KR20140007546A - Fabricating method of porous calcium-phosphate bone substitute material and porous calcium-phosphate bone substitute material fabricated thereby - Google Patents

Fabricating method of porous calcium-phosphate bone substitute material and porous calcium-phosphate bone substitute material fabricated thereby Download PDF

Info

Publication number
KR20140007546A
KR20140007546A KR1020120074519A KR20120074519A KR20140007546A KR 20140007546 A KR20140007546 A KR 20140007546A KR 1020120074519 A KR1020120074519 A KR 1020120074519A KR 20120074519 A KR20120074519 A KR 20120074519A KR 20140007546 A KR20140007546 A KR 20140007546A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
phosphate
calcium
particles
ion precursor
bone substitute
Prior art date
Application number
KR1020120074519A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101393462B1 (en
Inventor
박광범
양동준
김영진
손경단
이윤일
Original Assignee
주식회사 메가젠임플란트
대구가톨릭대학교산학협력단
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 주식회사 메가젠임플란트, 대구가톨릭대학교산학협력단 filed Critical 주식회사 메가젠임플란트
Priority to KR1020120074519A priority Critical patent/KR101393462B1/en
Publication of KR20140007546A publication Critical patent/KR20140007546A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101393462B1 publication Critical patent/KR101393462B1/en

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
    • A61L27/50Materials 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
    • 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
    • A61L2430/00Materials or treatment for tissue regeneration
    • A61L2430/02Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of bones; weight-bearing implants

Landscapes

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

Abstract

The present invention relates to a calcium phosphate based microparticles having a microsized pore structure and a method for manufacturing the same and, more specifically, a method for manufacturing microparticles by manufacturing particles with nanoparticles manufactured by using a polymer as a template and polymer mixed liquid, then manufacturing porous particles which are 800-1200 μm in size by high temperature heating. The size and degrading level of the porous microparticles according to the present invention can be controlled by controlling the concentration of the liquid, reaction time, and the temperature of the heat. Also, since the porous microparticles according to the present invention has an excellent bioactivity, not only as a drug carrier, the porous microparticles induce the formation of apatite, a component similar to human bones, thereby being widely used as a material for a bone filling, a restoration material, and a supporter. [Reference numerals] (AA) Making and mixing water soluble polymer liquid and calcium ion precursor solution; (BB) 0.1N Hydrochloric acid or 0.1N ammonia; (CC) Dropping phosphate ion precursor solution; (DD) Reacting for 24 hours; (EE) Synthesizing hydroxyapatite inorganic particles; (FF) Centrifuging and drying; (GG) Mixture of phosphate ion precursor solution, water soluble polymer, and inorganic particles; (HH) Bridging reacting for 24 hours after dropped into calcium ion precursor solution; (II) Manufacturing porous bone substitute particles

Description

인산칼슘계 다공성 골 대체재의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 인산칼슘계 다공성 골 대체재{fabricating method of porous calcium-phosphate bone substitute material and porous calcium-phosphate bone substitute material fabricated thereby}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a porous calcium phosphate-based bone substitute material and a porous calcium phosphate-based bone substitute material,

본 발명은 인산칼슘계 다공성 골 대체재의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 인산칼슘계 다공성 골 대체재에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 입자 형태의 인산칼슘계 다공성 골 대체재의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 인산칼슘계 다공성 골 대체재에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a calcium phosphate-based porous bone substitute material and a calcium phosphate-based porous bone substitute material produced thereby. More specifically, the present invention relates to a method for producing a porous calcium phosphate-based bone substitute material, Based porous bone substitute.

조직이나 장기의 손상 되었을 때 이를 대체하거나 회복시키는데 자신의 몸을 이용하는 동종 이식법, 타인의 조직을 이용한 동종 이식법, 동물의 조직을 이용한 타종 이식법이 수행되는데, 이들 중 환자의 자가 조직을 이식하는 외과적 치료가 가장 이상적이지만 면역거부반응이나 병원체의 전달 등과 같은 많은 문제점을 가지고 있다. 따라서 인공관절, 골절치료용 bone plate 및 치과용 임플란트 등 각종 생체재료에 대한 수요가 급격히 증가하고 있는데, 그 적용 대상이 사람이기 때문에 고도의 생물학적 안정성과 유효성을 동시에 갖추어야 할 것이 요구된다.When a tissue or an organ is damaged, allografts that use their own body to replace or restore the body, allografts using the tissues of others, and xenotransplantation using animal tissues are performed. Among these, surgical implants Treatment is most ideal, but it has many problems such as immune rejection and delivery of pathogens. Therefore, the demand for various kinds of biomaterials such as artificial joints, bone plates for treatment of fractures, and dental implants is rapidly increasing, and it is required to have high biological stability and effectiveness at the same time because it is a subject of application.

인산칼슘계 화합물은 생체 내에 매립된 경우 그 주위에 섬유성 피막을 형성하지 않고 뼈와 직접 접촉하여 강한 화학 결합을 이룬다. 대표적으로 하이드록시아파타이트는 치아와 뼈의 주성분으로 독성이 없고 생물학적 화학적 성질이 우수하며, 생체 친화성이 높아 뼈나 피부 속의 임플란트로 사용되는 경우 주변의 생체 조직과 쉽게 융화될 수 있다. When calcium phosphate-based compounds are embedded in a living body, they do not form a fibrous film around them and make strong chemical bonds by directly contacting the bone. Typically, hydroxyapatite is a major component of teeth and bones, has no toxicity, has excellent biological and chemical properties, and has high biocompatibility. Therefore, when used as an implant in bone or skin, it can be easily incorporated into surrounding tissue.

또한 트리칼슘포스페이트는 하이드록시아파타이트와 비교하여 생분해성을 가지고, 그 물성 및 생체 친화성은 하이드록시아파타이트와 유사하기 때문에 생체 재료로서 유용하다. In addition, tricalcium phosphate is biodegradable as compared with hydroxyapatite, and its physical properties and biocompatibility are similar to hydroxyapatite, so that it is useful as a biomaterial.

이러한 인산칼슘계 화합물를 이용하여 다공성 골 대체재 입자를 제조한 경우, 그 표면적이 넓어 생체 흡수율을 높일 수 있어 이식재료로 보다 적합하고, 이로 인하여 골 충진 재료로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 약물 담체에도 사용할 수 있다.When porous bone substitute particles are prepared using such calcium phosphate-based compounds, the surface area of the porous bone substitute particles can be increased to increase the bioabsorption ratio, which is more suitable as a graft material, and thus can be used not only as a bone filling material but also as a drug carrier .

본 발명은 골 대체재 입자의 크기, 기공도 및 기공 크기를 제어할 수 있는 인산칼슘계 다공성 골 대체재의 제조방법 및 이를 의하여 제조된 인산칼슘계 다공성 골 대체재를 제공하고자 한다.The present invention provides a method for manufacturing a calcium phosphate-based porous bone substitute capable of controlling the size, porosity and pore size of a bone substitute particle, and a calcium phosphate-based porous bone substitute prepared thereby.

본 발명의 일 실시 형태는 증류수에 제1 수용성 고분자를 녹여 고분자 템플레이트 용액을 마련하는 단계 (단계 1); 제1 칼슘 이온 전구체 용액 및 포스페이트 이온 전구체 용액을 각각 마련하는 단계 (단계 2); 상기 고분자 템플레이트 용액에 상기 제1 칼슘 이온 전구체 용액 및 상기 포스페이트 이온 전구체 용액을 순차적으로 투입한 후 교반하고, 원심분리 및 건조하여 하이드록시아파타이트 입자를 제조하는 단계 (단계 3); 상기 하이드록시아파타이트 입자와 트리칼슘포스페이트 입자를 제2 수용성 고분자가 녹아 있는 포스페이트 이온 전구체 용액에 분산시켜 분산 용액을 제조하는 단계 (단계 4); 상기 분산 용액을 제2 칼슘 이온 전구체 용액에 적하하여 상기 수용성 고분자를 가교시키는 단계 (단계 5); 및 상기 가교된 물질을 소결시키는 단계 (단계 6);를 포함하는 인산칼슘계 다공성 골 대체재의 제조 방법일 수 있다.One embodiment of the present invention is a method for preparing a polymer solution, comprising: (1) preparing a polymer template solution by dissolving a first water-soluble polymer in distilled water; Providing a first calcium ion precursor solution and a phosphate ion precursor solution, respectively (step 2); Adding the first calcium ion precursor solution and the phosphate ion precursor solution sequentially to the polymer template solution, stirring the mixture, and centrifuging and drying to prepare hydroxyapatite particles (Step 3); Dispersing the hydroxyapatite particles and the tricalcium phosphate particles in a phosphate ion precursor solution in which the second water soluble polymer is dissolved to prepare a dispersion solution (Step 4); Dropping the dispersion solution into a second calcium ion precursor solution to crosslink the water soluble polymer (step 5); And sintering the cross-linked material (step 6).

일 실시예로, 상기 제1 수용성 고분자는 베타-사이클로덱스트린, 알지네이트, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 히아루론산, 라미나린, 풀루란, 푸코이단 및 젤라틴으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. In one embodiment, the first water-soluble polymer includes at least one member selected from the group consisting of beta-cyclodextrin, alginate, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, hyaluronic acid, laminarin, pullulan, fucoidan and gelatin .

일 실시예로, 상기 칼슘 이온 전구체는 질산칼슘, 염화칼슘, 황산칼슘 및 수산화칼슘으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In one embodiment, the calcium ion precursor may include at least one selected from the group consisting of calcium nitrate, calcium chloride, calcium sulfate, and calcium hydroxide.

일 실시예로, 상기 포스페이트 이온 전구체는 제2 인산암모늄, 제1 인산나트륨, 제2 인산나트륨, 제3 인산나트륨, 제1 인산칼륨, 제2 인산칼륨 및 제3 인산칼륨으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In one embodiment, the phosphate ion precursor is selected from the group consisting of ammonium phosphate, sodium phosphate monobasic, sodium phosphate dibasic, sodium phosphate dibasic, potassium monophosphate, potassium dibasic and potassium dibasic potassium phosphate. Or more species.

일 실시예로, 상기 제2 수용성 고분자는 알지네이트, 히아루론산, 폴리초산, 폴리감마글루타메이트 및 젤라틴으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In one embodiment, the second water soluble polymer may include at least one member selected from the group consisting of alginate, hyaluronic acid, polyacetic acid, polygamma glutamate, and gelatin.

일 실시예로, 상기 단계 4에서 상기 하이드록시아파타이트 입자의 중량 대 상기 트리칼슘포스페이트 입자의 중량의 비율은 (50~100%):(0~50%) 일 수 있다.In one embodiment, the ratio of the weight of the hydroxyapatite particles to the weight of the tricalcium phosphate particles in step 4 may be (50 to 100%) (0 to 50%).

일 실시예로, 상기 소결은 1,000~1,300℃에서 수행될 수 있다.In one embodiment, the sintering may be performed at 1,000 to 1,300 ° C.

본 발명의 다른 실시 형태는 상기 방법에 따라 제조된 입자 형태의 인산칼슘계 다공성 골 대체재로서, 상기 입자는 평균 직경이 300 ~ 1,200 ㎛ 이고, 상기 입자는 열린 기공(open pore)를 가지며 상기 열린 기공(open pore)의 평균 직경은 0.5 ~ 2 ㎛ 인 인산칼슘계 다공성 골 대체재일 수 있다.Another embodiment of the present invention is a calcium phosphate-based porous bone substitute prepared in accordance with the above method, wherein the particles have an average diameter of 300 to 1,200 μm, the particles have open pores, the average diameter of the open pores may be a calcium phosphate-based porous bone substitute of 0.5 to 2 탆.

일 실시예로, 상기 입자는 하이드록시아파타이트를 50~100중량%, 트리칼슘포스페이트를 0~50중량% 포함할 수 있다.In one embodiment, the particles may include 50 to 100% by weight of hydroxyapatite and 0 to 50% by weight of tricalcium phosphate.

일 실시예로, 상기 하이드록시아파타이트는 인산 대비 칼슘의 비율이 1.67:1 일 수 있다.In one embodiment, the hydroxyapatite may have a ratio of calcium to phosphoric acid of 1.67: 1.

일 실시예로, 상기 하이드록시아파타이트는 평균 직경이 20~50㎚ 일 수 있다.In one embodiment, the hydroxyapatite may have an average diameter of 20-50 nm.

본 발명에 따르면 용액의 농도, 반응시간, 온도를 조절함으로써 골 대체재 입자의 크기, 기공도 및 기공 크기를 제어할 수 있다.According to the present invention, the size, porosity and pore size of the bone substitute particles can be controlled by controlling the concentration, reaction time, and temperature of the solution.

본 발명에 따른 인산칼슘계 다공성 골 대체재는 표면적이 넓어 생체 흡수율이 높아 이식재료로 보다 적합하여 골 충진 재료로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 약물 담체에도 사용할 수 있다The calcium phosphate-based porous bone substitute according to the present invention is more suitable as a graft material because of its high surface area and high bioabsorption rate, and thus can be used not only as a bone filling material but also as a drug carrier

또한, 우수한 생체 활성을 나타내므로 약물 담체로서 뿐만 아니라, 생체 뼈 유사성분인 아파타이트의 형성을 유도하여 골 충전재, 수복재, 지지체 등의 재료로 널리 사용될 수 있다.In addition, since it exhibits excellent bioactivity, it can be widely used not only as a drug carrier but also as a bone filler, a restorative material, a support, and the like by inducing the formation of apatite, a living bone-like component.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 인산칼슘계 다공성 골 대체재의 제조 공정을 나타내는 모식도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 인산칼슘계 다공성 골 대체재 입자의 표면을 촬영한 현미경 사진이다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 하이드록시아파타이트 입자의 표면을 촬영한 현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 하이드록시아파타이트 입자와 트리칼슘포스페이트의 비율을 달리하여 제조한 인산칼슘계 다공성 골 대체재 입자의 X-선 회절 분석 결과이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 하이드록시아파타이트 입자와 트리칼슘포스페이트의 비율을 달리하여 제조한 인산칼슘계 다공성 골 대체재 입자의 FT-IR 스펙트럼 측정 결과이다.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 인산칼슘계 다공성 골 대체재 입자 표면에서의 조골세포의 성장거동을 보여주는 사진이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a manufacturing process of a calcium phosphate-based porous bone substitute according to an embodiment of the present invention. FIG.
2A to 2C are photomicrographs of a surface of a calcium phosphate-based porous bone substitute particle according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 3A and 3B are photomicrographs of surfaces of hydroxyapatite particles according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 4 is a result of X-ray diffraction analysis of calcium phosphate-based porous bone substitute particles prepared by different ratios of hydroxyapatite particles and tricalcium phosphate according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a FT-IR spectrum measurement result of calcium phosphate-based porous bone substitute particles prepared by varying the ratio of hydroxyapatite particles to tricalcium phosphate according to an embodiment of the present invention.
6A to 6B are photographs showing the growth behavior of osteoblasts on the surfaces of the calcium phosphate-based porous bone substitute particles according to one embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 다만, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.

또한, 본 발명의 실시 형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. Furthermore, embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art.

따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.Accordingly, the shapes and sizes of the elements in the drawings may be exaggerated for clarity of description, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings are the same elements.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 인산칼슘계 다공성 골 대체재의 제조 공정을 나타내는 모식도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a manufacturing process of a calcium phosphate-based porous bone substitute according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태는 증류수에 제1 수용성 고분자를 녹여 고분자 템플레이트 용액을 마련하는 단계 (단계 1); 제1 칼슘 이온 전구체 용액 및 포스페이트 이온 전구체 용액을 각각 마련하는 단계 (단계 2); 상기 고분자 템플레이트 용액에 상기 제1 칼슘 이온 전구체 용액 및 상기 포스페이트 이온 전구체 용액을 투입한 후 교반하고, 원심분리 및 건조하여 하이드록시아파타이트 입자를 제조하는 단계 (단계 3); 상기 하이드록시아파타이트 입자와 트리칼슘포스페이트 입자를 제2 수용성 고분자가 녹아 있는 포스페이트 이온 전구체 용액에 분산시켜 분산 용액을 제조하는 단계 (단계 4); 상기 분산 용액을 제2 칼슘이온 전구체 용액에 적하하여 상기 수용성 고분자를 가교시키는 단계(단계 5); 및 상기 가교된 물질을 소결시키는 단계 (단계 6);를 포함하는 인산칼슘계 다공성 골 대체재의 제조 방법일 수 있다.Referring to FIG. 1, an embodiment of the present invention includes a step (step 1) of preparing a polymer template solution by dissolving a first water-soluble polymer in distilled water; Providing a first calcium ion precursor solution and a phosphate ion precursor solution, respectively (step 2); Adding the first calcium ion precursor solution and the phosphate ion precursor solution to the polymer template solution, stirring the mixture, and centrifuging and drying to prepare hydroxyapatite particles (Step 3); Dispersing the hydroxyapatite particles and the tricalcium phosphate particles in a phosphate ion precursor solution in which the second water soluble polymer is dissolved to prepare a dispersion solution (Step 4); Dropping the dispersion solution into a second calcium ion precursor solution to crosslink the water soluble polymer (step 5); And sintering the cross-linked material (step 6).

먼저, 증류수에 제1 수용성 고분자를 녹여 고분자 템플레이트 용액을 마련할 수 있다 (단계 1). First, a polymer template solution can be prepared by dissolving a first water-soluble polymer in distilled water (Step 1).

제1 수용성 고분자는 베타-사이클로덱스트린, 알지네이트, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 히아루론산, 라미나린, 풀루란, 푸코이단 및 젤라틴으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The first water-soluble polymer may include at least one member selected from the group consisting of beta-cyclodextrin, alginate, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, hyaluronic acid, laminarin, pullulan, fucoidan and gelatin.

다음으로, 제1 칼슘 이온 전구체 용액 및 포스페이트 이온 전구체 용액을 각각 마련할 수 있다 (단계 2). Next, the first calcium ion precursor solution and the phosphate ion precursor solution can be respectively provided (Step 2).

제1 칼슘 이온 전구체는 칼슘 이온을 제공할 수 있는 물질이라면 특별한 제한은 없지만, 구체적으로는 질산칼슘, 염화칼슘, 황산칼슘 및 수산화칼슘으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The first calcium ion precursor may be at least one selected from the group consisting of calcium nitrate, calcium chloride, calcium sulfate and calcium hydroxide, although it is not particularly limited as long as it is a substance capable of providing calcium ions.

포스페이트 이온 전구체는 포스페이트 이온을 제공할 수 있는 물질이라면 특별한 제한은 없지만, 구체적으로는 제2 인산암모늄, 제1 인산나트륨, 제2 인산나트륨, 제3 인산나트륨, 제1 인산칼륨, 제2 인산칼륨 및 제3 인산칼륨으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The phosphate ion precursor is not particularly limited as long as it is a substance capable of providing a phosphate ion, but specifically includes ammonium phosphate dibasic, sodium phosphate dibasic, sodium phosphate dibasic, sodium monophosphate, potassium monophosphate, And potassium tertiary phosphate.

다음으로, 상기 고분자 템플레이트 용액에 상기 제1 칼슘 이온 전구체 용액 및 상기 포스페이트 이온 전구체 용액을 투입한 후 교반하고, 원심분리 및 건조하여 하이드록시아파타이트 입자를 제조할 수 있다 (단계 3).Next, the first calcium ion precursor solution and the phosphate ion precursor solution are added to the polymer template solution, stirred, centrifuged and dried to prepare hydroxyapatite particles (Step 3).

하이드록시아파타이트 입자는 고분자, 칼슘 이온 전구체 및 포스페이트 이온 전구체가 혼합되어 있는 상태이며, 크기가 균일하고 구형의 형상을 가질 수 있다. 후술하겠지만 고분자는 소결 과정에서 열분해되어 휘발되고 고분자가 존재하던 공간에 기공이 형성될 수 있다.The hydroxyapatite particles are in a state of mixing a polymer, a calcium ion precursor, and a phosphate ion precursor, and may have a uniform and spherical shape. As will be described later, the polymer may be pyrolyzed and volatilized during the sintering process and pores may be formed in the space where the polymer is present.

다음으로, 상기 하이드록시아파타이트 입자와 트리칼슘포스페이트 입자를 제2 수용성 고분자가 녹아 있는 포스페이트 이온 전구체 용액에 분산시켜 분산 용액을 제조할 수 있다 (단계 4).Next, the hydroxyapatite particles and the tricalcium phosphate particles can be dispersed in a phosphate ion precursor solution in which the second water-soluble polymer is dissolved (Step 4).

제2 수용성 고분자는 알지네이트, 히아루론산, 폴리초산, 폴리감마글루타메이트 및 젤라틴으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 특히, 수산기와 카르본산기를 다량으로 가지고 있는 고분자가 적당하다.The second water-soluble polymer may include at least one member selected from the group consisting of alginate, hyaluronic acid, polyacetic acid, polygamma glutamate and gelatin. Particularly, a polymer having a large amount of a hydroxyl group and a carboxylic acid group is suitable.

단계 4에서 상기 하이드록시아파타이트 입자의 중량 대 상기 트리칼슘포스페이트 입자의 중량의 비율은 (50%~100%):(0%~50%) 일 수 있다. 하이드록시아파타이트 입자의 중량의 비율이 50% 보다 작은 경우에는 강도가 저하되고 기공의 크기가 너무 증가하는 문제점이 발생할 수 있다.In step 4, the ratio of the weight of the hydroxyapatite particles to the weight of the tricalcium phosphate particles may be (50% to 100%) (0% to 50%). When the weight percentage of the hydroxyapatite particles is less than 50%, the strength may be lowered and the pore size may be increased too much.

다음으로, 상기 분산 용액을 제2 칼슘이온 전구체 용액에 적하하여 상기 수용성 고분자를 가교시킬 수 있다 (단계 5).Next, the water-soluble polymer may be crosslinked by dropping the dispersion solution into the second calcium ion precursor solution (step 5).

가교 반응이 충분히 일어날 수 있도록 유지하는 것이 바람직하며, 이에 제한되는 것은 아니나 약 24 시간 이상 유지하는 것이 바람직하다.It is preferable to maintain the crosslinking reaction sufficiently, but it is preferable to maintain the crosslinking reaction for at least about 24 hours.

상기 제2 칼슘 이온 전구체는 질산칼슘, 염화칼슘, 황산칼슘, 수산화칼슘을 포함할 수 있다. 칼슘 이온 전구체 용액을 제1 및 제2로 구분한 것은 각각 별도로 준비된 상이한 용액임을 나타내기 위한 것이며, 제1 및 제2 칼슘 이온 전구체 용액은 용매, 용질 및 농도 등이 동일할 수 있다.The second calcium ion precursor may include calcium nitrate, calcium chloride, calcium sulfate, and calcium hydroxide. The separation of the calcium ion precursor solution into the first and second components is intended to indicate that the solution is a separately prepared solution. The first and second calcium ion precursor solutions may have the same solvent, solute, and concentration.

다음으로, 상기 가교된 물질을 소결시킬 수 있다 (단계 6).Next, the crosslinked material can be sintered (step 6).

가교된 물질 중 고분자 물질은 소결 과정을 거치면서 열분해되어 휘발될 수 있고, 고분자 물질이 존재하고 있었던 부위는 빈 공간으로 남아 열린 기공(open pore)을 형성할 수 있으며, 이로써 기공의 크기가 일정한 다공성의 인산칼슘계 골 대체재를 얻을 수 있다.The polymer material in the crosslinked material may be pyrolyzed and volatilized while sintering, and the polymer material may remain as an empty space to form an open pore, whereby the porous material having a constant pore size Calcium phosphate-based bone substitute can be obtained.

소결은 1,000~1,300℃에서 수행될 수 있다. 소결 온도가 1,000℃ 보다 낮은 경우에는 고분자 물질이 충분히 휘발되지 않아 이물질로서 작용할 수 있고, 소결은 1,300℃ 보다 높은 경우에는 과소결이 발생되어 오히려 기공이 감소할 수 있다.Sintering can be performed at 1,000 to 1,300 ° C. If the sintering temperature is lower than 1,000 ° C., the polymer material may not sufficiently volatilize and may act as a foreign substance. If the sintering temperature is higher than 1,300 ° C., undersize may occur and the pore may be reduced.

본 발명의 다른 실시 형태는 상기 일 실시 형태에 따라 제조된 입자 형태의 인산칼슘계 다공성 골 대체재로서, 인산칼슘계 다공성 골 대체재 입자는 평균 직경이 300 ~ 1,200 ㎛ 이고, 상기 입자는 오픈 포어를 가지며 상기 오픈 포어의 평균 직경은 0.5 ~ 2 ㎛ 일 수 있다. Another embodiment of the present invention is a calcium phosphate-based porous bone substitute prepared in accordance with the above embodiment, wherein the calcium phosphate-based porous bone substitute particles have an average diameter of 300 to 1,200 탆 and the particles have open pores The average diameter of the open pores may be 0.5 to 2 占 퐉.

인산칼슘계 다공성 골 대체재는 하이드록시아파타이트를 50~100 중량%, 트리칼슘포스페이트를 0~50 중량% 포함할 수 있고, 하이드록시아파타이트는 인산 및 칼슘을 1.68:1 의 몰 비율(Ca/P)로 포함할 수 있다. 하이드록시아파타이트는 입자 형태일 수 있으며, 그 입자의 평균 직경은 20~50㎚ 일 수 있다.The calcium phosphate-based porous bone substitute material may contain 50 to 100% by weight of hydroxyapatite and 0 to 50% by weight of tricalcium phosphate, and hydroxyapatite may contain phosphoric acid and calcium in a molar ratio (Ca / P) of 1.68: As shown in FIG. The hydroxyapatite may be in the form of particles, and the average diameter of the particles may be from 20 to 50 nm.

하이드록시아파타이트와 트리칼슘포스페이르트의 중량비를 달리하여 제조하더라도 인산칼슘계 다공성 골 대체재는 시판 중인 하이드록시아파타이트와 유사한 화학적 구조와 결정형을 가질 수 있다.Even if hydroxyapatite and tricalcium phosphate are produced in different weight ratios, the calcium phosphate-based porous bone substitute material may have a chemical structure similar to that of commercially available hydroxyapatite and a crystal form.

골 대체재가 상기와 같은 직경의 입자로서 다공성 구조를 가지는 경우 넓은 표면적을 가질 수 있고, 표면적이 넓은 경우 생체 흡수율이 높아 이식재료로 보다 적합하여 골 충진재료 뿐만 아니라 약물 담체로도 사용할 수 있다.When a bone substitute has a porous structure as a particle having a diameter as described above, it can have a large surface area, and when the surface area is wide, it is more suitable as a graft material because of its high bio-absorbability and can be used as a drug carrier as well as a bone filling material.

또한 우수한 생체활성을 나타내므로 생체 뼈 유사성분인 아파타이트의 형성을 유도하여 골 충전재, 수복재, 지지체 등의 재료로 널리 사용될 수 있다. 생체활성은 조골 세포의 성장 거동을 살펴봄으로써 확인할 수 있다.Since it exhibits excellent bioactivity, it can induce the formation of apatite, which is a bone-like component, and can be widely used as a material for bone filling materials, restorative materials and supports. Biological activity can be confirmed by looking at the growth behavior of osteoblasts.

이하에서는 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.

1. 하이드록시아파타이트 입자의 합성1. Synthesis of hydroxyapatite particles

0.01 ∼ 1.0 w/v%의 수용성 고분자인 베타-사이클로덱스트린를 증류수에 녹이고 여기에 칼슘 이온 전구체인 질산 칼슘 용액을 투입하여 용액의 농도를 0.01 ~ 0.1M이 되도록 맞춘 후에 0.1N 염산용액 또는 암모니아수를 가해서 용액의 pH를 10으로 조절하였다.The water-soluble beta-cyclodextrin, 0.01 to 1.0 w / v%, is dissolved in distilled water, and a solution of calcium nitrate, which is a calcium ion precursor, is added thereto. The concentration of the solution is adjusted to 0.01 to 0.1 M, and then 0.1 N hydrochloric acid solution or ammonia water The pH of the solution was adjusted to 10.

계속해서 여기에 포스페이트 이온 전구체인 인산암모늄 용액을 Ca/P = 1.67이 되도록 상온에서 교반을 하면서 소량씩 투입하고, 투입 완료 후에 24시간 동안 계속해서 반응시켜서 하이드록시아파타이트 입자를 제조하였다. 여기서 Ca/P는 인(P) 대비 칼슘(Ca)의 몰 비율을 나타낸다.Subsequently, the ammonium phosphate solution, which is a phosphate ion precursor, was added in small amounts while stirring at room temperature so that the phosphate ion precursor had a Ca / P ratio of 1.67, and the reaction was continued for 24 hours after completion of the addition to prepare hydroxyapatite particles. Here, Ca / P represents the molar ratio of calcium (Ca) to phosphorus (P).

제조한 하이드록시아파타이트 입자는 원심분리 후에 진공건조법을 이용하여 24시간 이상 건조하였다.The prepared hydroxyapatite particles were dried for 24 hours or more using a vacuum drying method after centrifugation.

하이드록시아파타이트 입자의 직경 및 형태에 관한 결과를 표 1에 나타내었다.The results of the diameter and shape of the hydroxyapatite particles are shown in Table 1.

고분자 농도
(w/v%)
Polymer concentration
(w / v%)
용액 pHSolution pH 반응온도Reaction temperature Ca/P 몰비Ca / P mole ratio 입자형태Particle shape 입자 직경
(㎚)
Particle diameter
(Nm)
실시예 1Example 1 0.10.1 1010 45℃45 ° C 1.681.68 구 형Spherical shape 4040 비교예 1Comparative Example 1 0.050.05 1010 45℃45 ° C 1.721.72 구 형Spherical shape 6060 비교예 2Comparative Example 2 0.020.02 1010 45℃45 ° C 1.721.72 구 형Spherical shape 6060 비교예 3Comparative Example 3 0.010.01 1010 45℃45 ° C 1.741.74 구 형Spherical shape 8080 비교예 4Comparative Example 4 0.10.1 99 45℃45 ° C 1.531.53 봉상/판상 혼합물Rod / plate mixture 100∼1,200100-1,200 비교예 5Comparative Example 5 0.10.1 88 45℃45 ° C 1.541.54 봉상/판상 혼합물Rod / plate mixture 100∼1,200100-1,200 비교예 6Comparative Example 6 0.10.1 77 45℃45 ° C 1.501.50 봉상/판상 혼합물Rod / plate mixture 100∼1,200100-1,200

표 1을 참조하면, 실시예 1은 인산 대비 칼슘의 비율(Ca/P 몰비)가 1.68인 경우인데 입자의 직경이 40㎚로 형성되었다. 반면에 인산 대비 칼슘의 비율이 1.68이 아닌 비교예 1~6의 경우에는 입자의 직경이 60㎚ 이상으로 크게 합성되었음을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, in Example 1, the ratio of calcium to phosphoric acid (Ca / P molar ratio) was 1.68, and the diameter of the particles was formed to be 40 nm. On the other hand, in the case of Comparative Examples 1 to 6 in which the ratio of calcium to phosphoric acid is not 1.68, it can be confirmed that the diameter of the particles is greatly increased to 60 nm or more.

표 1의 결과에 의하면 인산 대비 칼슘의 비율이 하이드록시아파타이트 입자의 직경을 제어하는데 있어서 주요 인자임을 확인할 수 있었고, 그 비율이 1.68일 때 40㎚의 직경을 가지는 하이드록시아파타이트 입자를 얻을 수 있음을 알 수 있다.The results of Table 1 confirm that the ratio of calcium to phosphoric acid is a major factor in controlling the diameter of hydroxyapatite particles and that hydroxyapatite particles having a diameter of 40 nm can be obtained when the ratio is 1.68 Able to know.

2. 인산칼슘계 다공성 골 대체재 입자의 합성2. Synthesis of calcium phosphate-based porous bone substitute particles

위에서 제조된 하이드록시아파타이트 입자를 트리칼슘포스페이트 입자와 혼합하여 수용성 고분자가 녹아 있는 포스페이트 이온 전구체인 인산 암모늄 용액에 고농도로 분산시켜서 분산 용액을 제조하였다. The hydroxyapatite particles prepared above were mixed with the tricalcium phosphate particles to prepare a phosphate ion precursor, ammonium phosphate To prepare a dispersion solution.

중량 비율로 하이드록시아파타이트는 50∼100%, 트리칼슘포스페이트는 0∼50% 를 혼합하였다.50 to 100% of hydroxyapatite and 0 to 50% of tricalcium phosphate were mixed in a weight ratio.

수용성 고분자로는 알지네이트를 사용하였고, 이 고분자를 0.01∼0.1M의 포스페이트 이온 전구체인 인산 암모늄 용액에 2∼10 w/v%로 녹이고, 여기에 2∼15 w/v%의 하이드록시아파타이트/트리칼슘포스페이트 혼합 무기입자를 분산시켜서 분산 용액을 제조하였다.Alginate was used as the water-soluble polymer, and the polymer was dissolved in an ammonium phosphate solution of 0.01 to 0.1 M phosphate ion precursor in an amount of 2 to 10 w / v%, and 2 to 15 w / v% of hydroxyapatite / Calcium phosphate mixed inorganic particles were dispersed to prepare a dispersion solution.

상기 용액을 주사기를 이용하여 칼슘 이온 전구체인 질산 칼슘 용액에 한 방울씩 떨어뜨리고 24시간 이상 가교반응을 행한 후에 1,000∼1,300℃에서 2시간 동안 소결하여 인산칼슘계 다공성 골 대체재 입자를 제조하였다.The solution was dropped by one drop into a calcium nitrate solution using a syringe, and crosslinked for 24 hours or more, and sintered at 1,000 to 1,300 ° C for 2 hours to prepare calcium phosphate-based porous bone substitute particles.

도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 하이드록시아파타이트 입자의 표면을 촬영한 현미경 사진이다. 도 3a는 10,000배, 도 3b는 50,000 배로 확대한 사진이다.FIGS. 3A and 3B are photomicrographs of surfaces of hydroxyapatite particles according to an embodiment of the present invention. FIG. FIG. 3A is a photograph enlarged to 10,000 times, and FIG. 3B is a photograph enlarged to 50,000 times.

도 3a 내지 도 3b를 참조하면, 균일한 크기의 구형 하이드록시아파타이트 입자가 형성되었음을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 3A and 3B, it can be seen that spherical hydroxyapatite particles of uniform size are formed.

위와 같이 제조된 인산칼슘계 다공성 골 대체재 입자에 관한 특성을 표 2에 나타내었다.Properties of the calcium phosphate-based porous bone substitute particles prepared as described above are shown in Table 2.

고분자 농도
(w/v%)
Polymer concentration
(w / v%)
무기입자 농도 (w/v%)Inorganic Particle Concentration (w / v%) HA/TCP
비율
HA / TCP
ratio
반응 시간Reaction time 반응 온도 (℃)Reaction temperature (캜) 입자 크기
(㎛)
Particle size
(탆)
기공
크기
(㎛)
pore
size
(탆)
입자 강도Particle strength 용해도(%)Solubility (%)
실시예 2Example 2 22 44 10:010: 0 24h24h 4545 800800 0.50.5 단단하다
(7.0MPa)
hard
(7.0 MPa)
24.724.7
실시예 3Example 3 44 44 10:010: 0 24h24h 4545 800800 1One 단단하다
(6.8MPa)
hard
(6.8 MPa)
24.324.3
실시예 4Example 4 44 88 10:010: 0 24h24h 4545 10001000 1One 단단하다
(7.1MPa)
hard
(7.1 MPa)
16.716.7
실시예 5Example 5 44 88 6:46: 4 24h24h 4545 10001000 1One 단단하다
(6.2MPa)
hard
(6.2 MPa)
34.934.9
비교예 7Comparative Example 7 44 88 4:64: 6 24h24h 4545 10001000 22 무르다
(3.0MPa)
Ripen
(3.0 MPa)
51.851.8
비교예 8Comparative Example 8 44 88 10:010: 0 12h12h 4545 12001200 1One 무르다
(2.8MPa)
Ripen
(2.8 MPa)
62.462.4
비교예 9Comparative Example 9 44 88 10:010: 0 24h24h 2020 800800 0.50.5 무르다
(2.7MPa)
Ripen
(2.7 MPa)
78.278.2

표 2에 있어서, 입자 강도는 인장압축시험기에 의하여 측정하였으며, 측정값이 6MPa 이상이면 단단하다고 판단하고, 3MPa 미만이면 무르다고 판단하였다.In Table 2, the particle strength was measured by a tensile compression tester. When the measured value was 6 MPa or more, it was judged to be hard, and when the measured value was less than 3 MPa, it was judged to be insufficient.

표 2를 참조하면, 비교예 7은 HA 대비 TCP의 비가 4:6인 경우인데, 기공의 직경이 2㎛ 로서 큰 값을 가지며, 입자 강도가 무르다. 비교예 8은 반응시간을 12h으로 한 경우인데, 입자 강도가 무르다. 비교예 9은 반응온도가 20℃ 인 경우인데, 입자 강도가 무르다. 실시예 2~5는 HA 대비 TCP의 비가 (4~10):(0~4)인 경우로서, 기공의 크기가 0.5~1㎛ 이고, 입자 강도가 단단함을 보이고 있다. Referring to Table 2, Comparative Example 7 shows a case where the ratio of TCP to HA is 4: 6, the diameter of the pores is 2 탆, which is a large value, and the particle strength is insufficient. In Comparative Example 8, the reaction time was set to 12 hours, but the particle strength was insufficient. In Comparative Example 9, the reaction temperature was 20 占 폚, but the particle strength was insufficient. In Examples 2 to 5, the ratio of TCP to HA is (4 to 10): (0 to 4), the pore size is 0.5 to 1 탆, and the particle strength is hard.

상기 결과로부터 HA 대비 TCP의 비율(HA/TCP), 반응시간 및 반응온도를 조절함으로써 기공의 크기 및 입자의 강도를 조절할 수 있음을 확인할 수 있다.From the above results, it can be seen that the pore size and particle strength can be controlled by controlling the ratio of HA to TCP (HA / TCP), reaction time and reaction temperature.

또한, 표 2를 참조하면, 실시예 2~5는 용해도가 작고, 비교예 7~9는 용해도가 크다는 점을 확인할 수 있다. 본 발명에 의한 골 대체재는 생체 내에서 수명이 길고 안정적이어서 골 대체재로서 우수한 성능을 발휘할 수 있다.Further, referring to Table 2, it can be seen that Examples 2 to 5 have a low solubility and Comparative Examples 7 to 9 have a high solubility. The bone substitute material according to the present invention has a long life span in the living body and is stable, so that it can exert excellent performance as a bone replacement material.

용해도는 증류수에 0.1g의 입자를 넣고 shaking incubator에서 37℃, 5일간 용해 반응을 진행시킨 후에 남아 있는 입자를 증류수로 세척 및 건조한 후에 투입된 입자 무게와 남아있는 입자 무게의 차를 이용하여 계산하였다.The solubility was calculated by using 0.1 g of particles in distilled water and dissolving at 37 ℃ for 5 days in a shaking incubator. After the particles were washed with distilled water and dried, the difference between the particle weight and the remaining particle weight was calculated.

Figure pat00001
Figure pat00001

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 인산칼슘계 다공성 골 대체재 입자의 표면을 촬영한 현미경 사진이다. 도 2a는 50배, 도 2b는 5,000배, 도 2c는 10,000배로 확대한 사진이다.2A to 2C are photomicrographs of surfaces of calcium phosphate-based porous bone substitute particles according to an embodiment of the present invention. 2A is a photograph enlarged to 50 times, FIG. 2B to 5,000 times, and FIG. 2C to 10,000 times.

도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 다공성 인산칼슘계 골 대체제 입자는 일정한 크기의 기공을 가짐을 확인할 수 있다.2A to 2C, it can be confirmed that the porous calcium phosphate-based bone substitute particles have pores of a certain size.

도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 하이드록시아파타이트 입자와 트리칼슘포스페이트의 비율을 달리하여 제조한 인산칼슘계 다공성 골 대체재 입자의 X-선 회절 분석 결과이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 하이드록시아파타이트 입자와 트리칼슘포스페이트의 비율을 달리하여 제조한 인산칼슘계 다공성 골 대체재 입자의 FT-IR 스펙트럼 측정 결과이다.FIG. 4 is a result of X-ray diffraction analysis of calcium phosphate-based porous bone substitute particles prepared by different ratios of hydroxyapatite particles and tricalcium phosphate according to an embodiment of the present invention, and FIG. The results of FT-IR spectroscopy of calcium phosphate-based porous bone substitute particles prepared by varying the ratio of hydroxyapatite particles to tricalcium phosphate according to the morphology.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 형태에 따라 하이드록시아파타이트와 트리칼슘포스페이르트의 중량비를 6:4, 8:2, 10:0으로 달리하여 제조한 인산칼슘계 다공성 골 대체재는 시판 중인 하이드록시아파타이트(HA)와 유사한 화학적 구조와 결정형을 가지고 있음을 확인할 수 있다.4 and 5, calcium phosphate-based porous bone particles prepared by varying the weight ratio of hydroxyapatite and tricalcium phosphate to 6: 4, 8: 2, and 10: 0 according to an embodiment of the present invention It can be confirmed that the substitute material has a chemical structure and crystal form similar to that of commercially available hydroxyapatite (HA).

도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 인산칼슘계 다공성 골 대체재 입자 표면에서의 조골세포의 성장거동을 보여주는 사진이다. 도 6a는 1일, 도 6b는 3일이 경과 후의 사진이다.6A to 6B are photographs showing the growth behavior of osteoblasts on the surfaces of the calcium phosphate-based porous bone substitute particles according to one embodiment of the present invention. 6A is a photograph after one day, and FIG. 6B is a photograph after three days.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 조골세포의 성장거동을 통해서 본 발명에 따른 인산칼슘계 다공성 골 대체재는 우수한 생체 활성을 가짐을 확인할 수 있다.6A and 6B, it can be confirmed that the calcium phosphate-based porous bone substitute according to the present invention has excellent bioactivity through the growth behavior of osteoblasts.

상기 결과에 의하면, 하이드록시아파타이트 및 트리칼슘포스페이트의 인산칼슘계 화합물로 구성되며, 이의 비율을 조절하여 골 대체재 입자의 강도를 제어할 수 있음을 확인할 수 있다.According to the above results, it can be confirmed that the strength of the bone substitute particles can be controlled by controlling the ratio of the calcium phosphate compound of hydroxyapatite and tricalcium phosphate.

또한 열처리를 통해서 고분자 물질을 휘발시킴으로써 골 대체재 입자에 다공성을 부여할 수 있고, 그 전제로 고분자의 농도를 조절하여 입자의 다공성을 제어할 수 있음을 확인할 수 있다.It is also confirmed that porosity can be imparted to the bone substitute particles by volatilizing the polymer substance through the heat treatment, and the porosity of the particles can be controlled by adjusting the concentration of the polymer as a prerequisite.

또한 사용하는 용액의 농도 및 반응시간, 가해지는 열의 온도를 조절함으로써 기공의 크기와 입자의 크기 및 분해 정도(용해도)를 제어할 수 있음을 확인할 수 있다.Also, it can be confirmed that the pore size, particle size and degree of decomposition (solubility) can be controlled by adjusting the concentration of the solution used, the reaction time, and the temperature of the applied heat.

본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, but is intended to be limited only by the appended claims. It will be apparent to those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. something to do.

Claims (11)

증류수에 제1 수용성 고분자를 녹여 고분자 템플레이트 용액을 마련하는 단계 (단계 1);
제1 칼슘 이온 전구체 용액 및 포스페이트 이온 전구체 용액을 각각 마련하는 단계 (단계 2);
상기 고분자 템플레이트 용액에 상기 제1 칼슘 이온 전구체 용액 및 상기 포스페이트 이온 전구체 용액을 순차적으로 투입한 후 교반하고, 원심분리 및 건조하여 하이드록시아파타이트 입자를 제조하는 단계 (단계 3);
상기 하이드록시아파타이트 입자와 트리칼슘포스페이트 입자를 제2 수용성 고분자가 녹아 있는 포스페이트 이온 전구체 용액에 분산시켜 분산 용액을 제조하는 단계 (단계 4);
상기 분산 용액을 제2 칼슘이온 전구체 용액에 적하하여 상기 수용성 고분자를 가교시키는 단계 (단계 5); 및
상기 가교된 물질을 소결시키는 단계 (단계 6)를 포함하는 인산칼슘계 다공성 골 대체재의 제조 방법.
Preparing a polymer template solution by dissolving the first water-soluble polymer in distilled water (step 1);
Providing a first calcium ion precursor solution and a phosphate ion precursor solution, respectively (step 2);
Adding the first calcium ion precursor solution and the phosphate ion precursor solution sequentially to the polymer template solution, stirring the mixture, and centrifuging and drying to prepare hydroxyapatite particles (Step 3);
Dispersing the hydroxyapatite particles and the tricalcium phosphate particles in a phosphate ion precursor solution in which the second water soluble polymer is dissolved to prepare a dispersion solution (Step 4);
Dropping the dispersion solution into a second calcium ion precursor solution to crosslink the water soluble polymer (step 5); And
Sintering the crosslinked material (step 6).
제1항에 있어서,
상기 제1 수용성 고분자는 베타-사이클로덱스트린, 알지네이트, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 히아루론산, 라미나린, 풀루란, 푸코이단 및 젤라틴으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하는 인산칼슘계 다공성 골 대체재의 제조 방법.
The method of claim 1,
The first water-soluble polymer is calcium phosphate-based porous bone containing at least one selected from the group consisting of beta-cyclodextrin, alginate, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, hyaluronic acid, laminarin, pullulan, fucoidan and gelatin Method of making substitutes.
제1항에 있어서,
상기 칼슘 이온 전구체는 질산칼슘, 염화칼슘, 황산칼슘 및 수산화칼슘으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 인산칼슘계 다공성 골 대체재의 제조 방법.
The method of claim 1,
Wherein the calcium ion precursor comprises at least one selected from the group consisting of calcium nitrate, calcium chloride, calcium sulfate, and calcium hydroxide.
제1항에 있어서,
상기 포스페이트 이온 전구체는 제2 인산암모늄, 제1 인산나트륨, 제2 인산나트륨, 제3 인산나트륨, 제1 인산칼륨, 제2 인산칼륨 및 제3 인산칼륨으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하는 인산칼슘계 다공성 골 대체재의 제조 방법.
The method of claim 1,
Wherein the phosphate ion precursor comprises at least one member selected from the group consisting of ammonium diphosphate, sodium phosphate dibasic, sodium phosphate dibasic, sodium phosphate dibasic, potassium monophosphate, potassium dibasic and potassium dibasic. A method for manufacturing a calcium phosphate-based porous bone substitute material.
제1항에 있어서,
상기 제2 수용성 고분자는 알지네이트, 히아루론산, 폴리초산, 폴리감마글루타메이트 및 젤라틴으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하는 인산칼슘계 다공성 골 대체재의 제조 방법.
The method of claim 1,
Wherein the second water-soluble polymer comprises at least one member selected from the group consisting of alginate, hyaluronic acid, polyacetic acid, polygamma glutamate, and gelatin.
제1항에 있어서,
상기 단계 4에서 상기 하이드록시아파타이트 입자의 중량 대 상기 트리칼슘포스페이트 입자의 중량의 비는 (50~100%):(0~50%)인 인산칼슘계 다공성 골 대체재의 제조 방법.
The method of claim 1,
The ratio of the weight of the hydroxyapatite particles to the weight of the tricalcium phosphate particles in the step 4 is (50 ~ 100%): (0 ~ 50%).
제1항에 있어서,
상기 소결은 1,000~1,300℃에서 수행되는 인산칼슘계 다공성 골 대체재의 제조 방법.
The method of claim 1,
Wherein the sintering is performed at 1,000 to 1,300 ° C.
제1 항의 방법에 따라 제조된 입자 형태의 인산칼슘계 다공성 골 대체재로서, 상기 입자는 평균 직경이 300 ~ 1,200 ㎛ 이고, 상기 입자는 열린 기공(open pore)를 가지며 상기 열린 기공(open pore)의 평균 직경은 0.5 ~ 2 ㎛ 인 인산칼슘계 다공성 골 대체재.A calcium phosphate-based porous bone substitute prepared in accordance with the method of claim 1, wherein the particles have an average diameter of from 300 to 1,200 μm, the particles have open pores and the open pores Calcium phosphate-based porous bone substitute having an average diameter of 0.5 to 2 탆. 제 8항에 있어서,
상기 입자는 하이드록시아파타이트를 50~100중량%, 트리칼슘포스페이트를 0~50중량% 포함하는 다공성 인산칼슘계 골 대체재.
The method of claim 8,
Wherein the particles comprise 50 to 100% by weight of hydroxyapatite and 0 to 50% by weight of tricalcium phosphate.
제 9항에 있어서,
상기 하이드록시아파타이트는 인산 대비 칼슘의 비율이 1.68:1 인 다공성 인산칼슘계 골 대체재.
The method of claim 9,
The hydroxyapatite is a porous calcium phosphate bone substitute having a ratio of calcium to phosphate of 1.68: 1.
제9항에 있어서,
상기 하이드록시아파타이트는 평균 직경이 40㎚ 인 입자 형태를 가지는 인산칼슘계 다공성 골 대체재.
10. The method of claim 9,
The hydroxyapatite is a calcium phosphate-based porous bone substitute having a particle size of 40 nm in average diameter.
KR1020120074519A 2012-07-09 2012-07-09 fabricating method of porous calcium-phosphate bone substitute material and porous calcium-phosphate bone substitute material fabricated thereby KR101393462B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120074519A KR101393462B1 (en) 2012-07-09 2012-07-09 fabricating method of porous calcium-phosphate bone substitute material and porous calcium-phosphate bone substitute material fabricated thereby

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120074519A KR101393462B1 (en) 2012-07-09 2012-07-09 fabricating method of porous calcium-phosphate bone substitute material and porous calcium-phosphate bone substitute material fabricated thereby

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140007546A true KR20140007546A (en) 2014-01-20
KR101393462B1 KR101393462B1 (en) 2014-05-12

Family

ID=50141854

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120074519A KR101393462B1 (en) 2012-07-09 2012-07-09 fabricating method of porous calcium-phosphate bone substitute material and porous calcium-phosphate bone substitute material fabricated thereby

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101393462B1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180003110A (en) * 2016-06-30 2018-01-09 한국전자통신연구원 Porous bone substitutes and method for producing thereof
CN108619574A (en) * 2018-06-05 2018-10-09 佛山皖阳生物科技有限公司 A kind of preparation method of high-adhesiveness nano bone repair hydrogel material
WO2018190688A1 (en) * 2017-04-14 2018-10-18 한국기계연구원 Organic and inorganic composite granules and production method therefor
WO2019031772A3 (en) * 2017-08-11 2019-03-28 Bioalpha Corporation Granule aggregate for substituting bone and manufacturing method thereof
CN109847091A (en) * 2018-12-29 2019-06-07 苏州恒瑞迦俐生生物医药科技有限公司 A kind of controllable grain size range embolism microball and preparation method thereof
KR20190074437A (en) * 2017-12-20 2019-06-28 대구가톨릭대학교산학협력단 A manufacturing method of the porous biphasic calcium phosphate bone substitute materials having anti-inflammatory activity
KR20220098905A (en) * 2021-01-05 2022-07-12 성균관대학교산학협력단 Calcium phosphate nanoparticles and methods for their synthesis
US11801222B2 (en) 2017-04-14 2023-10-31 Korea Institute Of Materials Science Manufacturing method for granule

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105769382B (en) * 2016-02-24 2017-10-13 浙江大学 It is adapted to bioactivity, porous structure stand and its manufacture method that osteanagenesis is repaired
KR101712508B1 (en) * 2016-06-28 2017-03-07 성균관대학교산학협력단 Porous scaffold for synthetic bone graft comprising nano sized pores and method for manufacturing porous scaffold for synthetic bone graft

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100401941B1 (en) * 2000-08-14 2003-10-17 이춘기 Cancellous bone type bone filler and process for its production
JP4443077B2 (en) * 2001-09-04 2010-03-31 Hoya株式会社 Method for producing porous calcium phosphate ceramic sintered body and porous calcium phosphate ceramic sintered body
US8287914B2 (en) * 2006-01-12 2012-10-16 Rutgers, The State University Of New Jersey Biomimetic hydroxyapatite synthesis

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180003110A (en) * 2016-06-30 2018-01-09 한국전자통신연구원 Porous bone substitutes and method for producing thereof
WO2018190688A1 (en) * 2017-04-14 2018-10-18 한국기계연구원 Organic and inorganic composite granules and production method therefor
US11801222B2 (en) 2017-04-14 2023-10-31 Korea Institute Of Materials Science Manufacturing method for granule
WO2019031772A3 (en) * 2017-08-11 2019-03-28 Bioalpha Corporation Granule aggregate for substituting bone and manufacturing method thereof
KR20190074437A (en) * 2017-12-20 2019-06-28 대구가톨릭대학교산학협력단 A manufacturing method of the porous biphasic calcium phosphate bone substitute materials having anti-inflammatory activity
CN108619574A (en) * 2018-06-05 2018-10-09 佛山皖阳生物科技有限公司 A kind of preparation method of high-adhesiveness nano bone repair hydrogel material
CN109847091A (en) * 2018-12-29 2019-06-07 苏州恒瑞迦俐生生物医药科技有限公司 A kind of controllable grain size range embolism microball and preparation method thereof
KR20220098905A (en) * 2021-01-05 2022-07-12 성균관대학교산학협력단 Calcium phosphate nanoparticles and methods for their synthesis

Also Published As

Publication number Publication date
KR101393462B1 (en) 2014-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101393462B1 (en) fabricating method of porous calcium-phosphate bone substitute material and porous calcium-phosphate bone substitute material fabricated thereby
Pokhrel Hydroxyapatite: preparation, properties and its biomedical applications
DE60201528T2 (en) PRODUCTION PROCESS OF BIOFUNCTIONAL HYDROXYLAPATITE COATINGS AND MICROSPHERES FOR IN-SITU ACTIVE INK PROCESSING
EP3284487A1 (en) Machinable preformed calcium phosphate bone substitute material implants
DK2403547T3 (en) MANUFACTURING FORMABLE BONE COMPENSATION
KR100807108B1 (en) Preparation method of porous ?-tricalcium phosphate granules
CN107185034B (en) Bone-cartilage defect integrated repair biological ceramic scaffold and preparation method and application thereof
Irfan et al. Overview of hydroxyapatite; composition, structure, synthesis methods and its biomedical uses
CN114452439B (en) Hydroxyapatite/whitlockite bioactive ceramic scaffold consisting of bionic natural bone minerals and preparation method thereof
CN105358189A (en) Biomimetic collagen-hydroxyapatite composite material
KR101427305B1 (en) Bone grafting material and method thereof
US8399009B2 (en) Bioceramic and biopolymer composite
JP5578499B2 (en) Calcium phosphate / biodegradable polymer hybrid material, its production method and implant using the hybrid material
JP4595080B2 (en) Cement materials and cement
Zhang et al. Dissolution properties of different compositions of biphasic calcium phosphate bimodal porous ceramics following immersion in simulated body fluid solution
EP1501771B1 (en) Method of preparing porous calcium phosphate granules
KR101345805B1 (en) Injectable, self-hardening and porous calcium phosphate bone graft substitute and additive inducing macro-pores in hardening
US20190054196A1 (en) Mri and ct contrast-enabled composite implants for image-guided tissue regeneration and therapy
CN110267688B (en) Bone regeneration material
EP2793961A1 (en) Porous calcium phosphate granules and methods of making and using the same
EP3111967A1 (en) High strength synthetic bone for bone replacement for increasing compressive strength and facilitating blood circulation, and manufacturing method therefor
RU2494721C1 (en) Biocompatible bone-substituting material and method of obtaining thereof
RU2596504C1 (en) Method of producing ceramic based on octacalcium phosphate (ocp)
US7959682B2 (en) Method for producing bone substitution material
TW201427728A (en) Method for producing a porous calcium polyphosphate structure

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