KR20070028271A

KR20070028271A - 칼슘 포스페이트 시멘트로부터 의료용 임플란트의 제조방법및 의료용 임플란트

Info

Publication number: KR20070028271A
Application number: KR1020067002571A
Authority: KR
Inventors: 지인-후에이 천 린; 치엔-핑 주; 치흐-헝 차이; 인-춘 티엔; 차오-친 닝; 청-포 차오
Original assignee: 칼시텍, 인코포레이티드
Priority date: 2003-08-05
Filing date: 2004-08-05
Publication date: 2007-03-12
Also published as: TWI275386B; TW200509872A; AU2004265260A1; EP1660292A1; WO2005016616A1; JP2007501054A; CA2534826A1

Abstract

본 발명은 칼슘 포스페이트 시멘트로부터 만들어진 의료용 임플란트를 개시하는 것이고, 특히 상세하게는 의료용 임플란트로서의 사용을 위한 우수한 압축 강도를 갖는 경화 칼슘 포스페이트 시멘트 성형품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 경화 칼슘 포스페이트 시멘트 성형품은 조밀한 블럭의 형태, 다공성 조직-구조화 골격으로로서 사용하기 위한 다공성 블럭, 또는 대부분을 차지하는 조밀한 피질 부분(D1) 및 빠른 혈액/체액의 침투 및 조직 성장을 가능하게 하는 다공성 해면조직 부분(P1)을 포함하는 이중 기능성 블럭일 수 있다.

칼슘 포스페이트, 조밀한 블럭, 다공성 해면조직

Description

칼슘 포스페이트 시멘트로부터 의료용 임플란트의 제조방법 및 의료용 임플란트{METHODS FOR PREPARING MEDICAL IMPLANTS FROM CALCIUM PHOSPHATE CEMENT AND MEDICAL IMPLANTS}

본 발명은 칼슘 포스페이트 시멘트로 제조된 의료용 임플란트에 관한 것으로서, 특히 의료용 임플란트로서 사용되기 위한 우수한 압축강도를 갖는, 경화 칼슘 포스페이트 시멘트 성형품의 제조방법에 관한 것이다. 성형된 경화 칼슘 포스페이트 시멘트 블럭은 조직-구조화(tissue-engineered) 골격으로서의 사용을 위한 조밀한 블럭, 다공성 블럭 또는 하중의 대부분을 차지하는 조밀한 피질 부분과 혈액/체액의 빠른 침투 및 조직 내증식(ingrowth)을 허용하는 다공성 해면조직 부분을 포함하는 이중기능 블럭일 수 있다.

인공 골 임플란트가 생체-재흡수성인 동시에 지지될 수 있다면 유리하다. 따라서, 만약 칼슘 포스페이트로 제조된 성형품이 인간 피질 뼈와 동등한 강도를 갖는다면, 칼슘 포스페이트로 제조된 성형품은 금속으로 제조된 성형품보다 바람직할 것이다. 그러한 골 임플란트를 제조하는 하나의 방법은 칼슘 포스페이트 파우더, 특히 히드록시아파타이트(HA) 파우더를 일반적으로 1000℃ 이상의 온도에서 소결하여 블럭물(block material)로 만드는 방법이다. 고온-소결된 HA 블럭물이 강화된 강도를 갖는다는 사실에도 불구하고, 전체적으로 파괴되지 않는다면, 블럭물의 생체-재흡수성이 상당히 희생되는데, 이는 소결과정 동안, 마이크로- 및 나노-크기의 기공이 제거되기 때문이다.

종래의 척골 융합장치는 금속케이지(cage) 및 금속케이지 내에 배치된 생체-재흡수성 물질로 구성되어 있고, 이는 예컨대 미국특허 제 5,645,598호에 개시되어 있다. 이 융합장치의 필연적인 불리한 점은, 결함 있는 척골 디스크를 대체하거나 또는 교정하기 위해서 두개의 경추 사이에 위치한 금속케이지가 함몰하는 것이다. 이는 금속케이지의 경도 및 상대적으로 작은 크기가 뼈 조직 및 특히 경추의 종판을 마모시키거나 파괴시키기 때문이다.

조직-구조화 골격(대부분이 생분해성 폴리머로 만들어짐)은 상당한 다공성 구조를 갖고, 이러한 구조로 인해 리빙 셀들(living cells)(일반적으로 치료되는 환자들로부터 얻어짐)이 세포 배양 공정 동안 상기 구조내로 침투하여, 체외 "시드(seeded)"된다. 세포 배양 기간(일 또는 주)이 지난 후에, 세포-살포된 골격은 면역시스템이 제거된 동물(예컨대, 쥐) 또는 환자 자신(일반적으로 좀더 쉬운 나중의 단계를 위해 피부 아래)에 이식된다. 이 기간(주~달) 동안, 세포들은 동물 또는 환자의 신체로부터 영양분을 흡수하므로써 빠르게 증식하고, 동시에, 골격 자체는 점차 용해되거나 재흡수된다. 이 과정이 실질적으로 "성숙한" 때에, 임플란트(이제는 실제 뼈)는 동물 또는 환자의 피부 아래로부터 제거되고, 치료될 (상처입거나 또는 병든) 부위에 재이식된다. 다음은 조직-구조화 골격의 배경, 필요조건, 적용에 관한 상세한 설명을 기술한 몇가지 참고문헌이다: 미국특허 제 6,139,578호; 미국특 허 제 6,200,606호; 미국특허 제 5,306,303호; 및 미국특허 제 6,132,463호.

조직-구조화 골격이 생체-재흡수성이고, 충분히 다공성인 동시에 지지가능하다면 유리하다. 종래의 고온(일반적으로 >1000℃)-소결된 다공성 히드록시아파타이트(HA) 블럭물은 충분한 마이크로/나노 크기이 기공을 갖지 않아 거의 생체-재흡수되지 않는다. 반면에, 종래의 골격 적용을 위한 생분해성 폴리머는 상대적으로 낮은 강도와 지나치게 높은 용해율을 나타낸다.

발명의 요약

본 발명의 목적은 의료용 임플란트로서의 사용을 위한 우수한 압축강도를 갖는, 경화 칼슘 포스페이트 시멘트(CPC) 성형품 또는 블럭을 제공하는 것이고, 이는 선행기술이 갖는 전술한 결점들이 없다.

본 발명의 다른 목적은 조직-구조화 골격 또는 조직-구조화 골격 이외의 기능성 임플란트로서의 사용을 위한 다공성 경화 CPC 성형품 또는 블럭을 제공하는 것인데, 이는 선행기술이 갖는 전술한 결점들이 없다.

본 발명의 다른 목적은 조밀한 피질 부분과 다공성 해면조직 부분을 포함하는 인공 골 임플란트로서의 사용을 위한 이중 기능성 경화 칼슘 포스페이트 시멘트(CPC) 성형품 또는 블럭을 제공하는 것인데, 이는 선행기술이 갖는 전술한 결점들이 없다.

본 발명에 따라 구성된 인공 골 임플란트는 주된 상(major phase)이 아파타이트 상인 경화 칼슘 포스페이트 시멘트로 제조된 것이고, 이는 하중의 대부분을 차지하는 조밀한 피질 부분과 혈액/체액의 빠른 침투 및 조직 내증식을 허용하는 다공성 해면조직 부분을 포함한다.

본 발명의 인공 골 임플란트는 신규의 기술에 의해 만들어지고, 이는 칼슘 포스페이트 시멘트(CPC)의 두가지 다른 페이스트(두가지 페이스트 중의 하나는 추가로 기공-형성 파우더를 갖고 있음)로부터의 성형품을 일정 기간 동안 액체에 담그는 단계를 포함하는데, 성형된 CPC 성형품의 압축강도는 상기 액체로부터의 제거 후에 상당히 향상되고, 반면에 기공-형성 파우더는 상기 액체에 용해되어 성형물의 원하는 영역 또는 영역들에 기공을 형성한다.

본 발명의 특징들과 장점들은 다음과 같다:

1. 다른 형태와 크기의 본 발명의 인공 골 임플란트의 용이한 제조, 따라서 이들의 외부의 조밀한 부분은 뼈의 외부의 피질 부분에 걸쳐서 위치할 수 있고, 이것의 다공성 부분은 치료를 받는 뼈에 인접한 해면조직 부분에 접촉할 수 있다.

2. 본 발명에 따라 제조된 인공 골 임플란트의 조밀한 피질 부분은 인간 피질 뼈와 비슷한 높은 강도(약 100~170MPa)를 나타낸다. 강도는 공정 변수를 조정하므로써 조정될 수 있다.

3. 본 발명에 따라 제조된 인공 골 임플란트의 조밀한 피질 부분은 상당량의 마이크로- 및 나노-크기의 기공을 포함하고, 이는 임플란트의 생체-재흡수성을 개선시킨다. 반면에, 종래의 고온-소결 HA블럭은 충분한 마이크로/나노 크기의 기공을 포함하지 않아, 생체-재흡수성이 없다.

4. 본 발명에 따라 제조된 인공 골 임플란트의 다공성 해면조직 부분은 40부피% 이상, 바람직하게는 40~90부피%의 다공도를 갖고 있어서, 혈액/체액의 빠른 침투 및 조직 내증식을 가능하게 하고, 이것에 의해 인공 골 임플란트를 고정한다.

5. 넓은 범위의 의료 적용은 척수와 다른 위치에 대한 뼈를 맞추는 장치, 간격을 띄우는 장치, 구멍 충전기, 인공 디스크 및 고정장치를 포함한다.

본 발명의 다른 측면은, 의료용 임플란트로서의 사용을 위한 경화 CPC 성형품의 새로운 제조방법을 제공하는 것이고, 이는 일정 기간 동안 액체에 CPC 페이스트로부터의 성형품을 함침시키는 것을 포함하고, 그 결과 CPC 블럭의 압축 강도는 액체로부터 제거된 후에 상당히 개선된다. 이러한 새로운 방법에 따라 제조된 의료용 임플란트가 상기의 항목 3과 5에서 언급한 특징과 장점들을 갖는다는 것은 분명하다.

본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 조직-구조화 골격으로서의 사용을 위한 다공성 경화 CPC 성형품의 새로운 제조방법은 칼슘 포스페이트, 기공-형성 파우더 및 세팅액을 포함하는 페이스트로부터 성형품을 제조하고, 상기 성형품을 일정기간 동안 담금액에 담그고, 상기 기공-형성 파우더를 담금액에 용해시켜, 상기 성형품에 기공을 형성하는 단계들을 포함한다. 상기-언급한 항목 4에 추가하여, 본 발명에 따라 제조된 다공성 경화 CPC 성형품은 다음의 특징과 장점들을 갖는다:

-다공성 경화 CPC 성형품은 생리식염수에 담근 직후에 또는 이식 직후에 아파타이트-중심의 물질로 변형될 수 있다.

-다공성 경화 CPC 성형품은 유사한 다공성 레벨을 갖는 대부분의 다른 생-활성 또는 생분해성 다공성 블럭들보다 더 높은 강도를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따라 구성된 인공 골 임플란트의 네가지 다른 디자인의 구조적인 단면도를 나타낸다.

도 2a~2f는 본 발명의 하나의 구체예에 따른 인공 골 임플란트의 제조방법의 단계들을 나타내는 구조적인 단면도이다.

도 3a 및 3b는 각각 본 발명의 다른 구체예에 따라 제조된 인공 골 임플란트의 구조적인 종횡 단면도이다.

발명의 상세한 설명

본 발명은 일정 기간 동안 칼슘 포스페이트의 단단한 성형품을 함침액으로 함침하는 단계를 포함하고, 함침액으로부터 제거된 결과의 함침 성형품의 압축강도가 상기 함침 처리되지 않은 단단한 성형품의 압축강도에 비하여 증가되는, 경화 칼슘 포스페이트 시멘트(CPC) 성형품의 제조 방법을 개시한다.

함침액은 산성 수용액, 염기성 수용액, 생리식염수, 유기용매 또는 실질적으로 순수(pure water)인 것이 바람직하다. 함침액은 Ca 및 P 원(source)의 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다. 함침액은 행크스 용액(Hank's solution), HCl 수용액 또는 (NH₄)₂HPO₄의 수용액인 것이 바람직하다.

칼슘 포스페이트의 단단한 성형품은 칼슘 포스페이트 시멘트의 페이스트로부터 제조된 성형품인 것이 바람직하다.

함침은 10분 이상, 더욱 바람직하게는 약 12시간~96시간 동안 수행되는 것이 바람직하다.

함침은 30~90℃, 더욱 바람직하게는 실온에서 수행되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1의 바람직한 구체예에 따르면, 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법은 다음의 단계들을 포함한다:

(a) 칼슘 포스페이트 시멘트의 파우더를 제조하는 단계;

(b) 상기 파우더를 세팅액과 혼합하여 페이스트를 형성하고, 상기 페이스트를 경화 반응시키는 단계;

(c) 상기 경화 반응이 완료되기 전에, 원하는 형태와 크기의 몰드에서 상기 페이스트를 성형품으로 성형하는 단계;

(d) 단계(c)로부터 제조된 경화 성형품을 함침액으로 함침하여, 상기 성형품의 강도를 증가시키는 단계; 및

(e) 상기 함침액으로부터 상기 성형품을 제거하는 단계.

바람직하게는, 상기 칼슘 포스페이트 시멘트는 적어도 하나의 Ca 원과 적어도 하나의 P 원을 포함하고, 또는 더욱 바람직하게는, 적어도 하나의 칼슘 포스페이트 원을 포함한다. 상기 칼슘 포스페이트 원은 알파-트리칼슘 포스페이트(α-TCP), 베타-트리칼슘 포스페이트(β-TCP), 테트라칼슘 포스페이트(TTCP), 모노칼슘 포스페이트 모노하이드레이트(MCPM), 모노칼슘 포스페이트 언하이드러스(MCPA), 디칼슘 포스페이트 디하이드레이트(DCPD), 디칼슘 포스페이트 언하이드러스(DCPA), 옥타칼슘 포스페이트(OCP), 칼슘 디하이드로젠 포스페이트, 칼슘 디하이드로젠 포스페이트 하이드레이트, 산 칼슘 피로포스페이트, 언하이드러스 칼슘 하이드로젠 포스페이트, 칼슘 하이드로젠 포스페이트 하이드레이트, 칼슘 피로포스페이트, 칼슘 트리포스페이트, 칼슘 포스페이트 트리베이직, 칼슘 폴리포스페이트, 칼슘 메타포스페이트, 언하이드러스 트리칼슘 포스페이트, 트리칼슘 포스페이트 하이드레이트, 및 무정형 칼슘 포스페이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 칼슘 포스페이트를 포함한다.

칼슘 포스페이트 원은 칼슘 포스페이트 입자의 표면상에 칼슘 포스페이트 단결정을 갖는 적어도 하나의 칼슘 포스페이트 입자를 포함하고, 상기 칼슘 포스페이트 단결정의 길이는 약 1~5000nm이고, 폭은 약 1~500nm인 것이 바람직하다.

단계(b)에 있어서 세팅액은 산성 수용액, 염기성 수용액, 또는 실질적으로 순수인 것이 바람직하다.

본 발명의 사용에 적합한 산성 수용액은, 질산(HNO₃), 염산(HCl), 인산(H₃PO₄), 탄산(H₂CO₃), 소듐 디하이드로젠 포스페이트(NaH₂PO₄), 소듐 디하이드로젠 포스페이트 모노하이드레이트(NaH₂PO₄ㆍH₂O), 소듐 디하이드로젠 포스페이트 디하이드레이트, 소듐 디하이드로젠 포스페이트 디하이드레이트(dehydrate), 포타슘 디하이드로젠 포스페이트(KH₂PO₄), 암모늄 디하이드로젠 포스페이트(NH₄H₂PO₄), 말산, 아세트산, 락산, 시트르산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 타르타르산, 옥살산 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.

본 발명의 사용에 적합한 염기성 수용액은 암모니아, 암모늄 하이드록사이드, 알칼리 금속 하이드록사이드, 알칼리 토금속 하이드록사이드, 디소듐 하이드로 젠 포스페이트(Na₂HPO₄), 디소듐 하이드로젠 포스페이트 도데카하이드레이트, 디소듐 하이드로젠 포스페이트 헵타하이드레이트, 소듐 포스페이트 도데카하이드레이트(Na₃PO₄ㆍ12H₂O), 디포타슘 하이드로젠 포스페이트(K₂HPO₄), 포타슘 하이드로젠 포스페이트 트리하이드레이트(K₂HPO₄ㆍ3H₂O), 포타슘 포스페이트 트리베이직(K₃PO₄), 디암모늄 하이드로젠 포스페이트((NH₄)₂HPO₄), 암모늄 포스페이트 트리하이드레이트((NH₄)₃PO₄ㆍ3H₂O), 소듐 하이드로젠 카보네이트(NaHCO₃), 소듐 카보네이트(Na₂CO₃), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.

본 발명의 방법의 단계(c)는 상기 몰드로부터 상기 성형품을 제거하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 방법의 단계(c)는 상기 페이스트로부터 액체의 일부를 제거해서, 상기 페이스트의 액체/파우더의 비를 감소시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 방법의 단계(c)는, 상기 페이스트로부터 액체의 일부를 제거하기 위해서 상기 경화 반응이 완료되기 전에, 상기 몰드에서 상기 페이스트를 바람직하게는 1~500MPa로 가압하여, 상기 페이스트의 액체/파우더의 비를 감소시키는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 단계(c)는 상기 가압하는 동안 상기 페이스트를 가열하는 단계를 더 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 방법의 단계(c)는 성형하는 동안 상기 페이스트를 가열하는 단계 를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 방법의 단계(d)는 상기 함침하는 동안 함침액을 바람직하게는 30~90℃의 온도에서 가열하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 방법은 상기 함침액으로부터 상기 성형품을 제거한 후에 상기 성형품을 건조시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 방법은 상기 함침액으로부터 상기 성형품을 제거한 후에, 바람직하게는 50~500℃의 온도에서, 상기 성형품을 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 방법에 따라 제조된, 칼슘 포스페이트 성형품은 의료용 임플란트 또는 복합체의 강화 성분으로서 사용될 수 있다.

본 발명의 제2의 바람직한 구체예에 따르면, 다공성의 경화 CPC 성형품을 제조하는 방법이 제공된다. 제2의 바람직한 구체예는, 단계(a)에서 사용된 칼슘 포스페이트 시멘트 파우더를 기공-형성 파우더와 혼합한다는 주요 차이점을 제외하고는 제1의 구체예와 유사하다. 제2의 바람직한 구체예에 따른 다공성 경화 CPC 성형품을 제조하는 방법은 다음의 단계들을 포함한다:

ⅰ) 칼슘 포스페이트 시멘트, 기공-형성 파우더 및 세팅액을 포함하는 페이스트로부터 성형품을 제조하는 단계;

ⅱ) 제1 기간 동안 담금액에 상기 성형품을 담그어, 상기 기공-형성 파우더를 담금액에 용해시키고, 상기 성형품에 기공을 형성시키는 단계;

ⅲ) 상기 담금액으로부터 결과의 다공성 성형품을 제거하는 단계; 및

ⅳ) 제2 기간 동안 함침액에 단계 ⅲ)으로부터 얻어진 다공성 성형품을 담그 어, 함침액으로부터 제거된 결과의 성형품의 압축강도가 상기 함침 처리되지 않은 다공성 성형품의 압축강도보다 증가되도록 하는 단계,

여기에서, 상기 담금액과 함침액이 같을때, 단계 ⅲ)은 생략되고, 제1 및 제2의 기간 이후에 담금액으로부터 제거된 결과의 다공성 성형품의 압축강도는 제1의 기간 이후에 제거된 결과의 다공성 성형품의 압축강도에 비하여 증가된다.

상기 기공-형성 파우더는 LiCl, KCl, NaCl, MgCl₂, CaCl₂, NaIO₃, KI, Na₃PO₄, K₃PO₄, Na₂CO₃, 아미노산-소듐염, 아미노산-포타슘염, 글루코오스, 다당, 지방산-소듐염, 지방산-포타슘염, 포타슘 비타르트레이트(KHC₄H₄O₆), 포타슘 카보네이트, 포타슘 글루코네이트(KC₆H₁₁O₇), 포타슘-소듐 타르트레이트(KNaC₄H₄O₆ㆍ4H₂O), 포타슘 설페이트(K₂SO₄), 소듐 설페이트 및 소듐 락테이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 단계 ⅱ)에서 상기 담금액과, 단계 ⅳ)에서 상기 함침액은 독립적으로 산성 수용액, 염기성 수용액, 생리식염수, 유기용매, 또는 실질적으로 순수이다. 상기 담금액은 적어도 하나의 Ca 및 P 원을 포함할 수 있다. 상기 담금액은 행크스 용액, HCl 수용액 또는 (NH₄)₂HPO₄의 수용액일 수 있다.

단계 ⅳ)에서의 상기 함침액은 단계 ⅰ)에 있어서 담금액과 다르거나 또는 같을 수 있다.

단계 ⅱ)에 있어서 제1 기간은 10분 이상인 것이 바람직하고, 1일 이상인 것 이 더욱 바람직하다.

단계 ⅳ)에 있어서 제2 기간은 10분 이상인 것이 바람직하고, 1일 이상인 것이 더욱 바람직하다.

단계 ⅱ) 및 ⅳ)에 있어서 담금은 실온에서 수행되거나 또는 약 30~90℃의 온도에서 수행되는 것이 바람직하다.

단계 ⅰ)에 있어서 상기 페이스트는 리빙 셀을 더 포함하는 것이 바람직하다.

단계 ⅱ)에 있어서 상기 담금액은 리빙 셀을 포함하는 것이 바람직하다.

단계 ⅳ)에 있어서 상기 함침액은 리빙 셀을 포함하는 것이 바람직하다.

단계 ⅳ)에 있어서 상기 함침액으로부터 제거된, 증가된 압축강도를 갖는 상기 다공성 성형품은 적어도 20부피%의 다공도를 갖는 것이 바람직하고, 40~90부피%의 다공도를 갖는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 방법에 따라 제조된 다공성 경화 CPC 성형품은 조직-구조화 골격, 의료용 임플란트 또는 복합체의 강화 성분으로서 사용될 수 있다.

본 발명의 제3의 바람직한 구체예에 따르면, 인공 골 임플란트의 사용을 위한 이중 기능성 경화 CPC 성형품을 제조하는 방법이 제공된다. 제3의 바람직한 구체예는 기본적으로 제1 구체예와 제2 구체예의 조합이고, 여기에서 기공-형성 파우더가 없는 제1 CPC 페이스트와 기공-형성 파우더를 포함하는 제2 CPC 페이스트가 성형품의 성형을 위해 사용되고, 함침액에 상기 성형품을 담그어, 기공-형성 파우더가 담금액에서 용해되고, 경화된 CPC가 압축강도를 얻으면서 성형품에 기공이 형 성된다. 본 발명의 제3의 바람직한 구체예의 특징들은 다음을 포함한다(그러나 이것들에 제한되는 것은 아니다):

1. 두 대향면을 가지는 피질 부분, 및 상기 피질 부분 내에 통합 배치되고, 상기 두 대향면을 통하여 노출된 해면조직 부분을 포함하고, 상기 피질 부분은 40부피% 미만의 다공도를 가지는 경화 칼슘 포스페이트 시멘트를 포함하고, 상기 해면조직 부분은 20부피% 이상의 다공도를 가지고, 상기 피질 부분의 다공도 보다 큰 다공도를 가지는, 다공성 경화 칼슘 포스페이트 시멘트를 포함하는 인공 골 임플란트.

2. 특징 1에 있어서, 상기 피질 부분은 중공 디스크의 형태이고, 상기 해면조직 부분은 상기 중공 디스크에 의하여 둘러 싸여진 컬럼의 형태인 인공 골 임플란트.

3. 특징 2에 있어서, 상기 컬럼 및 중앙 실린더를 둘러싸고 있는 상기 중공 디스크 사이에, 상기 해면조직 부분에서부터 상기 피질 부분까지의 영역 범위를 가지는 전이 부분을 더 포함하는 인공 골 임플란트.

4. 특징 1에 있어서, 상기 피질 부분은 하나 이상의 세로 관통 구멍을 가지는 디스크의 형태이고, 상기 해면조직 부분은 상기 하나 이상의 세로 관통 구멍에 의하여 둘러 싸여진 하나 이상의 컬럼의 형태인 인공 골 임플란트.

5. 특징 1에 있어서, 상기 피질 부분의 상기 경화 칼슘 포스페이트 시멘트는 주된 상으로서 고온 소결 아파타이트 상보다 넓은 특징적 X-선 회절 피크를 나타내는 아파타이트 상을 포함하는 인공 골 임플란트.

6. 특징 5에 있어서, 상기 넓은 특징적 X-선 회절 피크는 25~27° 및 30~35°의 2-세타 값에 존재하는 인공 골 임플란트.

7. 특징 1에 있어서, 상기 피질 부분의 상기 경화 칼슘 포스페이트 시멘트는 고온 소결 없이 제조되는 인공 골 임플란트.

8. 특징 1에 있어서, 상기 피질 부분의 상기 경화 칼슘 포스페이트 시멘트는 주된 상으로서 1.5~2.0의 Ca/P 몰비를 가지는 아파타이트 상을 포함하는 인공 골 임플란트.

9. 특징 1에 있어서, 상기 해면조직 부분의 상기 경화 칼슘 포스페이트 시멘트는 주된 상으로서 고온 소결 아파타이트 상보다 넓은 특징적 X-선 회절 피크를 나타내는 아파타이트 상을 포함하는 인공 골 임플란트.

10. 특징 9에 있어서, 상기 X-선 회절 피크는 25~27° 및 30~35°의 2-세타 값에 존재하는 인공 골 임플란트.

11. 특징 1에 있어서, 상기 해면조직 부분의 상기 경화 칼슘 포스페이트 시멘트는 고온 소결 없이 제조되는 인공 골 임플란트.

12. 특징 1에 있어서, 상기 해면조직 부분의 상기 경화 칼슘 포스페이트 시멘트는 주된 상으로서 1.5~2.0의 Ca/P 몰비를 가지는 아파타이트 상을 포함하는 인공 골 임플란트.

13. 특징 1에 있어서, 상기 피질 부분은 상기 임플란트의 10~90부피%를 포함하는 인공 골 임플란트.

14. 특징 1에 있어서, 상기 피질 부분은 30부피% 미만의 다공도를 가지는 인 공 골 임플란트.

15. 특징 1에 있어서, 상기 해면조직 부분은 40~90부피%의 다공도를 가지는 인공 골 임플란트.

16. 하기의 단계들을 포함하는, 두 대향면을 가지는 피질 부분, 및 상기 피질 부분 내에 통합 배치되고, 상기 두 대향면을 통하여 노출된 해면조직 부분을 포함하는 인공 골 임플란트의 제조 방법:

a) 제1 칼슘 포스페이트 시멘트 및 제1 세팅액을 포함하는 제1 페이스트를 제조하는 단계;

b) 제2 칼슘 포스페이트 시멘트, 기공-형성 파우더 및 제2 세팅액을 포함하는 제2 페이스트를 제조하는 단계;

c) ⅰ) 하나 이상의 칸막이벽에 의하여 분리된 2 이상의 셀을 가진 몰드 내에서, 상기 2 이상의 셀 내로 각각 상기 제1 페이스트 및 상기 제2 페이스트를 도입하고, 상기 몰드로부터 상기 하나 이상의 칸막이벽을 제거하여, 상기 몰드 내에서 단일 컬럼 또는 2 이상의 분리된 컬럼의 형태인 상기 제2 페이스트가 상기 제1 페이스트 내로 통합되어 배치된 성형품을 제조하는 단계, 또는 ⅱ) 제1 몰드에서 중간체를 형성하기 위하여, 상기 제1 몰드 내로 상기 제1 페이스트 및 상기 제2 페이스트 중 어느 하나를 도입하고, 적어도 부분적으로 경화 반응을 수행한 후, 제2 몰드 내로 상기 중간체를 투입하고, 상기 제2 몰드 내로 상기 제1 페이스트 및 상기 제2 페이스트 중 다른 하나를 도입하여, 단일 컬럼으로서 또는 2 이상의 분리된 컬럼으로서 상기 제2 페이스트가 상기 제2 몰드 내에서 제1 페이스트 내로 통합되 어 배치된 성형품을 제조하는 단계;

d) 단계 c)로부터 얻어진 성형품을 제1 기간 동안 담금액에 담궈서 상기 기공-형성 파우더를 담금액에 용해시켜, 상기 단일 컬럼 또는 상기 2 이상의 분리된 컬럼 내에서 기공을 형성시키는 단계; 및

e) 상기 담금액으로부터 담궈진 성형품을 제거하는 단계.

17. 특징 16에 있어서, f) 담궈진 성형품을 건조하는 단계를 더 포함하는 인공 골 임플란트의 제조 방법.

18. 특징 16에 있어서, 상기 기공-형성 파우더는 본 발명의 제2의 바람직한 구체예에서 사용된 것과 동일한 것인 인공 골 임플란트의 제조 방법.

19. 특징 16에 있어서, 상기 제1 칼슘 포스페이트 시멘트는 적어도 하나의 Ca 원(source) 및 적어도 하나의 P 원, 또는 적어도 하나의 칼슘 포스페이트 원을 포함하고, 상기 제2 칼슘 포스페이트 시멘트는 적어도 하나의 Ca 원 및 적어도 하나의 P 원, 또는 적어도 하나의 칼슘 포스페이트 원을 포함하는 인공 골 임플란트의 제조 방법.

20. 특징 19에 있어서, 상기 제1 칼슘 포스페이트 시멘트는 적어도 하나의 칼슘 포스페이트 원을 포함하고, 상기 제2 칼슘 포스페이트 시멘트는 적어도 하나의 칼슘 포스페이트 원을 포함하는 인공 골 임플란트의 제조 방법.

21. 특징 20에 있어서, 상기 칼슘 포스페이트 원은 본 발명의 제1의 바람직한 구체예에서 사용된 것과 동일한 것인 인공 골 임플란트의 제조 방법.

22. 특징 21에 있어서, 상기 제1 칼슘 포스페이트 시멘트 및 상기 제2 칼슘 포스페이트 시멘트는 동일한 것인 인공 골 임플란트의 제조 방법.

23. 특징 22에 있어서, 상기 제1 칼슘 포스페이트 시멘트 및 상기 제2 칼슘 포스페이트 시멘트는 테트라칼슘 포스페이트인 인공 골 임플란트의 제조 방법.

24. 특징 16에 있어서, 상기 제1 세팅액 및 제2 세팅액은 독립적으로 산성 용액, 염기성 용액, 또는 실질적으로 순수인 인공 골 임플란트의 제조 방법.

25. 특징 24에 있어서, 상기 산성 용액은 본 발명의 제1의 바람직한 구체예에서 사용된 것과 동일한 것인 인공 골 임플란트의 제조 방법.

26. 특징 22에 있어서, 상기 염기성 용액은 본 발명의 제1의 바람직한 구체예에서 사용된 것과 동일한 것인 인공 골 임플란트의 제조 방법.

27. 특징 16에 있어서, 단계 c-ⅰ)은 상기 제1 페이스트 및 상기 제2 페이스트를 상기 몰드 내에서 경화반응시키는 단계를 더 포함하는 인공 골 임플란트의 제조 방법.

28. 특징 16에 있어서, 단계 c-ⅰ)은 상기 제1 페이스트 및 상기 제2 페이스트로부터 액체의 일부를 제거하기 위하여, 상기 몰드로부터 상기 하나 이상의 칸막이벽을 제거한 후, 상기 몰드 내에서 상기 제1 페이스트 및 상기 제2 페이스트를 가압하여, 상기 제1 페이스트 및 상기 제2 페이스트의 액체/파우더 비를 감소시키고, 상기 제1 페이스트 및 상기 제2 페이스트를 상기 몰드 내에서 경화반응시키는 단계를 더 포함하는 인공 골 임플란트의 제조 방법.

29. 특징 16에 있어서, 단계 c-ⅱ)는 상기 중간체를 상기 제1 몰드 내에서 경화반응시키고, 상기 제1 페이스트 및 상기 제2 페이스트 중 상기 다른 하나를 상 기 제2 몰드 내에서 경화반응시키는 단계를 더 포함하는 인공 골 임플란트의 제조 방법.

30. 특징 16에 있어서, 상기 단계 c-ⅱ)는 상기 중간체의 경화반응이 완료되기 전에, 액체의 일부를 제거하기 위하여 상기 제1 몰드 내에서 상기 제1 페이스트 및 상기 제2 페이스트 중 어느 하나를 가압하고, 상기 중간체를 상기 제1 몰드 내에서 경화반응시키고, 상기 제2 몰드 내에서 상기 제1 페이스트 및 상기 제2 페이스트 중 다른 하나를 가압하여, 상기 제1 페이스트 및 상기 제2 페이스트 중 상기 다른 하나의 액체/파우더 비를 감소시키고, 상기 제1 페이스트 및 상기 제2 페이스트를 상기 제2 몰드 내에서 경화반응시키는 단계를 더 포함하는 인공 골 임플란트의 제조 방법.

31. 특징 28에 있어서, 상기 가압은 약 1~500MPa인 인공 골 임플란트의 제조 방법.

32. 특징 30에 있어서, 상기 가압은 약 1~500MPa인 인공 골 임플란트의 제조 방법.

33. 특징 16에 있어서, 상기 담금액은 산성 수용액, 염기성 수용액, 생리식염수, 유기용매, 또는 실질적으로 순수인 인공 골 임플란트의 제조 방법.

34. 특징 33에 있어서, 상기 담금액은 적어도 하나의 Ca 원 및 P 원을 포함하는 인공 골 임플란트의 제조 방법.

35. 특징 33에 있어서, 상기 담금액은 행크스(Hanks') 용액, 염산 수용액 또 는 인산암모늄((NH₄)₂HPO₄)의 수용액인 인공 골 임플란트의 제조 방법.

36. 특징 16에 있어서, 상기 단계 d)의 담그는 과정은 10분 이상의 기간 동안 수행되는 인공 골 임플란트의 제조 방법.

37. 특징 16에 있어서, 상기 단계 d)의 담그는 과정은 1일 이상의 기간 동안 수행되는 인공 골 임플란트의 제조 방법.

38. 특징 16에 있어서, 상기 단계 d)의 담그는 과정은 약 10~90℃의 온도에서 수행되는 인공 골 임플란트의 제조 방법.

39. 특징 38에 있어서, 상기 단계 d)의 담그는 과정은 실온에서 수행되는 인공 골 임플란트의 제조 방법.

40. 특징 17에 있어서, 상기 건조 전에 상기 담궈진 성형품을 세척하고, 결과의 건조된 성형품을 50~500℃의 온도에서 가열하는 단계를 더 포함하는 인공 골 임플란트의 제조 방법.

본 발명에 따라 구성된 인공 골 임플란트의 4가지 다른 구조는 도 1a~1d에 나타내어진다. 도 1a에서, 본 발명의 인공 골 임플란트는 관형의 조밀한 피질 부분(D1)과 관형의 피질 부분(D1)의 홀(hole)을 따라서 중앙에 형성된 조밀한 다공성 해면조직 부분(P1)을 갖는다. 조밀한 피질 부분(D1)과 다공성 해면조직 부분(P1) 모두는 주된 상(phase)으로서 아파타이트 상을 갖는 경화 칼슘 포스페이트 시멘트로 구성된다. 도 1b에서, 본 발명의 인공 골 임플란트는 관형의 조밀한 피질 부분(D1); 관형의 피질 부분 (D1)의 중앙에 실린더형의 다공성 해면조직 부분(P1); 및 관형의 피질 부분(D1)과 연결된 환상의 전이 부분(P2) 및 실린더형 해면조직 부분(P1)을 가진다. 전이 부분(P2)는 주된 상으로서 아파타이트 상을 갖는 경화 칼슘 포스페이트 시멘트로 이루어져 있고, 실린더형의 해면조직 부분(P1)의 낮은 다공도로부터 관형의 피질 부분(D1)의 높은 다공도까지 증가하는 다공도 기울기는 실린더형의 해면조직 부분(P1)을 형성하는 추가의 기공-형성 파우더를 갖는 페이스트와 조밀한 피질 부분(D1)을 형성하는 일반 CPC 파우더로 이루어진 페이스트의 두개의 다른 CPC 페이스트를 성형하는 동안에 인-시튜(in-situ)로 형성된 것일 수 있다.

도 1c 및 1d에 나타낸 것과 같이, 다공성 해면조직 부분(P1)은 조밀한 피질 부분(D1)에 의해 둘러싸여진 분리된 컬럼들의 형태일 수 있다. 다른 구조는 또한 도 1a~1d에 보여진 것 외의 것일 수 있다.

본 발명의 인공 골 임플란트를 제조하기 위한 적합한 방법은, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 중공 실린더형 몰드(20)내에 칸막이벽(10)을 위치시키는 단계; 도 2b에 나타낸 바와 같이, 칼슘 포스페이트 시멘트와 세팅액을 포함하는 제1 페이스트를 환상의 셀내에 붓고, 칼슘 포스페이트 시멘트, 기공-형성 파우더 및 세팅액을 포함하는 제2 페이스트를 중앙 셀내에 붓는 단계; 도 2c에 나타낸 바와 같이, 칸막이벽을 제거하고, 경화하기 전에 CPC 페이스트를 가압하여, 세팅액의 일부를 몰드(20) 및 프레스(30) 및/또는 프레스(30)상에 제공된 홀(도면에는 나타내지 않음)사이의 틈으로부터 제거시키는 단계를 포함한다. CPC 페이스트는 경화 반응에 의하여 아파타이트 상으로 전환될 것이다. 도 2d에서 나타낸 바와 같이, 경화 디스크를 몰드로부터 제거하고, 제2 페이스트로부터 경화된 중앙 부분을 노출시키기 위해서 표 면 마무리 가공을 적용한 후, 도 2e에 나타낸 바와 같이, 담금액조에 담구어, 기공-형성 파우더는 담금액에 용해시키는 한편, 경화 CPC의 압축강도를 증가시킨다. 담금 과정은 10분에서 수일동안 지속될 수 있다. 도 2f에서 나타낸 바와 같이, 인공 골 임플란트를 얻기 위해, 상기와 같이 하여 형성된 복합체 디스크를 담금액조에서 꺼낸 후에, 물로 씻고, 건조하고, 오븐내에서 가열시킨다. 가열은 수시간에서 수일동안 50~500℃의 온도에서 수행되고, 이로 인해 인공 골 임플란트의 피질 부분의 압축강도가 향상된다.

동일한 원료 물질로부터 본 발명의 인공 골 임플란트를 제조하기 위한 다른 방법은, 제1 몰드에 제2 페이스트를 붓는 단계, 제2 페이스트의 액체/파우더의 비가 감소하도록 경화 반응이 완료되기전에 제2 페이스트로부터 세팅액의 일부를 제거하기 위하여 제2 페이스트를 가압하는 단계, 일정 기간 동안, 예를 들면, CPC 파우더, 기공-형성 파우더 및 세팅액의 혼합 개시후 15분 동안 몰드내에서 경화 반응이 진행되게 하여, 직경 7mm의 실린더형 블럭을 얻는 단계를 포함한다. 그런 다음, 실린더형 블럭을 제1 몰드에서 제거하고, 직경 10mm의 제2 몰드의 중앙에 놓는다. 제1 페이스트를 제2 몰드내의 환상의 공간내에 붓고, 제1 페이스트내의 액체/파우더 비가 감소하도록 경화반응이 완료되기 전에, 제1 페이스트로부터 세팅액의 일부를 제거하기 위하여 상기 환상에 대응하는 크기를 갖는 프레스를 사용하여 제1 페이스트를 가압한다. 다시, 제1 페이스트는 아파타이트 상으로 전환하기 위하여 경화반응을 겪게 될 것이다. 도 3a 및 3b에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 인공 골 임플란트를 얻기 위해서, 직경 10mm의 경화 실린더를 제2 몰드로부터 제거한 후, 담금액내에 담구어, 제2 페이스트내에 함유된 기공-형성 파우더를 담금액에 용해시키는 한편, 경화 CPC의 압축 강도를 증가시킨다. 도 3a 및 3b에 나타낸 인공 골 임플란트는 이 방법에서 사용된 제2 몰드를 변형시키고, 제1 페이스트와 제2의 페이스트의 성형의 순서를 변경함에 따라 제조될 수도 있다는 것은 당업자에게는 자명하다.

다음의 예들은 본 발명을 더욱 상세히 설명하나, 많은 변경과 변수들이 당업자에게는 자명할 것이므로, 이 예들이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.

제조예 1: TTCP 파우더의 제조

Ca₂P₂O₇파우더와 CaCO₃파우더를 24시간 동안 에탄올에 균일하게 혼합한 후, 가열하여 건조시키므로써 Ca₄(PO₄)₂O(TTCP)파우더를 제조하였다. Ca₂P₂O₇파우더 대 CaCO₃파우더의 혼합비는 1:1.27(중량비)이었고, 상기 두 파우더를 반응시키기 위하여 상기 파우더 혼합물을 1400℃로 가열하여 TTCP를 형성하였다.

제조예 2: 통상의 TTCP / DCPA -계 CPC 파우더(C- CPC 라 칭함)의 제조

제조예 1로부터 얻어진 결과의 TTCP 파우더를 체에 거르고, 12시간 동안 볼 밀에서 CaHPO₄(DCPA)파우더와 블렌드하였다. 통상의 CPC 파우더를 얻기 위한, TTCP 파우더 대 DCPA파우더의 블렌딩 비율은 1:1(몰비)이었다. 이 C-CPC 파우더의 입자들은 그 표면에 단결정을 갖지 않았다.

제조예 3: 비분산 TTCP / DCPA -계 CPC 파우더( ND - CPC 라 칭함)의 제조

제조예 1의 과정에 따라 제조된 TTCP 파우더를 체에 거르고, CaHPO₄(DCPA) 파우더와 볼 밀에서 12시간 동안 블렌드하였다. TTCP 파우더 대 DCPA 파우더의 블렌딩 비는 1:1(몰비율)이었다. 1ml 용액 당 3g 파우더 혼합물의 농도를 갖는 파우더/용액 혼합물을 얻기 위하여, 결과의 파우더 혼합물을 교반하면서 25mM의 희석 포스페이트 용액에 첨가하였다. 결과의 파우더/용액 혼합물을 펠렛으로 성형하였고, 펠렛을 오븐에서 10분 동안 50℃로 가열하였다. 그런 다음, 비분산 TTCP/DCPA-계 CPC 파우더(ND-CPC)를 얻기 위해서 펠렛을 기계 밀로 20분간 균일하게 분쇄하였다. ND-CPC파우더의 입자들은 그 표면상에 단결정을 갖는다.

조밀한 블럭( Dense blocks )

실시예 1: CPC 블럭의 압축 강도에 대한 담금 시간의 효과

제조예 3으로부터의 ND-CPC파우더를 액체/파우더 비(L/P 비)가 0.4가 되도록, 즉, 4ml액체/10g파우더의 비율이 되도록 1M 인산 용액(pH=5.89)의 세팅 용액에 교반하면서, 첨가했다. 결과의 페이스트를 길이 12mm 및 직경 6mm인 실린더형 스틸 몰드에 채웠고, 최대 압력에 도달할때까지 점점 증가하는 압력으로 압축하였다. 최대 압력을 1분 동안 유지했고, 그런 다음, 압축된 CPC 블럭을 몰드로부터 제거하였다. 15분쯤에 액체 및 파우더의 혼합을 행하였고, 압축된 CPC 블럭을 1일, 4일, 및 16일 동안 행크스 용액에 담그었다. 담금 기간이 각각 다른 3개의 테스트 그룹은 각각 5개의 시료를 가지고, 그들의 압축 강도는 행크스 용액으로부터 제거된 직후 건조처리 없이 AGS-500D 미케니컬 테스터(Shimadzu Co., Ltd., KYoto, Japan)를 이 용하여 측정하였다. 몰드내의 CPC 페이스트를 166.6MPa의 최대 압력으로 압축하였고, 압축 동안의 압축 속도는 0~104.1MPa에서 약 5mm/min; 104.1~138.8MPa에서 3mm/min; 138.8~159.6MPa에서 1mm/min; 159.6~166.6MPa에서 0.5mm/min이었다. 측정된 웨트 시료 압착 강도를 표 1에 나타내었다.

표 1

담금 시간(일)	압축 강도(MPa)	표준 오차(MPa)
담그지 않음	37.3^*	0.6
1일	149.2	12.9
4일	122.7	6.7
16일	116.4	7.7

*이 값은 압축된 CPC 블럭을 행크스 용액에 담그기 전에 측정된 것이고, 제조 몇일 후에 측정된 행크스 용액에 담그지 않았던 압축된 CPC 블럭과 실질적으로 같다.

표 1로부터 볼 수 있듯이, 압축된 CPC 블럭의 압축 강도는 담그지 않은 블럭과 비교하여 1일 담근 것이 현저하게 증가하였고, 담금 시간이 길어질수록 조금씩 감소하였다.

실시예 2: TTCP / DCPA -계 CPC 블럭의 압축강도에 대한 단결정의 효과

실시예 1의 과정을 제조예 2에서 제조된 C-CPC파우더 및 제조예 3에서 제조된 ND-CPC파우더를 이용하여 반복하였다. 이 실시예에서 몰드 내의 CPC 페이스트를 압축하기 위해 적용된 최대 압력은 156.2MPa였다. 담금 시간이 1일인 경우의 결과를 표 2에 나타내었다.

표 2

CPC파우더	압축 강도(MPa)	표준 오차(MPa)
C-CPC(단결정 없음)	62.3	5.0
ND-CPC(단결정 있음)	138.0	8.2

표 2로부터 볼 수 있듯이, 종래의 CPC 파우더(단결정 없음)로부터 제조된 담금처리된 압축 CPC 블럭의 압축 강도 62.3MPa는 표 1에서의 담금처리되지 않은 압축 CPC 블럭의 1.7배이고, 비분산성 CPC 파우더(단결정 있음)로부터 제조된 담금처리된 압축 CPC 블럭의 압축 강도 138.0MPa는 표 1에서의 담금처리되지 않은 압축 CPC 블럭의 3.7배이다.

실시예 3: TTCP -계 CPC 블럭의 압축 강도에 대한 단결정의 효과

제조예 1에서 합성된 Ca₄(PO₄)₂O(TTCP)파우더를 #325 메쉬로 체거름하였다. 이 체거름된 파우더는 약 10㎛의 평균 입자 크기를 갖는다. TTCP 파우더에 HCl수용액(pH=8.0)을 1g TTCP/13ml용액의 비율로 첨가하였다. TTCP 파우더를 HCl수용액에 12시간 동안 담그고, 빠르게 여과하고, 탈이온수로 씻어내고, 다시 진공 펌프로 빠르게 여과하였다. 결과의 파우더 케익은 오븐에서 50℃로 건조하였다. 건조된 파우더를 반으로 나누고, 각각 20분, 120분 동안 분쇄한 후 같이 섞어서, 입자들의 표면에 단결정을 가지는 비분산성 TTCP-계 CPC 파우더를 얻었다. 디암모늄하이드로젠 포스페이트 세팅 용액을 탈이온수 40ml에 디암모늄하이드로젠 포스페이트((NH₄)₂HPO₄) 20g을 용해시켜서 제조하였다. 1일의 담금 시간동안 웨트 시료 압축 강도를 얻기 위하여 실시예 1의 과정을 행하였고, 몰드내의 CPC 페이스트를 압축하기 위한 최대 압력은 156.2MPa였다. 결과를 표 3에 나타내었다.

표 3

CPC파우더	압축 강도(MPa)	표준 오차(MPa)
TTCP(단결정 없음)	79.6	8.8
TTCP(단결정 있음)	100	4.2

실시예 2의 표 2에서의 TTCP/DCPA-계 CPC 파우더와 같은 경향을 표 3에서 볼 수 있다.

실시예 4: ND - CPC 블럭의 압축 강도에 대한 성형 압력의 효과( 저압법 : 0.09~3.5 MPa )

몰드내의 CPC 페이스트를 압축하기 위해 적용된 최대 압력을 166.6MPa에서 표 4에 나타낸 값으로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1의 과정을 반복했다. 담금 시간은 1일이었다. 결과는 표 4에 나타내었다.

표 4

몰드내에서의 CPC 페이스트의 압축 압력(MPa)	압축 강도(MPa)	표준 오차(MPa)
0.09	12.3	2.0
0.35	16.0	2.3
0.7	20.7	2.5
1.4	26.4	1.4
3.5	35.2	3.7

표 4의 값은, 몰드내의 CPC 페이스트를 압축하기 위해 적용된 압력이 증가함에 따라 CPC 블럭의 압축 강도가 증가하는 것을 나타낸다.

실시예 5: ND - CPC 블럭의 압축강도에 대한 몰드내의 CPC 페이스트의 압축 동안의 액체/파우더 비의 감소 효과

몰드내의 CPC 페이스트를 압축하기 위해 적용된 최대 압력을 166.6MPa에서 표 5에 나타낸 값으로 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1의 과정을 반복했다. 담금 시간은 1일이었다. 결과는 표 5에 나타내었다. 압축 동안에 몰드로부터 새는 액체를 측정하였고, 액체/파우더 비를 표 5에 나타낸 바와 같이 재산출하였다. 담금 시 간은 1일이었다. 결과를 표 5에 나타내었다.

표 5

몰드내에서의 CPC 페이스트의 압축 압력(MPa)	L/P비율(액체의 일부가 제거된 후)	압축 강도(MPa)	표준 오차(MPa)
1.4	0.25	26.4	1.4
34.7	0.185	75.3	3.9
69.4	0.172	100.4	6.8
156.2	0.161	138.0	8.2
166.6	0.141	149.2	12.9

표 5의 값은, 성형 동안의 액체/파우더 비가 감소함에 따라 CPC 블럭의 압축 강도가 증가하는 것을 나타낸다.

실시예 6: CPC 블럭의 압축 강도에 대한 후-열처리의 효과

실시예 1의 과정을 반복했다. 담금 시간은 1일이었다. 행크스 용액으로부터 제거된 후의 CPC 블럭에 후-열처리를 행하였다: 1) 1일동안 50℃; 및 2) 1분당 10℃의 가열 속도로 2시간 동안 400℃로 가열. 결과는 표 6에 나타내었다.

표 6

	압축 강도(MPa)	표준 오차(MPa)
후-열처리 하지 않음	149.2	12.9
50℃, 1일	219.4	16.0
400℃, 2시간	256.7	16.2

표 6에서 볼 수 있듯이, 후-열처리는 CPC 블럭의 압축 강도를 향상시켰다.

다공성 블럭

실시예 7: 다공성 CPC 블럭의 압축 강도에 대한 KCl 성분 및 담금 시간의 효과

제조예 3으로부터의 ND-CPC파우더를 액체/파우더 비가 0.4가 되도록, 즉, 4ml액체/10g파우더의 비율이 되도록 1M 인산 용액(pH=5.89)의 세팅 용액에 교반하 면서, 첨가했다. 결과의 혼합물에 예정된 양의 KCl파우더를 강하게 교반하면서, 혼합하였다. 결과의 페이스트를 길이 12mm 및 직경 6mm의 실린더형 스틸 몰드에 채웠고, 3.5MPa의 최대 압력에 도달할때까지 점점 증가하는 압력으로 압축하였다. 최대 압력을 1분 동안 유지했고, 그런 다음, 압축된 CPC 블럭을 몰드로부터 제거하였다. 15분쯤에 액체 및 파우더를 혼합하였고, 압축된 CPC 블럭을 4일, 8일, 및 16일 동안 37℃의 탈이온수에 담그었다. 시료를 건조한 후에, 3개의 다른 담금 기간으로 처리된 시료의 압축 강도를 AGS-500D 미케니컬 테스터(Shimadzu Co., Ltd., KYoto, Japan)를 이용하여 측정하였다. 측정된 건조 시료 압축 강도를 표 7에 나타내었다.

표 7

표 7에서 알 수 있듯이, KCl/CPC 중량비가 증가함에 따라 다공성 CPC 블럭의 건조 압축 강도는 감소한다.

실시예 8: 다른 기공-형성 파우더로부터 제조된 다공성 CPC 블럭의 다공도 및 압축 강도

KCl 대신에 당(sugar), KI, C₁₇H₃₃COONa, 및 C₁₃H₂₇COOH를 사용하여 실시예 7의 과정을 반복하였다. 담금 시간은 탈이온수에서 14일이었다. C₁₇H₃₃COONa 및 C₁₃H₂₇COOH을 사용한 경우에, CPC 블럭을 추가로 4일간 에탄올에 더 담그었다. 조건 및 결과를 표 8에 나타내었다.

표 8

기공-형성 파우더	S^a ⁾	C.S.(MPa)^b)	다공도(vol%)^c)
당	1	4.1	58.4
KI	2	4.3	62.2
KI	3	1.7	75.5
C₁₇H₃₃COONa	1	8.0	56.0
C₁₃H₂₇COO	2	5.9	60.1

a) S = 기공-형성 파우더/CPC 부피비

b) C.S = 건조 압축 강도(이하, C.S.라 약칭함)

c) 다공도: 다공도(부피%)는 아르키메데스법에 의해 측정되었고, ASTM C830으로 산출하였다.

표 8에서 알 수 있듯이, 다양한 수용성 파우더들이 본 발명의 방법에 따라 다공성 CPC 블럭의 제조에 이용될 수 있다.

이중-기능성 블럭

실시예 9

제조예 3으로부터의 ND-CPC 파우더를 액체/파우더 비가 0.4가 되도록, 즉, 4ml액체/10g파우더의 비율이 되도록 1M 인산 용액(pH=5.89)의 세팅 용액에 교반하면서, 첨가했다. 결과의 혼합물에 KCl파우더/CPC의 부피비가 2가 되도록, KCl파우더를 강하게 교반하면서 혼합하였다. 결과의 페이스트를 길이 12mm 및 직경 7mm의 실린더형 스틸 몰드에 채웠고, 3.5MPa의 최대 압력에 도달할때까지 점점 증가하는 압력으로 압축하였다. 최대 압력을 1분 동안 유지했고, 15분쯤에 압축된 CPC 블럭을 몰드로부터 제거한 후, 액체 및 파우더를 혼합하였다.

직경 7mm인 결과의 실린더를 직경이 10mm인 다른 실린더형 스틸 몰드내에 놓았다. 제조예 3으로부터의 ND-CPC파우더를 액체/파우더 비가 0.4가 되도록, 즉, 4ml액체/10g파우더의 비율이 되도록 1M 인산 용액(pH=5.89)의 세팅 용액에 교반하면서, 첨가했다. 결과의 페이스트를 상기 실린더와 상기 다른 몰드사이의 틈내에 채웠고, 50MPa의 최대 압력에 도달할때까지 점점 증가하는 압력으로 압축하였다. 최대 압력을 1분 동안 유지했다. 15분쯤에 액체와 ND-CPC파우더를 혼합하고, CPC/KCl 복합체 블럭을 4일 동안, 37℃의 탈이온수에 담그었다. KCl파우더를 탈이온수에 용해시켰고, 환상의 조밀한 CPC 블럭에 의해 둘러싸여진 다공성 CPC 실린더를 갖는 이중-기능성 CPC 블럭을 얻었다.

시료를 건조한 후에, 시료의 압축 강도를 AGS-500D 미케니컬 테스터(Shimadzu Co., Ltd., KYoto, Japan)를 이용하여 측정하였다. 측정된 건조 시료 압축 강도는 68.8MPa이였다.

이중-기능성 CPC 블럭을 의도적으로 깨뜨린 후, 다공성 CPC 실린더 및 환상의 조밀한 CPC 블럭의 다공도를 아르키메데스법으로 측정하였고, ASTM C830으로 산출하였으며, 그 결과는 각각 74% 및 30%이였다.

이중-기능성 CPC 블럭을 분쇄하여 얻은 파우더의 X-선 회절 패턴은 20~40°의 2θ 스캐닝 범위 및 1°/min의 스캐닝 속도에서 2θ=25~27° 및 2θ=20~35°에서 아파타이트의 넓은 특징적 X-선 회절 피크를 나타낸다. 이러한 결과는 상기 파우더가 주요 성분으로서 아파타이트를 갖는 아파타이트와 TTCP의 혼합물인 것을 나타낸다.

본 발명을 임의의 구체예의 상세한 설명을 참조하여 기술하였을지라도, 첨부된 청구의 범위에 포함되는 것을 제외하고는, 그러한 상세한 설명이 본 발명의 범위를 제한하는 의도로 해석되어서는 안된다. 상기 개시의 관점에서, 많은 변형 및 변경이 가능하다.

Claims

두 대향면을 가지는 피질 부분, 및 상기 피질 부분 내에 통합 배치되고, 상기 두 대향면을 통하여 노출된 해면조직 부분을 포함하고, 상기 피질 부분은 40부피% 미만의 다공도를 가지는 경화 칼슘 포스페이트 시멘트를 포함하고, 상기 해면조직 부분은 20부피% 이상의 다공도를 가지고, 상기 피질 부분의 다공도 보다 큰 다공도를 가지는, 다공성 경화 칼슘 포스페이트 시멘트를 포함하는 인공 골 임플란트.
제1항에 있어서, 상기 피질 부분은 중공 디스크의 형태이고, 상기 해면조직 부분은 상기 중공 디스크에 의하여 둘러 싸여진 컬럼의 형태인 인공 골 임플란트.
제2항에 있어서, 상기 컬럼 및 중앙 실린더를 둘러싸고 있는 상기 중공 디스크 사이에, 상기 해면조직 부분에서부터 상기 피질 부분까지의 영역 범위를 가지는 전이 부분을 더 포함하는 인공 골 임플란트.
제1항에 있어서, 상기 피질 부분은 하나 이상의 세로 관통 구멍을 가지는 디스크의 형태이고, 상기 해면조직 부분은 상기 하나 이상의 세로 관통 구멍에 의하여 둘러 싸여진 하나 이상의 컬럼의 형태인 인공 골 임플란트.
제1항에 있어서, 상기 피질 부분의 상기 경화 칼슘 포스페이트 시멘트는 주된 상으로서 고온 소결 아파타이트 상보다 넓은 특징적 X-선 회절 피크를 나타내는 아파타이트 상을 포함하는 인공 골 임플란트.
제5항에 있어서, 상기 넓은 특징적 X-선 회절 피크는 25~27° 및 30~35°의 2-세타 값에 존재하는 인공 골 임플란트.
제1항에 있어서, 상기 피질 부분의 상기 경화 칼슘 포스페이트 시멘트는 고온 소결 없이 제조되는 인공 골 임플란트.
제1항에 있어서, 상기 피질 부분의 상기 경화 칼슘 포스페이트 시멘트는 주된 상으로서 1.5~2.0의 Ca/P 몰비를 가지는 아파타이트 상을 포함하는 인공 골 임플란트.
제1항에 있어서, 상기 해면조직 부분의 상기 경화 칼슘 포스페이트 시멘트는 주된 상으로서 고온 소결 아파타이트 상보다 넓은 특징적 X-선 회절 피크를 나타내는 아파타이트 상을 포함하는 인공 골 임플란트.
제9항에 있어서, 상기 X-선 회절 피크는 25~27° 및 30~35°의 2-세타 값에 존재하는 인공 골 임플란트.
제1항에 있어서, 상기 해면조직 부분의 상기 경화 칼슘 포스페이트 시멘트는 고온 소결 없이 제조되는 인공 골 임플란트.
제1항에 있어서, 상기 해면조직 부분의 상기 경화 칼슘 포스페이트 시멘트는 주된 상으로서 1.5~2.0의 Ca/P 몰비를 가지는 아파타이트 상을 포함하는 인공 골 임플란트.
제1항에 있어서, 상기 피질 부분은 상기 임플란트의 10~90부피%를 포함하는 인공 골 임플란트.
제1항에 있어서, 상기 피질 부분은 30부피% 미만의 다공도를 가지는 인공 골 임플란트.
제1항에 있어서, 상기 해면조직 부분은 40~90부피%의 다공도를 가지는 인공 골 임플란트.
하기의 단계들을 포함하는, 두 대향면을 가지는 피질 부분, 및 상기 피질 부분 내에 통합 배치되고, 상기 두 대향면을 통하여 노출된 해면조직 부분을 포함하는 인공 골 임플란트의 제조 방법:

a) 제1 칼슘 포스페이트 시멘트 및 제1 세팅액을 포함하는 제1 페이스트를 제조하는 단계;

b) 제2 칼슘 포스페이트 시멘트, 기공-형성 파우더 및 제2 세팅액을 포함하는 제2 페이스트를 제조하는 단계;

c) ⅰ) 하나 이상의 칸막이벽에 의하여 분리된 2 이상의 셀을 가진 몰드 내에서, 상기 2 이상의 셀 내로 각각 상기 제1 페이스트 및 상기 제2 페이스트를 도입하고, 상기 몰드로부터 상기 하나 이상의 칸막이벽을 제거하여, 상기 몰드 내에서 단일 컬럼 또는 2 이상의 분리된 컬럼의 형태인 상기 제2 페이스트가 상기 제1 페이스트 내로 통합되어 배치된 성형품을 제조하는 단계, 또는 ⅱ) 제1 몰드에서 중간체를 형성하기 위하여, 상기 제1 몰드 내로 상기 제1 페이스트 및 상기 제2 페이스트 중 어느 하나를 도입하고, 적어도 부분적으로 경화 반응을 수행한 후, 제2 몰드 내로 상기 중간체를 넣고, 상기 제2 몰드 내로 상기 제1 페이스트 및 상기 제2 페이스트 중 다른 하나를 도입하여, 단일 컬럼으로서 또는 2 이상의 분리된 컬럼으로서 상기 제2 페이스트가 상기 제2 몰드 내에서 제1 페이스트 내로 통합되어 배치된 성형품을 제조하는 단계;

d) 단계 c)로부터 얻어진 성형품을 제1 기간 동안 담금액에 담궈서 상기 기공-형성 파우더를 담금액에 용해시켜, 상기 단일 컬럼 또는 상기 2 이상의 분리된 컬럼 내에 기공을 형성시키는 단계; 및

e) 상기 담금액으로부터 담궈진 성형품을 제거하는 단계.
제16항에 있어서, f) 담궈진 성형품을 건조하는 단계를 더 포함하는 인공 골 임플란트의 제조 방법.
제16항에 있어서, 상기 기공-형성 파우더는 LiCl, KCl, NaCl, MgCl₂, CaCl₂, NaIO₃, KI, Na₃PO₄, K₃PO₄, Na₂CO₃, 아미노산 소듐염, 아미노산 포타슘염, 글루코오스, 다당, 지방산 소듐염, 지방산 포타슘염, 포타슘 비타르트레이트(KHC₄H₄O₆), 포타슘 카르보네이트, 포타슘 글루코네이트(KC₆H₁₁O₇), 포타슘-소듐 타르트레이트(KNaC₄H₄O₆ㆍ4H₂O), 포타슘 설페이트(K₂SO₄), 소듐 설페이트, 및 소듐 락테이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 인공 골 임플란트의 제조 방법.
제16항에 있어서, 상기 제1 칼슘 포스페이트 시멘트는 적어도 하나의 Ca 원(source) 및 적어도 하나의 P 원, 또는 적어도 하나의 칼슘 포스페이트 원을 포함하고, 상기 제2 칼슘 포스페이트 시멘트는 적어도 하나의 Ca 원 및 적어도 하나의 P 원, 또는 적어도 하나의 칼슘 포스페이트 원을 포함하는 인공 골 임플란트의 제조 방법.
제19항에 있어서, 상기 제1 칼슘 포스페이트 시멘트는 적어도 하나의 칼슘 포스페이트 원을 포함하고, 상기 제2 칼슘 포스페이트 시멘트는 적어도 하나의 칼 슘 포스페이트 원을 포함하는 인공 골 임플란트의 제조 방법.
제20항에 있어서, 상기 칼슘 포스페이트 원은 알파-트리칼슘 포스페이트(α-TCP), 베타-트리칼슘 포스페이트(β-TCP), 테트라칼슘 포스페이트(TTCP), 모노칼슘 포스페이트 모노하이드레이트(MCPM), 모노칼슘 포스페이트 언하이드러스(MCPA), 디칼슘 포스페이트 디하이드레이트(DCPD), 디칼슘 포스페이트 언하이드러스(DCPA), 옥타칼슘 포스페이트(OCP), 칼슘 디하이드로젠 포스페이트, 칼슘 디하이드로젠 포스페이트 하이드레이트, 산 칼슘 피로포스페이트, 언하이드러스 칼슘 하이드로젠 포스페이트, 칼슘 하이드로젠 포스페이트 하이드레이트, 칼슘 피로포스페이트, 칼슘 트리포스페이트, 칼슘 포스페이트 트리베이직, 칼슘 폴리포스페이트, 칼슘 메타포스페이트, 언하이드러스 트리칼슘 포스페이트, 트리칼슘 포스페이트 하이드레이트, 및 무정형 칼슘 포스페이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 인공 골 임플란트의 제조 방법.
제21항에 있어서, 상기 제1 칼슘 포스페이트 시멘트 및 상기 제2 칼슘 포스페이트 시멘트는 동일한 것인 인공 골 임플란트의 제조 방법.
제22항에 있어서, 상기 제1 칼슘 포스페이트 시멘트 및 상기 제2 칼슘 포스페이트 시멘트는 테트라칼슘 포스페이트인 인공 골 임플란트의 제조 방법.
제16항에 있어서, 상기 제1 세팅액 및 제2 세팅액은 독립적으로 산성 용액, 염기성 용액, 또는 실질적으로 순수인 인공 골 임플란트의 제조 방법.
제24항에 있어서, 상기 산성 용액은 질산(HNO₃), 염산(HCl), 인산(H₃PO₄), 탄산(H₂CO₃), 소듐 디하이드로젠 포스페이트(NaH₂PO₄), 소듐 디하이드로젠 포스페이트 모노하이드레이트(NaH₂PO₄ㆍH₂O), 소듐 디하이드로젠 포스페이트 디하이드레이트, 소듐 디하이드로젠 포스페이트 디하이드레이트(dehydrate), 포타슘 디하이드로젠 포스페이트(KH₂PO₄), 암모늄 디하이드로젠 포스페이트(NH₄H₂PO₄), 말산, 아세트산, 락산, 시트르산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 타르타르산, 옥살산 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 인공 골 임플란트의 제조 방법.
제22항에 있어서, 상기 염기성 용액은 암모니아, 암모늄 하이드록사이드, 알칼리 금속 하이드록사이드, 알칼리 토금속 하이드록사이드, 디소듐 하이드로젠 포스페이트(Na₂HPO₄), 디소듐 하이드로젠 포스페이트 도데카하이드레이트, 디소듐 하이드로젠 포스페이트 헵타하이드레이트, 소듐 포스페이트 도데카하이드레이트(Na₃PO₄ㆍ12H₂O), 디포타슘 하이드로젠 포스페이트(K₂HPO₄), 포타슘 하이드로젠 포스페이트 트리하이드레이트(K₂HPO₄ㆍ3H₂O), 포타슘 포스페이트 트리베이직(K₃PO₄), 디암모늄 하이드로젠 포스페이트((NH₄)₂HPO₄), 암모늄 포스페이트 트리하이드레이트 ((NH₄)₃PO₄ㆍ3H₂O), 소듐 하이드로젠 카보네이트(NaHCO₃), 소듐 카보네이트(Na₂CO₃), 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 인공 골 임플란트의 제조 방법.
제16항에 있어서, 단계 c-ⅰ)은 상기 제1 페이스트 및 상기 제2 페이스트를 상기 몰드 내에서 경화반응시키는 단계를 더 포함하는 인공 골 임플란트의 제조 방법.
제16항에 있어서, 단계 c-ⅰ)은 상기 제1 페이스트 및 상기 제2 페이스트로부터 액체의 일부를 제거하기 위하여, 상기 몰드로부터 상기 하나 이상의 칸막이벽을 제거한 후, 상기 몰드 내에서 상기 제1 페이스트 및 상기 제2 페이스트를 가압하여, 상기 제1 페이스트 및 상기 제2 페이스트의 액체/파우더 비를 감소시키고, 상기 제1 페이스트 및 상기 제2 페이스트를 상기 몰드 내에서 경화반응시키는 단계를 더 포함하는 인공 골 임플란트의 제조 방법.
제16항에 있어서, 단계 c-ⅱ)는 상기 중간체를 상기 제1 몰드 내에서 경화반응시키고, 상기 제1 페이스트 및 상기 제2 페이스트 중 상기 다른 하나를 상기 제2 몰드 내에서 경화반응시키는 단계를 더 포함하는 인공 골 임플란트의 제조 방법.
제16항에 있어서, 상기 단계 c-ⅱ)는 상기 중간체의 경화반응이 완료되기 전 에, 액체의 일부를 제거하기 위하여 상기 제1 몰드 내에서 상기 제1 페이스트 및 상기 제2 페이스트 중 어느 하나를 가압하고, 상기 중간체를 상기 제1 몰드 내에서 경화반응시키고, 상기 제2 몰드 내에서 상기 제1 페이스트 및 상기 제2 페이스트 중 다른 하나를 가압하여, 상기 제1 페이스트 및 상기 제2 페이스트 중 상기 다른 하나의 액체/파우더 비를 감소시키고, 상기 제1 페이스트 및 상기 제2 페이스트를 상기 제2 몰드 내에서 경화반응시키는 단계를 더 포함하는 인공 골 임플란트의 제조 방법.
제28항에 있어서, 상기 가압은 약 1~500MPa인 인공 골 임플란트의 제조 방법.
제30항에 있어서, 상기 가압은 약 1~500MPa인 인공 골 임플란트의 제조 방법.
제16항에 있어서, 상기 담금액은 산성 수용액, 염기성 수용액, 생리식염수, 유기용매, 또는 실질적으로 순수인 인공 골 임플란트의 제조 방법.
제33항에 있어서, 상기 담금액은 적어도 하나의 Ca 원 및 P 원을 포함하는 인공 골 임플란트의 제조 방법.
제33항에 있어서, 상기 담금액은 행크스(Hanks') 용액, 염산 수용액 또는 인산암모늄((NH₄)₂HPO₄)의 수용액인 인공 골 임플란트의 제조 방법.
제16항에 있어서, 상기 단계 d)의 담그는 과정은 10분 이상의 기간 동안 수행되는 인공 골 임플란트의 제조 방법.
제16항에 있어서, 상기 단계 d)의 담그는 과정은 1일 이상의 기간 동안 수행되는 인공 골 임플란트의 제조 방법.
제16항에 있어서, 상기 단계 d)의 담그는 과정은 약 10~90℃의 온도에서 수행되는 인공 골 임플란트의 제조 방법.
제38항에 있어서, 상기 단계 d)의 담그는 과정은 실온에서 수행되는 인공 골 임플란트의 제조 방법.
제17항에 있어서, 상기 건조 전에 상기 담궈진 성형품을 세척하고, 결과의 건조된 성형품을 50~500℃의 온도에서 가열하는 단계를 더 포함하는 인공 골 임플란트의 제조 방법.
단단한 칼슘 포스페이트 성형품을 일정 기간 동안 함침액으로 함침시켜, 함침액으로부터 제거된 결과의 함침된 성형품의 압축 강도가 상기 함침 처리되지 않은 상기 단단한 성형품의 압축 강도보다 증가되도록 하는 단계를 포함하는 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제41항에 있어서, 상기 함침액은 산성 용액, 염기성 용액, 생리식염수, 유기용매, 또는 실질적으로 순수인 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제42항에 있어서, 상기 함침액은 적어도 하나의 Ca 원 및 P 원을 포함하는 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제42항에 있어서, 상기 함침액은 행크스(Hanks') 용액, 염산 수용액 또는 인산암모늄((NH₄)₂HPO₄)의 수용액인 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제41항에 있어서, 상기 단단한 칼슘 포스페이트 성형품은 칼슘 포스페이트 시멘트의 페이스트로부터의 성형품인 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제41항에 있어서, 상기 함침 과정은 10분 이상의 기간 동안 수행되는 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제46항에 있어서, 상기 함침 과정은 12~96시간 동안 수행되는 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제41항에 있어서, 상기 함침 과정은 실온 또는 30~90℃의 온도에서 수행되는 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제45항에 있어서, 상기 칼슘 포스페이트 시멘트는 알파-트리칼슘 포스페이트(α-TCP), 베타-트리칼슘 포스페이트(β-TCP), 테트라칼슘 포스페이트(TTCP), 모노칼슘 포스페이트 모노하이드레이트(MCPM), 모노칼슘 포스페이트 언하이드러스(MCPA), 디칼슘 포스페이트 디하이드레이트(DCPD), 디칼슘 포스페이트 언하이드러스(DCPA), 옥타칼슘 포스페이트(OCP), 칼슘 디하이드로젠 포스페이트, 칼슘 디하이드로젠 포스페이트 하이드레이트, 산 칼슘 피로포스페이트, 언하이드러스 칼슘 하이드로젠 포스페이트, 칼슘 하이드로젠 포스페이트 하이드레이트, 칼슘 피로포스페이트, 칼슘 트리포스페이트, 칼슘 포스페이트 트리베이직, 칼슘 폴리포스페이트, 칼슘 메타포스페이트, 언하이드러스 트리칼슘 포스페이트, 트리칼슘 포스페이트 하이드레이트, 및 무정형 칼슘 포스페이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 칼슘 포스페이트를 포함하는 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제49항에 있어서, 상기 칼슘 포스페이트 시멘트는 칼슘 포스페이트 입자의 표면에 칼슘 포스페이트 단결정을 가지는 적어도 하나의 칼슘 포스페이트 입자를 포함하고, 상기 칼슘 포스페이트 단결정은 약 1~5000nm의 길이 및 약 1~500nm의 폭을 가지는 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제45항에 있어서, 상기 페이스트는 칼슘 포스페이트 시멘트와 세팅액을 혼합하여 형성되는 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
하기의 단계들을 포함하는 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법:

a) 적어도 하나의 Ca 원 및 적어도 하나의 P 원, 또는 적어도 하나의 칼슘 포스페이트 원을 포함하는 파우더를 제조하는 단계;

b) 상기 파우더를 세팅액과 혼합하여, 페이스트를 형성하고, 상기 페이스트를 경화반응시키는 단계;

c) 상기 경화 반응이 완료되기 전에, 원하는 형태와 크기의 몰드에서 페이스트를 성형품으로 성형하는 단계;

d) 단계 c)로부터 얻어진 경화된 성형품을 함침액으로 함침시켜, 상기 성형품의 강도를 증가시키는 단계; 및

e) 상기 성형품을 상기 함침액으로부터 제거하는 단계.
제52항에 있어서, 상기 단계 a)의 칼슘 포스페이트 원은 알파-트리칼슘 포스페이트(α-TCP), 베타-트리칼슘 포스페이트(β-TCP), 테트라칼슘 포스페이트 (TTCP), 모노칼슘 포스페이트 모노하이드레이트(MCPM), 모노칼슘 포스페이트 언하이드러스(MCPA), 디칼슘 포스페이트 디하이드레이트(DCPD), 디칼슘 포스페이트 언하이드러스(DCPA), 옥타칼슘 포스페이트(OCP), 칼슘 디하이드로젠 포스페이트, 칼슘 디하이드로젠 포스페이트 하이드레이트, 산 칼슘 피로포스페이트, 언하이드러스 칼슘 하이드로젠 포스페이트, 칼슘 하이드로젠 포스페이트 하이드레이트, 칼슘 피로포스페이트, 칼슘 트리포스페이트, 칼슘 포스페이트 트리베이직, 칼슘 폴리포스페이트, 칼슘 메타포스페이트, 언하이드러스 트리칼슘 포스페이트, 트리칼슘 포스페이트 하이드레이트, 및 무정형 칼슘 포스페이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 칼슘 포스페이트를 포함하는 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제52항에 있어서, 상기 칼슘 포스페이트 원은 칼슘 포스페이트 입자의 표면에 칼슘 포스페이트 단결정을 가지는 적어도 하나의 칼슘 포스페이트 입자를 포함하고, 상기 칼슘 포스페이트 단결정은 약 1~5000nm의 길이 및 약 1~500nm의 폭을 가지는 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제52항에 있어서, 상기 단계 b)의 세팅액은 산성 용액, 염기성 용액, 또는 실질적으로 순수인 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제55항에 있어서, 상기 산성 용액은 질산(HNO₃), 염산(HCl), 인산(H₃PO₄), 탄 산(H₂CO₃), 소듐 디하이드로젠 포스페이트(NaH₂PO₄), 소듐 디하이드로젠 포스페이트 모노하이드레이트(NaH₂PO₄ㆍH₂O), 소듐 디하이드로젠 포스페이트 디하이드레이트, 소듐 디하이드로젠 포스페이트 디하이드레이트(dehydrate), 포타슘 디하이드로젠 포스페이트(KH₂PO₄), 암모늄 디하이드로젠 포스페이트(NH₄H₂PO₄), 말산, 아세트산, 락산, 시트르산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 타르타르산, 옥살산 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제55항에 있어서, 상기 염기성 용액은 암모니아, 암모늄 하이드록사이드, 알칼리 금속 하이드록사이드, 알칼리 토금속 하이드록사이드, 디소듐 하이드로젠 포스페이트(Na₂HPO₄), 디소듐 하이드로젠 포스페이트 도데카하이드레이트, 디소듐 하이드로젠 포스페이트 헵타하이드레이트, 소듐 포스페이트 도데카하이드레이트(Na₃PO₄ㆍ12H₂O), 디포타슘 하이드로젠 포스페이트(K₂HPO₄), 포타슘 하이드로젠 포스페이트 트리하이드레이트(K₂HPO₄ㆍ3H₂O), 포타슘 포스페이트 트리베이직(K₃PO₄), 디암모늄 하이드로젠 포스페이트((NH₄)₂HPO₄), 암모늄 포스페이트 트리하이드레이트((NH₄)₃PO₄ㆍ3H₂O), 소듐 하이드로젠 카보네이트(NaHCO₃), 소듐 카보네이트(Na₂CO₃), 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제52항에 있어서, 상기 단계 c)는 상기 몰드로부터 상기 성형품을 제거하는 단계를 더 포함하는 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제52항에 있어서, 상기 단계 c)는 상기 페이스트로부터 액체의 일부를 제거하여, 상기 페이스트의 액체/파우더 비를 감소시키는 단계를 더 포함하는 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제52항에 있어서, 상기 단계 c)는 상기 페이스트로부터 액체의 일부를 제거하기 위하여, 상기 경화반응이 완료되기 전에 상기 몰드 내에서 상기 페이스트를 가압하여, 상기 페이스트의 액체/파우더 비를 감소시키는 단계를 더 포함하는 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제60항에 있어서, 상기 단계 c)는 상기 가압 과정 동안 상기 페이스트를 가열하는 단계를 더 포함하는 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제52항에 있어서, 상기 단계 c)는 성형 과정 동안 상기 페이스트를 가열하는 단계를 더 포함하는 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제52항에 있어서, 상기 단계 d)는 상기 함침 과정 동안 함침액을 가열하는 단계를 더 포함하는 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제63항에 있어서, 상기 단계 d)는 상기 함침 과정 동안 약 30~90℃의 온도에서 함침액을 가열하는 단계를 더 포함하는 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제52항에 있어서, 상기 함침액으로부터 상기 성형품을 제거한 후 상기 성형품을 건조하는 단계를 더 포함하는 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제52항에 있어서, 상기 함침액으로부터 상기 성형품을 제거한 후 상기 성형품을 가열하는 단계를 더 포함하는 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제66항에 있어서, 상기 함침액으로부터 상기 성형품을 제거한 후 50~500℃의 온도에서 가열하는 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제52항에 있어서, 상기 단계 d)의 함침액은 산성 용액, 염기성 용액, 생리식염수, 유기 용매, 또는 실질적으로 순수인 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제68항에 있어서, 상기 함침액은 적어도 하나의 Ca 원 및 P 원을 포함하는 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제68항에 있어서, 상기 함침액은 행크스(Hanks') 용액, 염산 수용액 또는 인 산암모늄((NH₄)₂HPO₄)의 수용액인 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제52항에 있어서, 상기 단계 d)의 함침 과정은 10분 이상의 기간 동안 수행되는 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제71항에 있어서, 상기 함침 과정은 약 12~96 시간 동안 수행되는 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제52항에 있어서, 상기 단계 d)의 함침 과정은 상온에서 수행되는 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
하기의 단계들을 포함하는 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법:

ⅰ) 칼슘 포스페이트 시멘트, 기공-형성 파우더 및 세팅액을 포함하는 페이스트로부터 성형품을 제조하는 단계;

ⅱ) 제1 기간 동안 담금액 내에 상기 성형품을 담구어, 상기 기공-형성 파우더를 담금액에 용해시켜, 상기 성형품 내에 기공을 형성시키는 단계;

ⅲ) 상기 담금액으로부터 결과의 다공성 성형품을 제거하는 단계; 및

ⅳ) 제2 기간 동안 함침액 내에 단계 ⅲ)으로부터의 다공성 성형품을 담구어, 함침액으로부터 제거된 결과의 성형품의 압축 강도가 상기 함침 처리되지 않은 상기 다공성 성형품의 압축 강도보다 증가되도록 하는 단계,

여기에서, 담금액 및 함침액이 동일할 때, 단계 ⅲ)은 생략되고, 제1 및 제2 기간 후 담금액으로부터 제거된 결과의 다공성 성형품의 압축 강도는 제1 기간 후 제거된 결과의 다공성 성형품의 압축 강도보다 증가된다.
제74항에 있어서, 상기 기공-형성 파우더는 LiCl, KCl, NaCl, MgCl₂, CaCl₂, NaIO₃, KI, Na₃PO₄, K₃PO₄, Na₂CO₃, 아미노산 소듐염, 아미노산 포타슘염, 글루코오스, 다당, 지방산 소듐염, 지방산 포타슘염, 포타슘 비타르트레이트(KHC₄H₄O₆), 포타슘 카르보네이트, 포타슘 글루코네이트(KC₆H₁₁O₇), 포타슘-소듐 타르트레이트(KNaC₄H₄O₆ㆍ4H₂O), 포타슘 설페이트(K₂SO₄), 소듐 설페이트, 및 소듐 락테이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제74항에 있어서, 상기 담금액은 산성 용액, 염기성 용액, 생리식염수, 유기 용매, 또는 실질적으로 순수인 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제76항에 있어서, 상기 담금액은 적어도 하나의 Ca 원 및 P 원을 포함하는 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제76항에 있어서, 상기 담금액은 행크스(Hanks') 용액, 염산 수용액 또는 인산암모늄((NH₄)₂HPO₄)의 수용액인 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제76항에 있어서, 상기 담금액 및 함침액은 동일한 것인 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제77항에 있어서, 상기 담금액 및 함침액은 동일한 것인 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제78항에 있어서, 상기 담금액 및 함침액은 동일한 것인 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제74항에 있어서, 상기 담금액 및 함침액은 상이한 것인 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제82항에 있어서, 상기 함침액은 산성 용액, 염기성 용액, 생리식염수, 유기 용매, 또는 실질적으로 순수인 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제83항에 있어서, 상기 함침액은 적어도 하나의 Ca 원 및 P 원을 포함하는 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제83항에 있어서, 상기 함침액은 행크스(Hanks') 용액, 염산 수용액 또는 인산암모늄((NH₄)₂HPO₄)의 수용액인 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제74항에 있어서, 상기 제1 기간은 10분 이상인 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제86항에 있어서, 상기 제1 기간은 1일 이상인 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제74항에 있어서, 상기 제2 기간은 10분 이상인 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제88항에 있어서, 상기 제2 기간은 1일 이상인 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제74항에 있어서, 상기 단계 ⅱ) 및 단계 ⅳ)의 담금 과정은 실온 또는 30~90℃의 온도에서 수행되는 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제74항에 있어서, 상기 단계 ⅰ)은 하기의 단계들을 포함하는 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법:

a) 적어도 하나의 Ca 원 및 적어도 하나의 P 원, 또는 적어도 하나의 칼슘 포스페이트 원을 포함하는 상기 칼슘 포스페이트 시멘트로서 제1 파우더를 제조하는 단계;

b) 상기 페이스트를 제조하기 위하여, 상기 제1 파우더 및 기공-형성 파우더를 상기 세팅액과 혼합하고, 상기 제1 파우더 및 상기 세팅액을 경화반응시키는 단계;

c) 상기 경화 반응이 완료되기 전에 원하는 형태 및 크기의 몰드 내에서 상기 페이스트를 성형품으로 성형하는 단계; 및

d) 상기 몰드로부터 상기 성형품을 제거하는 단계.
제91항에 있어서, 상기 단계 a)의 칼슘 포스페이트 원은 알파-트리칼슘 포스페이트(α-TCP), 베타-트리칼슘 포스페이트(β-TCP), 테트라칼슘 포스페이트(TTCP), 모노칼슘 포스페이트 모노하이드레이트(MCPM), 모노칼슘 포스페이트 언하이드러스(MCPA), 디칼슘 포스페이트 디하이드레이트(DCPD), 디칼슘 포스페이트 언하이드러스(DCPA), 옥타칼슘 포스페이트(OCP), 칼슘 디하이드로젠 포스페이트, 칼슘 디하이드로젠 포스페이트 하이드레이트, 산 칼슘 피로포스페이트, 언하이드러스 칼슘 하이드로젠 포스페이트, 칼슘 하이드로젠 포스페이트 하이드레이트, 칼슘 피 로포스페이트, 칼슘 트리포스페이트, 칼슘 포스페이트 트리베이직, 칼슘 폴리포스페이트, 칼슘 메타포스페이트, 언하이드러스 트리칼슘 포스페이트, 트리칼슘 포스페이트 하이드레이트, 및 무정형 칼슘 포스페이트로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 칼슘 포스페이트를 포함하는 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제92항에 있어서, 상기 단계 a)의 칼슘 포스페이트 원은 테트라칼슘 포스페이트(TTCP)인 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제92항에 있어서, 상기 칼슘 포스페이트 원은 칼슘 포스페이트 입자의 표면에 칼슘 포스페이트 단결정을 가지는 적어도 하나의 칼슘 포스페이트 입자를 포함하고, 상기 칼슘 포스페이트 단결정은 약 1~5000nm의 길이 및 약 1~500nm의 폭을 가지는 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제92항에 있어서, 상기 단계 b)의 세팅액은 산성 용액, 염기성 용액, 또는 실질적으로 순수인 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제95항에 있어서, 상기 산성 용액은 질산(HNO₃), 염산(HCl), 인산(H₃PO₄), 탄산(H₂CO₃), 소듐 디하이드로젠 포스페이트(NaH₂PO₄), 소듐 디하이드로젠 포스페이트 모노하이드레이트(NaH₂PO₄ㆍH₂O), 소듐 디하이드로젠 포스페이트 디하이드레이트, 소듐 디하이드로젠 포스페이트 디하이드레이트(dehydrate), 포타슘 디하이드로젠 포스페이트(KH₂PO₄), 암모늄 디하이드로젠 포스페이트(NH₄H₂PO₄), 말산, 아세트산, 락산락산르산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, 타르타르산, 옥살산 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제95항에 있어서, 상기 염기성 용액은 암모니아, 암모늄 하이드록사이드, 알칼리 금속 하이드록사이드, 알칼리 토금속 하이드록사이드, 디소듐 하이드로젠 포스페이트(Na₂HPO₄), 디소듐 하이드로젠 포스페이트 도데카하이드레이트, 디소듐 하이드로젠 포스페이트 헵타하이드레이트, 소듐 포스페이트 도데카하이드레이트(Na₃PO₄ㆍ12H₂O), 디포타슘 하이드로젠 포스페이트(K₂HPO₄), 포타슘 하이드로젠 포스페이트 트리하이드레이트(K₂HPO₄ㆍ3H₂O), 포타슘 포스페이트 트리베이직(K₃PO₄), 디암모늄 하이드로젠 포스페이트((NH₄)₂HPO₄), 암모늄 포스페이트 트리하이드레이트((NH₄)₃PO₄ㆍ3H₂O), 소듐 하이드로젠 카보네이트(NaHCO₃), 소듐 카보네이트(Na₂CO₃), 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제91항에 있어서, 상기 단계 c)는 상기 페이스트로부터 액체의 일부를 제거 하여, 상기 페이스트의 액체/파우더 비를 감소시키는 단계를 더 포함하는 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제91항에 있어서, 상기 단계 c)는 상기 페이스트로부터 액체의 일부를 제거하기 위하여, 상기 경화반응이 완료되기 전에 상기 몰드 내에서 상기 페이스트를 가압하여, 상기 페이스트의 액체/파우더 비를 감소시키는 단계를 더 포함하는 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제99항에 있어서, 상기 가압은 약 1~500MPa인 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제99항에 있어서, 상기 단계 c)는 상기 가압 과정 동안 상기 페이스트를 가열하는 단계를 더 포함하는 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제91항에 있어서, 상기 단계 c)는 성형 과정 동안 상기 페이스트를 가열하는 단계를 더 포함하는 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제74항에 있어서, 상기 함침액으로부터 증가된 압축 강도를 가지는 결과의 다공성 성형품을 제거하고, 상기 함침액으로부터 제거한 후 상기 다공성 성형품을 세척 및 건조하는 단계를 더 포함하는 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방 법.
제103항에 있어서, 세척 및 건조된 결과의 다공성 성형품을 가열하는 단계를 더 포함하는 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제104항에 있어서, 상기 가열은 50~500℃의 온도에서 수행되는 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제74항에 있어서, 상기 단계 ⅰ)의 상기 페이스트는 리빙(living) 셀을 더 포함하는 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제74항에 있어서, 단계 ⅱ)의 상기 담금액은 리빙 셀을 포함하는 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제74항에 있어서, 단계 ⅳ)의 상기 함침액은 리빙 셀을 포함하는 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제74항에 있어서, 단계 ⅳ)의 상기 함침액으로부터 제거된 증가된 압축 강도를 가지는 상기 다공성 성형품은 적어도 30부피%의 다공도를 가지는 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.
제74항에 있어서, 단계 ⅳ)의 상기 함침으로부터 제거된 증가된 압축 강도를 가지는 상기 다공성 성형품은 적어도 50~90부피%의 다공도를 가지는 다공성 칼슘 포스페이트 성형품의 제조 방법.