KR20090057912A

KR20090057912A - 볼로 이루어진 임플란트

Info

Publication number: KR20090057912A
Application number: KR1020080120409A
Authority: KR
Inventors: 이부락
Original assignee: 이부락
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2008-12-01
Publication date: 2009-06-08
Also published as: KR20090057911A

Abstract

본 발명은 구형의 볼과 볼이 소성 결합된 볼의 집합체로 이루어진 것을 특징으로 하는 임플란트에 관한 것으로 구형의 볼들이 결합된 집합체로 하여 임플란트 모체를 성형시켜 많은 기공이 구비되도록 함으로 세포와의 친화력 및 활착력을 높이고, 장기간 흔들림 없이 인공치아를 사용함과 동시에 임플란트(픽스츄어)가 설치된 잇몸 뼈의 구멍이 커지는 것을 방지토록 한 다수의 세라믹 볼 집합체로 이루어진 임플란트에 관한 것이다.

임플란트, 픽스츄어, 세라믹 볼, 인공치아

Description

볼로 이루어진 임플란트{A IMPLANT CONSISTING OF　BALL}

본 발명은 생체적합성이 뛰어난 임플란트에 관한 것이다.

기존에는 티타늄 등의 금속으로 이루어진 임플란트를 사용하고 있다. 따라서, 잇몸의 인공치아 또는 척추, 고관절, 슬기 관절, 뼈 등에 설치시 금속재의 임플란트에 세포가 자라지 않고 거부 반응을 일으켜 수술 후유증이 발생되는 문제점이 있으며, 특히, 골절된 뼈를 고정하기 위한 볼트형태의 임플란트 또는 인공치아의 임플란트로 사용시 설치된 금속 임플란트의 표면 주변의 골 세포가 손상 됨으로 5년 내지 10년이 지나면 임플란트(픽스츄어)가 설치된 주변 뼈에 더 큰 구멍이 생김으로 차후에는 임플란트를 설치하지 못하는 문제점이 있었다.

실용신안등록 제0433571호 "지르코니아를 포함하는 치과용 임플란트"는 치아가 상실된 부위의 치조골에 매식되는 픽스츄어와, 인공치관이 고정 결합되는 어버트먼트를 포함하는 치과용 임플란트에 있어서, 상기 픽스츄어는 하단부 방향으로 내려갈수록 테이퍼진 형상으로 형성되며, 상기 픽스츄어의 외주 면에 형성되는 나 사 산 및 상기 나사 산의 선단에서 상기 픽스츄어의 하단부 방향으로 오목한 라운드 형상의 라운드부 가지는 나사 부를 더 포함하고, 지르코니아-알루미나 복합체를 포함하는 재질로 구성된 것이 개시되어 있으나, 상기 실용신안등록은 지르코니아-알루미나 및 아파타이트계 화합물로 이루어진 것으로 분말을 임플란트 형상으로 가압시켜 가공함으로써 강도가 약하여 사용시 부서지는 문제점이 있었다. 즉, 지르코니아-알루미나를 성형시 높은 온도에서 성형하면 융용되어 표면이 매끄럽고 단단하나 세포의 유착력이 떨어지고, 세포의 유착력을 높이기 위해 표면이 거칠거칠하게 성형하면 강도가 떨어져 시술 후 사용시 임플란트가 부서지거나 깨지는 문제가 발생했다.

등록특허 제0755950호 "임플란트 픽쳐스"는 일부는 나사 산을 형성하고, 나머지부분에는 금속분말의 소결로 다공성으로 이루어진 픽스쳐의 몸체 부가 형성되도록 하여, 나사식과 다공식이 구성되도록 한 것으로, 중앙에 암나사가 형성된 삽입공이 구성되고 상부에 일정 높이의 머리부와 상기 머리부의 하방으로 몸체부가 형성되어, 상기 몸체부를 통해 치골에 매식되어 상기 삽입공으로 어버트먼트 및 보철물이 차례로 결합되어 임플란트를 치골에 식립하는 픽스쳐에 있어서, 상기 픽스쳐의 몸체부는 일정부위에 나사 산이 형성된 나사부가 구성되고, 나머지부위에는 금속분말의 소결 성형에 의한 다공성의 기공이 형성된 다공부로 이루어지는 구성이 개시되었다. 그러나 상기 특허는 몸체는 금속제로 이루어지고 몸체 외면에 형성되는 상단과 하단 사이에 금속분말로 소결 성형하여 다수의 기공은 형성하였으나 장기간 사용시 재질이 금속재로 이루어진 관계로 세라믹과 같이 착상에 대한 친화 력이 떨어져 주변의 세포가 손상되어 임플란트가 설치된 부분의 구멍이 커지는 문제점이 있었다.

본 발명은 구형의 볼과 볼이 소성 결합된 볼의 집합체로 이루어진 것을 특징으로 하는 임플란트로써 인공뼈, 특히 인공치아로 사용되는 임플란트의 몸체에 수많은 미세 기공이 형성되도록 하여 잇몸 뼈(치아 골)에 설치시 거식 반응이 일어나지 않고 골세포가 미세 기공에 유입되어 서식 되도록 함으로 골세포의 서식이 잘 이루어져 활착력을 높이고 친화력을 갖도록 함과 동시에 시술된 임플란트가 흔들림없이 반영구적으로 사용할 수 있는 임플란트를 제공한다.

본 발명의 임플란트는 구형의 볼과 볼이 결합된 볼의 집합체로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 구형의 볼의 재질은 세라믹, 티타늄 또는 폴리케톤인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 세라믹은 지르코니아인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 구형의 볼의 지름은 0.05 ~ 1 mm인 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 구형의 볼은 상호차가 0.2 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 임플란트는 지름이 서로 다른 2종 이상의 구형의 볼과 볼이 결합된 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상기 구형의 볼은 진구도가 0.05 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 임플란트는 기공의 부피가 30 ~ 70 %인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 임플란트는 인공치아용 임플란트인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 임프란트는 압축강도가 40 kgf/mm²이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 구형의 볼과 볼이 소성 결합된 볼의 집합체로 이루어진 임플란트로서 임플란트의 몸체에 수많은 기공이 형성되도록 하여 시술 후 인체의 세포가 기공으로 유입되어 활착 되도록 함으로 세포의 활착 면적을 높여 세포의 활착력을 증진시키는 효과와 더불어 바이오 세라믹 볼을 사용함으로 골세포와의 친화력을 높여 수술 후유증을 방지하는 효과와, 사용시 본인의 뼈 또는 치아와 같이 흔들림없이 사용할 수 있도록 된 효과를 갖는다.

본 발명의 임플란트는 인체의 시술용으로 사용되는 인공치아용 임플란트, 척추 임플란트, 슬관절 및 고관절 임플란트 등과 같은 뼈 고정 임플란트로 사용될 수 있다. 또한 본 발명에서 임플란트는 픽스츄어, 어버트먼트, 암나사(볼트) 등을 포함하는 의미이다.

본 발명의 구형의 볼은 소정의 강도와 생체적합성을 가진 재료로 제조된 것이면 어떤 재료로 된 것도 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로 세라믹, 티타늄 또 는 폴리케톤 등이 사용될 수 있다. 특히, 세라믹 중에서도 생체적합성이 뛰어난 금속의 산화물인 지르코니아로부터 제조되는 것이 바람직하다. 또한 폴리케톤으로는 폴리에테르에테르케톤이 사용될 수 있다. 본 발명에서 임플란트 성형을 위해 구형의 볼을 사용하는 이유는 다수의 볼과 볼이 집합체로 상하좌우로 소성 결합되는 경우에도 자연스럽게 다수의 기공이 생성되고, 또한 생체 조직과 접하는 면 또는 임플란트의 기공 내에서 생체 조직이 성장함에 따라 날카롭거나 뾰족한 면 또는 선형의 재료에 비해 구형의 볼은 생체 조직을 손상시켜 염증을 발생시킬 우려가 현저히 낮기 때문이다.

본 발명의 구형의 볼 지름은 바람직하게는 0.05 ~ 1 mm, 더욱 바람직하게는 0.1 ~ 0.8 mm, 가장 바람직하게는 0.2 ~ 0.6 mm인 것이다. 구형의 볼 지름이 상기 하한치 미만인 경우에는 볼과 볼 사이가 너무 조밀해져서 원하는 만큼의 기공도를 얻을 수 없는 문제가 있고, 상기 상한치를 초과하는 경우에는 동일 크기의 임플란트를 제조했을 때 볼의 숫자가 감소하고, 따라서 볼과 볼이 접하는 접점의 수가 줄어들어 임플란트의 압축강도가 낮아지며, 볼의 크기에 비례하여 볼에 둘러싸인 기공의 크기가 커지기 때문에 세포의 활착이 낮아지는 문제가 있다.

또한 본 발명의 구형의 볼은 상호차가 0.2 이하인 것, 바람직하게는 0.1 이하인 것, 더욱 바람직하게는 0.01 이하인 균일한 크기의 볼을 사용하는 것이, 균일한 압축강도와 기공비율을 갖는 임플란트의 제조에 바람직하다. 다만, 필요에 따라서는 상기 균일한 크기의 구형의 볼을 혼합하여, 즉 지름이 서로 다른 구형의 볼을 2 종 이상, 바람직하게는 2 ~ 5 종, 더욱 바람직하게는 2 ~ 3 종 혼합하여 원하 는 압축강도와 기공비율을 갖도록 조정할 수 있다.

또한 본 발명의 구형의 볼은 진구도가 0.05 이하인 것, 바람직하게는 0.005 이하인 것, 더욱 바람직하게는 0.0005 이하인 것, 가장 바람직하게는 0.00005 이하인 것을 사용할 수 있다. 진구도가 낮은 구형의 볼을 사용할수록 생체 조직과 접하는 면에서 생체 조직에 자극을 줄 우려가 낮고, 또한 진구도 및 상호차가 낮은 세라믹 볼을 사용함으로써 더욱 균일한 압축강도와 기공비율을 갖는 임플란트의 제조가 가능하다.

본 발명의 임플란트 제조에 사용되는 구형의 볼을 제조하기 위해 다음과 같은 방법이 이용될 수 있다.

세라믹 볼을 제조하는 방법을 예를 들어 설명하면 세라믹 파우더를 성형기 또는 챔버에 투입하되 성형기는 5 ~ 100 rpm, 바람직하게는 10 ~ 30 rpm 회전시키는 동시에 파우더에 물을 분무하여 볼 성형에 적합한 구상을 갖춘 종자(Seed)만을 성형 및 선별하고, 이 구상화된 종자를 통 형태의 성형기에 넣고 물을 분사하면서 손으로 계속 저어 주는 동시에 성형기를 회전 및 진동시켜 일정한 크기의 세라믹 볼로 구상화시키는 과정을 통해 세라믹 볼의 제조가 가능하다. 또한 상기 과정으로 제조된 세라믹 볼에 표준체로 걸러 특정 크기의 세라믹 볼만 선별하는 것도 가능하다. 위와 같이 제조된 세라믹 볼을 예비성형틀에 넣기 전에 500 ~ 800 ℃, 바람직하게는 600 ~ 700 ℃에서 예비소성을 거친다. 상기 온도범위에서 예비소성을 함으로써 구형의 볼은 본소성과정에서 온전한 구형을 유지할 수 있을 정도의 강도를 얻을 수 있다. 상기 온도의 하한치 미만에서는 예비소성 및 그로 인한 세라 믹 볼의 강도 강화에 시간이 오래 소요되고, 상기 온도의 상한치를 초과하면 세라믹 볼이 파괴되어거나 변형되어 회복될 수 없다. 또한 세라믹 볼을 예비소성이 없이 바로 본소성하는 경우에는 세라믹 볼 일부가 파괴되거나 변형되어 균일한 내부 단면과 압축강도를 보유하는 임플란트를 얻기가 어렵다. 상기 예비소성된 세라믹 볼을 예비성형틀에 넣을 때 세라믹 볼의 전면에 물이 묻을 수 있도록 물을 분사하면서 서서히 그리고 한층 한층 세라믹 볼을 넣는 것이 바람직하다.

예비소성된 세라믹 볼 전면에 물을 분사하는 이유는 본소성 과정에서 볼과 볼 사이의 결합을 더욱 강하게 하여 임플란트의 압축강도를 높이기 위한 것으로, 물만 분무하는 것도 가능하지만, 결합력을 더욱 높이기 위해 물에는 B₂O₃ 및 세라믹 파우더 중에서 선택된 어느 하나 이상의 결합제를 첨가하거나, 결합제와 함께 또는 결합제와 별도로 유약을 첨가하는 것이 바람직하다. 결합제 또는 유약의 농도는 0.01 ~ 10 중량%, 바람직하게는 0.05 ~ 5 중량%, 보다 바람직하게는 1 ~ 3 중량%이다.

상기 예비소성된 세라믹 볼에 물을 분사시키면서 상기 세라믹 볼을 예비성형틀에 넣는 단계에서는 예비성형틀을 진동시키는 것이 빈 공간없이 예비성형틀 내에 세라믹 볼을 채워 넣는데에 적합하다. 이를 위해 예비성형틀을 진동판 또는 진동지그 위에 올려놓고 일정하게 진동시키는 방법이 이용될 수 있다.

예비성형틀에 넣어진 세라믹 볼은 1000 ~ 1800 ℃, 바람직하게는 1200 ~ 1600 ℃에서 본소성한다. 상기 온도에서 예비성형틀이 수축하면서 구형의 볼에 압력이 가해지고 세라믹 볼과 볼 사이의 점 접촉상태에서 수축되면서 볼과 볼이 면 접촉이 이루어지면서 소성 결합이 형성된다.

한편, 티타늄 볼이나 폴리케톤 볼을 이용하는 경우에는 티타늄 볼 또는 폴리케톤 볼을 예비성형틀에 빈 공간이 없도록 균일하게 채워 넣은 후 고주파로 예를 들어 1000 ~ 1200℃에서 볼과 볼을 융착시키는 방법을 통해 볼과 볼이 용접 결합된 집합체를 형성하게 된다.

예비성형틀의 형태는 원기둥, 사각기둥, 육각기둥, 팔각기둥 등 특정 형태로 한정될 필요는 없으나, 임플란트로 성형 가공할 때 절삭되는 양을 줄이기 위해서는 원기둥 형태가 바람직하다.

또한 예비성형틀의 재질은 구형의 볼의 제조에 사용되는 것과 같은 재질을 사용하는 것이 본소성 과정에서 구형의 볼과 예비성형틀의 수축률의 차이로 구형의 볼과 볼 사이의 소성 결합이 파괴되는 것을 방지할 수 있어 바람직하다. 또한 예비성형틀의 구형의 볼과 접하는 내면에는 이형제를 도포하는 것이 탈형을 위해서 바람직하다. 그러나 이형제를 도포하지 않는 경우에도 임플란트 형태로 가공하는 과정에서 예비성형틀이 제거되도록 충분히 절삭함으로써 본소성 후 예비성형틀과 구형의 볼을 분리하지 않을 수도 있다.

본 발명에서 임플란트 또는 임플란트 가공용 성형체의 기공의 부피, 즉 공극율은 30 ~ 70 %, 바람직하게는 40 ~ 60 %, 더욱 바람직하게는 45 ~ 50 %인 것이다. 또한 임플란트의 공극율을 조정하기 위해서 서로 지름이 다른 구형의 볼을 2 이상, 바람직하게는 2 ~ 5 종 이상, 가장 바람직하게는 2 ~ 3 종을 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명의 임플란트는 압축강도가 높을수록 유리하지만, 세포활착에 필요한 공극이 늘어나면 압축강도가 저하되기 마련이므로, 바람직하게는 40 kgf/mm² 이상, 더욱 바람직하게는 60 kgf/mm² 이상, 더욱 바람직하게는 70 kgf/mm² 이상인 것이 유리하다.

이하, 본 발명을 인공치아용 임플란트의 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

지름 0.4 mm, 상호차가 0.01, 진구도가 0.00005 인 세라믹 볼을 600 ℃에서 예비소성하였다. 예비소성된 세라믹 볼을 공냉시킨 후, 세라믹 볼에 물을 분사하면서 예비성형틀에 채워 넣었다. 예비성형틀은 지름 4.5 mm × 높이 10 mm 크기의 원기둥 형태로서 지르코니아 파우더로부터 성형된 것이고, 세라믹 볼을 예비성형틀에 채워 넣으면서 예비성형틀을 진동판에 넣고 진동시켰다.

도 1은 임플란트의 모체를 성형하기 위한 원기둥 형태의 예비성형틀에 세라믹 볼을 가득 채운 상태를 나타낸 것이다. 예비성형틀에 채워지는 세라믹 볼의 홀수 층과 짝수 층의 2단계로 적층되며, 총 30층으로 내장된다. 본 실시예에서 예비성형틀에 채워지는 세라믹 볼의 홀수 층은 가로세로 기준을 두어 직경 0.4 ㎜ 의 세라믹 볼이 직경 4.5㎜의 원안에 세로방향으로 일직선이 되도록 나열하고 총 11개까지 나열되며, 그외 남은 공간의 치수를 11로 나누어 볼의 간격을 형성하였다. 또한, 짝수 층은 홀수 층을 기준으로 지름 4.5㎜의 원안에 홀수 층의 11개의 피치 사이에 볼이 채워지는 치수이다. 이렇게 성형 틀 안에 채워진 세라믹 볼은 홀수 층과 짝수 층이 겹쳐지도록 나열한 결과 총 2295의 세라믹 볼이 충진된다.

상기 예비성형틀에 세라믹 볼을 모두 채운 후, 1200 ℃에서 본소성을 실시하였다. 본소성 과정에서 고열에 의해 예비성형틀이 수축되면서 내부에 충만되도록 채워진 세라믹 볼이 점 접촉상태에서 수축되면서 면 접촉으로 이루어지면서 소성 결합이 형성된다.

도 2는 본소성 과정에서 예비성형틀 내부에서 세라믹 볼과 볼이 적층된 접촉 면과 기공을 나타낸 발췌도로서, 본 발명에서 실험한 세라믹 볼은 직경 0.4㎜의 크기를 갖는 세라믹 볼로서 볼과 볼의 접촉 면은 φ0.12㎜ 크기의 접착 면이 이루어져 집합체를 이룬다. 또한, 집합된 볼 중심과 볼 중심의 수평 간격은 0.33㎜이고, 수직 상 높이의 간격은 0.38～0.39㎜로 이루어진다. 따라서 세라믹 볼과 세라믹 볼 사이에는 수많은 기공(24)이 형성된다.

상기 예비성형틀에서 본소성된 세라믹 볼은 탈형하면 세라믹 볼이 집합된 원기둥 형태의 시료가 되고(도 5a), 이를 원재료로 도 3과 같이 외면에 볼트와 엣칭부 등을 형성하는 등의 가공을 통해 통상의 임플란트의 외형을 갖도록 성형되었다. 도 3에서 임플란트(20)는 픽스츄어를 말하는 것이고 임플란트 상부에는 통상의 임플란트와 같이 홈(23)이 형성되어 어버트먼트가 결합 되도록 가공된다. 따라서, 임플란트(픽스츄어) 외면에 형성된 나사 산(22)은 잇몸 뼈(턱뼈)에 나착될 수 있도록 형성되며, 엣칭(21)은 임플란트를 잇몸 뼈에 박을 때 잇몸 뼈가 부서지지 않고 결합될 수 있도록 한 것이다.

도 4에는 세라믹 볼로 이루어진 임플란트의 상태를 나타낸 예시도로서, 세라믹 볼(10)과 세라믹 볼(10) 서로 조밀하게 상하 좌우 적층 된 상태로 소성 되어 집합체를 이룬 것이다. 따라서 본 발명의 임플란트는 다수의 세라믹 볼이 집합되어 임플란트를 형성함으로 뼈에 고정시 세포가 세라믹 볼과 세라믹 볼 사이의 수많은 기공(24)으로 유입되어 활착함으로 임플란트(픽스츄어)와 잇몸 뼈와의 접착력이 증대된다.

도 6은 예비성형틀에서 본소성까지 완료된 세라믹 볼 집합체의 상단면의 사진을 나타낸 것이다.

실시예 2

예비성형틀에 세라믹 볼을 채워넣을 때 분사하는 물을 유약이 첨가된 것이 아니라 소성용 유약(바륨계, 석회계)이 1 중량% 희석된 물을 분사하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 임플란트를 제조하였다.

실시예 3

예비성형틀에 세라믹 볼을 채워넣을 때 분사하는 용액으로 B₂O₃가 1 중량% 희석된 물을 분사하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 임플란트를 제조하였다.

실시예 4

예비성형틀에 세라믹 볼을 채워넣을 때 분사하는 용액으로 B₂O₃가 3 중량% 희석된 물을 분사하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 임플란트를 제조하였다.

실시예 5

예비성형틀에 세라믹 볼을 채워넣을 때 분사하는 용액으로 B₂O₃가 5 중량% 희석된 물을 분사하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 임플란트를 제조하였다.

실시예 6

예비성형틀에 세라믹 볼을 채워넣을 때 분사하는 용액으로 지르코니아 파우더가 2 중량% 희석된 세라믹 파우더 슬러리를 분사하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 임플란트를 제조하였다.

실시예 7

세라믹 볼 대신 티타늄 재질의 지름 0.4 mm, 상호차가 0.01, 진구도가 0.00005인 티타늄 볼을 실시예 1의 예비성형틀에 채워 넣고, 예비성형틀의 상부에서 티타늄 볼의 집합체에 압력을 가하면서 고주파로 1000 ~ 1200 ℃로 가열하여 볼 과 볼이 결합되도록 하여 임플란트 가공용 시료를 준비하였다(도 5 e).

비교예 1

지르코니아 파우더로 세라믹 볼을 제조하지 않고, 지르코니아 파우더를 직접 600 ℃에서 예비소성한 후, 실시예 1의 예비성형틀에 지르코니아 파우더를 채워 넣고, 1200℃에서 본소성하여 임플란트 가공용 4.5 mm × 높이 10 mm 크기의 원기둥 형태의 소성체를 제조하였다(도 5b).

비교예 2

폴리에테르에테르케톤(Invibio사, PEEK-OPTIMA LT1모델) 재질의 4.5 mm × 높이 10 mm 크기의 원기둥 형태의 임플란트가공용 시료를 준비하였다(도 5c).

비교예 3

티타늄 재질의 4.5 mm × 높이 10 mm 크기의 원기둥 형태의 임플란트가공용 시료를 준비하였다(도 5d).

압축강도 비교 실험

인장압축시험기(Instron 8801)에서 실시예 1(도 5a), 2, 3 및 7(도 5e)과 비교예 1 내지 3(도 5b 내지 도 5d)를 시료로 최대 하중과 압축강도를 측정하였다. 실시예는 본소성을 마치고 예비성형체에서 탈형된 것으로 임플란트 형상으로 가공하기 전의 원기둥 형태의 것을 이용하였다.

구분	최대 하중(kgf)	압축강도(kgf/mm²)
실시예 1	955.3	76.02
실시예 2	1003.7	82.52
실시예 3	953.4	75.87
실시예 7	603.5	48.2
비교예 1	4005	318.7
비교예 2	153.9	12.24
비교예 3	925.2	73.63

실시예 1 내지 3에서 세라믹 볼을 소성한 예비성형틀에서 탈형 후 최대 하중 및 압축강도를 비교한 결과 분무용액에 유약을 첨가한 실시예 2에서 최대 하중 및 압축강도가 높아 세라믹 볼과 볼이 더 결합력이 강함을 알 수 있었다. 즉, 예비성형 틀 내에 유약을 분사한 것과 분사하지 않은 것 모두 소성과정에서 수축이 일어나 볼과 볼사이가 점접촉에서 면접촉이 일어나나, 유약을 분사하여 소성한 세라믹 볼의 수축이 덜 일어나는 반면, 세라믹과 세라믹의 결속력이 더 강함을 알 수 있었으며, 공극을 구성하는 세라믹이 코팅되는 효과가 있으며, 유약을 분사하지 않은 세라믹 볼의 경우 수축율이 더 커져 접촉면적이 더 넓어진 것을 알 수 있었다. 상기 성형 틀에 유약을 분사한 것과 유약을 분사하지 않은 것 모두 임플란트로 사용함에는 문제가 없음을 알 수 있었다.

또한, 실시예 3 내지 5에서 세라믹 볼에 분무하는 용액에서 B₂O₃ 농도가 증가할수록 최대 하중과 압축강도가 증가하여 세라믹 볼과 볼 사이의 결합력이 증가됨을 알 수 있었고, 유약이나 B₂O₃ 대신에 세라믹 슬러리를 사용한 실시예 6에서도 나머지 실시예와 유사한 결과를 얻을 수 있었다.

세포활착력 비교 실험

실시예 1 및 7과 비교예 1 내지 3의 시료를 이용하여 골세포를 배양한 후 MTT 분석을 통해 세포의 생성량, 즉 임플란트 가공용 시료에서의 세포활착력을 비교하였다.

먼저 MTT(3-(4,5-dimethylthiazol-2yl)-2,5-diphenyl-2H-tetrazolium bromide, Promega사) 4 mg/ml와 완충용액인 PBS(Phosphate Buffer Salin, pH 7.2, Giboco, Cat,200112027)을 섞은 후, 용액 내의 세균 및 기타 미생물을 제거하기 위해 0.2 mm 필터로 거른 후, -20℃에서 보관하고, 시료를 오토클레이브에서 멸균 후, 눕힌 상태에서 골세포(Osteoblast, hFOB1.19 cell)를 뿌려주고, 37℃, CO₂ 5%에서 48시간동안 배양하였다. 배양 완료 후, MTT와 배지(GIBCO사, DMEM FBS 10%, Abs 1%)를 1:10으로 희석한 용액을 넣고, MTT가 세포의 미토콘드리아에서 crystalization이 이루어지기 위해 3시간동안 보관한 후, 배양배지를 제거하고 100 ml의 DMSO(Dimethyl sulfoixde)를 첨가하여 2~3분간 교반한 후, ELISA 리더(BioRad Model 550)를 사용하여 550 nm에서 흡광도를 측정하였다. 측정된 흡광도는 MTT가 세포에 환원되는 양을 나타내며 각 시편에 존재하는 생존 세포수와 비례한다. 측정된 흡광도값을 표 2에 나타내었다.

구분	흡광도(550 nm)
대조군(DMSO)	0.016
실시예 1	0.106
실시예 7	0.061
비교예 1	0.034
비교예 2	0.038
비교예 3	0.017

실시예 1의 세라믹 볼 집합체로 이루어진 시료가 가장 높은 세포 생존율을 나타내었다. 또한 실시예 7은 티타늄 볼 집합체로 이루어진 시료의 경우에도 나머지 비교예에 비하여 세포 생존율이 상대적으로 높을 값을 나타내어, 내부의 공극이 세포의 조기 흡착과 성장을 증대시킴을 확인할 수 있었다. 그러나 동일한 볼을 형성하더라도 금속 재질에 비해 세라믹 재질이 인체의 세포와 친화력을 갖으므로 활착력이 증대되는 것으로 보인다.

그러나 비교예 1 내지 3은 공극이 전혀 형성되지 않아 세포활착이 거의 불가능하였고, 비록 비교예 1이 실시예에 비해 압축강도가 매우 강하고, 비교예 3은 실시예와 유사한 범위에 들었지만 임플란트 가공용으로 사용되기에는 부적합하였다.특히 본 발명은 비교예 3과 같이 기존의 금속제 티타늄 임플란트를 사용하는 경우에는 외주면에 부식이 발생되어 치아의 잇몸 뼈에 구멍이 커지는 문제가 발생한다.

이와 같이 된 본 발명은 바이오 세라믹을 사용함으로써 세포와의 친화력 및 활착력을 높이고, 볼 형태를 집합체로 임플란트 모체를 성형함으로 많은 기공을 형성하도록 하여 장기간 흔들림 없이 인공치아를 사용함과 동시에 임플란트(픽스츄어)가 설치된 잇몸 뼈의 구멍이 커지는 문제점을 해결한 임플란트를 제공토록 한 것이다.

도 1은 예비성형틀에 세라믹 볼을 채운 상태를 나타내는 예시도이다.

도 2는 도 1에서 구형의 볼과 볼이 적층 소성 된 접촉 면과 기공을 나타낸 발췌도이다.

도 3은 임플란트 형상으로 가공된 임플란트 외형도이다.

도 4는 구형의 볼로 이루어진 임플란트의 상태를 나타낸 예시도이다.

도 5는 본 발명의 실시예 1 및 7과 비교예 1 내지 3의 시료의 사진으로 (a)는 실시예 1, (b)는 비교예 1, (c)는 비교예 2, (d)는 비교예 3, 그리고 (e)는 실시예 7을 나타낸다.

도 6은 예비성형틀에서 본소성까지 완료된 세라믹 볼 집합체의 상단면 사진이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10:구형의 볼 20:임플란트

21:엣칭 22:나사산

23:홈 24:기공

Claims

구형의 볼과 볼이 결합된 볼의 집합체로 이루어진 것을 특징으로 하는 임플란트.
제 1 항에 있어서, 상기 구형의 볼의 재질은 세라믹, 티타늄 또는 폴리케톤인 것을 특징으로 하는 임플란트.
제 2 항에 있어서, 상기 세라믹은 지르코니아인 것을 특징으로 하는 임플란트.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구형의 볼의 지름은 0.05 ~ 1 mm인 것을 특징으로 하는 임플란트.
제 4 항에 있어서, 상기 구형의 볼은 상호차가 0.2 이하인 것을 특징으로 하는 임플란트.
제 5 항에 있어서, 지름이 서로 다른 2종 이상의 구형의 볼과 볼이 결합된 것을 특징으로 하는 임플란트.
제 4 항에 있어서, 상기 구형의 볼은 진구도가 0.05 이하인 것을 특징으로 하는 임플란트.
제 4 항에 있어서, 기공의 부피는 30 ~ 70 %인 것을 특징으로 하는 임플란트.
제 4 항에 있어서, 인공치아용 임플란트인 것을 특징으로 하는 임플란트.
제 4 항에 있어서, 압축강도가 40 kgf/mm²이상인 것을 특징으로 하는 임플란트.