KR101908287B1 - 다공성 골 이식재 및 이의 제조 방법 - Google Patents

다공성 골 이식재 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 다공성 골 이식재의 제조 방법은 인산 칼슘계 세라믹스를 포함하는 세라믹 페이스트를 제조하는 단계; 3차원 쾌속 조형법에 기초하여 상기 세라믹 페이스트를 성형한 성형체를 제조하는 단계; 상기 성형체를 건조시키는 단계; 및 상기 건조된 성형체를 소결시키는 단계를 포함한다.

Description

다공성 골 이식재 및 이의 제조 방법{POROUS BONE SUBSTITUTES AND METHOD FOR PRODUCING THEREOF}
본 발명은 다공성 골 이식재 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 3차원 쾌속 조형법을 사용한 블록 타입의 다공성 골 이식재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
외상이나 수술로 야기된 골 결손부의 골을 증대시키는 골 이식재는 골 재생을 유도하기 위한 공간을 제공해주며, 파절 부위의 융합을 촉진시키고, 치과에서의 임플란트 수술시에는 부족한 치조골 부위를 증대시키는 역할을 한다. 이러한 골 대체재는 크게 자가골(Autograft), 동종골(Allogenic), 이종골(Xenograft) 그리고 합성골(Alloplast, Synthetic bone substitute)로 분류할 수 있다.
자가골은 가장 이상적인 골 이식재로서 임상적으로 효과가 가장 좋으나, 채취를 위한 2차 수술이 필요하고, 제한된 공급량 및 고비용이 요구되는 단점이 있다.
동종골은 시체나 조직은행에 보관되어 있는 골 조직을 이용하여 만드는 골 이식재로서, 2차 수술이 없어 치유가 빠르고 자가골에 비해 외상이 적다는 장점이 있다. 그러나 일부 바이러스 질환이 이환된 경우 질환 전염을 일으킬 수 있고 또한 면역적 거부 반응을 일으키는 문제가 있다.
이종골은 소와 같은 동물의 골을 채취하여 화학처리를 통해 제작되는 것으로서, 골 전도성이 우수하며 동종골과는 다르게 병원균의 위험이 적고 공급이 원활하며 적은 비용이 소모되나, 공급되는 동물에 대한 질병의 전염 위험성이 존재한다.
따라서, 현재 골 이식재는 대부분 이종골 또는 합성골이 사용되고 있다. 합성골의 경우, 예를 들면 치조골 이식재는 대부분 과립 입자 타입(Granule type)으로 제작되고 있다. 과립 입자 타입은 시술 전에 혈액 등을 사용하여 외부에서 입자를 뭉친 후에 시술을 하는 단계가 필요하다. 그리고 시술 후에는 입자가 분리되거나 흩어지는 현상을 방지하기 위해 별도의 차폐막인 멤브레인(Membrane)을 사용하여 차폐시켜 주어야 한다.
그러나 멤브레인을 봉합하는 과정은 고난이도 시술로서, 높은 숙련도를 요구하는 단점이 있다. 또한, 시술 후 과립 입자가 가라앉아 초기에 목표하였던 골의 부피를 충분히 형성하지 못해, 최종적으로 형성된 골이 부족한 경우가 발생하여 계획보다 많은 양의 재료가 소모되기도 한다.
이와 달리, 블록 타입(block type) 골 이식재는 과립 입자 타입이 가지는 단점인 시술의 불편함, 충분한 골질 확보의 어려움 등의 단점을 해결할 수 있다. 또한, 시술 측면에서 난이도가 감소하여 편의성이 증가해 시술 시간을 단축하며, 동시에 환자의 만족도까지 상승시킬 수 있다는 장점이 있다.
하지만, 현재 판매되는 블록 타입의 골 이식재 제품은 대부분 이종골과 동종골이며, 앞서 언급한 단점과 더불어 다양한 모양과 사이즈로 제작하기 어려운 한계가 존재한다.
블록 타입의 다공성 골 이식재를 만드는 방법은 대표적으로 스펀지법(Sponge method), 발포법(Direct foaming) 등이 있다. 이러한 블록 타입의 다공성 골 이식재는 각 방법마다 장단점을 가지고 있기 때문에, 최종 목적에 따라 적절한 방법을 선택하여 제작한다.
스펀지법의 경우 폴리우레탄 스펀지를 슬러리에 침지시킨 다음 유기물을 태워 그 자리가 3차원 기공 구조로 남게 하는 원리이다. 스펀지법은 스펀지의 구조에 따라 기공 크기와 구조를 쉽게 제어할 수 있으나, 강도가 낮으며 연속적인 대량 생산에 적합하지 않다는 문제가 있다.
또한, 발포법의 경우 슬러리에 다양한 첨가제들을 투입하여 발포시킨 후, 소결시켜 제작하는 방법으로, 손쉽게 제작이 가능하지만 기공 구조를 제어하기 어렵다는 단점이 있다.
이와 관련하여, 한국공개특허공보 제10-2013-0095014호(발명의 명칭: 다공성 골 대체물의 제조방법)는 압출법을 사용한 다공성 골 대체물의 제조방법을 개시하고 있다.
본 발명의 실시예는 3차원 쾌속 조형법에 기초하여 블록 타입의 상호 연결된 3차원 기공 구조를 구현할 수 있고, 입자의 크기, 기공도 및 기공 크기를 제어할 수 있는 다공성 골 이식재의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 다공성 골 이식제를 제공하고자 한다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면은 인산 칼슘계 세라믹스를 포함하는 세라믹 페이스트를 제조하는 단계; 3차원 쾌속 조형법에 기초하여 상기 세라믹 페이스트를 성형한 성형체를 제조하는 단계; 상기 성형체를 건조시키는 단계; 및 상기 건조된 성형체를 소결시키는 단계를 포함하는 다공성 골 이식재의 제조 방법을 제공한다.
일 실시예로, 상기 세라믹 페이스트를 제조하는 단계는, 칼슘과 인을 포함하는 상기 인산 칼슘계 세라믹스에 점성제, 가소제, 윤활류 및 2차 증류수 중 하나 이상을 포함하는 바인더를 혼합시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 점성제는 메틸셀룰로오스(Methyl cellulose), 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(Hydroxypropyl methyl cellulose), 콜라겐(Collagen), 파라핀(Paraffin), 젤라틴(Gelatine), 알지네이트(Alginate), 스타치(Starch) 및 왁스(Wax)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이의 혼합인 것을 특징으로 한다.
일 실시예로, 상기 점성제는 상기 인산 칼슘계 세라믹스를 포함하는 혼합물 대비 1~20중량%인 것을 특징으로 한다.
일 실시예로, 상기 가소제는 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol), 글리세롤(Glycerol), 디부틸 프탈레이트(Dibutyl phthalate) 및 디메틸 프탈레이트(Dimethyl phthalate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이의 혼합인 것을 특징으로 한다.
일 실시예로, 상기 가소제는 상기 인산 칼슘계 세라믹스를 포함하는 혼합물 대비 0.1~10중량%인 것을 특징으로 한다.
일 실시예로, 상기 윤활제는 캐스터오일(Castor oil), 스테애릭 애시드(Stearic acid), 올레익 에시드(Oleic acid) 및 올리브 오일(Olive oil)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이의 혼합인 것을 특징으로 한다.
일 실시예로, 상기 윤활제는 상기 인산 칼슘계 세라믹스를 포함하는 혼합물 대비 0.1~10중량%인 것을 특징으로 한다.
일 실시예로, 상기 2차 증류수는 상기 인산 칼슘계 세라믹스를 포함하는 혼합물 대비 10~60중량%인 것을 특징으로 한다.
일 실시예로, 상기 인산 칼슘계 세라믹스는 모노 칼슘 포스페이트 모노하이드레이트(Monocalcium phosphate monohydrate), 모노 칼슘 포스페이트 안하이드로스(Monocalcium phosphate anhydrous), 칼슘 메타 포스페이트(Calcium metaphosphate), 디 칼슘 포스페이트 디하이드레이트(Dicalcium phosphate dihydrate), 디 칼슘 포스페이트 안하이드로스(Dicalcium phosphate anhydrous), 칼슘 파이로포스페이트(Calcium pyrophosphate), 옥타 칼슘 포스페이트(Octacalcium phosphate), 알파-트리칼슘 포스페이트(α-tricalcium phosphate), 베타-트리칼슘 포스페이트(β-tricalcium phosphate), 칼슘 디피시엔트 하이드록시 아파타이트(Calcium deficient hydroxyapatite), 하이드록시아파타이트(Hydroxyapatite), 테트라 칼슘 포스페이트(Tetracalcium phosphate) 및 아몰포스 칼슘 포스페이트(Amorphous calcium phosphate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이의 혼합인 것을 특징으로 한다.
일 실시예로, 상기 세라믹 페이스트를 성형한 성형체를 제조하는 단계는, 상기 세라믹 페이스트를 압출기가 연결된 실린지에 주입한 후, 상기 3차원 쾌속 조형법에 기초하여 상기 압출기에 압력을 가해 상기 성형체를 제조할 수 있다.
일 실시예로, 상기 성형체를 건조시키는 단계는, 25~60℃에서 12~48시간 동안 수행될 수 있다.
일 실시예로, 상기 건조된 성형체를 소결시키는 단계는, 분당 1~10℃의 속도로 1100~1200℃까지 승온시킨 후, 1~5시간 동안 유지시켜 로냉시킬 수 있다.
일 실시예로, 상기 성형체를 건조시킨 후, 분당 0.1~5℃의 속도로 500~600℃까지 승온시킨 후 1~3시간동안 유지시켜, 상기 건조된 성형체에 포함된 유기 바인더를 탈지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 측면은 제 1 측면에 따른 다공성 골 이식재의 제조 방법에 따라 제조된 다공성 골 이식재를 제공한다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 기존에 사용하던 원료를 적용함에 따라 원료의 안정성 부분을 그대로 유지하면서, 이식하기에 가장 최적의 부피를 가지는 골 이식재를 제작할 수 있다.
또한, 3차원 쾌속 조형법 또는 3D 프린터를 이용해 골 이식재를 제작시, 크기와 형태에 대한 제약이 없으며 3차원 구조 설계에 용이하여 골 형성에 최적화된 다공성 골 이식재를 제작할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 골 이식재의 제조 방법의 순서도이다.
도 2a 및 도 2b는 인산 칼슘계 세라믹스 분말의 SEM 이미지이다.
도 3a 및 도 3b는 소결체의 현미경 이미지이다.
도 4a는 소결된 골 이식재의 X-선 회절 분석을 실시한 그래프이고, 도 4b는 소결된 골 이식재의 압축 강도를 측정한 그래프이다.
도 5a 내지 도 5d는 소결된 골 이식재의 각 배율별 미세구조를 도시한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원은 다공성 골 이식재의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 다공성 골 이식재에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 종래의 과립 입자 타입의 가장 큰 문제점인 충분한 골질 미확보, 과량의 재료 소모, 시술 난이도 상승의 문제를 해결할 수 있으며, 3차원 쾌속 조형법을 사용함으로써 입자의 크기, 기공도 및 기공 크기를 제어를 용이하게 할 수 있다.
이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 골 이식재의 제조 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 골 이식재의 제조 방법의 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다공성 골 이식재의제조 방법은 먼저, 인산 칼슘계 세라믹스를 포함하는 고점도 세라믹 페이스트를 제조한다(S110).
구체적으로, 세라믹 페이스트를 제조하는 단계는, 칼슘과 인을 포함하는 인산 칼슘게 세라믹스에 점성제, 가소제, 윤활류 및 2차 증류수 중 하나 이상을 포함하는 바인더를 혼합시킬 수 있다.
인산 칼슘계 세라믹스는 모노 칼슘 포스페이트 모노하이드레이트(Monocalcium phosphate monohydrate), 모노 칼슘 포스페이트 안하이드로스(Monocalcium phosphate anhydrous), 칼슘 메타 포스페이트(Calcium metaphosphate), 디 칼슘 포스페이트 디하이드레이트(Dicalcium phosphate dihydrate), 디 칼슘 포스페이트 안하이드로스(Dicalcium phosphate anhydrous), 칼슘 파이로포스페이트(Calcium pyrophosphate), 옥타 칼슘 포스페이트(Octacalcium phosphate), 알파-트리칼슘 포스페이트(α-tricalcium phosphate), 베타-트리칼슘 포스페이트(β-tricalcium phosphate), 칼슘 디피시엔트 하이드록시 아파타이트(Calcium deficient hydroxyapatite), 하이드록시아파타이트(Hydroxyapatite), 테트라 칼슘 포스페이트(Tetracalcium phosphate) 및 아몰포스 칼슘 포스페이트(Amorphous calcium phosphate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이의 혼합인 것일 수 있다.
바람직하게는 인산 칼슘계 세라믹스는 최종 소결시, 하이드록시아파타이트와 베타-트리칼슘 포스페이트가 60:40의 비율로 혼합된 것일 수 있다.
점성제는 메틸셀룰로오스(Methyl cellulose), 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(Hydroxypropyl methyl cellulose), 콜라겐(Collagen), 파라핀(Paraffin), 젤라틴(Gelatine), 알지네이트(Alginate), 스타치(Starch) 및 왁스(Wax)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이의 혼합인 것일 수 있다.
이때, 점성제의 비율은 인산 칼슘계 세라믹스를 포함하는 건식 혼합물 대비 1중량% 내지 20중량%일 수 있다. 이 경우, 점성제의 비율이 1중량% 미만인 경우 점성이 너무 낮아 성형성이 감소하게 되며, 20중량%를 초과하는 경우 소결 이후 강도 저하의 원인이 될 수 있다.
가소제는 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol), 글리세롤(Glycerol), 디부틸 프탈레이트(Dibutyl phthalate) 및 디메틸 프탈레이트(Dimethyl phthalate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이의 혼합인 것일 수 있다.
이때, 가소제는 폴리에틸렌글리콜이 사용되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
가소제의 비율은 인산 칼슘계 세라믹스를 포함하는 건식 혼합물 대비 0.1중량% 내지 10중량%일 수 있다.
윤활제는 캐스터오일(Castor oil), 스테애릭 애시드(Stearic acid), 올레익 에시드(Oleic acid) 및 올리브 오일(Olive oil)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이의 혼합인 것일 수 있다.
이때, 윤활제의 비율은 인산 칼슘계 세라믹스를 포함하는 건식 혼합물 대비 0.1중량% 내지 10중량%일 수 있다.
상기 인산 칼슘계 세라믹스와 바인더로 사용되는 점성제, 가소제 및 윤활류는 상술한 군으로부터 선택될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 세라믹 페이스트 제조 단계에서 추가되는 2차 증류수(2nd distilled water)의 비율은 인산 칼슘계 세라믹스를 포함하는 건식 혼합물 대비 10중량% 내지 60중량%일 수 있다.
한편, 건식 혼합물인 세라믹 페이스트를 제조하는 단계는 반죽 형태의 페이스트가 형성될 때까지 수행될 수 있다. 또한, 세라믹 페이스트의 혼합에는 알루미나 유발, 마노 유발, 고속 회전 믹서기 등을 사용하는 등 특정 혼합 방법에 제한되지 않고 다양한 혼합 방법에 의해 혼합될 수 있다.
다음으로, 3차원 쾌속 조형법에 기초하여 세라믹 페이스트를 성형한 성형체를 제조한다(S120).
구체적으로, S110 단계에서 제조한 세라믹 페이스트를 압출기가 연결된 실린지에 주입한 후, 3차원 쾌속 조형법에 기초하여 압출기에 압력을 가해 성형체를 제조할 수 있다.
이때, 압출기는 피스톤 또는 스크류 방식을 사용하여 재료에 압력을 가해 압출시킬 수 있으며, 압력을 가하는 방법은 이에 한정되지 않고 다양한 방법이 적용 가능하다.
또한, 다공성 골 이식재의 뼈대 지름은 다양한 직경의 노즐을 사용함에 따라 조절이 가능하다.
이와 더불어, 3차원 쾌속 조형 장비에 설치된 소프트웨어를 이용함으로써, 기공의 크기, 간격, 두께 및 모양을 조절할 수 있으며, 다공성 골 이식재의 모양도 다양한 형태로 설정이 가능하다.
다음으로, 조형된 성형체를 건조시킨다(S130).
이때, 성형체를 건조시키는 단계는 25℃ 내지 60℃에서 12시간 내지 48시간 동안 건조시켜 수분을 증발시킬 수 있다.
다음으로, 건조된 성형체에 포함된 유기 바인더를 탈지시킨 뒤(S140), 성형체를 소결시킨다(S150).
S140 단계는 성형체에 포함된 유기 바인더를 제거하기 위한 공정으로서, 분당 0.1℃ 내지 5℃의 속도로 500℃ 내지 600℃까지 승온시킨 후 1시간 내지 3시간동안 유지시킴으로써 건조된 성형체에 포함된 유기 바인더를 탈지시킬 수 있다. 이때, 승온된 온도가 500℃ 미만일 경우 성형체 내에 유기 바인더가 잔존할 수 있으므로, 500℃를 초과하는 것이 바람직하다.
S150 단계에서의 소결은 성형체의 강도를 향상시키기 위한 것으로써, 분당 1℃ 내지 10℃의 속도로 1100℃ 내지 1200℃까지 승온시킨 후, 1시간 내지 5시간동안 유지시켜 로냉시킴으로써 수행된다.
이때, 골 이식재의 경우 하이드록시아파타이트와 베타-트리칼슘포스페이트가 70~60:30~40의 비율을 가지는 것이 바람직한데, 1100℃ 미만일 경우 강도 저하의 문제가 발생할 수 있으며, 1200℃를 초과하는 경우에는 알파-트리칼슘포스페이트가 생성될 수 있으므로, 1100℃ 내지 1200℃의 온도 내에서 소결이 이루어짐이 바람직하다.
상술한 설명에서, 단계 S110 내지 S150는 본 발명의 구현 예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.
1. 인산 칼슘계 세라믹스 페이스트의 제조 과정
출발 물질로 하이드록시아파타이트와 베타-트리칼슘포스페이트의 혼합물에 에탄올을 첨가하여 볼 밀링(ball-milling)한다. 그 다음, 체 거름법(sieving)을 시행하여 3μm 이하의 분말을 제조하였다.
도 2a 및 도 2b는 인산 칼슘계 세라믹스 분말의 SEM 이미지이다.
도 2a는 1.00μm, 도 2b는 2.00μm 사이즈로 확대한 SEM(Scanning Electron Microscope) 이미지로서, 도시된 바와 같이 대부분 3μm 이하의 나노 사이즈의 분말이 제조되었음을 확인할 수 있다.
다음으로, 상기 제조된 분말 10g에 상기 분말 대비 60중량%의 2차 증류수와, 점성제로 20중량%의 메틸셀룰로오스와, 가소제로 5중량%의 폴리에틸렌글리콜과, 윤활제로 9중량%의 캐스터 오일을 첨가하고, 알루미나 유발을 사용하여 균일하게 혼합하여 세라믹 페이스트를 제조하였다.
2. 3차원 쾌속 조형법을 이용한 골 이식재의 제조 과정
위에서 제조된 세라믹 페이스트를 실린지에 장입하고, 3차원 쾌속 조형 장치에 체결시킨 후 성형체를 제작하였다.
골 이식재의 디자인은 큐브(cube) 형태의 격자 모형으로 제작하였으며, 노즐 직경은 400μm, 기공간 간격은 450μm로 설정 후 성형하였다.
그리고 제작이 완료된 성형체는 상온에서 24시간 동안 건조시켰다.
3. 성형체의 탈지 및 소결 과정
건조된 성형체의 탈지를 위해 분당 1℃의 속도로 500℃까지 승온시켰으며, 500℃에서 2시간동안 유지되도록 하였다. 그 후, 분당 3℃의 속도로 1200℃까지 승온시킨 뒤, 1200℃에서 3시간동안 유지시키고 로냉하여 소결체를 완성하였다.
도 3a 및 도 3b는 소결체의 현미경 이미지이다.
도 3a 및 도 3b는 위 과정에 따라 제작된 소결체의 실제 현미경 이미지이며, 크랙 없이 성형과 소결이 이루어졌음을 확인할 수 있다.
도 4a는 소결된 골 이식재의 X-선 회절 분석을 실시한 그래프이고, 도 4b는 소결된 골 이식재의 압축 강도를 측정한 그래프이다.
도 4a를 참조하면, 소결된 골 이식재를 X-선 회절 분석을 실시한 결과, HA:β-TCP 비율은 60~65:40~35가 됨을 확인할 수 있다.
그리고 도 4b의 (a) 및 (b)를 참조하면, 소결된 골 이식재는 평균 압축 강도가 2.52±0.4Mpa임을 확인할 수 있다.
도 5a 내지 도 5d는 소결된 골 이식재의 각 배율별 미세구조를 도시한 도면이다.
도 5a는 5,000배, 도 5b는10,000배, 도 5c 및 도 5d는 20,000배의 배율로 소결된 골 이식재의 미세구조를 관찰한 SEM 이미지이며, 이를 통해 기공률은 평균 45%가 됨을 확인할 수 있다.
전술한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 기존에 사용하던 원료를 적용함에 따라 원료의 안정성 부분을 그대로 유지하면서, 이식하기에 가장 최적의 부피를 가지는 골 이식재를 제작할 수 있다.
또한, 3차원 쾌속 조형법 또는 3D 프린터를 이용해 골 이식재를 제작시, 크기와 형태에 대한 제약이 없으며 3차원 구조 설계에 용이하여 골 형성에 최적화된 다공성 골 이식재를 제작할 수 있다.
또한, 고점도 세라믹 페이스트를 사용하여 3차원으로 적층하며 조형이 가능하며, 다공성 골 이식재의 기공 크기 제어가 가능하다. 특히 본 발명의 일 실시예에 따르면, 골 이식재의 기공률은 45%이상, 기계적 강도는 2MPa임을 확인할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (15)

  1. 3차원 쾌속 조형법에 기초하여 블록 타입의 상호 연결된 3차원 기공 구조 구현이 가능한 다공성 골 이식재의 제조 방법에 있어서,
    인산 칼슘계 세라믹스의 분말의 중량 대비 10 내지 60중량%의 2차 증류수, 1 내지 20중량%의 점성제, 0.1 내지 10%중량의 가소제 및 0.1 내지 10중량%의 윤활제를 첨가하고 알루미나 유발을 사용하여 세라믹 페이스트를 제조하는 단계;
    3차원 쾌속 조형법에 기초하여 상기 세라믹 페이스트를 성형한 성형체를 제조하는 단계;
    상기 성형체를 25~60℃에서 12~48시간 동안 건조시키는 단계;
    상기 건조된 성형체를 분당 0.1~5℃의 속도로 500~600℃까지 승온시킨 후, 1 내지 3시간 동안 유지시켜, 상기 건조된 성형체에 포함된 유기 바인더를 탈지시키는 단계 및
    분당 1~10℃의 속도로 1100~1200℃까지 승온시킨 후, 1~5시간 동안 유지시킨 후 로냉하여 소결시키는 단계를 포함하는 다공성 골 이식재의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 점성제는 메틸셀룰로오스(Methyl cellulose), 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(Hydroxypropyl methyl cellulose), 콜라겐(Collagen), 파라핀(Paraffin), 젤라틴(Gelatine), 알지네이트(Alginate), 스타치(Starch) 및 왁스(Wax)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이의 혼합인 것을 특징으로 하는 다공성 골 이식재의 제조 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가소제는 폴리에틸렌글리콜(Polyethylene glycol), 글리세롤(Glycerol), 디부틸 프탈레이트(Dibutyl phthalate) 및 디메틸 프탈레이트(Dimethyl phthalate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이의 혼합인 것을 특징으로 하는 다공성 골 이식재의 제조 방법.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 윤활제는 캐스터오일(Castor oil), 스테애릭 애시드(Stearic acid), 올레익 에시드(Oleic acid) 및 올리브 오일(Olive oil)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이의 혼합인 것을 특징으로 하는 다공성 골 이식재의 제조 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 인산 칼슘계 세라믹스는 모노 칼슘 포스페이트 모노하이드레이트(Monocalcium phosphate monohydrate), 모노 칼슘 포스페이트 안하이드로스(Monocalcium phosphate anhydrous), 칼슘 메타 포스페이트(Calcium metaphosphate), 디 칼슘 포스페이트 디하이드레이트(Dicalcium phosphate dihydrate), 디 칼슘 포스페이트 안하이드로스(Dicalcium phosphate anhydrous), 칼슘 파이로포스페이트(Calcium pyrophosphate), 옥타 칼슘 포스페이트(Octacalcium phosphate), 알파-트리칼슘 포스페이트(α-tricalcium phosphate), 베타-트리칼슘 포스페이트(β-tricalcium phosphate), 칼슘 디피시엔트 하이드록시 아파타이트(Calcium deficient hydroxyapatite), 하이드록시아파타이트(Hydroxyapatite), 테트라 칼슘 포스페이트(Tetracalcium phosphate) 및 아몰포스 칼슘 포스페이트(Amorphous calcium phosphate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이의 혼합인 것을 특징으로 하는 다공성 골 이식재의 제조 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 페이스트를 성형한 성형체를 제조하는 단계는,
    상기 세라믹 페이스트를 압출기가 연결된 실린지에 주입한 후, 상기 3차원 쾌속 조형법에 기초하여 상기 압출기에 압력을 가해 상기 성형체를 제조하는 것인 다공성 골 이식재의 제조 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 1 항, 제 3 항, 제 5 항, 제 7 항, 제 10 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 제조 방법에 따라 제조된 다공성 골 이식재.
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