KR20120013648A - 임플란트용 표면금속 산화물, 이를 이용한 임플란트 또는 장치 및 그의 제조방법 - Google Patents

임플란트용 표면금속 산화물, 이를 이용한 임플란트 또는 장치 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 [KMOOHCN] 또는 [KMOOHCNF]를 포함하며 금속 임플란트 또는 장치의 표면에 결합되는 새로운 생활성 표면금속 산화물, 이를 이용한 임플란트 또는 장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 임플란트 또는 장치는 인체에 적용 시 표면에서 일어나는 생물적 분해 및 박리문제를 개선시킬 뿐만 아니라 우수한 골전도성 및 강력하고 신속한 결합력을 가짐으로써 임플란트의 성공률을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 새로운 생활성 표면금속 산화물은 음전하 및/또는 양전하를 가지는 콜로이드화된 이온 착물이 상기 금속 임플란트 또는 장치에 증착되어 제조됨으로써 제조하는 방법을 간결화시키며 제조단가를 낮출 수 있는 이점이 있다.

Description

임플란트용 표면금속 산화물, 이를 이용한 임플란트 또는 장치 및 그의 제조방법{SURFACE METAL OXIDES FOR IMPLANTS, IMPLANTS OR DEVICES USING THE SAME AND METHOD FOR PRODUCING THE IMPLANTS OR DEVICES}
본 발명은 임플란트용 표면금속 산화물, 이를 이용한 임플란트 또는 장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 임플란트 또는 장치의 표면에 결합되는 표면금속 산화물의 신규한 조성과 그의 제조방법을 개선함으로써 우수한 골전도성 및 강력하고 신속한 골밀착력을 갖는 임플란트용 표면금속 산화물, 이를 이용한 임플란트 또는 장치 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 치과 및 정형외과, 악 안면외과 및 성형외과 등, 경조직과 인접한 연조직의 의료 분야에서 생체 내 삽입 시 적용되는 임플란트 또는 장치에 관한 많은 임상결과들이 보고되고 있다.
많은 임상결과에서 다양한 임플란트의 성공률과 교정률이 보여지고 있는데, 임플란트의 대다수의 실패율은 뼈에 적용된 초기시점에서 발생하고 있다.
이러한 임플란트 실패의 가장 큰 문제는 임플란트 표면 손상에서 나타나고 있다. 즉, 임플란트 표면에서 일어나는 생물적 분해로 인해 생활성 합성물과 두꺼운 코팅재가 박리될 수 있고, 그 결과로 생겨난 마모된 잔해 등의 문제로 인해 임플란트가 성공적으로 유착되지 못하는 실패가 발생한다.
이에 대응하여 일례로 한 워크샵에서는 하이드록시 아파타이트(hydroxy apatite, HA) 세라믹은 뼈광물과 구성요소가 다르며, 생분해 된다는 근거를 제시하고 있다. 즉, 모든 인산칼슘 세라믹들이 다양하게 생분해한다고 밝혔다(Legeros et al 1988: LeGeros RZ. Biodegradation and bioresorption of calcium phosphate ceramics. Clin Mater 1993; 14:65-88).
또한, 임플란트의 임상실패에 대한 또 다른 주요 문제는 임플란트 표면코팅물질의 두께와 생활성 코팅물질의 결합강도와 관련이 있다.
이러한 임플란트의 실패를 가져오는 여러 요인에 대한 대안은 여러 가지 선행기술에서 제시되고 있다. 예를 들어, 전기화학적 및/또는 전기화학적 열수 표면처리방법을 이용한 임플란트 표면처리방법(DE 1,943,801, Japanese patent application No. 56/168894; 63/18099), 유전체의 양극 산화처리방법, 음이온 결합 및 칼슘 및/또는 인산을 이용하는 임플란트 표면처리방법(U.S. Patent No 4,832,602, 4,846,837;5,205,921; 5,211,832; 5,227,147; 5,354,390; 5,478,237; 5,723,038; 6,579,619 B1; 6,129,928; 6,730,129 B1; 7,157,027 B2, WO 00/72777; 2005/0177248 A1; 2008/0097618 A1; 2010/0015494 A1)이 제시되었다.
또한, 임플란트 표면의 이온 결합의 또 다른 방법은 임플란트 표면에 양이온의 결합을 보이는 선행기술에서 제안되었다. 즉, U.S. Patent No 4,832,602에서 ANOF 층이 NaF, NaH2PO4, Na2B4O7 및 NH4F을 생산하고, 혼합물의 소성방법을 이용하는 U.S. Patent No 6,579,619 B1에서는 티타네이트 칼륨 분말(K2O.nTiO2(n=1-12)의 생산을 보이고 있다. U.S. Patent No 7,291,178 B2에서는 임플란트의 티타늄/합금 산화층의 이중층에서 칼슘, 인 또는 황 각각의 양극 결합을 보인다. U.S. Patent No 7,452,566 B2에서는 임플란트의 티타늄/합금 산화층에 망간이온의 결합을 보인다.
이와 같이 임플란트의 개선에 대한 다양한 노력들이 행하여지고 있으나 임플란트 표면에서 나타나는 문제는 아직도 임플란트 성공률 개선에 걸림돌이 되고 있다.
본 발명의 목적은 우수한 골전도성을 갖고 강력하고 신속하게 임플란트에 결합되는 임플란트용 표면금속 산화물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 인체 내에 적용 시 높은 적합성을 갖는 간단하고 제조단가를 낮출 수 있는 임플란트 또는 장치 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 표면에서 나타나는 생물적 분해 및 박리 문제를 개선시킨 임플란트용 표면금속 산화물, 이를 이용한 임플란트 또는 장치 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은, 금속 임플란트 또는 장치의 표면에 결합되고, [KMOOHCN]의 화학식의 화합물을 포함하는 표면금속 산화물인 것이다.
또한, 상기 [KMOOHCN]의 화학식의 화합물은 [KMOOHCNF]의 화학식의 화합물로 대체될 수 있다.
또한, 상기 [KMOOHCN] 또는 상기 [KMOOHCNF]의 화학식의 화합물 중 상기 M은 티타늄, 티타늄 합금, 탄탈륨, 지르코늄, 바나듐, 몰리브덴, 텅스텐, 하프늄, 철, 크롬, 니켈 및 상기 금속들의 합금 등의 밸브 금속군에서 선택되는 것이다.
또한, 상기 [KMOOHCN] 또는 상기 [KMOOHCNF]의 화학식의 화합물에 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 그들의 유도체 또는 망간이 더 결합되는 것이다.
또한, 상기 [KMOOHCN] 또는 상기 [KMOOHCNF]의 화학식의 화합물에 P, S, Cl 또는 그들의 유도체가 더 결합되는 것을 특징으로 한다.
상기의 표면금속 산화물의 금속 임플란트 또는 장치의 표면 증착방법에 있어서, 상기 표면금속 산화물은 음전하 및/또는 양전하를 가지는 콜로이드화된 이온 착물이 상기 금속 임플란트 또는 장치에 증착됨으로써 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 표면금속 산화물은 상기 콜로이드화된 이온 착물을 포함하는 수용액상 혼합물에서 상기 콜로이드화된 이온 착물이 상기 금속 임플란트 또는 장치의 표면에 증착됨으로써 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 수용액상 혼합물은 수산화칼륨, 아세트산칼륨, 옥살산칼륨, 탄산칼륨, 탄산수소칼륨, 질산칼륨, 황산칼륨, 인산칼륨, 염화칼륨, 플루오르화칼륨, 아세트산, 옥살산, 타타르산, 수산화나트륨, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 질산나트륨, 황산나트륨, 인산나트륨, 플루오르화나트륨, 수산화칼슘, 아세트산칼슘, 산화칼슘, 탄산수소칼슘, 황산, 질산, 아세트 아마이드, 아미노산, 폴리아미노 카르복시산, 수산화암모늄, 염화암모늄, 황산암모늄, 질산암모늄, 탄산암모늄, 플루오르화암모늄, 인산 마그네슘암모늄, 황산마그네슘, 탄산마그네슘, 염화마그네슘 및 인산 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수용액상 혼합물에 포함된 K 공급원, C 공급원, N 공급원, -CN 공급원, -OH 공급원, -COOH 공급원 또는 F 공급원의 양이온과 음이온의 총 전하의 균형을 맞추기 위해 산도는 약 5 내지 9로 조절되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 [KMOOHCN] 또는 상기 [KMOOHCNF]의 화학식의 화합물을 포함하는 표면금속 산화물이 증착된 금속 임플란트 또는 장치인 것이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 치과 또는 정형외과 등의 경조직과 인접한 연조직의 의료 분야에서 인체 내 삽입 시 적용되는 임플란트 또는 장치에서 상기 임플란트 또는 장치에 결합되는 표면금속 산화물이 [KMOOHCN]의 구성을 포함하도록 한다. 여기서, 이러한 [KMOOHCN]의 구성은 [KMOOHCNF]의 화학식의 화합물로 대체될 수 있다.
이와 같이, [KMOOHCN]의 구성이 포함된 본 발명의 임플란트용 표면금속 산화물은 임플란트 표면에 결합 시 임플란트 표면에서 나타나는 생물적 분해 및 박리 현상을 감소시킬 뿐만 아니라 신속하고 강력한 골밀착력을 가지고 있어 골전도성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라 인체 내에 적용된 임플란트 또는 장치의 성공률을 높일 수 있다.
여기서, 상기 M은 티타늄, 티타늄 합금, 탄탈륨, 지르코늄, 바나듐, 몰리브덴, 텅스텐, 하프늄, 철, 크롬, 니켈 및 상기 금속들의 합금 등의 많은 밸브 금속군에서 선택될 수 있다.
또한, 본 발명의 임플란트용 표면금속 산화물의 [KMOOHCN] 또는 [KMOOHCNF]의 구성에 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 그들의 유도체 또는 망간이 더 결합될 수 있다. 즉, A[KMOOHCN] 또는 A[KMOOHCNF]와 같이 A구성을 더 첨가할 수 있는데, 여기서 A는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 그들의 유도체 또는 망간이 될 수 있다.
일례로 본 발명의 임플란트용 표면금속 산화물의 [KMOOHCN] 또는 [KMOOHCNF]의 구성에 나트륨, 망간 또는 칼슘을 더 첨가하여 Na[KMOOHCN], Na[KMOOHCNF], Mn[KMOOHCN], Mn[KMOOHCNF], Ca[KMOOHCN] 또는 Ca[KMOOHCNF]로 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 임플란트용 표면금속 산화물의 [KMOOHCN] 또는 [KMOOHCNF]의 구성에 인(P), 황(S), 염소(Cl) 또는 그들의 유도체가 더 결합될 수 있다. 즉, [KMOOHCN]B 또는 [KMOOHCNF]B와 같이 B구성을 더 첨가할 수 있는데, 여기서 B는 인(P), 황(S), 염소(Cl) 또는 그들의 유도체가 될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 임플란트 또는 장치 표면에 표면금속 산화물을 제조할 때, 상기 표면금속 산화물의 [KMOOHCN] 또는 [KMOOHCNF]의 실험적 화학구성(empirical formula)에 A 및/또는 B의 구성을 첨가하여 임플란트 및 장치 표면에 결합시킬 수 있는데, 이는 인체와의 통합력을 증대시키고 접착성을 증가시켜 임플란트 성공률의 개선을 가져올 수 있다.
이와 같이 본 발명은 치과 또는 정형외과 등의 경조직과 인접한 연조직의 의료 분야에서 인체 내 삽입 시 적용되는 임플란트 또는 장치에 관한 것으로, 상기 임플란트 또는 장치에 결합되는 표면금속 산화물의 핵심 구성인 [KMOOHCN] 또는 [KMOOHCNF]는 그들의 유도체가 어느 변경 형태로 만들어지든지 본 발명에 다 포함된다고 봄이 상당할 것이다.
한편, 본 발명의 임플란트 또는 장치의 표면금속 산화물을 제조하는 방법은 [KMOOHCN] 또는 [KMOOHCNF]의 구성을 포함하는 표면금속 산화물을 금속 임플란트 또는 장치의 표면에 증착시킬 수 있는데, 여기서 상기한 표면금속 산화물은 음전하 및/또는 양전하를 가지는 콜로이드화된 이온 착물이 상기 금속 임플란트 또는 장치에 증착됨으로써 형성될 수 있다.
일례로 본 발명의 임플란트 또는 장치는 본 발명의 표면금속 산화물의 반응물들을 수용액상에 혼합한 후 상기 수용액상 혼합물에서 형성된 콜로이드화된 이온 착물들이 금속 임플란트 또는 장치의 표면에 증착되어 본 발명의 표면금속 산화물이 형성될 수 있다.
여기서 상기 수용액상 혼합물은 수산화칼륨, 아세트산칼륨, 옥살산칼륨, 탄산칼륨, 탄산수소칼륨, 질산칼륨, 황산칼륨, 인산칼륨, 염화칼륨, 플루오르화칼륨, 아세트산, 옥살산, 타타르산, 수산화나트륨, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 질산나트륨, 황산나트륨, 인산나트륨, 플루오르화나트륨, 수산화칼슘, 아세트산칼슘, 산화칼슘, 탄산수소칼슘, 황산, 질산, 아세트 아마이드, 아미노산, 폴리아미노 카르복시산, 수산화암모늄, 염화암모늄, 황산암모늄, 질산암모늄, 탄산암모늄, 플루오르화암모늄, 인산 마그네슘암모늄, 황산마그네슘, 탄산마그네슘, 염화마그네슘 및 인산 중 하나 이상을 포함하여 본 발명의 표면금속 산화물을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 표면금속 산화물을 임플란트 또는 장치에 증착시키기 위한 상기한 수용액상 혼합물은 산도를 약 5 내지 9로 조절하여 본 발명의 표면금속 산화물의 핵심 구성인 [KMOOHCN] 또는 [KMOOHCNF]를 효율적으로 제어할 수 있다. 즉, 수용액상 혼합물에 포함된 K 공급원, C 공급원, N 공급원, -CN 공급원, -OH 공급원, -COOH 공급원 또는 F 공급원의 양이온 및 음이온의 총 전하의 균형을 맞추기 위해 수용액의 산도를 약 5 내지 9로 조절할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 상기 전해질 수용액의 산도가 5 미만이면 전해질 수용액에 존재하는 콜로이드화된 이온 착물들의 용해도(dissolution)가 높아져 임플란트 또는 장치의 표면에 증착되는 상기 표면금속 산화물의 생성율이 저하되고, 상기 전해질 수용액의 산도가 9를 초과하게 되면 전해질 수용액내에서 콜로이드화된 이온 착물들이 원활하게 형성되지 않을 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 임플란트용 표면금속 산화물의 핵심 구성인 [KMOOHCN] 또는 [KMOOHCNF]의 실험적 화학구성(empirical formula)을 제공하고, 상기한 표면금속 산화물을 임플란트 또는 장치에 증착하는 방법을 제공하여 보다 인체와의 적합성을 높이고 결합강도 및 표면특성을 개선시킨 인체 내에 적용되는 임플란트 또는 장치를 이용 가능하게 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 임플란트용 표면금속 산화물 및 이를 이용한 임플란트 또는 장치는 표면특성을 개선하여 표면에서 나타나는 생물적 분해 및 박리 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 임플란트용 표면금속 산화물을 이용한 임플란트 또는 장치는 우수한 골전도성을 가질 뿐만 아니라 강력하고 신속한 골밀착력으로 인체 내에 적용 시 임플란트의 성공률을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 임플란트 또는 장치의 제조방법은 제조 단가를 낮출 뿐만 아니라 임플란트 또는 장치의 표면처리방법을 단순화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 임플란트 표면금속 산화물은 임플란트의 골유착을 빠르고 신속하게 수행하고 골유착력을 강화시킴으로서, 손실 및 손상된 생체 조직의 재건을 위한 의료분야의 발전에 큰 기여를 할 것으로 본다.
도 1은 본 발명의 임플란트 또는 장치의 표면 화합물을 제조하기 위한 한가지 방법으로 전기화학적 열수 처리장치 및 본 발명의 임플란트 표면금속 산화물 생성 매커니즘을 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 임플란트용 표면금속 산화물의 핵심 구성요소의 일례 즉, [KMOOHCN] 또는 [KMOOHCNF]의 결합 에너지 영역을 나타낸 고 해상도 XPS분석그래프이다.
도 3은 도 2에 나타난 상기 핵심 구성요소들의 전자 프로브 마이크로 분석(EPMA)의 컬러 맵핑을 나타낸 도이다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 구성 요소들이 매트릭스 성분에 대한 전자 프로브 마이크로 분석(EPMA)의 컬러 맵핑의 원자 분포, XPS 피크 차이 및 결합에너지를 나타낸 도이다.
도 10은 본 발명의 임플란트용 표면금속 산화물의 전기화학적 및/또는 열수 성장과정의 특성화을 나타낸 도이다.
도 11은 본 발명의 임플란트용 표면금속 산화물의 나노입자의 모양 및 크기의 실시예를 나타낸 도이다.
도 12는 본 발명의 임플란트용 표면금속 산화물층의 두께 및 강도를 나타낸 도이다.
도 13은 임플란트와 골조직과의 결합 강도와 그 특성을 이해하기 위한 임플란트/골 계면 파절 실험 후 고해상 전자 현미경으로 임플란트/골 계면 파절 특성을 관찰한 결과의 본 발명의 임플란트 표면과 종래의 인산칼슘 임플란트 표면을 비교분석하여 나타낸 도이다.
이하 본 발명의 구성을 실시 예를 통하여 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 발명의 권리범위는 하기 실시 예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 임플란트 또는 장치의 표면 화합물을 제조하기 위한 전기화학적 열수 처리장치 및 임플란트 표면의 반응 매커니즘을 나타낸 도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 의료공학영역, 치과공학영역 및 조직공학영역에 적용되는 금속 임플란트 또는 장치의 표면처리방법을 위한 열수 처리장치는 기준 전극(110), 작업전극 임플란트(111), 백금 카운터 전극(112), 냉각수 배출구(120), 냉각수 주입구(121), 이중 실험조(130), 압력 제어관(140), 교반기(160) 및 온도조절장치(170)을 포함한다.
본 발명의 임플란트 또는 장치는 도 1의 표면처리장치에 작업전극 임플란트(111)의 형태로 장착시킨다. 이 후 이중 실험조(130)에 상기한 본 발명의 표면금속 산화물을 제조하기 위한 반응물질들을 수용액에 첨가하여 전해액(150)으로 제조한다. 그리고 상기한 기준 전극(110) 및 백금 카운터 전극(112)에 전압을 인가하여 상기 전해액(150) 상에서 양이온 및 음이온이 계 결합되어 형성된 콜로이드화 이온 착물을 상기 작업전극 임플란트(111) 표면에 증착시킬 수 있다.
여기서, 본 발명의 수용액상 혼합물 즉, 전해액(150)은 수산화칼륨, 아세트산칼륨, 옥살산칼륨, 탄산칼륨, 탄산수소칼륨, 질산칼륨, 황산칼륨, 인산칼륨, 염화칼륨, 플루오르화칼륨, 아세트산, 옥살산, 타타르산, 수산화나트륨, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 질산나트륨, 황산나트륨, 인산나트륨, 플루오르화나트륨, 수산화칼슘, 아세트산칼슘, 산화칼슘, 탄산수소칼슘, 황산, 질산, 아세트 아마이드, 아미노산, 폴리아미노 카르복시산, 수산화암모늄, 염화암모늄, 황산암모늄, 질산암모늄, 탄산암모늄, 플루오르화암모늄, 인산 마그네슘암모늄, 황산마그네슘, 탄산마그네슘, 염화마그네슘 및 인산 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
이와 같이 도 1에서와 같이 작업전극 임플란트(111)가 콜로이드화된 이온이 포함된 전해액(150)과 접촉하는 영역(S)에서 본 발명의 구성요소들이 임플란트 또는 장치의 표면에 증착되는 매커니즘을 자세히 살펴보면 도 1의 S 영역의 반응 매커니즘을 확대한 도 1의 A 와 B와 같다.
도 1의 S영역의 반응 매커니즘을 확대한 도 1의 A는 본 발명의 임플란트용 표면금속 산화물의 핵심 구성요소인 [KMOOHCN]의 화학식의 화합물(M은 금속)의 전자 프로브 마이크로 분석(EPMA)에서 컬러 맵핑을 나타낸 도이고, 도 1의 B는 K, C, N, -CN, -OH, COOH 또는 F의 양 또는 음으로 하전된 이온 착물이 상기 임플란트 또는 장치의 표면금속 산화물 매트릭스에 전기화학적 계 결합되는 콜로이드성 증착 메커니즘을 나타낸 도이다.
도 1의 A에 도시된 바와 같이, 전자 프로브 마이크로 분석(EPMA)에서의 컬러 맵핑은 상기한 본 발명의 핵심 구성요소인 [KMOOHCN]의 구성이 임플란트 표면에 균일하게 분포되었음을 보여주고 있다. 즉, 본 발명은 K, M(금속), MO(금속 산화물), H, CN 및 OH의 결합뿐만 아니라 다양한 알칼리 금속들의 양이온 및/또는 할로겐 음이온의 결합들을 본 발명의 표면금속 산화물에 제공함으로써 보다 우수한 골전도성의 임플란트의 제조를 가능하게 하였다.
또한, 도 1의 B는 본 발명의 K, C, N, -CN, -OH 및 COOH또는 F의 양 또는 음으로 하전된 이온 착물이 임플란트 표면에 표면금속 산화물로 전기화학적 계 결합되는 콜로이드성 증착 매커니즘을 보여주고 있다. 이온 이동이 일어날 때, 임플란트 표면에 표면금속 산화물로 결합되는 이온 착물들의 양전하와 음전하의 전체 합은 전자 결함층(도 1B의 B-C 영역)과 이온 복합체의 과잉층(도 1B의 C-D 영역 및 D-E영역) 사이에서 금속 산화물/전해질 경계면의 접촉하며 반응하여 음전하를 가질 수 있을 것이다.
상기한 수용액상 혼합물 즉, 전해액(150)에서 생성되는 콜로이드화된 이온 착물이 본 발명의 임플란트 또는 장치의 표면에 증착되는 정도는 상기한 도 1의 표면처리장치에 인가하는 전압, 전류밀도, 전해질 및 산도, 온도, 실험조의 압력 및 교반 속도 등과 같은 여러 파라미터에 의해 달라진다. 이에 따라 표면금속 산화물의 구조와 형태의 변화를 다양하게 형성시킬 수 있다. 특히, 상술한 전해액(150)의 산도는 약 5 내지 9로 조절하여 본 발명의 표면금속 산화물의 핵심 구성인 [KMOOHCN] 또는 [KMOOHCNF]를 효율적으로 제조할 수 있는데, 이에 대한 자세한 설명은 앞으로 제시될 본 발명의 실시예에서 후술하기로 한다.
또한, 상술한 여러 파라미터 중 전압 인가 속도, 전압 스위프율 및 인가 시간 등의 파라미터등은 다양하게 조합하여 적용할 수 있다. 일례로 500 mV/sec의 낮은 전압스위프율을 적용하여 보다 밀도있고 얇은 표면금속 산화물을 제조할 수 있다. 또한, 500 mV/sec이상의 비교적 높은 전압스위프율을 적용하여 표면금속 산화물이 증착되는 구조 및 형태를 다양하게 변형시킬 수 있다.
일례로 본 발명의 표면금속 산화물을 구성하는 실시 예들을 살펴보면 다음 표 1과 같다.
Figure pat00001
상기한 표1에서와 같이, 본 발명의 표면금속 산화물에 포함되는 핵심구성요소 즉, [KMOOHCN]의 구성요소들의 비가 제시되어 있다. 본 발명의 표면금속 산화물의 구성요소의 일례인 [KTiOOHCN]의 각 구성요소들의 성분비는 표 1의 실시예(Example) 1 내지 9에 나타나 있다.
또한, 본 발명의 표면금속 산화물의 또 다른 실시예인 [KTiOOHCNF]의 각 구성요소들의 성분비는 표 1의 실시예(Example) 20 내지 21에서 나타나 있다.
그 밖에 본 발명의 표면금속 산화물의 핵심 구성요소 [KMOOHCN] 또는 [KMOOHCNF]에 양이온 및/또는 음이온을 첨가한 실시예들이 제시되어 있다.
즉, 본 발명의 표면금속 산화물에 일례인 양이온 일례로, 상기한 A의 구성이 될 수 있는 나트륨(Na), 마그네슘(Mg) 및 칼슘(Ca)을 첨가한 A[KTiOOHCN] 또는 A[KTiOOHCNF]의 각 구성요소들의 성분비는 표 1의 실시예(Example) 10 내지 19 및 22 내지 35에 나타나 있다.
또한, 본 발명의 표면금속 산화물에 양이온도 첨가할 수 있고, 또 음이온 일례로, 상기한 B의 구성이 될 수 있는 인(P) 및/또는 황(S)등을 [KTiOOHCN]B, A[KTiOOHCN]B, [KTiOOHCNF]B 또는 A[KTiOOHCNF]B 의 각 구성요소들의 성분비는 표 1의 실시예(Example) 12 내지 15, 19, 24 내지 27 및 33 내지 35에서 나타나 있다.
이와 같이, 본 발명의 임플란트용 표면금속 산화물을 구성하는 실시예는 다양하게 변화시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명의 임플란트용 표면금속 산화물은 콜로이드화된 이온 착물이 전기화학적 계 결합됨으로써 형성되어 임플란트의 골밀착력을 높일 수 있다. 상기한 실시예에 따라 제조된 본 발명의 임플란트용 표면금속 산화물들의 실시예에 따른 분석데이터를 살펴보면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 임플란트용 표면금속 산화물의 핵심 구성요소의 일례 즉, [KMOOHCN] 또는 [KMOOHCNF]의 결합 에너지 영역을 나타낸 고 해상도 XPS분석그래프이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예인 [KTiOOHCN] 또는 [KTiOOHCNF] 구성의 각 구성들의 결합 에너지의 변이는 그에 대응하는 XPS피크의 이동을 유발한다. 도 2의 (a)는 K 2p의 결합에너지 영역을 보여주고, (b), (c), (d), (e) 및 (f)는 Ti 2p, O 1s, -OH기 및 C 1s의 결합에너지 영역을 보여주고, (g)는 N 1s 및 (h)는 F 1s의 결합에너지 영역을 보여주고, 상기한 결합에너지 이동에 의한 상기 구성요소들의 화학적 상태변화를 나타내고 있다.
일례로 도 2의 (c) 및 (e)의 O 1s의 결합에너지는 산화칼륨(Potanium oxide)의 생성이 결합에너지를 528.5 eV로 이동시키지만 -OH기의 존재는 531.7 eV에서 검출되는 것을 보여주고 있다. 또한, 도 2의 (f)의 C 1s 결합에너지에서 보이는 바와 같이, 탄소, -CN 및 이들의 유도체가 지속적으로 남아있다는 것은 탄소와 그 유도체가 수용액으로부터 본 발명의 표면금속 산화물에 본질적으로 결합되었음을 나타낸다.
도 2의 (h)에서 불소의 높은 전기음성도는 본 발명의 또 다른 실시예인 [KTiOOHCNF]에 상당한 극성/쌍극성 모멘트를 제공하고 실질적으로 684.9 eV에서 TiF의 결합과 684,3 eV 및 685.7 eV에서 - CF 결합의 화학적 상태의 명백한 변화를 유발한다.
도 3은 도 2에 나타난 상기 핵심 구성요소들의 전자 프로브 마이크로 분석(EPMA)의 컬러 맵핑을 나타낸 도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 표면금속 산화물의 [KTiOOHCN] 또는 [KTiOOHCNF]의 각 구성요소들의 전자 프로브 마이크로 분석(EPMA)의 컬러 맵핑을 나타내었다. 즉, (a)는 본 발명의 임플란트 또는 장치의 표면의 X-ray 맵핑이고, (b)는 칼륨 분포의 맵핑, (c)는 티타늄 분포의 맵핑, (d)는 칼륨과 티타늄 결합의 맵핑, (e)는 산소 분포의 맵핑, (f)는 탄소 분포의 맵핑, (g)는 질소 분포의 맵핑, (h)는 탄소 및 질소 분포의 맵핑 및 (i)는 불소 분포의 맵핑을 나타내었다.
이와 같이, 도 3은 도 2에서 제시된 [KTiOOHCN] 또는 [KTiOOHCNF]의 각 구성요소들 즉, K, Ti, O, C, N, 또는 F의 EPMA 컬러맵핑을 나타낸다. 각 구성요소들의 컬러맵핑을 통해 표면금속 산화물의 균일한 분포를 확인할 수 있다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 구성 요소들의 매트릭스 성분에 대한 전자 프로브 마이크로 분석(EPMA) 컬러 맵핑의 원자 분포, XPS 피크 차이 및 결합에너지를 나타낸 도이다.
도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 본 발명의 [KTiOOHCN] 또는 [KTiOOHCNF]을 구성하는 티타늄 및 그의 산화물의 전자 프로브 마이크로 분석(EPMA) 컬러 맵핑은 균일한 분포를 나타내고 있다. 도 4의 (b) 내지 (g)는 [KTiOOHCN] 또는 [KTiOOHCNF]을 구성하는 티타늄 및 그의 산화물의 XPS 피크 차이 및 결합에너지를 나타내고 있다.
도 5는 본 발명의 [KTiOOHCN] 또는 [KTiOOHCNF]을 구성하는 칼륨의 분석데이터이다. 도 5의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 본 발명의 [KTiOOHCN] 또는 [KTiOOHCNF]을 구성하는 칼륨의 전자 프로브 마이크로 분석(EPMA) 컬러 맵핑은 질적으로 균일한 분포를 나타내고 있다. 도 5의 (c) 내지 (k)는 [KTiOOHCN] 또는 [KTiOOHCNF]을 구성하는 칼륨의 XPS 피크 차이 및 결합에너지를 나타내고 있다.
도 6은 본 발명의 [KTiOOHCN] 또는 [KTiOOHCNF]을 구성하는 질소에 대한 EPMA 컬러맵핑의 원자 분포, XPS 피크 차이 및 결합에너지를 나타낸 것이다. 도 6의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 본 발명의 [KTiOOHCN] 또는 [KTiOOHCNF]을 구성하는 질소의 전자 프로브 마이크로 분석(EPMA) 컬러 맵핑은 질적으로 균일한 분포를 나타내고 있다. 도 6의 (c) 내지 (f)는 [KTiOOHCN] 또는 [KTiOOHCNF]을 구성하는 질소의 XPS 피크 차이 및 결합에너지를 나타내고 있다.
도 7은 상술한 본 발명의 실시예 중 Na[KTiOOHCN] 또는 Na[KTiOOHCNF]을 구성하는 나트륨의 분석데이터이다. 도 7의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 본 발명의 Na[KTiOOHCN] 또는 Na[KTiOOHCNF]을 구성하는 나트륨의 전자 프로브 마이크로 분석(EPMA) 컬러 맵핑은 질적으로 균일한 분포를 나타내고 있다. 도 7의 (c) 내지 (f)는 Na[KTiOOHCN] 또는 Na[KTiOOHCNF]을 구성하는 나트륨의 XPS 피크 차이 및 결합에너지를 나타내고 있다.
도 8은 상술한 본 발명의 실시예 중 Ca[KTiOOHCN] 또는 Ca[KTiOOHCNF]을 구성하는 칼슘 및 그의 산화물의 분석데이터이다. 도 8의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 본 발명의 Ca[KTiOOHCN] 또는 Ca[KTiOOHCNF]을 구성하는 칼슘의 전자 프로브 마이크로 분석(EPMA) 컬러 맵핑은 질적으로 균일한 분포를 나타내고 있다. 도 8의 (c) 내지 (f)는 Ca[KTiOOHCN] 또는 Ca[KTiOOHCNF]을 구성하는 칼슘의 XPS 피크 차이 및 결합에너지를 나타내고 있다.
도 9는 상술한 본 발명의 또 다른 실시예인 [KTiOOHCNF]을 구성하는 불소의 분석데이터이다. 도 9의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 본 발명의 [KTiOOHCNF]을 구성하는 불소의 전자 프로브 마이크로 분석(EPMA) 컬러 맵핑은 질적으로 균일한 분포를 나타내고 있다. 도 9의 (c) 내지 (h)는 [KTiOOHCNF]을 구성하는 불소의 XPS 피크 차이 및 결합에너지를 나타내고 있다.
도 10은 본 발명의 임플란트용 표면금속 산화물의 전기화학적 및/또는 열수 성장과정의 특성화를 나타낸 도이다.
도 10은 도 1에서 상술한 본 발명의 표면금속 산화물의 표면처리방법을 위한 열수 처리 장치에서 조절되는 여러 파라미터 중 시간에 따른 인가 전압 및 시간에 따른 전류밀도 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 10에서와 같이 20 mA/cm2이하의 전류밀도 하에서 높은 인가전압과 낮은 인가전압의 유지시간을 10초 내지 60초로 변화를 주며 본 발명의 표면금속 산화물을 임플란트 또는 장치 표면에 전기화학적 또는 열수적으로 성장시킬 수 있다. 일례로 같이 20 mA/cm2이하의 전류밀도 하에서 60내지 80V의 낮은 인가전압은 10초 내지 15초 동안 유지시키고, 138내지 158V의 높은 인가전압은 20초 내지 25초 동안 유지시켜 본 발명의 표면금속 산화물을 양극 처리하여 임플란트 표면에 성장시킬 수 있다.
또한, 이러한 본 발명의 표면금속 산화물의 성장과정은 시간에 따른 인가 전압 및 시간에 따른 전류밀도에 따라 퍼텐시오스타트 모드(potentiostatic mode) 또는 갈바노스테틱 모드(galvanostatic mode)로 성장시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 표면금속 산화물이 임플란트 또는 장치에 증착되는 성장과정은 상기한 인가 전압 및 전류 밀도뿐만 아니라 전해질, 전해질의 산도, 온도 실험조 압력 및 교반 속도 등과 같은 여러 파라미터들의 제어에 의해 달라질 수 있고, 다양한 표면처리방법에 의해 달라질 수 있는데, 이와 같이 다양하게 제어된 성장과정에 따른 표면금속 산화물의 구조를 살펴보면 다음 도 11과 같다.
도 11은 본 발명의 임플란트용 표면금속 산화물의 나노입자의 모양 및 크기의 실시예를 나타낸 도이다.
도 11의 (a)는 다양한 전처리 방법 중 기계회전(machine-turning)방법을 이용하여 마감 처리된 임플란트 표면 위에 본 발명의 방법을 이용하여 성장시킨 표면금속 산화물의 성장구조를 나타내었고, (b)는 전기화학적 피팅(electrochemical pitting)의 전처리 방법을 이용하여 마감 처리된 임플란트 표면 위에 본 발명의 방법을 이용하여 성장시킨 표면금속 산화물의 성장구조를 나타내었다. (c)는 화학적 에칭(chemical etching) 마감 처리된 임플란트 표면 위에 본 발명의 방법을 이용하여 성장시킨 표면금속 산화물의 성장구조를 나타내었고, (d)는 입자 블라스팅(particle blasting) 마감 처리된 임플란트 표면 위에 본 발명의 방법을 이용하여 성장시킨 표면금속 산화물의 성장구조를 나타내었다.
또한, 도 11의 (e)에서 (k)는 임플란트 표면에 표면금속 산화물이 형성되는 반응의 여러 파라미터 즉, 인가 전압, 온도 및 전해액의 산도 등에 따라 다양하게 형성되는 표면금속 산화물 입자의 크기, 모양 및 구조가 다양하게 도시되어 있다.
이와 같이, 본 발명의 표면금속 산화물은 적용되는 표면처리방법이나 다양한 파라미터에 따라 다양하게 형성 가능하다.
도 12는 본 발명의 임플란트용 표면금속 산화물층의 두께 및 강도를 나타낸 도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 임플란트용 표면금속 산화물의 두께는 균일함을 알 수 있다. 즉, 도 12는 전자 현미경(SEM)으로 본 발명의 표면금속 산화물이 증착된 임플란트 또는 장치의 단면을 관찰하였을 때 나타난 두께를 도시하였는데, 임플란트(IS) 표면에 생성된 표면금속 산화물의 두께는 화살표로 표시된 부분이다. 실시예 (A) 내지 (F)에 대응하는 본 발명의 표면금속 산화물의 두께는 다음 표 2에 제시된 바와 같다.
Figure pat00002
도 12의 (A)에서 화살표로 표시된 표면금속 산화물의 두께는 각 위치별 즉, 뾰족한 부분(peak), 테두리 부분(flange) 및 절곡된 부분(valley)별로 상기한 표 2의 A에서 제시되고 있다. 또한, 도 12의 (B) 내지 (F)에서 화살표로 표시된 표면금속 산화물의 두께도 상기한 표 2의 B 내지 F에서 제시되고 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 표면금속 산화물의 여러 실시예들은 수십 나노미터에서 수 마이크로 까지 매우 얇은 층으로 형성되고, 균일한 두께를 가지게 되어 임플란트 또는 장치의 표면특성을 개선할 뿐만 아니라 기계적 특성 또한 향상시킬 수 있다. 즉, 평균신장강도 68 MPa이상으로 제조 될 수 있다. 이에 따라 임플란트의 강도와 점착성을 향상시키고 기계적 특성을 개선시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 상술한 여러 파라미터 중 수산화칼륨을 사용한 전해질의 산도조절은 임플란트 또는 장치 표면에 형성되는 표면금속 산화층의 기계적 특성을 상당히 개선시키는 이점이 있다. 즉, 수용액상 혼합물에 포함된 K 공급원, C 공급원, N 공급원, -CN 공급원, -OH 공급원, -COOH 공급원 또는 F 공급원의 양이온 및 음이온의 총 전하의 균형을 맞추기 위해서 수산화칼륨을 사용하여 상기한 수용액상 혼합물의 산도를 약 5 내지 9로 조절함으로써 표면금속 산화물의 특성을 개선할 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 상기 전해질 수용액의 산도가 5 미만이면 전해질 수용액에 존재하는 콜로이드화된 이온 착물들의 용해도(dissolution)가 높아져 임플란트 또는 장치의 표면에 증착되는 상기 표면금속 산화물의 생성률이 저하되고, 상기 전해질 수용액의 산도가 9를 초과하게 되면 전해질 수용액 내에서 콜로이드화된 이온 착물들이 원활하게 형성되지 않을 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 표면금속 산화물의 기계적 특성 및 표면 특성 등은 상기한 표면금속 산화층의 두께, 밀도, 구조 등과 연관이 있으므로 표면금속 산화물의 증착하는 과정 중 인가 전압, 전류 밀도, 전해질, 전해질의 산도, 온도, 실험조 압력 및 교반 속도 등과 같은 여러 실험 파라미터를 제어하여 목적하는 특성을 지닌 임플란트 표면금속 산화물을 제조할 수 있다.
도 13은 임플란트와 골조직과의 결합 강도와 그 특성을 이해하기 위한 임플란트/골 계면 파절 실험 후 고해상 전자 현미경으로 임플란트/골 계면 파절 특성을 관찰한 결과의 본 발명의 임플란트 표면과 종래의 인산칼슘 임플란트 표면을 비교분석하여 나타낸 도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 왼쪽은 종래의 인산칼슘 임플란트를 도시하였고, 오른쪽은 본 발명의 핵심구성요소인 [KTiOOHCN]을 포함하는 표면금속 산화물이 코팅된 임플란트를 도시하였다. 임플란트와 골조직 계면의 결합강도를 측정하기 위한 실험방법으로 계면의 기계적 파절 후의 임플란트 (IS)와 골조직 (Bn)의 계면의 상태을 고해상도 전자 현미경(SEM)으로 관찰한 결과 뚜렷한 차이를 보였다. 본 발명의 임플란트([KTiOOHCN] 임플란트)의 경우 임플란트 표면 (IS)과 골조직 (Bn) 계면에서 직접적인 파절을 보이지 않고, 오히려 화살표로 표시된 영역에서 보이듯이 인접한 뼈(Bn) 조직 내부에서 파절이 일어나는 양상을 보이는 반면, 종래의 인산칼슘 임플란트는 임플란트(Is) 표면과 뼈(Bn) 조직이 정확히 구분되어 파절된 모습을 볼 수 있다.
이러한 파절테스트의 결과는 본 발명의 임플란트([KTiOOHCN] 임플란트)가 골조직과의 결합력이 우수함을 입증한다. 즉, 본 발명은 임플란트(IS)와 뼈(Bn) 접촉면 사이에 발생하는 생화학적 결합을 통해 상당히 강하고 신속한 골유착력을 갖고 골전도성을 개선시킨 임플란트 또는 장치를 제공한다.
또한, 표면금속 산화층(*)의 두께와 균일도의 차이도 보여주고 있다. 즉, 본 발명의 임플란트([KTiOOHCN] 임플란트)의 표면금속 산화층(*)의 두께가 종래보다 1/2 정도 얇아지고 보다 균일한 표면특성을 보이는 것을 알 수 있다.
또한 임플란트와 골조직과의 결합력의 정량적 측정을 위한 RT테스트(Removal Torque, RT test)를 실시하여 종래의 인산칼슘 임플란트와 본 발명의 임플란트의 골내 식립 시간(Healing time)에 따른 골과의 결합강도를 비교해보면 다음 표 3과 같다.
Figure pat00003
상기한 표 3은 본 발명의 표면금속 산화물을 포함하는 임플란트 표면과 종래의 인산칼슘 임플란트(CaP)의 동물 실험에서 골유착력을, 제거응력 RT테스트(Removal Torque, RT test), Ncm로 비교하였다.
표 3의 (a)는 3주 동안 10 마리 토끼 경골에 식립한 종래의 인산칼슘 임플란트(CaP)와 본 발명의 일 실시예인 [KTiOOHCN]을 포함하는 표면금속 산화물이 코팅된 임플란트(KTiOOHCN)의 골과의 결합강도를 도시하였는데, 본 발명의 임플란트(KTiOOHCN)의 평균 골유착 강도는 종래의 인산칼슘 임플란트(CaP)보다 통계적으로 아주 높은 유의성 (statistically highly significant) 을 보였다 (65 vs 39 Ncm, n = 10, P = 0.002).
표 3의 (b)는 6주 동안 10 마리 토끼 대퇴골에 식립한 종래의 인산칼슘 임플란트(CaP)와 본 발명의 일 실시예인 [KTiOOHCN]을 포함하는 표면금속 산화물이 코팅된 임플란트(KTiOOHCN)의 골과의 결합강도를 도시하였는데, 본 발명의 임플란트(KTiOOHCN)의 평균 골유착 강도는 종래의 인산칼슘 임플란트(CaP)보다 통계적으로 아주 높은 유의성 (statistically highly significant) 을 보였다 (84 vs 57 Ncm, n = 10, P = 0.002).
표 3의 (c)는 6주 동안 10 마리 토끼 대퇴골에 식립한 종래의 인산칼슘 임플란트(CaP)와 본 발명의 일 실시예인 [KTiOOHCN]을 포함하는 표면금속 산화물이 코팅된 임플란트(KTiOOHCN)의 골과의 결합강도를 도시하였는데, 본 발명의 임플란트(KTiOOHCNF)의 평균 골유착 강도는 종래의 인산칼슘 임플란트(CaP)보다 통계적으로 아주 높은 유의성 (statistically highly significant) 을 보였다 (127 vs 46 Ncm, n = 10, P = 0.0001).
표 3의 (d)는 6주 동안 10 마리 토끼 경골에 식립한 종래의 인산칼슘 임플란트(CaP)와 본 발명의 일 실시예인 [KTiOOHCN]을 포함하는 표면금속 산화물이 코팅된 임플란트(KTiOOHCN)의 골과의 결합강도를 도시하였는데, 본 발명의 임플란트(NaKTiOOHCN)의 평균 골유착 강도는 종래의 인산칼슘 임플란트(CaP)보다 통계적으로 아주 높은 유의성 (statistically highly significant) 을 보였다 (67 vs 41 Ncm, n = 10, P = 0.002).
표 3의 (e)는 6주 동안 10 마리 토끼 경골에 식립한 종래의 인산칼슘 임플란트(CaP)와 본 발명의 일 실시예인 [KTiOOHCN]을 포함하는 표면금속 산화물이 코팅된 임플란트(KTiOOHCN)의 골과의 결합강도를 도시하였는데, 본 발명의 임플란트(KTiOOHCNP)의 평균 골유착 강도는 종래의 인산칼슘 임플란트(CaP)보다 통계적으로 아주 높은 유의성 (statistically highly significant) 을 보였다 (83 vs 43 Ncm, n = 10, P = 0.002).
이상의 실험 결과는, 본 발명의 일 실시예인 [KTiOOHCN]을 포함하는 표면금속 산화물을 포함하는 임플란트표면 화합물들이 종래의 인산칼슘 임플란트(CaP) 표면보다 아주 우수한 골결합 강도(osseointegration strengths)를 보이는 것을 증명한다.
이와 같이 본 발명은 치과 또는 정형외과 등의 경조직과 인접한 연조직의 의료 분야에서 인체 내 삽입 시 적용되는 임플란트 또는 장치에 관한 것으로, 상기 임플란트 또는 장치에 결합되는 표면금속 산화물의 핵심 구성인 [KMOOHCN] 또는 [KMOOHCNF]는 그들의 유도체가 어느 변경 형태로 만들어지든지 본 발명에 다 포함된다고 봄이 상당할 것이다.

Claims (10)

  1. 금속 임플란트 또는 장치의 표면에 결합되고, [KMOOHCN]의 화학식의 화합물을 포함하고, 상기 M은 금속인 것을 특징으로 하는 표면금속 산화물.
  2. 제 1항의 상기 [KMOOHCN]의 화학식의 화합물은 [KMOOHCNF]의 화학식의 화합물로 대체될 수 있는 것을 특징으로 하는 표면금속 산화물.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 [KMOOHCN] 또는 상기 [KMOOHCNF]의 화학식의 화합물 중 상기 M은 티타늄, 티타늄 합금, 탄탈륨, 지르코늄, 바나듐, 몰리브덴, 텅스텐, 하프늄, 철, 크롬, 니켈 및 상기 금속들의 합금 등의 밸브 금속군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 표면금속 산화물.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 [KMOOHCN] 또는 상기 [KMOOHCNF]의 화학식의 화합물에 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 그들의 유도체 또는 망간이 더 결합되는 것을 특징으로 하는 표면금속 산화물.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 [KMOOHCN] 또는 상기 [KMOOHCNF]의 화학식의 화합물에 P, S, Cl 또는 그들의 유도체가 더 결합되는 것을 특징으로 하는 표면금속 산화물.
  6. 제 3항의 표면금속 산화물의 금속 임플란트 또는 장치의 표면 증착방법에 있어서,
    상기 표면금속 산화물은 음전하 및/또는 양전하를 가지는 콜로이드화된 이온 착물이 상기 금속 임플란트 또는 장치에 증착됨으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 임플란트 또는 장치의 표면 증착방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 표면금속 산화물은 상기 콜로이드화된 이온 착물을 포함하는 수용액상 혼합물에서 상기 콜로이드화된 이온 착물이 상기 금속 임플란트 또는 장치의 표면에 증착됨으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 임플란트 또는 장치의 표면 증착방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 수용액상 혼합물은 수산화칼륨, 아세트산칼륨, 옥살산칼륨, 탄산칼륨, 탄산수소칼륨, 질산칼륨, 황산칼륨, 인산칼륨, 염화칼륨, 플루오르화칼륨, 아세트산, 옥살산, 타타르산, 수산화나트륨, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 질산나트륨, 황산나트륨, 인산나트륨, 플루오르화나트륨, 수산화칼슘, 아세트산칼슘, 산화칼슘, 탄산수소칼슘, 황산, 질산, 아세트 아마이드, 아미노산, 폴리아미노 카르복시산, 수산화암모늄, 염화암모늄, 황산암모늄, 질산암모늄, 탄산암모늄, 플루오르화암모늄, 인산 마그네슘암모늄, 황산마그네슘, 탄산마그네슘, 염화마그네슘 및 인산 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 임플란트 또는 장치의 표면 증착방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 수용액상 혼합물에 포함된 K 공급원, C 공급원, N 공급원, -CN 공급원, -OH 공급원, -COOH 공급원 또는 F 공급원의 양이온과 음이온의 총 전하의 균형을 맞추기 위해 산도는 약 5 내지 9로 조절되는 것을 특징으로 하는 금속 임플란트 또는 장치의 표면 증착방법.
  10. 제 3항의 상기 [KMOOHCN] 또는 상기 [KMOOHCNF]의 화학식의 화합물을 포함하는 표면금속 산화물이 증착된 금속 임플란트 또는 장치.
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