KR101901980B1 - Porous Surface Having a Triple Structure of at the Macro, Micro and Nanolevel for Improving Osteointegration of Implants and Method for Producing the Same - Google Patents

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Abstract

넓은 표면적의 친수성 표면과 적절한 표면 거칠기를 지니는 생체 이식용 티타늄계 임플란트와 그 제조 방법을 개시한다. 이 임플란트의 표면은 나노규모, 미세 규모, 거시 규모의 3중 구조를 지닌다. 상기 나노규모의 구조에서는 산화티타늄의 나노입자들이 친수성 표면을 형성하는데, 이 나노입자들은 임플란트 표면의 요철부에 형성된 수 마이크로미터 규모의 미세공의 내면이다. 이러한 미세 규모의 요철들은 거시 규모에서 표면 거칠기가 0.5~5 ㎛ 수준인 굴곡진 표면을 이루면서 수십에서 수백 마이크로미터인 다수의 함몰부를 형성한다. 이러한 임플란트는 티타늄 금속이나 티타늄계 합금을 원하는 모양으로 성형하고, 샌드 블라스팅 등의 방법으로 표면에 무기물 입자를 충격시킨 뒤, 이를 산 처리하여 미세공을 형성하고, 이어서 양극 산화시켜 산화티타늄 나노입자를 생성한 다음, 필요에 따라 열 처리를 함으로써 제조할 수 있다.Disclosed is a titanium-based implant for vital implantation having a hydrophilic surface with a large surface area and an appropriate surface roughness, and a manufacturing method thereof. The surface of this implant has a nanoscale, microscale, and macroscopic triple structure. In the nanoscale structure, nanoparticles of titanium oxide form a hydrophilic surface, which is the inner surface of micro-pores of a few micrometers in size formed in the irregularities of the implant surface. These micro scale irregularities form a plurality of depressions with a tensile to several hundreds of micrometers on a macroscopic scale with a curved surface with a surface roughness of the order of 0.5 to 5 mu m. These implants are formed by forming titanium metal or a titanium alloy into a desired shape, impacting inorganic particles on the surface by a method such as sand blasting, acid treatment to form micropores, and then anodizing the titanium oxide nanoparticles And then, if necessary, heat treatment.

Description

거시-미세-나노규모의 삼중 구조를 지니는 임플란트의 골 유착 능력을 향상시키기 위한 다공성 표면과 그 제조 방법{Porous Surface Having a Triple Structure of at the Macro, Micro and Nanolevel for Improving Osteointegration of Implants and Method for Producing the Same}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a porous surface for improving the osseointegration ability of an implant having a macroscopic-micro-nano-scale triple structure, and a method for manufacturing the porous surface. the Same}

본 발명은 치과와 외과용 임플란트에 관한 것이다. 더 구체적으로 본 발명은 골 형성 작용을 위하여 표면 처리한 티타늄 소재의 임플란트와 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to dental and surgical implants. More particularly, the present invention relates to a titanium implant surface treated for bone formation and a method of manufacturing the same.

초창기의 치과용 임플란트들은 매끄러운 표면을 지닌 순수한 티타늄 금속의 임플란트를 사용하였다. 그런데 이러한 매끄러운 표면을 사용하면 초기 골 유착(Osseointegration)을 형성하는 과정에서 시일이 오래 걸리거나 골 유착에 실패하는 경우가 있었다. 이를 보완하기 위해 임플란트 표면을 거칠게 하여 골 유착 능력을 향상시키기 위한 여러 가지 노력이 있었다. 그 결과 산화티타늄 막을 가진 티타늄 소재가 치과 및 정형외과에서 치아 및 뼈 수복을 위해 가장 널리 사용되는 소재로 각광을 받게 되었다. 특히 티타늄 금속 소재의 표면 처리를 통하여 금속 표면에 산화티타늄의 얇은 막이 형성시킨 표면 처리 임플란트를 사용하면 뼈 재생 능력이 향상된다는 것이 알려졌다.Early dental implants used pure titanium metal implants with a smooth surface. However, when such a smooth surface is used, it sometimes takes a long time for the formation of the osseointegration, or the osseointegration fails. In order to compensate for this, various efforts have been made to improve the osseointegration ability by roughening the surface of the implant. As a result, titanium material with a titanium oxide film has become the most widely used material for dental and orthopedic surgeons to repair teeth and bones. In particular, it has been found that the use of surface treatment implants with a thin film of titanium oxide on the metal surface through surface treatment of the titanium metal material improves bone regeneration ability.

이러한 표면 처리를 위한 방법 중에는 이산화티타늄이나 알루미나 입자를 티타늄에 분사하여 표면에 요철을 형성하고 산 처리를 통해서 표면 거칠기를 향상시키는 방법이 있다. 이 방법은 현재까지 널리 사용되고 있는 대표적인 임플란트 소재의 표면 처리 방법이다. 하지만 이러한 방법은 처리된 표면이 소수성을 나타내므로 생체 이식하는 재료에 적용하는 데는 단점이 된다. 그리고 최근에는 화학 처리 또는 전기화학 처리를 하여 재료의 표면적을 넓힘으로써 표면 에너지를 증가시키거나 친수성을 향상시켜 골 유착 능력을 향상시키기 위한 연구와 개발이 진행되고 있는데, 임플란트 표면에 보다 복잡한 형태의 높은 표면적을 지니는 친수성 구조를 형성하는 방향으로 노력을 하여 왔다. Among the methods for such surface treatment, there is a method of spraying titanium dioxide or alumina particles onto titanium to form irregularities on the surface and to improve surface roughness through acid treatment. This method is the most widely used method of surface treatment of typical implant materials. However, this method is disadvantageous in application to a living body implant since the treated surface shows hydrophobicity. In recent years, research and development have been carried out to improve the osseointegration ability by increasing surface energy or hydrophilicity by widening the surface area of the material by chemical treatment or electrochemical treatment. Efforts have been made to form a hydrophilic structure having a surface area.

이러한 친수성 소재로서 적당한 것이 산화티타늄, 특히 이산화티타늄이다. 그런데 산화티타늄 재질의 미세 구조를 임플란트 표면에 형성하는데 쓰인 종래 기술에서는 생성된 산화티타늄의 기계적 특성이 낮았다. 이 때문에 일반적인 시술 방식으로 임플란트를 식립하게 되면 산화티타늄 미세 구조에 손상과 변형이 생겨 임플란트 고정 기구(fixture)의 골 유착 성능을 개선하는 효과가 부진하였다. 이 문제의 개선을 위하여 열 처리를 통하여 산화티타늄 미세 구조의 기계적인 물성을 향상시키더라도 일반적인 술식(초기 고정력을 높이기 위해 적정한 하중을 가하여 식립)을 적용한다면 같은 문제점이 발생하기 마련이다. 게다가 이러한 산화티타늄 미세 구조를 형성하려면 표면을 기계 가공한 임플란트에서만 가능하였기 때문에, 임플란트 표면 전체에 걸쳐서 거칠기를 향상시키지 못하였다. 따라서 친수성이 우수하여 골 형성 친화력이 좋은 산화티타늄의 특성에도 불구하고 현재까지 임플란트 제품에 널리 반영되지 못하고 있다.Suitable as such hydrophilic materials are titanium dioxide, in particular titanium dioxide. However, in the prior art used for forming the microstructure of the titanium oxide on the surface of the implant, the mechanical properties of the titanium oxide produced were low. Therefore, if the implant is placed in a general procedure, the titanium oxide microstructure is damaged and deformed, and the effect of improving the osseointegration performance of the implant fixture is poor. To improve this problem, even if the mechanical properties of the titanium microstructure are improved through heat treatment, the same problem arises if a general technique (implantation with appropriate load to increase the initial fixing force) is applied. In addition, the formation of these titanium oxide microstructures did not improve the roughness over the entire implant surface, since the surfaces were only machined implants. Therefore, despite the characteristics of titanium oxide, which has excellent hydrophilicity and good bone formation affinity, it has not been widely reflected in the implant products to date.

본 발명의 기술적 과제는 치과와 외과용 임플란트로서 골 형성을 위한 최적의 표면 거칠기를 갖고 세포 및 혈액 적합성에 필수적인 친수성 표면의 면적을 크게 늘려 골 형성 능력이 개선되고 임플란트 시술 후 치유 기간도 줄일 수 있는 티타늄계 임플란트와 그 제조 방법을 제공하는데 있다.The technical object of the present invention is to provide a dental and surgical implant having an optimal surface roughness for bone formation and greatly increasing the area of a hydrophilic surface essential for cell and blood compatibility and improving the osteogenesis capacity and reducing the healing period after implantation Titanium implants and a method of manufacturing the same.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 한 측면에서는 표면에 나노규모, 미세 규모, 거시 규모의 3중 구조를 지니는 생체 이식용 티타늄계 소재를 제공한다. 이 티타늄계 소재는 티타늄 금속 또는 티타늄계 합금 재질의 소재로서, 그 표면에 복수의 요철을 갖추고 있는데 표면의 거칠기는 ISO 1997의 규격으로 컷오프 0.25와 3 람다의 조건으로 측정하였을 때 1~4 ㎛ 수준인 불규칙한 표면이다. 이 티타늄계 소재에서 그 표면의 일부는 산화티타늄 나노입자들로 일부가 피복되어 있다. 여기서 상기 요철들에는 크기가 1~5 ㎛인 미세공(micropore)들이 형성되어 있으며, 상기 미세공이 형성된 요철들이 굴곡진 표면을 이루면서 장축의 길이가 10~200 ㎛인 타원상의 복수의 함몰부들을 형성한다. 이 티타늄계 소재에서 각 미세공의 내면에는 상기 산화티타늄 나노입자가 피복되어 있다. According to one aspect of the present invention, there is provided a titanium-based material for bio-implantation having a nanoscale, micro-scale, and macro-scale triple structure on a surface thereof. This titanium-based material is made of a titanium metal or a titanium-based alloy material and has a plurality of concavities and convexities on its surface. The roughness of the surface of the titanium-based material is 1 to 4 탆 when measured under the conditions of cutoff 0.25 and 3 lambda according to ISO 1997 standard Irregular surface. In this titanium-based material, part of its surface is partially covered with titanium oxide nanoparticles. Micropores having a size of 1 to 5 탆 are formed in the irregularities, and a plurality of elliptical depressions having a length of 10 to 200 탆 are formed by forming the irregularities of the irregularities having the micropores to be curved surfaces do. In the titanium-based material, the titanium oxide nanoparticles are coated on the inner surfaces of the micropores.

본 발명의 한 구체적인 실시 형태에서 상기 산화티타늄 나노입자는 나노튜브, 나노막대 또는 나노도트이다. 본 발명의 더욱 구체적인 실시 형태에서 상기 나노튜브 또는 나노막대는 상기 미세공의 내면에 실질적으로 수직하게 배향한다.In one specific embodiment of the present invention, the titanium oxide nanoparticles are nanotubes, nanorods or nanodots. In a more specific embodiment of the present invention, the nanotubes or nanorods are oriented substantially perpendicular to the inner surface of the micropores.

본 발명의 다른 측면에서는 전술한 티타늄계 소재를 포함하는 생체 이식용 임플란트를 제공한다. 이 임플란트는 치과와 외과 분야에서 다양한 용도에 쓰일 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided an implant for implantation of a living body including the aforementioned titanium-based material. This implant can be used in a variety of applications in the dental and surgical field.

본 발명의 또 다른 측면에서는 상기 티타늄계 임플란트의 제조 방법을 제공한다. 이 제조 방법은 티타늄 금속 또는 티타늄계 합금 재질의 티타늄계 소재를 원하는 형태로 성형하는 단계, 상기 성형된 티타늄계 소재의 표면에 무기물 입자를 충격시켜 수백 마이크로미터 이하 크기의 함몰부를 비롯한 요철을 형성하는 조면화 단계, 상기 조면화 티타늄계 소재를 산으로 식각하여 표면에 5 마이크로미터 미만 의 미세공을 형성하는 다공화 단계, 상기 다공화 티타늄계 소재를 양극 산화시켜 표면에 산화티타늄 나노입자를 형성하는 양극 산화 단계와 상기 양극 산화된 티타늄계 소재를 350℃~600℃에서 가열하는 열 처리 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing the titanium-based implant. The manufacturing method includes forming a titanium-based material of a titanium metal or a titanium-based alloy material into a desired shape, impacting inorganic particles on the surface of the formed titanium-based material to form recesses and protrusions including depressions of a size of several hundreds of micrometers or less Forming a titanium oxide-based material on the surface by etching with an acid to form micropores having a size of less than 5 micrometers on the surface; forming a titanium oxide nanoparticle on the surface by anodizing the multi- And an anodizing step and a heat treatment step of heating the anodized titanium-based material at 350 ° C to 600 ° C.

본 제조 방법의 한 구체적인 실시 형태에서 전술한 양극 산화 단계는 상기 티타늄계 소재를 양극으로 하여 1~30 볼트의 전압을 인가하는 단계를 포함하고, 더욱 구체적으로 상기 양극 산화 단계의 전해질에 플르오르화 이온을 함유할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in the anodizing step, a voltage of 1 to 30 volts is applied to the titanium-based material as an anode. More specifically, the anodizing step includes a step of applying a fluoride ion ≪ / RTI >

본 발명의 티타늄계 임플란트는 표면 거칠기를 골 유착에 적합한 범위로 용이하게 맞출 수 있다. 또한 본 발명의 임플란트는 수백 마이크로미터 이하의 거시적 규모의 함몰부와 수 마이크로미터 규모의 미세공이 형성되어 있는 다공성 표면의 내면에 친수성인 산화티타늄 나노입자를 형성시킨 구조이기 때문에, 효과적인 골 유착을 위한 표면적을 대폭 확대하였고, 혈액 친화적인 친수성 표면을 제공하기 때문에 골아세포의 증식과 분화, 골과 임플란트의 계면 결합력을 향상시켜 임플란트시술 후 치유 기간을 크게 줄여 줄 수 있다. 또한 일반적인 술식으로 임플란트 시술을 하더라도 상기 산화티타늄 나노입자의 구조는 식립시에 발생하는 하중에도 형태를 그대로 보전할 수 있어서 생체 적합성이 뛰어나다. 아울러 임플란트 표면에 안정한 산화티타늄의 산화막이 형성되었기 때문에 내식성이 뛰어나며, 티타늄을 비롯한 여러 재료에 응용할 수 있어 치과와 외과용 임플란트, 보철물, 고정 기구에 폭넓게 쓰일 수 있다.The titanium-based implant of the present invention can easily adjust the surface roughness to a range suitable for osseointegration. In addition, since the implant of the present invention has hydrophilic titanium oxide nanoparticles formed on the inner surface of a porous surface having micro-pores having a size of several micrometers and depressions of a macroscopic scale of several hundreds of micrometers or less, Since the surface area is greatly increased and the blood-friendly hydrophilic surface is provided, the proliferation and differentiation of osteoblasts and the interfacial bonding force between the bone and the implant can be improved, and the healing time after the implant treatment can be greatly reduced. In addition, the titanium oxide nanoparticles are excellent in biocompatibility because they can maintain their shape even under the load generated at the time of implantation, even if the implant procedure is performed by a general procedure. In addition, since the stable oxide titanium oxide film is formed on the surface of the implant, it is excellent in corrosion resistance and can be applied to various materials such as titanium. Thus, it can be widely used for dental and surgical implants, prostheses and fixtures.

도 1은 본 발명의 어느 한 실시 형태에 따른 티타늄계 소재 표면의 모식도이다. 도 1(a)는 이 티타늄계 소재의 표면에 수직하게 자른 단면을 나타낸 저배율의 모식도이고, 도 1(b)는 도 1(a)에 나타낸 한 미세공의 내면을 확대한 모식도이며, 도 1(c)는 이 내면에 있는 나노튜브들을 확대한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 어느 한 실시 형태에 따른 티타늄계 소재 표면의 전자현미경 사진이다. 도 2(a)는 500배 배율의 사진으로서 함몰부에 해당하는 부분을 타원의 점선으로 표시하였다. 도 2(b)는 도 2(a)의 타원 점선부 중 하나를 확대한 5000배 배율의 사진으로서, 수 마이크로미터 크기의 미세공에 해당하는 부분을 동그라미로 표시하였다. 도 2(c)는 도 2(b)의 동그라미 부분을 확대한 20만배 배율의 사진으로서 30 나노미터 직경의 나노튜브를 볼 수 있다.
도 3은 본 발명의 어느 한 실시 형태에 따라 티타늄계 소재 표면의 미세공 안에 조건을 달리하여 형성한 여러 크기의 나노튜브들을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 어느 한 실시 형태에 따른 티타늄계 소재의 제조 방법에서 열 처리 온도를 달리했을 때 산화티타늄 나노입자의 결정성 변화를 보여 주는 X선 회절 스펙트럼이다.
도 5는 본 발명의 어느 한 실시 형태에 따른 티타늄계 임플란트를 토끼 다리에 식립하여 골 계면 결합력을 평가한 실험 결과를 정리한 그래프이다.
1 is a schematic view of the surface of a titanium-based material according to one embodiment of the present invention. Fig. 1 (a) is a schematic diagram showing a low magnification showing a section cut perpendicularly to the surface of the titanium-based material, Fig. 1 (b) is a schematic view of an enlarged inner surface of the micro pores shown in Fig. (c) is an enlarged view of the nanotubes on the inner surface.
2 is an electron micrograph of the surface of a titanium-based material according to one embodiment of the present invention. 2 (a) is a photograph of a magnification of 500 times, and a portion corresponding to a depression is indicated by a dotted line of an ellipse. Fig. 2 (b) is a photograph of enlargement of one of the elliptic dot portions of Fig. 2 (a) at a magnification of 5,000 times, and a portion corresponding to micropores of several micrometers in size is indicated by circles. Fig. 2 (c) shows a nanotube having a diameter of 30 nanometers as a photograph of a magnification of 200,000 times magnified in a circle portion of Fig. 2 (b).
FIG. 3 illustrates nanotubes of various sizes formed in micropores of a surface of a titanium-based material by different conditions according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an X-ray diffraction spectrum showing the change in crystallinity of titanium oxide nanoparticles when the heat treatment temperature is varied in the method for producing a titanium-based material according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph summarizing experimental results obtained by evaluating the bone interface strength of a titanium-based implant according to one embodiment of the present invention by placing it on a rabbit's leg.

이하 본 발명을 더 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 한 측면에서는 치과와 외과용 임플란트 소재로 적합한 티타늄계 소재를 제공한다.In one aspect of the present invention, titanium-based materials suitable for dental and surgical implant materials are provided.

본 발명의 티타늄계 소재는 표면에 산화물 나노입자를 비롯한 나노구조가 형성되어 있는 티타늄 금속 재질이거나 티타늄이 주성분인 티타늄계 합금이다. 티타늄계 합금으로는 이 분야에 널리 사용되고 있는 것을 사용하면 무방한데, 예를 들어 Ti-Nb-Zr 3원 합금 등 내식성이 있고 뼈의 탄성 계수에 근접하는 것을 사용하면 적절하지만, 이들만으로 한정되지는 않는다.The titanium-based material of the present invention is a titanium metal material having a nanostructure including oxide nanoparticles formed on its surface, or a titanium-based alloy containing titanium as a main component. As the titanium-based alloy, those widely used in this field may be used. For example, Ti-Nb-Zr ternary alloy having corrosion resistance and close to the elastic modulus of the bone may be used. However, Do not.

본 발명의 티타늄계 소재는 표면에 나노구조, 미세 구조(microstructure)와 거시 구조(macrostructure)의 구조가 중첩되어 있는 3중 구조이다. 이 3중 구조는 나노미터 규모의 산화물 나노입자의 나노구조, 상기 나노입자가 내면에 포진하고 있는 수 마이크로미터 규모의 미세공(micropore)이 있는 요철면을 갖추고 있는 미세 구조, 상기 미세공이 있는 여러 요철면이 굴곡진 표면을 이루면서 수십 마이크로미터에서 수백 마이크로미터 규모의 크레이터(crater) 모양의 함몰부들(depressions)을 형성하는 이른바 딤플(dimple) 모양의 거시 구조에 이르는 복잡한 구조이다. 이러한 복잡한 표면 구조 때문에 골 유착에 유리한 다공성의 친수성 표면을 제공한다.The titanium-based material of the present invention has a triple structure in which nanostructures, microstructure and macrostructure structures are superimposed on the surface. This triple structure has a nanostructure of nano-scale oxide nanoparticles, a microstructure having irregularities with micropores of several micrometers on the inner surface of the nanoparticles, A complex structure ranging from a dimple-shaped macroscopic structure in which uneven surfaces form curved surfaces and form crater-shaped depressions ranging from several tens of micrometers to several hundreds of micrometers. This complex surface structure provides a porous hydrophilic surface favorable for osseointegration.

본 발명의 티타늄계 소재의 표면은 산화티타늄을 비롯한 내식성과 친수성이 있는 산화물 나노입자들로 적어도 일부가 피복된, 복수의 요철이 있는 불규칙하고 매끄럽지 않은 표면이다.The surface of the titanium-based material of the present invention is an irregular and non-smooth surface having a plurality of irregularities, at least partially coated with oxide nanoparticles having corrosion resistance and hydrophilicity including titanium oxide.

도 1은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 티타늄계 소재의 표면의 단면을 보여주는 모식도이다. 도 1(a)는 이 티타늄계 소재의 표면에 수직하게 자른 단면을 나타낸 저배율의 모식도이다. 도 1(a)에서 보이듯이 본 발명의 티타늄계 소재는 표면 거칠기가 있는 매끄럽지 못한 표면으로서, 복수의 요철들이 굴곡진 표면을 이룬다. 이 표면 거칠기는 도 1(a)에 나타내었듯이 소재 표면 요철의 최저점과 최고점의 높이 차에 직결된다. 도 1에 나타낸 티타늄 소재의 표면은 거시 구조의 차원에서 장축의 길이가 수십에서 수백 마이크로미터인 타원상의 복수의 함몰부들을 형성하고 있다. 한편 이러한 복수의 요철들은 함몰부 내에 또는 함몰부에 속하지 않은 채 크기가 수 마이크로미터 규모의 미세공(micropore)을 형성하고 있다. 상기 함몰부의 굴곡 있는 내면은 이러한 미세공이 형성되어 있거나 미세공이 없는 요철들이 형성하고 있다. 도 1(b)는 도 1(a)에 나타낸 한 미세공의 내면을 확대한 모식도이며, 도 1(c)는 이 내면에 있는 나노입자들을, 확대한 모식도이다. 도 1(c)에 나타낸 실시 형태에서 이 나노입자는 그 길이 방향(장축 방향)의 축에 대하여 수직하게 잘랐을 때 단면이 속이 비어 있는 원 또는 속이 비어 있는 타원 형상인 나노튜브이다.1 is a schematic view showing a cross-section of a surface of a titanium-based material according to an embodiment of the present invention. Fig. 1 (a) is a schematic diagram showing a low magnification showing a section cut perpendicularly to the surface of the titanium-based material. As shown in Fig. 1 (a), the titanium-based material of the present invention is a non-smooth surface having surface roughness, and a plurality of irregularities form a curved surface. As shown in Fig. 1 (a), the surface roughness is directly related to the height difference between the lowest point and the highest point of the material surface irregularities. The surface of the titanium material shown in Fig. 1 forms a plurality of elliptical depressions having a major axis length of tens to hundreds of micrometers at the dimension of the macro structure. On the other hand, the plurality of irregularities form a micropore of several micrometers in size or not in the depression or the depression. The curved inner surface of the depressed portion is formed with irregularities having such micropores or no micropores. Fig. 1 (b) is an enlarged schematic view of the inner surface of the micropores shown in Fig. 1 (a), and Fig. 1 (c) is a schematic diagram of enlarged nanoparticles on the inner surface. In the embodiment shown in Fig. 1 (c), the nanoparticles are nanotubes whose cross-section is hollow or whose hollow is hollow when the nanoparticles are cut perpendicularly to the longitudinal axis (major axis direction).

본 발명의 한 실시 형태에서 이 불규칙한 표면은 ISO 1997의 규격으로 컷오프 0.25와 3 람다의 조건으로 측정하였을 때 표면 거칠기가 1~4 ㎛이다. 한 실시 형태에서 상기 함몰부의 장축의 길이는 10~200 ㎛인 타원상의 복수의 함몰부들을 형성하고 있다. 또한 상기 미세공의 크기는 1~5 ㎛이다.In one embodiment of the present invention, the irregular surface has a surface roughness of 1 to 4 占 퐉 when measured under the conditions of cutoff 0.25 and 3 lambda according to ISO 1997 standard. In one embodiment, the length of the long axis of the depressed portion is a plurality of elliptical depressions of 10 to 200 탆. The size of the fine holes is 1 to 5 占 퐉.

본 발명의 티타늄계 소재에서 미세공의 내면에는 산화물 나노입자가 피복되어 나노구조를 형성하고 있다. 본 발명에서 나노입자란 나노튜브, 나노막대, 나노도트 등 나노미터 규모의 입자들의 집합체를 망라하는 의미이며, 구체적으로 예를 든 이 나노입자들로 한정되지 않는다.In the titanium-based material of the present invention, oxide nanoparticles are coated on the inner surface of the micropores to form a nanostructure. In the present invention, the term " nanoparticles " refers to a collection of aggregates of nanometer-scale particles such as nanotubes, nanorods, and nanodots, and is not specifically limited to nanoparticles.

본 발명의 한 실시 형태에서 상기 나노입자는 산화티타늄이다. 한 구체적인 실시 형태에서 이 나노입자의 산화티타늄은 정질(晶質)이며, 한 바람직한 실시 형태에서는 정질 산화티타늄이 아나타제(anatase) 상 또는 루틸(rutile) 상이다.In one embodiment of the present invention, the nanoparticles are titanium oxide. In one specific embodiment, the titanium oxide of the nanoparticles is crystalline, and in a preferred embodiment, the crystalline titanium oxide is in an anatase or rutile phase.

본 발명의 한 구체적인 실시 형태에서 이 산화티타늄 나노입자는 나노튜브이다. 여기서 나노튜브라고 함은 길이 방향(장축 방향 또는 세로 방향)을 정할 수 있고, 이 나노튜브의 길이 방향 축에 대하여 수직하게 자른 단면이 원 또는 타원에 가까우며, 이 원 또는 타원의 속이 비어 있고 그 최대 폭이 나노미터 규모인 형상을 가리킨다(즉 속이 빈 원통 또는 타원통 형상). 본 발명의 더욱 구체적인 실시 형태에서는 상기 나노튜브의 길이가 10~200 nm이고, 이 길이 방향의 축에 대하여 수직하게 자른 단면의 최대 직경이 5~200 nm이다. 본 발명의 티타늄 소재에서 동일한 소재 표면 위의 나노튜브는 모두 단면이 동일한 형상일 수도 있고, 단면의 형상이 속이 빈 원과 속이 빈 타원처럼 서로 다른 나노튜브들이 혼재하고 있을 수도 있다. 본 발명의 더욱 구체적인 실시 형태에서는 이 산화티타늄 나노튜브가 미세공의 내면에 실질적으로 수직하게 배향하고 있다. 본 명세서에서 미세공의 내면에 실질적으로 수직한 배향이란 나노튜브에서 가장 규모의 큰 차원의 방향이 정확히 내면 바닥에 대하여 90°로 직립하여 서 있는 나노입자의 배향은 물론, 내면 바닥과 확실히 나란히 놓이지 않지만 90°에 못 미치는 경사로 관측되는 배향, 예를 들어 미세공 내면 바닥에 대하여 45° 이상의 경사로 서 있는 배향도 망라하는 의미이다.In one specific embodiment of the present invention, the titanium oxide nanoparticles are nanotubes. Here, the term " nanotube " refers to a longitudinal direction (longitudinal direction or longitudinal direction), and a cross section perpendicular to the longitudinal axis of the nanotube is close to a circle or an ellipse. Refers to a geometry whose width is on the order of nanometers (ie hollow cylinder or other cylindrical shape). In a more specific embodiment of the present invention, the length of the nanotubes is 10 to 200 nm, and the maximum diameter of the cross section perpendicular to the longitudinal axis is 5 to 200 nm. In the titanium material of the present invention, the nanotubes on the same material surface may all have the same cross-section, or the cross-sectional shape may be a mixture of different nanotubes like hollow circles and hollow ellipses. In a more specific embodiment of the present invention, the titanium oxide nanotubes are oriented substantially perpendicular to the inner surface of the micropores. The orientation substantially perpendicular to the inner surface of the micropores in this specification means that the direction of the greatest dimension in the nanotube is precisely aligned with the inner bottom, as well as the orientation of the nanoparticles standing upright at 90 [deg. Orientation that is observed at a slope of less than 90 DEG, for example, a slope of at least 45 DEG with respect to the bottom surface of the micropores.

본 발명의 다른 구체적인 실시 형태에서 이 산화티타늄 나노입자는 나노막대(nanorod)이다. 본 명세서에서 나노막대란 전술한 나노튜브처럼 길이 방향을 정의할 수 있는 막대 형상으로서, 이 막대의 길이 방향 축에 대하여 수직하게 자른 단면의 최대 폭이 나노미터 규모이며, 이 단면의 속이 차 있고, 그 단면의 모양도 전술한 나노튜브처럼 원이나 타원만이 아니라, 타원, 원, 장방형, 불규칙형인 단면까지 모두 포괄하는 개념이다. 본 발명의 더욱 구체적인 실시 형태에서는 상기 나노막대의 길이가 5~50 nm이고, 이 길이 방향 축에 대하여 수직하게 자른 단면의 최대 직경이 5~20 nm인, 속이 찬 원통형, 타원통형, 장방형 또는 불규칙형이다. 상기 산화티타늄 나노입자의 더 구체적인 실시 형태에서 이 나노막대는 미세공의 내면에 실질적으로 수직하게 배향한다. 도 2(a)는 이러한 구체적인 실시 형태에 따라 티타늄 소재의 요철 표면 내에 나노막대가 피복되어 있는 한 나노구조를 도시한다. 도 2(a)에 도시한 구체적인 형태에서는 이 나노막대의 단면이 모두 속이 찬 장방형이지만 전술한 바와 같이 단면이 모양이 타원, 불규칙형 등 다른 형태일 수 있으며, 같은 티타늄 소재의 표면 위에 단면의 형상이 서로 다른 나노막대들이 혼재하고 있을 수도 있다. 도 2(a)에서 상기 티타늄 소재의 요철 표면이 미세공 속인 경우에 도 2(a)는 도 1(b)와 도 1(c)에서 나노튜브가 나노막대로 치환된 경우로 이해하여도 무방하다.In another specific embodiment of the present invention, the titanium oxide nanoparticles are nanorods. In this specification, a nanorod is a rod shape which can define a longitudinal direction like the aforementioned nanotube. The maximum width of a cross section perpendicular to the longitudinal axis of the rod is nanometer scale, The shape of the cross-section is not limited to a circle or an ellipse like the nanotube described above, but also includes an ellipse, a circle, a rectangle, and an irregular cross-section. In a more specific embodiment of the present invention, the length of the nanorods is 5 to 50 nm and the maximum diameter of the cross-section cut perpendicular to the longitudinal axis is 5 to 20 nm. In the case of a hollow cylindrical, tortuous, rectangular or irregular Type. In a more specific embodiment of the titanium oxide nanoparticles, the nanorods are oriented substantially perpendicular to the inner surface of the micropores. Fig. 2 (a) shows a nanostructure in which nanorods are covered in the surface of the irregularities of titanium according to this specific embodiment. In the specific form shown in FIG. 2 (a), the cross section of the nanorod is all a rectangular shape. However, as described above, the cross-section may have another shape such as an ellipse or an irregular shape. On the surface of the same titanium material, These different nanorods may be mixed. 2 (a) shows a case in which the nanotube is replaced with a nanorod in FIG. 1 (b) and FIG. 1 (c) Do.

본 발명의 또 다른 구체적인 실시 형태에서 이 산화티타늄 나노입자는 최대 직경이 10 nm 이하인 나노도트(nanodot)이다. 본 명세서에서 나노도트란 나노입자의 3차원 직교축들을 정의할 때 어느 두 축의 규모가 나머지 한 축보다 상당히 크고, 나노미터 규모의 평면을 나타내는 나노입자를 가리킨다. 예컨대 나노도트는 높이 또는 길이 방향의 축이 그에 직교하는 축의 규모보다 매우 작은 반점 모양의 납작한 나노입자이다. 상기 나노도트의 반점 모양은 원, 타원, 장방형, 불규칙형 등 어느 특정 형태로 한정되지 않는다. 도 2(b)는 이러한 구체적인 실시 형태에 따라 본 발명의 티타늄 소재의 표면에 나노도트가 피복되어 있는 한 나노구조를 도시한다. 도 2(b)에서 상기 티타늄 소재의 요철 표면이 미세공 속인 경우에 도 2(b)는 도 1(b)와 도 1(c)에서 나노튜브가 나노도트로 치환된 경우로 이해하여도 무방하다.In another specific embodiment of the present invention, the titanium oxide nanoparticles are nanodots having a maximum diameter of 10 nm or less. In this specification, nano-dots refers to nanoparticles representing planes of nanometer scale, in which the axes of two axes are significantly larger than the other axis when defining the three-dimensional orthogonal axes of the nanoparticles. For example, nano-dots are flat nanoparticles with a speck shape whose height or longitudinal axis is much smaller than that of an axis orthogonal thereto. The shape of the spots of the nano dot is not limited to any particular shape such as a circle, an ellipse, a rectangle, and an irregular shape. Fig. 2 (b) shows a nanostructure in which nanodots are coated on the surface of the titanium material of the present invention according to this specific embodiment. 2 (b) shows a case where the nanotubes are substituted with nano-dots in Fig. 1 (b) and Fig. 1 (c) Do.

본 발명의 다른 측면에서는 이러한 티타늄계 소재를 포함하는 생체 이식용 임플란트, 보철물 또는 고정 기구를 제공한다. 한 실시 형태에서 상기 임플란트, 보철물 또는 고정 기구는 치과용이다. 예를 들어 치과용 보철물, 치과 교정용 선재, 악골절용 플레이트, 악골절용 스크류, 인공 치아, 치과용 크라운, 치과용 브릿지, 의치용 틀 또는 치과 수술용 고정 나사가 있지만 이들로 한정되지는 않는다.In another aspect of the present invention, there is provided an implant, a prosthesis, or a fixture for living body implant including such a titanium-based material. In one embodiment, the implant, prosthesis or fixture is for dental use. Examples include, but are not limited to, dental prosthesis, dental orthodontic wire, osteotomy plate, osteotomy screw, artificial tooth, dental crowns, dental bridge, denture frame or fixation screws for dental surgery.

다른 실시 형태에서 상기 임플란트는 외과용, 특히 정형 외과용이다. 예를 들어, 인공 뼈, 인공 관절, 골절용 플레이트, 둔부 관절용 임플란트(hip joint implant), 무릎 관절용 임플란트, 어깨 임플란트(shoulder implant), 인공 척추, 척수용 분절(spinal articulating component), 골절 고정기(fracture fixation device), 골절 고정판(fracture fixation plate) 또는 골절 고정용 나사(fracture fixation screw)로 사용할 수 있는데, 이들로 한정되지는 않는다. In another embodiment, the implant is for surgery, especially orthopedic. For example, artificial bones, artificial joints, fracture plates, hip joint implants, knee joint implants, shoulder implants, artificial vertebrae, spinal articulating components, But are not limited to, a fracture fixation device, a fracture fixation plate, or a fracture fixation screw.

본 발명의 다른 또 하나의 측면에서는 전술한 티타늄계 소재의 제조를 위한 표면 처리 방법을 개시한다. Another aspect of the present invention discloses a surface treatment method for producing the aforementioned titanium-based material.

이 생체 이식용 티타늄계 소재의 표면 처리 방법은 The surface treatment method of the titanium-based material for a living body implant

(1) 티타늄 금속 또는 티타늄계 합금 재질의 티타늄계 소재의 표면에 무기물 입자를 충격시켜 표면에 수백 마이크로미터 이하 크기의 함몰부를 비롯한 요철을 형성하는 조면화(粗面化) 단계,(1) a step of roughening inorganic particles on the surface of a titanium-based material made of a titanium metal or a titanium-based alloy to form recesses and protrusions including depressions of a size of several hundreds of micrometers or less on the surface,

(2) 상기 조면화 티타늄계 소재를 산으로 식각하여 표면에 5 마이크로미터 미만의 미세공을 형성하는 다공화(多孔化) 단계,(2) a polycrystalline step of etching the roughened titanium-based material with an acid to form micropores having a size of less than 5 micrometers on the surface,

(3) 상기 다공화 티타늄계 소재를 양극 산화시켜 표면에 산화티타늄 나노입자를 형성하는 양극 산화(anodyzing) 단계와(3) an anodizing step of forming the titanium oxide nanoparticles on the surface by anodizing the multi-refractory titanium-based material, and

(4) 상기 양극 산화된 티타늄계 소재를 350℃~600℃에서 가열하는 열 처리 단계를 포함한다.(4) a heat treatment step of heating the anodized titanium-based material at 350 ° C to 600 ° C.

상기 조면화 단계는 무기물 입자, 예를 들어 이산화티탄 또는 알루미나를 충분한 운동 에너지로 티타늄계 소재의 표면에 충격시켜 티타늄계 소재의 표면 거칠기를 높이는 공지 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어 샌드 블라스팅 처리하여 티타늄계 소재 표면에 수십에서 수백 마이크로미터 규모의 표면 요철을 형성시킨다. 이를 통하여 전술한 함몰부를 비롯한 요철 구조를 만들 수 있다.The surface roughening step may use a known method of raising the surface roughness of the titanium-based material by impacting the surface of the titanium-based material with sufficient kinetic energy of the inorganic particles, for example, titanium dioxide or alumina. For example, by sandblasting to form surface irregularities of several tens to several hundreds of micrometers on the surface of a titanium-based material. Thus, the concavo-convex structure including the depression can be formed.

이어지는 다공화 단계에서는 요철 구조가 생긴 티타늄계 소재에 수 마이크로미터 규모의 미세공을 형성한다. 다공화 단계 역시 공지 기술을 사용할 수 있는데, 예를 들어 산으로 표면을 식각(etching)하는 산 처리를 사용할 수 있다.In the subsequent polycrystalline phase, micro-pores of several micrometers are formed in the titanium-based material having the uneven structure. The polycrystalline phase can also use known techniques, for example, acid treatment to etch the surface with acid.

양극 산화 단계에서는 표면 미세공이 있는 다수의 요철이 형성된 티타늄계 소재의 미세공 내면에 수 나노미터에서 수백 나노미터 크기의 나노입자를 형성한다. 양극 산화 과정에서는 전해질과 접촉하는 티타늄계 소재가 양극이 되며 여기에 전압을 인가한다. 음극은 특별히 제한되지 않는데, 예를 백금 전극 등을 사용할 수 있다. 양극 산화 과정을 통하여 미세공 내부에 여러 가지 크기의 다공성 나노구조를 형성할 수 있다. 전해질의 종류와 첨가물을 조절하여 산화티타늄을 비롯한 다양한 산화물 나노입자를 형성할 수 있다. 예를 들어 플루오르화 이온(F-)이 포함된 전해질을 이용하여 양극 산화의 시간(10초에서 5시간)이나 전압(1볼트에서 30볼트)등의 반응 조건을 달리함으로써 전압과 시간에 따라 나노구조의 형태를 변화시킬 수 있다. 양극 산화 단계에서 이미 형성된 미세공의 구조에는 변화가 전혀 없거나 거의 없다.In the anodic oxidation step, nanoparticles of several nanometers to several nanometers in size are formed on the inner surface of the micropores of the titanium-based material having many irregularities with surface micropores. In the anodic oxidation process, the titanium-based material in contact with the electrolyte becomes the anode and the voltage is applied thereto. The negative electrode is not particularly limited, and for example, a platinum electrode or the like can be used. Through the anodic oxidation process, various sizes of porous nanostructures can be formed in the micropores. Various oxide nanoparticles including titanium oxide can be formed by controlling the kind of electrolyte and additives. For example, by using an electrolyte containing fluoride ion (F-), the reaction conditions such as anodization time (10 seconds to 5 hours) or voltage (1 volt to 30 volts) The shape of the structure can be changed. There is no or little change in the structure of the micropores already formed in the anodic oxidation step.

이어지는 열 처리 단계에서는 형성된 나노입자를 임플란트에 사용하기 적절한 물성으로 개선하여 준다. 열 처리 조건은 350℃~600℃이다. 한 구체적인 실시 형태에서는 상기 산화물 나노입자가 이산화티타늄이며, 열 처리 전의 비정질 이산화티타늄이 열 처리 단계를 거쳐 정질 상, 예를 들어 아나타제 상 또는 루틸 상의 결정 구조가 된다.In the subsequent heat treatment step, the formed nanoparticles are improved to a proper physical property for use in the implant. The heat treatment conditions are 350 ° C to 600 ° C. In one specific embodiment, the oxide nanoparticles are titanium dioxide, and the amorphous titanium dioxide before the heat treatment is subjected to a heat treatment step to become a crystalline structure, for example, an anatase phase or a rutile phase.

본 발명의 다른 측면에서는 이러한 티타늄계 소재의 표면 처리 방법을 거쳐 임플란트를 제조하는 방법을 개시한다. 본 발명의 임플란트 제조 방법은 원하는 형상으로 티타늄계 소재를 성형하는 단계 뒤 전술한 표면 처리 방법을 적용함으로써 이루어질 수 있다.Another aspect of the present invention discloses a method for manufacturing an implant through a surface treatment method of such a titanium-based material. The method for manufacturing an implant of the present invention can be performed by applying the above-described surface treatment method after molding the titanium-based material into a desired shape.

[실시예] [ Example ]

이하, 본 발명을 다음의 실시예를 들어 좀 더 상세하게 설명하고자 한다. 단, 아래 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are intended to illustrate the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.

도 2는 산화티타늄 나노튜브의 나노구조가 형성되어 있는 본 발명의 한 실시 형태에 따른 티타늄계 소재의 표면을 나타낸다.Fig. 2 shows the surface of a titanium-based material according to an embodiment of the present invention in which the nanostructure of the titanium oxide nanotube is formed.

도 2(a)는 500배 배율의 사진으로서 함몰부에 해당하는 부분을 타원의 점선으로 표시하였다. 도 2(b)는 도 2(a)의 타원 점선부 중 하나를 확대한 5000배 배율의 사진으로서, 수 마이크로미터 크기의 미세공에 해당하는 부분을 동그라미로 표시하였다. 도 2(c)는 도 2(b)의 동그라미 부분을 확대한 20만배 배율의 사진으로서 30 나노미터 직경의 나노튜브를 볼 수 있다.2 (a) is a photograph of a magnification of 500 times, and a portion corresponding to a depression is indicated by a dotted line of an ellipse. Fig. 2 (b) is a photograph of enlargement of one of the elliptic dot portions of Fig. 2 (a) at a magnification of 5,000 times, and a portion corresponding to micropores of several micrometers in size is indicated by circles. Fig. 2 (c) shows a nanotube having a diameter of 30 nanometers as a photograph of a magnification of 200,000 times magnified in a circle portion of Fig. 2 (b).

도 3은 양극 산화 단계의 조건을 바꾼 것 외에는 도 2에 나타낸 티타늄 소재와 동일하게 제조한 여러 가지 크기의 나노구조가 형성된 티타늄계 소재의 전자현미경 사진이다.FIG. 3 is an electron microscope photograph of a titanium-based material having various sizes of nanostructures prepared in the same manner as the titanium material shown in FIG. 2, except that the condition of the anodizing step is changed.

도 4는 본 발명의 열 처리 단계가 산화티타늄 나노입자의 결정성에 미치는 영향을 나타내는 X선 회절 그래프이다. 상자 안에 표시한 열 처리 조건의 변화에 따라 회절각 40°부근의 피크의 신호가 세지는 것이 비정질(무열처리)에서 아나타제(열 처리의 증가)로 결정상이 변화하는 것을 볼 수 있다.4 is an X-ray diffraction chart showing the effect of the heat treatment step of the present invention on the crystallinity of titanium oxide nanoparticles. It can be seen that the crystal phase changes from amorphous (no heat treatment) to anatase (increase in heat treatment) when a signal of a peak near the diffraction angle of 40 ° rises according to the change of the heat treatment condition indicated in the box.

도 5는 본 발명의 한 실시 형태의 티타늄계 소재로 제조한 임플란트를 토끼 다리에 이식한 후, 이를 떼어내는 실험을 통하여 본 발명에 따른 임플란트의 골 계면 결합력을 나타내는 그래프이다. 도 5에서 SA는 양극 산화와 열 처리 단계를 진행하지 않고 조면화 단계와 다공화 단계만을 적용한 종래 기술의 임플란트이다. Nano SA 30과 Nano SA 70은 위 SA와 동일한 조면화 단계와 다공화 단계를 거치지만 양극 산화와 열 처리 단계를 더 거친 임플란트이다. Nano SA 30과 Nano SA 70은 양극 산화 단계를 달리하여 각각 산화티타늄 나노튜브의 지름이 30 nm와 70 nm인데, 양쪽 모두 SA에 비하여 골 계면 결합력이 우수한 것을 알 수 있다.FIG. 5 is a graph showing the bone interface strength of an implant according to the present invention through an experiment in which an implant made of a titanium-based material according to an embodiment of the present invention is implanted into a rabbit leg and then removed. In FIG. 5, SA is a prior art implant using only a roughening step and a multi-step step without conducting anodizing and heat treatment steps. The Nano SA 30 and Nano SA 70 are the same implants that have undergone the same anodizing and annealing steps as the above SA but with anodizing and heat treatment steps. The Nano SA 30 and Nano SA 70 are 30 nm and 70 nm in diameters of titanium oxide nanotubes, respectively, which are different from each other in the anodic oxidation step.

전술한 바와 같이 특정 내용과 일부 실시예를 들어 본 발명을 설명하였으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 구체적인 예로써 제시한 설명일 뿐임을 밝혀 둔다. 본 발명은 전술한 실시 형태들로만 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 실시 형태에 대하여 다양한 수정 및 변형을 할 수 있고, 이러한 수정 및 변형도 본 발명의 기술 사상 속에서 망라하고 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to certain exemplary embodiments thereof, it should be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation. It will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. .

따라서 앞에서 설명한 실시 형태들과 후술하는 특허 청구의 범위는 물론, 이 특허 청구 범위의 모든 균등물이나 등가인 변경 실시 형태들도 본 발명 기술 사상의 범주에 속한다.Accordingly, all equivalents of the claims and their equivalents, as well as the embodiments described hereinabove and the appended claims, are also within the scope of the inventive concept.

Claims (22)

생체 이식을 위한 티타늄 금속 또는 티타늄계 합금 재질의 티타늄계 소재로서,
상기 티타늄계 소재의 표면은 ISO 1997의 규격으로 컷오프 0.25와 3 람다의 조건으로 측정하였을 때 표면 거칠기가 0.5~5 ㎛인 불규칙한 표면이고,
상기 표면에는 최대 폭이 10~300 ㎛의 범위에 있는 복수의 함몰부가 형성되어 있으며, 상기 표면의 적어도 일부에는 산화티타늄 나노입자가 피복되어 있고,
상기 산화티타늄은 정질(晶質)이며, 상기 정질의 산화티타늄은 루틸 상인 것을 특징으로 하는 티타늄계 소재.
As a titanium-based material of a titanium metal or a titanium-based alloy for living body implantation,
The surface of the titanium-based material is an irregular surface having a surface roughness of 0.5 to 5 占 퐉 when measured under the conditions of cutoff 0.25 and 3 lambda according to ISO 1997 standard,
A plurality of depressions having a maximum width in a range of 10 to 300 mu m are formed on the surface, at least a part of the surface is coated with titanium oxide nanoparticles,
Wherein the titanium oxide is a crystalline material and the crystalline titanium oxide is a rutile phase.
제 1항에 있어서, 상기 함몰부를 갖추고 있는 표면 거칠기가 0.5~5 ㎛인 불규칙한 표면에는 최대 폭이 1~5 ㎛인 미세공(micropore)들이 중첩되어 있는 것이 특징인 티타늄계 소재.The titanium-based material according to claim 1, wherein micropores having a maximum width of 1 to 5 탆 are superimposed on an irregular surface having a surface roughness of 0.5 to 5 탆. 제 1항에 있어서, 상기 산화티타늄 나노입자는 나노튜브, 나노막대 또는 나노도트인 것을 특징으로 하는 티타늄계 소재.The titanium-based material according to claim 1, wherein the titanium oxide nanoparticles are nanotubes, nanorods, or nanodots. 제 3항에 있어서, 상기 나노튜브는 길이가 10~200 nm이고, 상기 길이 방향의 축에 대하여 수직하게 자른 단면이 속이 빈 원 또는 속이 빈 원 형태이며, 상기 단면의 최대 직경이 5~200 nm인 것을 특징으로 하는 티타늄계 소재.4. The nanotube according to claim 3, wherein the nanotube has a length of 10 to 200 nm, a cross section perpendicular to the longitudinal axis is in a hollow circle or hollow circle shape, the maximum diameter of the cross section is 5 to 200 nm Based material. 제 4항에 있어서, 상기 나노튜브는 상기 티타늄계 소재 표면 요철의 내면에 직하게 배향하고 있는 것을 특징으로 하는 티타늄계 소재.5. The titanium-based material according to claim 4, wherein the nanotubes are oriented in the inner surface of the titanium-based material surface irregularities. 제 3항에 있어서, 상기 나노막대는 길이가 5~50 nm이고, 상기 길이 방향의. 축에 대하여 수직하게 자른 단면이 원, 타원 또는 장방형이고, 이 단면의 최대 직경이 5~20 nm인 것을 특징으로 하는 티타늄계 소재.The method of claim 3, wherein the nanorods are 5 to 50 nm in length, Wherein the cross section perpendicular to the axis is a circle, an ellipse or a rectangle, and the maximum diameter of the cross section is 5 to 20 nm. 제 6항에 있어서, 상기 나노막대는 상기 티타늄계 소재 표면 요철의 내면에 수직하게 배향하고 있는 것을 특징으로 하는 티타늄계 소재.7. The titanium-based material according to claim 6, wherein the nanorods are oriented perpendicular to an inner surface of the titanium-based material surface irregularities. 제 3항에 있어서, 상기 나노도트는 최대 직경이 10 nm 이하인 것을 특징으로 하는 티타늄계 소재.4. The titanium-based material according to claim 3, wherein the nanodot has a maximum diameter of 10 nm or less. 삭제delete 삭제delete 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 티타늄계 소재를 포함하는 임플란트.9. An implant comprising the titanium-based material of any one of claims 1 to 8. 제 11항에 있어서, 상기 임플란트는 치과용인 것을 특징으로 하는 임플란트.12. The implant according to claim 11, wherein the implant is a dental implant. 제 12항에 있어서, 상기 임플란트는 치과용 보철물, 치과 교정용 선재, 악골절용 플레이트, 악골절용 스크류, 인공 치아, 치과용 크라운, 치과용 브릿지, 의치용 틀 및 치과 수술용 고정 나사 중에서 선택하는 것을 특징으로 하는 임플란트.The implant according to claim 12, wherein the implant is selected from a dental prosthesis, a dental orthodontic wire, a jaw replacement plate, a jaw replacement screw, an artificial tooth, a dental crown, a dental bridge, a denture frame, Implants characterized. 제 11항에 있어서 상기 임플란트는 외과용인 것을 특징으로 하는 임플란트.12. The implant according to claim 11, wherein the implant is a surgical implant. 제 14항에 있어서, 상기 임플란트는 인공 뼈, 인공 관절, 골절용 플레이트, 둔부 관절용 임플란트(hip joint implant), 무릎 관절용 임플란트, 어깨 임플란트(shoulder implant), 인공 척추, 척수용 분절(spinal articulating component), 골절 고정기(fracture fixation device), 골절 고정판(fracture fixation plate) 및 골절 고정용 나사(fracture fixation screw) 중에서 선택하는 것을 특징으로 하는 임플란트.15. The method of claim 14, wherein the implant is selected from the group consisting of artificial bone, artificial joint, fracture plate, hip joint implant, implant for knee joint, shoulder implant, artificial vertebrae, spinal articulating wherein the implant is selected from a fracture fixation device, a fracture fixation device, a fracture fixation plate, and a fracture fixation screw. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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