KR20130102050A - 표면에 칼슘을 포함한 임플란트와, 이 표면에 칼슘을 형성하기 위한 임플란트 표면 개질 방법 - Google Patents

표면에 칼슘을 포함한 임플란트와, 이 표면에 칼슘을 형성하기 위한 임플란트 표면 개질 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 임플란트의 외부 표면이 극성 액체에 용해 가능한 적어도 하나의 칼슘염을 포함하는 인체 또는 동물 몸체용 임플란트와, 상기 임플란트를 준비하기 위한 여러 가지의 방법에 관한 것이다. 상기 임플란트의 표면에 함유된 칼슘이온은, 상기 표면에, 4가지 화학적 또는 생물학적으로 매우 바람직한 특성: 친수성, 대기중 오염 방지, 응혈촉진성 및 광물화 촉진성을 제공한다.

Description

표면에 칼슘을 포함한 임플란트와, 이 표면에 칼슘을 형성하기 위한 임플란트 표면 개질 방법{IMPLANT COMPRISING CALCIUM ON THE SURFACE THEREOF, AND METHODS FOR MODIFYING THE SURFACE OF AN IMPLANT FOR PROVIDING SAID SURFACE WITH CALCIUM}
본 발명은, 표면에 칼슘을 형성한 임플란트와, 상기 표면에 칼슘을 형성하기 위한 임플란트의 표면을 개질하는 방법에 관한 것으로, 그 목적은, 다른 이점 중에서, 주변 조직에서 임플란트의 골융합을 향상시키기 위해 새로운 화학적 및 생물학적 효과를 이루는데 있다.
인접한 조직에서 임플란트의 골융합이 만족스럽게 되는 공정이 복잡하다. 상기 공정은, 응고다단계의 시작, 혈소판 응집 및 임플란트를 둘러싸는 피떡의 형성으로 시작한 결과, 임플란트 주변의 섬유소의 기질이나 임시 그물망이 생성된다. 이러한 임시의 그물망은, 임플란트에 초기의 안정성을 제공하는 기능과, 혈소판 인자와 세포 표지를 점차 방출하는 기능의 2가지 중요한 기능을 수행한다. 다른 공정 중에서, 상기 세포 표지는, 상처의 영역으로 세포 이동, 그들의 점착, 분화 및 증식, 및 세포외 기질의 분비의 순서로, 임플란트 주변에 최적의 뼈 기질을 형성하는 것을 끝내는 그 다음의 광화작용으로 자극한다.
임플란트의 표면에 관해서는, 특히 인접한 조직에서 임플란트의 골융합 용적에 영향을 미치는 3개의 요인: 즉, 첫째로, 임플란트 제조에 사용된 재료에 관련되고; 둘째로, 임플란트의 표면의 거칠기 정도가 관련되고; 셋째로, 생물학적으로 추가의 적절한 코팅으로 배치되도록 임플란트의 표면은 처리를 받아도 되는 요인이 있다.
이식학에 사용된 재료에 관해서는, 이들을, 상술한 공정의 개발과 논의가 되고 있는 생물학적 조직에 있어서 중요한 생물학적 분자와 계면화학에 의해 상호작용할 수 있는 경우 생체에 적합하다고 생각한다. 일반적으로, 이들의 재료는, 티타늄이나 티타늄계 합금, 또는 지르코늄이나 지르코늄계 합금을 갖는다. 선택사항으로, 상기 재료는, 니오븀이나 탄탈 등의 생체에 적합한 금속 형태의 첨가제를 함유하여도 된다.
임플란트의 표면의 거칠기에 대해서 밝혀진 것은, 이들 재료의 표면의 마이크로 거칠기와 나노 거칠기의 제공으로 거칠지 않은 표면과 비교하여 임플란트 뼈 결합이 상당히 높아진다는 것이다. 블라스팅 또는 산처리(또는 양쪽의 조합) 등의 거칠기를 얻는 많은 방법이 알려져 있다.
끝으로, 임플란트의 표면처리에 대해서, 종래 기술에는, 임플란트의 특성의 일부를 향상시키려고 하므로, 그 골융합의 개선 및 가속 및/또는 임플란트를 거부하는 환자의 우려 감소를 하는 코팅이 상기 임플란트에 형성되는 임플란트의 제조나 처리를 위한 공지된 방법이 많이 있었다.
이들의 표면처리는, 뼈의 광물 부분과 유사한 세라믹 코팅을 상기 임플란트에 형성하기 위해서 상기 임플란트의 표면에 인산 칼슘(Ca/P)(이중에서, 특히 수산화인회석)을 도포하는 방법들을 포함한다. 상기 세라믹 코팅의 목적은, 임플란트 주변 뼈 재생을 촉진하는 수단으로서 상기 임플란트의 골전도 특성을 높이는데 있다. 이들의 공지된 인산 칼슘의 도포방법으로는, 습식수단이나 SBF(Simulated Body Fluid, Kim,H.M.; Miyaji,F.; Kokubo,T.& Nakamura,T.(1996): "Preparation of bioactive Ti and its alloys via simple chemical surface treatment",J Biomed Mater Res 32(3),409-417 참조)에 의해 상기 임플란트에 도포하는 방법들이 있다. 이 방법들에서는, 일련의 이온, 그 중에서 Ca 및 P 이온을 함유하는 용액에 상기 임플란트를 침지하여, 상기 임플란트의 표면에 인산 칼슘이 침전하게 된다. 습식 수단이나 SBF에 의한 이들 방법의 예시들은 EP0389713, EP1384524 및 US6426114에서 찾을 수 있다. 전기화학수단에 의해 임플란트에 인산 칼슘을 도포하는 기타의 방법도 알려져 있다. 이 방법들에서는, 일련의 이온, 그 중에서 Ca 및 P 이온을 함유하는 용액에 상기 임플란트를 침지하고; 인산 칼슘의 층들을, 전기화학공정들에 의한 도포 덕분에 보다 가속된 방식으로 임플란트에 형성한다(Yang,B.; Uchida,M.; Kim,H.-M.; Zhang,X.& Kokubo,T.(2004): "Preparation of bioactive titanium metal via anodic oxidation treatment", Biomaterials 25(6), 1003-1010 참조;
Figure pct00001
, S.; Sewing,A.;
Figure pct00002
,M; Born,R.; Scharnweber,D.; Dard,M & Worch, H.(2003): "Electrochemically assisted deposition of thin calcium phosphate coatings at near-physiological pH and temperature",J Biomed Mater Res A 64(4), 655-663 참조). 이들의 전기화학 방법들의 예는, EP1264606, US5478237, 및 WO2004024200에서 찾을 수 있다. 또는, 물리수단에 의해 임플란트에 인산 칼슘을 도포하는 방법들도 알려져 있다. 상기 방법들에서는, 플라즈마 스프레이나 레이저에 의해 임플란트에 Ca/P 전구체를 분사하고 있다(Arias,J.L.;
Figure pct00003
, F.J.; Mayor, M.B.; Chiussi,S.; Pou,J.;
Figure pct00004
, B. &
Figure pct00005
,M.(1998): "Physicochemical properties of calcium phosphate coatings produced by pulsed laser deposition at different water vapor pressures", Biomaterials 19(10), 883-888 참조). 이들 방법의 예들은, EP0202908, EP0864332 및 WO9821380에서 찾을 수도 있다. 상술한 모든 방법에서는, 임플란트의 최종 표면 마무리가 건조하다.
상기 이외에, 묽은 염화나트륨(NaCl)용액(예를 들면, 문헌 US20040210309 A1 참조)에 임플란트를 보관하여서 또는 묽은 수산화 나트륨(NaOH) 용액에 그것의 앞선 침지에 의해, 임플란트의 표면 특성을 변경하는 임플란트 표면 조절방법으로서 기타의 방법이 공지되어 있다(예를 들면, Stadlinger,B.; Lode,A.T.; Eckelt, U.; Range,U.; Schlottig.F.; Hefti,T & Mai,R.(2009): "Surface-conditioned dental implants: an animal study on bone formation.", J Clin Periodontol 36(10), 882-891 참조). 첫 번째의 경우의 목적은, 대기중의 탄화수소를 오염시키지 않고, 원래의 청결수준을 유지하는 환경에 임플란트를 유지하는데 있다. 추가로, 이온액내의 보관은, 임플란트의 표면 거칠기에 의해 생긴 소수성을 막는데 도움이 되어, 극성액에 의한 상기 표면의 습윤작용을 개선한다. 두 번째의 경우의 목적은, 치조에 놓이면 상기 임플란트의 표면에 인산 칼슘(Ca/P)을 형성하는데 참여하는 표면 수산기를 노출하는데 있다. 이 전자의 처리로, 액체내의 침지가 사용된 것과 같은 시간에 일어남으로써 변경되지 않은 것에 대하여 습윤성은 향상시키지만 이전의 표면 오염을 막지는 못한다.
칼슘을 첨가하여 티탄산염 칼슘을 생성하여서 티타늄의 결정질 그물망의 변형에 근거하는 임플란트 표면의 다른 처리들이 있다. 특정 주기에 전기화학적 방법이나 열에 의한 방법으로 이 처리들을 행한다. 이러한 종류의 처리의 일례가 JP2006102212에 있다. 이 처리들로 형성된 티타늄 표면에 인회석을 보다 신속하게 형성하는 것이 제안되어 있다.
본 발명의 목적은, 또 다른 임플란트 제조방법을 제공하는데 있고, 이때 상기 임플란트에는, 비교적 제시간에 일정한 높은 표면 친수성을 제공할 뿐만 아니라, 새로운 생물학적 특성을 제공하여 환자의 뼈와 신체에 임플란트의 골융합 및 이식을 최적화하기도 하는 상이한 표면이 형성되어 있다.
본 발명의 목적은, 극성 액체에 용해 가능한 적어도 하나의 칼슘염, 즉 극성 용매(이를테면, 물, 에탄올 등)에 노출되는 경우 용해되는 용량을 갖는 화합물의 일부를 거의 즉각적인 방식으로 형성하는 칼슘을 외부표면이 포함하는 특정한 특징을 갖는, 인체나 동물 몸체용 임플란트를 제공하는데 있다. 칼슘의 용해는 칼슘의 이온화와 같다, 즉 칼슘은 초기의 화합물로부터 이온의 형태로 방출된다.
이 때문에, 본 발명의 임플란트는, 극성 액체와 접촉하게 될 때, 그 표면에 유리 칼슘 이온이 형성된 것이다. 그 칼슘 이온은, 자유롭게 움직일 수 있고, 후단에서 설명되고 시험에서 입증되고 있는 일련의 바람직한 효과(특히, 그 효과는 응혈촉진성 작용을 포함함)를 제공하는 것이다. 이에 대하여, 표면 인산 칼슘(Ca/P) 또는 티탄산염 칼슘(CaTiO3)이 형성된 종래의 임플란트에서는, 그 칼슘이 불용성 화합물의 형태로 존재하고 있다("불용성"은 1 g/L미만의 물에 용해도를 갖는 어떠한 화합물로서 알아야 함); 이것은, 종래의 임플란트에서의 표면 칼슘은 상기 환경에서 방출되어 자유롭게 상호작용을 할 수 없다는 것을 의미한다. 이 때문에, 상기 종래의 임플란트에서의 칼슘은, 본 발명의 칼슘에서 제공한 생물학적 기능을 제공할 수 없다.
상기 임플란트의 표면에 있는 극성 액체 수용성 칼슘염의 바람직한 형태는 다양하다. 일 바람직한 실시예에 있어서, 상기 칼슘염은 고체상태로 존재한다(즉, 상기 임플란트는 건조한 표면 마무리나 건조한 외관을 갖는다). 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 임플란트의 외부표면은, 해리 형태로 상기 칼슘염 이온을 포함한다, 달리 말하면, 극성 액체에 용해된 칼슘염을 포함한다(즉, 상기 임플란트의 표면 마무리는 축축하다). 세 번째 실시예에 있어서, 상기 임플란트의 외부표면은, 일부 해리(dissociated) 상태로 적어도 하나의 극성 액체 수용성 칼슘염을 포함한다(즉, 상기 임플란트는 상기 염 이온의 일부가 분리되는 수화된 마무리를 갖는다).
또한, 본 발명의 목적은, 표면에 적어도 하나의 극성 액체 수용성 칼슘염을 형성하도록, 임플란트의 표면을 개질하는 여러 가지의 방법을 제공하는데 있다. 상기 방법들은, 임시 방식 또는 영구 방식 중 하나의 방식으로, 적어도 하나의 극성 액체 수용성 칼슘염의 용액에 상기 임플란트를 침지하는 것을 기초로 한다. 상기 임플란트의 최종 제안은, 그 방법에 따라 건조하거나 축축하여도 된다.
(상기 임플란트의 표면에 포함된 상기 극성 액체 수용성 칼슘염으로부터 한번 분리된) 유리 칼슘은, 상기 표면에, 친수성, 대기 오염방지, 응혈촉진성 및 광물화촉진성(pro-mineralising property)의 4개의 화학적 및 생물학적으로 바람직한 특성을 제공한다.
상기 임플란트의 표면의 친수성 특징은, 혈액이나 그 유도체 등의 생물학적 극성 액체가 상기 임플란트 표면과 완전하게 연고가 있는 원인이 되므로 흥미 있는 것이다. 이 때문에, 임플란트 표면의 모든 점과 상기 혈액 또는 그 유도체간의 상호작용이 순간적이고 동일하고, 표면단위당 생물학적 응답과 뼈의 용적을 최대화하여 임플란트의 표면 전체 주변에 형성한다. 이러한 효과는, 상기 거칠기에 의해 생긴 소수성을 극복하고 상기 임플란트 표면 전체가 상기 생물학적 배지(medium)와 균일하게 접촉될 수 있을 때, 거친 임플란트 표면일 경우에 특히 흥미 있다.
대기 오염 방지는, 외부의 대기 오염원으로부터 임플란트의 표면 자체를 깨끗이 유지하는 능력이다. 이 대기 오염 방지는, 티타늄 산화물의 상기 칼슘을 갖는 표면에의 보다 친화성과 그 칼슘에 의해 형성된 수용성 염의 흡습성이, 대기의 탄화수소가 상기 산화물의 표면에 침투하여 그 표면에서 흡수되는 것을 막는 상기 임플란트 표면에 수화층을 발생한다는 사실로부터 유래한다. 이 때문에, 본 발명의 방법에 의해 상기 임플란트의 표면을 오염없이 유지할 수 있으므로, 시간의 경과에 따라 친수성을 유지한다. 또한, 이 방법으로, 상기 임플란트를, 일부의 공지된 공정(용제 세정, 플라즈마 세정, UV방사 세정)에 의해 이전에 영향을 받을 수도 있는 임플란트의 초기의 깨끗한 상태로 유지한다.
상기 응혈촉진성 특징은, 특정한 범위의 표면 농도에 칼슘이 형성된 상기 임플란트의 표면이, 혈소판 함유 혈액이나 혈액 유도체와 접촉하게 될 때 응고 다단계의 활성화의 원인이 된다는 것을 말한다. 피떡의 형성 및 안정화가 생기게 되는 응고 다단계내에서 상기 유리 칼슘 이온이 다수의 공정들을 시작한다는 것이 알려져 있다. 실제, 본 발명에서는, 상기 임플란트의 표면의 칼슘에 의해, 임플란트 표면을 칼슘 이온의 저장소와 닮게 한다.
끝으로, 상기 임플란트 표면의 광물화촉진 특징은, 상기 임플란트 표면의 과도한 칼슘이나 상기 수산기에 연결된 칼슘(Ellingsen,J.E.(1991): "A study on the mechanism of protein adsorption to TiO2", Biomaterials 12(6), 593-596 참조)이, 인회석의 형성에 있어서 중요한 요소 중 하나, 즉 칼슘의 과포화도가 일부 증가할 때, 결정질 상태의 비균질 핵생성의 포인트로서 작용할 가능성도 있다는 사실에서 비롯된다.
상기 열거된 이점 때문에, 본 발명의 임플란트 목적은, 골융합을 보다 신속하고 개선되게 행하는 이점 전체를 제공한다. 본 발명의 골융합의 고속화 및/또는 임플란트 대상물 주위에 뼈 부착율의 증가는, 이식의 기회를 높이고, 염증의 위험을 저감하고, 또 임플란트의 기능적 부하를 이송하기 위한 대기시간을 줄인다.
본 발명의 상세내용은 첨부하는 제한하지 않는 도면에서 볼 수 있다:
도 1은, 매끄러운 표면과 거친 표면의 경우, 여러 가지 농도의 에탄올에 CaCl2의 용액에 급속한 침지(5초 동안)에 이어, 65℃의 진공상태에서 1시간 건조한 후의 표면 단위(mm2) 당 칼슘량(㎍)을 나타낸다.
도 2는 칼슘을 코팅하지 않고 거친 표면에 관해 주사형 전자 현미경으로 얻어진 현미경 사진을 나타낸다.
도 3은 2.4㎍/mm2의 칼슘이 코팅된 거친 표면에 관해 주사형 전자 현미경으로 얻어진 현미경 사진을 나타낸다.
도 4는 극성 액체에 상기 표면을 침지한 후의 2.4㎍/mm2의 칼슘이 코팅된 거친 표면에 관해 주사형 전자 현미경으로 얻어진 현미경 사진을 나타낸다.
도 5는 칼슘이 코팅되지 않은 거친 표면에서 얻어진 분산 스펙트럼을 나타낸다.
도 6은 2.4㎍/mm2의 칼슘이 코팅된 거친 표면에서 얻어진 분산 스펙트럼을 나타낸다.
도 7은 극성 액체에 상기 표면을 침지한 후의 2.4㎍/mm2의 칼슘이 코팅된 거친 표면에서 얻어진 분산 스펙트럼을 나타낸다.
도 8은 상기 표면의 Ca2+양과 노출시간의 함수로서, 접촉각도의 변동을 나타낸다.
도 9는 상기 표면의 Ca2+양과 세정법의 함수로서, 접촉각도의 변동을 나타낸다.
도 10은 이용 가능한 칼슘양의 함수로서, 포지티브 제어에 대해 정규화된 체적에서의 최종 응고도를 나타낸다. 혈장에 있는 최종 칼슘 농도는, 괄호 안에 도시되어 있다.
도 11은 여러 가지의 표면처리의 함수로서, 포지티브 제어에 대해 정규화된 최종 응고도를 나타낸다. 상기 표면에서의 칼슘 모두가 혈장에 확산시켜 응고를 일으킬 경우의 이론상 칼슘 농도를 괄호 안에 도시하고 있다.
도 12는, 표면 칼슘양의 함수로서, 포지티브 제어에 대해 정규화된, 최종 응고도를 나타낸다.
도 13은 인산 칼슘 상태의 전기화학적 지원 증착에 노출된, 칼슘(2.4㎍/mm2)으로 처리된 샘플과, 표면에 칼슘이 없는 샘플과의 적외선 스펙트럼을 나타낸다.
도 14는 칼슘 없는 표면(TiO2)과 칼슘 있는 표면(1.79 및 3.26㎍/mm2)에 24시간 노출에 이어 상기 포지티브 제어에 대한 세포 생존율을 나타낸다.
본 발명의 목적은, 극성 액체에 용해 가능한 적어도 하나의 칼슘염(이후, 극성 액체 수용성 칼슘염)을 표면에 포함하는 임플란트를 제공하는데 있다. 그들이 수용성 염의 일부를 형성하므로, 칼슘 이온은, 극성용제에 노출될 때 거의 즉각적인 방식으로 분리되어 진다. 이어서, 본 발명에 따른 임플란트가 혈액이나 혈장과 접하여 놓일 때, 상기 칼슘 이온은, 자유로워지므로(유리 칼슘 이온), 그 효과 중에 특히, 임플란트 주변에 응고를 일으키고, 임플란트의 골융합을 가속화 및 향상시킬 수 있다. 더 구체적으로, 이들 유리 칼슘 이온은, 상기 임플란트의 표면에, 이미 설명된, 적어도 아래의 친수성, 대기 오염방지, 응혈촉진성 및 광물화 촉진성의 화학적 및 생물학적으로 바람직한 특성을 제공한다.
본 발명에 따른 임플란트를 다양한 방식으로 사용하여도 된다: 그 임플란트는 엉덩이나 무릎 보철물을 고정할 수 있도록 엉덩이나 무릎에 배치되어도 되고; 치과용 보철물 등을 고정할 수 있도록 턱뼈에 배치되어도 된다.
본 발명에 따른 임플란트는, 시판용으로 순수한 티타늄, 티타늄 합금, 지르코늄 또는 티타늄과 지르코늄 합금의 혼합물로 제조되는 것이 바람직하다. 이와는 달리, 상기 임플란트는, 니오븀이나 탄탈 등의 생체에 적합한 금속성 첨가제를 함유하여도 된다. 상기 임플란트의 표면은, 거시 거칠기로 형성되어도 된다, 바람직하게는 임플란트 자체의 나사(thread)(임플란트는 나사체를 포함하는 것이 일반적이다)가 형성되거나, 상기 임플란트의 표면에 육안으로 보이는 함몰부로 얻어져도 된다. 추가로, 상기 임플란트의 표면은, 적절하다고 생각하는 경우, 거시 거칠기에 중첩된 추가의 마이크로 거칠기와 나노 거칠기로 형성되어도 된다. 일반적으로, 표면 마이크로 거칠기의 범위는, 1 내지 75㎛(피크로부터 골까지의 높이), 바람직하게는 5 내지 40㎛를 포함한다. 상기 마이크로 거칠기에 중첩된 나노 거칠기의 범위는, 0.1 내지 1㎛, 바람직하게는 0.5 내지 0.9㎛를 포함한다.
또한, 본 발명은, 표면에 적어도 하나의 극성 액체 수용성 칼슘염을 형성하도록, 임플란트의 표면을 제조 또는 개질하는 3가지 방법을 포함한다. 그 3가지 방법 모두에 있어서는, 임시적 또는 영구적으로, 적어도 하나의 극성 액체 수용성 칼슘염의 용액에 상기 임플란트를 침지한다. 그 방법에 따라, 상기 임플란트의 최종 표면 마무리는, 건조하거나 축축하여도 된다.
본 발명에 따른 임플란트의 표면을 개질하는 제 1 방법은, 적어도 하나의 극성 액체 수용성 칼슘염의 용액에 임플란트를 침지하는 단계; 상기 임플란트를 제거한 결과로 임플란트의 표면에 극성 액체 수용성 칼슘염을 증착하는 단계; 및 내부가 건조한 대기(건조한 대기는 부유 물 입자가 없는 대기를 말함)인 용기내에서 상기 임플란트를 보관하는 단계를 포함한다. 상기 임플란트는 상기 건조한 대기와 접촉하게 됨에 따라서, 상기 극성 액체 수용성 칼슘염은 상기 임플란트의 표면에 고체상태인 채로 있다. 따라서, 상기 임플란트의 최종 표면 마무리는, 상기 임플란트의 표면이 칼슘염을 고체상태에서 포함하므로, 건조하다. 임플란트는, 상기 용기로부터 임플란트가 제거될 때까지 건조한 채로 있고, 이 시점에서 주위의 상대습도에 따라, 자신을 부유 물 입자로 수화시키는 경향이 있다. 환자에 임플란트를 피팅(fitting)하기 바로 전까지 임플란트를 제거하지 않고, 이에 따라 수술실에서 적출을 행하면, 임플란트는 매우 깨끗한 환경에서 수화되어진다. 이 때문에, 이러한 드라이 프리젠테이션은, 환자에 임플란트를 피팅하기에 앞서 (공기중에 떠도는 입자에 의한) 임플란트 오염의 최소화를 보장한다.
상기 용기 내부의 건조한 대기는, 예를 들면, 일단 임플란트를 내부에 배치하고 있으면 상기 용기의 내부를 진공상태로 유지하여서 이루어질 수도 있다. 아울러, 진공을 이용하면, 칼슘 화합물과 협력하여 코팅을 다른 상태로 수화시킬 수 있는 물분자가 모두 없어지게 된다. 이 방법 때문에, 상기 임플란트 표면이 초기의 깨끗한 상태로 보존 및 패키지화되었다. 다른 실시예에서, 임플란트 표면의 칼슘보다 더 습기가 차기 쉬운 건조제를 상기 용기에 삽입하여서 건조한 대기를 생성한다. 이 경우에, 주위의 물분자를 흡수하는 상기 건조제를 사용하여 임플란트의 건조한 상태를 보존함으로써, 패키지에 진공을 적용할 필요는 없다. 상기 건조제로서는 실리카 겔, 염화칼슘 또는 아세트산 칼슘이 있다.
본 발명에 따른 임플란트의 표면을 개질하는 제 2 방법은, 적어도 하나의 극성 액체 수용성 칼슘염의 용액에 임플란트를 침지하는 단계; 상기 임플란트를 제거한 결과로 임플란트의 표면에 극성 액체 수용성 칼슘염을 증착하는 단계; 및 내부가 주위 대기인 용기내에서, 상기 주위 대기와 접촉하게 되는 상기 임플란트를 보관하는 단계를 포함한다. 이 때문에, 상기 칼슘염은, CaCl2 등의 액화되는 염이 아니면 고체상태로 유지하고, 이 경우에, 상기 임플란트의 최종 표면 마무리는 축축하다, 즉 상기 임플란트는, 표면 칼슘 부착물의 자동수화나 흡수용해를 통해 수화된다. 이러한 마지막의 경우에, 상기 임플란트의 자동수화가, 패키징 동안, 그 결과 최대한 청결한 조건에서 일어난다. 그 자동수화 결과, 수화된 칼슘의 막은, 나중의 단계에서 일어날 수 있는 잠재적인 대기오염으로부터 상기 표면을 보호하도록 형성된다.
상술한 방법 모두는, 적어도 하나의 극성 액체 수용성 칼슘염의 용액으로부터 임플란트를 제거한 후 임플란트를 건조하는 단계를 더 포함하여도되고, 이때의 임플란트를 건조하는 추가의 단계는 상기 임플란트를 보관하기 전에 행한다. 열을 가하는 방법, 건조공정을 실행하는 방법, 진공을 적용하는 방법 중 하나 이상의 방법으로 상기 건조하는 단계를 실행하는 것이 바람직하다. 상기 열을 가하는 방법은, 예를 들면, 상기 임플란트를 1분 내지 3시간의 기간동안 50 내지 150℃ 온도에서 스토브에 넣어서 행해져도 된다(상기 시간과 온도는 사용된 용액의 흡습력과 진공 적용 여부에 의존하여, 그 스토브 시간과 온도를 상당히 감소시킨다). 건조공정의 적용은, 예를 들면, 일반적으로 최소 10분의 주기동안 상기 임플란트의 표면 코팅보다 습기가 차기 쉬운 건조제를 갖는 건조기나 용기에 임플란트를 넣어서 행해져도 된다. 이 경우들 중 임의의 경우에, 건조 후 정상 대기에의 노출을 제한하여 표면 재수화를 막아야 한다.
본 발명에 따른 임플란트의 표면을 개질하는 제 3 방법은, 적어도 하나의 극성 액체 수용성 칼슘염의 용액을 함유하는 밀봉용기에 상기 임플란트를 (임플란트가 사용될 때까지 영구방식으로) 보관하는 기본적인 단계를 포함하되, 상기 용액의 농도는 20 내지 2000 mM이다. 상기 임플란트는, 상기 용액과 접촉하여 보관되고 외부와 격리되어 있다. 이 경우에, 상기 임플란트의 최종 표면 마무리가 축축한 것이 당연하고, 상기 칼슘염이 이온으로 분리되므로, 그 칼슘이 자유롭다. 항상 패키징 단계 이후부터 임플란트를 침지하므로, 상기 임플란트가 외부 오염으로부터 보호된다.
사용되는 적어도 하나의 극성 액체 수용성 칼슘염의 용액의 종류에 관해서는, 본 발명에 따른 상기 제 1 및 제 2 방법은, 탈염수에 또는 에탄올에 수화의 상태 중 임의의 상태에서 염화칼슘액을 사용하거나, 이와는 달리, 탈염수에 수화의 상태 중 임의의 상태에서 아세트산 칼슘액을 사용하는 것이 바람직하다. 이들 칼슘염은, 물의 용해도가 높은 것이 바람직하다: 염화칼슘일 경우에 대기온도에서 60g/100mL를 상회하고, 아세트산 칼슘일 경우에 30g/100mL를 상회하는 것이 바람직한데, 이것이 의미하는 것은, 논의되고 있는 농도에서, 이들 칼슘염의 이온이 완전히 분리된다는 것이다. 에탄올에서의 염화칼슘액은, 그 에탄올의 표면장력이 물보다 작으므로, 처리되는 표면의 습윤성을 개선하기 때문에 유용하다. 이 방법에서는, 상기 적용에 앞서 최종의 상태의 임플란트는, 사용된 용제(탈염수나 에탄올)의 종류에 상관없이, 염화칼슘 또는 아세트산칼슘 수화물(물분자를 가짐)을 포함한다. 이 때문에, 상기 용제가 에탄올일 경우에, 그 에탄올은 증발하고, 정상 조건에서, 상기 표면에의 과도한 칼슘 부착물의 수화 한계치에 도달할 때까지 대기중의 물로 대체된다. 이러한 수화 한계치는, 주위의 상대습도에 의해 결정된다. 수화의 보다 크거나 보다 작은 레벨은, 칼슘액에 침지의 공정동안 칼슘의 보유를 결정하고 기저 용액과 이용 가능한 표면의 칼슘 농도에 따라 증가하는, 상기 임플란트의 표면의 효과적인 칼슘양에 영향을 주지 않는다(테스트 1 참조). 침지 시간은, 상기 임플란트의 표면 전체를 고르게 칼슘으로 덮는 것을 확실하게 하도록 적어도 5초이어야 한다.
본 발명의 제 3 방법에서는, 탈염수에 수화의 상태 중 임의의 상태에서 염화칼슘액을 사용하는 것이 바람직하거나, 이와는 달리, 탈염수에 수화의 상태 중 임의의 상태에서 아세트산 칼슘액을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 제 1 및 제 2 방법에서 사용하여도 되는 에탄올에서의 염화칼슘액은, 본 제 3 방법에서는 사용되지 않는다. 이것은, 어떤 용액에 상기 임플란트를 보관하므로, 임플란트의 표면 전체의 습윤성이 이미 보장되었기 때문이고, 에탄올을 사용하는 경우에는, (상기 용기로부터 임플란트를 제거한) 증발된 에탄올과 이온화된 칼슘이 대기중의 물 입자로 재수화되어 질 때까지 임상 공정을 지연할 것이다. 에탄올이 혈액에 항응고 효과를 가지므로 그 임플란트 표면이 계속 에탄올을 함유하는 동안 임플란트를 설치하는 것이 적합하지 않은 것을 고려해야 한다.
상기 제 1 및 제 2의 방법의 경우, 적어도 하나의 극성 액체 수용성 칼슘염의 용액의 농도는, 20 내지 2000 mM를 포함하는 것이 바람직하고, 제 3 방법의 경우에는, 그 용액의 농도가 이 범위내에 있는 것이 필수적이다. 이 범위는, 상기 임플란트가, 반드시 아래에 상세 설명된 실험으로 밝혀진 것처럼, 상술한 친수성, 대기 오염방지 및 광물화 촉진성을 제공하도록 한다. 또한, 상기 임플란트가 반드시 응혈촉진성을 제공하도록, 적어도 하나의 극성 액체 수용성 칼슘염의 용액의 농도는, 테스트들에도 보여진 것처럼, 100 내지 1000 mM이어야 한다.
친수성, 대기 오염방지, 응혈촉진성 및 광물화 촉진성의 표면을 갖는 것에 더하여, 본 발명에 따른 임플란트는, 아래에 상세히 설명한 추가의 이점을 제공한다.
알려진 것처럼, 티타늄의 치과용 임플란트의 표면은, 표면 티타늄 산화물에 덧붙여 O-와 OH- 이온을 포함하므로, 극성 표면이다. 환자에 임플란트를 피팅하는 경우, 상기 임플란트의 극성 표면은 혈류와 접촉하게 된다. 알려진 것처럼, 뼈 생성 공정에 참여하고 전하를 갖는 환자에게 존재하는 대다수의 수용성 생체분자는, 상기 임플란트의 극성 표면에 잠재적으로 끌린다. 특히, 혈류에 존재하는 유리(free) 칼슘 Ca2+이온(대략 0.4mg/mL; Ellingsen JE, 1991 Biomaterials 참조)이 결국 상기 임플란트의 표면의 음전하와 정전 결합을 형성하게 되는 것과, 상기 정전 결합이 중장기 후이식 기간에 매우 도움이 되어서, 임플란트의 골융합을 촉진시키는 것이, 알려져 있다. 구체적으로, OH--Ca2+정전 결합의 Ca2+이온에 의해, 생물학적 환경에서 HxPO4 3-X가 흡착하여, 뼈 전구체인 인산 칼슘 상태의 형성을 촉진한다. 추가로, 상기 칼슘은, 특정한 칼슘 결함 메커니즘에 의해 뼈 재생공정에 참여하는 산성 잔여물(음으로 충전된)로 많은 단백질을 끌 수 있다. 간략히 말하면, 생체 재료인 티타늄의 성공은, 혈액에 있는 칼슘과의 결합이, 단백질을 그 표면(그 산화물)에 흡착하기 위한 메커니즘과, 골융합을 하게 되는 이후의 공정과의 근본이다는 사실에 기인할 수 있다.
본 발명에 의해, 티타늄 산화물 표면이 칼슘이온을 갖는 용액에 사전에(환자와 접촉하기 전에) 노출되는 것은, 정전방식으로, 환자와 접촉하기 전에 상기 표면의 일부 음전하에 결합된다는 것을 뜻한다. 이 때문에, 상기 표면이 대기 오염의 대상물이 아니었으므로, Ca2+이온을 흡착하기 위해 상기 표면의 전위를 완전히 이용한다(표면 단위당 개선된 흡착성능)
일반적으로, 본 발명의 목적인 상기 임플란트의 표면은, 2가지 이유: 첫째로, 표면 칼슘이온의 즉시 이용 가능성으로 인한 이유; 둘째로, 상기 임플란트의 표면의 OH기 모두를 가상적으로 사용한다는 사실 덕분에, 결정질 상태의 핵생성의 포인트로서 작용할 수 있는 대다수의 표면 칼슘이온으로 인한 이유로, 골융합을 보다 신속하고 좋게 할 수 있다. 이 때문에, 본 발명에 의해, 칼슘에서 시작된 공정들은, 아주 초기의 후이식 순간이후에 일어날 수 있고, 보다 빠르고 고품질의 임플란트 주변 뼈 재생을 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 방법은, 염화나트륨(NaCl) 또는 수산화나트륨(NaOH)의 묽은 용액에 상기 임플란트를 보관하는 종래의 방법들에 대하여 차이점과 다른 효과를 갖는다. 모든 방법에서, 상기 임플란트의 소수성은 (거칠기에 있어서 계속 보유된 공기를 방출함으로써) 상기 임플란트 거칠기로 인해 제거되고, 상기 임플란트는 특정한 대기중의 탄화수소와의 접촉으로부터 보호되어서(Stadlinger B, 2009 J Clin Periodontol에 언급한 경우를 제외하고, 이 경우에, 본 발명에서와 같이, 용액 또는 보호층으로 보존 또는 보관되는 대신에, 사용 직전에 침전될 때), 표면이 보다 깨끗해지게 된다. 그렇지만, 종래의 방법에서는, 상기 임플란트를 응고다단계(도 5의 상세 설명에서 알 수 있음) 내부에서 생물학적 활동이 없는 NaCl 또는 NaOH에 보관하는 한편, 본 발명에 따른 임플란트에서는, 상술한 2가지 이로운 효과: 첫째, 상기 임플란트 주변의 최적의 기질의 생광물화와 형성을 촉진하는, 칼슘 이온의 상기 임플란트의 표면의 수산기에의 이전의 결합, 즉 골융합: 둘째, 상기 임플란트의 표면 수산에 결합되지 않은 과도한 칼슘이 방출되어 자신의 이점을 (초기의 후삽입 기간동안에 응고공정 및 임시 기질의 형성 등을 시작하기 위해) 제공한다. 또한, 본 발명에 따른 임플란트의 품질은, 처음부터 및 임상적으로 가장 중요한 장소, 즉 뼈 임플란트 간기(interphase)에 보여진다.
(다른 산에 연속적인 목욕을 한 후, 중화, 세척, 성장인자 풍부 혈장, 즉 PRGF의 적용에 의해 임플란트의 상기 표면처리를 기재한) 특허 WO0224243A1에 기재된 방법에 관해서, 본 발명에 따른 임플란트에는 이미 PRGF에 용해 가능한 칼슘염이 형성됨으로써, 염화칼슘으로 상기 PRGF를 활성화할 필요는 없지만 상기 임플란트의 표면과 접촉하게 될 때만 활성화되므로 임상 적용성에 있어서 개선한다.
실험 결과
이하, 일련의 실험을 상세히 설명하되, 그 실험 결과로 밝혀진 것은, 본 발명에 따른 임플란트의 표면이 친수성, 대기 오염방지, 및 응혈촉진 및 광물화촉진성을 실제 갖는다는 것이고, 이 모든 것은 문서 전체에 걸쳐 언급되어 있다. 추가로, 그 이후의 실험에서는 상기 표면의 광물화 능력을 연구하였고, 코팅되지 않은 표면과 비교하여 칼슘 코팅의 인회석을 형성하기 위한 능력을 시험했다(즉, 상기 표면의 광물화촉진 특징을 시험했다). 끝으로, 세포 독성을 연구하여, 조골세포의 이들 코팅의 어떠한 네가티브 효과를 배제할 수 있다(즉, 본 코팅에 의해 임플란트의 정확한 조골세포의 부착이 일어나게 하는 것을 발견하였다).
상기 실험이 아래에 있다:
- 테스트 1: 표면 칼슘 양의 계산의 기초
- 테스트 2: 국소해부 특성화 및 조성 분석
- 테스트 3: 친수성 및 오염방지
- 테스트 4: 응혈촉진 특성
- 테스트 5: 광물화촉진 특성
- 테스트 6: 세포 독성
테스트 1: 표면 칼슘 양의 계산의 기초
1. 목적
제1 테스트의 목적은, 다음의 파라미터에 따라 표면단위당 운반된 칼슘의 양을 결정하는데 있었다: CaCl2 용액이 용제로서 탈염수나 에탄올; 상기 용액의 CaCl2 농도를 사용한다는 사실.
2. 재료와 방법
사용된 모든 반응성을 스페인 바르셀로나 Scharlab S.L.에서 얻었다.
상기 임플란트의 표면을 준비하였다. Sa=0.7㎛과 Sdr=35%의 거칠기를 갖는 임플란트를 사용하였다. 상기 임플란트를, 트리톤 X-100, 아세톤 및 에탄올로 20분간 초음파 세정을 하였다. 바탕 용액 농도마다 5개의 임플란트를 사용하였다.
상기 용액을 준비하였다. 2수화물 염화칼슘 CaCl2·2H2O(CaCl2)을 용질로서 사용하였다. 95wt.% 에탄올 및 탈염수를 용제로서 사용하였다. 상기 용액의 농도의 범위는 28 내지 912mM이었다.
그 후, 급속 침지를 실행하고 적정을 행하였다. 구체적으로, 염화칼슘의 여러 가지 용액의 1mL를 함유한 약병에 상기 임플란트를 급속 침지(5초)로 노출하였다. 그 후, 상기 임플란트를 제거하고 물 1mL의 약병에 두었다. 5시간 후, 각 약병(임플란트+물)의 내용물이 에클렌마이어에 퇴적되었다. 그리고, 물 1mL를 4번 상기 약병에 첨가하고나서 그 에클렌마이어에 상기 약병의 내용물 전체를 씻어버렸다. 상기 임플란트는 상기 적정동안 유지하고 침지하였다. EDTA 0.05M을 적정제로서 사용하여, NaOH 2M를 갖는 11의 pH로 조절하였다. 무렉시드(murexide)를 반응 지시약으로서 사용였다.
급속 침지 후, 상기 임플란트를, 진공 스토브에서 1시간 65℃에 노출하여 건조하였다.
3. 결과 및 논의
3.1 용제의 선택
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표 1. 사용된 용제에 따른 퍼센트로서 표면 단위당 운반해 간 칼슘의 양의 구성
사용된 용제의 종류에 따라 상기 표면에서 운반해 간 칼슘의 양을 확인하는 앞의 테스트에 의해 밝혀진 것은, 상기 칼슘이 에탄올에 용해되는 경우, 상기 칼슘이 물에 용해되는 경우(표 1)보다 표면 칼슘의 값의 분산이 적은 코팅물을 생성한다. 이것은, 에탄올이 물보다 표면 장력이 작은 액체이므로, 급속 침지에서 전체의 거친 표면의 소킹(soaking)은 보다 동종이다는 사실에 기인한다. 에탄올이지만 건조하지 않는 CaCl2일 경우에, 그 에탄올은 완전히 증발하지 않아, 물로 일부 재수화 작용이 일어날 가능성도 있다. 따라서, 재현성을 보다 크게 하기 위한 수단으로서, 에탄올과 그 후에 건조를 하는 CaCl2에 급속 침지를 포함하는 방법을 선택하였다.
3.2 표면단위당 운반해 간 칼슘의 양
도 1은 임플란트를 처리하는 용액의 표면 칼슘의 양과 초기의 칼슘 농도간의 관계를 나타낸다(특히 동 도면은, 거친 표면에 대해서, 다른 농도에서 에탄올에 CaCl2의 용액에 급속한 침지(5초 동안)에 이어, 65℃의 진공상태에서 1시간 건조한 후의 표면 단위(mm2) 당 칼슘량(㎍)을 나타낸다). 용제로서 에탄올의 사용은, 각 값의 편차가 최소인 것을 의미한다.
상기 얻어진 데이터의 선형 회귀법으로부터 추론된 표면 부하 계수는, 3.4±3ng·mm-2·mM-1이다.
이하의 테스트 결과는, 이 계수로 계산된 표면 칼슘의 양에 따라 표현되지 상기 CaCl2 용액의 초기 농도로 표현되지 않는다.
테스트 2: 국소해부 특성화 및 조성 분석
1. 목적
본 테스트의 목적은, 칼슘 코팅 표면의 모폴로지를 평가하고, 극성 액체에 침지에 노출되기 전후의 조성을 결정하는데 있다.
2. 재료 및 방법
사용된 모든 반응성을 스페인 바르셀로나 Scharlab S.L.에서 얻었다.
상기 임플란트의 표면을, 직경 6mm, 높이 3mm 및 Sa=0.7㎛과 Sdr=35%의 거칠기를 갖는 디스크를 사용하여 준비하였다. 상기 디스크를, 트리톤 X-100, 아세톤 및 에탄올로 20분간 초음파 세정하였다.
상기 용액을 준비하였다. CaCl2·2H2O(2수화물)을 용질로서 사용하였다. 95wt.% 에탄올을 용제로서 사용하였다.
코팅물을 생성하기 위해서는, 유사한 임플란트 표면에서 운반한 것에 동등한 양을 퇴적하여 최종의 농도 2.4㎍/mm2를 제공하였다.
그 후, 상기 디스크를, 상기 용액을 갖는 다음의 코팅을 위해 1시간동안 진공 스토브에서 65℃에 노출하여 건조하였다. 또한, 세정에 노출된 디스크를, 탈염수에 3번 침지하고 공기 건조하였다.
주기표에 (포함된) 카본보다 위에 위치한 원소를 검출가능하게 하는 JEOL JSM-5500LV 주사 전자 현미경(일본 토쿄 아키시마 시티)과 옥스퍼드 잉카 300 에너지 분산 분광계(EDS)(영국, Oxon Witney)를 사용하여 샘플을 분석하였다. 20kV 가속전압으로 촬상하였다.
3. 결과 및 논의
3.1 상기 코팅물의 모폴로지
코팅되지 않은 디스크(도 2)와는 달리, 하부의 거친 표면 위의 층을 칼슘 코팅된 디스크(도 3)에서 볼 수 있다. 그 표면이 탈염수에서 세정되므로, 칼슘 코팅이 없어지게 보여서(도 4), 아마 처리한 극성 배지에 용해된 것으로 보여질 수 있다. 이것은, 혈액이나 혈장과 접촉하는 경우의 원하는 효과이다(테스트 4 참조).
3.2 원소의 분석
칼슘 형성 표면의 조성 분석에 의해, 그 표면에 염이 존재가 드러난다(도 6). Ca/Cl비율이 정확히 상기 염의 조성(CaCl2)에 대응하되, Cl의 양이 Ca보다 약 2배 존재한다. 세정 후, 전자현미경으로 보여진 것처럼(도 4), 상기 표면에서 대부분의 상기 염이 없어진 모양(도 7)을 볼 수도 있고, 침지되어 있는 극성 배지에 이동하였다. 이것은, 상기 표면을 노출한 극성 액체가 혈액 또는 혈장일 경우에 상기 표면에 응고를 시작하기 위한 필요한 효과다(테스트 4 참조). 그렇지만, XPS(X선 광 분광기, Ellingsen JE, 1991 Biomaterials 참조)에 의해 이전에 얻어진 것과 일치하고, 이후의 상기 생광물화 단계에 대해 이롭기도 한 상기 표면 위의 칼슘의 양의 존재를 확인하는 결과를, EDS에 의해서 계속 소량 검출한다(테스트 4 참조).
한편, 카본의 부재는, 칼슘으로 처리되고, 세정되거나 다른 방법으로 처리된 상기 표면의 스펙트럼(도 6 및 도 7)에서 피크(peak)가 되는데, 이는 세척 후 칼슘의 처리는 칼슘으로 처리되지 않은(도 5) 샘플에서 일어나는 대기에서의 탄화수소의 흡착을 통해 오염을 방지하는 것을 나타낸다.
본 테스트는, 상기 코팅물의 모폴로지를 결정하고, 그들의 조성을 극성 액체에 노출하기 전후에 측정하는데도 도움이 되었다. 본 테스트의 결과는, 테스트 3, 4 및 5의 결과를 분석할 때도 매우 유용하다.
테스트 3: 친수성 및 오염방지
1. 목적
제3 테스트의 목적은, 임플란트가 보유한 칼슘양과, 시간 및 다른 세정에 따른 표면 칼슘의 발생율(prevalence)의 함수로서, 상기 접촉각도의 변동을 결정하는데 있었다.
2. 재료 및 방법
사용된 모든 반응성을 스페인 바르셀로나 Scharlab S.L.에서 얻었다.
상기 임플란트의 표면을, 직경 12.7mm, 높이 1mm 및 Sa=0.7㎛과 Sdr=35%의 거칠기를 갖는 디스크를 사용하여 준비하였다. 상기 디스크를, 트리톤 X-100, 아세톤 및 에탄올로 20분간 초음파 세정하였다. 바탕 용액의 농도마다 8개의 디스크를 사용하였다.
상기 용액을 준비하였다. CaCl2·2H2O(2수화물)을 용질로서 사용하였다. 95wt.% 에탄올을 용제로서 사용하였다.
코팅물을 생성하기 위해서는, 유사한 임플란트 표면에서 운반한 것에 동등한 양을 퇴적하여 최종의 농도 0.2, 0.7, 1.4, 2.4 및 2.9㎍/mm2를 제공하였다.
그 후, 3가지 디스크의 샘플을 분리하였다: a) 세정에 노출되지 않고, 상기 표면의 오염에 있어서의 공기 노출시간의 영향력과 그것의 잠재적 친수성의 손실을 결정하기 위해서 사용되는 제1 샘플; b) (탈이온수에 3번 침지된) 순한 세정에 노출된 제2 샘플; c) 강한 세정(5분간 초음파 세정)에 노출된 제3 샘플.
상기 용액으로 코팅 후, 1시간동안 진공 스토브에서 65℃에 노출하여 건조하였다. 그 디스크를 공기에 하루나 사흘 노출하여, 시간에 대한 그 디스크들의 안정성을 측정하였다.
KSV Theta T-200 광학 장력계(Attension®, Helsinki, Finland)를 사용하여 접촉각도를 측정하였다. 30초 노출 후 좌우 접촉각도의 측정치를 평균하였다.
3. 결과 및 논의
3.1 처리시간의 영향
상기 접촉각도의 농도가 다른 바탕 용액에 각 디스크의 인큐베이션 시간의 영향을, 급속 침지 처리 시간(5초), 3시간 침지 및 50일 침지동안 측정하였다. (미도시된) 결과에 의해 상기 바탕용액에 인큐베이션 시간에 대하여 상당한 차이점이 없다는 것이 밝혀지므로, 상기 방법에 기재된 것처럼, 5초 동안 급속 침지와 스토브 건조의 공통 규약을 채용하였다.
3.2 오염방지
상기 코팅물의 생성 후, 다른 기간동안 공기에 상기 표면을 노출시켜, 상기 코팅물의 상기 대기에의 노출의 영향을 평가하고 공기중에 떠도는 소수성 입자의 혼입으로 인한 잠재적 친수성의 손실을 결정하였다. 도 8은 상기 표면의 Ca2+양과 노출시간의 함수로서, 접촉각도의 변동을 나타낸다. 그 결과에 의해, 하루 내지 사흘동안 주변 오염에 상기 표면을 노출하는 경우 상기 접촉각도가 거의 변화하지 않는다는 것이 밝혀졌다. 달리 말하면, 그 테스트에 의해 밝혀진 것은, 표면 칼슘 부착물이 상기 대기에서 탄화수소를 통한 오염으로 인한 소수화를 방지한다는 것이었다(칼슘 유무의 상기 표면의 원소 조성에 대해, 테스트 2도 참조).
3.3 칼슘 부착물의 안정성
코팅 및 건조한 후, 2가지의 물에서 세척하는 방식으로 상기 디스크를 노출하였다. 그 목적은, 세정 후, 표면 칼슘을 충분히 유지하여 원래의 코팅의 친수성 조건을 유지할 것인지를 결정하는데 있었다. 이 때문에, 5분간 초음파 세척에 노출시키는 강한 세정뿐만 아니라 탈염수에 3번 침지를 하는 순한 세정에도 상기 디스크를 노출하였다.
도 9는 상기 표면의 Ca2+양과 세정법에 따른 접촉각도의 변동을 나타낸다. 아래에서 알 수 있다:
- 무세정 디스크에서(도면에서 사각형 기호), 표면 단위당 0.7㎍/mm2 칼슘으로부터, 상기 코팅은 상기 표면에 초친수성 특성(접촉각도 < 5°)을 제공한다.
- 순한 세정에 노출된 디스크에서(도면에서 원형 기호), 배지에 표면 칼슘의 일부를 확산하고, 따라서 그 표면으로부터 분리되어지는 또 다른 극성 액체(물, 혈장, 혈액)에 임플란트를 침지하는 조건을 모의실험하면, 상기 접촉각도가 무세정 표면과 관련하여 증가하지만 무코팅된 기준 샘플과 비교하여 계속 극친수성 조건(<20°)에 있는 것을 안다.
- 강한 세정에 노출된 디스크에서(도면에서 삼각형 기호), 5분의 초음파 세정에 의한 극도의 조건을 모의실험하면, 순한 세정, 심지어 최소의 칼슘의 코팅으로도 일어났던 상기 접촉각도의 측정치는, 결코 20°아래로 떨어지지 않는다. 이러한 방식의 논리적인 세척은, 상당히 접촉각도가 증가하게 되도록 충분한 비율의 상기 칼슘 코팅을 제거하는 것 같다. 그렇지만, 1.4㎍/mm2에서, 강한 세정은 그 이상 영향을 주지 않은 것 같고 상기 접촉각도의 범위는 20-30°에 있다. 그럼에도 불구하고, 칼슘 표면이 칼슘을 갖지 않는 표면보다 더 친수성이다는 사실을 초음파 세정으로도 변경할 수 없다는 것을 가리켜야 한다. 상당한 양의 코팅은 거친 표면의 캐비티에 남아 있다고 가정할 수 있다.
칼슘없는 기준 샘플일 경우에, 접촉각도간의 차이는, 접촉각도의 건조 및 측정전의 마지막 단계가 "세정된" 샘플일 경우에는 물이었고 "무세정" 샘플일 경우에는 에탄올이었다는 사실에 기인한다. 후자의 용제는, 보다 큰 표면 수산화의 정도를 제공함에 따라서, 이 방식들의 샘플에서 접촉각도를 저하시킨다.
따라서, 친수성에 관해서, 상기 테스트에 의해 밝혀진 것은, 상술한 방법에 따라 처리된 임플란트의 특성은, 극도의 기계적 세척공정들에 노출한 후에도, 실질적으로 미처리된 것보다 더 친수성이 있다는 것이다.
테스트 4: 응혈촉진 특성
1. 목적
제4 테스트의 목적은, 표면 단위당 칼슘양이 혈장 응고의 개시를 가능하게 하는지를 결정하는데 있다. 이를 위해, (표면이 없는) 체적 응고를 일으키는데 가장 적합한 혈장내의 칼슘의 농도 범위를 결정하였고; 그 후, 그 표면 칼슘 농도 범위는 응고를 자극하고, 그 표면이 있을 때의 이 시간을 결정하였다. 추가의 나트륨계 표면처리(NaOH 및 NaCl)도 연구하여, 그들의 비응혈촉진 성질을 확인하였다.
2. 재료 및 방법
사용된 모든 반응성을 스페인 바르셀로나 Scharlab S.L.에서 얻었다.
3명의 건강한 환자로부터 혈액을 추출하여서 혈장을 준비하였다. 특허 EP106683B1에 기재된 것과 동일한 기술을 사용하여 성장 인자 풍부 혈장(PRGF)을 얻었다: 상기 혈액은 460G에 8분간 원심분리되었다; 그 후, 혈장의 관을 상기 적색 소구체와 백색 소구체로부터 매뉴얼 피펫팅(pipetting)에 의해 분리하였다(이 경우에, 특허 EP106683B1에 기재된 것과 달리, 실험을 실시하기 위한 체적의 기준에 기인하여, 혈소판에 보다 풍부한 부분뿐만 아니라, 혈장관(plasma column) 전체를 선택하였다). 상기 적색 소구체와 백색 소구체 양쪽을 버렸다.
용액내의 칼슘농도의 범위가 혈장의 응고를 개시 가능한지를 결정하기 위해서, 상기 용액으로 상기 표면을 개질하는 것보다 앞선 단계로서, 칼슘의 체적 농도의 함수로서 응고도를 다음과 같이 측정하였다:
a) 칼슘의 체적농도의 함수로서 응고
응고를 개시하는 혈장에 있는 칼슘이온의 농도의 범위를 결정하기 위해서, 96웰을 포함한 멀티웰 판의 바닥부에서 28 내지 2000mM의 농도로 CaCl2·EtOH의 10μl로 하였다. 그 웰들의 내용물을 건조시켰고(즉, 에탄올이 증발하고 나서 자동수화를 하였고), 그리고, 그 웰들에는 혈장 200μl을 채워, 혈장내 칼슘의 1.3, 2.5, 12.5, 22.8, 45.6 및 100mM의 최종 농도를 생성한다. 포지티브 제어(Ctrl+)를 위해, 상기 판에 놓기에 앞서, 칼슘 6수화물의 10wt.%의 10μl을 (22.8mM의 최종 농도에 대해) 혈장 200μl에 혼합하고 나서 상기 제어 웰에 두었다. 네가티브 제어(Ctrl-)도, 같은 방식이지만 칼슘 6수화물의 10wt.%의 10μl로 활성화하지 않고 준비하였다. 각 경우에 8개의 레플리카 샘플을 사용하였다. 이후 설명한 방식으로 즉시 흡광도를 측정하였다.
b) 칼슘을 갖거나 갖지 않는 표면이 있을 때의 응고
우선, 표면을 준비하였다. 과도한 표면 칼슘을 측정하는 상기 응고에 대해 연구하기 위해서는, 중공 튜브를 사용하여 판독기 빔을 종방향으로 이동 가능하게 하였다. 상기 튜브의 직경은 6mm이었고, 벽은 1mm로 측정되었고, 상기 튜브는 Sa=0.7㎛과 Sdr=35%의 거칠기로 형성되었다. 상기 튜브들을, 트리톤 X-100, 아세톤 및 에탄올로 20분간 초음파 세정하였다. 농도마다 8개의 튜브를 사용하였다.
상기 용액을 준비하였다. CaCl2·2H2O(2수화물) 용질, 및 용제 95wt.% 에탄올 및 탈염수로 칼슘액을 준비하였다. 둘째, 50mM NaOH용액을, 탈염수와 0.9wt.% NaCl이온용액으로 준비하였다.
그리고, 연구되고 있던 다른 농도에서 염화칼슘액 1ml을 함유하는 웰들에 급속 침지(5초)로 상기 튜브를 노출하였다. 침지 후, 튜브를 1시간동안 진공상태의 스토브에서 65℃로 노출시켜서 상기 튜브를 건조하였다. 마치 상업용 버전으로 사용하는 것처럼, 건조하기 위해 남기지 않고, 상기 용액에 NaOH와 NaCl로 처리된 튜브를 노출시켜 즉시 사용하였다.
상기 웰들에 있는 튜브들에는, 멀티 피펫에 의해 혈장 140μl이 각각 채워졌다. 상기 포지티브 및 네가티브 제어는, 체적에 있어서의 측정에서와 같은 방식으로 준비하였지만, 그 시간은 웰에 있는 튜브와 같게 준비하였다. 추가로, 포지티브 제어에 사용된 칼슘 6수화물의 10wt.%의 양을, 혈장의 체적(140μl), 즉, 7.4μl에 따라 선택하였다.
상기 튜브를 채운 직후에, 흡광도(광밀도)를 450nm 파장의 분광광도계로 측정하였다. 측정온도는 37℃이고, 100분동안 매분 측정마다 기록을 행하였다. 그 결과는, 포지티브 제어에 대해 정규화되었다(제어의 응고도=1).
3. 결과 및 논의
(비교 연구의 복잡도로 인해 포함되지 않은) 완전한 운동 응고곡선에 의해 밝혀진 것은, 흡광도가 시작값(0)과 같게 그대로 있는 5 내지 10분의 지연기간이 있다는 것과, 특정한 점으로부터, 상기 값은, 섬유소 그물망이 구성되고 응고공정의 일부로서 밀도를 높임에 따라 시간에 대해 점점 증가한다는 것이다. 이러한 점진적 교차연결은, 판독기 빔의 통과를 점차 차단하므로, 그 흡광도가 증가하고 있다. 상기 흡광도 값은, 상기 공정의 시작 후 약 30분 안정화하는데, 이것은 상기 공정이 종료하게 된다는 것을 가리킨다. 이 시점에서, 상기 흡광도(광밀도) 값을 대조하여, 여러 가지 샘플을 비교할 수 있다.
도 10은 이용 가능한 칼슘양에 따라(혈장에 있는 최종 칼슘 농도는, 괄호 안에 도시되어 있다), 포지티브 제어(Ctrl+ =1)에 대해 정규화된 (표면이 없는) 체적에서의 최종 응고도를 나타낸다. 이 그래프에 의해 밝혀진 것은, 2.5 내지 45.6mM의 혈장에 있는 칼슘의 농도의 범위내에서, 상기 포지티브 제어보다 상기 응고도가 훨씬 큰 경우도 있다.
도 11은 여러 가지의 표면처리의 함수로서, 포지티브 제어의 값에 대해 정규화된 티타늄 튜브 내부의 응고도를 나타낸다(상기 샘플들이 표면 칼슘을 함유하고 표면 칼슘 모두가 혈장에 자유로워져 응고를 일으킨 경우에, 혈장에 있는 이론상 칼슘 농도를 괄호 안에 도시하고 있다). 이 그래프에 밝혀진 것은, 응고공정이 일단 끝나면 응고공정이 발생해야 하는 튜브 내부의 응고도를 나타낸다. 도 12도, 다른 표면 농도로 표면 칼슘 코팅일 경우만의 응고도를 나타낸다.
도 11 및 도 12는, 도 10과 동일한 실험을 나타내었지만, 상기 표면에 혼입된 칼슘으로 측정을 행한 것을 나타낸 것이다. 시판되고 있는 NaOH와 NaCl 표면 개질도, 그들이 표면 응고를 촉진 가능한지의 여부를 확인하는 수단으로서 연구되었다(도 11). 선행하는 경우와 같은 방식으로 포지티브 제어를 실시하였다: 22.8mM에서 혈장과 혼합되고 (표면이 미처리된) 웰에 퇴적된 칼슘 6수화물의 10wt.%.
칼슘이 없는 표면일 경우에(네가티브 제어, NaOH 및 NaCl), 응고 결핍이 분명하다. 칼슘을 갖는 경우에는, 상기 응고공정은, 특정 칼슘 농도 범위에서 보다 크거나 작다. 구체적으로, 0.52㎍/mm2의 농도는 응고가 일어나기에 불충분한 반면에, 0.7 내지 3.5㎍/mm2의 범위에서는, 포지티브 제어에서 보다 훨씬 큰 신호를 일부의 경우에는 얻는다. 1㎍/mm2로부터, 칼슘을 갖는 표면에서 얻어진 응고도는, 적어도 상기 포지티브 제어의 응고도(즉, 적어도 1)와 같고, 이 값은 1-3.5㎍/mm2범위 내에서 크게 증가한 것 같지 않다. 그렇지만, 3.5㎍/mm2로부터, 5㎍/mm2로부터 응고공정이 완전히 금지될 때까지 최종 응고도가 감소한다.
간략히 말하면, 본 테스트는, 체적에 있어서 알려진 표면, 즉 이상적인 응고공정을 시작하는 표면 칼슘 농도의 범위이지만 이 범위외에서 응고가 일어나지 않는 표면에서 입증되었다. 그들이 칼슘이 결핍되므로, NaOH 및 NaCl에 근거한 상업적 코팅물도, 응고를 촉진할 수 없다.
테스트 5: 광물화촉진 특성
1. 목적
본 테스트의 목적은, 칼슘 표면처리에 노출된 샘플들에 형성되는 인산 칼슘상태의 성능을 평가하여, 상기 표면의 인회석의 생성을 자극시키는 능력을 결정하는데 있었다.
2. 재료 및 방법
사용된 모든 반응성을 스페인 바르셀로나 Scharlab S.L.에서 얻었다. 상기 임플란트의 표면을, 직경 8mm, 높이 3mm 및 Sa=0.7㎛과 Sdr=35%의 거칠기를 갖는 디스크를 사용하여 준비하였다. 상기 디스크를, 트리톤 X-100, 아세톤 및 에탄올로 20분간 초음파 세정하였다. (칼슘을 갖거나, 칼슘을 갖지 않는) 표면의 종류 당 3개의 상이한 디스크의 다른 점에서 측정을 행하였다.
상기 칼슘 용액을 준비하였다. CaCl2·2H2O(2수화물)을 용질로서 사용하였다. 95wt.% 에탄올을 용제로서 사용하였다.
코팅물을 생성하기 위해서는, 최종의 농도 2.4㎍/mm2를 제공하기 위해 유사한 임플란트 표면에서 운반한 것과 동등한 양을 퇴적하였다.
인산 칼슘상태의 전기화학 지원 증착(ECAD)에 대해서는, 복합 PGSTAT T302N 일정 전위기/정전류기(Metrohm Autolab B.V., Utrecht, Holland)를 사용하였다. 이 장비를 재킷 전기화학 셀에 부착하여 전기분해동안 36±1℃의 온도로 일정하게 하였다. 작업전극은 음극으로서 구성되었고 정전류기 모드에서 분극이 발생하였다. 본 실험에서는, 30분 동안 각 샘플에 -15mA/cm2의 전류밀도를 인가하였다. 인산 칼슘 상태의 증착에 사용된 전해질의 농도를 CaCl2는 1.66mM로, NH4H2PO4는 1mM로 준비하였다. 그 전해질의 pH는 NH4OH의 6.4로 조절하였다.
상기 광물화처리 후, 탈염수에 상기 샘플들을 5번 헹구어 모든 불안정한 잔여물을 제거하고 공기 건조하여 남긴 후 이후의 분석을 행하였다.
샘플의 광물화를 평가하기 위해서는, 박막 코팅용 ATR(감쇠된 총 반사율) 모듈을 갖는 푸리에 FTIR Nicolet® 6700 FT-IR 변환 적외선 분광기(Thermo Fisher Scientific®, Waltam, USA)를 사용하였다. 샘플 당 총 32번의 주사를 각 샘플의 5개의 상이한 점에서 실행하여 상기 코팅의 균질성을 검사한다.
3. 결과 및 논의
상기 샘플의 거칠기와 그 샘플들의 인산 칼슘 코팅의 두께에 의해, 충분한 양의 샘플을 추출할 수 없어 KBr 펠릿에 관해 분석을 실행하였다. 이 때문에, 상기 ATR법을 사용한 것이다. 본 경우에는, 그 ATR법의 이용으로 인한 400-600cm-1 범위에서의 정보 부족은, 코팅 양쪽이 수산화인회석으로 형성되므로 관련되지 않는다. 도 13은 칼슘을 갖는 샘플과, 칼슘이 없는 샘플의 적외선 스펙트럼을 나타낸다. 인산 흡착 피크(1020과 1090cm-1에서 v3)와 965cm-1의 분할은, 수산화인회석의 특성이다. 875cm-1에서의 작은 피크는, 탄산 수산화인회석인 것을 가리키는, 결정성 그물망에서 탄소의 치환에 기인한다. 1420cm-1에서의 피크도, 이러한 종류의 수산화인회석의 지표이다. 탄산 수산화인회석이 칼슘을 갖는 샘플일 경우에는 양쪽의 샘플에서 얻어졌지만, 보다 큰 피크의 강도는, 이들 코팅이 동일한 실험조건에서 인회석의 증착이 증가할 수 있다는 것을 보이고 있다. 또한, 칼슘을 갖는 코팅은, 진동하는 수산기의 특징이 3400cm-1 근처에서 매우 뚜렷해지는 훨씬 더 수화된 수산화인회석을 발생하였다. 보다 큰 상기 피크의 강도와 아울러, 칼슘을 갖는 샘플일 일 경우에 가리켜지는 또 다른 국면은, 탄산 수산화인회석의 추가의 피크(1460 및 1550cm-1)와 수화 수산화인회석의 추가의 피크(1630cm-1)가 있고, 이들은 칼슘을 갖지 않는 샘플에는 없다.
간략히 말하면, 본 테스트에 의해 밝혀진 것은, 동일한 실험조건에서, 칼슘을 갖게 사전에 처리된 디스크가, 미처리된 디스크보다 상기 표면의 수산화인회석을 보다 빨리 증착시킬 수 있다는 것이다.
테스트 6: 세포 독성
1. 목적
제 6 테스트의 목적은, 표전 UNE-EN ISO 10993-5:2000에 따라, hFOB 1.19 셀과의 24시간 접촉 후, 칼슘을 갖는 코팅물의 독성을 생물학적으로 평가하는데 있었다.
2. 재료 및 방법
세포배양을 성장하였다. hFOB 1.19 세포주(ATTC CRL 11372)를, 10% 소태아 혈청, 1% 페니실린-스트렙토마이신, 1% 글루타민, 및 G418의 0.3mg/mL로 갖추어진 DMEM-F12(Invitrogen 11039-021)에서 배양하였다.
상기 표면을, 직경 6mm, 높이 3mm 및 Sa=0.7㎛과 Sdr=35%의 거칠기를 갖는 디스크의 형태로 준비하였다. 상기 디스크를, 트리톤 X-100, 아세톤 및 에탄올로 20분간 초음파 세정하였다. 농도 당 5개의 디스크를 사용하였다.
용액은, CaCl2·2H2O(2수화물)을 용질로서 사용하고, 95wt.% 에탄올을 용제로서 사용하여 준비되었다.
코팅물은, 최종의 농도 0.36, 1.79 및 3.26㎍/mm2를 제공하기 위해 유사한 임플란트 표면에서 운반한 것과 동등한 양을 농도마다 칼슘 코팅 디스크에 퇴적하여 생성되었다.
상기 샘플들의 취급에 관해서는, 그 샘플 모두를 β25-50kGy 살균에 노출하였다. 네가티브 제어로서 PVC 테스트 튜브를 사용하고 포지티브 제어로서 고밀도 PE 테스트 튜브를 사용하였다. 그 제어에서는, 에탄올을 사용하여 살균하였다. 살균조건에서는, 세포가 나중에 추가되는 96웰 판에 상기 샘플들을 두었다.
상기 세포주 및 상기 테스트의 실행에 관해서는, hFOB 1.19 세포주의 세포들을 성장하고, 세포 현탁액을 얻었다. 1.5x104 세포를 연구용 샘플의 상부의 배지/웰에 확산하였다. 상기 판을 37℃ 및 5% CO2에서 24시간동안 배양하였다. 샘플/제어마다 5개의 레플리카를 사용하고, 샘플/제어마다 배경신호를 결정하기 위한 "블랭크"(세포없는 증식 배지)로서 1개의 레플리카를 사용하였다. 접촉시간의 끝에서, 세포/샘플의 수를, WST-1* 테스트에 의해 측정하였다. 이렇게 하여, WST-1/웰의 10μl을 첨가하고 4시간동안(37℃ 및 5% CO2, 암흑) 배양하였다. 끝으로, 각 웰로부터 또 다른 판으로 상기 배지를 제거하고, 흡광판 판독기에 의해 450nm파장에서 상기 판의 흡광도를 판독하였다.
세포/샘플의 수를 찾기 위해서, 공지된 세포 수와 상기 WST-1법에 의해 얻어진 흡광도를 연결한 곡선을 형성하였다. 상기 WST-1법은, 상기 세포의 미토콘드리아성 활성을 검출하는 비색방법이다.
상기 테스트의 평가에서의 결과들은, 24시간 접촉 후 상기 배양의 정량적 평가에 근거하였다. 포지티브 제어로 얻어진 결과와 비교하여 시험된 샘플마다 세포 생존율을 얻었다.
상대 세포 생존율(%)= 샘플이 없는 세포/제어가 없는 세포(+) x 100
포지티브 제어에 관한 차이가 통계적으로 현저한지 아닌지(p<0.05)를 학생 통계학 t-테스트를 적용하여 확인함으로써, 상기 결과를 통계적으로 처리하였다.
3. 결과 및 논의
도 14는 칼슘 없는 표면(TiO2)과 칼슘 있는 표면(1.79 및 3.26㎍/mm2)에 24시간 노출에 이어 특히 상기 포지티브 제어에 대한 세포 생존율을 나타내는, 표준 UNE-EN ISO 10993-5:2000에 따라 세포 독성 테스트의 결과를 나타낸다. 평가된 표면은, 통계적으로 상기 포지티브 제어와 샘플들의 결과에서 현저한 차이를 발견하지 못하며, 그들 중 세포 독성 역치(상대적 생존율의 70%)를 초과하지 않았으므로, 사용된 조골세포에 대해 세포 독성이 아무것도 없다. 표면 칼슘 부착물은, 24시간 세포 배양 후 세포의 부착과 그것의 생존율에 부정적 효과가 없는 것 같다. 그들은 아주 습기가 차기 쉬운 코팅이므로, 그들이 높은 삼투압에 노출될 때 이들 표면이 세포벽을 파괴할 수도 있을 염려가 있을 수 있다. 막 수용체가 과도한 칼슘으로 인해 포화할 가능성도 있다고 믿을 이유도 있을 수 있다. 이러한 테스트에서는 이러한 효과를 배제한다. 특히, 칼슘 코팅의 높은 흡습성은 주변의 물분자와 빠르게 수화하는 것을 의미하고, 그 결과에 의해, 세포 및 세포 배지와의 접촉점에서, 삼투 기울기가 세포 용해의 관점에서는 무해한 레벨까지 저하한다.
테스트 결론
본 발명에 의하여, 표면 분포에 있어서 분산이 매우 적은 티타늄 기판 위에 균질의 칼슘 코팅을 얻을 수 있다. 칼슘염의 용제의 모집은 거의 즉각적이고 노출시간에 따라 증가하지 않고 그 용제내의 용질 농도에 따라 증가한다. 염화칼슘의 흡습 특성에 의해, 수화층이 그 표면에 형성되어, 주변의 탄화수소에 의해 티타늄 산화물의 대기 오염으로 인한 "소수성" 효과를 방지할 수 있다. 이러한 보호는 시간의 지남에 따라 지속된다. 아울러, 이들 코팅에 의해, 상기 표면에, 표면 단위 당 칼슘 이온의 상대적으로 낮은 농도에 의거한 초친수성을 제공한다. 격렬한 세정을 실행할 때만 약간의 친수성의 손실이 관찰되고, 그 후 상기 표면이 원래 칼슘으로 덮이지 않는 것들보다 더 친수성 특성을 갖는다. 이들 코팅의 구체적인 특성은, 혈액 또는 혈장 등의 극성 액체가 있을 때에 용해될 수도 있다는 것이다. 칼슘이 응고다단계와 그것의 기동에 있어서의 기본 성분이므로, 상기 표면의 주요 특성은, 상술한 생물학적 유체와 접촉하게 될 때 응고를 일으킨다는 것이다. 이 공정은 칼슘의 농도에 의존하므로, 본 문헌에서는, 최적의 방식으로: 즉 0.70 내지 3.5㎍/mm2의 CaCl2나 100 내지 1000mM의 바탕 용액으로 처리하는 경우에, 응고를 발생하는 칼슘의 표면 농도의 범위를 특정한다. 광물화 능력(광물화 촉진성)의 연구에 의해 밝혀진 것은, 칼슘 코팅이 코팅되지 않은 표면보다 인회석을 형성할 성능이 보다 크다는 것이다. 끝으로, 세포 독성 연구는, 이들 코팅이 조골세포에 미치는 어떠한 부정적인 효과도 배제한다.

Claims (18)

  1. 인체 또는 동물 몸체용 임플란트에 있어서,
    상기 임플란트의 외부 표면이 극성 액체에 용해 가능한 적어도 하나의 칼슘염을 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 표면이 고체상태의 칼슘염을 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 표면이 상기 칼슘염의 해리 이온을 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 표면이 일부 해리 상태로 적어도 하나의 극성 액체 수용성 칼슘염을 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  5. 임플란트의 표면 개질방법에 있어서,
    - 적어도 하나의 극성 액체 수용성 칼슘염의 용액에 상기 임플란트를 침지하는 단계와,
    - 상기 임플란트를 제거한 결과로 상기 임플란트의 표면에 상기 극성 액체 수용성 칼슘염을 증착하는 단계와,
    - 내부가 건조한 대기인 용기내에서 건조한 대기와 접촉하게 되는 상기 임플란트를 보관하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트의 표면 개질방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 임플란트가 보관되는 상기 용기가 진공상태에 있는 것을 특징으로 하는 임플란트의 표면 개질방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 용기는, 상기 임플란트 표면의 칼슘 화합물보다 더 습기가 차기 쉬운 건조제를 함유하는 것을 특징으로 하는 임플란트의 표면 개질방법.
  8. 임플란트의 표면 개질방법에 있어서,
    - 적어도 하나의 극성 액체 수용성 칼슘염의 용액에 상기 임플란트를 침지하는 단계와,
    - 상기 임플란트를 제거한 결과로 상기 임플란트의 표면에 극성 액체 수용성 칼슘염을 증착하는 단계와,
    - 내부가 주위 대기인 용기내에서 상기 주위 대기와 접촉하게 되는 상기 임플란트를 보관하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트의 표면 개질방법.
  9. 제 5 항 또는 제 8 항에 있어서,
    적어도 5초 동안 적어도 하나의 극성 액체 수용성 칼슘염의 용액에 상기 임플란트를 침지하는 것을 특징으로 하는 임플란트의 표면 개질방법.
  10. 제 5 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 극성 액체 수용성 칼슘염의 용액의 용질은 염화칼슘이고, 상기 용제는 에탄올인 것을 특징으로 하는 임플란트의 표면 개질방법.
  11. 제 5 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 극성 액체 수용성 칼슘염의 용액의 상기 임플란트의 제거 후, 보관되기 전에, 상기 임플란트를 건조하는 추가의 단계를 실행하는 것을 특징으로 하는 임플란트의 표면 개질방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 열을 가하는 방법, 건조공정을 실행하는 방법 및 진공을 적용하는 방법 중 하나 이상의 방법으로 상기 건조하는 단계를 실행하는 것을 특징으로 하는 임플란트의 표면 개질방법.
  13. 제 5 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 극성 액체 수용성 칼슘염의 용액의 농도는 20 내지 2000 mM인 것을 특징으로 하는 임플란트의 표면 개질방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 극성 액체 수용성 칼슘염의 용액의 농도는 100 내지 1000 mM인 것을 특징으로 하는 임플란트의 표면 개질방법.
  15. 임플란트의 표면 개질방법에 있어서,
    적어도 하나의 극성 액체 수용성 칼슘염의 용액을 함유하는 용기에 상기 임플란트를 보관하는 단계를 포함하되, 상기 임플란트는 상기 용액과 접촉하여 보관되고 외부와 격리되어 있고, 이때의 상기 적어도 하나의 극성 액체 수용성 칼슘염의 용액의 농도가 20 내지 2000 mM인 것을 특징으로 하는 임플란트의 표면 개질방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 용액에서의 염화칼슘의 농도는 100 내지 1000mM인 것을 특징으로 하는 임플란트의 표면 개질방법.
  17. 제 5 항, 제 8 항 또는 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 극성 액체 수용성 칼슘염의 용액의 용질은 염화칼슘이고, 상기 용제는 탈염수인 것을 특징으로 하는 임플란트의 표면 개질방법.
  18. 제 5 항, 제 8 항 또는 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 극성 액체 수용성 칼슘염의 용액의 용질은 아세트산 칼슘이고, 상기 용제는 탈염수인 것을 특징으로 하는 임플란트의 표면 개질방법.
KR1020137006377A 2010-09-16 2011-09-08 표면에 칼슘을 포함한 임플란트와, 이 표면에 칼슘을 형성하기 위한 임플란트 표면 개질 방법 KR101986089B1 (ko)

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