KR101614571B1 - 임플란트용 재료 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

임플란트용 재료는, 베이스재와, 베이스재의 표면에 형성되며, 실리콘을 포함한 탄소질 박막을 구비한다. 탄소질 박막은, 탄소끼리가 결합된 C-C 성분 및 탄소와 실리콘이 결합된 SiC 성분을 포함하고, SiC 성분의 몰비율은 0.06 이상이다.

Description

임플란트용 재료 및 그 제조방법{IMPLANT MATERIAL AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
본 개시는 임플란트용 재료 및 그 제조방법에 관한 것이며, 특히, 인공치근 및 의치 등, 골세포와의 친화성이 필요한 치과용 재료 및 그 제조방법에 관한 것이다.
현재, 인공치근 등을 비롯한 생체 내에 매입하는 임플란트의 베이스재로서 티타늄 및 티타늄 합금이 생체 적합성, 내식성 및 기계적 강도가 우수하다는 이유로 사용되고 있다. 그러나, 티타늄 및 티타늄 합금으로 된 인공치근을 직접 턱뼈에 고정한 경우, 턱뼈의 골조직 재생의 대사 밸런스가 무너져, 인공치근의 느슨함 및 턱뼈 파괴가 일어날 우려가 있는 것이 알려져 있다.
이와 같은 인공치근의 매입이 실패하는 원인으로서, 인공치근 주위에서 파골세포(osteoclasts)가 유도되어 골파괴가 일어나는 임플란트 주위염이 있다. 임플란트 주위염은, 세균감염 등 미생물 자극 및 과도한 교합력 등의 기계적 자극에 기인하는 경우도 있으나, 인공치근 자체에 의한 파골세포의 활성화에 의해서도 일어난다.
인공치근에 의한 파골세포의 활성화는 임플란트 초기 매입 시에도 발생한다. 초기 매입 시에 출현한 파골세포는 임플란트의 골유착(osseointegration)을 방해하며, 임플란트가 실패에 이르는 원인이 된다.
이와 같은 파골세포의 활성화는 티타늄 및 티타늄 합금이 골세포와 충분한 친화성을 갖지 않음에 의해 일어난다고 생각할 수 있다. 골세포와의 친화성이 불충분한 재료의 표면에서는, 파골 전구세포로부터 파골세포로의 분화가 촉진되며, 이에 따라 골파괴가 일어나 버린다. 티타늄 및 티타늄 합금은 비교적 골세포와의 친화성이 높은 재료인 것이 알려져 있다. 그러나, 친화성이 충분하다고는 할 수 없으며, 매입 대상자의 턱뼈 상태나 구강내 상태 등에 따라 인공치근의 매입이 실패해 버린다.
인공치근 등의 임플란트와 골세포와의 친화성을 향상시키는 방법으로서 DLC막(diamond-like carbon thin film)에 의한 피복이 시도된다(예를 들어, 특허문헌 1을 참조). DLC막은, 탄소를 주성분으로 하며, 표면이 평활하고 불활성이므로 생체와의 적합성이 우수하다. 이로써, 골세포와의 친화성에 있어서도 우수하다고 생각된다.
일본 특허공개 2002-204825호 공보
Muhbalt L. 외, "IntJ Oral Maxillofac Implants", 1989년, vol. 4, p.125∼130
그러나, DLC막에 의해 피복된 인공치근 등에는 이하와 같은 문제가 있다. 먼저, DLC막은 딱딱하고 강직한 재료이므로 베이스재와의 밀착성이 충분하지 않으며, 베이스재로부터 박리되거나, 박리되지 않는다 하여도 균열이 생기거나 하는 문제가 있다. DLC막과 베이스재와의 밀착성을 향상시키기 위해, 중간층을 형성하는 방법도 시도된다. 그러나, 인공치근에 가해지는 하중은 300N이라고도 한다(예를 들어, 비특허문헌 1을 참조). 이와 같은 커다란 하중이 가해지는 인공치근에서는, 중간층의 형성만으로는 DLC막의 박리 및 균열 발생을 방지할 수 없다.
DLC막이 박리된 경우는 물론, 미세한 균열이 생긴 것만으로도, 구강 내 환경에 있어서는, DLC막 내측으로 산(酸) 등이 침입한다. 이에 따라, 베이스재가 부식되거나, DLC막의 박리가 촉진되거나 하므로, 내구성이 크게 저하된다. 이로써, 균열의 발생 방지는 DLC막에 의해 피복된 인공치근을 실현하는 데 있어서 매우 중요하다.
또, DLC막에 대해, 항 혈전성, 세포부착성 및 세포독성 등에 대해 검토한 결과는 있으나, 파골 전구세포로부터 파골세포로의 분화에 어떠한 영향을 미치는 지의 검토는 되지 않았다.
이상과 같은 문제는, 인공치근 이외의, 의치 및 치관 수복물(齒冠修復物) 등의 치과용 재료 그리고 인공뼈 및 인공관절 등 커다란 하중이 가해지며 또 골세포와의 높은 친화성이 요구되는 다른 임플란트에 있어서도 마찬가지로 일어난다.
본 개시는, 상기 문제를 해결하고, 파골 전구세포로부터 파골세포로의 분화를 억제하며 또 커다란 하중이 가해진 경우에도 열화가 발생하기 어려운 임플란트용 재료를 실현할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 개시는 임플란트용 재료를 베이스재의 표면을 덮는 탄화규소 성분을 포함한 탄소질 박막을 구비한 구성으로 한다.
구체적으로, 본 개시의 임플란트용 재료는, 베이스재와, 베이스재의 표면에 형성되며, 실리콘을 포함한 탄소질 박막을 구비하고, 탄소질 박막은, 탄소끼리가 결합된 C-C 성분 및 탄소와 실리콘이 결합된 SiC 성분을 포함하고, SiC 성분의 몰비율은 0.06 이상인 것을 특징으로 한다.
본 개시의 임플란트용 재료는, 베이스재의 표면에 형성된 탄소질 박막을 구비한다. 이로써, 파골 전구세포로부터 파골세포로의 분화를 억제할 수 있고, 우수한 골친화성을 얻을 수 있다. 또, 탄소질 박막이 SiC 성분을 포함하므로, 탄성률이 통상의 탄소질 박막보다 작아진다. 따라서, 베이스재의 표면으로부터 박리되기 어렵고, 균열도 생기기 어렵다. 그 결과, 교합력 등에 의한 과대한 응력이 가해지는 경우에도, 열화가 생기기 어려운 임플란트용 재료를 실현할 수 있다.
본 개시의 임플란트용 재료에 있어서, SiC 성분의 몰비율은 0.5 이하인 것이 바람직하다.
본 개시의 임플란트용 재료에 있어서, 베이스재는 금속이라도 된다. 또, 인공치근, 의치 또는 치관 수복물이라도 된다.
본 개시에 따른 임플란트용 재료의 제조방법은, 임플란트용 베이스재를 준비하는 공정(a)과, 베이스재를 탑재한 챔버 내의 수분을 제거하는 공정(b)과, 공정(a)보다도 후에, 챔버 내로, 탄소원 및 실리콘원이 되는 원료가스를 도입함으로써, 탄소끼리가 결합된 C-C 성분 및 탄소와 실리콘이 결합된 SiC 성분을 포함한 탄소질 박막을 베이스재의 표면에 이온화 증착시키는 공정(c)을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 탄소질 박막의 제조방법은, 챔버 내의 수분을 제거하는 공정을 구비한다. 이로써, 실리콘 도입량을 많게 한 경우에도, 산화 실리콘 성분이 적은 탄소질 박막을 형성할 수 있다. 따라서, 골세포와의 친화성이 우수하며 또 베이스재의 표면으로부터 박리되거나 균열이 생기기 어려운 임플란트용 재료를 실현할 수 있다.
본 개시의 탄소질 박막 및 그 제조방법에 의하면, 파골 전구세포로부터 파골세포로의 분화를 억제하며 또 커다란 하중이 가해진 경우에도 열화가 발생하기 어려운 임플란트용 재료를 실현할 수 있다.
도 1(a)∼(d)는 각각 본 발명의 일 실시예에 의해 얻어진 시료(試料)를 XPS법에 의해 분석한 결과 얻어진 C1s 스펙트럼을 나타내는 차트이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의해 얻어진 시료의 SiC 성분 몰비율과 영률(Young's modulus)의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3(a) 및 (b)는 각각 본 발명의 일 실시예에 의해 얻어진 시료의 굽힘시험 결과를 나타내는 전자현미경 사진이다.
도 4(a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 의해 얻어진 시료의 골적합성의 평가 결과를 나타내는 그래프이며, (a)는 TRAP 발현을 평가한 결과이고, (b)는 카텝신 K(cathepsin K)의 발현을 평가한 결과이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 임플란트는 인공치근이다. 본 실시형태의 인공치근은, 티타늄 등으로 된 베이스재와 베이스재의 표면을 덮는 탄소질 박막을 구비한다. 탄소질 박막은, SP2 결합된 탄소와 SP3 결합된 탄소로 된 비정질(amorphous) 재료인 DLC막(diamond-like carbon thin film)으로 대표되는 재료이다. DLC막은, 일반적으로, 탄소 외에 수소(H) 및 산소(O) 등을 포함한다. 또한, 막 형성 시에, 실리콘(Si) 및 불소(F) 등을 첨가함으로써, 이들 원소를 다양한 비율로 포함하는 탄소질 박막을 형성할 수 있다.
이하에, 인공치근의 표면을 덮는 탄소질 박막에 요구되는 특성에 대해 검토한 결과를 나타낸다.
인공치근에 가해지는 하중은 300N이라고 한다. 나사지름이 2.7㎜, 유효 나사결합 길이가 5㎜인 일반적인 형상의 인공치근이 300N의 하중을 받는 경우, 나사의 스레드(thread)부가 지지하는 하중은 약 7.1N/㎟가 된다. 순(純) 티타늄의 영률은 106GPa이므로, 인공치근의 나사부에 생기는 왜율(distortion rate)은 6.6×10-3%가 된다. 따라서, 인공치근 표면을 덮는 재료는, 이보다 큰 왜곡을 받는 경우에도 균열이 발생하지 않는 재료일 필요가 있다.
또, 골세포와의 친화성을 확보하기 위해, 파골 전구세포로부터 파골세포로의 분화를 억제하는 재료일 필요가 있다. 또한, 구강 내 환경에 있어서, 부식에 강한 재료일 필요가 있다.
이상의 조건을 충족시키는 재료로서, 본원 발명자들은, Si를 첨가한 탄소질 박막이 매우 우수하다는 것을 발견했다. 탄소질 박막을 형성할 시에 Si를 첨가함으로써, 탄소질 박막은 통상의 탄소끼리가 결합된 탄소-탄소(C-C) 결합 외에, 탄소와 Si가 결합된 탄화규소(SiC) 성분을 포함한 탄소질 박막을 형성할 수 있다. 또, SiC 성분의 함유량에 따라 탄소질 박막의 영률은 크게 변화한다. 이에 따라, 균열이 발생되기 어려운 탄소질 박막을 실현할 수 있다.
한편, Si를 첨가한 경우에는, 산화실리콘(SiO2) 성분이 탄소질 박막에 도입되어 버린다. SiO2 성분이 증가되면, 탄소질 박막의 내식성이 저하되어 버린다. 따라서, 균열 발생의 방지와 내식성을 양립시키기 위해서는, 탄소질 박막에 SiC 성분을 도입하면서, SiO2 성분의 생성을 막을 필요가 있다.
탄소질 박막 중의 SiO2 성분은, 탄소질 박막을 형성할 시에 Si와 분위기로부터 공급되는 산소가 반응함으로써 생긴다. 또, 산소의 가장 큰 공급원은 수분이다. 따라서, 수분을 제거한 조건에서 Si를 첨가하여 형성한 탄소질 박막을 베이스재의 표면에 형성함으로써, 골세포와의 친화성이 높고 또 내구성이 우수한 인공치근 등의 임프란트를 실현할 수 있다. 구체적으로는, Si를 포함하며 또 SiO2 성분이 0.05 이하인 탄소질 박막이 바람직하다.
이하, 임플란트에 대해, 실시예를 이용하여 보다 구체적으로 설명한다.
(일 실시예)
-물리적 특성의 검토-
먼저, 베이스재의 표면에 다양한 탄소질 박막을 형성하고, 그 조성과 영률 등 물리적 특성과의 관계를 검토한다.
물리적 특성의 검토에는, 직경 0.5㎜의 스테인리스(JIS규격 SUS316) 와이어를 베이스재로서 이용한다 먼저, 베이스재를 이온화 증착장치의 챔버 내에 세트하여, 클리닝을 30분간 실시한다. 클리닝은, 챔버 내에 아르곤(Ar) 가스를 압력이 10-1Pa∼10-3Pa(10-3Torr∼10-5Torr)가 되도록 도입한 후, 방전을 실시함으로써 Ar 이온을 발생시키고, 발생된 Ar 이온을 베이스재의 표면에 충돌시킴으로써 실시한다.
다음은, 챔버에 벤젠 및 테트라메틸실란(Si(CH3)4)을 도입하면서 5분∼10분간 방전을 실시함으로써 규소(Si) 및 탄소(C)를 주성분으로 하는 막 두께가 100㎚인 비정질상의 DLC막인 탄소질 박막을 형성한다. 테트라메틸실란의 도입량을 변화시킴으로써 Si 함유량이 다른 탄소질 박막을 형성한다.
탄소질 박막 형성 전에, 챔버를 80℃로 승온시키고, 2시간 베이킹을 실시한다. 이로써, 챔버 내에 잔류하는 수분을 제거하고, 막 형성 중에 Si가 산화됨에 따른 SiO2 생성을 저감시킨다. 탄소질 박막 표면의 SiO2 성분을 저감시키는 방법으로는, 표면만 조성을 바꾸고 Si을 포함하지 않는 탄소질 박막을 적층하는 방법도 생각할 수 있다. 그러나, 이 경우에는, 막 형성이 복잡해진다. 또, 탄소질 박막끼리의 계면으로부터 박리될 우려도 있다.
탄소질 박막의 조성은 X선 광전자 분광 분석법(XPS법)에 의해 실시한다. 측정에는 JEOL사제의 XPS장치 JPS9010을 이용한다. X선 원(源)으로는, AlKα선(1486.3eV)을 이용하며, 가속전압을 12.5㎸, 방출전류를 15㎃로 하여, 진공도가 8×10-7㎩인 조건에서 측정을 실시한다. 측정범위는, 임의로 선택한 직경 5㎜의 영역이며, 검출기를 수직방향에 대해 75도 경사지게 함으로써, 깊이 5㎚ 정도의 위치까지의 정보를 얻는다.
또, 얻어진 스펙트럼의 백그라운드는 Shirley법에 의해 제거한다. 시료의 측정에 있어서는, 0.2eV의 챠지 시프트(charge shift)가 해석 정밀도에 영향을 준다. 이로써, 금 나노입자를 시료 표면의 일부에 적하하고 건조시켜, 금 결합 에너지(Au4f7/2)로부터의 시프트 양을 먼저 구하고, 챠지 보정을 실시한다.
시료 중의 전(全) 카본에 대한 SiC 성분의 몰비율([SiC]/[C])은, C1s의 스펙트럼을 곡선 맞춤(curve fitting)에 의해 분할함으로써 구한다. 먼저, C1s의 스펙트럼을, SP3 탄소-탄소결합(SP3:C-C), 흑연탄소-탄소결합(SP2:C-C), SP3 탄소-수소결합(SP3:C-H), 및 SP2 탄소-수소결합(SP2:C-H)의 4가지 성분으로 분할한다. 각 성분의 피크 중심값은 각각 283.7eV∼283.8eV, 284.2eV∼284.3eV, 284.7eV∼284.8eV 및 285.3eV∼285.4eV로 한다. 또한 저 에너지측에 남겨진 피크를 탄소-규소결합(SiC) 성분으로서 분할하고, 고 에너지측에 남겨진 피크를 탄소-산소결합(C-Ox) 성분으로서 분할한다. SiC 성분의 피크 중심값은 283.1eV∼283.2eV로 한다. C1s의 스펙트럼에서 얻어진 전 탄소의 적분강도와 SiC 성분의 적분강도의 비율을 SiC 성분의 몰비율([SiC]/[C])로 한다.
시료 표면의 SiO2 성분의 몰비율은, 시료면에 대해 광전자의 검출기를 75° 기울여, 표면이 민감해지는 조건에서 측정한다. 얻어진 C1s 및 Si2p 스펙트럼으로부터 Si와 C의 농도비율([Si]/([Si]+[C]))을 상대감도계수를 이용하여 산출한다. 또, Si2p의 스펙트럼을 곡선 맞춤함으로써 SiO2 성분의 적분강도를 구한다. Si2p의 스펙트럼으로부터 얻어진 전 Si의 적분강도와, SiO2 성분의 적분강도와의 비율에, Si와 C의 농도비율을 곱함으로써 SiO2 성분의 몰비율[SiO2]/([Si)]+[C])로 한다.
도 1(a)∼(d)는, 얻어진 시료를 XPS법에 의해 측정하여 얻어진 C1s 피크 및 그 곡선 맞춤의 결과를 나타낸다. 도 1(a)∼(d)에 나타낸 샘플의 오제 전자(Auger electron) 분광분석에 의해 구한 Si의 함유량은 각각 0%, 3%, 19% 및 27%이다. 오제 전자 분광분석은, PHISICAL ELECTRONICS사제의 PHI-660형 주사형 오제 전자 분광장치를 이용하여 실시한다. 전자총의 가속전압은 10㎸로 하고, 시료 전류가 500㎁인 조건에서 측정한다. 또, Ar 이온총의 가속전압은 2㎸로 하고, 스퍼터링 레이트는 8.2㎚/min으로 설정한다.
도 1(a)∼(d)에 나타내듯이, Si 함유량이 증가됨에 따라, SiC의 피크 비율이 점차 커진다. 곡선 맞춤으로부터 구한 SiC 성분의 몰비율([SiC]/[C])은 각각 0, 0.004, 0.064 및 0.13이다. 또, [SiO2]/([Si]+[C]) 값은 모두 0.015 이하이다.
다음은, 얻어진 시료의 영률을 측정한다. 영률 측정은, Hysitron사제의 고감도(0.0004㎚, 3nN) 센서를 탑재한 90도 삼각추의 다이아몬드 압자(壓子)를 이용한 나노인덴테이션(nanoindentation)법에 의해 실시한다. 압흔(壓痕) 상태의 측정에는 시료 표면을 미세한 탐침(probe)으로 주사(走査)함으로써 3차원 형상을 고배율로 관찰할 수 있는 현미경인 Shimadzu사제의 주사형 프로브 현미경(SPM: Scannig Probe Microscope)을 이용한다. 나노인덴테이션에 의한 측정조건은 100μN의 정밀도로 다이아몬드 압자를 제어하면서 시료를 압입하고, 하중-변위 곡선의 해석으로 탄성률을 정량한다. 압자의 누름시간은 5초로 하고, 또 인발시간도 5초로 설정하여 측정을 실시한다.
도 2는, 얻어진 시료의 SiC 성분의 몰비율([SiC]/[C])과 영률의 관계를 나타낸다. [SiC]/[C]가 커짐에 따라 영률은 급격하게 저하되고, [SiC]/[C]가 0.06 정도에서 거의 일정하게 된다.
다음은, 왜곡에 의한 균열발생에 대해 평가를 실시한다. 얻어진 시료를 반지름 50㎜가 되도록 굽힌 후, 굽힌 부위를 전자현미경(Hitachi사제, TM-1000)의 반사 전자상(電子像)을 이용하여 관찰함으로써 평가를 실시한다.
도 3(a)는, [SiC]/[C]가 0.13인 시료에 대해 균열 발생을 측정한 결과를 나타내나, 탄소질 박막의 박리 및 균열 발생은 확인되지 않았다. 한편, 도 3(b)는, [SiC]/[C]가 0인 시료에 대해 측정한 결과를 나타내나, 탄소질 박막에 미세한 균열이 생기고, 막 박리가 생긴 것을 알 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 인공치근에 생기는 왜율은 6.6×10-3%이다. 한편, 직경 0.5㎜의 와이어를 반지름 50㎜로 굴곡시킨 경우 외주측의 왜율은 0.25%가 된다. 따라서, [SiC]/[C]가 0.13인 탄소질 박막은, 인공치근의 나사 스레드가 받는 왜곡을 상회하는 왜곡을 받아도 충분한 내균열성 및 내박리성을 갖고 있는 것이 명백하다. 탄소질 박막의 영률은, [SiC]/[C]가 0.06 이상에서 거의 일정해진다. 따라서, 인공치근의 표면을 덮는 탄소질 박막의 균열을 방지하기 위해서는, [SiC]/[C]를 0.06 이상으로 하면 되고, 0.1 이상으로 하는 것이 바람직하다. 단, [SiC]/[C]가 증대되면, 탄소질 박막으로서의 특성이 없어져 버리므로, [SiC]/[C] 값은 0.5 이하로 하는 것이 바람직하다.
-골적합성의 검토-
다음은, 베이스재의 표면에 형성한 탄소질 박막의 골적합성에 대해 평가를 실시한다. 골적합성의 검토에 있어서는, 티타늄판 표면에 탄소질 박막을 형성한 시료를 이용한다. 평가에 이용한 탄소질 박막의 [SiC]/[C] 값은 0.013이다.
시료의 골적합성은, 이하와 같이 하여 파골세포 분화를 측정함으로써 평가한다. 먼저, 시료와 파골 전구세포를 파골세포 분화 유도인자(Receptor Activator of NF-kB Ligand: 이하, RANKL)의 존재 하에서 접촉시키고, 37℃에서 세포 배양한다. 파골 전구세포는, RANKL의 존재에 의해 파골세포로 분화하는 것이 확립되어 있는 셀 라인 RAW264.7 세포(TIB-71, ATCC)를 이용한다.
다음은, 분화관련 유전자인 TRAP(tartrate-resistant acid phosphatase) 및 카텝신 K(cathepsin K)의 발현을 중합효소 연쇄반응(PCR)법을 이용하여 정량함으로써, 파골세포로의 분화를 평가한다.
도 4는, 파골세포로의 분화 마커로서 분화관련 유전자 발현을 정량한 결과이며, (a)는 TRAP의 정량 결과를 나타내고, (b)는 카텝신 K의 정량 결과를 나타낸다.
미처리의 티타늄판 및 탄소질 박막을 형성한 티타늄판 중 어느 것에 있어서도, RANKL이 존재하지 않은 경우에는, TRAP 및 카텝신 K의 발현이 거의 없고, RAW264.7 세포의 파골세포로의 분화가 거의 일어나지 않는다. 그러나, RANKL의 존재 하에서는, 탄소질 박막을 형성하지 않은 티타늄판에 있어서, TRAP 및 카텝신 K의 발현이 확인되고, RAW264.7 세포가 파골세포로 분화된다. 한편, 티타늄판을 탄소질 박막에 의해 덮은 경우에는, TRAP 및 카텝신 K의 발현은 거의 확인되지 않았다. 이는, 베이스재를 탄소질 박막에 의해 덮음으로써 골세포와의 친화성이 향상되어, 파골 전구세포로부터 파골세포로의 분화를 억제할 수 있음을 나타낸다.
이상의 설명에 있어서, 인공치근을 예로 설명을 하나, 의치 등에 있어서도 마찬가지의 골적합성 및 내구성을 실현할 수 있다. 또, 금속의 용출을 저감시킬 수 있으므로, 치관 수복 및 의치 수복의 재료로서도 바람직하다.
또, 치과용 재료뿐만이 아니라, 생체 내에 매입되는, 인공뼈 및 인공관절 등, 골세포와 친화성을 필요로 하는 임플란트에 적용하는 것도 가능하다.
실시예에 있어서, 탄소질 박막을 스퍼터링법에 의해 형성하나 다른 방법이라도 된다. 예를 들어, DC 마그네트론 스퍼터링법, RF 마그네트론 스퍼터링법, 화학기상퇴적법(CVD법), 플라즈마 CVD법, 플라즈마 이온 주입법, 중첩(重疊)형 RF 플라즈마 이온 주입법, 이온 도금법, 아크이온 도금법, 이온 빔 증착법 또는 레이저 애블레이션법 등을 이용할 수 있다. 또, 탄소질 박막의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니나, 0.005㎛∼3㎛의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.01㎛∼1㎛의 범위이다.
또, 탄소질 박막은 베이스재의 표면에 직접 형성할 수 있으나, 베이스재와 탄소질 박막을 보다 견고하게 밀착시키기 위해, 베이스재와 탄소질 박막과의 사이에 중간층을 형성해도 된다. 중간층의 재질로는, 베이스재의 종류에 따라 다양한 것을 이용할 수 있으나, 규소(Si)와 탄소(C), 티타늄(Ti)과 탄소(C) 또는 크롬(Cr)과 탄소(C)로 이루어지는 비정질 막 등 공지된 것을 이용할 수 있다. 그 두께는 특별히 한정되지 않으나, 0.005㎛∼0.3㎛의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.01㎛∼0.1㎛의 범위이다.
중간층은 공지의 방법을 이용하여 형성할 수 있으며, 예를 들어 스퍼터링법, CVD법, 플라즈마 CVD법, 용사(溶射)법, 이온 도금법 또는 아크이온 도금법 등을 이용하면 된다.
본 개시에 따른 탄소질 박막 및 그 제조방법은, 파골 전구세포로부터 파골세포로의 분화를 억제하며 또 큰 하중이 가해진 경우에도 열화가 발생하기 어려운 임플란트용 재료를 실현할 수 있으며, 특히, 인공치근 및 의치 등, 골세포와의 친화성이 필요한 치과용 재료 및 그 제조방법 등에 유용하다.

Claims (5)

  1. 베이스재와,
    상기 베이스재의 표면에 형성되며, 실리콘을 포함한 탄소질 박막을 구비하고,
    상기 탄소질 박막은, 탄소끼리가 결합된 C-C 성분 및 탄소와 실리콘이 결합된 SiC 성분을 포함하고,
    상기 SiC 성분의 전(全) 탄소에 대한 몰비율은 0.06 이상 0.5 이하이고,
    SiO2 성분의 전 탄소와 전 실리콘의 합에 대한 몰비율은 0.05 이하인 임플란트용 재료.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스재는 금속인 임플란트용 재료.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 베이스재는 인공치근, 의치 또는 치관 수복물인 임플란트용 재료.
  4. 임플란트용 베이스재를 준비하는 공정(a)과,
    상기 베이스재를 탑재한 챔버 내의 수분을 제거하는 공정(b)과,
    상기 공정(a)보다도 후에, 상기 챔버 내로, 탄소원 및 실리콘원이 되는 원료가스를 도입함으로써, 탄소끼리가 결합된 C-C 성분 및 탄소와 실리콘이 결합된 SiC 성분을 포함한 탄소질 박막을 베이스재의 표면에 이온화 증착시키는 공정(c)을 구비하고,
    상기 공정(b)는, 상기 챔버 내의 온도를 80℃ 이상으로 베이킹하는 공정이고,
    상기 공정(c)에 있어서, SiO2 성분의 전 탄소와 전 실리콘의 합에 대한 몰비율이 0.05 이하인 탄소질 박막을 형성하는 임플란트용 재료의 제조방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 공정(c)에 있어서, 상기 SiC 성분의 전 탄소에 대한 몰비율이 0.06 이상 0.5 이하인 탄소질막을 형성하는 임플란트용 재료의 제조방법.
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