the above another object;
베타형-제3인산칼슘(β-Ca3(PO4)2, β-tricalcium phosphate; β-TCP), 인산제1칼슘(Ca(H2PO4)2H2O, Monocalcium phosphate monohydrate; MCPM) 및 산성피로인산나트륨(Na2H2P2O7, Sodium pyrophosphate dibasic ; SPD)으로 구성된 골이식재 분말과 산성용액으로 구성된 것임을 특징으로 한다.Beta-tricalcium phosphate (β-Ca 3 (PO 4 ) 2 , β-tricalcium phosphate; β-TCP), calcium phosphate (Ca (H 2 PO 4 ) 2 H 2 O, Monocalcium phosphate monohydrate; MCPM ) And acidic pyrophosphate (Na 2 H 2 P 2 O 7 , Sodium pyrophosphate dibasic; SPD) is composed of a bone graft powder and an acid solution.
본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 베타형-제3인산칼슘(β-TCP)은 분말 50 내지 70%와 구형 비드(bead) 30% 내지 50%로 구성됨을 특징으로 한다.According to another configuration of the present invention, the beta-type tricalcium phosphate (β-TCP) is characterized in that the powder consists of 50 to 70% and spherical beads (30% to 50%).
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 산성 용액은 구연산과 키토산 혼합용액이거나 인산과 황산 수용액임을 특징으로 한다.
According to another configuration of the invention, the acidic solution is characterized in that the citric acid and chitosan mixed solution or phosphoric acid and sulfuric acid aqueous solution.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 인산칼슘계 주입성의 자기경화형 골이식재는 일정비율의 비드를 포함하는 인산칼슘계 세라믹 골이식재로서 주입성과 이식 후의 생분해성이 우수하고, 또한 이러한 골이식재를 이용한 자기경화형 골이식재 용액의 제조방법과 이를 제조하기 위한 키트를 혼합한 골이식재는 혼합 직후 높은 유동성을 보여 주사기와 같은 주입용 도구에 쉽게 옮겨 담을 수 있고 조건에 따라 혼합 후 5분 이내 생체 내의 원하는 부위로 효과적으로 주입이 가능하며, 또한 경화 후 인산제2칼슘 혹은 인산제2칼슘(DCPD)와 베타형-제3인산칼슘으로 구성된 골이식재로서 50um 내외 직경의 거대기공을 포함하여 조직 성장과 신생 뼈의 전달을 위한 유효공간인 거대기공을 효과적으로 제공할 수 있게 한다.
The calcium phosphate-injectable self-curing bone graft material of the present invention configured as described above is a calcium phosphate-based ceramic bone graft material containing a certain ratio of beads, which is excellent in biodegradability after implantation and transplantation, and is also a self-curing material using such bone graft material. The bone graft material, which is a method of preparing a bone graft solution and a kit for producing the same, exhibits high fluidity immediately after mixing, and can be easily transferred to an injection tool such as a syringe. It is a bone graft composed of dicalcium phosphate or dicalcium phosphate (DCPD) and beta-tricalcium phosphate after hardening. It contains large pores with a diameter of about 50um and transfers bone growth. It is possible to effectively provide the macropores, which are effective spaces.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 베타형 트리칼슘포스페이트 구형 비드와 표면 이미지(도 1의 내부 이미지) 사진이고,
도 2는 본 발명에 따른 주입형의 자기경화형 골이식재를 구연산-키토산 수용액을 사용하여 주입 경화 후의 미세구조 사진이고,
도 3은 도 2에 따른 구연산-키토산 수용액을 활용한 자기경화형 골이식재의 경화 후 엑스선회절분석 결과를 나타내는 그래프로, 경화된 세라믹 골이식재가 100% DCPD로 구성된 것을 나타내고,
도 4는 본 발명에 따른 주입형의 자기경화형 골이식재를 인산-황산 수용액을 사용하여 주입 경화 후의 미세구조 사진이고,
도 5는 도 4에 따른 인산-황산 수용액을 활용한 골이식재 경화 후 엑스선회절분석 결과를 나타내는 그래프로, 경화된 세라믹 골이식재가 DCPD와 β-TCP가 혼합되어 구성된 것을 나타내고,
도 6은 본 발명에 따른 β-TCP 비드의 소결온도에 따른 자기경화형 골이식재 내부 구조 사진으로 도 6a는 1050℃에서 소결된 비드를 사용한 골이식재의 내부구조 사진이고, 도 6b는 1200℃에서 소결된 비드를 사용한 골이식재의 내부구조 사진이다.1 is a beta-type tricalcium phosphate spherical bead prepared according to an embodiment of the present invention and the surface image (inner image of Figure 1) photograph,
2 is a microstructure photograph of the injection-type self-curing bone graft material according to the present invention after injection curing using citric acid-chitosan aqueous solution,
Figure 3 is a graph showing the results of X-ray diffraction analysis of the self-curing bone graft material using the citric acid-chitosan aqueous solution according to Figure 2, showing that the cured ceramic bone graft material is composed of 100% DCPD,
4 is a microstructure photograph of the injection-type self-curing bone graft material according to the present invention after injection curing using an aqueous phosphate-sulfuric acid solution,
Figure 5 is a graph showing the results of X-ray diffraction analysis after curing the bone graft material using the phosphoric acid-sulfuric acid aqueous solution according to Figure 4, showing that the cured ceramic bone graft material is a mixture of DCPD and β-TCP,
6 is a picture of the internal structure of the self-curing bone graft material according to the sintering temperature of β-TCP beads according to the present invention, Figure 6a is a picture of the internal structure of the bone graft using beads sintered at 1050 ℃, Figure 6b is sintered at 1200 ℃ Picture of internal structure of bone graft using beads
이하, 본 발명을 첨부 도면을 참고로 바람직한 실시형태에 의해 더욱 자세하게 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명의 생분해성이 있는 주입성 세라믹 골이식재는 베타형-제3인산칼슘(β-TCP), 인산제1칼슘(MCPM), 산성피로인산나트륨(SPD)으로 구성되며, 이들 조성물의 분말은 구연산과 키토산 혼합용액 혹은 인산과 황산 수용액으로 구성되는 용액에 분산되어 진다.According to a preferred embodiment of the present invention, the biodegradable injectable ceramic bone graft material of the present invention is beta-tertiary calcium phosphate (β-TCP), monobasic calcium phosphate (MCPM), acidic pyrophosphate (SPD) The powder of these compositions is dispersed in a solution consisting of citric acid and chitosan mixed solution or phosphoric acid and sulfuric acid aqueous solution.
베타형-제3인산칼슘(β-TCP), 인산제1칼슘(MCPM), 산성피로인산나트륨(SPD)으로 구성된 상태 즉, 용액에 분산되기 전의 분말 상태를 골이식재라고 칭할 수도 있으나 설명의 편의를 위해 용액에 분산되기 전에는 골이식재 분말(여기서의 '골이식재 분말'에는 후술하는 바와 같이 'β-TCP 비드'를 포함하는 넓은 개념이다)이라 칭하기로 한다.The state consisting of beta-type tricalcium phosphate (β-TCP), monobasic calcium phosphate (MCPM), and acidic pyrophosphate (SPD), that is, the powder state before dispersing in the solution may be referred to as bone graft material. Before it is dispersed in the solution for the bone graft powder (here 'bone graft powder' is referred to as a broad concept including 'β-TCP beads' as described later).
상기 본 발명에 따른 골이식재 분말은 바람직하기로는 β-TCP: 50 내지 90 wt%, MCPM: 8 내지 50 wt%, SPD: 0 내지 2 wt%로 구성될 수 있다.The bone graft powder according to the present invention may preferably be composed of β-TCP: 50 to 90 wt%, MCPM: 8 to 50 wt%, SPD: 0 to 2 wt%.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 베타형 트리칼슘포스페이트 구형 비드와 표면 이미지(도 1의 내부 이미지) 사진으로, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르며, 상기 β-TCP는 분말과 함께 도 1에 나타난 바와 같은 형상의 비드(bead)를 일정비율로 포함하는데, 여기서 β-TCP 분말은 0.5 내지 5um의 크기를 가지는 미세 가루에 해당하고, 바람직하기로는 상기 비드는 β-TCP 총 중량에 대하여 30 내지 50% 포함할 수 있다. β-TCP 분말의 크기가 너무 미세한 경우에는 발열과 더불어 반응속도가 너무 빠른 문제점이 발생할 수 있다.1 is a photograph of a beta-type tricalcium phosphate spherical bead prepared according to an embodiment of the present invention and a surface image (inner image of FIG. 1), according to a preferred embodiment of the present invention, wherein β-TCP is combined with powder A bead having a shape as shown in FIG. 1 is included in a predetermined ratio, wherein β-TCP powder corresponds to a fine powder having a size of 0.5 to 5 um, and preferably, the bead is added to the total weight of β-TCP. It may contain 30 to 50% relative to. If the size of the β-TCP powder is too fine, there may be a problem that the reaction rate is too fast with heat generation.
바람직하기로는 본 발명에 따른 상기 β-TCP 비드는 구형의 형상이며, 이러한 비드는 통상적인 스프레이 드라이에 의해 구형화하고, 이렇게 구형화한 비드를 1050 내지 1250℃, 바람직하기로는 1050 내지 1150℃ 범위에서 2시간 동안 소결하고, 소결 후 얻어진 구형 비드를 체(sieve)를 활용하여 45 내지 75um 범위로 되는 것을 분급하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 비드는 기공율이 60% 이상인 것을 사용하는 것이 자기경화형 골이식재 내부의 거대기공 형성에 유리하다. 상기 소결 온도는 비드의 치밀성에 영향을 미치는데, 1250℃ 이상에서는 비드가 치밀해져 기공도가 60% 이하로 낮아지고 결과적으로 경화 후 골이식재 내부 기공형성에 부적합하게 되어 바람직하기 않다. 구체적으로, 1200℃에서 소결된 비드를 50wt% 활용하였을 때, 도 6b의 SEM 이미지와 같이 기공 내부에 미반응한 비드가 존재하여 바람직하지 않다. 즉, 1200℃ 이상으로 소결한 비드의 경우 기공율이 60%가 넘더라도 경화 반응 이후 내부 구조에 잔류하여 기공형성을 방해하여 바람직하지 않다. 반면, 도 6a의 SEM 이미지에서와 같이 1050℃에서 소결한 비드의 경우 경화 반응 이후 내부 구조에 양호한 거대기공을 형성 하여 골이식재의 구조를 가장 바람직하게 한다. 따라서, 골이식재 내부의 기공형성을 위해 1050℃ 내지 1150℃ 범위에서 소결된 구형 비드를 사용하는 것이 가장 바람직하다.Preferably the β-TCP beads according to the invention are spherical in shape, and these beads are spherical by conventional spray drying, and the spherical beads are thus 1050 to 1250 ° C., preferably 1050 to 1150 ° C. Sintering for 2 hours at, and the spherical beads obtained after sintering can be used by classifying the sieve (sieve) to be in the range of 45 to 75um. In addition, it is advantageous to use the beads having a porosity of 60% or more to form macropores in the self-curing bone graft material. The sintering temperature affects the denseness of the beads, the beads are denser at 1250 ° C. or lower and the porosity is lowered to 60% or less, resulting in unsuitability for internal pore formation after bone hardening. Specifically, when 50 wt% of the beads sintered at 1200 ° C. is used, unreacted beads are present in the pores as in the SEM image of FIG. 6B, which is not preferable. That is, in the case of beads sintered at 1200 ° C. or higher, even if the porosity exceeds 60%, it is not preferable because it remains in the internal structure after the curing reaction and prevents pore formation. On the other hand, in the case of the beads sintered at 1050 ℃ as shown in the SEM image of Figure 6a to form a good macropores in the internal structure after the curing reaction is most preferably the structure of the bone graft material. Therefore, it is most preferable to use spherical beads sintered in the range of 1050 ° C to 1150 ° C for pore formation in the bone graft material.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 β-TCP는 분말 50 내지 70%와 비드 30% 내지 50%로 구성되도록 하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기 비드의 혼합 비율이 증가함에 따라 자기경화형 골이식재 제조 시 흐름성(Flow-ability)이 증가하는 반면 압축강도는 저하하는 경향이 있다. 비드 혼합 비율이 β-TCP 총 중량의 30% 미만인 경우 혼합은 가능하나 흐름성이 없어 자기경화형 골이식재 혼합 후 주입용기에 옮겨 담기 어려워 바람직하지 않고, 비드의 비율이 50%를 초과하는 경우에는 흐름성이 우수하고 비드의 분해에 의한 경화체 기공 비율이 높아지는 이점은 있으나 경화 이후 압축강도가 매우 낮아져 바람직하지 않다. 따라서, 비드 함량은 β-TCP 총 중량의 30% 내지 50% 범위에서 첨가하여 주는 것이 가장 바람직하다.According to another embodiment of the invention, the β-TCP is preferably used to be composed of 50 to 70% of the powder and 30% to 50% of the beads. As the mixing ratio of the beads increases, the flow strength during the manufacture of the self-curing bone graft material increases, whereas the compressive strength tends to decrease. If the mixing ratio of the beads is less than 30% of the total β-TCP, mixing is possible, but it is difficult to transfer it to the infusion container after mixing the self-curing bone graft material, which is undesirable.If the ratio of beads exceeds 50%, the flow Although it has the advantage of having excellent properties and increasing the rate of pores of the cured product due to the decomposition of the beads, the compressive strength after curing is very low, which is not preferable. Therefore, the bead content is most preferably added in the range of 30% to 50% of the total weight of β-TCP.
또한, 본 발명에 따른 β-TCP 비드는 45 내지 75um의 직경을 갖는 것을 스크리닝하여 사용하였는데, 이는 자기경화형 골이식재가 인체 내 주입되고 주위 조직에 염증을 발생시키지 않도록 하는데 가장 적당한 사이즈이기 때문이다. In addition, the β-TCP beads according to the present invention were used by screening those having a diameter of 45 to 75um, because the self-curing bone graft material is the most suitable size to prevent infusion into the surrounding tissue and injected into the human body.
본 발명에 따른 골이식재 분말은 또한 산성피로인산나트륨(SPD)을 2wt%를 넘지 않는 비율로 포함하도록 하여, 이는 골이식재 주입을 위한 경화지연을 가능케 하여 사용자에게 작업 시간을 제공한다.
The bone graft powder according to the present invention also contains acidic pyrophosphate (SPD) in a proportion of no more than 2wt%, which allows curing delay for bone graft injection, thus providing the user with working time.
본 발명에 따른 인산칼슘계 주입성의 자기경화형 골이식재 용액은 상기한 바와 같이 베타형-제3인산칼슘, 인산제1칼슘 및 산성피로인산나트륨으로 구성된 골이식재 분말을 산성용액에 용해하여 제조할 수 있다.The calcium phosphate-injectable self-curing bone graft solution according to the present invention can be prepared by dissolving a bone graft material powder consisting of beta-tertiary calcium phosphate, first calcium phosphate, and acidic pyrophosphate as described above in an acidic solution. have.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 산성 용액은 구연산과 키토산 혼합용액이나 인산과 황산 수용액을 사용할 수 있다. 상기 구연산과 키토산 혼합용액은 구연산과 0.1wt% 키토산 혼합 용액을 사용할 수 있으며, 또한 상기 황산은 0.1M 이하 황산을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 구연산은 50mM 내지 500mM 범위인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 인산은 1.5M 내지 2.0M 농도인 것을 사용하는 것이 β-TCP의 용해성과 안정성의 측면에서 특히 바람직하다. 또한, 본 발명에 따라 사용되는 키토산은 자기경화형 골이식재 경화 전 점도를 증가시켜 물속에서의 외형 유지를 가능하게 하는 제제로써 0.1wt% 사용하는 것이 바람직하다.According to a preferred embodiment of the present invention, the acidic solution may be a citric acid and chitosan mixed solution or a phosphoric acid and sulfuric acid aqueous solution. The citric acid and chitosan mixed solution may be a citric acid and 0.1wt% chitosan mixed solution, and the sulfuric acid is preferably used less than 0.1M sulfuric acid. In addition, the citric acid is preferably used in the range of 50mM to 500mM, the phosphoric acid is particularly preferred in terms of solubility and stability of β-TCP to use a concentration of 1.5M to 2.0M. In addition, chitosan used in accordance with the present invention is preferably used 0.1wt% as a formulation to increase the viscosity before curing the self-curing bone graft material to maintain the appearance in water.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 산성 용액은 본 발명의 골이식재 분말에 대하여 그 혼합 비율을 분말 1g당 용액 0.4 내지 0.6ml로 되도록 사용하는 것이 유동성의 측면에서 바람직하다.According to another embodiment of the present invention, the acidic solution is preferably used in terms of fluidity, so that the mixing ratio of the bone graft powder of the present invention is 0.4 to 0.6ml of solution per 1g of powder.
본 발명은 또한 베타형-제3인산칼슘, 인산제1칼슘 및 산성피로인산나트륨으로 구성된 골이식재 분말과, 구연산과 키토산 혼합용액 또는 인산과 황산 수용액으로 구성된 인산칼슘계 주입성의 자기경화형 골이식재 주입용 키트를 제공한다.The present invention also provides a calcium phosphate-based injectable self-curable bone graft material consisting of a beta-tertiary calcium phosphate, a first calcium phosphate, and an acidic pyrophosphate powder, and a citric acid and chitosan mixed solution or a phosphoric acid and sulfuric acid solution. Provide a kit for
이러한 본 발명에 따른 키트를 사용함에 의해, 50% 이상의 기공율과 직경 50um 내외의 거대기공을 갖는 인산칼슘계 골이식재를 용이하게 형성할 수 있게 된다.By using the kit according to the present invention, it is possible to easily form a calcium phosphate-based bone graft material having a porosity of 50% or more and a large pore of about 50um in diameter.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면 인산칼슘계 화합물 중 산성에서 안정하며 상온에서 수화반응에 의해 생성 가능한 DCPD를 최종 경화체로 하기 위하여 본 발명에 따른 Ca/P 원료 분말과 함께 유기 혹은 무기산 수용액을 반응 물질로 활용하여, 경화된 골이식재 내부에 거대한 기공을 효과적으로 생성시킨다.As described above, according to the present invention, an organic or inorganic acid aqueous solution is reacted with the Ca / P raw material powder according to the present invention in order to make DCPD which is stable in acidity and can be produced by hydration reaction at room temperature in the calcium phosphate compound. Used as a material, it effectively creates huge pores inside the cured bone graft material.
도 3 및 도 5는 본 발명에 따른 골이식재 경화 후 엑스선회절분석 결과를 각각 나타내는 그래프로, 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 골이식재는 최종 조성이 인체 내에서 생분해가 가능한 인산제2칼슘(DCPD) 만으로 되거나 또는 DCPD에 β-TCP가 일부 포함될 수 있어, 시간이 경과 함에 따라 인체 내에서 분해 흡수되어 진다.
3 and 5 are graphs showing the results of X-ray diffraction analysis after curing the bone graft material according to the present invention, as can be seen in the figure, the bone graft material according to the present invention configured as described above is the final composition in the human body Biodegradable dicalcium phosphate (DCPD) alone or DCPD may contain a part of β-TCP, and as time passes, it is decomposed and absorbed in the human body.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 자세히 설명하지만, 본 발명의 범주가 이들 실시예에 한정되는 것이 아님은 물론이다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Experimental Examples, but the scope of the present invention is not limited to these Examples.
하기의 실시예에서 사용된 원료는 다음과 같다:The raw materials used in the following examples are as follows:
자기경화형 세라믹 골이식재의 반응물 조성은 크게 분말부와 용액부로 나뉘는데, 분말부로 β-TCP는 (주)세렉트론사의 순도 95% 이상인 것을, MCPM은 J. T. Baker사의 순도 102%인 것을, SPD는 Sigma사의 순도 99.0% 이상인 것을 각각 사용하였고, 용액부로 인산은 대정화금사의 순도 85%인 것을, 황산은 대정화금사의 순도 95% 이상인 것을, 아세트산은 삼천화학사의 99.5%인 것을, 키토산은 NOVAMATRIX사의 상표명 "PROTASAN ultrapure"를 사용하였으면, 물은 정제수를 사용하였다.
The reactant composition of self-curing ceramic bone graft is divided into powder part and solution part.The powder part is β-TCP with 95% purity of Certron Co., Ltd., MCPM is 102% purity of JT Baker Co., and SPD is Sigma Co., Ltd. The purity of 99.0% or more was used, respectively. As a solution part, phosphoric acid had a purity of 85% of the major refiner, sulfuric acid had a purity of 95% or more of the major refiner, acetic acid had 99.5% of the Samcheon Chemical company, and chitosan was the NOVAMATRIX company. If "PROTASAN ultrapure" was used, water was used as purified water.
실시예 1. 유기산을 첨가한 인산칼슘계 자기경화형 골이식재 제조 및 분석 Example 1 Preparation and Analysis of Calcium Phosphate Self-curing Bone Graft Material Added Organic Acid
β-TCP, MCPM, 구연산, 키토산을 활용하여 골이식재를 제조하였다. 즉, 60wt%의 분말과 40wt%의 비드로 구성된 β-TCP 80wt%, MCPM 20wt%, 구연산 250mM, 키토산 0.1wt%로 하며 1g분말 당 0.55ml 용액부로 하여 골이식재를 제조하였다. 이렇게 제조된 골이식재는 경화 후 도 2에 도시된 바와 같은 거대 기공을 포함한 경화체가 제조되었다. 경화 완료된 골이식재는 엑스선회절분석을 활용하여 상분석을 시행하였으며 그 결과를 도 3에 나타냈다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이 본 실시예에 따라 제조된 골이식재 경화체는 100% DCPD로 구성된 것을 알 수 있다.
Bone graft material was prepared using β-TCP, MCPM, citric acid and chitosan. That is, β-TCP composed of 60wt% powder and 40wt% beads, 80wt% of MCPM, 20wt% of MCPM, 250mM of citric acid, 0.1wt% of chitosan and the bone graft material was prepared by 0.55ml solution per 1g powder. The bone graft material thus prepared was a cured product including the macropores as shown in FIG. 2 after curing. The hardened bone graft material was subjected to phase analysis using X-ray diffraction analysis and the results are shown in FIG. 3. As can be seen in Figure 3 it can be seen that the cured bone graft material produced according to this embodiment is composed of 100% DCPD.
실시예 2. 무기산을 첨가한 인산칼슘계 자기경화형 골이식재 제조 및 분석 Example 2 Preparation and Analysis of Calcium Phosphate Self-curing Bone Graft Material with Inorganic Acid
β-TCP, MCPM, SDP, 인산, 황산을 활용하여 골이식재를 제조하였다. 즉, 50wt%의 분말과 50wt%의 비드로 구성된 β-TCP 90wt%, MCPM 8.3wt%, SDP 1.7wt%, 인산 1.5M, 황산 0.1M로 하며 분말 1g 당 0.55ml 용액부로 하여 골이식재를 제조하였다. 이렇게 제조된 골이식재는 경화 후 도 4에 도시된 바와 같은 거대 기공을 포함한 경화체가 제조되었다. 도 4에서 알 수 있는 바와 같이 본 실시예에 따라 무기산을 사용하는 경우에는 반응에 참여하지 않은 β-TCP가 있기 때문에 실시예 1의 유기산에 비해 기공율이 낮아질 뿐 아니라 거대 기공의 크기도 직경 50um 이하로 작아짐을 확인할 수 있다. 따라서, 기공크기의 조절을 위해 산성 용액을 선택적으로 활용할 수 있다. 경화 완료된 골이식재는 엑스선회절분석을 활용하여 상분석을 시행하였으며 그 결과를 도 5에 나타냈다. 도 5에 나타난 바와 같이 본 실시예에 따라 제조된 골이식재의 경화체에서는 DCPD와 β-TCP가 동등한 수준으로 혼재되어 있어 엑스선회절분석으로 두 물질을 모두 확인할 수 있다. 또한, 상기 DCPD와 β-TCP가 혼합된 경화체의 경우 그 혼합 비율은 β-TCP, MCPM, 인산의 함량변화를 통해 조절가능이 가능할 것이다.
Bone graft material was prepared using β-TCP, MCPM, SDP, phosphoric acid, and sulfuric acid. In other words, β-TCP 90wt%, MCPM 8.3wt%, SDP 1.7wt%, Phosphoric acid 1.5M, Sulfuric acid 0.1M, which is composed of 50wt% powder and 50wt% bead, and the bone graft material was prepared by 0.55ml solution per 1g of powder. It was. Thus prepared bone graft material was a cured body including a large pore as shown in Figure 4 after curing. As can be seen in Figure 4, when using the inorganic acid according to this embodiment, because there is β-TCP that does not participate in the reaction, not only the porosity is lower than the organic acid of Example 1 but also the size of the macropores 50um or less in diameter It can be confirmed that the smaller. Therefore, an acidic solution may be selectively used for controlling the pore size. The hardened bone graft material was subjected to phase analysis using X-ray diffraction analysis and the results are shown in FIG. 5. As shown in FIG. 5, in the cured product of the bone graft material prepared according to the present embodiment, DCPD and β-TCP were mixed at the same level, so that both materials could be identified by X-ray diffraction analysis. In addition, in the case of the cured product in which the DCPD and β-TCP are mixed, the mixing ratio may be adjustable by changing the content of β-TCP, MCPM, and phosphoric acid.
실험예 1. 소결 온도별 구형 비드 특성 분석 Experimental Example 1. Analysis of spherical beads by sintering temperature
본 발명에 따라 사용되는 β-TCP 비드의 소결온도에 따른 특성을 분석하기 위해, β-TCP를 스프레이 드라이를 통해 구형화한 후 얻어진 구형 비드를 1050, 1100, 1150, 1200 및 1250℃에서 각각 2시간 동안 소결하여 얻은 비드에 대해 측정한 기공율과 표면이미지를 다음 표 1에 나타냈다.In order to analyze the sintering temperature characteristics of the β-TCP beads used according to the present invention, the spherical beads obtained after spheroidizing β-TCP through spray drying were subjected to 2 at 1050, 1100, 1150, 1200 and 1250 ° C, respectively. The porosity and surface image measured for the beads obtained by sintering over time are shown in Table 1 below.
실험예 2. β-TCP 분말과 비드 혼합 비율에 따른 자지경화형 골이식재의 경화 후 특성 분석 Experimental Example 2 Analysis of Post-curing Characteristics of Cure Bone Graft Materials According to β-TCP Powder and Bead Mixing Ratio
본 발명에 따라 사용되는 β-TCP 비드의 혼합비율에 따른 특성을 분석하기 위해, β-TCP 비드를 사용하지 않은 경우(0wt%), 50wt%를 혼합한 경우 및 전부 비드를 사용한 경우(100wt%) 별로 골이식재의 주입을 위한 용액을 제조시의 흐름성과, 경화 후의 압축 강도 및 미세구조를 각각 측정하여 그 결과를 다음 표 2에 나타냈다.In order to analyze the characteristics according to the mixing ratio of the β-TCP beads used according to the present invention, when the β-TCP beads are not used (0wt%), 50wt% is mixed and all the beads are used (100wt% The flowability at the time of preparing the solution for the injection of bone graft material), the compressive strength and the microstructure after curing were respectively measured, and the results are shown in Table 2 below.
상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, β-TCP 비드의 혼합 비율이 증가함에 따라 골이식재 제조 시 흐름성이 증가하지만, 압축강도는 저하함을 알 수 있다.
As can be seen in Table 2, as the mixing ratio of β-TCP beads increases, the flowability during bone graft manufacturing increases, but it can be seen that the compressive strength decreases.
이와 같이 본 발명은 기재된 바람직한 실시형태 및 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.As such, the present invention is not limited to the preferred embodiments and examples described, and it is apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. . Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.
Claims (16)
Beta-tricalcium phosphate (β-Ca 3 (PO 4 ) 2 , β-tricalcium phosphate; β-TCP), calcium phosphate (Ca (H 2 PO 4 ) 2 H 2 O, Monocalcium phosphate monohydrate; MCPM ) And acidic pyrophosphate (Na 2 H 2 P 2 O 7 , Sodium pyrophosphate dibasic; SPD) in the calcium phosphate-based self-curing bone graft material, the beta-tricalcium phosphate (β-TCP) is a powder Calcium phosphate self-curing bone graft material, characterized in that consisting of and bead (bead).
4. The calcium phosphate self-curing bone graft material according to claim 3, wherein the beta-type calcium phosphate (β-TCP) beads are composed of 30% to 50% of the total weight of the β-TCP. .
4. The calcium phosphate self-curing bone graft material according to claim 3, wherein the beta-type calcium phosphate (β-TCP) beads have a diameter of 45 um to 75 um and a porosity of 60% or more.
4. The calcium phosphate self-curing bone according to claim 3, wherein the beta-tricalcium phosphate (β-TCP) beads are spherical through spray drying and then sintered in the range of 1050 ° C to 1150 ° C. Implants.
Beta-tricalcium phosphate (β-Ca 3 (PO 4 ) 2 , β-tricalcium phosphate; β-TCP), calcium phosphate (Ca (H 2 PO 4 ) 2 H 2 O, Monocalcium phosphate monohydrate; MCPM ) And calcium phosphate-based self-curing bone graft kit consisting of an acidic solution and a bone graft powder composed of sodium pyrophosphate (Na 2 H 2 P 2 O 7 , Sodium pyrophosphate dibasic; SPD), wherein the beta-tricalcium phosphate (β-TCP) is a calcium phosphate self-curing bone graft kit, characterized in that consisting of 50% by weight to 70% by weight of powder and 30% by weight to 50% by weight of spherical beads.
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