KR20040011885A - Bioactive Ceramics, Metallic Replacement Coated With Bioactive Ceramics And Method Thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: Provided are a bio-active ceramics and a metallic implant used in surgical and dental applications coated with the ceramics in order to increase bio-affinity to a subject having the implant. CONSTITUTION: The bio-active ceramics comprises 40-49 wt.% of CaO, 40-49 wt.% of silica(SiO2) and 2-20 wt.% of B2O3. The process for producing the metallic implant comprises steps of preparing the bio-active ceramic by fusing raw material consisting of CaO, SiO2, B2O3 and quenching the fused material; grinding the frozen material into powders having less than 10 micrometer size; preparing slurry by adding aqueous or organic solvents and a binder; applying the slurry to a metallic implant by means of brush; and sintering the coated implant at 700-950 deg.C.

Description

생체 활성 세라믹 및 생체활성 세라믹이 코팅된 금속 이식체와 그의 제조방법{Bioactive Ceramics, Metallic Replacement Coated With Bioactive Ceramics And Method Thereof}Bioactive Ceramics and Metallic Implants Coated with Bioactive Ceramics and a Method for Manufacturing Them {Bioactive Ceramics, Metallic Replacement Coated With Bioactive Ceramics And Method Thereof}

본 발명은 생체 활성 세라믹 및 생체활성 세라믹이 코팅된 금속 이식체와 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외과, 치과 영역에서 사용되는 금속이식체의 생체 친화성을 높이기 위하여 생체 활성 세라믹을 코팅한 생체활성 세라믹이 코팅된 금속 이식체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a metal implant coated with bioactive ceramics and bioactive ceramics and a method of manufacturing the same, and more particularly to coating bioactive ceramics in order to increase biocompatibility of metal grafts used in the surgical and dental fields. A bioactive ceramic coated metal implant and a method of manufacturing the same.

현재 사용 중인 인공관절이나 신체 내외 고정용 이식체는 기계적 강도가 우수한 스테인레스, 티탄늄 또는 타탄늄합금, 코발트-크롬 합금을 쓰고 있다. 이들 재료는 인장강도가 400∼900MPa, 피로강도가 200∼900MPa로 기계적 강도가 우수하기 때문에 기계적 응력을 견뎌야 하는 이식체로 적용되고 있다.Currently used artificial joints or implants for fixation inside and outside the body use stainless steel, titanium or tartan alloys, and cobalt-chromium alloys with excellent mechanical strength. These materials have been applied to implants that must withstand mechanical stress because of their excellent mechanical strength with a tensile strength of 400 to 900 MPa and a fatigue strength of 200 to 900 MPa.

그러나 이러한 금속 이식체는 생체 친화성이 없기 때문에 주위 골조직과 결합하지 못하고 서서히 빠지게 되거나 골조직을 파괴하여 결국에는 재수술하여 다시 고정해야 하는 단점이 있다.However, these metal grafts do not have biocompatibility, so they do not bind to surrounding bone tissues and gradually fall out or destroy bone tissues.

여기에 반해 생체 활성 세라믹스는 골과 직접 결합하는 재료이지만, 금속에 비해 강도가 크게 떨어지는 관계로 인공관절이나 신체 내외 고정장치로는 사용이 불가능하다.Bioactive ceramics, on the other hand, are materials that bind directly to bone, but are significantly less powerful than metals, and therefore cannot be used as artificial joints or internal and external fixators.

그러나 금속 이식체의 표면에 생체 활성 세라믹스를 코팅할 경우 생체 활성 세라믹 코팅층은 주위 골조직과 직접 결합하고 금속 몸체는 기계적 응력을 견디는 역할을 하기 때문에 이상적인 이식체라 말할 수 있다.However, when bioactive ceramics are coated on the surface of a metal implant, the bioactive ceramic coating layer is an ideal implant because the bioactive ceramic coating layer directly bonds with surrounding bone tissue and the metal body serves to withstand mechanical stress.

코팅용 생체 활성 세라믹은 주로 뼈 성분과 유사한 합성 아파타이트(Ca10(PO4)6(OH)2)를 사용해 왔다. 코팅 방법으로는 플라즈마 용사법이 가장 많이 사용되었는데, 이 것은 아파타이트 분말을 2만∼3만도의 고온 플라즈마 영역에서 용융시킨 후 이를 금속 타겟에 융착시키는 방법이다. 미국 등록특허 공보제 5730598호에서는 플라즈마 용사법으로 코팅한 아파타이트 이식체을 제공한다. 그러나 플라즈마 용사법으로 코팅한 코팅층은 부착 강도가 화학기상증착법, 스퍼터링법 등으로 코팅한 코팅층에 비하여 높으나 여전히 코팅층의 파괴가 금속 표면과 코팅층 표면에서 일어나는 문제점이 있다. 최근에서는 금속 이식체를 칼슘과 인산 이온이 들어있는 용액에 침적하여 금속 표면에 아파타이트를 석출시키거나 표면을 개질하여 의사체액(Simulated body fluid, SBF)에 침적시켜 표면에 탄산아파타이트 층을 생성시키거나, 아파타이트 미세 입자를 전기영동을 이용하여 코팅하는 방법들이 개발되고 있다. 미국 등록 특허 공보 제 6069295호, 제 6139585호, 제 6146686호, 제 6153266호, 제 6207218호, 제 6221111호, 제 6280789호에는 칼슘염, 인산염 등이 함유되어 있는 용액에 금속 이식체를 침적하여 표면에 아파타이트가 석출되게 하므로써 코팅하는 방법을 제공한다.Bioactive ceramics for coating have mainly used synthetic apatite (Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ), similar to bone components. As a coating method, the plasma spraying method was most frequently used. This is a method in which apatite powder is melted in a high temperature plasma region of 20,000 to 30,000 degrees and then fused to a metal target. US Patent Publication No. 5730598 provides an apatite implant coated by plasma spraying. However, the coating layer coated by the plasma spray method is higher than the coating layer coated by the chemical vapor deposition method, sputtering method, etc., but there is still a problem that the destruction of the coating layer occurs on the metal surface and the surface of the coating layer. In recent years, metal implants are deposited in a solution containing calcium and phosphate ions to precipitate apatite on the metal surface or to modify the surface to deposit a simulated body fluid (SBF) to form a layer of apatite on the surface. In addition, methods for coating apatite fine particles using electrophoresis have been developed. U.S. Pat.Nos. 6069295, 6139585, 6146686, 6153266, 6207218, 6221111, and 6280789 disclose metal grafts deposited on a solution containing calcium salt, phosphate, and the like. It provides a method of coating by allowing the apatite to precipitate in.

미국 등록 특허 공보 제 5855612호, 제 6129928호, 대한민국 공개 특허 공보 2001-018331호에서는 티탄늄 이식체 표면을 알칼리 처리하여 의사체액에 침적하여 표면에 탄산아파타이트 층이 형성하므로써 코팅하는 방법을 제공한다. 미국 등록 특허 공보 제 307326호, 제 5205921호, 제 5723038호에는 전기영동법으로 아파타이트 미세 입자를 김속 기판에 코팅하는 방법을 제공한다.US Patent Publication Nos. 5855612, 6129928, and Korean Laid-Open Patent Publication No. 2001-018331 provide a method of alkali-treating titanium implant surfaces by depositing them in pseudo-body fluids to form apatite carbonate layers on the surfaces. U.S. Patent Nos. 307326, 5205921, and 5723038 provide methods for coating apatite fine particles on a lass substrate by electrophoresis.

한편 아파타이트 외에 생체 활성 유리를 코팅하는 방법도 있다. 유리는 생체 활성이 아파타이트보다 뛰어나기 때문에 유리하다. 생체 활성 유리를 코팅하는 방법에는 에나멜링(Enamelling), 프래임-스프레이(Flame-spray)법, 급침적 코팅(rapid-immersion coating)법 등이 있다. 에나멜링법은 가장 흔하게 쓰이는 유리 코팅법으로 유리 분말을 용매와 섞어 슬러리(slurry)로 만든 후 이를 붓으로 바르거나, 스프레이로 쏘거나, 침적시키는 방법으로 코팅하고 이를 건조시킨 후 열처리하여 유리가 금속 계면의 산화층과 화학적으로 결합하고 유리 분말간에 융합이 일어나 치밀한 코팅층을 형성하도록 한다. 프레임-스프레이는 3000도의 화염속에 유리 분말을 투입하고 녹인 다음 금속 기판에 융착시키는 방법이다. 급침적 코팅법은 금속 기판을 열처리하여 표면에 금속 산화층을 형성한 다음 유리 용융액에 바로 침적시킨 후 꺼내는 방법으로 금속산화층이 유리에 녹아 들어가므로써 화학적으로 결합하게 되고 부착강도가 큰 유리 코팅법이다. 미국 등록 특허 공보 제 5480438호는 Al2O3, CaO, TiO2, SiO2등으로 구성된 생체 활성 유리를 코팅한 금속 이식체를 제공한다. 그러나 기존의 상용 생체 활성 유리는 금속기판에 코팅하면 너무 빨리 용해되어 골조직과 결합하기 전에 없어지는 문제점이 있었다. 이상적인 생체 활성 세라믹 코팅층의 특성은 골과 빨리 결합할 수 있도록 생체활성이 뛰어나야 하고 용해속도가 골이 자라는 속도와 비슷하여 골이 자라는 동안 서서히 용해되어 최종적으로는 골이 금속 이식체 표면까지 자라 들어가는 것이 요구된다.In addition to apatite, there is also a method of coating bioactive glass. Glass is advantageous because its bioactivity is superior to apatite. Methods of coating the bioactive glass include enamelling, flame-spray, rapid-immersion coating, and the like. The enameling method is the most commonly used glass coating method. A glass powder is mixed with a solvent to make a slurry, and then it is coated by brushing, spraying, or immersing it, drying it, and then heat-treating it to heat the glass. It is chemically bonded to the oxide layer of the fused between the glass powder to form a dense coating layer. Frame spray is a method in which glass powder is poured into a 3000 degree flame, melted, and then fused onto a metal substrate. The steep coating method is a glass coating method in which a metal oxide layer is melted into a glass by thermally treating a metal substrate to form a metal oxide layer on a surface thereof, and then immediately depositing the same in a glass melt, and then chemically bonding the metal oxide layer into glass. US Patent Publication No. 5480438 provides a metal implant coated with bioactive glass composed of Al 2 O 3 , Ca O , TiO 2 , SiO 2 , and the like. However, the conventional commercial bioactive glass has a problem that the coating on the metal substrate dissolves too quickly and disappears before bonding to the bone tissue. Ideally, the bioactive ceramic coating should have excellent bioactivity for fast bonding with bone, and its dissolution rate is similar to that of bone growth, so that it slowly dissolves during bone growth and finally reaches the surface of the metal implant. Required.

현재까지 알려지거나 상용화한 생체활성 세라믹 코팅 금속 이식체의 경우 부착 강도가 약하여 금속과 세라믹 코팅층간의 분리되거나 주위에 골이 성장하기도 전에 너무 빨리 용해되어 코팅의 본 목적에 어긋나는 경우가 많았다. 또한 코팅 장비가 고가이며 공정이 복잡한 문제점도 있다.Known or commercially available bioactive ceramic coated metal implants often have weak adhesion strengths that dissolve too quickly before they separate between the metal and ceramic coating layers or grow bone around them, which is often beyond the purpose of the coating. In addition, coating equipment is expensive and the process is complicated.

따라서, 본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 생체활성이 뛰어나면서 골결합력이 우수하고 적당한 용해 속도를 갖는 생체활성 세라믹 및 생체 활성 세라믹이 코팅된 금속 이식체 및 그의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to overcome the problems of the prior art, a bioactive ceramic and a metal active body coated with a bioactive ceramic having a superior bioactivity and excellent bone bonding strength and a suitable dissolution rate and a method of manufacturing the same. The purpose is to provide.

도 1은 본 발명을 설명하기 위하여 아파타이트와 월라스토나이트를 복합한 세라믹스의 소결특성을 설명하는 그래프.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a graph illustrating the sintering characteristics of ceramics in which apatite and wollastonite are combined to explain the present invention.

도 2a∼도 2f는 의사체액 침적 1일 후 각 시편의 표면에 대한 전자현미경 사진.2a to 2f are electron micrographs of the surface of each specimen 1 day after the deposition of pseudo fluids.

도 3a∼도 3e에 1300℃, 2시간 소결한 시편의 미세구조 SEM 사진.Microstructure SEM photograph of the specimen sintered at 1300 ° C. for 2 hours in FIGS. 3A to 3E.

도 4는 생체 활성 결정화 유리가 코팅된 티탄늄 합금 cortical screw를 개에 이식한 후 8주 경과 후 채취한 이식체 부근 조직의 광학현미경 사진.Figure 4 is an optical micrograph of the tissue near the implant taken 8 weeks after implanting the titanium alloy cortical screw coated with bioactive crystallized glass in dogs.

도 5는 코팅하지 않은 티탄늄 합금 cortical screw를 개에 이식한 후 8주 경과 후 채취한 이식체 부근 조직의 광학현미경 사진.Figure 5 is an optical micrograph of the tissue near the implant taken after 8 weeks after implanting the uncoated titanium alloy cortical screw in dogs.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 각각 몰비로 산화칼슘(CaO)이 40∼49%, 실리카(SiO2)가 40∼49%, B2O3가 2∼20% 범위 안에서 조성되는 것을 특징으로 하는 생체 활성 세라믹을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is that in the molar ratio of calcium oxide (CaO) is 40 to 49%, silica (SiO 2 ) is 40 to 49%, B 2 O 3 is composed in the range of 2 to 20% It provides a bioactive ceramic characterized in that.

그리고, 본 발명은 CaO, SiO2, B2O3로 구성된 생체 활성 세라믹의 분말을 에나멜법으로 코팅하여 소성 처리한 금속 이식체를 제공하고, 본 발명은 CaO, SiO2, B2O3로 구성된 원료분말을 용융하고 급랭하여 생체 활성 세라믹을 제조하는 단계와; 상기 생체 활성 세라믹을 분쇄하여 10㎛ 이하의 분말을 제조하는 단계와; 분말에 수계 또는 유기 용매와 바인더를 첨가하여 코팅 슬러리를 제조하는 단계와; 금속 이식체에 코팅 슬러리를 붓, 스프레이, 침적 등의 방법으로 코팅하는 단계와; 이를 700∼950℃의 온도에서 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체활성 세라믹이 코팅된 금속 이식체 제조방법을 아울러 제공한다.In addition, the present invention provides a metal implant obtained by coating a powder of a bioactive ceramic composed of CaO, SiO 2 , B 2 O 3 by enamel coating and firing treatment, the present invention is CaO, SiO 2 , B 2 O 3 Melting and quenching the formed raw powder to produce a bioactive ceramic; Pulverizing the bioactive ceramic to produce a powder of 10 μm or less; Preparing a coating slurry by adding an aqueous or organic solvent and a binder to the powder; Coating the coating slurry on the metal implant by means of a brush, spray, deposition, or the like; It provides a method for producing a metal implant coated with a bioactive ceramic, characterized in that it comprises the step of sintering at a temperature of 700 ~ 950 ℃.

상기 생체 활성 세라믹은 각각 산화칼슘(CaO)이 몰비로 40∼49%, 실리카가 40∼49%, B2O3가 2∼20% 포함된 조성을 가지고 있으며, 생체 용해성을 개선하기 위해 열처리하여 결정화시킨다.The bioactive ceramics each have a composition containing 40 to 49% of calcium oxide (CaO) in a molar ratio, 40 to 49% of silica, and 2 to 20% of B 2 O 3 , and crystallized by heat treatment to improve biosolubility. Let's do it.

상기 조성으로 이루어지는 생체 활성 세라믹은 결정화 유리로써 β형 월라스토나이트(CaSiO3)와 칼슘보레이트(CaB2O4), 보로실리케이트(borosilicate) 유리로 구성되어 있다.The bioactive ceramic having the above composition is a crystallized glass and is composed of β-type wollastonite (CaSiO 3 ), calcium borate (CaB 2 O 4 ), and borosilicate glass.

그리고, 상기 조성 범위에서 B2O3는 생체 용해성을 조절하는 역할을 하므로써 20% 이상이 포함되면 너무 빨리 용해되는 문제점이 있으며, 2% 이하에서는 B2O3의 양이 너무 적어 없는 것과 차이가 별로 없다. CaO와 SiO2가 각각 40% 이하에서는 B2O3의 양이 너무 많아 빨리 용해되는 문제점이 있고, 49% 이상에서는 원료의 용융시 결정화가 쉽게 되기 때문에 유리를 제조할 수 없다. 이 조성 범위 이외의 조성은 유리가 되지 않거나 생체활성을 갖지 않으며, 이 조성 범위의 결정화 유리는 물에 잘 녹는 칼슘보레이트와 보로실리케이트를 포함하고 있으며, 주상인 β형 월라스토나이트도 물에 서서히 용해되기 때문에 일정 기간 후에는 완전히 없어지는 특징을 가지고 있다.In addition, in the composition range, B 2 O 3 has a problem of dissolving too quickly if it contains more than 20% by playing a role of controlling the bio solubility, and less than 2% is less than the amount of B 2 O 3 is less than 2% Not much If CaO and SiO 2 are 40% or less, respectively, the amount of B 2 O 3 is too high, which causes a problem of rapid dissolution. At 49% or more, glass cannot be manufactured because crystallization is easy during melting of raw materials. Compositions other than this composition range do not become glass or have no bioactivity, and crystallized glass of this composition range contains calcium borate and borosilicate that are well soluble in water, and β-type wollastonite, the main phase, is also gradually dissolved in water. It is a feature that disappears completely after a certain period of time.

따라서, 상기와 같은 조성을 가지는 생체 활성 세라믹을 코팅층으로 이용할 경우에는 골이 성장하는 속도와 용해되는 속도가 비슷한 장점이 있어 이식체 주위로 골조직이 잘 성장하기 때문에 코팅되지 않은 이식체보다 고정이 잘 된다.Therefore, when the bioactive ceramic having the composition described above is used as a coating layer, the bone growth rate and the dissolution rate are similar, so that bone tissue grows well around the implant, and thus is more fixed than the uncoated implant. .

또한 이 조성의 생체 활성 세라믹은 730∼820℃ 사이에서 저온 소결이 되기 때문에 금속 표면 산화층이 두꺼워짐에 따른 부착 강도의 저하나 열처리 온도 상승에 따른 기계적 강도의 저하 현상이 덜 하다. 또한 성분 중 칼슘 보레이트는 체액 내에서 쉽게 용해되어 칼슘의 과포화도를 상승시키고 보로실리케이트 유리상은 물과 반응하여 탄산아파타이트의 핵생성 자리를 제공하는 역할을 하는 실라뇰(Si-OH)기를 형성하기 때문에, 이식시 표면에 세포가 잘 흡착할 수 있는 탄산아파타이트 층이 쉽게 생성된다.In addition, the bioactive ceramics having this composition are sintered at a low temperature between 730 and 820 ° C., so that the reduction in adhesion strength due to the thickening of the metal surface oxide layer and the decrease in mechanical strength due to the increase in heat treatment temperature are less likely. In addition, calcium borate in the component is easily dissolved in body fluids to increase the supersaturation of calcium, and the borosilicate glass phase forms a silazane (Si-OH) group that serves to provide a nucleation site of apatite carbonate by reacting with water, At the time of implantation, a layer of apatite carbonate is easily generated, which is able to adsorb cells well on the surface.

상기와 같은 조성으로 제조된 벌크(bulk) 상태의 생체 활성 세라믹은 유발 등에 의하여 일차 분쇄된 후에 250㎛의 체에 통과되어 플레너터리밀(planetary mill) 또는 스펙스밀(Spex mill)에 의하여 평균 입경 1∼3㎛의 미세한 분말로 제조된다.The bulk bioactive ceramics prepared with the composition as described above are first crushed by induction or the like and then passed through a 250 μm sieve to an average particle diameter of 1 by a planetary mill or a spex mill. It is made of fine powder of ˜3 μm.

코팅 슬러리 제조는 결합제를 녹인 용매에 상기 분말을 혼합하므로써 제조된다. 결합제는 코팅시 생체활성 세라믹 분말을 금속 이식체 표면에 강하게 부착시키고 분말 입자간 결합도 강하게 하는 역할을 하는데, 용매는 알콜, 톨루엔, 헥탄(Heptane), 이소프로필 알콜, 아세톤과 같은 유기용매를 사용하고 비닐(Vinyl)계 고분자, 에틸셀룰로우스(EthylCellulose, EC), 폴리메타크릴산 메틸(Polymethyl methacrylate, PMM), 폴리비닐뷰티랄(PolyVinyl Butiral, PVB), 에폭시, 레진 등의 결합제 고분자 화합물을 사용한다. 혹은 결합제와 용매가 혼합되어 있는 미국 페로(Ferro사)의 B73210 등을 바로 사용하여도 된다. 그러나 수계 용매에 대해서는 상기 유리 분말이 급격히 수화(hydration)되기 때문에 바람직하지 않다.Coating slurry preparation is made by mixing the powder in a solvent in which a binder is dissolved. The binding agent strongly adheres the bioactive ceramic powder to the metal implant surface during coating and also strengthens the binding between the powder particles. The solvent is an organic solvent such as alcohol, toluene, heptane, isopropyl alcohol, acetone. Binder polymer compounds such as vinyl polymer, ethyl cellulose (EC), polymethyl methacrylate (PMM), polyvinyl butiral (PVB), epoxy, and resin use. Or you may use the B73210 by Ferro Inc. which mixes a binder and a solvent directly. However, the aqueous solvent is not preferable because the glass powder is rapidly hydrated.

결합제의 농도는 5∼40 중량%이며 5이하에서는 고분자 함량이 낮기 때문에 결합제로의 역할을 할 수 없으며 40중량% 이상일 경우에는 점도가 낮고 용매에 잘녹지 않는 문제점이 있다.The concentration of the binder is 5 to 40% by weight and less than 5 because the polymer content is low, it can not play a role as a binder, when more than 40% by weight has a problem of low viscosity and not soluble in the solvent.

생체활성 세라믹의 분말과 결합제 용액의 혼합 비율은 유리분말에 대해서 30%∼100중량%의 범위이며, 바람직하게는 40∼60중량%의 범위에서 충분한 접착강도를 얻을 수 있다. 결합제의 첨가량이 30 중량% 미만일 때는 분말에 충분히 결합제가 섞이지 않고, 100중량%를 초과하게 되면 점도가 너무 묽고 고체함량이 낮아져서 코팅층이 치밀하게 형성되지 않는다.The mixing ratio of the powder of the bioactive ceramic and the binder solution is in the range of 30% to 100% by weight with respect to the glass powder, and preferably sufficient adhesive strength can be obtained in the range of 40 to 60% by weight. When the amount of the binder added is less than 30% by weight, the binder is not sufficiently mixed in the powder, and when the amount is more than 100% by weight, the viscosity is too thin and the solid content is low, so that the coating layer is not formed densely.

결합제가 들어있는 용매에 생체 활성 세라믹의 분말을 정해진 비율로 투입하고 자석 교반기나 3-roll mill 등을 사용하여 충분히 혼합한다. 이 때 분말의 응집을 억제하고 잘 섞일 수 있도록 0.01∼10중량%의 분산제를 첨가하고 코팅액의 기포를 제거하기 위해 계면활성제를 0.01∼5중량% 첨가한다. 코팅은 코팅 슬러리에 금속 이식체를 충분히 함침하거나, 붓에 코팅슬러리를 묻혀 바르거나, 스프레이를 이용하여 코팅 슬러리를 이식체에 분사하는 방법으로 진행한다. 코팅 두께는 코팅액 중 유리 분말의 함량을 변화시켜 조절하거나 코팅을 반복하여 조절한다. 코팅 공정에서 코팅층 두께는 0.1㎛∼500㎛의 범위에서 조절할 수 있다. 코팅층 두께가 0.1㎛이하이면 두께가 너무 얇아 골조직과 결합력이 약해지는 문제점이 있으며 두께 500㎛를 초과하게 되면 응력이 기계적 강도가 약한 생체활성 결정화 유리 코팅층에 집중하게 되어 코팅층에서 균열이 발생, 파괴되는 문제점이 있다. 코팅이 끝나면 코팅체를 30∼110℃에서 1∼12시간 건조한다. 처음엔 일정시간 상온에서 건조한 후 건조 온도를 높이는 것이 좋다. 처음부터 높은 온도에서 건조하면 급격한 건조로 인해 균열이 생성될 수 있고, 건조 온도를 110℃ 이상으로 하면 고분자의 분해가 시작되는 문제점이 있다. 완전히 건조시킨 후 된 코팅체를 분위기 조절 전기로에 투입하고 승온하여 폴리머를 태우고, 코팅층을 소결시킨 후 상온까지 서서히 냉각시킨다. 승온속도는 0.01∼5℃/min 사이의 범위가 바람직하며 승온 속도가 너무 빠르면 폴리머가 급격히 타게 되므로 코팅층이 형체를 잃게 될 위험이 있다. 특히 유리질인 생체 활성 세라믹의 전이온도 부근 즉, 소결이 급격히 일어나는 온도(700∼950℃)에서는 0.01∼1℃/min의 승온 속도로 천천히 승온하여 생체 활성 세라믹이 금속표면에 치밀하게 융착이 되도록 한다. 소결이 끝나고 냉각시킬 때도 0.01∼3℃/min의 냉각속도로 서서히 냉각하여 금속 기판과 생체 활성 세라믹 코팅층의 열팽창계수 차이에 따른 잔류 응력이 최소화되도록 한다. 열처리 시에는 질소, 알곤 등 가스를 이용하여 환원 분위기를 형성하므로써 금속 기판의 과도한 산화를 억제한다. 소결이 끝나면 코팅 이식체를 꺼내어 밀폐 포장을 하고 감마선 소독을 하여 멸균시켜 최종 제품을 생산한다. 상기 코팅에 사용되는 금속 이식체는 의료용으로 사용되는 티타늄, 티타늄합금, 코발트-크롬합금, 스테인리스로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택된 물질로 구성되며 금속 종류에 따른 코팅 공정의 차이나 코팅층 특성의 차이는 없음을 확인하였다.Powder of the bioactive ceramic is added to the solvent containing the binder at a predetermined ratio and mixed sufficiently using a magnetic stirrer or a 3-roll mill. At this time, 0.01 to 10% by weight of a dispersant is added to suppress aggregation of the powder and mix well, and 0.01 to 5% by weight of surfactant is added to remove bubbles in the coating liquid. The coating may be performed by sufficiently impregnating a metal implant in the coating slurry, applying a coating slurry on a brush, or spraying the coating slurry on the implant using a spray. The coating thickness is adjusted by changing the content of the glass powder in the coating liquid or repeatedly by coating. The coating layer thickness in the coating process can be adjusted in the range of 0.1㎛ 500㎛. If the thickness of the coating layer is less than 0.1㎛, there is a problem that the thickness is too thin to weaken the bond with the bone tissue. If the thickness exceeds 500㎛, the stress is concentrated on the bioactive crystallized glass coating layer with weak mechanical strength, causing cracking and breaking in the coating layer. There is a problem. After the coating is finished, the coating is dried at 30 to 110 ° C. for 1 to 12 hours. At first, after drying at room temperature for a certain time, it is better to increase the drying temperature. If the drying at a high temperature from the beginning may cause cracks due to rapid drying, when the drying temperature is 110 ℃ or more there is a problem that the decomposition of the polymer starts. After the completely dried, the coating is put into an atmosphere control electric furnace and heated to burn the polymer, and the coating layer is sintered and gradually cooled to room temperature. The temperature increase rate is preferably in the range of 0.01 to 5 ℃ / min and if the temperature increase rate is too fast, the polymer burns rapidly, there is a risk that the coating layer loses shape. In particular, near the transition temperature of vitreous bioactive ceramics, that is, the temperature at which sintering occurs rapidly (700 to 950 ° C), the temperature is slowly increased at a rate of 0.01 to 1 ° C / min so that the bioactive ceramics are tightly fused to the metal surface. . When sintering is completed and cooled, the cooling rate is gradually reduced to a cooling rate of 0.01 to 3 ° C./min to minimize residual stress due to the difference in thermal expansion coefficient between the metal substrate and the bioactive ceramic coating layer. During heat treatment, excessive oxidation of the metal substrate is suppressed by forming a reducing atmosphere using a gas such as nitrogen and argon. At the end of sintering, the coated implants are taken out, sealed packaging and sterilized by gamma-ray sterilization to produce the final product. The metal implant used for the coating is composed of at least one material selected from the group consisting of titanium, titanium alloy, cobalt-chromium alloy, and stainless steel used for medical purposes, and there is no difference in coating process characteristics or coating layer characteristics depending on the metal type. It was confirmed.

(실시예)(Example)

이하에 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings showing a preferred embodiment of the present invention described above in more detail.

첨부한 도면, 도 1은 본 발명을 설명하기 위하여 코팅에 쓰이는 생체 활성 유리 (CSG1) 분말의 소결특성을 설령하는 그래프, 도 2a 및 도 2b는 생체 활성 결정화 유리를 코팅한 스크류 표면의 전자현미경 사진, 도 3a 및 도 3b는 티타늄 도포 실리콘 기판 위에 코팅한 코팅층의 단면과 표면의 전자현미경 사진, 도 3c는 이 코팅 시편을 의사체액에 1일 침적 후 관찰한 표면의 전자현미경 사진, 도 4는 생체 활성 결정화유리가 코팅된 티탄늄 합금 cortical screw를 개에 이식한 후 8주 경과 후 채취한 이식체 부근 조직의 광학현미경 사진. 도 5는 코팅하지 않은 티탄늄 합금 cortical screw를 개에 이식한 후 8주 경과 후 채취한 이식체 부근 조직의 광학현미경 사진이다.1 is a graph illustrating the sintering characteristics of the bioactive glass (CSG1) powder used in the coating for explaining the present invention. FIGS. 2A and 2B are electron micrographs of the surface of the screw coated with the bioactive crystallized glass. 3A and 3B are electron micrographs of a cross section and a surface of a coating layer coated on a titanium-coated silicon substrate, and FIG. 3C is an electron micrograph of the surface of the coated specimen observed after immersion in pseudo fluid for one day. Optical micrographs of the tissues near the implants taken 8 weeks after implantation of a titanium crystal alloy coated with activated crystallized glass into a dog. Figure 5 is an optical micrograph of the tissue near the implant taken after 8 weeks after implanting the uncoated titanium alloy cortical screw in dogs.

이하에 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만 본 발명의 범위가 아래의 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples.

1. 제 1실시예1. First embodiment

먼저 99.99%의 탄산칼슘(CaCO3), 99.9%의 실리카(SiO2), 99.9%의 보레이트(B2O3)를 몰비로 CaO : 45.8%, SiO2: 45.8%, B2O3 :8.4%이 되도록 정량하고 건식법으로 혼합한다. 혼합한 원료를 백금 도가니에 넣고 1500도까지 승온한 후 2시간 유지하여 완전 용융하여 이를 바로 꺼내 스테인레스 몰드에 붓는 방법으로 생체 활성 세라믹(이하 표현되는 생체 활성 유리도 동일한 의미를 가진다)을 제조한다.First, 99.99% calcium carbonate (CaCO 3 ), 99.9% silica (SiO 2 ), 99.9% borate (B 2 O 3 ) in a molar ratio of CaO: 45.8%, SiO 2 : 45.8%, B 2 O 3: 8.4 Quantify to% and mix dry. The mixed raw materials are placed in a platinum crucible, heated to 1500 degrees, held for 2 hours, completely melted, and immediately taken out and poured into a stainless mold to prepare a bioactive ceramic (a bioactive glass represented below also has the same meaning).

생체 활성 유리를 알루미나 유발로 250㎛의 체를 통과하도록 일차 분쇄하고, 이 것을 다시 지르코니아 볼을 사용하여 플래너터리 밀에서 5시간 200rpm으로 분쇄하여 1∼3㎛의 평균 입경을 갖는 생체 활성 유리의 분말을 얻는다. 코팅 슬러리는알콜, 톨루엔 용매와 폴리비닐뷰티랄(PolyVinyl Butiral, PVB) 결합제를 용해시킨 알콜, 톨루엔 용매와 유리 분말을 중량비로 1:1이 되도록 혼합하고 폴리에틸렌 병에서 지르코니아 볼을 이용하여 24시간동안 혼합하였다. 이렇게 제조한 코팅 슬러리에 티타늄 합금(Ti-6Al-4V)으로 된 20mm cortical screw를 담근 후 고속 회전 장치에서 3000rpm이상으로 고속 회전하여 금속 표면에 슬러리가 고르게 분산되도록 하고 과잉의 슬러리를 제거하였다. 이후 상온에서 2시간 유지하고난 다음 90℃로 셋팅한 수직 전기로를 5mm/min의 속도로 서서히 통과시켜 건조시킨다. 이렇게 해서 제조된 금속 이식체를 300cc/min의 flow rate로 질소가 공급되는 튜브 전기로에 넣고 850℃까지 1℃/min의 승온 속도로 가열하고 850℃에서 1시간동안 유지시킨 후 다시 1℃/min의 냉각속도로 서서히 냉각시킨다. 소결 온도의 결정은 생체 활성 유리 분말만으로 이루어진 성형체의 온도에 따른 수축율 곡선으로부터 이루어진다. 도 1은 가압하여 얻어진 생체 활성 유리 분말 성형체의 온도에 따른 수축율 곡선인데, 여기서 보면 730℃부근에서 소결이 시작되며 830℃ 부근에서 소결이 끝나며 800℃ 부근의 수축율 변화는 생체 활성 유리의 결정화가 그 온도 부근에서 일어난다는 사실을 말해준다. 상기의 공정으로 코팅한 스크류의 표면 전자현미경 사진을 도 2a와 도 2b에 제시하였다. 여기서 보면 cortical screw의 골과 산을 따라서 코팅층이 균일하게 코팅되어 있고 그 표면은 기공이 거의 없는 아주 치밀한 미세구조를 보여 준다.The bioactive glass was first pulverized to pass through a 250 μm sieve with alumina-induced powder, which was then pulverized in a planetary mill using a zirconia ball for 5 hours at 200 rpm to have an average particle diameter of 1 to 3 μm. Get The coating slurry is a mixture of alcohol, toluene solvent, polyvinyl butiral (PVB) binder, alcohol, toluene solvent and glass powder in a weight ratio of 1: 1 and zirconia balls in a polyethylene bottle for 24 hours. Mixed. The 20 mm cortical screw made of a titanium alloy (Ti-6Al-4V) was immersed in the coating slurry thus prepared, and then rotated at a high speed of 3000 rpm or more in a high speed rotating device to uniformly disperse the slurry on the metal surface and remove excess slurry. After maintaining at room temperature for 2 hours, and then slowly passed through a vertical electric furnace set at 90 ℃ at a rate of 5mm / min to dry. The metal implant thus prepared was placed in a tube electric furnace supplied with nitrogen at a flow rate of 300 cc / min, heated to a temperature rising rate of 1 ° C./min up to 850 ° C., maintained at 850 ° C. for 1 hour, and then again 1 ° C./min. Cool slowly at the cooling rate of. The determination of the sintering temperature is made from the shrinkage rate curve with the temperature of the molded body consisting only of the bioactive glass powder. 1 is a shrinkage rate curve according to the temperature of the bioactive glass powder compact obtained by pressing, where sintering starts at around 730 ° C, sintering is finished at around 830 ° C, and shrinkage change around 800 ° C is due to crystallization of the bioactive glass. Tell the fact that it occurs near the temperature. Surface electron micrographs of the screw coated by the above process are shown in FIGS. 2A and 2B. Here, the coating layer is uniformly coated along the valleys and acids of the cortical screw, and the surface shows a very dense microstructure with few pores.

2. 비교예2. Comparative Example

코팅하지 않는 티타늄 합금 cortical screwUncoated titanium alloy cortical screw

3. 제 2실시예3. Second Embodiment

상기 제 1실시예와 동일한 공정으로 금속 이식체 기판 대신에 티타늄이 도포된 실리콘 기판 위에 생체 활성 결정화 유리를 코팅하였다.Bioactive crystallized glass was coated on the silicon substrate coated with titanium instead of the metal implant substrate in the same process as in the first embodiment.

(1) 생체활성 평가(1) bioactivity evaluation

생체 활성 유리 코팅층이 생체활성이 있는 지를 알아보기 위해 35cc의 의사체액(simulated body fluid)에 제 2실시예 10×10mm2시편을 넣고, 넣기 전과 1일 경과 후 표면의 변화를 관찰하였다. 도 3a에 코팅층 단면을 제시하였는데 코팅 두께는 약 10㎛임을 알 수 있다. 도 3b는 넣기 전 표면을 관찰한 전자 현미경 사진이고, 도 3c는 1일 경과 후 표면을 관찰한 전자현미경 사진이다.Bioactive glass coating layer is observed, a second embodiment 10 × 10mm 2 into the specimen, loading before change of the surface after 1 day passed in vivo activity is pseudo body fluid (simulated body fluid) of 35cc to see if. A cross-sectional view of the coating layer is shown in FIG. 3A, and the coating thickness is about 10 μm. Figure 3b is an electron micrograph of the surface observed before loading, Figure 3c is an electron micrograph of the surface observed after one day.

침적 1일만에 표면에 미세한 탄산아파타이트(Hydroxycarbonate apatite, HCA)가 형성되었는 것을 확인할 수 있다.It can be seen that the surface of the fine hydroxyapatite (Hydroxycarbonate apatite, HCA) was formed only one day after the deposition.

(2) 동물 임상 실험을 통한 생체친화성 평가(2) Evaluation of biocompatibility through animal clinical trial

도 4는 상기 제 1실시예의 코팅 cortical screw를 개 대퇴부에 이식하고 8주 후 채취하여 이식체를 포함한 부위의 조직학적 광학현미경 사진이로, (A)는 치밀골의 구조, (B)는 해면골의 구조, (C)는 반대 치밀골의 구조를 나타낸 것이다. 여기서 보면 피질골과의 접촉면에서 screw의 산과 골에 골조직과 더욱 현저하게 결합되어 있을 뿐만 아니라 해면골과의 접촉면에서 조차 screw의 산과 골에 골조직이 골고루 결합하고 있는 소견을 보이고 있다. 이런 소견은 (A)는 치밀골의 구조, (B)는 해면골의 구조, (C)는 반대 치밀골의 구조를 각각 나타낸 도 5에 제시된 비교예(코팅하지 않은 스크류)에서는 찾아볼 수 없는 소견으로, 비교예에서는 피질과의 접촉면에서만 소량의 골조직과 결합하고 있고, 해면골과의 접촉면에서는 골과 산에 거의 골조직이 결합하지 않았다. 또한 제 1실시예의 코팅층은 비교적 균일하게 흡수되어 screw와 골과의 직접적인 결합이 증가되었고 코팅층이 남아서 나사못과 분리되는 현상은 관찰되지 않았다. 표 1은 제 1실시예와 비교예의 골결합력을 가늠할 수 있는 토크값을 제시하였다. 토크는 screw를 제거하는 방향으로 천천히 돌려 screw가 움직이면서 저항이 급격히 줄어드는 시점의 토크를 측정하였고 이 값을 골-screw간 결합 정도의 지표로 평가하였다. 제 1실시예의 토크는 8.07cN·M으로 비교예의 6.37cN·M에 비해 통계적으로 유의하게 높은 값을 보였다.Figure 4 is a histological optical micrograph of the area containing the implant after the implantation of the coated cortical screw of the first embodiment to the dog thigh 8 weeks, (A) is a structure of dense bone, (B) is a Structure (C) shows the structure of the opposite dense bone. Here, not only is the contact with the cortical bone more prominently coupled with the bone tissue to the peaks and bones of the screw, but even the contact with the cavernous bone is evenly coupled to the acid and bone of the screw. These findings are not found in the comparative example (uncoated screw) shown in FIG. 5 (A) showing the structure of the dense bone, (B) the structure of the spongy bone, and (C) the structure of the opposite dense bone, respectively. In the comparative example, only a small amount of bone tissue was bound to the cortical contact surface, and bone tissue was hardly bound to bone and acid at the contact surface of the cavernous bone. In addition, the coating layer of the first embodiment was absorbed relatively uniformly, so that the direct coupling between the screw and the bone was increased, and the phenomenon that the coating layer remained and was separated from the screw was not observed. Table 1 shows the torque values to estimate the bone bonding force of the first example and the comparative example. Torque was slowly rotated in the direction of screw removal to measure the torque at the time of rapid decrease in resistance as the screw moved, and this value was evaluated as an index of bone-screw coupling. The torque of Example 1 was 8.07 cN · M, which was statistically significantly higher than that of 6.37 cN · M of the comparative example.

토크 (cN·M)Torque (cN · M) 실시예1Example 1 8.07±.648.07 ± .64 비교예2Comparative Example 2 6.37±.856.37 ± .85

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명은 적절한 생체흡수성과 저온 소결특성을 갖는 생체 활성 유리를 이용하여 생체 활성 유리가 코팅된 금속이식체를 제조하므로써 이식시 골결합력이 코팅하지 않은 이식체를 이식했을 보다 증가하고 골조직이 이식체 주변에 생성되므로써 확고한 고정을 기대할 수 있게 한다. 또한 코팅 공정이 여타 다른 코팅 공정에 비해 매우 저렴하고 간단하기 때문에 생산하는 데 매우 유리한 효과를 제공한다.The present invention made as described above is increased compared to the implantation of the graft without coating the bone bonding force by implanting the metal graft coated with the bioactive glass using the bioactive glass having the appropriate bioabsorbability and low temperature sintering characteristics And bone tissue is generated around the implant to ensure a firm fixation. In addition, the coating process is very inexpensive and simple compared to other coating processes, providing a very advantageous effect on production.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예로 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.In the above, the present invention has been illustrated and described with reference to specific preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments and the general knowledge in the technical field to which the present invention pertains without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be made by those who possess.

Claims (8)

산화칼슘과 실리카, 보레이트로 조성되는 것을 특징으로 하는 생체 활성 세라믹.Biologically active ceramics comprising calcium oxide, silica, and borate. 제 1항에 있어서, 상기 산화칼슘과 실리카, 보레이트는 각각 몰비로 산화칼슘(CaO)이 40∼49%, 실리카(SiO2)가 40∼49%, B2O3가 2∼20%로 조성되는 것을 특징으로 하는 생체 활성 세라믹.The method of claim 1, wherein the calcium oxide, silica, and borate are in a molar ratio of 40 to 49% calcium oxide (CaO), 40 to 49% silica (SiO 2 ), and 2 to 20% B 2 O 3 , respectively. Bioactive ceramic, characterized in that. 각각 몰비로 산화칼슘(CaO)이 40∼49%, 실리카(SiO2)가 40∼49%, B2O3가 2∼20%로 조성된 생체 활성 세라믹의 분말을 포함하는 슬러리를 금속 이식체에 코팅한 후에, 소결 처리하여 제조되는 것을 특징으로 하는 생체활성 세라믹이 코팅된 금속 이식체.A metal implant was used to prepare a slurry containing powders of bioactive ceramics each composed of 40 to 49% calcium oxide (CaO), 40 to 49% silica (SiO 2 ), and 2 to 20% B 2 O 3. A bioactive ceramic coated metal implant, characterized in that it is produced by sintering after coating on a substrate. 제 3항에 있어서, 상기 소결 처리의 온도는 700∼950℃에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 생체활성 세라믹이 코팅된 금속 이식체.4. The bioactive ceramic coated metal implant according to claim 3, wherein the sintering treatment is performed at 700 to 950 캜. 고분자 결합제를 수계 또는 유기 용매에 녹여서 용액을 얻는 단계와; 각각 몰비로 산화칼슘(CaO) : 40∼49%, 실리카(SiO2) : 40∼49%, B2O3: 2∼20%로 조성되는 생체 활성 세라믹의 분말을 상기 용액에 첨가하고 교반하여 슬러리를 제조하는 단계와; 상기 슬러리를 금속 이식체 기판에 코팅하여 코팅체를 얻는 단계와; 상기 코팅체를 건조시킨 후 열처리하여 상기 고분자 결합제를 태우고 남은 생체 활성 세라믹을 소결 및 결정화시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 생체활성 세라믹이 코팅된 금속 이식체의 제조방법.Dissolving the polymer binder in an aqueous or organic solvent to obtain a solution; Powders of bioactive ceramics composed of calcium oxide (CaO): 40 to 49%, silica (SiO 2 ): 40 to 49%, and B 2 O 3 : 2 to 20% in molar ratios were added to the solution and stirred. Preparing a slurry; Coating the slurry on a metal implant substrate to obtain a coating; And drying the coating to heat treatment to burn the polymer binder and to sinter and crystallize the remaining bioactive ceramic. 제 5항에 있어서, 상기 금속 이식체는 티타늄, 티타늄합금, 코발트-크롬합금, 스테인리스로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택된 물질로 구성됨을 특징으로 하는 생체활성 세라믹이 코팅된 금속 이식체의 제조방법.The method of claim 5, wherein the metal implant is made of at least one material selected from the group consisting of titanium, titanium alloys, cobalt-chromium alloys, and stainless steel. 제 5항에 있어서, 상기 유기용매는 알콜, 톨루엔, 헥탄(Heptane), 이소프로필 알콜, 아세톤 중에서 선택된 적어도 하나이고, 상기 고분자 결합제는 비닐(Vinyl)계 고분자, 에틸셀룰로우스(EthylCellulose, EC), 폴리메타크릴산 메틸(Polymethyl methacrylate, PMM), 폴리비닐뷰티랄(PolyVinyl Butiral, PVB), 에폭시, 레진으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택된 물질을 사용함을 특징으로 하는 생체활성 세라믹이 코팅된 금속 이식체의 제조방법.The method of claim 5, wherein the organic solvent is at least one selected from alcohol, toluene, heptane (isoptane), isopropyl alcohol, acetone, the polymer binder is a vinyl (Vinyl) polymer, ethyl cellulose (EthylCellulose, EC) , Graft metal coated with bioactive ceramics using at least one material selected from the group consisting of polymethyl methacrylate (PMM), polyvinyl butiral (PVB), epoxy, and resin Method of making sieves. 제 5항에 있어서, 상기 생체 활성 세라믹의 분말에 대하여 상기 고분자 결합제가 포함된 슬러리를 30∼100중량% 혼합하여 이루어짐을 특징으로 하는 생체활성 세라믹이 코팅된 금속 이식체의 제조방법.6. The method of claim 5, wherein the slurry of the bioactive ceramic is mixed with 30 to 100% by weight of the slurry containing the polymer binder.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2455974A (en) * 2007-12-20 2009-07-01 United States Borax Inc Boron-containing compositions
US7892997B2 (en) 2006-06-21 2011-02-22 U.S. Borax Inc. Glaze compositions

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2546824C2 (en) * 1975-10-18 1986-05-07 Ernst Leitz Wetzlar Gmbh, 6330 Wetzlar Coated endoprosthesis and process for their manufacture
CA1229354A (en) * 1984-03-01 1987-11-17 David C. Greenspan Biologically active glass compositions for bonding to alloys
DE4009602A1 (en) * 1990-03-26 1991-10-02 Ivoclar Ag POLYMERIZABLE DENTAL MATERIAL
US5314334A (en) * 1990-12-18 1994-05-24 American Thermocraft Corporation Subsidiary Of Jeneric/Pentron Incorporated Dental procelain bond layer for titanium and titanium alloy copings

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7892997B2 (en) 2006-06-21 2011-02-22 U.S. Borax Inc. Glaze compositions
GB2455974A (en) * 2007-12-20 2009-07-01 United States Borax Inc Boron-containing compositions
US8623423B2 (en) 2007-12-20 2014-01-07 U.S. Borax, Inc. Boron-containing compositions

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