KR20150105037A - 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 용매에 Ag가 용해된 용액을 첨가한 후 분산제, 칼슘 화합물, 촉매 및 유기 실리콘 화합물을 순차적으로 용해시키고 교반하여 혼합 용액을 제조하는 단계; 상기 혼합 용액을 겔화시키고 에이징하여 습윤 겔을 제조하는 단계; 및 상기 습윤 겔을 건조시킨 후 열처리하는 단계를 포함하는 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법에 관한 것이다.

Description

은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법{Preparation method of gel based on calcium silicate comprising Ag}
본 발명은 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법에 관한 것이다.
우리 몸의 골격은 206개의 뼈(bone)로 구성되어 있다. 이 뼈는 우리 몸을 지탱해 주며, 뇌나 내장 등과 같은 중요한 장기를 보호함은 물론 각각이 독립적으로 움직이게 되어 있어 여러 가지 운동을 가능하게 해주고 있다. 최근, 고령화 사회의 진전에 따라 골다공증과 같은 질환이나, 자동차사고 등에 의해 뼈 조직에 손상을 입는 경우가 증가하고 있다. 이러한 손상된 뼈 조직을 수복하기 위한 재료가 오래 전부터 연구되어 왔다. 체내에서 유해한 성분을 용출하지 않고 친수성을 나타내는 재료인 알루미나(Al2O3), 금속 스테인리스 스틸(stainless steel) 또는 금속티탄(Ti) 등이 이러한 목적으로 사용되어 왔다.
그러나 이들 재료는 생체의 뼈와 화학적으로 직접 결합하지 않으므로, 뼈와의 결합능을 증진시키기 위해 재료 표면을 다공질로 하거나 일부러 요철을 만들어두어, 그 속에 뼈가 자라 들어가게 하는 기계적 방법으로 고정되게 하였다. 그러나, 이러한 결합이 달성되기까지는 2~3개월 이상의 장시간을 요하므로 임플란트(implant)를 주위의 뼈 조직에 고정시키려는 시도로서 골 시멘트가 사용되기 시작하였다. 이에, CaO와 SiO2를 주성분으로 하는 유리 및 결정화 유리가 생체 뼈와 직접 결합하는 성질, 즉 생체활성능을 나타내는 것으로 밝혀져 각종 인공골 대체재로 사용되어 왔다.
그러나, 이러한 CaO-SiO2계 생체활성 유리 및 결정화 유리를 제조하기 위해서는 보통 1450 ℃ 이상의 고온에서 용융시키지 않으면 안 되며, 더욱이 용융법에 의해 제조한 CaO-SiO2계 유리는 SiO2의 함량이 60 중량%가 넘으면 생체활성능을 잃어버려 생체 뼈와 직접 결합할 수 없게 되므로, 생체재료로서 사용할 수 없게 되고, 항균성이 낮아 인체에 적용할 시 2차 감염 및 다량의 항생제가 사용되는 문제가 있다.
본 발명과 관련된 종래 기술로는 대한민국 공개특허 제10-2004-0010200호(발명의 명칭: "CaO-SiO2계 생체활성 유리 및 그것을 사용하는 인산칼슘 유리 소결체", 공개일자: 2004.01.31.)가 있다.
따라서, 본 발명은 졸겔법을 이용하여 제조방법이 간단하고 생체활성능이 우수하며 항균성을 갖는 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 용매에 Ag가 용해된 용액을 첨가한 후 분산제, 칼슘 화합물, 촉매 및 유기 실리콘 화합물을 순차적으로 용해시키고 교반하여 혼합 용액을 제조하는 단계; 상기 혼합 용액을 겔화시키고 에이징하여 습윤 겔을 제조하는 단계; 및 상기 습윤 겔을 건조시킨 후 열처리하는 단계를 포함하는 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 용매는 물, 증류수 및 탈이온수로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 한다.
상기 Ag가 용해된 용액에서의 Ag 농도는 10 ~ 100 ppm인 것을 특징으로 한다.
상기 분산제는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 및 폴리프로필렌 글리콜 글리세릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 사용할 수 있고, 상기 칼슘 화합물은 질산칼슘(Ca(NO3)2·4H2O)을 사용할 수 있으며, 상기 촉매는 질산을 사용할 수 있고, 상기 유기 실리콘 화합물은 테트라에톡시실란(tetraethoxysilane), 테트라메톡시실란(tetramethoxysilane), 테트라프로폭시실란(tetrapropoxsilane) 및 테트라부톡시실란(tetrabutoxysilane)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 사용할 수 있다.
상기 겔화 및 에이징은 30 ~ 80 ℃에서 6 ~ 24시간 동안 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 건조는 30 ~ 80 ℃에서 5 ~ 7일 동안 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 열처리는 400 ~ 900 ℃에서 60 ~ 480분 동안 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 용매에 Ag가 용해된 용액을 첨가한 후 분산제, 칼슘 화합물, 촉매 및 유기 실리콘 화합물을 순차적으로 용해시키고 교반하여 혼합 용액을 제조하는 단계; 상기 혼합 용액을 겔화시키고 에이징하여 습윤 겔을 제조하는 단계; 및 상기 습윤 겔을 강산으로 세척하고 건조시킨 후 열처리하는 단계를 포함하는 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 강산 세척은 1 ~ 6회 수행되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 CaO 5 ~ 40 중량%와 SiO2 95 ~ 60 중량%로 이루어진 CaO-SiO2 겔 및 Ag를 포함하고, 상기 Ag는 상기 CaO-SiO2 겔 부피에 대해 10 ~ 100 mg/L로 함유된 것을 특징으로 하는 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔을 제공한다.
또한, 본 발명은 CaO 5 ~ 40 중량%와 SiO2 95 ~ 60 중량%로 이루어진 CaO-SiO2 겔 및 Ag를 포함하고, 상기 Ag는 상기 CaO-SiO2 겔 부피에 대해 10 ~ 100 mg/L로 함유된 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔을 포함하는 골 수복재를 제공한다.
본 발명에 따르면, 졸겔법을 이용하여 간단한 방법으로 칼슘실리케이트계 겔을 제조할 수 있고, 칼슘실리케이트계 겔에 은을 첨가함으로써 칼슘실리케이트의 Ca가 은으로 치환되어 항균성을 가져 박테리아 감염과 같은 2차 감염을 피할 수 있을 뿐 아니라, 항생제 사용을 크게 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔은 금속, 폴리머, 세라믹 등을 뼈에 고정시키는 접착제로 사용이 가능하고 단시간에 뼈와 강하게 결합시킬 수 있으며, 인공 관절 등의 임플란트 고정, 뼈나 치아의 수복, 결손부의 보전 등과 정형외과, 뇌외과, 성형외과, 구강외과 영역 등 폭넓은 분야에서 응용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔을 유사체액에 침적시킨 후 겔 시편의 표면을 분석한 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 4는 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔을 유사체액에 침적시킨 후 겔 시편의 표면을 FT-IR 스펙트럼으로 분석한 결과이다.
도 5는 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔을 유사체액에 침적시킨 후 겔 시편의 표면을 XRD로 분석한 결과이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 용매에 Ag가 용해된 용액을 첨가한 후 분산제, 칼슘 화합물, 촉매 및 유기 실리콘 화합물을 순차적으로 용해시키고 교반하여 혼합 용액을 제조하는 단계;
상기 혼합 용액을 겔화시키고 에이징하여 습윤 겔을 제조하는 단계; 및
상기 습윤 겔을 건조시킨 후 열처리하는 단계를 포함하는 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법은 졸겔법을 이용하여 간단한 방법으로 칼슘실리케이트계 겔을 제조할 수 있고, 칼슘실리케이트계 겔에 은을 첨가함으로써 칼슘실리케이트의 Ca가 은으로 치환되어 항균성을 가지므로, 박테리아 감염과 같은 2차 감염을 피할 수 있을 뿐 아니라, 항생제 사용을 크게 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법을 나타낸 순서도이다. 이하, 도 1을 참고하여 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법은 용매에 Ag가 용해된 용액을 첨가한 후 분산제, 칼슘 화합물, 촉매 및 유기 실리콘 화합물을 순차적으로 용해시키고 교반하여 혼합 용액을 제조하는 단계(S10)를 포함한다.
본 발명에 따른 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법에서 상기 용매는 물, 증류수 및 탈이온수로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 사용할 수 있다.
또한, 상기 Ag가 용해된 용액에서의 Ag 농도는 10 ~ 100 ppm인 것이 바람직하다. 상기 Ag 농도가 10 ppm 미만인 경우에는 칼슘실리케이트계 겔에 포함된 Ag의 양이 작아 생체 재료에 적용시 항균성을 나타내지 못하는 문제가 있고, 100 ppm을 초과하는 경우에는 다량의 Ag로 인해 골화세포와 같은 생체세포가 죽어버리는 문제가 있다.
상기 분산제는 다공성 구조를 유지하기 위해 첨가되는 수용성 고분자로서, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 및 폴리프로필렌 글리콜 글리세릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 사용할 수 있고, 상기 칼슘 화합물은 질산칼슘(Ca(NO3)2·4H2O)을 사용할 수 있다. 또한, 상기 촉매는 질산을 사용할 수 있고, 상기 유기 실리콘 화합물은 테트라에톡시실란(tetraethoxysilane), 테트라메톡시실란(tetramethoxysilane), 테트라프로폭시실란(tetrapropoxsilane) 및 테트라부톡시실란(tetrabutoxysilane)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 사용할 수 있다.
상기 Ag가 용해된 용액을 첨가한 후 분산제, 칼슘 화합물, 촉매 및 유기 실리콘 화합물을 순차적으로 용해시킴으로써 용매에서의 용해율을 향상시킬 수 있다. 더욱 구체적으로 용매에 Ag가 용해된 용액을 첨가한 후 분산제를 첨가하여 교반하고, 칼슘화합물, 촉매 및 유기 실리콘 화합물을 각각 첨가한 후 교반하는 것이 적절하다.
또한, 상기 칼슘화합물과 유기 실리콘 화합물은 1:1.66 ~ 2.68의 중량비로 포함되는 것이 바람직하다. 이는 생체활성능 및 생체적합성이 가장 우수하게 나타나는 30중량%CaO-70중량%SiO2 조성비를 갖는 겔을 제조하기 위함이다. 따라서, 상기 유기 실리콘 화합물이 1.66 중량비 미만으로 포함되는 경우에는 35중량%CaO-65중량%SiO2 조성비를 갖는 겔이 제조되는 문제가 있고, 2.68 중량비를 초과하여 포함되는 경우에는 25중량%CaO-75중량%SiO2 조성비를 갖는 겔이 제조되는 문제가 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법은 상기 혼합 용액을 겔화시키고 에이징하여 습윤 겔을 제조하는 단계(S11)를 포함한다.
상기 혼합 용액은 30 ~ 80 ℃의 온도에서 습윤 겔(wet gel)로 제조되고, 상기 에이징은 전술한 온도 범위에서 수행된다. 상기 겔화 및 에이징은 6 ~ 24 시간 동안 수행될 수 있다. 상기 겔화 및 에이징 온도가 30 ℃ 미만인 경우에는 Ca와 같은 양이온의 경우 Si와의 원소 네트워크의 연속성이 저하되고, 80 ℃를 초과하는 경우에는 에이징 온도가 증가하여 습윤 겔의 제조와 동시에 균열이 발생하는 문제가 있다.
본 발명에 따른 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법은 상기 습윤 겔을 건조시킨 후 열처리하는 단계(S12)를 포함한다.
상기 건조는 30 ~ 80 ℃에서 5 ~ 7일 동안 수행되는 것이 바람직하다. 상기 건조가 30 ℃ 미만에서 수행되는 경우에는 습윤 겔의 건조시간이 지연되어 불필요한 에너지가 소비되고, 80 ℃를 초과하는 경우에는 고온으로 인해 습윤 겔의 사각판형의 형태가 습윤 겔 내의 수분이 급격히 증발되면서 사각면을 기준으로 가운데 부분이 배면으로 휘어지게 되는 문제가 발생하여 성형성이 저하될 뿐만 아니라 건조균열로 인한 사각판형의 형상이 깨지는 문제가 있다.
또한, 상기 열처리는 400 내지 900 ℃에서 60 내지 240 분 동안 수행될 수 있다. 상기 열처리 온도가 400 ℃ 미만인 경우에는 연속된 기공을 갖는 다공성 구조에서 구상의 입자들이 응집되지 않는 문제가 있고, 900 ℃를 초과하는 경우에는 쿼츠(Quartz) 및 크리스토발라이트(Cristobalite)의 결정상이 형성되는 문제가 있다.
또한, 본 발명은 도 2에 나타난 바와 같이 용매에 Ag가 용해된 용액을 첨가한 후 분산제, 칼슘 화합물, 촉매 및 유기 실리콘 화합물을 순차적으로 용해시키고 교반하여 혼합 용액을 제조하는 단계(S20);
상기 혼합 용액을 겔화시키고 에이징하여 습윤 겔을 제조하는 단계(S21); 및
상기 습윤 겔을 강산으로 세척하고 건조시킨 후 열처리하는 단계(S22)를 포함하는 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법은 제조된 습윤 겔을 강산으로 세척하는 공정을 포함할 수 있고, 상기 강산은 질산을 사용할 수 있다. 또한, 상기 강산 세척을 1 ~ 6회 수행함으로써 습윤 겔 내에 분산제가 잔존하여 분산제가 연소하면서 겔이 터져 버리고 비산되는 문제를 방지할 수 있다. 다만, 안정적인 열처리와 습윤 겔이 터지거나 비산되는 현상을 완전히 방지하기 위해서는 분산제가 완전히 제거되는 3 ~ 6회로 수행하는 것이 바람직하고, 6회를 초과하는 경우에는 더 이상 잔존하는 분산제가 남아 있지 않아 에너지 효율의 측면에서 6회 이하인 것이 바람직하다. 상기 제조된 습윤 겔을 강산으로 세척하는 공정을 제외한 다른 공정은 전술한 바와 같다.
또한, 본 발명은 CaO 5 ~ 40 중량%와 SiO2 95 ~ 60 중량% 로 이루어진 CaO-SiO2 겔 및 Ag를 포함하고, 상기 Ag는 상기 CaO-SiO2 겔 부피에 대해 10 ~ 100 mg/L로 함유된 것을 특징으로 하는 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔을 제공한다.
본 발명에 따른 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔은 은을 첨가함으로써 항균성을 가져 박테리아에 의한 2차 감염의 문제가 없고, 생체 재료로서 적용시 항생제 사용량은 크게 줄일 수 있다.
또한, 본 발명은 CaO 5 ~ 40 중량%와 SiO2 95 ~ 60 중량% 로 이루어진 CaO-SiO2 겔 및 Ag를 포함하고, 상기Ag는 상기 CaO-SiO2 겔 부피에 대해 10 ~ 100 mg/L로 함유된 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔을 포함하는 골 수복재를 제공한다.
본 발명에 따른 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔은 전술한 바와 같이 항균성을 가지며 생체활성능이 우수하여 인공뼈의 역할을 하면서 신생뼈의 성장까지 돕는 골 수복재로 이용될 수 있다.
실시예 1: Ag가 포함된 칼슘실리케이트계 겔의 제조 1
혼합 용액 제조 단계( S20 )
증류수에 Ag를 첨가하여 Ag의 농도가 10 ppm되도록 용해시켰다. Ag가 용해된 용액을 56g의 증류수에 넣고, 4.90g의 폴리에틸렌글리콜을 첨가하여 10분 동안 교반한 후 21.90g의 Ca(NO3)2·4H2O를 넣고 10분 동안 교반하였다. 교반 후 5.67g의 질산(nitric acid)을 넣고 교반한 후 45.57g의 테트라에톡시실란(TEOS: (C2H5O4)Si2O8.33)을 첨가하여 15분 동안 교반하여 혼합 용액을 제조하였다.
습윤 겔 제조 단계( S21 )
상기 혼합 용액을 플라스틱 용기에 옮겨 넣은 후 뚜껑을 테이프로 밀봉하여 40 ℃의 양생기 속에 넣어 습윤 겔을 만든 후 계속해서 24시간 동안 40 ℃의 오븐 속에서 에이징시켰다.
Ag 가 포함된 칼슘실리케이트계 겔 제조 단계( S22 )
상기에서 제조된 습윤 겔을 플라스틱 용기에서 꺼낸 후 1N 질산 용액 100 ml로 1시간 간격으로 3회 세척한 후 40 ℃ 오븐에서 6일간 지속적으로 건조시킨 후 건조 상태를 확인한 다음, 실리코니트 발열체를 사용하는 로(furnace)에서 열처리를 수행하였다. 상기 열처리는 승온속도 800 ℃/8 hr로 800 ℃에서 2시간 유지시켰으며, 2시간 뒤 서서히 로 안에서 냉각시켜 Ag가 포함된 칼슘실리케이트계 겔(Ag-30CaO-70SiO2)을 제조하였다.
실시예 2: Ag가 포함된 칼슘실리케이트계 겔의 제조 2
증류수에 Ag를 첨가하여 Ag의 농도가 20 ppm되도록 용해시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 Ag가 포함된 칼슘실리케이트계 겔을 제조하였다.
실시예 3: Ag가 포함된 칼슘실리케이트계 겔의 제조 3
증류수에 Ag를 첨가하여 Ag의 농도가 50 ppm되도록 용해시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 Ag가 포함된 칼슘실리케이트계 겔을 제조하였다.
실시예 4: Ag가 포함된 칼슘실리케이트계 겔의 제조 4
증류수에 Ag를 첨가하여 Ag의 농도가 75 ppm되도록 용해시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 Ag가 포함된 칼슘실리케이트계 겔을 제조하였다.
실시예 5: Ag가 포함된 칼슘실리케이트계 겔의 제조 5
증류수에 Ag를 첨가하여 Ag의 농도가 100 ppm되도록 용해시킨 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 Ag가 포함된 칼슘실리케이트계 겔을 제조하였다.
실시예 6: Ag가 포함된 칼슘실리케이트계 겔의 제조 6
혼합 용액 제조 단계( S10 )
증류수에 Ag를 첨가하여 Ag의 농도가 10 ppm되도록 용해시켰다. Ag가 용해된 용액을 56g의 증류수에 넣고, 4.90g의 폴리에틸렌글리콜을 첨가하여 10분 동안 교반한 후 21.90g의 Ca(NO3)2·4H2O를 넣고 10분 동안 교반하였다. 교반 후 5.67g의 질산(nitric acid)을 넣고 교반한 후 45.57g의 테트라에톡시실란(TEOS: (C2H5O4)Si2O8 .33)을 첨가하여 15분 동안 교반하여 혼합 용액을 제조하였다.
습윤 겔 제조 단계( S11 )
상기 혼합 용액을 플라스틱 용기에 옮겨 넣은 후 뚜껑을 테이프로 밀봉하여 40 ℃의 양생기 속에 넣어 습윤 겔을 만든 후 계속해서 24시간 동안 40 ℃의 오븐 속에서 에이징시켰다.
Ag 가 포함된 칼슘실리케이트계 겔 제조 단계( S12 )
상기에서 제조된 습윤 겔을 플라스틱 용기에서 꺼낸 후 40 ℃ 오븐에서 6일간 지속적으로 건조시킨 후 건조 상태를 확인한 다음, 실리코니트 발열체를 사용하는 로(furnace)에서 열처리를 수행하였다. 상기 열처리는 승온속도 800 ℃/8 hr로 800 ℃에서 2시간 유지시켰으며, 2시간 뒤 서서히 로 안에서 냉각시켜 Ag가 포함된 칼슘실리케이트계 겔(Ag-30중량%CaO-70중량%SiO2)을 제조하였다.
실험예 1: 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 생체 활성능 평가
본 발명의 제조방법으로 제조된 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔을 유사체액에 침적시킨 후 겔 시편의 표면을 주사전자현미경(SEM)으로 분석하고 그 결과를 표 1 및 도 3에 나타내었다.
유사체액에 침전시키기 전 본 발명의 제조방법으로 제조된 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔을 1㎝×1㎝의 크기로 제단하고 표면을 사포(sand paper no. 1000)로 연마하였다.
은 이온의 농도
(ppm)		 침적시간
1일 3일 5일 7일
0 O O O O
10 O O O O
20 O O O O
50 O O O O
75 O O O O
100 O O O O
상기 표에서 O는 아파타이트가 형성된 것을 나타낸다.
상기 표 1과 도 3에 나타난 바와 같이, 은 이온의 농도가 10 ppm, 20 ppm, 50 ppm, 75 ppm 및 100 ppm에서 아파타이트가 형성되었으며, 은이 첨가되지 않은 칼슘실리케이트계 겔에서도 아파타이트가 형성되었다. 그러나, 본 발명에서와 같이 은이 첨가됨으로써, 생체 이식시 2차 감염과 항상제 사용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
실험예 2: Ag가 포함된 칼슘실리케이트계 겔의 유사체액 침적 후 시편의 표면 분석
본 발명의 제조방법으로 제조된 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 유사체액에 침적시킨 후 겔 시편의 표면을 FT-IR 스펙트럼 및 XRD로 분석하고, 그 결과를 도 4 및 도 5에 나타내었다.
도 4는 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔을 유사체액에 침적시킨 후 각각의 일수에 맞게 꺼내어 겔 시편을 증류수로 세척한 뒤 자연건조한 표면을 FT-IR 스펙트럼으로 분석한 결과이다. 도 4의 (a)는 Ag가 포함되지 않은 칼슘실리케이트계 겔의 FT-IR 스펙트럼 분석 결과이고, (b)는 Ag가 10 ppm, (c)는 Ag가 20 ppm, (d)는 Ag가 50 ppm, (e)는 Ag가 75 ppm 및 (f)는 Ag가 100 ppm 포함된 칼슘실리케이트계 겔의 FT-IR 스펙트럼 분석 결과이다.
도 4에 나타난 바와 같이, 유사체액에 침적시키기 전에는 810 ㎝-1의 IR 피크에서 Si-O-Si가 검출되었고 1100 ㎝-1의 IR 피크에서 Si-O가 검출되었으며 960 ㎝-1의 IR 피크에서 Si-OH가 검출되었다. 또한, 침전 후 1일부터 Si-O 피크는 점차 약해지고 1050 ㎝-1의 P-O IR 피크가 나타난다. 침적일이 증가할수록 P-O IR 피크가 더욱 강해지므로, 아파타이트가 형성된 것을 알 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔을 유사체액에 침적시킨 후 겔 시편의 표면을 XRD로 분석한 결과이다.
도 5에 나타난 바와 같이, Ag 농도에 관계없이 모든 시편에서 아파타이트 결정이 검출되었다. 아파타이트 피크는 JCPDS 카드의 25.883과 31.766의 2theta값과 일치함을 알 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. 용매에 Ag가 용해된 용액을 첨가한 후 분산제, 칼슘 화합물, 촉매 및 유기 실리콘 화합물을 순차적으로 용해시키고 교반하여 혼합 용액을 제조하는 단계;
    상기 혼합 용액을 겔화시키고 에이징하여 습윤 겔을 제조하는 단계; 및
    상기 습윤 겔을 건조시킨 후 열처리하는 단계를 포함하는 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 Ag가 용해된 용액에서의 Ag 농도는 10 ~ 100 ppm인 것을 특징으로 하는 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분산제는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 및 폴리프로필렌 글리콜 글리세릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 칼슘 화합물은 질산칼슘(Ca(NO3)2·4H2O)인 것을 특징으로 하는 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 촉매는 질산인 것을 특징으로 하는 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유기 실리콘 화합물은 테트라에톡시실란(tetraethoxysilane), 테트라메톡시실란(tetramethoxysilane), 테트라프로폭시실란(tetrapropoxsilane) 및 테트라부톡시실란(tetrabutoxysilane)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 겔화 및 에이징은 30 ~ 80 ℃에서 6 ~ 24 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열처리는 400 ~ 900 ℃에서 60 ~ 240 분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법.
  9. 용매에 Ag가 용해된 용액을 첨가한 후 분산제, 칼슘 화합물, 촉매 및 유기 실리콘 화합물을 순차적으로 용해시키고 교반하여 혼합 용액을 제조하는 단계;
    상기 혼합 용액을 겔화시키고 에이징하여 습윤 겔을 제조하는 단계; 및
    상기 습윤 겔을 강산으로 세척하고 건조시킨 후 열처리하는 단계를 포함하는 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 강산 세척은 1 ~ 6회 수행되는 것을 특징으로 하는 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔의 제조방법.
  11. CaO 5 ~ 40 중량%와 SiO2 95 ~ 60 중량%로 이루어진 CaO-SiO2 겔 및 Ag를 포함하고,
    상기 Ag는 상기 CaO-SiO2 겔 부피에 대해 10 ~ 100 mg/L로 함유된 것을 특징으로 하는 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔.
  12. 제11항의 은을 포함하는 칼슘실리케이트계 겔을 포함하는 골 수복재.
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