KR20050054349A - Biodegradable ceramic/polymer composite and preparation method of the same - Google Patents

Biodegradable ceramic/polymer composite and preparation method of the same Download PDF

Info

Publication number
KR20050054349A
KR20050054349A KR1020030087710A KR20030087710A KR20050054349A KR 20050054349 A KR20050054349 A KR 20050054349A KR 1020030087710 A KR1020030087710 A KR 1020030087710A KR 20030087710 A KR20030087710 A KR 20030087710A KR 20050054349 A KR20050054349 A KR 20050054349A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
silver
apatite hydroxide
organic
apatite
mixture
Prior art date
Application number
KR1020030087710A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100601788B1 (en
Inventor
좌용호
왕화정
양재교
김선희
Original Assignee
학교법인 한양학원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 학교법인 한양학원 filed Critical 학교법인 한양학원
Priority to KR1020030087710A priority Critical patent/KR100601788B1/en
Publication of KR20050054349A publication Critical patent/KR20050054349A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100601788B1 publication Critical patent/KR100601788B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/205Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase
    • C08J3/21Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase the polymer being premixed with a liquid phase
    • C08J3/212Compounding polymers with additives, e.g. colouring in the presence of a continuous liquid phase the polymer being premixed with a liquid phase and solid additives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/08Metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/32Phosphorus-containing compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2367/00Characterised by the use of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2367/04Polyesters derived from hydroxy carboxylic acids, e.g. lactones
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/08Metals
    • C08K2003/0806Silver
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/32Phosphorus-containing compounds
    • C08K2003/321Phosphates
    • C08K2003/325Calcium, strontium or barium phosphate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00Specific properties of additives
    • C08K2201/011Nanostructured additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00Properties
    • C08L2201/06Biodegradable
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/04Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids, e.g. lactones

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

본 발명은 생분해성 유무기 나노 복합체 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 항균성을 강화하기 위해 은 이온을 담지한 수산화아파타이트와 은 나노 입자를 생분해성 고분자에 균일하게 분산시켜 유무기 나노 복합체 및 그를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 유무기 나노 복합체는 은과 수산화아파타이트와 생분해성 고분자를 포함하며 그의 제조방법은 수산화아파타이트 나노 입자와 생분해성 고분자 용액을 혼합하여 혼합물을 마련하는 단계와, 상기 혼합물을 교반하는 단계와, 상기 교반된 혼합물을 건조시키는 단계를 포함하고, 상기 수산화아파타이트 나노 입자는 Ca원과 P원을 용매에 용해하여 전구체를 마련하는 단계와, 상기 전구체에 염을 첨가하고, 교반하여 분무액을 마련하는 단계와, 상기 분무액을 초음파 분무기로 분무하는 단계와, 분무된 액적을 미리 가열된 챔버로 분사시키는 단계와, 상기 분사물을 열분해시키는 단계와, 상기 열분해 후 생성된 합성 분말을 포집하는 단계와, 상기 포집된 합성 분말을 세정하는 단계와, 상기 세정된 합성 분말을 건조하는 단계를 포함하며, 항균성을 강화하기 위해 항균성 금속을 수산화아파타이트에 담지하거나 분말의 형태로 더 첨가할 수 있다.The present invention relates to a biodegradable organic-inorganic nanocomposite and a method for producing the organic-inorganic nanocomposite and its preparation by uniformly dispersing silver ion-carrying apatite and silver nanoparticles in a biodegradable polymer in order to enhance antimicrobial properties It is about how to. The organic-inorganic nanocomposite of the present invention includes silver, apatite hydroxide and a biodegradable polymer, and a method of preparing the same includes preparing a mixture by mixing apatite hydroxide nanoparticles and a biodegradable polymer solution, stirring the mixture, And drying the stirred mixture, wherein the apatite hydroxide nanoparticles are prepared by dissolving a Ca source and a P source in a solvent to prepare a precursor, adding a salt to the precursor, and stirring to prepare a spray solution. Spraying the spray liquid with an ultrasonic nebulizer, spraying the sprayed droplets into a preheated chamber, pyrolysing the spray, and collecting the synthetic powder produced after the pyrolysis; Washing the collected synthetic powder, and drying the washed synthetic powder, Carrying the antibacterial metal hydroxide to the apatite in order to enhance or may be added in the form of a powder.

Description

유무기 나노 복합체 및 그의 제조방법{BIODEGRADABLE CERAMIC/POLYMER COMPOSITE AND PREPARATION METHOD OF THE SAME}Organic-inorganic nanocomposite and its manufacturing method {BIODEGRADABLE CERAMIC / POLYMER COMPOSITE AND PREPARATION METHOD OF THE SAME}

본 발명은 생분해성 유무기 나노 복합체 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 항균성을 강화하기 위해 은 이온을 담지한 수산화아파타이트 나노 입자를 생분해성 고분자에 균일하게 분산시켜 유무기 나노 복합체를 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a biodegradable organic-inorganic nanocomposite and a method for manufacturing the same, and particularly to a method for producing an organic-inorganic nanocomposite by uniformly dispersing silver ions-carrying apatite hydroxide nanoparticles in a biodegradable polymer to enhance antimicrobial properties. It is about.

현대 사회의 발전 속에서 건강과 위생에 대한 관심이 커지고 있는 가운데 불의의 사고나 혹은 질병으로 인한 인체 조직의 일부가 손상 되었을 때 이를 대체 치료할 수 있는 생체재료나, 여러 유해 미생물에 대한 감염을 막기 위한 항균재료에 대해서 연구가 활발히 이루어지고 있다. With the growing interest in health and hygiene in the development of modern society, it is possible to prevent infections of biomaterials or other harmful microorganisms that can replace and replace some parts of human tissues caused by accident or disease. Antimicrobial materials are being actively researched.

생체재료 중에 하나인 수산화아파타이트는 인체의 경조직 성분과 유사하며 생체 친화성, 중금속 및 박테리아의 흡착능을 가지고 있다. 생체 무기성분과 동일한 조성을 갖는 수산화아파타이트[Hydroxyapatite, (Ca10(PO4)6(OH)2 )]는 인체친화성이 우수하여 뼈나 피부속의 임플란트가 주변의 생체조직과 쉽게 융화 될 수 있도록 해주는 장점을 가지고 있어 다양한 생체재료로서 넓은 범위에 응용된다. 수산화아파타이트 결정에는 종행으로 배열된 칼슘(Ca)의 위치에 결함이 생기기 쉽기 때문에 칼슘은 용출되기 쉽고 그 자리는 다른 양이온, 특히 은(Ag), 구리(Cu), 아연(Zn) 등의 항균이온으로 용이하게 치환된다. 이때, 은으로 치환되면 탁월한 항균특성을 가지게 되며 은을 담지한 수산화아파타이트는 이온 용출형 항균재료로 사용할 수 있다. 이를 위해 수산화아파타이트를 이온교환법으로 은 담지 시킬 수 있는데 질산은과 같이 은 이온을 얻을 수 있는 용액에 담지하여 은 담지 수산화아파타이트를 제조하여 활용하기도 한다. 따라서 기존에 생체 친화성과 골 전도성을 가진 수산화아파타이트는 은을 담지함으로서 항균기능이 부가된다. 예를 들어, 포도상구균등의 치명적인 병원균이 접촉할 수 있는 인체부위에는 항균성능이 필요한데, 이러한 부위의 코팅재료로서 은을 담지한 수산화아파타이트를 용이하게 응용 사용할 수 있으며, 또한 항균성이 필요한 생활전반에 걸친 제품에도 응용하여 사용할 수 있다. Hydroxyapatite, one of the biomaterials, is similar to the hard tissue component of the human body and has biocompatibility, adsorption capacity of heavy metals and bacteria. Hydroxyapatite, (Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ), which has the same composition as the biological inorganic component, has excellent human friendliness so that the implants in bone or skin can be easily integrated with the surrounding biological tissues. It has a wide range of biomaterials. In the apatite hydroxide crystals, calcium tends to be eluted because defects tend to occur at the positions of the vertically arranged calcium (Ca), and thus, other cations such as silver (Ag), copper (Cu), and zinc (Zn) are used. Is easily substituted. At this time, when silver is substituted, it has excellent antibacterial properties, and silver hydroxide apatite can be used as an ion elution antibacterial material. For this purpose, silver hydroxide can be supported on the silver by ion-exchange method, and silver-supported apatite can be prepared and used by supporting it in a solution that can obtain silver ions such as silver nitrate. Therefore, conventionally, the apatite hydroxide having biocompatibility and bone conductivity is added with antibacterial function by supporting silver. For example, an antibacterial effect is required on the human body where deadly pathogens such as staphylococci can come into contact with, and as a coating material for such a site, silver hydroxide apatite can be easily applied and used throughout the life where antibacterial activity is required. It can be applied to over products.

생체재료 중의 하나인 생분해성 고분자는 단순 가수분해 또는 효소의 작용으로 인해 분해 소멸되는 고분자이다. 자연계에서 생성되는 천연고분자인 폴리펩타이드류, 폴리사카라이드류, 폴리뉴클레오티드류 및 미생물에 의해 만들어지는 폴리에스터들은 각각 고유한 분해효소에 의해 분해된다. 대부분의 합성고분자는 분해되지 않지만, 일부 지방족 폴리에스테르 혹은 폴리카보네이트들은 가수분해에 의해 천천히 분해된다. 의료용으로 사용하기 위한 체내 분해성 고분자는 생체 내에서 이물질 반응을 일으키지 않아야 하며 분해 시 무해한 물질로 분해 되어야 하고 적절한 가공특성 및 강도를 가져야 한다. 이러한 면에서 상기 효소 분해성 고분자는 생체친화성이 높다는 장점이 있으나 반면 이는 면역반응을 유발할 수 있는 단점으로도 작용할 수 있다. 또한 효소 분해성 고분자는 가수분해에 의해 분해되는 가수분해성 고분자에 비해 생분해 속도 및 기계적 물성을 임의적으로 조절하기가 어렵다. 한편, 가수분해성 고분자는 체내에서 면역반응이 적고 기계적 물성의 제어가 용이하며 용도에 따라 구조의 변경이 비교적 간편하다. 또한, 이들은 그 구조 중에 대부분 에스테르 결합을 내포하고 있어 체내에서 물의 수화작용에 의해 에스테르 결합이 끊어지면 그 분자량이 작아지게 되고 이렇게 생성된 저 분자량의 고분자들은 피를 통해 운반되어 소변의 형태로 체외로 배출된다. 실용화면에서는 지방족 폴리에스테르 같은 합성 고분자들이 다양한 용도로 널리 사용되고 있다. Biodegradable polymers, which are one of the biomaterials, are polymers that decompose and disappear due to simple hydrolysis or action of an enzyme. Natural polymers, such as polypeptides, polysaccharides, polynucleotides and polyesters produced by microorganisms, are each degraded by their own degrading enzymes. Most synthetic polymers do not degrade, but some aliphatic polyesters or polycarbonates degrade slowly by hydrolysis. Degradable polymers in the body for medical use should not cause foreign body reactions in vivo, should be decomposed into harmless substances, and have appropriate processing characteristics and strength. In this respect, the enzyme-degradable polymer has the advantage of high biocompatibility, but this may also act as a disadvantage of inducing an immune response. In addition, enzymatically decomposable polymers are difficult to arbitrarily control biodegradation rate and mechanical properties compared to hydrolysable polymers that are decomposed by hydrolysis. On the other hand, hydrolyzable polymers have a low immune response in the body, easy control of mechanical properties and relatively simple structure changes depending on the use. In addition, most of these structures contain ester bonds, and when the ester bonds are broken by the hydration of water in the body, the molecular weight decreases. Thus, the low molecular weight polymers are transported through the blood to the outside of the body in the form of urine. Discharged. In practical applications, synthetic polymers such as aliphatic polyesters are widely used for various purposes.

상기 유무기 복합체를 이용하여 생체에 적용할 용도에 맞춰 섬유, 필름, 시트, 튜브, 막대, 다공성 구조물 등의 형태로 제조하기도 하며, 상처를 접합하는데 쓰이는 흡수성 봉합사와 조직접착제, 부러진 뼈를 지지하는데 쓰이는 골 접합재, 약물을 전달하는데 쓰이는 약물전달체 등으로 사용하기 위한 개발이 활발히 이루어지고 있다. 즉, 요도 카테터나 담도 폐액관, 수술용 봉합사, 뼈가 부러졌을 때 고정하는 뼈 플레이트나 나사, 약화된 뼈 부위나 힘줄을 보강하는 핀, 막대, 또는 조직 접착제, 약물 전달 시스템 등 여러 의료분야에 응용할 수 있다. The organic-inorganic composite may be manufactured in the form of fibers, films, sheets, tubes, rods, porous structures, etc. according to the application to the living body, and supports absorbent sutures, tissue adhesives, and broken bones used to bond wounds. Development is being actively used for use as a bone bonding material used, drug carriers used to deliver drugs. In other medical fields, such as urethral catheters, biliary tract ducts, surgical sutures, bone plates or screws that fix when bones are broken, pins, rods, or tissue adhesives that reinforce weakened bones or tendons, or drug delivery systems. It can be applied.

그러나 상기 생분해성 고분자를 골 대체재의 용도로 사용하고자 할 때의 단점은 비분해성 고분자와 같이 생체활성이 전혀 없다는 단점을 갖는다. 즉, 체내에서 뼈와의 자발적인 결합이 이루어지지 않을 뿐만 아니라 하중을 지탱하기에 적합하지 않은 기계적 물성을 보인다. 따라서 기존의 생분해성 고분자의 단점들 예를 들면 기계적 강도를 극복하기 위하여 생분해성 고분자에 수산화아파타이트를 복합화한 유무기복합체가 제조되고 있으나, 단순한 혼합법인 용융 블렌딩, 혼합 및 용액 상태로 혼합하는 방법은 기계적 강도의 개선을 가져오기 어렵다. 즉, 생분해성 고분자의 점도가 높아서 수산화아파타이트와 같은 무기입자가 잘 분산되지 못하므로 적합한 기계적 강도를 얻고 있지 못하는 실정이다. However, the disadvantage of using the biodegradable polymer as a bone substitute has the disadvantage that there is no bioactivity like the non-degradable polymer. In other words, not only spontaneous coupling with the bone in the body but also mechanical properties that are not suitable for supporting the load. Therefore, in order to overcome the disadvantages of existing biodegradable polymers, for example, mechanical strength, organic-inorganic complexes in which the biodegradable polymers are combined with apatite hydroxide have been manufactured, but a simple mixing method of melt blending, mixing and mixing in solution It is difficult to bring about an improvement in mechanical strength. That is, since the biodegradable polymer has a high viscosity, inorganic particles such as apatite hydroxide are hardly dispersed, and thus, suitable mechanical strength is not obtained.

더욱이 기존의 수산화아파타이트와 생분해성 고분자 복합체는 높은 생체 친화성으로 인해 생체 재료로 많이 사용되고 있으나 높은 항균성을 요구하는 부위의 생체 재료로 사용하는 데는 아직 한계가 있다. Moreover, the conventional apatite hydroxide and biodegradable polymer composites are widely used as biomaterials due to their high biocompatibility, but there are still limitations in using them as biomaterials that require high antimicrobial properties.

본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 생분해성 및 고강도를 가진 생분해성 고분자와 수산화아파타이트의 유무기 나노 복합체와 그의 제조방법을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to provide an organic-inorganic nanocomposite of biodegradable polymer having high biodegradability and high strength and apatite hydroxide, and a method of manufacturing the same.

본 발명의 또 다른 목적은 항균성이 향상된 유무기 나노 복합체와 그의 제조방법을 제공하는 것이다. Still another object of the present invention is to provide an organic-inorganic nanocomposite having improved antimicrobial properties and a method of manufacturing the same.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 수산화아파타이트 나노 입자의 제조 방법은 수산화아파타이트 나노 입자와 생분해성 고분자 용액을 혼합하여 혼합물을 마련하는 단계와, 상기 혼합물을 교반하는 단계와, 상기 교반된 혼합물을 건조시키는 단계를 포함하고, 상기 수산화아파타이트 나노 입자는 Ca원과 P원을 용매에 용해하여 전구체를 마련하는 단계와, 상기 전구체에 염을 첨가하고, 교반하여 분무액을 마련하는 단계와, 상기 분무액을 초음파 분무기로 분무하는 단계와, 분무된 액적을 미리 가열된 챔버로 분사시키는 단계와, 상기 분사물을 열분해시키는 단계와, 상기 열분해 후 생성된 합성 분말을 포집하는 단계와, 상기 포집된 합성 분말을 세정하는 단계와, 상기 세정된 합성 분말을 건조하는 단계를 거쳐 제조될 수 있다. In order to achieve the above object, the method for producing apatite hydroxide nanoparticles according to the present invention comprises the steps of preparing a mixture by mixing the apatite hydroxide nanoparticles and a biodegradable polymer solution, the step of stirring the mixture, And drying the mixture, wherein the apatite hydroxide nanoparticles are prepared by dissolving a Ca source and a P source in a solvent to prepare a precursor, adding a salt to the precursor, and stirring to prepare a spray solution; Spraying the spray liquid with an ultrasonic atomizer, spraying the sprayed droplets into a preheated chamber, pyrolyzing the spray, collecting the synthetic powder produced after the pyrolysis, and collecting It can be prepared through the step of washing the synthetic powder, and the step of drying the washed synthetic powder.

상기 수산화아파타이트 나노 입자는 항균성 금속을 담지한 수산화아파타이트를 포함하여 제조될 수 있다. The apatite hydroxide nanoparticles may be prepared including an apatite hydroxide carrying an antimicrobial metal.

또 다른 본 발명에 따른 수산화아파타이트 나노 입자의 제조 방법은 수산화아파타이트 나노 입자와 생분해성 고분자 용액을 혼합하여 혼합물을 마련하는 단계와, 상기 혼합물을 교반하는 단계와, 상기 교반된 혼합물을 건조시키는 단계를 포함하고, 상기 수산화아파타이트 나노 입자는 항균성 금속을 담지한 수산화아파타이트를 포함할 수 있다. 상기 항균성 금속은 은을 포함할 수 있다. 수산화아파타이트 나노 입자는 이온교환법을 사용하여 은을 담지할 수 있으며, 은을 담지한 수산화아파타이트 나노 입자는 0.22%의 은을 담지할 수 있다. 상기 혼합물을 마련하는 단계는 수산화아파타이트에 항균성 금속 나노 분말을 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있는데, 상기 항균성 금속 나노 분말은 은 나노 분말을 포함할 수 있다. 상기 혼합물을 마련하는 단계는 상기 수산화아파타이트 나노 입자를 상기 생분해성 고분자 용액에 혼합되는 분산제로 분산시키는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 생분해성 고분자로는 폴리그릴콜리드, 폴리락티드, 폴리카프로락톤, 폴리디옥사논, 폴리류신, 이들 중 둘 이상의 혼합물, 상기 혼합물로 제조된 공중합체, 콜라겐, 히아루론산, 콘드로이틴황산, 키틴, 키토산, 덱스트란, 아밀로스, 알긴산 중에서 선택할 수 있다. 상기 생분해성 고분자 용액은 폴리락티드를 클로로포름에 용해시킨 용액을 포함할 수 있고, 상기 폴리락티드는 클로로포름에 대해 10wt%의 비율로 용해될 수 있으며, 수산화아파타이트 나노 입자는 폴리락티드에 대해 1wt% 일 수 있다. 상기 혼합물을 건조시키는 단계는 진공 분위기에서 건조시키는 단계를 포함할 수 있다. Another method for producing apatite hydroxide nanoparticles according to the present invention comprises the steps of preparing a mixture by mixing apatite hydroxide nanoparticles and a biodegradable polymer solution, agitating the mixture, and drying the stirred mixture And the apatite hydroxide nanoparticles may include apatite hydroxide carrying an antimicrobial metal. The antimicrobial metal may comprise silver. The apatite hydroxide nanoparticles can carry silver using ion exchange, and the apatite hydroxide nanoparticles carrying silver can support 0.22% of silver. The preparing of the mixture may further include adding an antimicrobial metal nanopowder to the apatite hydroxide, wherein the antimicrobial metal nanopowder may include silver nanopowder. The preparing of the mixture may include dispersing the apatite hydroxide nanoparticles with a dispersant mixed in the biodegradable polymer solution. The biodegradable polymer may include polyglycol, polylactide, and polycaprolactone. , Polydioxanone, polyleucine, a mixture of two or more thereof, a copolymer prepared from the mixture, collagen, hyaluronic acid, chondroitin sulfate, chitin, chitosan, dextran, amylose, alginic acid. The biodegradable polymer solution may include a solution in which polylactide is dissolved in chloroform, the polylactide may be dissolved at a rate of 10wt% with respect to chloroform, and the apatite hydroxide nanoparticles may be 1wt based on polylactide. Can be%. Drying the mixture may include drying in a vacuum atmosphere.

본 발명에 따른 유무기 나노 복합체는 상기 유무기 나노 복합체의 제조방법에 따라 제조될 수 있다.The organic-inorganic nanocomposite according to the present invention may be prepared according to the preparation method of the organic-inorganic nanocomposite.

본 발명에 따른 유무기 나노 복합체는 은과 수산화아파타이트와 생분해성 고분자를 포함하여 제조될 수 있다. 상기 수산화아파타이트는 막대형의 나노 입자를 포함할 수 있으며, 생분해성 고분자는 폴리락티드를 포함할 수 있다. The organic-inorganic nanocomposite according to the present invention may be prepared including silver, apatite hydroxide, and a biodegradable polymer. The apatite hydroxide may include rod-shaped nanoparticles, and the biodegradable polymer may include polylactide.

본 발명의 목적인 고강도 생분해성, 항균성을 가진 나노 복합체를 제조하는 방법은 나노 크기의 결정성이 좋은 수산화아파타이트를 준비하고 이를 생분해성 고분자에 복합화시킨다. 특히, 이에 항균성을 부가하기 위해 항균성 금속을 담지시킨 수산화아파타이트를 사용한다. 하기 실시예들에서는 항균성 금속의 일예로 은을 사용하며, 생분해성 고분자로는 폴리락티드를 사용하기로 한다. 한편, 항균성을 더 부가하기 위해 은 나노 입자를 은 담지 수산화아파타이트에 더 첨가하여 생분해성 고분자와 복합화시킬 수 있다. 생분해성 고분자와 수산화아파타이트 각각은 적합한 기계적 강도를 갖지 못해서 복합화를 통해서 기계적 강도와 물성이 증진되나 수산화아파타이트가 잘 분산되지 못하면 역시 필요한 만큼의 기계적 강도를 얻지 못하므로 이러한 문제를 해결할 수 있는 결정성이 좋고 분산이 잘 되는 수산화아파타이트를 준비하여 사용할 수 있다. The method for preparing a nanocomposite having high strength biodegradability and antimicrobial properties, which is an object of the present invention, prepares a nano-crystalline crystalline apatite and complexes it with a biodegradable polymer. In particular, in order to add antimicrobial properties thereto, apatite hydroxide loaded with an antimicrobial metal is used. In the following examples, silver is used as an example of the antimicrobial metal, and polylactide is used as the biodegradable polymer. Meanwhile, in order to further add antimicrobial properties, silver nanoparticles may be further added to the silver-supported apatite to complex with the biodegradable polymer. Biodegradable polymers and apatite hydroxides each do not have suitable mechanical strengths, and the mechanical strength and physical properties are enhanced through compounding. However, if the apatite hydroxides are not well dispersed, they do not obtain the required mechanical strengths. Good and well-dispersed apatite hydroxide can be prepared and used.

따라서 본 발명의 실시예에서는 결정성이 좋은 수산화아파타이트를 얻기 위하여 염첨가 초음파분무 열분해법에 의해 수산화아파타이트를 제조한 후 생분해성 고분자와 복합화를 한다. 액상법에 의해 제조된 수산화아파타이트의 경우 결정성이 좋지 않고 입자의 강한 응집에 의해 생분해성 고분자와의 복합 시 분산이 어렵다. Therefore, in the embodiment of the present invention, in order to obtain a good crystallinity of the apatite hydroxide is prepared by the ultrasonic spray pyrolysis method of salt and then complexed with a biodegradable polymer. Apatite hydroxide prepared by the liquid phase method is poor in crystallinity and difficult to disperse when compounded with a biodegradable polymer due to strong aggregation of particles.

한편, 상기 유무기 나노 복합체에 항균성을 부가하기 위해서 은을 더 첨가한다. 그 예로서 은 담지 수산화아파타이트 또는 은 나노 입자를 사용하여 유무기 복합체에 의료용에서 필요로 하는 항균능을 부가한다. 즉, 수산화아파타이트를 은 이온 용액에 담지하여 은 담지 수산화아파타이트를 만들거나 전기 분해법으로 은 나노 입자를 만들어 수산화아파타이트를 분산시킬 때 함께 분산시켜서 상기 생분해성 고분자와 복합시키는 방법을 사용할 수 있다. On the other hand, silver is further added in order to add antimicrobial activity to the organic-inorganic nanocomposite. As an example, silver-supported apatite hydroxide or silver nanoparticles are used to add the antibacterial activity required for medical use to the organic-inorganic composite. That is, a method of preparing a silver-supported apatite by supporting the apatite hydroxide in a silver ion solution or by preparing a silver nanoparticle by an electrolysis method and dispersing it together when dispersing the apatite may be used in combination with the biodegradable polymer.

은 이온을 담지한 수산화아파타이트는 이온 용출형 무기계 항균재료로서, 기존의 수산화아파타이트가 갖고 있는 생체적합성, 중금속 흡착능, 세균 흡착능 등의 장점에 항균기능을 부가하여 생체재료로나 항균재료의 응용이 기대된다. 이러한 항균소자의 세포 포획능을 향상시키거나 항균소자의 적은 첨가량으로도 항균력을 증대하고, 고분자와의 복합필름이나 섬유제조를 용이하게 하거나 기계적 강도를 증진하고 투명성(심미성) 등의 우수한 성능을 가지기 위해서는 나노 항균소자, 즉 나노 크기의 수산화아파타이트의 제조가 중요하다. Silver hydroxide loaded apatite is an ion-elevating inorganic antibacterial material. It is expected to be applied as a biomaterial or antibacterial material by adding antibacterial function to the advantages such as biocompatibility, heavy metal adsorption ability, and bacteria adsorption ability of existing apatite hydroxide. . To improve the cell trapping capacity of these antimicrobial devices or to increase the antimicrobial activity even with a small amount of antimicrobial devices, to facilitate the production of composite films and fibers with polymers, to improve the mechanical strength and to have excellent performance such as transparency (aesthetics). In order to manufacture nano antibacterial devices, that is, nano-sized apatite hydroxide is important.

상기에서 설명한 바를 고려하면 본 발명에서 사용하는 수산화아파타이트는 염첨가 초음파분무 열분해법으로 제조된 수산화아파타이트로서 결정성이 우수하기 때문에 이러한 방법에 의해 제조된 수산화아파타이트 나노 입자와의 복합화로 제조된 유무기 복합체는 생체활성과 기계적 강도가 높다. 특히, 염첨가 초음파분무 열분해법에 의해 제조된 결정성이 좋은 막대형의 결정형태를 가진 수산화아파타이트 나노 입자는 은 이온이 치환될 때 수산화아파타이트 나노 입자의 표면적이 넓어서 더욱 큰 효과를 기대할 수 있으며, 따라서 은이 담지된 나노 크기의 수산화아파타이트는 은의 적은 첨가량으로도 항균력의 증대를 가져온다. 즉, 염첨가 초음파분무 열분해법에 의해 제조된 결정성이 좋은 막대형의 결정형태를 가진 수산화아파타이트 나노 입자에 은을 담지시켰을 때 담지된 은은 수분에 의해 용출이 되어 항균작용을 하며 또한 은 담지 수산화아파타이트와 함께 은 나노입자는 표면적이 넓어 항균능의 더욱 큰 효과를 기대할 수 있다. 따라서 은이 담지된 나노 크기의 수산화아파타이트와 은 입자는 적은 첨가량으로도 항균력의 증대를 가져온다. In view of the above description, since the apatite hydroxide used in the present invention has excellent crystallinity as apatite hydroxide prepared by the salt-added ultrasonic spray pyrolysis method, an organic-inorganic material prepared by complexing with the apatite hydroxide nanoparticles prepared by such a method The complex has high bioactivity and mechanical strength. In particular, the apatite hydroxide nanoparticles having a good crystallinity in the form of rod-shaped crystals prepared by salted ultrasonic spray pyrolysis can be expected to have a larger effect when the silver ions are substituted, the surface area of the apatite hydroxide nanoparticles is wider. Therefore, nano-sized apatite hydroxide supported on silver results in an increase in antibacterial activity even with a small amount of silver. In other words, when silver is supported on the hydroxyapatite nanoparticles having a good crystallinity in the form of rod-shaped ultrasonic spray pyrolysis, the supported silver is eluted by moisture and has an antibacterial effect. Along with apatite, silver nanoparticles have a large surface area and can be expected to have a greater effect of antibacterial activity. Therefore, silver-supported nano-size apatite hydroxide and silver particles bring about an increase in antibacterial activity even with a small amount of silver.

유기재료와의 하이브리드화는 마이크론 수준의 복합화를 통해서는 얻을 수 없는 기계적 특성의 획기적인 개선을 가져올 수 있다. 생분해성 고분자로는 폴리그릴콜리드, 폴리락티드, 폴리카프로락톤, 폴리디옥사논, 폴리류신, 이들 중 둘 이상의 혼합물, 상기 혼합물로 제조된 공중합체, 콜라겐, 히아루론산, 콘드로이틴황산, 키틴, 키토산, 덱스트란, 아밀로스, 알긴산 중에서 선택하여 사용할 수 있다. 이중에서 생분해성 고분자의 하나인 폴리락티드는 현재 가장 많이 쓰이고 있는 소재로 대체로 열 및 수분에 약하므로 가수분해가 용이하며, 단위구조가 간단하여 기계적 물성이 높고, 극성이(산소/탄소) 작아 분해가 느리다는 장점이 있다. Hybridization with organic materials can lead to dramatic improvements in mechanical properties that cannot be achieved through micron-level complexation. Biodegradable polymers include polyglycolide, polylactide, polycaprolactone, polydioxanone, polyleucine, mixtures of two or more thereof, copolymers prepared from the mixture, collagen, hyaluronic acid, chondroitin sulfate, chitin, chitosan , Can be selected from dextran, amylose, and alginic acid. Among them, polylactide, one of the most biodegradable polymers, is the most commonly used material, and is generally weak to heat and moisture, so it is easy to hydrolyze, and its unit structure is simple, so that its mechanical properties are high and its polarity (oxygen / carbon) is small. It has the advantage of slow decomposition.

우선 본 발명에 사용할 결정성이 좋고 약한 응집력을 가진 수산화아파타이트의 제조방법에 대해 도 1과 도 2를 참조하여 설명하겠다. First, a method for preparing crystalline apatite hydroxide having good crystallinity and weak cohesion will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

도 1은 본 발명에 사용할 수산화아파타이트 나노 입자를 제조하기 위한 초음파분무 열분해 장치의 개략적인 구성을 도시하고 있다. 우선 수산화아파타이트의 구체적인 제조공정을 설명하기에 앞서, 도 1에 도시된 초음파분무 열분해 장치의 구성과 그 작동에 대해 간략히 설명하겠다. 1 shows a schematic configuration of an ultrasonic spray pyrolysis apparatus for producing apatite hydroxide nanoparticles for use in the present invention. First, before describing a specific manufacturing process of the apatite hydroxide, it will be briefly described the configuration and operation of the ultrasonic spray pyrolysis apparatus shown in FIG.

도 1에 도시된 바와 같이, 초음파분무 열분해장치는 기본적으로 초음파분무영역(A)과, 열 반응영역(B)과, 포집영역(C)의 세 영역으로 구분될 수 있다. 초음파분무 열분해장치의 이들 각 영역에서의 공정은 액적 용기(100)와, 반응기(200)와, 포집기(300)에서 각각 수행된다. 액적 용기(100)에는 분무액 공급원(110)과 운반 기체 공급원(120)이 연결되고, 액적 용기(100)의 하부는 물이 담긴 용기(111)에 잠기게 한다. 액적 용기(100) 아래의 용기 바닥 면에는 초음파 진동자(130)가 장착되어 있다. 분무액 공급원(110)은 분무액(114)을 액적 용기(100) 내에 공급한다. 용기(111)의 초음파 진동자(130)는 분무액 공급원(110)으로부터 공급된 분무액을 수 마이크론 크기의 액적으로 분무한다. 이와 같이 분무된 액적은 운반 기체 공급원(120)으로부터 공급된 운반 기체를 이용하여 반응기(200)의 챔버(210) 내로 이동된다. 반응기(200)는 챔버(210) 내의 온도를 원하는 값으로 유지시켜 주기 위한 장치로서, 챔버 둘레에 장착된 가열기(220)와 챔버 내에 장착된 온도센서(230)와 온도 제어기(240)를 포함한다. 온도 제어기(240)는 온도센서(230)로부터 받아들인 챔버 내의 온도를 기초로 가열기(220)를 제어함으로써 챔버(210) 내의 온도를 설정된 온도로 유지시킨다. 운반 기체와 함께 반응기(200)의 챔버(210) 내에 유입된 액적은 설정된 온도에서 열분해된다. 상기 반응기(200)의 상부에는 포집 필터(310)와 펌프(320)를 포함하는 포집기(300)가 마련되어, 열분해 반응 과정에서 발생하는 다양한 가스를 외부로 방출하는 동시에 생성된 분말을 포집한다. 즉, 반응기(200)의 챔버(210) 내에서 반응이 완료된 생성 분말과 열분해 반응 과정에서 발생하는 다양한 가스는 펌프(320)에 의해 포집기(300)를 통과하게 되는데, 이때 상기 열분해 후 생성된 분말은 포집 필터(310)에 걸려서 포집되고, 열분해 반응 과정에서 발생하는 다양한 가스는 포집 필터(310)를 통하여 외부로 방출된다. 이때, 모든 제조과정은 대기압 하에서 이루어진다.As illustrated in FIG. 1, the ultrasonic spray pyrolysis apparatus may be basically divided into three regions, an ultrasonic spraying zone A, a thermal reaction zone B, and a collecting zone C. The process in each of these areas of the ultrasonic spray pyrolysis apparatus is performed in the droplet vessel 100, the reactor 200, and the collector 300, respectively. The droplet container 100 is connected to the spray liquid source 110 and the carrier gas source 120, the lower portion of the droplet container 100 to be immersed in the container 111 containing the water. An ultrasonic vibrator 130 is mounted on the bottom surface of the container below the droplet container 100. Spray liquid source 110 supplies spray liquid 114 into droplet container 100. The ultrasonic vibrator 130 of the vessel 111 sprays the spray liquid supplied from the spray liquid source 110 into droplets of several microns in size. The sprayed droplets are moved into the chamber 210 of the reactor 200 using the carrier gas supplied from the carrier gas source 120. The reactor 200 is a device for maintaining the temperature in the chamber 210 at a desired value, and includes a heater 220 mounted around the chamber, a temperature sensor 230 and a temperature controller 240 mounted in the chamber. . The temperature controller 240 maintains the temperature in the chamber 210 at the set temperature by controlling the heater 220 based on the temperature in the chamber received from the temperature sensor 230. Droplets introduced into the chamber 210 of the reactor 200 together with the carrier gas are pyrolyzed at a set temperature. A collector 300 including a collecting filter 310 and a pump 320 is provided at the top of the reactor 200 to collect various powders generated at the same time while emitting various gases generated during the pyrolysis reaction. That is, in the chamber 210 of the reactor 200, the reaction powder and the various gases generated during the pyrolysis reaction are passed through the collector 300 by the pump 320, wherein the powder generated after the pyrolysis The silver is caught by the collecting filter 310, and various gases generated in the pyrolysis reaction are discharged to the outside through the collecting filter 310. At this time, all the manufacturing process is performed under atmospheric pressure.

염첨가 초음파분무 열분해법을 이용하여 수산화아파타이트 나노 입자를 얻기 위한 구체적인 제조 공정이 도 2에 순서도로서 도시되어 있다. 원료물질로서 초순수나 증류수에 녹을 수 있는 수용성의 Ca원과 P원을 준비한다. 본 실시예에서는 Ca원으로 Ca9(NO3)4H2O와 P원으로 H3PO4 를 증류수에 용해시켜 0.1M의 수용액 전구체를 준비한다. 상기 수용액 전구체는 Ca와 P가 화학양론비 1.67 :1을 갖도록 한다(단계 S21). 상기 Ca/P의 화학양론비는 나노 입자의 제조와는 무관하며 순수한 수산화아파타이트 상을 얻기 위한 것으로 Ca/P의 화학양론비가 달라지면 수산화아파타이트 상 외에 TCP, DCP, CaO 등의 상이 형성될 수 있다. TCP, DCP, CaO 등의 비화학양론적인 상은 열 및 수분에 의한 상 안전성이 좋지 못하여 기계적 특성, 예를 들어 강도 등을 저하시키는 원인이 될 수 있다.A specific manufacturing process for obtaining apatite hydroxide nanoparticles using the salted ultrasonic spray pyrolysis method is shown as a flowchart in FIG. 2. Prepare a water-soluble Ca source and P source that can be dissolved in ultrapure or distilled water as raw materials. In this example, 0.1 M aqueous solution precursor is prepared by dissolving Ca 9 (NO 3 ) 2 · 4H 2 O as the Ca source and H 3 PO 4 as the P source in distilled water. The aqueous solution precursor is such that Ca and P have a stoichiometric ratio of 1.67: 1 (step S21). The stoichiometric ratio of Ca / P is irrelevant to the production of nanoparticles, and to obtain a pure apatite hydroxide phase. If the stoichiometric ratio of Ca / P is changed, TCP, DCP, CaO, etc. may be formed in addition to the apatite hydroxide phase. Non-stoichiometric phases such as TCP, DCP, CaO, etc. may be a cause of poor mechanical safety, for example, strength due to poor heat and moisture.

상기 수용액 전구체에는 수용성이 큰 염(NaNO3)을 첨가하고 상기 수용액이 완전히 용해되고 균일하게 혼합되도록 24시간 동안 충분히 교반하여 분무액을 만든다(단계 S22). 이때 첨가된 염의 양은 아래에서 설명된다. 이에 따라 상기 분무액은 초음파분무 공정에서 균일한 Ca/P 몰비를 갖는 액적이 된다. 상기와 같이 염을 첨가함으로서 일차입자의 응집을 방지할 뿐 아니라 얻고자 하는 입자의 결정화 과정을 촉진시키기 때문에 고결정성을 갖는 단결정의 입자 제조를 가능하게 한다. 즉 본 발명에서 사용하는 염은 수산화아파타이트 일차 입자들의 응집과 성장을 제어하는 역할을 하며, 상기 염은 수산화아파타이트 나노 입자의 제조 과정을 거치면서 세정을 통해 완전히 제거되어야 한다. 사용되는 수용성 염으로는 Li, Na, K의 염화물을 사용할 수 있으며, 이들 염은 추후 세정 공정에서 물에 의해 세정된다. 따라서, 추후 세정 공정에서 염이 알코올 등에 의해 쉽게 세정되는 염이라면, 용매로서 알코올도 사용할 수 있다.The aqueous solution precursor is added with a high water-soluble salt (NaNO 3 ) and stirred sufficiently for 24 hours to completely dissolve and mix the aqueous solution to form a spray solution (step S22). The amount of salt added at this time is described below. Accordingly, the sprayed liquid becomes droplets having a uniform Ca / P molar ratio in the ultrasonic spraying process. Adding salts as described above not only prevents agglomeration of the primary particles but also facilitates the crystallization process of the particles to be obtained, thereby making it possible to produce single crystal particles having high crystallinity. That is, the salt used in the present invention serves to control the aggregation and growth of the apatite hydroxide primary particles, and the salt must be completely removed through washing while the apatite hydroxide nanoparticles are manufactured. As the water-soluble salts used, chlorides of Li, Na and K can be used, and these salts are washed by water in a subsequent washing process. Therefore, alcohol may also be used as the solvent as long as the salt is easily washed by alcohol or the like in a subsequent washing step.

이와 같이 준비된 분무액(114)은 초음파 분무를 위해 분무액 공급원(110)으로부터 공급관을 통하여 액적용기(100)에 일정한 높이(초음파 진동자에 의하여 액적 발생이 최적의 상태로 유지될 때의 용액 높이)로 공급된다. 액적용기(100)는 초음파 진동자(130)와 직접 접촉하지 않도록 용기(111)와 적절한 간격(약 3cm)으로 이격되며 용기(111)에는 물(113)이 채워져 초음파 전달 매질로 사용된다. 따라서 초음파 진동자(130)의 작동에 의해 발생된 초음파 진동은 전달 매질인 물(113)을 통하여 액적용기(100)를 간접적으로 진동시켜 분무액(114)으로부터 미세한 액적을 분무시킨다(단계 S23). 초음파 진동에 의해 액적이 생성되어 챔버(210)에서 수분의 증발로 인한 응축과정과 합성 열분해 과정을 거쳐 수산화아파타이트 나노 입자가 합성되기 때문에, 균일한 액적의 생성이 이루어져야만 균일한 분말을 얻을 수 있다. 초음파진동의 강도나, 초음파 진동자와 액적용기(100)사이와의 거리, 액적의 높이 등은 균일한 액적을 발생시키는 변수가 된다. The spray solution 114 prepared in this way has a constant height in the droplet container 100 from the spray solution source 110 through the supply pipe for ultrasonic spraying (solution height when the droplet generation is optimally maintained by the ultrasonic vibrator). Is supplied. The droplet container 100 is spaced apart from the container 111 at an appropriate interval (about 3 cm) so as not to directly contact the ultrasonic vibrator 130, and the container 111 is filled with water 113 and used as an ultrasonic delivery medium. Therefore, the ultrasonic vibration generated by the operation of the ultrasonic vibrator 130 vibrates the droplet container 100 indirectly through the water 113 as a transmission medium to spray fine droplets from the spray liquid 114 (step S23). . Since droplets are generated by ultrasonic vibration, and the apatite hydroxide nanoparticles are synthesized through condensation and synthetic pyrolysis due to evaporation of water in the chamber 210, uniform powders can be obtained to produce uniform powders. . The intensity of the ultrasonic vibration, the distance between the ultrasonic vibrator and the droplet container 100, the height of the droplet, and the like become variables for generating uniform droplets.

초음파 진동자(130)에 의하여 발생된 미세한 분무액적을 연속적으로 반응부(200)에 공급하기 위한 운반기체로 공기를 사용하며, 이는 운반기체 공급원(120)에서 제공되도록 한다(단계 S24). 운반기체는 공기, 산소, 질소, 불활성 가스 또는 이들 기체의 혼합 가스일 수 있다. 온도제어가 가능한 반응부(200)에서는 챔버(210)내의 온도를 소정의 반응 온도로 조절함으로서 분무액적은 수분이 증발함에 따라서 수축되고 합성 열분해된다(단계 S25). 그 다음으로 건식 포집장치(300)에서 합성분말이 포집된다(단계 S26). 포집된 상기 합성분말은 염의 제거를 위해 증류수로 세정한다(단계 S27). 예를 들어, 초음파분무 열분해 장치로부터 얻어진 파우더는 세정을 위해 거름종이와 같은 필터에 파우더를 놓고 가열된 증류수를 부어 수산화아파타이트 입자내의 염을 제거한다. 빠른 세정을 위해서는 분쇄와 세정효과를 얻을 수 있는 증류수를 이용한 습식볼밀을 한다. 볼밀은 서브마이크론 이하로 입자를 분쇄하여 증류수에 의한 염을 세정하는 습식볼밀 세정과정을 거친 후 필터 또는 원심분리기를 이용하여 입자와 증류수에 용해된 용액을 분리한다. 수산화아파타이트 일차입자 사이의 소량의 염까지 수월하게 세정하기 위해서는 초음파의 캐비테이션 현상을 이용한 기존의 초음파 세정기를 이용하여 증류수에 수산화아파타이트 입자를 넣어 초음파 세정을 한다. 세정 후에는 위에서와 같이 수산화아파타이트 입자만을 얻기 위해 필터 또는 원심분리기를 이용하여 분리한 후 건조기를 이용해 건조를 하거나 동결건조를 한다(단계 S28). 증류수 양에 따른 염의 용해도에 차이가 있으므로 수차례 반복하거나 되도록 많은 양의 증류수를 이용해 세정하는 것이 좋다. Air is used as a carrier gas for continuously supplying the fine spray droplets generated by the ultrasonic vibrator 130 to the reaction unit 200, which is provided by the carrier gas source 120 (step S24). The carrier gas may be air, oxygen, nitrogen, an inert gas or a mixture of these gases. In the reaction unit 200 capable of temperature control, by adjusting the temperature in the chamber 210 to a predetermined reaction temperature, the spray droplets shrink as the water evaporates and are synthesized pyrolyzed (step S25). Next, the synthetic powder is collected in the dry collecting device 300 (step S26). The collected synthetic powder is washed with distilled water to remove salt (step S27). For example, the powder obtained from the ultrasonic spray pyrolysis apparatus is placed in a filter such as filter paper for cleaning and poured with heated distilled water to remove salts in the apatite hydroxide particles. For fast cleaning, wet ball mills with distilled water can be used for grinding and cleaning. The ball mill is subjected to a wet ball mill cleaning process in which particles are pulverized to submicron or less to wash salts with distilled water, and then separated from the particles and the solution dissolved in the distilled water using a filter or a centrifuge. In order to easily clean a small amount of salt between the apatite hydroxide primary particles, the ultrasonic cleaning is performed by putting the apatite hydroxide particles in distilled water using a conventional ultrasonic cleaner using ultrasonic cavitation. After washing, the resultant is separated using a filter or a centrifugal separator to obtain only the apatite hydroxide particles as above, followed by drying using a drier or freeze drying (step S28). Since there is a difference in the solubility of the salt according to the amount of distilled water, it may be repeated several times or washed with a large amount of distilled water.

도 3a와 도 3b는 각각 상기에서와 같은 초음파분무 열분해법과 염첨가 분해법을 병행하여 제조된 30nm, 100nm의 나노 크기를 갖는 수산화아파타이트의 주사현미경 사진이다. 도 3b의 사진에서와 같이 100nm의 나노 크기를 갖는 수산화아파타이트 결정의 형태는 막대형이다. 상기 방법에 의해 얻어진 수산화아파타이트는 단결정체로서 고결정성을 가지고 있음을 도 4a와 도 4b의 수산화아파타이트의 투과전자현미경 사진과 회절패턴 이미지로 알 수 있다. 막대형 수산화아파타이트는 표면적이 넓으므로 균과의 접촉면적이 확대될 것이며, 이를 이용하면 수산화아파타이트에 항균 기능을 가진 은 이온을 담지함으로써 항균능의 향상 또한 가져올 수 있다. 수산화아파타이트의 균일한 분산을 유도하여 생분해성 고분자와 유무기 복합체를 형성하면, 상기 복합체의 강도가 더욱 증진되는 효과를 기대할 수 있다. 따라서 수산화아파타이트의 균일한 분산을 유도할 수 있는 화학양론적이면서 고 결정성을 갖고 있는 막대형상의 100nm 크기를 갖는 수산화아파타이트 나노 입자를 본 발명에 사용하는 것이다. 3A and 3B are scanning micrographs of apatite hydroxides having a nano size of 30 nm and 100 nm, respectively, prepared by the above-described ultrasonic spray pyrolysis and salt addition decomposition. As shown in the photograph of FIG. 3b, the shape of the apatite hydroxide crystal having a nano size of 100 nm is rod-shaped. The apatite hydroxide obtained by the above method has a high crystallinity as a single crystal, and it can be seen from the transmission electron micrograph and the diffraction pattern image of the apatite hydroxide of FIGS. 4A and 4B. Since the rod-shaped apatite has a large surface area, the contact area with the bacteria will be expanded, and by using this, it is also possible to bring about an improvement in the antibacterial ability by supporting silver ions having an antibacterial function on the apatite. Inducing a uniform dispersion of the apatite hydroxide to form a biodegradable polymer and an organic-inorganic complex, it can be expected to further enhance the strength of the composite. Therefore, the use of the present invention is used in the present invention a rod-shaped apatite nanoparticles having a rod-shaped 100nm size having a stoichiometric and high crystallinity that can induce a uniform dispersion of the apatite hydroxide.

수산화아파타이트와 생분해성 고분자만을 복합화하여 유무기 나노 복합체를 제조할 수 있으며 하기의 실시예에서는 특히 항균능이 추가된 유무기 나노 복합체의 제조에 대해서 설명하겠다.The organic-inorganic nanocomposite can be prepared by complexing only the apatite hydroxide and the biodegradable polymer. In the following examples, the preparation of the organic-inorganic nanocomposite with added antibacterial activity will be described.

<실시예 1><Example 1>

이온교환방법을 사용하여 항균성을 갖는 은 이온을 수산화아파타이트에 담지 시키고, 은을 담지한 수산화아파타이트 나노 입자와 생분해성 고분자, 예를 들어 폴리락티드를 복합시킨다. 다음으로 본 발명에 따른 고강도, 생분해성 및 항균성을 갖도록 은이 담지된 수산화아파타이트와 생분해성 고분자를 복합화하여 유무기 나노 복합체를 제조하는 방법을 도 5를 참조하여 설명하겠다. By using the ion exchange method, silver ions having antimicrobial properties are supported on apatite hydroxide, and the silver-supported apatite hydroxide nanoparticles and a biodegradable polymer such as polylactide are combined. Next, a method of preparing an organic-inorganic nanocomposite by complexing a silver-supported apatite with a biodegradable polymer to have high strength, biodegradability and antimicrobial properties according to the present invention will be described with reference to FIG. 5.

우선 결정성이 좋은 수산화아파타이트 나노 입자, 예를 들어 100nm 크기의 수산화아파타이트 나노 입자를 준비하여(단계 S51) 이온 교환법을 이용하여 은 담지 수산화아파타이트를 제조한다(단계 S52). 이때, 은을 담지한 수산화아파타이트 나노 입자는 질산은(AgNO3)을 증류수에 용해시킨 용액에 수산화아파타이트 나노 입자를 넣어 수산화아파타이트의 분자구조에서 칼슘대신 은을 치환함으로써 얻을 수 있다. 수산화아파타이트 나노 입자는 은이 치환되면서 은 담지 수산화아파타이트가 되는데 분자식으로는 (Ca10(PO4)6(OH)2)에서 (Ca10-Z AgZ(PO4)6(OH)2-Z)로 된다. 다음으로 상기 은 담지 수산화아파타이트 나노 입자와 생분해성 고분자를 복합하여야 한다. 폴리락티드 용액을 만들기 위해 사용하는 용매로는 클로로포름이나 다이옥신 등을 사용할 수 있는데 폴리락티드의 점도나 분자량 등에 따라 녹는점이 달라서 용매도 달라질 수 있다. 본 실시예에서는 폴리락티드를 클로로포름에 용해시키기로 한다(단계 S53). 이때, 폴리락티드를 클로로포름에 대해 중량비로 10wt%를 첨가하여 용해시켜 폴리락티드 슬러리를 만든다.First, apatite hydroxide nanoparticles having good crystallinity, for example, apatite hydroxide nanoparticles having a size of 100 nm are prepared (step S51), and silver-supported apatite is prepared using an ion exchange method (step S52). At this time, silver-carrying apatite nanoparticles can be obtained by substituting silver instead of calcium in the molecular structure of apatite by putting apatite nanoparticles in a solution in which silver nitrate (AgNO 3 ) is dissolved in distilled water. Apatite hydroxide nanoparticles become silver-supported apatite with the substitution of silver.The molecular formula is (Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ) to (Ca 10-Z Ag Z (PO 4 ) 6 (OH) 2-Z ) It becomes Next, the silver-supported apatite nanoparticles and the biodegradable polymer should be complexed. The solvent used to make the polylactide solution may be chloroform or dioxin. The melting point may vary depending on the viscosity or molecular weight of the polylactide. In this embodiment, the polylactide is dissolved in chloroform (step S53). At this time, the polylactide is dissolved by adding 10wt% by weight relative to chloroform to form a polylactide slurry.

폴리락티드를 클로로포름에 용해시킨 용액은 점도가 크기 때문에 은 담지 수산화아파타이트 입자와 같은 무기물을 균일하게 분산시키기 어렵다. 따라서 입자의 균일한 분산을 위해 은 담지 수산화아파타이트에 소량의 분산제 예를 들어 아세톤이나 메탄올을 넣어서 일차적으로 입자를 분산시켜 분산액을 만든 후(단계 S54), 상기 분산액을 생분해성 고분자 용액인 폴리락티드 슬러리에 넣어 균일하게 잘 섞이도록 교반기로 장시간 예를 들어 6시간 이상 교반한다(단계 S55). 이때, 제조된 복합체가 수술용 봉합사, 골절 시 뼈 고정용 플레이트 등과 같이 일정시간 후 분해되어 체외로 배출되는 유무기 나노 복합체를 제조하기 위해서는 상기 은 담지 수산화아파타이트를 폴리락티드에 대해 중량비로 대략 1wt%를 사용할 수 있다.Since the solution in which polylactide is dissolved in chloroform has a high viscosity, it is difficult to uniformly disperse inorganic substances such as silver-supported apatite hydroxide particles. Therefore, in order to uniformly disperse the particles, a small amount of dispersant, for example, acetone or methanol, is added to the silver-supported apatite to disperse the particles first to form a dispersion (step S54), and then the dispersion is a polylactide as a biodegradable polymer solution. Into the slurry and stirred for a long time, for example, 6 hours or more with a stirrer to mix uniformly well (step S55). In this case, in order to prepare the organic-inorganic nanocomposite that is decomposed after a predetermined time such as surgical suture, bone fixation plate, etc. to be discharged out of the body, the silver-supported apatite is approximately 1wt by weight relative to polylactide. You can use%.

상기 교반기로 충분히 교반한 후 용매주형(solvent casting)을 이용하여 필름 형상으로 제조한 후, 130℃ 진공오븐에 건조시켜 클로로포름의 솔벤트를 완전히 증발시키고, 은 담지 수산화아파타이트/폴리락티드 나노 복합체를 제조한다(단계 S56). 이때, 상기 복합체를 필름형태로 제조하여 코팅재나 특성분석을 위해 사용할 수 있다. After stirring sufficiently with the stirrer to prepare a film using a solvent casting (solvent casting), and dried in a vacuum oven at 130 ℃ to completely evaporate the solvent of chloroform, to prepare a silver-supported apatite hydroxide / polylactide nanocomposite (Step S56). In this case, the composite may be prepared in the form of a film and used for coating or characterization.

도 6은 은담지 수산화아파타이트의 X-선 회절그래프이며 피크는 순수한 수산화아파타이트의 피크를 보이고 있다. 일반적으로 은 나노 입자의 X-선 회절그래프의 주 피크는 38도 정도에서 나타나는데 상기 그래프에서는 은 이온이 칼슘과 치환되었기 때문에 은의 피크가 나타나지 않는다. FIG. 6 is an X-ray diffraction graph of silver supported apatite and the peak shows a peak of pure apatite. In general, the main peak of the X-ray diffraction graph of the silver nanoparticles appears at about 38 degrees. In the graph, the silver peak does not appear because silver ions are substituted with calcium.

하기의 표 1에서와 같이 은 담지 수산화아파타이트는 ICP-AES(ICP-Atomic Emission Spectrometer, 유도결합 플라즈마 방출 분광기)의 정량분석을 통해서 칼슘이 은으로 치환되어 있음을 확인할 수 있다. 즉, 표에서와 같이 100nm 크기의 수산화아파타이트 나노 입자에서 은의 평균농도는 0.22%이며, 편차(SD)는 0.048이다. As shown in Table 1, the silver-supported apatite can be confirmed that calcium is substituted with silver through quantitative analysis of an ICP-AES (ICP-Atomic Emission Spectrometer). That is, as shown in the table, the average concentration of silver in the 100 nm sized apatite hydroxide nanoparticles was 0.22%, and the deviation (SD) was 0.048.

도 7은 은이 담지된 수산화아파타이트/폴리락티드를 이용한 유무기 나노 복합체의 주사전자현미경 사진이다. 흰색으로 나타난 부분들이 은 담지 수산화아파타이트 나노 입자이며 비교적 표면에서 잘 분산되어 있는 것을 확인할 수 있다. 이는 폴리락티드가 생분해됨에 따라 항균특성을 보일 것으로 기대된다. 7 is a scanning electron micrograph of the organic-inorganic nanocomposites using silver-supported apatite / polylactide. The white parts are silver-supported apatite hydroxide nanoparticles and are relatively well dispersed on the surface. This is expected to show antimicrobial properties as the polylactide is biodegradable.

도 8은 은이 담지된 수산화아파타이트/폴리락티드를 이용한 유무기 나노 복합체의 X-선 회절을 나타낸 그래프이다. 결정화된 폴리락티드 상과 수산화아파타이트 상의 피크를 볼 수 있다. 8 is a graph showing X-ray diffraction of the organic-inorganic nanocomposites using silver-supported apatite / polylactide. The peaks of the crystallized polylactide phase and the apatite hydroxide phase can be seen.

<실시예 2><Example 2>

본 발명에 따른 고강도, 생분해성 및 항균성을 가진 유무기 나노 복합체를 제조하는 다른 실시예를 도 9를 참조하여 설명하겠다. 우선, 전기분해법으로 30nm 크기의 은 나노 입자를 제조하여(단계 S91) 은 담지 수산화아파타이트에 첨가하여 분산제로 분산시키고(단계 S92), 폴리락티드를 클로로포름에 용해시킨다(단계 S93). Another embodiment of preparing an organic-inorganic nanocomposite having high strength, biodegradability and antimicrobial properties according to the present invention will be described with reference to FIG. 9. First, silver nanoparticles having a size of 30 nm are prepared by electrolysis (step S91), added to silver-supported apatite to be dispersed with a dispersant (step S92), and polylactide is dissolved in chloroform (step S93).

은 나노 입자는 서브마이크론 단위의 입자보다 소량으로써 큰 항균능을 가진다. 한편, 이 경우에도 실시예 1과 같이 제조된 복합체가 폴리락티드를 클로로포름에 용해시킨 용액은 점도가 크기 때문에 은 나노 입자나 은 담지 수산화아파타이트 입자와 같은 무기물을 균일하게 분사시키기 어렵기 때문에 분산제를 사용하는 것이 바람직하다. 다음으로 분산된 은 담지 수산화아파타이트를 폴리락티드 슬러리에 넣어 교반기로 장시간 교반한다(단계 94). 상기 교반액을 130 ℃에서 진공 건조시켜 유무기 복합체로 제작한다(단계 S95). Silver nanoparticles have a greater antimicrobial activity with a smaller amount than the particles of the submicron unit. On the other hand, even in this case, since the solution prepared in Example 1 in which polylactide is dissolved in chloroform has a high viscosity, it is difficult to uniformly spray inorganic materials such as silver nanoparticles and silver-supported apatite hydroxide particles, and thus a dispersant may be used. It is preferable to use. Next, the dispersed silver-supported apatite is added to the polylactide slurry and stirred for a long time with a stirrer (step 94). The stirring solution is dried under vacuum at 130 ° C to prepare an organic-inorganic composite (step S95).

은 나노 입자를 제조하는 방법의 일례로서, 전기분해법을 응용하는 예가 도 10에 도시되어 있다. 은으로 제조된 2개의 막대(2, 3)에 전극을 연결하여 일정전압과 전류를 흘려준다. 이때 양극에서 용해되어 나온 양이온들이 정전기적 인력에 의하여 음극으로 이동하여 전자를 얻어 은 입자화된다. 이러한 전기분해 과정에서 초음파발생 장치(4) 및 마그네틱 교반기(5)의 가동으로 금속입자가 음극에서 체류하는 것을 방해하여 입자크기를 작고 균일하게 만들 뿐만 아니라 용액 내에서의 입자들의 응집을 막아주고, 이온들의 이동 또한 용이하게 하는 효과가 있어 균일한 은 나노입자를 얻을 수 있다. 또한 금속입자의 크기 제어는 전압, 전류 및 시간을 조절함으로써 가능하다. 도 11은 상기 방법으로 제조된 은 나노 입자의 주사현미경 사진이고, 도 12는 은 나노 입자와 은 담지 수산화아파타이트 나노 입자의 혼합물의 주사전자현미경 사진으로 흰색 원형으로 표시된 것이 은 입자이다. 사진에서와 같이 은 입자와 막대형의 은 담지 수산화아파타이트 결정이 잘 분산되어 있는 것을 볼 수 있다. 이때, 제조된 복합체가 수술용 봉합사, 골절 시 뼈 고정용 플레이트 등과 같이 일정시간 후 분해되어 체외로 배출되는 유무기 나노 복합체를 제조하기 위해서는 은/은 담지 수산화아파타이트/폴리락티드 혼합 필름의 비율은 1:1:100으로 하였으며 생분해성 고분자에 대한 은과 은 담지 수산화아파타이트의 첨가량의 비는 달리 할 수 있다. 도 13은 은과 은이 담지된 수산화아파타이트와 폴리락티드를 이용한 유무기 나노 복합체의 주사전자현미경 사진이다. 이를 통해 수산화아파타이트가 비교적 잘 분산된 것을 확인할 수 있는데 수십 나노 크기를 갖는 은 입자는 상기 사진에서 육안으로 구분하기 어렵다. 은 나노 입자는 생분해성 고분자인 폴리락티드에 의해 덮여있으며 이는 일부 표면에 있는 은이 담지된 수산화아파타이트와 함께 폴리락티드가 생분해됨에 따라 항균특성을 보인다. As an example of a method for producing silver nanoparticles, an example of applying an electrolysis method is shown in FIG. 10. The electrodes are connected to two rods 2 and 3 made of silver to flow a constant voltage and current. At this time, the cations dissolved in the positive electrode move to the negative electrode by the electrostatic attraction to obtain electrons to form silver particles. In this electrolysis process, the ultrasonic generator 4 and the magnetic stirrer 5 are operated to prevent the metal particles from staying at the cathode, thereby making the particle size small and uniform, and preventing the aggregation of the particles in the solution. It is also effective to facilitate the movement of ions can be obtained a uniform silver nanoparticles. In addition, the size control of the metal particles is possible by adjusting the voltage, current and time. FIG. 11 is a scanning micrograph of the silver nanoparticles prepared by the above method, and FIG. 12 is a scanning electron micrograph of a mixture of silver nanoparticles and silver-supported apatite hydroxide nanoparticles, which are represented by white circles. As shown in the picture, silver particles and rod-shaped silver supported apatite crystals are well dispersed. In this case, in order to manufacture the organic-inorganic nanocomposite that is produced after being decomposed after a predetermined time, such as a surgical suture, a bone fixation plate at the time of fracture, and discharged into the body, the ratio of silver / silver-supported apatite / polylactide mixed film It is 1: 1: 100 and the ratio of the addition amount of silver and silver supported apatite to biodegradable polymer can be different. FIG. 13 is a scanning electron micrograph of an organic-inorganic nanocomposite using silver and silver-supported apatite hydroxide and polylactide. Through this, it can be seen that the hydroxide hydroxide is relatively well dispersed, but silver particles having a few tens of nano-sizes are difficult to distinguish with the naked eye in the photograph. The silver nanoparticles are covered by polylactide, a biodegradable polymer, which exhibits antibacterial properties as the polylactide biodegrades with silver-bearing apatite on some surfaces.

하기의 표 2는 대장균(E.coli)과 황색포도구균(S.aureus)에 대하여 항균능을 오디테스트(O. D. test, optical density test)를 통해 알아본 결과를 나타낸다. Table 2 below shows the results of the antibacterial activity against E. coli and Staphylococcus aureus (O. D. test, optical density test).

O. D.는 산란하는 빛의 정도를 측정하는 것으로 시료 속에 부유하는 입자가 많을 경우 시료에 빛을 통과시키면 입자에 빛이 부딪쳐서 산란하는 빛의 양이 많아지게 된다. 즉, 이를 이용하여 시료 내의 균체의 양이 많아지게 되면 흡광도는 증가하게 된다. 균주를 접종하지 않아 균체의 증식이 전혀 없는 배지를 0이라 할 때, 균체가 증식을 많이 할수록 O. D.의 값은 증가하게 된다. 일반적으로 O. D. 값이 2이하를 나타낼 때 항균능을 가지고 있다고 볼 수 있다. 즉, 표 2에서와 같이 은 담지 수산화아파타이트/폴리락티드 나노 복합체나 은/은 담지 수산화아파타이트 나노 입자/폴리락티드 나노 복합체 모두에서 O.D.의 값이 2 이하를 보이며, 따라서 모두 항균능을 가지고 있음을 알 수 있다. 특히, 은/은 담지 수산화아파타이트 나노 입자/폴리락티드 나노 복합체는 은 담지 수산화아파타이트 나노 입자/폴리락티드 나노 복합체보다 O.D. 값이 작아 항균능이 뛰어남을 알 수 있다.O. D. is a measure of the amount of light scattered. If there are many particles suspended in the sample, passing the light through the sample will cause the light to collide with the particles, which will increase the amount of light scattered. That is, the absorbance increases when the amount of cells in the sample increases by using this. When the medium without any inoculation of the strain and no growth of the cell is 0, the value of O. D. increases as the cell grows more. In general, when the O. D. value is less than 2, it can be said to have antibacterial activity. That is, as shown in Table 2, the OD value of the silver supported apatite hydroxide / polylactide nanocomposite or the silver / silver supported apatite hydroxide nanoparticles / polylactide nanocomposite is 2 or less, and thus all have antibacterial activity. It can be seen. In particular, the silver / silver supported apatite hydroxide nanoparticles / polylactide nanocomposites were better than the silver supported apatite hydroxide nanoparticles / polylactide nanocomposites. It can be seen that the value is small, excellent antibacterial activity.

본 발명의 실시예에 따른 유무기 나노 복합체의 제조방법은 전술한 실시예들에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다. The manufacturing method of the organic-inorganic nanocomposite according to the embodiment of the present invention can be carried out by various modifications within the range allowed by the technical idea of the present invention without being limited to the above-described embodiments.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 염첨가 초음파분무 열분해법에 의해 제조된 결정성이 좋은 수산화아파타이트를 사용하여 제조한 유무기복합체는 도 7, 도 8, 도 12 또는 도 13에서와 같이 수산화아파타이트가 생분해성 고분자에 균질하게 잘 분산될 뿐만 아니라 이를 통한 높은 기계적 강도 또한 달성될 수 있다. As described above, the organic-inorganic complex prepared by using a good crystallinity of the apatite hydroxide prepared by the salt-added ultrasonic spray pyrolysis method according to the present invention as shown in Fig. 7, 8, 12 or 13 Not only is it homogeneously well dispersed in the biodegradable polymer, but also high mechanical strength can be achieved.

한편, 은 담지 수산화아파타이트 또는 은 나노 입자를 더 첨가하여 제조한 유무기복합체의 항균능의 향상은 표 2에 의해서 확인할 수 있다. On the other hand, the improvement of the antimicrobial activity of the organic-inorganic complex prepared by further adding silver-supported apatite or silver nanoparticles can be confirmed by Table 2.

상술한 바와 같이, 본 발명은 생분해성 유기 고분자 소재에 대해 생체 적합성, 항균성을 갖는 은이 담지된 수산화아파타이트의 입자를 균일분산 시킴으로써 나노 복합체의 기계적 성질과 항균성 기능을 크게 개선시킬 수 있는 제조 방법을 제공한다. 따라서, 생체결손부 이식재료로서뿐만 아니라, 각종 의용재료 중에서 항균성능이 필요한 요도카테터, 담도폐액관, 수술용 봉합사 등 외부와의 유통으로 인해서 인체에 치명적인 포도상구균 등의 병원균이 접촉할 수 있는 부분의 코팅재료로 용이하게 응용 사용될 수 있으며, 항균능이 필요로 하는 다양한 생활용품에 응용될 수 있다. As described above, the present invention provides a manufacturing method that can greatly improve the mechanical properties and antimicrobial function of the nanocomposite by uniformly dispersing silver hydroxide apatite particles having biocompatibility and antimicrobial properties with respect to the biodegradable organic polymer material. do. Therefore, not only as a living defect graft material, but also among various medical materials, pathogens such as staphylococci, which are fatal to the human body, may be contacted due to distribution to the outside such as urethral catheters, biliary pulmonary ducts, surgical sutures, etc. It can be easily used as a coating material, and can be applied to various household products that require antimicrobial activity.

도 1은 본 발명에 사용하는 수산화아파타이트 나노 입자를 제조하기 위한 초음파분무 열분해장치의 개략 구성도.1 is a schematic configuration diagram of an ultrasonic spray pyrolysis apparatus for producing apatite hydroxide nanoparticles for use in the present invention.

도 2는 본 발명에 사용하는 수산화아파타이트 나노 입자를 제조하는 공정을 설명하는 순서도.2 is a flowchart illustrating a process for producing apatite hydroxide nanoparticles for use in the present invention.

도 3a 및 도 3b는 염첨가 초음파분무 열분해법에 의해 제조된 30nm, 100nm의 나노 크기를 갖는 수산화아파타이트의 주사전자현미경 사진.3a and 3b are scanning electron micrographs of apatite hydroxide having a nano size of 30nm, 100nm prepared by the salt addition ultrasonic spray pyrolysis method.

도 4a 및 도 4b는 염첨가 초음파분무 열분해법에 의해 제조된 수산화아파타이트의 투과전자현미경 사진과 회절패턴이미지.4A and 4B are transmission electron microscope photographs and diffraction pattern images of apatite hydroxide prepared by salt addition ultrasonic spray pyrolysis.

도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 유무기 나노 복합체를 제조하는 공정을 설명하는 순서도.Figure 5 is a flow chart illustrating a process for producing an organic-inorganic nanocomposite according to Example 1 of the present invention.

도 6은 은 담지 수산화아타파이트의 X-선 회절을 나타낸 그래프.6 is a graph showing X-ray diffraction of silver-supported attapitite;

도 7은 실시예 1에 따른 유무기 복합체의 주사전자현미경 사진.7 is a scanning electron micrograph of the organic-inorganic complex according to Example 1.

도 8은 실시예 1에 따른 유무기 복합체의 X-선 회절을 나타낸 그래프.8 is a graph showing X-ray diffraction of the organic-inorganic complex according to Example 1;

도 9는 본 발명의 실시예 2에 따른 유무기 나노 복합체를 제조하는 공정을 설명하는 순서도. 9 is a flow chart illustrating a process for producing an organic-inorganic nanocomposite according to Example 2 of the present invention.

도 10은 은 나노 입자의 제조방법.10 is a manufacturing method of silver nanoparticles.

도 11은 은 나노 입자의 주사전자현미경 사진.11 is a scanning electron micrograph of silver nanoparticles.

도 12는 본 발명의 실시예2에 따른 은과 은이 담지된 수산화아파타이트가 혼합된 나노 입자의 주사전자현미경 사진.12 is a scanning electron micrograph of the nanoparticles mixed with silver and silver hydroxide apatite loaded according to Example 2 of the present invention.

도 13은 실시예 2에 따른 유ㅇ무기 복합체의 주사전자현미경 사진.13 is a scanning electron micrograph of the organic-inorganic complex according to Example 2.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1: 전원1: power

2, 3: 은 막대2, 3: silver bar

4: 초음파 발생장치4: ultrasonic generator

5: 교반기5: stirrer

6: 전류계6: ammeter

7: 전압계7: voltmeter

100: 액적용기100: drop container

110: 분무액 공급원110: spray liquid source

111: 용기111: Courage

113: 물113: water

114: 분무액114: spray liquid

120: 운반기체 공급원120: carrier gas source

130: 초음파 진동자130: ultrasonic vibrator

200: 반응기200: reactor

210: 챔버210: chamber

220: 가열기220: burner

230: 온도센서230: temperature sensor

240: 온도 제어기240: temperature controller

300: 포집기300: collector

310: 포집 필터310: capture filter

320: 펌프320: pump

Claims (18)

수산화아파타이트 나노 입자와 생분해성 고분자 용액을 혼합하여 혼합물을 마련하는 단계와,Preparing a mixture by mixing the apatite hydroxide nanoparticles and the biodegradable polymer solution, 상기 혼합물을 교반하는 단계와,Stirring the mixture; 상기 교반된 혼합물을 건조시키는 단계를 포함하고,Drying the stirred mixture, 상기 수산화아파타이트 나노 입자는 Ca원과 P원을 용매에 용해하여 전구체를 마련하는 단계와, 상기 전구체에 염을 첨가하고, 교반하여 분무액을 마련하는 단계와, 상기 분무액을 초음파 분무기로 분무하는 단계와, 분무된 액적을 미리 가열된 챔버로 분사시키는 단계와, 상기 분사물을 열분해시키는 단계와, 상기 열분해 후 생성된 합성 분말을 포집하는 단계와, 상기 포집된 합성 분말을 세정하는 단계와, 상기 세정된 합성 분말을 건조하는 단계를 거쳐 제조된 것을 특징으로 하는 유무기 나노 복합체의 제조 방법. The apatite hydroxide nanoparticles are prepared by dissolving a Ca source and a P source in a solvent to prepare a precursor, adding a salt to the precursor, stirring to prepare a spray solution, and spraying the spray solution with an ultrasonic nebulizer. Spraying the sprayed droplets into a pre-heated chamber, pyrolysing the spray, collecting the synthetic powder produced after the pyrolysis, washing the collected synthetic powder, Method for producing an organic-inorganic nanocomposite, characterized in that the manufactured through the step of drying the washed synthetic powder. 청구항 1에 있어서, 상기 수산화아파타이트 나노 입자는 항균성 금속을 담지한 수산화아파타이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 나노 복합체의 제조 방법. The method of claim 1, wherein the apatite hydroxide nanoparticles include apatite hydroxide carrying an antimicrobial metal. 수산화아파타이트 나노 입자와 생분해성 고분자 용액을 혼합하여 혼합물을 마련하는 단계와,Preparing a mixture by mixing the apatite hydroxide nanoparticles and the biodegradable polymer solution, 상기 혼합물을 교반하는 단계와,Stirring the mixture; 상기 교반된 혼합물을 건조시키는 단계를 포함하고,Drying the stirred mixture, 상기 수산화아파타이트 나노 입자는 항균성 금속을 담지한 수산화아파타이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 나노 복합체의 제조 방법. The apatite hydroxide nanoparticles manufacturing method of the organic-inorganic nanocomposite, characterized in that it comprises an apatite hydroxide carrying an antimicrobial metal. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 항균성 금속은 은을 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 나노 복합체의 제조 방법. The method of claim 2 or 3, wherein the antimicrobial metal comprises silver. 청구항 4에 있어서, 수산화아파타이트 나노 입자는 이온교환법을 사용하여 은을 담지하는 것을 특징으로 하는 유무기 나노 복합체의 제조 방법. The method for producing an organic-inorganic nanocomposite according to claim 4, wherein the apatite hydroxide nanoparticles carry silver using an ion exchange method. 청구항 4에 있어서, 은을 담지한 수산화아파타이트 나노 입자는 0.22%의 은을 담지한 것을 특징으로 하는 유무기 나노 복합체의 제조 방법.The method for producing an organic-inorganic nanocomposite according to claim 4, wherein the silver-supported apatite hydroxide nanoparticles carry 0.22% silver. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합물을 마련하는 단계는 수산화아파타이트에 항균성 금속 나노 분말을 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 나노 복합체의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the preparing of the mixture further comprises adding an antimicrobial metal nanopowder to the apatite hydroxide. 청구항 7에 있어서, 상기 항균성 금속 나노 분말은 은 나노 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 나노 복합체의 제조 방법. The method of claim 7, wherein the antimicrobial metal nanopowder comprises a silver nanopowder. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합물을 마련하는 단계는 상기 수산화아파타이트 나노 입자를 상기 생분해성 고분자 용액에 혼합되는 분산제로 분산시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 나노 복합체의 제조 방법. The organic-inorganic nanocomposite of claim 1, wherein the preparing of the mixture comprises dispersing the apatite hydroxide nanoparticles with a dispersant mixed in the biodegradable polymer solution. Manufacturing method. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생분해성 고분자로는 폴리그릴콜리드, 폴리락티드, 폴리카프로락톤, 폴리디옥사논, 폴리류신, 이들 중 둘 이상의 혼합물, 상기 혼합물로 제조된 공중합체, 콜라겐, 히아루론산, 콘드로이틴황산, 키틴, 키토산, 덱스트란, 아밀로스, 알긴산 중에서 선택하는 것을 특징으로 하는 유무기 나노 복합체의 제조방법.The method according to claim 1, wherein the biodegradable polymer is polyglycolide, polylactide, polycaprolactone, polydioxanone, polyleucine, a mixture of two or more thereof, prepared from the mixture. A method for producing an organic-inorganic nanocomposite characterized in that it is selected from a copolymer, collagen, hyaluronic acid, chondroitin sulfate, chitin, chitosan, dextran, amylose, and alginic acid. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 생분해성 고분자 용액은 폴리락티드를 클로로포름에 용해시킨 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 나노 복합체의 제조방법. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the biodegradable polymer solution comprises a solution of polylactide dissolved in chloroform. 청구항 11에 있어서, 상기 폴리락티드는 클로로포름에 대해 10wt%의 비율로 용해된 것을 특징으로 하는 유무기 나노 복합체의 제조방법. The method of claim 11, wherein the polylactide is dissolved in a proportion of 10 wt% with respect to chloroform. 청구항 12에 있어서, 수산화아파타이트 나노 입자는 폴리락티드에 대해 1wt%인 것을 특징으로 하는 유무기 나노 복합체의 제조방법. The method of claim 12, wherein the apatite hydroxide nanoparticles are 1 wt% based on polylactide. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합물을 건조시키는 단계는 진공 분위기에서 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 나노 복합체의 제조방법.The method of claim 1, wherein the drying of the mixture comprises drying in a vacuum atmosphere. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항의 유무기 나노 복합체의 제조방법에 따라 제조된 것을 특징으로 하는 유무기 나노 복합체.An organic-inorganic nanocomposite according to any one of claims 1 to 3, which is prepared according to the method for producing an organic-inorganic nanocomposite. 은과 수산화아파타이트와 생분해성 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 나노 복합체.An organic-inorganic nanocomposite comprising silver, apatite hydroxide and a biodegradable polymer. 청구항 16에 있어서, 상기 수산화아파타이트는 막대형의 나노 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 나노 복합체.The organic-inorganic nanocomposite of claim 16, wherein the apatite hydroxide comprises rod-shaped nanoparticles. 청구항 16 또는 청구항 17에 있어서, 생분해성 고분자는 폴리락티드를 포함하는 것을 특징으로 하는 유무기 나노 복합체. The organic-inorganic nanocomposite of claim 16 or 17, wherein the biodegradable polymer comprises polylactide.
KR1020030087710A 2003-12-04 2003-12-04 Biodegradable ceramic/polymer composite and preparation method of the same KR100601788B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030087710A KR100601788B1 (en) 2003-12-04 2003-12-04 Biodegradable ceramic/polymer composite and preparation method of the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020030087710A KR100601788B1 (en) 2003-12-04 2003-12-04 Biodegradable ceramic/polymer composite and preparation method of the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050054349A true KR20050054349A (en) 2005-06-10
KR100601788B1 KR100601788B1 (en) 2006-07-19

Family

ID=37249691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030087710A KR100601788B1 (en) 2003-12-04 2003-12-04 Biodegradable ceramic/polymer composite and preparation method of the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100601788B1 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100767336B1 (en) * 2006-04-19 2007-10-18 서평원 Chitin/chitosan based functional organic-inorganic composite material and method for producing the same and use thereof
KR100789386B1 (en) * 2006-01-18 2007-12-28 단국대학교 산학협력단 Fabrication Methods of Metal-Polymer Compound Materials
KR100809366B1 (en) * 2006-08-21 2008-03-05 한국과학기술연구원 Single nanoparticle containing organic-inorganic composite nanoparticle and method for preparing the same
KR100879528B1 (en) 2008-07-21 2009-01-23 ㈜아이티이십일 Biodegradable plastic composition and preparation method of biodegradable plastic using the same
WO2009066879A2 (en) * 2007-11-20 2009-05-28 Korea Institute Of Ceramic Engineering & Technology Organic-inorganic hybrid scaffolds with surface-immobilized nano-hydroxyapatite and preparation method thereof
KR100924956B1 (en) * 2005-09-02 2009-11-06 주식회사 코드바이오 Method for preparing bio-implantable organic-inorganic material complex and injectable bio-implantable organic-inorganic material complex prepared by the same
WO2009114834A3 (en) * 2008-03-13 2009-12-17 Board Of Regents, The University Of Texas System Covalently functionalized particles for synthesis of new composite materials
KR101239136B1 (en) * 2011-02-21 2013-03-07 금오공과대학교 산학협력단 Method for Preparing Nano Fiber Web Comprising Apatite with High Antibacterial Function
US9120125B2 (en) 2004-09-01 2015-09-01 Board Of Regents, The University Of Texas System Plasma polymerization for encapsulating particles
KR20200132113A (en) 2019-05-15 2020-11-25 경희대학교 산학협력단 Method for mass production of microparticles and microparticles manufactured by the same

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9120125B2 (en) 2004-09-01 2015-09-01 Board Of Regents, The University Of Texas System Plasma polymerization for encapsulating particles
KR100924956B1 (en) * 2005-09-02 2009-11-06 주식회사 코드바이오 Method for preparing bio-implantable organic-inorganic material complex and injectable bio-implantable organic-inorganic material complex prepared by the same
KR100789386B1 (en) * 2006-01-18 2007-12-28 단국대학교 산학협력단 Fabrication Methods of Metal-Polymer Compound Materials
KR100767336B1 (en) * 2006-04-19 2007-10-18 서평원 Chitin/chitosan based functional organic-inorganic composite material and method for producing the same and use thereof
KR100809366B1 (en) * 2006-08-21 2008-03-05 한국과학기술연구원 Single nanoparticle containing organic-inorganic composite nanoparticle and method for preparing the same
WO2009066879A2 (en) * 2007-11-20 2009-05-28 Korea Institute Of Ceramic Engineering & Technology Organic-inorganic hybrid scaffolds with surface-immobilized nano-hydroxyapatite and preparation method thereof
WO2009066879A3 (en) * 2007-11-20 2009-07-23 Korea Inst Ceramic Eng & Tech Organic-inorganic hybrid scaffolds with surface-immobilized nano-hydroxyapatite and preparation method thereof
US8691882B2 (en) 2007-11-20 2014-04-08 Korea Institute Of Ceramic Engineering & Technology Organic-inorganic hybrid scaffolds with surface-immobilized nano-hydroxyapatite and preparation method thereof
US9051402B2 (en) 2008-03-13 2015-06-09 Board Of Regents, The University Of Texas System Covalently functionalized particles for synthesis of new composite materials
WO2009114834A3 (en) * 2008-03-13 2009-12-17 Board Of Regents, The University Of Texas System Covalently functionalized particles for synthesis of new composite materials
US8088451B2 (en) 2008-03-13 2012-01-03 Board Of Regents, The University Of Texas System Covalently functionalized particles for synthesis of new composite materials
KR100879528B1 (en) 2008-07-21 2009-01-23 ㈜아이티이십일 Biodegradable plastic composition and preparation method of biodegradable plastic using the same
KR101239136B1 (en) * 2011-02-21 2013-03-07 금오공과대학교 산학협력단 Method for Preparing Nano Fiber Web Comprising Apatite with High Antibacterial Function
KR20200132113A (en) 2019-05-15 2020-11-25 경희대학교 산학협력단 Method for mass production of microparticles and microparticles manufactured by the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR100601788B1 (en) 2006-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Murugan et al. Bioresorbable composite bone paste using polysaccharide based nano hydroxyapatite
Cai et al. Preparation and characterization of homogeneous chitosan–polylactic acid/hydroxyapatite nanocomposite for bone tissue engineering and evaluation of its mechanical properties
Zhang et al. Nano-hydroxyapatite/poly (L-lactic acid) composite synthesized by a modified in situ precipitation: preparation and properties
Kumar et al. Temperature driven morphological changes of chemically precipitated hydroxyapatite nanoparticles
Joseph Nathanael et al. Enhanced mechanical strength of hydroxyapatite nanorods reinforced with polyethylene
Padmanabhan et al. New core-shell hydroxyapatite/Gum-Acacia nanocomposites for drug delivery and tissue engineering applications
Mardziah et al. Strontium-doped hydroxyapatite nanopowder via sol-gel method: effect of strontium concentration and calcination temperature on phase behavior
KR100601788B1 (en) Biodegradable ceramic/polymer composite and preparation method of the same
Prakash et al. A new attempt on synthesis of spherical nano hydroxyapatite powders prepared by dimethyl sulfoxide-poly vinyl alcohol assisted microemulsion method
AlSalem et al. Physico-chemical and biological responses for hydroxyapatite/ZnO/graphene oxide nanocomposite for biomedical utilization
Sobczak-Kupiec et al. Physicochemical and biological properties of hydrogel/gelatin/hydroxyapatite PAA/G/HAp/AgNPs composites modified with silver nanoparticles
Baskaran et al. Synthesis methods of doped hydroxyapatite: A brief review
Feng et al. Hydrothermal synthesis of hydroxyapatite nanorods and their use in PCL bone scaffold
Kodali et al. Influence of fish scale-based hydroxyapatite on forcespun polycaprolactone fiber scaffolds
Dorozhkin Nanometric calcium orthophosphates (CaPO4): Preparation, properties and biomedical applications
Toibah et al. Effect of pH condition during hydrothermal synthesis on the properties of hydroxyapatite from eggshell waste
Sridevi et al. Valorization of biowaste derived nanophase yttrium substituted hydroxyapatite/citrate cellulose/opuntia mucilage biocomposite: A template assisted synthesis for potential biomedical applications
Sadjadi et al. In situ biomimetic synthesis and characterization of nano hydroxyapatite in gelatin matrix
Albalwi et al. Medical applications of ternary nanocomposites based on hydroxyapatite/ytterbium oxide/graphene oxide: potential bone tissue engineering and antibacterial properties
KR100787526B1 (en) Synthesis of spherical shaped hydroxyapatite, alpha-tricalcium phosphate and beta-tricalcium phosphate nano powders depending on the ph by microwave assisted process
Amina et al. Improved antibacterial activity of HAP garlanded PLGA ultrafine fibers incorporated with CuO: synthesis and characterization
Kim et al. Progress and perspectives of metal-ion-substituted hydroxyapatite for bone tissue engineering: comparison with hydroxyapatite
Iqbal et al. Nanoscale bioactive glasses and their composites with biocompatible polymers
Gelli et al. Strontium-loaded magnesium phosphate bone cements and effect of polymeric additives
Anandan et al. Synthesis methods of hydroxyapatite and biomedical applications: an updated review

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130628

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140701

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150526

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160701

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180702

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190603

Year of fee payment: 14