KR20090116202A - 다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체 및 이의 제조방법 - Google Patents

다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20090116202A
KR20090116202A KR1020080042000A KR20080042000A KR20090116202A KR 20090116202 A KR20090116202 A KR 20090116202A KR 1020080042000 A KR1020080042000 A KR 1020080042000A KR 20080042000 A KR20080042000 A KR 20080042000A KR 20090116202 A KR20090116202 A KR 20090116202A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hydroxyapatite
titanium
support
porous titanium
pores
Prior art date
Application number
KR1020080042000A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101003025B1 (ko
Inventor
현용택
김승언
윤희숙
Original Assignee
한국기계연구원
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 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020080042000A priority Critical patent/KR101003025B1/ko
Publication of KR20090116202A publication Critical patent/KR20090116202A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101003025B1 publication Critical patent/KR101003025B1/ko

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/40Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
    • A61L27/44Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix
    • A61L27/46Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix with phosphorus-containing inorganic fillers
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/40Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/40Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
    • A61L27/42Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having an inorganic matrix
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/56Porous materials, e.g. foams or sponges

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

본 발명은 다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로는 생체의 뼈성분과 유사한 수산화인회석과 내부식성이 우수하며 경량인 티타늄을 3축 조형기를 이용하여 간편하게 기공도가 조절된 다공성 지지체를 형성할 수 있으며, 상기 지지체는 자이언트, 마크로 사이즈 기공을 모두 포함하여 효율적인 세포 증식 및 분화, 세포괴사 방지, 선택적 약물 방출기능 등을 유지하면서 기계적인 강도를 보완하였고, 이러한 특성은 세포의 접착, 분열, 증식 미동 및 분화에 유리한 조건을 제공함으로써 공출진재, 수복재, 지지체 이외에 여러 가지 분야에 유용하게 사용될 수 있다.
복합지지체, 생체활성, 다공성, 티타늄, 수산화인회석

Description

다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체 및 이의 제조방법{Porous titanium-hydroxyapatite scaffold and preparation method thereof}
본 발명은 생체활성이 우수한 다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체에 관한 것이다.
조직공학은 생명과학과 공학의 원리를 활용하여 조직의 기능을 복원, 유지, 혹은 향상시키는 생물학적 제품을 개발하려는 여러 학문이 제휴한 분야이다. 대표적인 방법으로는 재생을 원하는 조직으로부터 세포를 분리하여 배양하고 이를 적절한 생체재료에 접종하여 증폭 배양함으로써 인공적으로 조직을 형성하는 시술이다. 이러한 시술에는 세포를 지주에 부착하여 필요한 부위에 전달하기 쉽고, 조직이 성장하는데 3차원 구조로 기계적인 보조역할을 할 수 있으며 기능을 할 수 있는 새로운 조직으로 만들어 나가는 적당한 세포지지체가 필요하다. 이러한 지지체는 세포가 증식하고 특유의 기질을 만들 수 있는 적절한 미세구조를 갖고 있어야 하며, 표면에 3차원으로 상호연결된 많은 기공을 가지고 있어 세포가 이 기공을 통해 안으로 자랄 수 있어야 하고, 기공의 크기가 조직이 자라면서 막히지 않아야 한다. 또 한 독성이 없으며 지지체로서의 기능 종료 후에는 생체 내에서 완전히 분해되어 없어질 수 있는 생분해성 재료여야 한다.
일반적으로 지지체로서 다공질 고분자가 많이 이용되고 있으나 고분자는 지지체에 요구되는 적절한 기계적 강도를 얻기 어려우므로 기계적 강도의 확보와 골 친화력 등의 이유로 생체세라믹을 이용한 3차원 다공질 지지체의 개발이 다수 진행되고 있다. 그러나 세라믹 역시 깨지기 쉬운 단점을 가지므로 최근에는 생분해성 고분자와 생체세라믹과의 복합체 제조로 상호 단점을 보완하는 방법도 제안되고 있다.
3차원 다공성 금속 구조체를 제조하는 방법으로는 주조법, 분말야금법, 연소합성법(combustion synthesis), 방전소결법 등이 있으나 이들 방법은 기공의 크기를 조절하는 것이 쉽지 않고 얻어지는 지지체의 기공율이 비교적 낮아 기공 간 상호연결되는 구조로 제조하는 것이 어려워 기공 막힘 현상이 야기되는 등의 문제가 있다.
한편 현재까지의 지지체는 그 기공크기를 자이언트 사이즈 영역에서 대부분 제어하고 있으며, 최근에는 비표면적과 기공률의 증대와 더불어 세포접착력의 향상 및 세포증식, 분화의 향상, 세포괴사 방지 등의 효과를 기대하여 나노, 마크로, 자이언트 기공영역에서 이중기공 (대한민국 등록특허 제751504호) 또는 삼중기공 (대한민국 특허출원 제2006-103013호) 등 기공의 크기와 형상을 제어하는 제작법도 제안되고 있다. 특히 생체활성과 생분해성을 증대시키고 항암제, 항염제와 같은 약물을 보조할 수 있는 효과를 기대하여 나노 사이즈영역의 기공을 지지체에 도입한 연 구가 시도되었다. 대한민국 특허출원 제2006-105013호에는 쾌속조형법과 고분자 템플레이트법을 사용하여 자이언트, 마크로, 나노크기의 기공을 가지는 세라믹 지지체 혹은 자이언트, 나노크기의 기공을 가지는 세라믹-고분자 지지체의 합성법이 기재되어 있으며 다중 기공을 갖는 지지체의 유의성을 나타내고 있다.
그러나 상기 다공성 세라믹 지지체의 기계적 특성은 경조직용 지지체로 이용하기에는 부족하며 한편 세라믹-고분자 지지체의 경우에는 기계적 강도의 개선은 인정되나 자이언트와 나노 크기의 기공만 포함할 뿐 세포영양분과 같은 생체활성 물질과 세포의 배출물 등의 이동경로로써 필요한 마크로 크기의 기공은 포함하지 않는다는 문제가 있다.
티타늄 합금은 1950년대에 가볍고, 강하며 부식에 강한 금속이 요구되는 비행기 산업분야에서 처음 사용되었으며, 1950년대 후반과 1960년대부터 인체에 사용되기 시작하여 최근에는 널리 사용되고 있다.
티타늄 합금은 생체에 적합성이 높고 물성이 강하고, 높은 피로(fatigue) 저항성을 갖고있으며, 코발트 크롬(Co- Cr-Mo)합금이나 316L 스테인레스 스틸에 비해서 거의 절반 밖에 되지 않는 낮은 탄성계수를 갖고 있다. 상기와 같이, 낮은 탄성계수를 갖고 있는 티타늄은 물에서 이식재에서 골로 많은 응력이 옮겨지게 되어 응력을 받지 않아 뼈가 약해지는 효과(stressshielding)나 골 흡수(bone resorption)을 최소화하는데 도움이 되어 생체재료로 유용하게 사용되고 있다.
이에, 본 발명자들은 내부식성과 생체적합성이 우수한 티타늄-수산화인회석을 고분자 복합체에 분산시킨 페이스트를 적층조형기를 이용하여 3차원 기공을 갖는 다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체 및 이를 제조하는 방법을 알아내고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 다공성 티타늄-수산화인회석 지지체를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 다공성 티타늄-수산화인회석 지지체의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 수산화인회석 나노 입자 또는 마크로 입자와 티타늄 입자가 형성하는 마크로 사이즈 기공과, 3축 조형기를 이용하여 형성된 자이언트 사이즈 기공이 3차원적으로 상호 연결된 열린 기공이 형성되어 있는 다공성 티타늄-수산화인회석 지지체를 제공한다.
또한 본 발명은 수열합성법으로 수산화인회석 나노 입자를 제조하는 단계(단계 1); 상기 단계 1에서 제조된 수산화인회석 나노 입자, 수산화인회석 마크로 입자 및 티타늄 입자와 생분해성 고분자를 혼합하여 복합 페이스트를 제조하는 단계(단계 2); 상기 페이스트를 3축 조형기의 압출기에 넣고 분사하여 자이언트 사이즈의 기공을 형성하는 단계(단계 3); 상기 형성된 다공성 지지체를 탈지 및 소결하는 단계(단계 4)를 포함하는 다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 생체의 유사한 수산화인회석과 내부식성이 우수하며 경량 인 티타늄을 3축 조형기를 이용하여 간편하게 기공도가 조절된 다공성 지지체를 형성할 수 있으며, 상기 지지체는 자이언트, 마크로 사이즈 기공을 모두 포함하여 효율적인 세포 증식 및 분화, 세포괴사 방지, 선택적 약물 방출기능 등을 유지하면서 기계적인 강도를 보완하였으고, 이러한 특성은 세포의 접착, 분열, 증식 미동 및 분화에 유리한 조건을 제공함으로써 공출진재, 수복재, 지지체 이외에 여러 가지 분야에 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 티타늄 및 수산화인회석이 균일하게 분산되어 있는 생분해성 고분자에, 100 - 1000 ㎛범위의 자이언트 사이즈 기공 및 1 - 300 ㎛ 범위의 마크로 사이즈 기공이 3차원적으로 상호연결된 열린 기공이 형성되어 있으며 상기 자이언트 사이즈의 기공은 3축 조형기에 의해 형성되고, 상기 마크로 사이즈의 기공은 티타늄 입자 및 수산화인회석 입자의 공극으로 형성되는 다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체를 제공한다.
상기 자이언트 사이즈의 기공은 3축 조형기에 의해 형성되고, 마크로 사이즈 기공은 티타늄 입자 및 수산화인회석 입자의 공극으로 형성될 수 있다.
상기 3차원적으로 상호 연결된 열린 기공구조란, 블록공충합체 등의 자기 조직화를 이루는 유기질 템플레이트에 의하여 형성되는 것으로, 마크로 사이즈의 열린기공이 2차원 또는 3차원의 구조를 이루며 상호 연결되어 있는 형상을 일컫는다. 상기 자이언트 사이즈의 기공 또한 세포의 지지체 등으로 이용하기 위하여 3차원 방향(x,y,z축 방향)으로 기공이 연결된 형상이 필요하다. 상기 마크로 기공구조는티타늄 입자 및 마크로 사이즈 도는 나노사이즈의 수산화인회석 입자와 생분해성 고분자를 혼합한 후, 상기 생분해성 고분자를 소결을 통해 제거시킴으로써 생기는 기공을 일컬으며, 이를 통해 기계적인 강도가 보장되면서도 3중 기공이 갖는 모든 효율을 가질 수 있게 된다.
상기 티타늄 입자는 20 - 60 ㎛의 크기를 갖는 것이 바람직하며, 상기 수산화인회석은 인골의 성분과 유사하여 상기 지지체의 생체적합성을 증가시키며, 20 - 60 ㎛의 크기를 갖는 마크로 입자 또는 50 - 100 nm의 크기를 갖는 나노 입자를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기 생분해성 고분자는 소결단계를 통해 고분자를 제거시키나, 잔존할 수 있는 고분자가 생체에 영향을 미칠 수 있으므로 인공피부 이식재료나 수술용 봉합제 등으로 응용이 가능한 고분자를 사용하여 부작용을 최소화한다. 이때, 생분해성 고분자는 폴리카프로락톤, 폴리락트산, 폴리락트산-글리콜산공중합체, 폴리아미노 산 또는 폴리글리콜산을 사용하는 것이 바람직하며, 폴리카프로락톤을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 지지체의 기공률은 주로 자이언트 사이즈의 기공에 의해 결정되며 65 - 75%가 바람직하다.
또한 본 발명은 수열합성법으로 수산화인회석 나노 입자를 제조하는 단계(단계 1); 상기 단계 1에서 제조된 수산화인회석 나노 입자, 수산화인회석 마크로 입자 및 티타늄 입자와 생분해성 고분자를 혼합하여 복합 페이스트를 제조하는 단계(단계 2); 상기 페이스트를 3축 조형기의 압출기에 넣고 분사하여 자이언트 사이즈 기공을 형성하는 단계(단계 3); 및 상기 형성된 다공성 지지체를 탈지 및 소결하는 단계(단계 4)를 포함하는 상기 티타늄-수산화인회석 복합지지체의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 단계별로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 제조방법의 단계 1은 수열합성법으로 수산화인회석 나노 입자를 제조하는 단계이다.
상기 수산화인회석 나노 입자는 수열합성법의 합성 조건을 변화시켜 50 - 100 nm으로 제조하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 제조방법의 단계 2는 상기 단계 1에서 제조된 수산화인회석 나노 입자 또는 수산화인회석 마이크로 크기 입자 및 티타늄 입자와 생분해성 고분자를 혼합하여 복합 페이스트를 제조하는 단계이다.
상기 단계 2의 수산화인회석 마크로 사이즈 입자는 20 - 60 ㎛인 것이 바람직하다. 상기 수산화인회석 마크로 사이즈 입자가 60 ㎛를 초과하면 지지체 소결 시 티타늄 입자간의 확산을 방해하여 지지체가 매우 낮은 강도를 갖게되는 문제가 있고, 20 ㎛미만이면 고분자 용액을 이용한 티타늄 입자와 수산화인회석 입자의 복합 페이스트를 제조할 때에 수산화인회석 입자를 균일하게 분산시키기 어려운 문제가 있다.
상기 단계 2의 수산화인회석 마크로 입자 또는 나노 입자는 티타늄에 대하여 0.1 - 10 중량%으로 혼합될 수 있다. 상기 수산화인회석 마크로 입자 또는 나노 입자가 티타늄에 대하여 10 중량%를 초과하여 혼합되면, 소결시 수산화 인회석이 티타늄 입자간의 확산을 저해하여 티타늄-수산화인회석 지지체의 취성을 증가시키는 문제가 있고 0.1 중량% 미만이면 골유도성 또는 골전도성 등의 생체조직과의 친화성이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명에 따른 지지체의 제조방법에 있어서, 상기 단계 2의 혼합 페이스트는 티타늄 입자, 수산화인회석 마크로 입자 및 나노 입자와 생분해성 고분자가 중량비 4:1 - 2:1으로 혼합되는 것이 바람직하다. 상기 혼합비율 범위를 벗어나면 3 축 조형기를 이용하여 지지체 제조 시 복합 페이스트의 점도가 맞지 않아 페이스트의 압출이 되지 않거나 지지체의 적층 성형이 되지 않는 문제가 있다.
상기 단계 2의 티타늄 입자는 20 - 60 ㎛크기인 것이 바람직하다.
상기 생분해성 고분자는 소결단계를 통해 고분자를 제거시키나, 잔존할 수 있는 고분자가 생체에 영향을 미칠 수 있으므로 인공피부 이식재료나 수술용 봉합제 등으로 응용이 가능한 고분자를 사용하여 부작용을 최소화한다. 이때, 생분해성 고분자는 폴리카프로락톤, 폴리락트산, 폴리락트산-글리콜산공중합체, 폴리아미노 산 또는 폴리글리콜산을 사용하는 것이 바람직하며, 폴리카프로락톤을 사용하는 것이 더욱 바람직하다
본 발명에 따른 지지체의 제조방법에 있어서, 단계 3은 3축 조형기에 넣고 분사하여 자이언트 사이즈의 기공을 형성하는 단계로, 3축 조형기의 분출입경 크기와 X축, Y축의 방향을 제어하고 페이스트 분출 스피드를 제어하여 2차원 또는 3차원 형상을 간편하게 디자인 할 수 있다. 이때, 형상유지를 위하여 필요에 따라 페이스트 압출시 20 - 40 ℃의 공기를 흘려줌과 동시에 기판을 -5 ℃ - 10 ℃의 온도로 냉각하여 고분자의 고화를 촉진시킬 수 있다.
본 발명에 따른 지지체의 제조방법에 있어서, 단계 4는 상기 단계 3에서 형성된 다공성 지지체를 탈지 및 소결하는 단계이다.
상기 단계 4의 탈지는 형성된 지지체에 있는 유기물을 제거하기 위한 공정으로 진공에서 200 - 400 ℃으로 가열시키는 것이 바람직하다. 이때, 상기 가열이 400 ℃을 초과하면 제조된 지지체의 3차원 구조가 쉽게 부서지는 문제가 있고, 200 ℃미만이면 상기 지지체에 먼지가 잔존하여, 지지체의 물성을 저하시키는 문제가 있다.
상기 단계 4의 소결은 티타늄 나노입자와 수산화인회석 나노 입자 및 마크로 입자를 소결시키는 단계로 지지체의 강도를 증가시키고, 유기물 템플레이트로 사용하였던 생분해성 고분자를 제거시키는 단계이다.
이때, 상기 소결은 진공에서 1100 - 1400 ℃으로, 소결온도에 따라 1 - 3시간 동안 가열하여 수행할 수 있다. 상기 소결온도가 1400 ℃를 초과하면 티타늄 입자간 체적확산에 의하여 지지체에 마이크로 기공이 형성되지 않는 문제가 있고, 1100 ℃미만이면 티타늄 입자간에 충분한 확산이 일어나지 않고 접촉면적이 작아 응력집중요소로 작용하는 문제가 있다. 상기 진공은 5 × 10-6 - 5 × 10-5 torr로 수행될 수 있다. 상기 범위를 벗어나면 탈지 및 소결이 이루어지지 않아 상기 지지체의 물성이 저하되는 문제가 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
<실시예 1> 티타늄-수산화인회석 복합지지체의 제조
다공성의 타이타늄-수산화인회석 복합지지체를 제조하기 위한 공정을 도 1에 나타내었다.
단계 1. 수산화인회석 나노 입자의 제조
질산칼슘(Ca(NO3)2·H2O, Junsei Chemical Co., Ltd., Japan) 48g 과 인산암모늄((NH4)2HPO4, Junsei Chemical Co., Ltd., Japan) 16g을 각각 800 ㎖의 증류수에 용해시킨 후 암모니아 수용액으로 pH 10 - 12 사이로 조절하였다. 질산칼슘 수용액에 인산암모늄 수용액을 천천히 혼합한 후 최종적으로 암모니아를 이용하여 pH 10 - 12 사이로 조절하였다. 상기와 같이 제조된 혼합 수용액을 80 ℃의 조건에서 24시간 반응시키고 반응물을 원심분리에 의해 걸러낸 후 증류수를 이용하여 3회 이상 세척과 건조과정을 통하여 최종적으로 수산화인회석 나노 분말 20g을 제조하였다. 상기 수산화인회석 제조에 대한 반응식은 하기와 같다.
10Ca(NO3)2 + 6(NH4)2HPO4 + 8NH4OH ->Ca10(PO4)6(OH)2 + 20NH4NO3 + 6H2O
단계 2. 복합 페이스트의 제조
평균 입자크기 45㎛인 부정형의 티타늄 입자10g을 클로로포름에 20w/v%로 중량%로 용해되어 있는 폴리카프로락톤(poly ε-caprolactone)에 혼합한 후, 상기 단계 1에서 제조된 수산화인회석 나노 입자 50g을 혼합하여 교반시켜 복합 페이스트를 제조하였다.
단계 3. 3축 조형기를 이용한 자이언트 사이즈 기공 형성
상기 단계 2에서 제조된 복합 페이스트를 3축 조형기의 압출기에 넣고 X축, Y축, Z축의 간격 및 모양을 제어하여 섬유상 형태로 압출하면서 원하는 크기와 형상의 자이언트 기공이 형성된 티타늄-수산화인회석 복합지지체를 제조하였다.
단계 4. 탈지 및 소결
상기 제조된 티타늄-수산화인회석 지지체는 건조 후 약 200 - 400℃에서 탈지처리 후 약 5.0x10-6torr의 진공도, 1200 ℃에서 2시간 동안 소결하여 다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체를 제조하였다.
<실시예 2>
상기 실시예 1에서 수산화인회석 나노 입자 대신 50 - 100 ㎛ 크기의 수산화인회석 입자를 혼합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하였다.
<분석>
1. 지지체의 마크로 사이즈 기공 형성 확인
티타늄-수산화 인회석 지지체의 기공 형상을 관찰하기 위하여, 실시예 1 내지 실시예 2를 전자주사현미경(JSM-5800, JEOL)을 이용하여 측정하여 도 2에 나타내었다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 2는 1 - 30 ㎛ 마크로 사이즈의 기공이 형성되어 있는 것을 확인하였다.
2. 압축강도
실시예 1 내지 실시예 2을 미세하중 시스템(Micro-load system)을 이용하여 압축강도를 측정하여 도 3에 나타내었다. 그 결과 실시예 1의 압축강도는 240 MPa 이고, 실시예 2의 압축강도는 약 200 MPa로 측정되오 수산화인회석 나노입자가 포함된 실시예 1이 압축강도가 높은 것을 확인하였다.
도 1은 본 발명에 따른 제조방법을 나타낸 흐름도 이고;
도 2는 본 발명에 따른 일실시형태를 전자주사현미경으로 측정한 사진이고((a) 실시예 1, (b) 실시예 2); 및
도 3은 본 발명에 따른 일실시형태의 압축강도는 나타낸 그래프이다.

Claims (16)

  1. 티타늄 및 수산화인회석이 균일하게 분산되어 있는 생분해성 고분자에, 100 - 1000 ㎛범위의 자이언트 사이즈 기공 및 1 - 30 ㎛ 범위의 마크로 사이즈 기공이 3차원적으로 상호연결된 열린 기공이 형성되어 있으며 상기 자이언트 사이즈의 기공은 3축 조형기에 의해 형성되고, 상기 마크로 사이즈의 기공은 티타늄 입자 및 수산화인회석 입자의 공극으로 형성되는 다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 티타늄 입자는 20 - 60 ㎛의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 수산화인회석은 20 - 60 ㎛의 크기를 갖는 마크로 입자 및 50 - 100 nm의 크기를 갖는 나노 입자를 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 생분해성 고분자는 폴리카프로락톤, 폴리락트산, 폴리락트산-글리콜산공중합체, 폴리아미노 산 및 폴리글리콜산으로 이루어지는 군으로 부터 선택되는 것을 특징으로 하는 다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 생분해성 고분자는 폴리카프로락톤인 것을 특징으로 하는 다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 지지체의 기공율이 65 - 75%인 것을 특징으로 하는 다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체
  7. 수열합성법으로 수산화인회석 나노 입자를 제조하는 단계(단계 1);
    상기 단계 1에서 제조된 수산화인회석 나노 입자, 수산화인회석 마크로 입자 및 티타늄 입자와 생분해성 고분자를 혼합하여 복합 페이스트를 제조하는 단계(단계 2);
    상기 페이스트를 3축 조형기의 압출기에 넣고 분사하여 자이언트 사이즈의 기공을 형성하는 단계(단계 3);
    상기 형성된 다공성 지지체를 탈지 및 소결하는 단계(단계 4)를 포함하여 이루어지는 다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 단계 1에서 제조된 수산화인회석 나노 입자는 50 - 100 nm인 것을 특징으로 하는 다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 단계 2의 수산화인회석 마크로 입자는 20 - 60 ㎛인 것을 특징으로 하는 다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 단계 2의 수산화인회석 마크로 입자 및 나노 입자는 티타늄에 대하여 0.1 - 10 중량%인 것을 특징으로 하는 다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체의 제조방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 단계 2의 혼합 페이스트는 티타늄 입자, 수산화인회석 마크로 입자 및 나노 입자와 생분해성 고분자가 중량비 4:1 - 2:1인 것을 특징으로 하는 다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체의 제조방법.
  12. 제7항에 있어서, 상기 단계 2의 티타늄 입자는 20 - 60 ㎛크기인 것을 특징 으로 하는 다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체의 제조방법.
  13. 제7항에 있어서, 상기 생분해성 고분자는 폴리카프로락톤, 폴리락트산, 폴리락트산-글리콜산공중합체, 폴리아미노 산 및 폴리글리콜산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체의 제조방법.
  14. 제7항에 있어서, 상기 단계 4의 탈지는 진공에서 200 - 400 ℃으로 가열시키는 것을 특징으로 하는 다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체의 제조방법.
  15. 제7항에 있어서, 상기 단계 4의 소결은 진공에서 1000 - 1400 ℃으로 1 - 3시간 동안 가열시키는 것을 특징으로 하는 다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체의 제조방법.
  16. 제11항에 있어서, 상기 진공은 5 × 10-6 - 5 ×10-5 torr인 것을 특징으로 하는 다공성 티타늄-수산화인회석 지지체의 제조방법.
KR1020080042000A 2008-05-06 2008-05-06 다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체 및 이의 제조방법 KR101003025B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080042000A KR101003025B1 (ko) 2008-05-06 2008-05-06 다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체 및 이의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080042000A KR101003025B1 (ko) 2008-05-06 2008-05-06 다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체 및 이의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090116202A true KR20090116202A (ko) 2009-11-11
KR101003025B1 KR101003025B1 (ko) 2010-12-21

Family

ID=41600997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080042000A KR101003025B1 (ko) 2008-05-06 2008-05-06 다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체 및 이의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101003025B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101380087B1 (ko) * 2013-01-18 2014-04-01 전북대학교산학협력단 나노 수산화 인회석/폴리젖산 하이브리드 나노복합 멤브레인 매트 제조방법, 이에 의하여 제조된 나노 수산화 인회석/폴리젖산 하이브리드 나노복합 멤브레인 매트 및 이를 위한 에어젯 스피닝 장치
CN107596449A (zh) * 2017-10-30 2018-01-19 陕西爱骨医疗股份有限公司 一种仿生人骨的制备方法
CN108273484A (zh) * 2018-03-01 2018-07-13 江苏奥净嘉环保科技有限公司 一种光催化分散液的合成方法
WO2020161239A1 (en) 2019-02-07 2020-08-13 Universiteit Maastricht Porous bioactive metal-calcium phosphate medical implant
KR20200132052A (ko) * 2019-05-15 2020-11-25 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 생체 적합성 하이드록시아파타이트 결정 및 이의 제조 방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101239112B1 (ko) * 2010-12-27 2013-03-06 전북대학교산학협력단 표면 다공성 티타늄-수산화인회석 복합체의 제조방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100814730B1 (ko) 2006-10-27 2008-03-19 한국기계연구원 나노-매크로 사이즈의 계층적 기공구조를 가지는 다공성 생체활성유리 및 이의 합성방법

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101380087B1 (ko) * 2013-01-18 2014-04-01 전북대학교산학협력단 나노 수산화 인회석/폴리젖산 하이브리드 나노복합 멤브레인 매트 제조방법, 이에 의하여 제조된 나노 수산화 인회석/폴리젖산 하이브리드 나노복합 멤브레인 매트 및 이를 위한 에어젯 스피닝 장치
WO2014112756A1 (ko) * 2013-01-18 2014-07-24 전북대학교산학협력단 나노 수산화 인회석/폴리(젓산) 하이브리드 나노복합 멤브레인 매트 제조방법, 이에 의하여 제조된 나노 수산화 인회석/폴리(젓산) 하이브리드 나노복합 멤브레인 매트 및 이를 위한 에어젯 스피닝 장치
CN107596449A (zh) * 2017-10-30 2018-01-19 陕西爱骨医疗股份有限公司 一种仿生人骨的制备方法
CN108273484A (zh) * 2018-03-01 2018-07-13 江苏奥净嘉环保科技有限公司 一种光催化分散液的合成方法
WO2020161239A1 (en) 2019-02-07 2020-08-13 Universiteit Maastricht Porous bioactive metal-calcium phosphate medical implant
KR20200132052A (ko) * 2019-05-15 2020-11-25 단국대학교 천안캠퍼스 산학협력단 생체 적합성 하이드록시아파타이트 결정 및 이의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101003025B1 (ko) 2010-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kawata et al. Development of porous ceramics with well-controlled porosities and pore sizes from apatite fibers and their evaluations
Rezaei et al. In vitro study of hydroxyapatite/polycaprolactone (HA/PCL) nanocomposite synthesized by an in situ sol–gel process
Yang et al. A bifunctional bone scaffold combines osteogenesis and antibacterial activity via in situ grown hydroxyapatite and silver nanoparticles
KR101003024B1 (ko) 다공성 티타늄 지지체 및 이의 제조방법
Nevado et al. Preparation and in vitro evaluation of PLA/biphasic calcium phosphate filaments used for fused deposition modelling of scaffolds
Yang et al. Development of an electrospun nano-apatite/PCL composite membrane for GTR/GBR application
KR101003025B1 (ko) 다공성 티타늄-수산화인회석 복합지지체 및 이의 제조방법
Chahal et al. Electrospun hydroxyethyl cellulose nanofibers functionalized with calcium phosphate coating for bone tissue engineering
Karamian et al. Fabrication of hydroxyapatite-baghdadite nanocomposite scaffolds coated by PCL/Bioglass with polyurethane polymeric sponge technique
US20060216494A1 (en) Organic-inorganic nanocomposite coatings for implant materials and methods of preparation thereof
EP2195131A2 (en) Method for producing a three-dimensional macroporous filament construct based on phase inversion and construct thereby obtained
EA012091B1 (ru) Медицинское устройство, содержащее сетчатый композиционный материал
Furuichi et al. Preparation of hierarchically organized calcium phosphate–organic polymer composites by calcification of hydrogel
KR101357673B1 (ko) 인산 마그네슘을 포함하는 경조직 재생용 지지체 조성물, 이를 포함하는 경조직 재생용 지지체 및 이들의 제조방법
Matesanz et al. Response of osteoblasts and preosteoblasts to calcium deficient and Si substituted hydroxyapatites treated at different temperatures
KR100941374B1 (ko) 생분해성 3중 기공 세라믹-고분자 지지체 및 이의 제조방법
Tavangar et al. The influence of laser-induced 3-D titania nanofibrous platforms on cell behavior
Iwamoto et al. Effects of molecular weight on macropore sizes and characterization of porous hydroxyapatite ceramics fabricated using polyethylene glycol: mechanisms to generate macropores and tune their sizes
Gao et al. Preparation of micro/nanometer-sized porous surface structure of calcium phosphate scaffolds and the influence on biocompatibility
Xiao et al. Low-temperature fabrication of titania layer on 3D-printed 316L stainless steel for enhancing biocompatibility
KR101091153B1 (ko) 에어로졸 증착법을 이용한 수산화아파타이트-키토산 복합분말 코팅층의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 생체활성이 향상된 수산화아파타이트-키토산 복합분말 코팅층
Tai et al. Calcium phosphates synthesized by reverse emulsion method for the preparation of chitosan composite membranes
KR101854163B1 (ko) 표면 개질된 생체활성 유리 나노섬유 및 이의 제조방법
Premnath et al. Direct patterning of free standing three dimensional silicon nanofibrous network to facilitate multi-dimensional growth of fibroblasts and osteoblasts
Müller Bone‐inspired Biomaterials

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: 20131017

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140917

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee