KR102695476B1 - 항균성이 우수한 치과용 임플란트 및 항균코팅 방법 - Google Patents
항균성이 우수한 치과용 임플란트 및 항균코팅 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102695476B1 KR102695476B1 KR1020210191745A KR20210191745A KR102695476B1 KR 102695476 B1 KR102695476 B1 KR 102695476B1 KR 1020210191745 A KR1020210191745 A KR 1020210191745A KR 20210191745 A KR20210191745 A KR 20210191745A KR 102695476 B1 KR102695476 B1 KR 102695476B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- silver
- antibacterial
- dental implant
- titanium
- peak
- Prior art date
Links
- 239000004053 dental implant Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 title claims description 69
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims description 31
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 55
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 42
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 35
- FQIRQSFRGRZFDS-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Ti+4].[Ag+] Chemical compound [O-2].[Ti+4].[Ag+] FQIRQSFRGRZFDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 47
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 43
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- -1 silver tetrafluoroborate Chemical compound 0.000 claims description 23
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 claims description 20
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 19
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 8
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910001867 inorganic solvent Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000003049 inorganic solvent Substances 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 101710134784 Agnoprotein Proteins 0.000 claims description 3
- CZKMPDNXOGQMFW-UHFFFAOYSA-N chloro(triethyl)germane Chemical compound CC[Ge](Cl)(CC)CC CZKMPDNXOGQMFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 3
- OTCVAHKKMMUFAY-UHFFFAOYSA-N oxosilver Chemical class [Ag]=O OTCVAHKKMMUFAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 claims description 3
- CQLFBEKRDQMJLZ-UHFFFAOYSA-M silver acetate Chemical compound [Ag+].CC([O-])=O CQLFBEKRDQMJLZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 229940071536 silver acetate Drugs 0.000 claims description 3
- 229910001923 silver oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- YDHABVNRCBNRNZ-UHFFFAOYSA-M silver perchlorate Chemical compound [Ag+].[O-]Cl(=O)(=O)=O YDHABVNRCBNRNZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- YPNVIBVEFVRZPJ-UHFFFAOYSA-L silver sulfate Chemical compound [Ag+].[Ag+].[O-]S([O-])(=O)=O YPNVIBVEFVRZPJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910001494 silver tetrafluoroborate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 210000003296 saliva Anatomy 0.000 description 36
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 30
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 28
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 27
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 26
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 23
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 23
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 20
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical class [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 12
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 9
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 7
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- 238000013268 sustained release Methods 0.000 description 5
- 239000012730 sustained-release form Substances 0.000 description 5
- 208000037408 Device failure Diseases 0.000 description 4
- 238000000445 field-emission scanning electron microscopy Methods 0.000 description 4
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 4
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I dipotassium trisodium dihydrogen phosphate hydrogen phosphate dichloride Chemical compound P(=O)(O)(O)[O-].[K+].P(=O)(O)([O-])[O-].[Na+].[Na+].[Cl-].[K+].[Cl-].[Na+] LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 3
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000002953 phosphate buffered saline Substances 0.000 description 3
- 230000018612 quorum sensing Effects 0.000 description 3
- 208000035143 Bacterial infection Diseases 0.000 description 2
- 206010065687 Bone loss Diseases 0.000 description 2
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical class [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011481 absorbance measurement Methods 0.000 description 2
- 208000022362 bacterial infectious disease Diseases 0.000 description 2
- 239000007621 bhi medium Substances 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- 238000010883 osseointegration Methods 0.000 description 2
- 201000001245 periodontitis Diseases 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- HMUNWXXNJPVALC-UHFFFAOYSA-N 1-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethanone Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)C(CN1CC2=C(CC1)NN=N2)=O HMUNWXXNJPVALC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LDXJRKWFNNFDSA-UHFFFAOYSA-N 2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]ethanone Chemical compound C1CN(CC2=NNN=C21)CC(=O)N3CCN(CC3)C4=CN=C(N=C4)NCC5=CC(=CC=C5)OC(F)(F)F LDXJRKWFNNFDSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]propan-1-one Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)CCC(=O)N1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000283973 Oryctolagus cuniculus Species 0.000 description 1
- 208000006389 Peri-Implantitis Diseases 0.000 description 1
- 241000605862 Porphyromonas gingivalis Species 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 201000009329 acute pericementitis Diseases 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 230000001055 chewing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000151 cysteine group Chemical group N[C@@H](CS)C(=O)* 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 231100000676 disease causative agent Toxicity 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 238000001095 inductively coupled plasma mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000011164 ossification Effects 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 239000003642 reactive oxygen metabolite Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000005211 surface analysis Methods 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000002303 tibia Anatomy 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 241001148471 unidentified anaerobic bacterium Species 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001018 virulence Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
- A61C8/00—Means to be fixed to the jaw-bone for consolidating natural teeth or for fixing dental prostheses thereon; Dental implants; Implanting tools
- A61C8/0012—Means to be fixed to the jaw-bone for consolidating natural teeth or for fixing dental prostheses thereon; Dental implants; Implanting tools characterised by the material or composition, e.g. ceramics, surface layer, metal alloy
- A61C8/0013—Means to be fixed to the jaw-bone for consolidating natural teeth or for fixing dental prostheses thereon; Dental implants; Implanting tools characterised by the material or composition, e.g. ceramics, surface layer, metal alloy with a surface layer, coating
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
- A01N59/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing elements or inorganic compounds
- A01N59/16—Heavy metals; Compounds thereof
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
- A61C8/00—Means to be fixed to the jaw-bone for consolidating natural teeth or for fixing dental prostheses thereon; Dental implants; Implanting tools
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/04—Metals or alloys
- A61L27/06—Titanium or titanium alloys
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/28—Materials for coating prostheses
- A61L27/30—Inorganic materials
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/28—Materials for coating prostheses
- A61L27/30—Inorganic materials
- A61L27/306—Other specific inorganic materials not covered by A61L27/303 - A61L27/32
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
- A61C2201/00—Material properties
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Pest Control & Pesticides (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
- Dental Prosthetics (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Dental Preparations (AREA)
Abstract
티타늄 기재; 및 상기 기재 표면 중 적어도 일부에 코팅된 은-산화티탄 매트릭스;를 포함하고, 상기 은-산화티탄 매트릭스는 XPS로 측정한 결합에너지 570~580 eV의 피크 P1 및 360~375 eV의 피크 P2를 가지고, P1의 세기 I1과 P2의 세기 I2는 하기 식을 만족하는, 치과용 임플란트가 개시된다.
2*I1 ≤ I2 ≤ 5*I1.
2*I1 ≤ I2 ≤ 5*I1.
Description
항균성이 우수한 치과용 임플란트 및 항균코팅 방법에 관한 것이다.
치과용 임플란트는 결손된 치아를 영구적으로 대체할 수 있는 인공 치아로서, 부분 혹은 완전 무치악 부위의 저작기능 회복을 위해 널리 사용되고 있다. 따라서, 임플란트는 기능적으로 실제 치아의 역할을 대행할 수 있어야 할 뿐만 아니라 치아에 가해지는 하중을 적절히 분산할 수 있어 장시간 사용이 가능하도록 제작되어야 한다.
임플란트의 성공률을 높이기 위해서는 환자의 골량 및 골질에 의해 임플란트의 안정성, 즉 고정력에 의해 좌우된다. 임플란트의 안정성은 임플란트가 주변골에 접촉됨으로써 발생하는 일차 안정성과 임플란트 식립 후 신생골조직이 형성되고 골유착이 일어남으로써 얻어지는 이차 안정성의 합으로 표현된다. 특히, 임플란트의 식립 후 조기 안정성을 향상시키는 것이 중장기 안정성, 최종적으로 임플란트의 성공률을 높이는데 중요한 요소이다.
임플란트 조기 실패의 주요 요인은 제품 결함, 시술 요인, 환자 요인 등 다양한 원인으로 인한 임플란트 주변골 소실 또는 고정력 감소에 의해 발생될 수 있다. 특히 임플란트 주변골이 소실되는 경우 소실로 인한 임플란트의 고정력 감소는 동반될 수밖에 없다. 이에 임플란트 주변골 소실로 인한 조기 실패 케이스를 분석한 결과 치주염 또는 세균 검출로 인한 조기 실패가 약 90%에 해당하였고, 고객으로부터 수거된 제품을 분석한 결과 약 60%에서 혐기성 세균이 검출되었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 임플란트 표면에 항균성을 부여함으로써 오염된 타액 및 세균으로부터 능동적으로 방어할 수 있는 시스템을 구축하는 방법이 제안되었다. 특히 임플란트의 조기 실패율을 저감하기 위해 초기 식립기간 동안에도 항균성의 유지력이 수반되어야 한다. 따라서, 임플란트 표면에서 항균성을 부여하여 초기 식립 기간 동안 항균성을 유지할 수 있는 항균코팅 방법 및 이에 따른 치과용 임플란트의 연구 개발이 요구되고 있다.
항균성이 우수한 치과용 임플란트 및 항균코팅 방법을 제공하는 것이다.
일 측면에 따르면 티타늄 기재; 및 상기 기재 표면 중 적어도 일부에 코팅된 은-산화티탄 매트릭스;를 포함하고, 상기 은-산화티탄 매트릭스는 XPS로 측정한 결합에너지 570~580 eV의 피크 P1 및 360~375 eV의 피크 P2를 가지고, P1의 세기 I1과 P2의 세기 I2는 하기 식을 만족하는, 치과용 임플란트를 제공한다.
[식]
2*I1 ≤ I2 ≤ 5*I1
일 실시예에 있어서, 상기 치과용 임플란트는 37℃의 무기용매 내에서 적어도 1주일 동안 1 ppm/일 이하의 은을 방출할 수 있다.
다른 일 측면에 따르면, (a) 은 전구체가 용해되어 Ag 농도가 10~300mM인 코팅 용액에 티타늄 기재를 담지하는 단계; 및 (b) 상기 코팅 용액을 가열하여 수열처리하는 단계;를 포함하는, 치과용 임플란트의 항균코팅 방법이 제공된다.
일 실시예에 있어서, 상기 은 전구체는 질산은(AgNO3), 과염소산은(AgClO4), 은테트라플루오로보레이트(AgBF4), 은헥사플루오로포스페이트(AgPF6), 아세트산은(CH3COOAg), 은트리플루오로메탄설포네이트(AgCF3SO3), 황산은(Ag2SO4), 은2,4-펜탄디오네이트(CH3COCH=COCH3Ag), 산화은류(AgO, Ag2O, Ag2O2, Ag2O3) 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 (a) 단계의 수행 전에, 상기 티타늄 기재를 샌드블라스팅, 에칭, 세척, 건조 중 적어도 하나의 방법으로 처리하는 전처리 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 (b) 단계는 150~300℃ 및 1~5시간의 조건에서 수행될 수 있다.
일 측면에 따르면, 항균성이 우수한 치과용 임플란트 및 항균코팅 방법은 임플란트 표면에 은-산화티탄 매트릭스가 형성되어 임플란트의 항균성을 향상시킬 수 있다. 상기 은-산화티탄 매트릭스에서 은 이온이 식립 초기 기간 중 서방출되면서 상기 임플란트의 항균성을 부여 및 유지할 수 있다. 이에 따라 상기 치과용 임플란트의 조기 실패율이 저감될 수 있고, 최종적으로 임플란트의 성공율이 향상될 수 있다.
본 명세서의 일 측면의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 명세서의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 명세서의 항균 이온 선정을 위한 항균 성능 평가 그래프이다.
도 2는 본 명세서의 항균코팅 방법 선정을 위한 비틀림 제거력 그래프이다.
도 3은 수열처리 조건에 따른 항균 성능 평가 그래프이다.
도 4는 본 명세서의 실시예 및 비교예의 FE-SEM 분석 이미지이다.
도 5는 본 명세서의 실시예의 SEM 이미지 및 위치별 원소 분포도를 분석한 결과이다.
도 6은 본 명세서의 실시예 및 비교예의 EDS 분석 이미지이다.
도 7은 본 명세서의 실시예 및 비교예의 XPS 분석 그래프이다.
도 8은 본 명세서의 실시예의 Ag 방출량 그래프이다.
도 9는 본 명세서의 실시예의 담지기간에 따른 항균 성능 평가 그래프이다.
도 10은 본 명세서의 실시예 및 비교예의 세척 조건에 따른 항균 성능 평가 그래프이다.
도 2는 본 명세서의 항균코팅 방법 선정을 위한 비틀림 제거력 그래프이다.
도 3은 수열처리 조건에 따른 항균 성능 평가 그래프이다.
도 4는 본 명세서의 실시예 및 비교예의 FE-SEM 분석 이미지이다.
도 5는 본 명세서의 실시예의 SEM 이미지 및 위치별 원소 분포도를 분석한 결과이다.
도 6은 본 명세서의 실시예 및 비교예의 EDS 분석 이미지이다.
도 7은 본 명세서의 실시예 및 비교예의 XPS 분석 그래프이다.
도 8은 본 명세서의 실시예의 Ag 방출량 그래프이다.
도 9는 본 명세서의 실시예의 담지기간에 따른 항균 성능 평가 그래프이다.
도 10은 본 명세서의 실시예 및 비교예의 세척 조건에 따른 항균 성능 평가 그래프이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 명세서의 일 측면을 설명하기로 한다. 그러나 본 명세서의 기재사항은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 명세서의 일 측면을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 수치적 값의 범위가 기재되었을 때, 이의 구체적인 범위가 달리 기술되지 않는 한 그 값은 유효 숫자에 대한 화학에서의 표준규칙에 따라 제공된 유효 숫자의 정밀도를 갖는다. 예를 들어, 10은 5.0 내지 14.9의 범위를 포함하며, 숫자 10.0은 9.50 내지 10.49의 범위를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 명세서의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
항균성이 우수한 치과용 임플란트
일 측면에 따르면, 티타늄 기재; 및 상기 기재 표면 중 적어도 일부에 코팅된 은-산화티탄 매트릭스;를 포함하고, 상기 은-산화티탄 매트릭스는 XPS로 측정한 결합에너지 570~580 eV의 피크 P1 및 360~375 eV의 피크 P2를 가지고, P1의 세기 I1과 P2의 세기 I2는 하기 식을 만족하는, 치과용 임플란트를 제공한다.
[식]
2*I1 ≤ I2 ≤ 5*I1
치과용 임플란트의 성공률을 높이기 위해서는 초기 식립 기간 중 사용자의 주변골과의 안정적인 결합이 형성되어야 한다. 식립 실패의 다양한 요인 중 세균 감염에 의한 조기 식립 실패율이 큰 비중을 차지하고 있다.
본 명세서의 치과용 임플란트는 티타늄 기재; 및 상기 기재 표면 중 적어도 일부에 코팅된 은-산화티탄 매트릭스;를 포함하여 항균성을 가질 수 있다. 상기 은-산화티탄 매트릭스는 쿼럼 센싱(Quorum sensing)을 차단하여 상기 임플란트의 표면 상에 바이오 필름의 형성을 억제할 수 있다. 이를 통해 상기 임플란트는 시 세균 감염에 의한 식립 실패를 최소화할 수 있다.
본 명세서의 사용된 용어 “쿼럼 센싱(Quorum sensing)”은 세균의 증식 중 세포 밀도와 비례 및 축적되어 특정한 농도에 이르면 세균의 집단적 대사활성이 조절되는 세균밀도-의존적 유전자 발현 조절 메커니즘을 의미한다. 즉, 증식에 의해 균체 농도가 소위 의사 결정을 위한 정족수(Quorum)에 이르게 되면 저밀도의 세포에서는 관찰되지 않는 특정한 형질이 집단적으로 유도되어 발현되는 현상을 의미한다. 특히 병원성 세균의 경우 쿼럼 센싱에 의해 병독성을 유발하여 감염을 유발할 수 있다.
은-산화티탄 매트릭스는 항균 이온인 은 이온을 방출하여 세균을 사멸시킬 수 있다. 그 결과 상기 임플란트 표면에 세균이 부착하는 현상을 억제할 수 있다. 상기 은 이온은 세균막의 시스테인 그룹에 결합하여 단백질을 불활성화시킬 수 있다. 결합한 세포의 활성산소종 방출을 유도하여 세균을 사멸시킬 수 있다. 은 이온은 전술된 메커니즘을 통해 세균을 사멸시켜 바이오필름의 형성을 효과적으로 억제할 수 있고, 항균 내성없이 지속적으로 항균성을 유지할 수 있다.
상기 은-산화티탄 매트릭스는 항균 성분을 다양한 형태로 포함할 수 있다. 그 결과 식립 초기에 필요한 수준의 항균성을 가지고, 장기간 항균 효과의 지속이 가능할 수 있다.
결합에너지 570~580 eV의 피크 P1 및 I1은 Ag 2p의 피크의 범위와 그 세기 값을 의미할 수 있다. 360~375 eV의 피크 P2 및 I2는 Ag 3d의 피크의 범위와 그 세기 값을 의미할 수 있다. 상기 Ag 2p는 은 금속을 의미할 수 있고, Ag 3d는 산화된 은 이온을 의미할 수 있다. 이들 피크에서의 세기인 I1 및 I2가 특정 조건을 만족하는 은-산화티탄 매트릭스는 은 금속 및 은 이온을 동시에 포함하여 서방출 효과를 구현할 수 있다. 또한 I1 및 I2가 특정 조건을 만족하면 상기 치과용 임플란트의 조기 식립 성공률을 효과적으로 상승시킬 수 있다.
전술한 식으로 표현되는 I1 및 I2의 조건은 XPS 그래프에서 측정된 은 금속과 은 이온 간의 비율을 의미할 수 있다. 상기 I2는 I1의 2배 이상이고, 5배 이하일 수 있다. 일 예에서, 상기 I2는 I1의 2배 이상, 2.1배 이상, 2.2배 이상, 2.3배 이상, 2.4배 이상, 2.5배 이상, 2.6배 이상, 2.7배 이상, 2.8배 이상, 2.9배 이상, 3배 이상, 3.1배 이상, 3.2배 이상, 3.3배 이상 또는 3.4배 이상일 수 있다. 다른 일 예에서, 상기 I2는 I1의 5배 이하, 4.9배 이하, 4.8배 이하, 4.7배 이하, 4.6배 이하, 4.5배 이하, 4.4배 이하, 4.3배 이하, 4.2배 이하, 4.1배 이하, 4배 이하, 3.9배 이하, 3.8배 이하, 3.7배 이하 또는 3.6배 이하일 수 있다.
상기 조건을 만족하는 치과용 임플란트는 초기 은 방출량이 높아 초기 식립 기간의 세균 사멸, 부착 억제 등의 항균 효과를 가질 수 있다. 또한, 은이 서서히 방출되는 서방출 효과를 가짐으로써 항균 효과를 지속적으로 유지할 수 있다.
예를 들어, 상기 치과용 임플란트는 37℃의 무기용매 내에서 적어도 1주일 동안 1 ppm/일 이하의 은을 방출할 수 있다. 상기 치과용 임플란트의 서방출 효과는 적어도 1주일, 1개월, 2개월, 3개월 또는 그 이상 지속될 수 있다. 상기 치과용 임플란트의 서방출 효과는 은 이온 및 은 금속 중 적어도 하나를 장기간 방출하여 지속적인 항균 효과를 구현하는 것을 의미할 수 있다. 상기 무기용매는 정제수, 이온교환수 등의 물을 의미할 수 있다. 상기 치과용 임플란트는 상기 기간 동안 적어도 1 ppb/일 이상, 5 ppb/일 이상 또는 10 ppb/일 이상의 은을 방출할 수 있다.
비제한적인 일 예로 상기 티타늄 기재는 순수 티타늄 또는 티타늄과 주기율표 상의 다른 금속의 합금으로 이루어진 소재를 의미한다. 상기 티타늄 합금은 예를 들어, 티타늄(Ti)과 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 주석(Sn), 탄탈륨(Ta), 팔라듐(Pd) 및 이들 중 적어도 하나 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
치과용 임플란트의 항균코팅 방법
다른 일 측면에 따르면, (a) 은 전구체가 용해되어 Ag 농도가 10~300mM인 코팅 용액에 티타늄 기재를 담지하는 단계; 및 (b) 상기 코팅 용액을 가열하여 수열처리하는 단계;를 포함하는, 치과용 임플란트의 항균코팅 방법이 제공된다.
상기 (a) 단계는 은 전구체가 용해된 코팅 용액에 티타늄 기재를 담지할 수 있다. 상기 은 전구체는 질산은(AgNO3), 과염소산은(AgClO4), 은테트라플루오로보레이트(AgBF4), 은헥사플루오로포스페이트(AgPF6), 아세트산은(CH3COOAg), 은트리플루오로메탄설포네이트(AgCF3SO3), 황산은(Ag2SO4), 은2,4-펜탄디오네이트(CH3COCH=COCH3Ag), 산화은류(AgO, Ag2O, Ag2O2, Ag2O3) 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
일 예로 상기 코팅 용액의 Ag 농도가 10~300mM일 수 있다. 예를 들어, 10mM, 11mM, 12mM, 13mM, 14mM, 15mM, 16mM, 17mM, 18mM, 19mM, 20mM, 21mM, 22mM, 23mM, 24mM, 25mM, 26mM, 27mM, 28mM, 29mM, 30mM, 31mM, 32mM, 33mM, 34mM, 35mM, 36mM, 37mM, 38mM, 39mM, 40mM, 41mM, 42mM, 43mM, 44mM, 45mM, 46mM, 47mM, 48mM, 49mM, 50mM, 51mM, 52mM, 53mM, 54mM, 55mM, 56mM, 57mM, 58mM, 59mM, 60mM, 61mM, 62mM, 63mM, 64mM, 65mM, 66mM, 67mM, 68mM, 69mM, 70mM, 71mM, 72mM, 73mM, 74mM, 75mM, 76mM, 77mM, 78mM, 79mM, 80mM, 81mM, 82mM, 83mM, 84mM, 85mM, 86mM, 87mM, 88mM, 89mM, 90mM, 91mM, 92mM, 93mM, 94mM, 95mM, 96mM, 97mM, 98mM, 99mM, 100mM, 110mM, 120mM, 130mM, 140mM, 150mM, 160mM, 170mM, 180mM, 190mM, 200mM, 210mM, 220mM, 230mM, 240mM, 250mM, 260mM, 270mM, 280mM, 290mM, 300mM 또는 이들 중 두 값의 사이 범위일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. Ag 농도가 상기 범위 미만이면 은의 양이 부족하여 항균성이 저하될 수 있고, 상기 범위 초과이면 코팅 용액의 형성이 어렵거나 점도 등의 문제로 코팅층의 형성이 불량할 수 있다.
일 예로 상기 (a) 단계의 수행 전에, 상기 티타늄 기재를 샌드블라스팅, 에칭, 세척, 건조 중 적어도 하나의 방법으로 처리하는 전처리 단계를 더 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 티타늄 기재를 샌드블라스팅 또는 에칭하여 표면 거칠기를 부여하는 경우 골융합 특성이 향상될 수 있으나, 세균에 대한 부착성도 상승될 수 있다. 상기 티타늄 기재를 세척 또는 건조하여 상기 기재 표면의 이물질을 제거할 수 있고, 후속되는 항균 코팅층을 효과적으로 형성시킬 수 있다.
상기 (b) 단계는 상기 코팅 용액을 가열하여 수열처리하여 상기 티타늄 기재 표면 상에 은-산화티탄 매트릭스를 형성할 수 있다.
일 예로 상기 (b) 단계는 150~300℃ 및 1~5시간의 조건에서 수행될 수 있다. 상기 (b) 단계는 예를 들어, 150℃, 155℃, 160℃, 165℃, 170℃, 175℃, 180℃, 185℃, 190℃, 195℃, 200℃, 205℃, 210℃, 215℃, 220℃, 225℃, 230℃, 235℃, 240℃, 245℃, 250℃, 255℃, 260℃, 265℃, 270℃, 275℃, 280℃, 285℃, 290℃, 295℃, 300℃ 또는 이들 중 두 값의 사이 범위의 온도에서 수행될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 (b) 단계의 온도 조건은 상기 은-산화티탄 매트릭스의 은 코팅량과 이에 따른 항균 성능에 영향을 줄 수 있다. 또한, 상기 (b) 단계는 예를 들어, 1시간, 1.5시간, 2시간, 2.5시간, 3시간, 3.5시간, 4시간, 4.5시간, 5시간 또는 이들 중 두 값의 사이 범위의 시간 동안 수행될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 (b) 단계 이후, 티타늄 기재 표면을 세척하여 결합하지 않은 은 이온을 제거할 수 있다. 다만, 이러한 세척은 티타늄 기재 표면에 형성된 은-산화티탄 매트릭스의 항균 성능을 저해하지 않는 방법으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 정제수, 알코올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나에 침지시킨 후 교반하여 수행될 수 있다.
이하, 본 명세서의 실시예에 관하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이하의 실험 결과는 상기 실시예 중 대표적인 실험 결과만을 기재한 것이며, 실시예 등에 의해 본 명세서의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다. 아래에서 명시적으로 제시하지 않은 본 명세서의 여러 구현예의 각각의 효과는 해당 부분에서 구체적으로 기재하도록 한다.
실험예 1: 항균 이온 선정
항균 이온 선정을 위해 타액세균 오염율을 평가하였다. 대조군으로는 타액(saliva, SA), 실험군으로는 생리식염수(Saline), 수화용액(EC), 마그네슘 이온염, 은 이온염 100㎖를 준비하였다. 상기 대조군 및 실험군 각각의 용액에 준비된 타액으로부터 분리된 타액세균 현탁액을 1㎖씩 투입한 후 37℃, 혐기성 조건에서 16시간동안 유지하였다. 16시간 후 타액세균 오염율을 측정하여 그 결과를 도 1에 나타내었다. 대조군인 타액의 타액세균 오염율을 100%로 설정하고, 실험군의 타액세균 오염율을 측정하였다.
도 1을 참고하면, 생리식염수 및 수화용액(EC)에서는 타액 대비 각각 52.45% 및 23.6%의 타액세균 오염율을 나타내었다. 항균 이온염인 마그네슘 이온염은 102.34%로 가장 높은 타액세균 오염율을 나타내었다. 이에 반해, 은 이온염에서는 0.28%의 타액세균 오염율을 나타내어 타액 대비 99.7%의 세균오염 감소율을 나타내었다. 따라서, 항균 이온으로 은 이온을 선정하였다.
실험예 2: 항균코팅 방법 선정
항균코팅 방법 선정을 위해 동물실험을 수행하였다. 대조군으로 티타늄 임플란트를 준비하였다. 실험군으로 은 이온염과 과산화수소를 포함하는 용액으로 처리된 티타늄 임플란트 및 은 이온염을 포함하는 용액으로 수열처리된 티타늄 임플란트를 준비하였다. 상기 임플란트 시료를 각각 8개씩 준비하였다. 준비된 임플란트를 식립 전 타액에 24시간 담지하여 오염시키고, 토끼(rabbit) 경골에 식립하여 21일간 유지하여 골 형성을 진행한 후 비틀림 제거력(Removal torque)을 평가하였다. 그 실험 결과를 도 2에 나타내었다.
도 2를 참고하면, 도 2(a)는 각각 8개의 시료에 대한 비틀림 제거력의 평균 값이다. 도 2(b)는 8개의 시료에 대한 각각의 비틀림 제거력을 나타낸 것이다. 미처리된 티타늄 임플란트의 경우 평균값으로 26.95N의 비틀림 제거력을 나타내어 가장 불량한 것으로 나타내었고, 식립 실패 건수는 8건 중 2건을 기록하였다. 이에 반해, 은 이온 코팅처리된 임플란트의 경우 각각 46.43N 및 52.11N의 값을 나타내어 은 이온에 의한 타액 오염이 감소함을 확인할 수 있다. 또한, 수열처리에 의해 은 이온 코팅이 수행된 임플란트는 가장 우수한 비틀림 제거력을 나타내었고, 식립 실패 건수는 8건 중 0건을 기록하였다. 따라서, 타액 세균에 대한 은 이온의 우수한 항균성을 확인하였고, 코팅방법으로 수열처리법을 선정하였다.
실험예 3: 수열처리 조건 선정 1
수열처리 조건을 선정하기 위해 온도, 시간 및 은 이온 농도에 따른 항균 성능 평가를 수행하였다.
평가를 위해 티타늄 기재를 3 x 3 cm2 크기의 샘플로 9개를 준비하였다. 각각의 티타늄 기재의 수열처리 조건으로 온도는 180℃, 200℃, 250℃으로 하였고, 시간은 1시간, 2시간, 3시간으로 하였고, 은 이온의 농도는 30mM, 60mM, 100mM으로 하였다.
타액세균으로는 급성 치주염 또는 임플란트 주위염 등의 원인균인 아그레가티박터 악티노마이세템코미탄스균(Aggregatilacter actinomycetemcomitans ATCC 33384)과 포필로모나스 진지발리스균(Porphyromonas gingivalis)을 사용하였다. 준비된 타액세균을 각각 BHI(Brain heart infusion broth, Merck) 배지에 접종하고 37℃의 혐기성 조건에서 16~24시간동안 배양하였다. 상기 배양액을 BHI 배지에 희석하여 600nm의 흡광도가 0.1이 되도록 희석한 후 세균의 농도가 1/10이 되도록 BHI 배지에 1회 추가로 희석하여 2종류의 타액세균 현탁액을 제조하였다.
상기 9개의 티타늄 기재를 클린벤치(Clean bench)에서 UV에 노출시켜 30분간 멸균한 후 24 웰 플레이트(24 well plate)의 각 웰 당 1개씩 넣어주었다. 준비된 타액세균 현탁액을 각 웰 당 1mL씩 투입한 후 37℃, 혐기성 조건에서 16시간동안 배양하였다. 새로운 24 웰 플레이트(24 well plate)에 각 웰 당 1mL씩 크리스탈 바이올렛(Crystal violet) 0.1중량% 용액을 투입하였다. 샘플을 크리스탈 바이올렛이 담긴 웰 플레이트의 각 웰에 옮긴 후 10분동안 상온에서 배양하여 세균을 보라색으로 염색하였다.
새로운 24 웰 플레이트에 각 웰 당 인산완충생리식염수(Phosphate buffered saline, PBS) 용액을 1mL씩 투입하여 준비한 후 염색된 각각의 샘플을 각 웰에 옮긴 후 상기 과정을 한번 더 반복하였다. PBS 용액으로 세척한 샘플을 마른 휴지 위로 옮겨 샘플의 밑면을 닦아주었다. 새로운 24 웰 플레이트에 각 웰 당 아세트산(acetic acid) 30중량% 용액 500μL를 투입하여 각각의 샘플을 각 웰에 옮긴 후 20분간 상온에서 배양하여 염색약을 용해시켰다. 용해된 용액을 96 웰 플레이트에 200μL씩 투입한 후 마이크로플레이트 리더(Microplate reader)를 이용하여 흡광도(595nm)를 측정하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다. 샘플과의 비교를 위해 타액세균을 미접종한 배지(Media) 및 미처리된 티타늄 기재 샘플을 전술한 바와 같이 타액세균 현탁액에 처리한 대조군도 함께 흡광도(O.D, 595nm)를 측정하였다.
샘플 9개에 대한 각각의 수열처리 조건은 하기 표 1에 나타내었다.
| 구분 | 온도(℃) | 시간(h) | 은 이온농도(mM) | 흡광도(595nm) |
| 샘플 1 | 180 | 1 | 30 | 0.244 |
| 샘플 2 | 180 | 2 | 60 | 0.078 |
| 샘플 3 | 180 | 3 | 100 | 0.071 |
| 샘플 4 | 200 | 1 | 60 | 0.115 |
| 샘플 5 | 200 | 2 | 100 | 0.061 |
| 샘플 6 | 200 | 3 | 30 | 0.070 |
| 샘플 7 | 250 | 1 | 100 | 0.071 |
| 샘플 8 | 250 | 2 | 30 | 0.071 |
| 샘플 9 | 250 | 3 | 60 | 0.070 |
표 1및 도 3을 참고하면, 샘플 1 및 4를 제외한 모든 샘플에서 0.08 이하의 O.D(595nm)값을 나타내어 은 이온에 따른 타액세균 억제효과가 우수함을 확인할 수 있다.
최적의 수열처리 조건을 도출하기 위해 온도별, 시간별, 은 이온 농도별에 따라 O.D(595nm)값을 합산하여 표 2에 나타내었다.
| 구분 | 조건 | 흡광도(595nm) | 차이 (최대값-최소값) |
| 온도(℃) | 180 | 0.393 | 0.181 |
| 200 | 0.246 | ||
| 250 | 0.212 | ||
| 시간(h) | 1 | 0.430 | 0.22 |
| 2 | 0.210 | ||
| 3 | 0.211 | ||
| 은 이온 농도(mM) |
30 | 0.385 | 0.182 |
| 60 | 0.263 | ||
| 100 | 0.203 |
표 2를 참고하면, 수열처리에 있어서 온도 조건에 따른 O.D(595nm)값은 200℃ 및 250℃에서 각각 0.246, 0.212를 나타내어 180℃ 조건에서 수열처리된 경우에 비해 항균성이 향상되었음을 확인하였다. 또한, 시간 조건에 따른 타액세균 오염율은 2시간 및 3시간의 조건에서 우수하였고, 은 이온 농도에 따른 타액세균 오염율은 60mM 및 100mM에서 우수하였다. 따라서, 항균성 향상을 위한 최적의 수열처리 조건으로는 온도 200~250℃, 시간 2~3시간 및 은 이온 농도 60~100mM로 도출하였다.
실험예 4: 수열처리 조건 선정 2
수열처리 조건을 선정하기 위해 수열처리 시 H2O2 농도(화학적처리), 온도, 시간에 따른 타액세균 오염 억제율, 초기 티타늄(Ti) 이온 용출량 및 은(Ag) 이온 방출량 평가를 수행하였다.
평가를 위해 티타늄 기재를 3 x 3 cm2 크기의 샘플로 9개를 준비하였다. 각각의 티타늄 기재의 수열처리 조건으로 H2O2 농도는 0중량%(미첨가), 1중량%, 2중량%으로 하였고, 온도는 180℃, 200℃, 250℃으로 하였고, 시간은 1시간, 2시간, 3시간으로 하였고, 은 이온 농도는 100mM으로 고정하였다.
타액세균 오염 억제율은 실험예 3에서 전술한 항균 성능 평가와 동일하게 진행하였고, 미처리된 티타늄 기재 샘플을 타액세균에 오염시킨 O.D(595nm)값을 기준으로 타액세균 오염 억제율을 도출하였다.
타액세균 오염 억제율(%)= (수열처리 조건에 따라 항균코팅된 샘플의 흡광도 측정 값)/(미처리된 샘플의 흡광도 측정 값)
최적의 수열처리 조건을 도출하기 위해 H2O2 농도별, 온도별, 시간별에 따라 타액세균 오염 억제율, 초기 Ti 용출량 및 Ag 방출량을 합산한 값을 표 3에 나타내었다.
| 구분 | 조건 | 타액세균 오염 억제율(%) | Ag 방출량(ppb) | 초기 Ti 용출량(ppb) | |||
| 합산값 | 차이 (최대값-최소값) |
합산값 | 차이 (최대값-최소값) |
합산값 | 차이 (최대값-최소값) |
||
| H2O2 농도 |
0% | 2.89 | 0.08 | 1517.42 | 772.7 | 10.32 | 668.03 |
| 1% | 2.96 | 1774.65 | 178.16 | ||||
| 2% | 2.97 | 2290.12 | 678.35 | ||||
| 온도 | 150℃ | 2.93 | 0.04 | 947.67 | 2323.8 | 689.47 | 658.26 |
| 200℃ | 2.93 | 3271.52 | 31.21 | ||||
| 250℃ | 2.97 | 1363 | 146.15 | ||||
| 시간 | 1h | 2.92 | 0.06 | 1675.6 | 463.3 | 179.19 | 394.58 |
| 2h | 2.93 | 2138.9 | 541.11 | ||||
| 3h | 2.98 | 1767.69 | 146.53 | ||||
표 3을 참고하면, 수열처리에 있어서 H2O2 농도 조건에 따른 타액세균 오염 억제율은 최대값-최소값의 차이가 0.08로 미차를 보이나 농도가 높을수록 초기 Ti 용출량이 크게 상승하는 것을 확인하였다. 이에 따라, 수열처리 시 H2O2는 사용하지 않는 것으로 하였다. 또한, 온도 조건에 있어서 200℃ 이상에서 Ag 이온의 방출량이 우수하면서 초기 Ti 이온은 적게 용출되어 유의미한 결과 값을 나타내었다. 시간 조건에 따른 타액세균 오염 억제율은 3시간에서 가장 높은 억제율을 나타내었으며, Ag 이온의 방출량은 2시간에서 가장 높은 용출량을 나타내었고, 초기 Ti 이온 용출량은 3시간에서 가장 적은 용출량을 나타내었다.
전술한 실험예 1 내지 4에 따른 항균 이온 선정 및 수열처리 조건에 따라 실시예 및 비교예를 설정하였다.
실시예
지름 6㎜, 두께 2㎜, 길이 10㎜의 디스크(원기둥) 형태의 Cp-Ti(Titanium Grade 4) 시편을 준비하였다. 상기 시편을 Ag 농도가 100mM인 질산은 용액에 담지한 후 가열하여 200℃의 온도에서 3시간 동안 수열처리하였다. 수열처리 후 정제수(Deionized Water)에 5분간 담지하고 세척하여 시편에 항균코팅을 완료하였다.
비교예1
은 전구체 용액을 정제수로 대체하여 수열처리를 수행한 것을 제외하면 실시예와 동일한 방법으로 수행하였다.
비교예 2
수열처리 후 정제수에 담지하여 5분간 초음파 세척을 수행한 것을 제외하면 실시예와 동일한 방법으로 수행하였다.
실험예 5: FE-SEM 및 EDS 분석
실시예 및 비교예의 표면분석을 위해 FE-SEM 및 EDS 분석을 수행하였고, 이를 도 4 내지 도 6에 나타내었다.
도 4는 본 명세서의 실시예 및 비교예의 FE-SEM 분석 이미지이다. 도 4를 참고하면 실시예의 표면 상에 은 입자가 형성되었음을 확인할 수 있다. 이에 반해 비교예 1은 표면 상에 코팅 입자가 형성되지 않았음을 확인할 수 있고, 비교예 2는 실시예에 비해 은 입자의 코팅이 저하되었음을 확인할 수 있다.
도 5는 실시예의 SEM 이미지 중 위치별 티타늄과 은의 원소 분포도를 분석한 것이다. 도 5를 참고하면 위치 1에서는 티타늄 99.79at% 및 은 0.21at%를 나타내었고, 위치 2에서는 티타늄 99.69at% 및 은 0.31at%를 나타내었고, 위치 3에서는 티타늄 94.16at% 및 은 5.84at%를 나타내었다. 위치 3에서 벌크 은 입자가 형성되어 은의 at%가 상승한 것을 확인할 수 있다.
도 6은 본 명세서의 실시예 및 비교예의 EDS 분석 이미지이다. 도 6을 참고하면, 실시예는 티타늄 기재 표면 상에 은이 고르게 분포되어 있음을 확인할 수 있다. 비교예 1은 항균 코팅층이 형성되지 않아 티타늄 원소만이 분포되어 있음을 확인할 수 있다. 비교예 2는 티타늄 기재 표면 상에 은이 고르게 분포되어 있으나, 실시예에 비해 적은 양인 것을 확인할 수 있다.
실험예 6: XPS 분석
실시예 및 비교예의 원자 상태를 분석하기 위해 XPS 분석을 수행하였고, 이를 도7에 나타내었다. 대조군으로 미처리된 Cp-Ti(Titanium Grade 4) 시편도 함께 XPS 분석을 수행하였다.
도 7을 참고하면, 실시예의 분석 그래프에서 Ag 금속(Ag 2p) 및 산화된 Ag 이온(Ag 3d) 피크가 동시에 검출되었음을 확인할 수 있다. 이에 따라, 실시예는 티타늄 기재 표면 상에 은 입자가 효과적으로 코팅되었음을 확인할 수 있다. 이에 반해, 비교예에서는 Ag에 대한 피크는 검출되지 않았으며, Ti(Ti 2s, Ti 2p)에 대한 피크만 검출되었다. 대조군에서는 비교예와 거의 유사한 피크 양상을 보이나 표면처리가 되지 않아 산화된 Ti 이온 피크가 미약하게 나타냄을 확인할 수 있다.
Ag 금속 피크와 산화된 Ag 이온 피크의 높이를 비교해보면, 570~580 eV의 Ag 2p의 피크보다 360~375 eV의 Ag 3d의 피크가 약 3.5배 더 높은 것을 확인할 수 있다.
실험예 7: Ag 방출량 평가
실시예의 담지기간에 따른 Ag 방출량을 평가하기 위해 실시예의 시편을 정제수(DW)에 담지하였고, 90일간의 Ag 방출량을 측정하였다. Ag 방출량은 ICP-MS분석기로 측정하였고, 그 결과를 도8에 나타내었다.
도 8을 참고하면, 담지 직후 250ppb 이상의 Ag 이온 방출량을 나타내었고, 담지 3일 경과 100ppb 이상의 Ag 이온 방출량을 나타내었다. 담지 3일 이후로 Ag 이온의 방출량이 서서히 감소하여 30일 경과 후 Ag 이온 방출량은 50ppb이상의 Ag 이온이 서방출하는 것을 확인할 수 있다. 담지기간 60일 경과 후 30ppb 이상의 Ag 이온 방출량을 나타내었다. 따라서, 본 명세서의 실시예를 치과용 임플란트에 적용하는 경우 초기 식립 기간(약 3개월)의 기간동안 항균 이온인 은 이온이 서방출될 수 있고, 초기 식립 실패율이 현저하게 감소할 것으로 예측할 수 있다.
실험예 8: Ag 이온 방출 기간에 따른 항균 성능 평가
실시예의 Ag 이온 방출 기간에 따른 항균 성능을 평가하였다. 실시예와의 비교를 위해 타액세균을 미접종한 배지(Media) 및 타액세균 현탁액만을 포함하는 배지(대조군)도 함께 타액세균 오염 억제율을 측정하였고, 그 결과를 도 9에 나타내었다.
도 9를 참고하면, 실시예의 Ag 이온 방출 기간에 따라 3일에서는 80% 이상의 타액세균 오염 억제율을 나타내었다. 90일 기간 동안 타액세균 오염 억제율은 서서히 감소하였으나, 60% 이상의 타액세균 오염 억제율을 나타내었다. 이에 따라 Ag 이온이 90일 이내동안 서방출되는 것을 확인할 수 있다.
실험예 9: 세척 조건에 따른 항균 성능 평가
실시예 및 비교예의 Ag 세척 조건에 따른 항균 성능 평가하였다. 평가를 위해 실시예와 수열처리 후 정제수로 초음파 세척한 비교예 2를 선정하였다. 비교예 2에서 세척 시간별로 초음파 세척 시간 1분, 3분, 5분으로 세분화하였고, 각각 비교예 2-1, 비교예 2-2, 비교예 2-3으로 설정하였다. 세척 용액을 에탄올로 교체하여 비교예 3으로 설정하였고, 초음파 세척 시간을 1분, 3분, 5분으로 세분화하였으며, 각각 비교예 3-1, 비교예 3-2, 비교예 3-3으로 설정하였다. 항균 성능 평가는 실험예 3에서 전술한 바와 같이 수행하여 흡광도인 O.D(595nm)값을 측정하였고, 그 결과를 도 10에 나타내었다.
도 10을 참고하면, 정제수에 담지하여 세척처리한 실시예의 항균성이 가장 우수한 것으로 나타내었다. 이에 반해, 초음파 세척을 수행한 비교예 2(2-1, 2-2, 2-3) 및 3(3-1, 3-2, 3-3)은 항균 성능이 다소 감소한 것으로 나타내었다. 이는 초음파 세척에 의해 벌크 이온 입자가 일부 제거되어 항균 성능에 영향을 미친 것으로 예측할 수 있다. 세척 용액에 따른 항균 성능은 거의 영향성이 없는 것을 확인할 수 있다.
전술한 본 명세서의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 명세서의 일 측면이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서에 기재된 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 명세서의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 명세서의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (6)
- 티타늄 기재; 및
상기 기재 표면 중 적어도 일부에 코팅된 은-산화티탄 매트릭스;를 포함하고,
상기 은-산화티탄 매트릭스는 XPS로 측정한 결합에너지 570~580 eV의 피크 P1 및 360~375 eV의 피크 P2를 가지고,
P1의 세기 I1과 P2의 세기 I2는 하기 식을 만족하는, 치과용 임플란트:
[식]
2*I1 ≤ I2 ≤ 5*I1. - 제1항에 있어서,
상기 치과용 임플란트는 37℃의 무기용매 내에서 적어도 1주일 동안 1 ppm/일 이하의 은을 방출하는, 치과용 임플란트. - (a) 은 전구체가 용해되어 Ag 농도가 10~300mM인 코팅 용액에 티타늄 기재를 담지하는 단계; 및
(b) 상기 코팅 용액을 가열하여 수열처리하여 상기 티타늄 기재 표면 중 적어도 일부에 코팅된 은-산화티탄 매트릭스를 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 은-산화티탄 매트릭스는 XPS로 측정한 결합에너지 570~580 eV의 피크 P1 및 360~375 eV의 피크 P2를 가지고,
P1의 세기 I1과 P2의 세기 I2는 하기 식을 만족하는,
치과용 임플란트의 항균코팅 방법:
[식]
2*I1 ≤ I2 ≤ 5*I1. - 제3항에 있어서,
상기 은 전구체는 질산은(AgNO3), 과염소산은(AgClO4), 은테트라플루오로보레이트(AgBF4), 은헥사플루오로포스페이트(AgPF6), 아세트산은(CH3COOAg), 은트리플루오로메탄설포네이트(AgCF3SO3), 황산은(Ag2SO4), 은2,4-펜탄디오네이트(CH3COCH=COCH3Ag), 산화은류(AgO, Ag2O, Ag2O2, Ag2O3) 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나인 치과용 임플란트의 항균코팅 방법. - 제3항에 있어서,
상기 (a) 단계의 수행 전에, 상기 티타늄 기재를 샌드블라스팅, 에칭, 세척, 건조 중 적어도 하나의 방법으로 처리하는 전처리 단계를 더 포함하는 치과용 임플란트의 항균코팅 방법. - 제3항에 있어서,
상기 (b) 단계는 150~300℃ 및 1~5시간의 조건에서 수행되는 치과용 임플란트의 항균코팅 방법.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210191745A KR102695476B1 (ko) | 2021-12-29 | 2021-12-29 | 항균성이 우수한 치과용 임플란트 및 항균코팅 방법 |
| PCT/KR2022/019746 WO2023128360A1 (ko) | 2021-12-29 | 2022-12-06 | 항균성이 우수한 치과용 임플란트 및 항균코팅 방법 |
| CN202280085655.6A CN118475320A (zh) | 2021-12-29 | 2022-12-06 | 抗菌性优异的齿科用种植牙及抗菌涂覆方法 |
| KR1020240106959A KR20240128632A (ko) | 2021-12-29 | 2024-08-09 | 항균성이 우수한 치과용 임플란트 및 항균코팅 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210191745A KR102695476B1 (ko) | 2021-12-29 | 2021-12-29 | 항균성이 우수한 치과용 임플란트 및 항균코팅 방법 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020240106959A Division KR20240128632A (ko) | 2021-12-29 | 2024-08-09 | 항균성이 우수한 치과용 임플란트 및 항균코팅 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230101552A KR20230101552A (ko) | 2023-07-06 |
| KR102695476B1 true KR102695476B1 (ko) | 2024-08-16 |
Family
ID=86999515
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210191745A KR102695476B1 (ko) | 2021-12-29 | 2021-12-29 | 항균성이 우수한 치과용 임플란트 및 항균코팅 방법 |
| KR1020240106959A KR20240128632A (ko) | 2021-12-29 | 2024-08-09 | 항균성이 우수한 치과용 임플란트 및 항균코팅 방법 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020240106959A KR20240128632A (ko) | 2021-12-29 | 2024-08-09 | 항균성이 우수한 치과용 임플란트 및 항균코팅 방법 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (2) | KR102695476B1 (ko) |
| CN (1) | CN118475320A (ko) |
| WO (1) | WO2023128360A1 (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012528612A (ja) | 2009-06-02 | 2012-11-15 | アーアーペー バイオマテリアルズ ゲーエムベーハー | ナノ銀を用いた骨接合 |
| CN103877618A (zh) * | 2014-03-19 | 2014-06-25 | 西安交通大学 | 一种在医用钛或钛合金表面制备含银二氧化钛薄膜的方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100129466A1 (en) * | 2006-06-22 | 2010-05-27 | Inovotech, Inc. | Compositions and methods for treating plants |
| US20110046747A1 (en) * | 2009-02-19 | 2011-02-24 | Kelvin Wai Kwok Yeung | Antibacterial surface and method of fabrication |
| KR101188443B1 (ko) * | 2010-02-17 | 2012-10-05 | 연세대학교 산학협력단 | 은이온 교환된 양극산화 표면을 포함하는 임플란트 및 그 제조방법 |
| HUE050764T2 (hu) * | 2010-08-20 | 2021-01-28 | Innovotech Inc | Mikrobaellenes tulajdonságú ezüst-jodát vegyületek |
-
2021
- 2021-12-29 KR KR1020210191745A patent/KR102695476B1/ko active IP Right Grant
-
2022
- 2022-12-06 CN CN202280085655.6A patent/CN118475320A/zh active Pending
- 2022-12-06 WO PCT/KR2022/019746 patent/WO2023128360A1/ko unknown
-
2024
- 2024-08-09 KR KR1020240106959A patent/KR20240128632A/ko active Application Filing
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012528612A (ja) | 2009-06-02 | 2012-11-15 | アーアーペー バイオマテリアルズ ゲーエムベーハー | ナノ銀を用いた骨接合 |
| CN103877618A (zh) * | 2014-03-19 | 2014-06-25 | 西安交通大学 | 一种在医用钛或钛合金表面制备含银二氧化钛薄膜的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN118475320A (zh) | 2024-08-09 |
| KR20230101552A (ko) | 2023-07-06 |
| KR20240128632A (ko) | 2024-08-26 |
| WO2023128360A1 (ko) | 2023-07-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Pita et al. | Oral streptococci biofilm formation on different implant surface topographies | |
| US6126931A (en) | Contact-killing antimicrobial devices | |
| US6264936B1 (en) | Contact-killing non-leaching antimicrobial materials | |
| Kozlovsky et al. | Interaction of chlorhexidine with smooth and rough types of titanium surfaces | |
| Godoy‐Gallardo et al. | Silver deposition on titanium surface by electrochemical anodizing process reduces bacterial adhesion of Streptococcus sanguinis and Lactobacillus salivarius | |
| EP2077976B1 (de) | Bioaktive, rutheniumhaltige beschichtung und vorrichtung | |
| KR101177104B1 (ko) | 항미생물성의 조합된 물질 | |
| CA2270258C (en) | Contact-killing non-leaching antimicrobial materials | |
| CN107096068A (zh) | 一种牙科种植体及其生物活性抗菌表面的制备方法 | |
| Souza et al. | Citric acid reduces oral biofilm and influences the electrochemical behavior of titanium: An in situ and in vitro study | |
| Sawada et al. | Self‐cleaning effects of acrylic resin containing fluoridated apatite‐coated titanium dioxide | |
| Shi et al. | In vitro antibacterial and cytotoxicity assay of multilayered polyelectrolyte‐functionalized stainless steel | |
| KR102695476B1 (ko) | 항균성이 우수한 치과용 임플란트 및 항균코팅 방법 | |
| Liu et al. | The effects of annealing temperature on corrosion behavior, Ni2+ release, cytocompatibility, and antibacterial ability of Ni-Ti-O nanopores on NiTi alloy | |
| KR20240107650A (ko) | 골유착성 및 항균성이 우수한 치과용 임플란트 및 티타늄 기재의 항균코팅 방법 | |
| Pawłowski et al. | Cytocompatibility, antibacterial, and corrosion properties of chitosan/polymethacrylates and chitosan/poly (4‐vinylpyridine) smart coatings, electrophoretically deposited on nanosilver‐decorated titania nanotubes | |
| Barros et al. | Prophylactic agents and bacterial adherence to titanium | |
| CN115299443A (zh) | 用于抑制病原微生物的组合物 | |
| CN108559118A (zh) | 一种抗菌型载银硅橡胶材料及其制备方法 | |
| CN115198268A (zh) | 金属基表面耐蚀抗菌复合涂层制备方法及复合涂层和用途 | |
| Tsang et al. | Effect of surface treatments of titanium on amphotericin B‐treated Candida albicans persister cells | |
| CN116285684B (zh) | 一种多功能超亲水涂层及其制备方法与应用 | |
| Kholief et al. | An in-vitro evaluation of alternative disinfection methods of acrylic resin and thermoplastic resin denture base materials | |
| El-Baset et al. | Evaluation of the effect of green synthesized silver nanoparticles on dyeing process and in vitro contamination control of Egyptian cotton | |
| Larimer | Effect of silver nanoparticle coatings on mycobacterial biofilm attachment and growth: Implications for ceramic water filters |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |