KR20040099964A - The biocompatible implant on which is coated with hydroxyapatite/titania double layer - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A biocompatible implant on which is coated with hydroxyapatite/titania double layer is provided to induce a fast synostosis and to have a surface corrosion resistance and a surface abrasion resistance. CONSTITUTION: The biocompatible implant on which is coated with hydroxyapatite/titania double layer comprises a titanium substrate, an inner layer having a titania coating layer and an outer layer having a hydroxyapatite layer. The biocompatible implant is obtained by a surface treatment method comprising preparing a hydroxyapatite sol and a titania sol and coating the Ti substrate with the hydroxyapatite sol and the titania sol.

Description

수산화아파타이트/티타니아 이중층으로 코팅된 생체용 임플란트{The biocompatible implant on which is coated with hydroxyapatite/titania double layer}The biocompatible implant on which is coated with hydroxyapatite / titania double layer}

본 발명은 골밀착을 돕고, 생체용 임플란트의 기계적 물성을 향상시킬 수 있는 복수의 코팅재료를 이용하여 표면상에 코팅한 임플란트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기계적 물성(mechanical property)이 우수한 생체 임플란트용 티타늄(Ti) 금속 기판(substrate)상에 수산화아파타이트(hydroxyapatite, HA)를 외부층(outerlayer)으로 하고, 티타니아(titania)를 내부층으로 하여 이중층코팅 (double layer coating)한 생체 임플란트용 티타늄에 관한 것이다.The present invention relates to an implant coated on the surface by using a plurality of coating materials that can support the bone adhesion, and improve the mechanical properties of the implant for biological use, more specifically, a bio-implant excellent in mechanical properties (mechanical properties) Titanium for bio-implants with a double layer coating of hydroxyapatite (HA) as an outer layer on a titanium (Ti) metal substrate and a titania as an inner layer. It is about.

인체는 금속을 쉽게 부식시킬 수 있는데 생체 임플란트용 티타늄(Ti)은 인체 뼈의 환경과 가장 근접해 탁월한 생체 적합성을 갖고 있고, 기계적 물성이 우수하며, 생체 조직과의 반응은 인체에 무해하게 진행이 되므로 치과 의학 분야 뿐 아니라 정형외과학의 분야에서도 임플란트용 생체 재료로서 널리 이용되고 있다.The human body can easily corrode metals. Titanium (Ti) for bio-implants is close to the environment of human bones and has excellent biocompatibility, excellent mechanical properties, and reactions with biological tissues. It is widely used as a biomaterial for implants not only in the field of dental medicine but also in the field of orthopedics.

최근에는 이러한 생체 임플란트용 티타늄의 골밀착(osseointegration)을 증진시키기 위해 그 표면을 물리적, 화학적으로 개선하는 시도가 많이 이루어지고 있다. 샌드블라스팅(Sand blasting) 이나 산처리 방법(acid etching) 등을 통해 표면의 물리적 특성을 변화시키거나 티타늄과 화학적 조성이 다른 물질로 표면을 코팅하는 것이다. 코팅하는 재료는 여러 가지가 있을 수 있으나 이들 중 수산화아파타이트의 코팅은 임플란트가 골조직에 이식되었을 때 보다 신속하게 골밀착이 이루어질 수 있도록 유도한다고 보고되고 있다.Recently, many attempts have been made to physically and chemically improve the surface of the titanium for bio implants in order to promote the oseointegration. Sand blasting or acid etching can be used to change the physical properties of the surface or to coat the surface with a material that is chemically different from titanium. There may be a variety of materials to be coated, but the coating of the apatite hydroxide is reported to induce a faster bone adhesion when the implant is implanted into bone tissue.

한편, 생체 임플란트용 티타늄의 표면을 티타니아(TiO2)로 코팅함으로써 생체적합성을 높이고자 하는 시도도 진행되어 왔다. 임플란트의 재질은 생체 내에서 부식이나 분해 흡수 등의 변화가 없어야하며 기계적으로도 충분한 강도를 갖고 저작압에 견뎌야한다.On the other hand, attempts have been made to increase the biocompatibility by coating the surface of titanium for biological implants with titania (TiO 2 ). The material of the implant must be free from corrosion, degradation, absorption, etc. in the living body, and must be mechanically strong enough to withstand mastication pressure.

현재의 임플란트의 재질로서 주류를 이루고 있는 순수 티타늄(순도 99.5%)은 그 자체만으로는 생체내의 체액과 반응하여 부식이나 분해 흡수 등의 표면 변화를 가져올 수 있다. 일반적으로 체액내에서 티타늄 표면에 산화 막이 자발적으로 형성되어 인체 내에서 분해되는 것을 막아주며 내마모성과 내부식성이 강해진다. 그러나 티타늄 표면상에 자발적으로 형성된 산화막은 매우 얇아서 내마모성과 내부식성이 충분치 않으며, 따라서 티타늄의 표면에 티타니아층을 인위적으로 형성시켜 부식에 대한 저항성을 높이고 이에 따른 생체 적합성을 한층 높이려는 시도가 진행되고 있다.Pure titanium (purity 99.5%), which is the main material for current implants, can react with body fluids in vivo by itself, resulting in surface changes such as corrosion and decomposition absorption. In general, an oxide film is spontaneously formed on the titanium surface in the body fluid to prevent decomposition in the human body, and wear resistance and corrosion resistance are enhanced. However, the oxide film spontaneously formed on the surface of titanium is so thin that its abrasion resistance and corrosion resistance are not sufficient. Therefore, an attempt is made to artificially form a titania layer on the surface of titanium to increase corrosion resistance and further increase biocompatibility. have.

임플란트는 표면의 거칠기가 증가할수록 골밀착도가 증가한다는 연구결과가 나오면서 표면 거칠기를 증가시키기 위한 수단으로 샌드블라스팅(sandblasting) 방법이 사용되고, 매질로는 티타니아를 이용하여 블라스팅(blasting) 하는 방법이 가장 많이 사용되고 있다.As the results of the study show that bone adhesion increases as the surface roughness increases, sandblasting is used as a means to increase surface roughness, and blasting using titania is the most popular medium. It is used.

그러나 티타니아를 블라스팅(blasting) 하는 방법만으로는 요구되는 표면 거칠기를 충족시키지 못하기 때문에 알루미나(Al2O3)를 이용하는 방법도 시도되고 있는 실정이다. 그러나 알루미나를 이용하는 방법은 표면거칠기를 증가시킬 수 있는장점이 있으나, 임플란트의 표면에 존재하는 알루미나의 생체에 대한 영향이 아직 완전하게 규명되지 않았으므로 실제로 임상에서 많이 사용되지는 않고 있다.However, a method of using alumina (Al 2 O 3 ) has also been attempted because only the method of blasting titania does not satisfy the required surface roughness. However, the method using alumina has the advantage of increasing the surface roughness, but since the effect on the living body of the alumina present on the surface of the implant is not yet fully identified, it is not actually used in clinical practice.

한편, 티타늄의 표면에 자연적으로 생성되는 얇은 티타니아막은 수산화아파타이트가 티타늄의 표면에 코팅되는 과정에서 티타늄과 수산화아파타이트간의 접착강도를 증가시켜주기는 하나, 두께가 매우 얇기 때문에 접착강도를 충분히 유지하도록 하지 못하는 단점이 있다. 따라서 수산화아파타이트를 코팅하는 데 있어서 상기 수산화아파타이트 층 내부에 티타니아 코팅층을 강화할 필요성이 대두되었다.On the other hand, the thin titania film naturally formed on the surface of titanium increases the adhesion strength between titanium and apatite in the process of coating apatite on the surface of titanium, but it is not thin enough to maintain the adhesion strength. There is a disadvantage. Therefore, there is a need to strengthen the titania coating layer inside the apatite hydroxide layer in coating the apatite hydroxide.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 생체 임플란트용 티타늄의 표면처리하는 방법들 중 표면 코팅 방법을 사용하여 수산화아파타이트/티타니아 이중층을 동시에 형성함으로써 외부층은 수산화아파타이트에 의한 뛰어난 조직 반응을 통해 빠른 골유착을 유도시키고, 내부층은 티타니아에 의하여 생체 임플란트용 티타늄의 표면이 내부식성 및 내마모성을 갖도록 한 생체 임플란트용 티타늄을 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, by using a surface coating method of the surface treatment method of titanium for biological implants at the same time to form an apatite hydroxide / titania bilayer at the same time the outer layer is excellent tissue reaction by apatite hydroxide Induces rapid bone adhesion through the inner layer, the inner layer is intended to provide titanium for bio-implants that the surface of the titanium for bio-implants has a corrosion resistance and wear resistance by titania.

또한 티타니아 코팅층을 수산화아파타이트와 티타늄 사이에 삽입함으로써 기존의 수산화아파타이트 코팅층과 티타늄이 가지는 낮은 접착력을 향상시킨 생체 임플란트용 티타늄을 제공하는데 목적이 있다.In addition, the objective of the present invention is to provide a titanium for a bio-implant in which the titania coating layer is inserted between the apatite hydroxide and titanium, thereby improving the low adhesion between the conventional apatite hydroxide coating layer and titanium.

도 1은 티타늄 기판위에 수산화아파타이트 외부층과 티타니아 내부층의 이중층을 코팅한 것을 도식화하여 나타낸 것이다.1 is a diagram showing a coating of a bilayer of an apatite hydroxide outer layer and a titania inner layer on a titanium substrate.

도 2는 티타늄 기판위에 코팅된 수산화아파타이트/티타니아 이중층의 주사전자현미경 사진이다.2 is a scanning electron micrograph of apatite hydroxide / titania bilayer coated on a titanium substrate.

도 3은 티타늄 기판위에 코팅된 수산화아파타이트/티타니아 이중층을 X-선 회절법을 이용하여 상 분석하여 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing phase analysis of an apatite hydroxide / titania bilayer coated on a titanium substrate using an X-ray diffraction method.

도 4는 티타늄 기판위에 코팅된 수산화아파타이트/티타니아 이중층 및 수산화아파타이트 단일층의 접착강도를 나타낸 그래프이다.4 is a graph showing the adhesion strength of the apatite hydroxide / titania bilayer and the apatite hydroxide monolayer coated on the titanium substrate.

도 5는 티타늄 기판위에 코팅된 수산화아파타이트/티타니아 이중층상에 5일간 자란 골형성세포의 증식모양을 나타낸 주사전자현미경 사진이다.FIG. 5 is a scanning electron micrograph showing the proliferation of osteoblasts grown for 5 days on apatite hydroxide / titania bilayer coated on a titanium substrate.

도 6은 티타늄 기판위에서 10일동안 자란 골형성 세포의 증식율을 나타낸 그래프이다.Figure 6 is a graph showing the proliferation rate of osteoblasts grown on a titanium substrate for 10 days.

도 7은 티타늄 기판위에서 10일동안 자란 골형성 세포의 분화율을 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing the differentiation rate of osteoblasts grown on a titanium substrate for 10 days.

본 발명은 골밀착을 돕고, 생체용 임플란트의 기계적 물성을 향상시킬 수 있는 복수의 코팅재료를 이용하여 표면상에 코팅한 임플란트에 관한 것으로서, 더욱상세하게는 기계적 물성(mechanical property)이 우수한 생체 임플란트용 티타늄(Ti) 금속 기판(substrate)상에 수산화아파타이트(hydroxyapatite, HA)를 외부층(outerlayer)으로 하고, 티타니아(titania)를 내부층으로 하여 이중층코팅 (double layer coating)한 생체 임플란트용 티타늄에 관한 것으로서, 코팅공정을 단순화하고 양질의 코팅막을 형성시키기 위하여 수산화아파타이트 및 티타니아는 졸겔법을 사용하여 제조한다.The present invention relates to an implant coated on the surface by using a plurality of coating materials that can support the bone adhesion, and improve the mechanical properties of the biological implant, more specifically, the biological implant having excellent mechanical properties (mechanical properties) Titanium for bio-implants with a double layer coating of hydroxyapatite (HA) as an outer layer on a titanium (Ti) metal substrate and a titania as an inner layer. In order to simplify the coating process and to form a high quality coating film, apatite hydroxide and titania are prepared using the sol-gel method.

본 발명에 따른 코팅 방법은 수산화아파타이트 졸을 제조하는 단계, 티타니아 졸을 제조하는 단계, 티타늄 기판상에 티타니아 층을 코팅하는 단계, 상기 티타니아로 코팅된 생체 임플란트용 티타늄을 열처리하는 단계, 상기 티타니아로 코팅된 생체 임플란트용 티타늄 상에 수산화아파타이트 층을 코팅하는 단계 및 상기 수산화아파타이트로 코팅된 생체 임플란트용 티타늄을 열처리하는 단계를 포함한다.The coating method according to the present invention comprises the steps of preparing a hydroxyapatite sol, preparing a titania sol, coating a titania layer on a titanium substrate, heat-treating the titanium for the bio-implant coated with titania, to the titania Coating a layer of apatite hydroxide on the coated titanium for bio-implant and heat-treating the titanium for bio-implant coated with the hydroxide apatite.

본 발명에 따른 생체 임플란트용 티타늄 표면처리방법의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Preferred embodiments of the titanium surface treatment method for a biological implant according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 시스템은 도 1에서 나타낸 바와 같이 티타늄 기판위에 수산화아파타이트 외부층과 티타니아 내부층의 이중 코팅층으로 이루어진다.The system of the present invention consists of a double coating of an apatite hydroxide outer layer and a titania inner layer on a titanium substrate as shown in FIG.

도 2에서는 본 발명의 실시예에 따라서 티타늄 기판위에 졸겔법으로 형성된 수산화아파타이트/티타니아 이중층의 단면형상을 나타낸 주사전자현미경 사진을 나타내었다. 도 1에서 도식적으로 나타낸 바와 같이 수산화아파타이트 외부층과 티타니아 내부층의 이중층 구조가 뚜렷이 나타나고 있다. 각 층의 두께는 수산화아파타이트 층이 약 800nm, 티타니아층이 약 200nm 인 것을 알 수 있었다.Figure 2 shows a scanning electron micrograph showing the cross-sectional shape of the apatite hydroxide / titania bilayer formed by the sol-gel method on the titanium substrate in accordance with an embodiment of the present invention. As shown schematically in FIG. 1, the bilayer structure of the apatite hydroxide outer layer and the titania inner layer is clearly shown. The thickness of each layer was found to be about 800 nm for the apatite hydroxide layer and about 200 nm for the titania layer.

수산화아파타이트 외부층과 티타니아 내부층은 모두 매우 균일하고 치밀한 미세구조를 나타내고 있고, 코팅층 내부에서나 각 계면에서 어떠한 균열이나 박리현상이 발견되지 않은 것으로 보아 접착성이 매우 좋은 것으로 보인다.Both the outer layer of apatite hydroxide and the inner layer of titania show a very uniform and dense microstructure, and no cracks or peelings are found inside the coating layer or at each interface.

도 3에서는 본 발명에 따른 실시예로서 티타늄 기판위에 졸겔법으로 형성한 수산화아파타이트/티타니아 이중층의 상(phase)을 X-선 회절분석(X-ray diffraction method)법을 이용해 나타낸 그래프이다. 피크들을 통해서 알 수 있듯이 수산화아파타이트상의 피크와 티타니아상의 피크가 뚜렷이 나타나고 있는 것으로 보아 각 상들이 올바르게 형성된 것을 알 수 있다.Figure 3 is a graph showing the phase of the apatite hydroxide / titania bilayer formed by the sol-gel method on the titanium substrate as an embodiment according to the present invention using the X-ray diffraction method (X-ray diffraction method). As can be seen from the peaks, the peaks of the apatite hydroxide phase and the titania phase are clearly shown, indicating that each phase is formed correctly.

도 4에서는 본 발명에 따른 실시예로서 티타늄 기판위에 졸겔법으로 형성한 수산화아파타이트/티타니아 이중층 및 수산화아파타이트 단일층의 접착강도를 열처리 온도에 따라 그래프로써 나타내었다. 450℃ 이상의 열처리 온도에서는 티타니아가 중간층으로 삽입된 이중층이 수산화아파타이트만으로 된 단일층보다 접착강도가 약 60% 이상 높은 수치를 나타내고 있다. 500℃에서 열처리한 경우 이중층의 강도가 55MPa의 가장 높은 수치를 나타냄을 알 수 있다. 이중층에서 나타난 이와 같이 높은 접착강도는 중간층으로 삽입된 티타니아가 티타늄 뿐 아니라 수산화아파타이트와의 우수한 화학적 친화성을 갖기 때문인 것으로 사료된다.In FIG. 4, the adhesion strengths of the apatite hydroxide / titania bilayer and the apatite hydroxide monolayer formed by the sol-gel method on the titanium substrate as an embodiment according to the present invention are shown graphically according to the heat treatment temperature. At the heat treatment temperature of 450 ° C. or higher, the bilayer into which titania is inserted as an intermediate layer shows a value of about 60% or more higher than that of a single layer containing only apatite hydroxide. When the heat treatment at 500 ℃ it can be seen that the strength of the double layer shows the highest value of 55MPa. This high adhesion strength in the bilayer is believed to be due to the good chemical affinity of titania inserted into the intermediate layer with not only titanium but also apatite hydroxide.

도 5는 본 발명의 실시예에 따라서 티타늄 기판위에 졸겔법으로 형성된 수산화아파타이트/티타니아 이중층의 세포반응 특성을 알아보기 위해 HOS 세포를 상기 이중층상에서 5일간 배양한 후 세포의 증식양상을 나타낸 것이다. 세포들은 코팅층 위에서 매우 잘 자라고 있음을 알 수 있다.Figure 5 shows the proliferation of the cells after culturing the HOS cells on the bilayer for 5 days in order to determine the cell reaction characteristics of the apatite hydroxide / titania bilayer formed by the sol-gel method on the titanium substrate in accordance with an embodiment of the present invention. It can be seen that the cells grow very well on the coating layer.

도 6은 HOS 세포를 수산화아파타이트/티타니아 이중층상에서 7일간 배양한 후 증식한 수를 측정한 그래프로서, 순수한 티타늄 및 티타니아만으로 코팅된 티타늄에 배양한 것을 비교대상으로 함께 나타낸 것이다. 순수한 티타늄에 비해 티타니아 단일코팅 및 수산화아파타이트/티타니아 이중층의 경우 세포수가 더욱 많음을 알 수 있다.FIG. 6 is a graph measuring the number of HOS cells grown after a 7-day incubation on apatite hydroxide / titania bilayer, showing the incubation in pure titanium and titanium coated only with titania. Compared to pure titanium, the titania single coating and the apatite hydroxide / titania bilayer have more cell numbers.

도 7은 세포의 분화도를 측정하기 위해 세포를 수산화아파타이트/티타니아 이중층상에서 10일간 배양한 후 알카라인포스파타제(ALP, alkaline phosphatase) 활성도를 측정한 그래프이다. 세포의 분화단계는 뼈를 형성하는 과정 중 세포의 증식 후 단계로서 세포의 활성도와 뼈 형성의 기능성을 나타내는데, ALP 활성도는 이러한 세포 분화를 나타내는 중요한 지표이다. 순수한 티타늄에 비해 티타니아로 코팅함으로써 높은 분화율을 나타내었으며, 그 위에 수산화아파타이트로 코팅한 이중층의 경우 더욱 높은 분화율을 나타내었다. 이는 티타늄 기판상에 수산화아파타이트/티타니아 이중층으로 코팅함으로써 생체 친화성을 증진시킬 수 있음을 보여준 것이다.7 is a graph measuring alkaline phosphatase (ALP) activity after culturing cells on apatite hydroxide / titania bilayers for 10 days to measure the degree of differentiation of cells. The differentiation stage of the cells is a post-proliferation stage of the cells during the bone formation process, indicating the activity of the cells and the function of the bone formation, ALP activity is an important indicator of this cell differentiation. Compared with pure titanium, the coating with titania showed a high rate of differentiation, and the bilayer coated with hydroxide apatite showed a higher rate of differentiation. This demonstrates that biocompatibility can be enhanced by coating with apatite hydroxide / titania bilayer on a titanium substrate.

본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the embodiment according to the present invention will be described in detail.

<실시예 1><Example 1>

수산화아파타이트 졸의 제조과정은 칼슘(Ca)의 원료인 Ca(NO3)2·4H2O을 에탄올(C2H5OH)에 용해한 후 교반하여 칼슘 용액을 제조하는 단계와, 인(P)의 원료인 P(CH3CH2O)3와 증류수(H2O)를 에탄올(C2H5OH)에 용해한 후 교반하여 인 용액을 제조하는 단계와, 상기 칼슘 용액과 인 용액을 혼합한 후 교반하는 단계와 상기 용액을 숙성(aging)하는 단계를 포함한다.A process for preparing a hydroxyapatite sol is a step of dissolving Ca (NO 3 ) 2 · 4H 2 O, a raw material of calcium (Ca) in ethanol (C 2 H 5 OH) and stirring to prepare a calcium solution, and phosphorus (P) Preparing a phosphorus solution by dissolving P (CH 3 CH 2 O) 3 and distilled water (H 2 O), which are the raw materials, in ethanol (C 2 H 5 OH), followed by stirring, and mixing the calcium solution and the phosphorus solution. And then stirring and aging the solution.

상기 칼슘 용액과 인 용액의 혼합액은 칼슘:인이 1.67의 몰 비율로 혼합된 것을 특징으로 하며, 상기 용액은 상온에서 60시간 내지 80시간 동안 숙성된 후 다시 35℃ 내지 45℃에서 20시간 내지 30시간 동안 숙성된 것을 특징으로 한다.The mixed solution of the calcium solution and the phosphorus solution is characterized in that the calcium: phosphorus is mixed in a molar ratio of 1.67, the solution is aged at room temperature for 60 hours to 80 hours and then again at 35 ℃ to 45 ℃ 20 hours to 30 It is characterized by aging for time.

<실시예 2><Example 2>

티타니아 졸의 제조과정은 티타늄(Ti) 원료인 Ti(OCH2CH2CH3)2를 에탄올(C2H5OH)과 디에탄올아민[(HOCH2CH2)2NH]이 혼합된 용액에 첨가하여 혼합하는 단계와, 상기 혼합용액을 교반한 후, 증류수를 첨가한 다음 교반하는 단계를 포함한다.The manufacturing process of titania sol was prepared by mixing Ti (OCH 2 CH 2 CH 3 ) 2, which is a titanium (Ti) raw material, with a solution containing ethanol (C 2 H 5 OH) and diethanolamine [(HOCH 2 CH 2 ) 2 NH]. Adding and mixing; and stirring the mixed solution, followed by adding distilled water and then stirring.

상기 에탄올(C2H5OH)과 디에탄올아민[(HOCH2CH2)2NH]은 5:1의 부피비로 혼합된 것을 특징으로 한다.The ethanol (C 2 H 5 OH) and diethanolamine [(HOCH 2 CH 2 ) 2 NH] is characterized in that the mixture at a volume ratio of 5: 1.

<실시예 3><Example 3>

티타니아 내부층을 코팅하는 과정은 생체 임플란트용 티타늄 기판상에 티타니아 졸을 가하여 상기 티타늄 기판을 적시는 단계, 스핀 코팅기를 사용하여 스핀하는 단계, 티타니아 졸이 도포된 상기 티타늄 기판을 건조하는 단계 및 건조된 상기 티타늄 기판을 열처리하는 단계를 포함한다.Coating the titania inner layer includes applying a titania sol to the titanium substrate for bio-implant to wet the titanium substrate, spin using a spin coater, drying the titanium substrate coated with titania sol, and drying Heat-treating the titanium substrate.

상기 스핀 코팅기를 이용하여 2,500 내지 3,500 rpm의 속도로 10초 내지 30초간 스핀하는 것을 특징으로 하며, 상기 건조는 70℃ 내지 90℃에서 5시간 내지 7시간 동안 행하는 것을 특징으로 하고, 상기 열처리는 500℃에서 1시간 동안 행하는 것을 특징으로 한다.The spin coating machine is used to spin for 10 seconds to 30 seconds at a speed of 2,500 to 3,500 rpm, and the drying is performed for 5 to 7 hours at 70 ℃ to 90 ℃, the heat treatment is 500 It is characterized by performing for 1 hour at ℃.

<실시예 4><Example 4>

수산화아파타이트 외부층을 코팅하는 과정은 생체 임플란트용 티타늄 기판상에 티타니아 졸을 가하여 상기 티타늄 기판을 적시는 단계, 스핀 코팅기를 사용하여 스핀하는 단계, 티타니아 졸이 도포된 상기 티타늄 기판을 건조하는 단계 및 건조된 상기 티타늄 기판을 열처리하는 단계를 포함한다.The coating of the outer layer of apatite hydroxide may be performed by applying a titania sol to a titanium substrate for biological implants to wet the titanium substrate, spinning using a spin coater, drying the titanium substrate coated with titania sol, and And heat treating the dried titanium substrate.

상기 스핀 코팅기를 이용하여 3000 rpm의 속도로 20초간 스핀하는 것을 특징으로 하며, 상기 건조는 80℃에서 6시간 동안 행하는 것을 특징으로 하고, 상기 열처리는 400℃ 내지 600℃에서 1시간 내지 2시간 동안 행하는 것을 특징으로 한다.The spin coating machine is characterized in that the spin for 20 seconds at a speed of 3000 rpm, the drying is characterized in that for 6 hours at 80 ℃, the heat treatment at 400 ℃ to 600 ℃ for 1 hour to 2 hours It is characterized by performing.

본 발명은 상기의 상세한 설명에 의해 나타내고 하기의 도면에 예시된 것에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위의 기재내에서 다양한 변형예를 실시예로 할 수 있다.The present invention is not limited to those illustrated by the above detailed description and illustrated in the following drawings, and various modifications can be made as examples within the description of the claims.

본 발명에서 개시한 바와 같이 수산화아파타이트/티타니아 이중층을 코팅한 생체 임플란트용 티타늄을 제공함으로써 높은 생체적합성을 갖도록 유도할 수 있고, 또한 생체 임플란트용 티타늄과 수산화아파타이트 사이에 티타니아 중간층을 게재시킴으로써 수산화아파타이트 코팅층의 티타늄 기판에 대한 접착강도를 증가시킬 수 있으며, 코팅공정으로 졸겔법을 사용함으로써 얇고 균일하며 치밀한 막을 형성할 수 있었다.As disclosed in the present invention, it is possible to induce high biocompatibility by providing titanium for a bio-implant coated with apatite hydroxide / titania bilayer, and also by placing a titania interlayer between titanium for a bio-implant and apatite hydroxide. The adhesion strength to the titanium substrate can be increased and a thin, uniform and dense film can be formed by using the sol-gel method as a coating process.

Claims (11)

수산화아파타이트 졸 및 티타니아 졸을 제조하고 상기 수산화아파타이트 졸과 상기 티타니아 졸을 코팅하는 단계를 포함하는 생체용 임플란트의 표면처리방법으로 제조되어 내부층은 티타니아 코팅층을 포함하여 구성되고, 외부층은 수산화아파타이트 코팅층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 수산화아파타이트/티타니아 이중층으로 코팅된 생체용 임플란트.Apatite hydroxide sol and titania sol are prepared and prepared by the surface treatment method of an implant for a living body comprising coating the apatite hydroxide sol and the titania sol so that the inner layer comprises a titania coating layer and the outer layer is apatite hydroxide. Biological implant coated with apatite hydroxide / titania bilayer characterized in that it comprises a coating layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 수산화아파타이트 졸은,The apatite hydroxide sol is, 칼슘(Ca)의 원료인 Ca(NO3)2·4H2O을 에탄올(C2H5OH)에 용해한 후 교반하여 칼슘 용액을 제조하고, 인(P)의 원료인 P(CH3CH2O)3와 증류수(H2O)를 에탄올(C2H5OH)에 용해한 후 교반하여 인 용액을 제조하여, 상기 칼슘 용액과 인 용액을 혼합한 후 교반하고 숙성(aging)하여 제조하는 것을 특징으로 하는 수산화아파타이트/티타니아 이중층으로 코팅된 생체용 임플란트.Ca (NO 3 ) 2 .4H 2 O, a raw material of calcium (Ca), was dissolved in ethanol (C 2 H 5 OH) and stirred to prepare a calcium solution, and P (CH 3 CH 2 , a raw material of phosphorus (P), was prepared. O) 3 and distilled water (H 2 O) is dissolved in ethanol (C 2 H 5 OH) and stirred to prepare a phosphorus solution, the calcium solution and the phosphorus solution is mixed, stirred and aged to prepare A biocompatible implant coated with apatite hydroxide / titania bilayer. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 칼슘 용액과 인 용액의 혼합액은 칼슘:인이 1.67의 몰 비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 수산화아파타이트/티타니아 이중층으로 코팅된 생체용 임플란트.The mixed solution of the calcium solution and the phosphorus solution is a biological implant coated with apatite hydroxide / titania bilayer, characterized in that the calcium: phosphorus is mixed in a molar ratio of 1.67. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 용액은 상온에서 60시간 내지 80시간 동안 숙성된 후 다시 35℃ 내지 45℃에서 20시간 내지 30시간 동안 숙성된 것을 특징으로 하는 수산화아파타이트/티타니아 이중층으로 코팅된 생체용 임플란트.The solution is aged for 60 hours to 80 hours at room temperature, and then aged for 20 hours to 30 hours at 35 ℃ to 45 ℃ again biocompatible implant coated with apatite hydroxide / titania bilayer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 티타니아 졸은,The titania sol, 티타늄(Ti) 원료인 Ti(OCH2CH2CH3)2를 에탄올(C2H5OH)과 디에탄올아민 [(HOCH2CH2)2NH]이 혼합된 용액에 첨가하여 혼합하고, 상기 혼합용액을 교반한 후, 증류수를 첨가한 다음 교반하여 제조하는 것을 특징으로 하는 수산화아파타이트/티타니아 이중층으로 코팅된 생체용 임플란트.Ti (OCH 2 CH 2 CH 3 ) 2 , which is a titanium (Ti) raw material, is added to a mixed solution of ethanol (C 2 H 5 OH) and diethanolamine [(HOCH 2 CH 2 ) 2 NH], followed by mixing After stirring the mixed solution, distilled water is added, and then prepared by stirring the biological implant coated with apatite hydroxide / titania bilayer. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 에탄올(C2H5OH)과 디에탄올아민[(HOCH2CH2)2NH]은 5:1의 부피비로 혼합된 것을 특징으로 하는 수산화아파타이트/티타니아 이중층으로 코팅된 생체용 임플란트.The ethanol (C 2 H 5 OH) and diethanolamine [(HOCH 2 CH 2 ) 2 NH] is a biological implant coated with apatite hydroxide / titania bilayer, characterized in that the volume ratio of 5: 1. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 티타늄 기판상에 티타니아층을 스핀코팅하는 것을 특징으로 하는 수산화아파타이트/티타니아 이중층으로 코팅된 생체용 임플란트.Biometric implant coated with apatite hydroxide / titania bilayer characterized in that the spin coating of the titania layer on the titanium substrate. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 스핀 코팅기를 이용하여 2,500 내지 3,500 rpm의 속도로 10초 내지 30초간 스핀하는 것을 특징으로 하는 수산화아파타이트/티타니아 이중층으로 코팅된 생체용 임플란트.Biological implant coated with apatite hydroxide / titania bilayer, characterized in that spin for 10 seconds to 30 seconds at a speed of 2,500 to 3,500 rpm using the spin coating machine. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 건조는 70℃ 내지 90℃에서 5시간 내지 7시간 동안 행하는 것을 특징으로 하는 수산화아파타이트/티타니아 이중층으로 코팅된 생체용 임플란트.The drying is a biological implant coated with apatite hydroxide / titania bilayer, characterized in that performed for 5 to 7 hours at 70 ℃ to 90 ℃. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 열처리는 400℃ 내지 600℃에서 1시간 내지 2시간 동안 행하는 것을 특징으로 하는 수산화아파타이트/티타니아 이중층으로 코팅된 생체용 임플란트.The heat treatment is a biological implant coated with apatite hydroxide / titania bilayer, characterized in that performed for 1 hour to 2 hours at 400 ℃ to 600 ℃. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 티타니아로 코팅되어 열처리된 생체 임플란트용 티타늄 기판상에 수산화아파타이트 층을 코팅하는 것은, 제 7 항 내지 제 10항에 기재한 방법과 동일한 방법으로 행하는 것을 특징으로 하는 수산화아파타이트/티타니아 이중층으로 코팅된 생체용 임플란트.Coating the apatite hydroxide layer on the titanium substrate for bio-implantation and heat treatment coated with titania is carried out in the same manner as described in claims 7 to 10 coated with apatite hydroxide / titania bilayer Bio Implants.
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