KR20170120765A - Ceramic Bone Graft Material and Method of Manufacturing the same - Google Patents
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- A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
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Abstract
Description
본 발명은, 세라믹 골 이식재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 치과용 임플란트 시술 시 피시술자의 잔존 치조골이 부족할 경우 치조골의 결손 부위에 이식되는 세라믹용 골 이식재 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a ceramic bone graft material and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a bone graft material for a ceramic bone graft material that is implanted in a defect site of an alveolar bone when the remaining alveolar bone of a subject is insufficient during a dental implant procedure, .
감염성 질환이나 외상, 임플란트 식립과 연관하여 잔존 골량이 부족한 경우 결손된 골조직을 회복하기 위해 골 이식술을 이용한 재건수술이 시행되어진다.In the case of insufficient residual bone mass in connection with infectious disease, trauma, and implant placement, reconstruction using bone graft is performed to restore the defective bone tissue.
이를 위해 골유도재생술과 동반하거나 또는 단독으로 사용되는 여러 종류의 이식재 중 자가골이 골형성, 골유도, 골전도의 성질을 모두 가진 이상적인 이식재로 평가되지만, 채득을 위한 부가적인 수술부위가 필요하고, 이로 인한 환자 불편과 합병증의 가능성이 증가하는 단점을 갖는다. The authors concluded that bone grafting may be an ideal graft material with bone grafting, bone grafting, and bone conduction properties, but additional surgical sites are needed for the preparation, And there is a disadvantage that the inconvenience and complications of the patient are increased.
이러한 문제점으로 인하여 자가골을 대체하기 위한 여러 종류의 골 이식재에 대해 많은 연구가 이루어져왔다. 이중 부분적으로 골유도능을 가지는 것으로 알려진 탈회동결건조골을 이용한 골이식술이 많이 시행되어져 왔다.Because of these problems, many studies have been made on various types of bone graft materials to replace autogenous bone. Bone grafting with freeze-dried bone, which is known to have partial bony induction, has been performed.
하지만 골유도능을 가지는 것으로 알려진 골형성 단백질의 존재와 양에 대해 의문이 제기되었고, 질병전염의 가능성을 전혀 배제할 수 없다는 문제점을 가지며, 또한 임상에서 사용 시 부적절한 흡수율과 강도가 단점이 될 수 있다. However, there is a question about the existence and amount of osteogenic protein known to have bone inducing ability, and there is a problem that it is impossible to exclude the possibility of transmission of diseases at all, and inadequate absorption rate and strength have.
이에 따라, 동종골 이식재와 더불어 최근에는 우골에서 단백질을 제거한 이종골 이식재, 생체유리와 여러 조성의 인산칼슘염과 탄산칼슘염 등의 질병전염의 가능성이 전혀 없는 합성골 이식재에 대한 연구가 광범위하게 이루어져 왔다.Therefore, in addition to allografts, there have been a wide range of studies on synthetic bone grafts, which have no possibility of transmission of diseases such as xenografts, bio-glass, various calcium phosphate salts and calcium carbonate salts, come.
한편, 최근에는 조직공학적 접근을 통한 골 재생에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 이를 위한 골 재생용 스캐폴드(scaffold)의 개발에 대한 연구가 급속도로 증가하고 있다.Recently, studies on bone regeneration through tissue engineering approaches have been actively conducted, and studies for development of a scaffold for bone regeneration have been rapidly increasing.
조직공학적 측면에서, 뼈 수복 과정에서 가장 고려되어야 할 요소는 골형성 전구세포(osteogenic progenitor cell), 골유도 성장인자(osteoinductive growth factor)와 골전도 기질(osteoconductive matrices)이다. In terms of tissue engineering, osteogenic progenitor cells, osteoinductive growth factors, and osteoconductive matrices are the most important factors to be considered in the bone repair process.
이중 뼈 성장과 조직 발달을 위한 구조 및 특이적 환경을 제공하는 임시적인 매트릭스로써 이상적인 스캐폴드는 세포의 부착, 성장, 그리고 분화를 도울 수 있어야 하기 때문에, 스캐폴드는 공극의 크기, 공극 상호 간극의 크기 그리고 공극률의 기하학적 변수가 고려되어 디자인 되어야 한다.Since the ideal scaffold should be able to aid cell adhesion, growth, and differentiation as a temporary matrix that provides the structure and specific environment for dual bone growth and tissue development, the scaffold should be able to measure the size of the pores, Size and porosity should be considered.
이상적인 스캐폴드 제작을 위한 방법으로써 특정모양의 틀(mold)에 골분말과 중합체를 형성하는 물질을 혼합하여 3차원 스캐폴드를 제작하고, 이를 체내에 이식하거나 체외배양하여 형성된 조직을 이식하려는 시도들이 진행되어 왔다. As an ideal scaffold production method, attempts have been made to prepare a three-dimensional scaffold by mixing a bone powder and a polymer-forming substance into a specific shape mold, transplant it into the body, or implant the tissue formed by in vitro culture It has been progressed.
하지만 최근 들어 이러한 스캐폴드를 제작하기 위해서 분말형 재료를 기반으로 하는 3차원 프린팅(powder based three-dimensional printing)같은 쾌속조형기술(RP, Rapid Prototype) 기술이 주목 받고 있다.Recently, however, rapid prototyping techniques such as powder based three-dimensional printing (RP) have been attracting attention in order to manufacture such scaffolds.
쾌속조형기술이란 3차원 영상자료의 2차원 단면화를 통해서 재료를 체계적으로 한 층씩 적층함으로써 실제 3차원 모델을 빠른 시간 안에 제작할 수 있는 기술을 일컫는다.Rapid prototyping technology refers to a technology capable of producing real 3D models in a short period of time by layering materials in a systematic way through two-dimensional sectioning of 3D image data.
현재 의료분야에서의 쾌속조형기술은 환자의 씨티(CT) 영상자료를 이용하여 해부학적 모델(anatomical model)을 제작하여 질환부위의 모의시술을 위한 용도로서 주로 사용되고 있다. Currently, rapid prototyping technology in the medical field is mainly used as an anatomical model for a patient to perform a simulation of a diseased area using CT image data of the patient.
최근에는 더 나아가 골 조직공학 재생분야에서 환자의 씨티(CT) 영상자료를 기반으로 환부 맞춤형 스캐폴드를 제작하고, 이를 이용하여 골 결손부의 수복을 위한 목적으로 연구되고 있다. Recently, it has been studied for the purpose of restoration of bone defects by making customized scaffolds based on CT images of patients in bone tissue engineering rehabilitation field.
이러한 스캐폴드에 혈액이 흐를 수 있는 미세한 공동이 생성된 경우, 공동을 타고 흐르는 혈액에 의해 피시술자의 골이 재생됨으로써, 골 이식의 효율을 더욱 높일 수 있다. When fine cavities through which blood can flow in such a scaffold are generated, bone scaffolds are regenerated by the blood flowing in the cavities, thereby further enhancing the efficiency of bone grafting.
따라서 스캐폴드에 미세한 공동을 용이하게 형성할 수 있는 세라믹 골 이식재의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to develop a ceramic bone graft material capable of easily forming a minute cavity in a scaffold.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 피시술자의 체내에 삽입되는 스캐폴드에 미세한 공동을 용이하게 형성할 수 있는 세라믹 골 이식재 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a ceramic bone graft material capable of easily forming a minute cavity in a scaffold inserted into a body of a patient and a method of manufacturing the same.
본 발명의 일 측면에 따르면, 분말 형태로 마련되는 골 충진재; 및 상기 골 충진재에 혼합되어 슬러리를 형성하며, 상기 슬러리의 사출 공정 시 상기 슬러리의 유동성을 높이고, 사출된 상기 슬러리의 소결 공정 시 상기 소결 공정 후에 생성된 소결 성형품에 다수개의 기공을 형성하는 바인더(binder)를 포함하는 세라믹 골 이식재가 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a bone filler comprising: a bone filler provided in powder form; And a binder which is mixed with the bore filler to form a slurry, to increase the fluidity of the slurry during the injection process of the slurry, and to form a plurality of pores in the sintered product formed in the sintering process during the sintering process of the slurry a ceramic bone graft material may be provided.
상기 골 충진재의 평균 입도(平均 粒度, average granularity)는, 100 내지 200 나노미터(nm)일 수 있다.The average particle size (average granularity) of the bone filler may be 100 to 200 nanometers (nm).
상기 골 충진재의 최대 입도(最大 粒度, maximum granularity)는, 200 나노미터(nm) 일 수 있다.The maximum granularity of the bone filler may be 200 nanometers (nm).
상기 골 충진재는, 상기 슬러리에서 31 내지 80 중량퍼센트(wt%)일 수 있다.The bore filler may be from 31 to 80 weight percent (wt%) in the slurry.
상기 바인더의 기화점은, 상기 소결 공정에서의 소결 온도보다 낮을 수 있다.The vaporization point of the binder may be lower than the sintering temperature in the sintering step.
상기 소결 온도는 900 내지 1300도 일 수 있다.The sintering temperature may be 900 to 1300 degrees.
상기 소결 성형품의 구성물질은, 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite, HA)와 베타 트리칼슘 포스페이트(Beta Tricalcium Phosphate, β-TCP)를 포함하며, 상기 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite, HA)는 10 내지 90 중량퍼센트(wt%)이고, 상기 베타 트리칼슘 포스페이트(Beta Tricalcium Phosphate, β-TCP)는 10 내지 90 중량퍼센트(wt%)일 수 있다.The constituent material of the sintered molded article includes hydroxyapatite (HA) and beta-tricalcium phosphate (β-TCP), and the hydroxyapatite (HA) is contained in an amount of 10 to 90 weight percent and the beta-Tricalcium Phosphate (β-TCP) may be 10 to 90 weight percent (wt%).
상기 기공의 직경은 100 내지 1000 마이크로미터(μm)일 수 있다.The diameter of the pores may be between 100 and 1000 micrometers ([mu] m).
본 발명의 다른 측면에 따르면, 분말 형태로 마련되는 골 충진재에 바인더(binder)를 혼합하여 슬러리를 형성하는 슬러리 형성단계; 상기 슬러리를 가압 사출하는 사출 성형단계; 및 상기 사출 성형단계에서 사출된 사출품을 소결 성형하여 소결 성형품을 생성하는 소결 성형단계를 포함하는 세라믹 골 이식재 제조방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a slurry, comprising: forming a slurry by mixing a binder with a bone filler provided in a powder form to form a slurry; An injection molding step of pressurizing and injecting the slurry; And a sintering molding step of sintering and molding the injection product injected in the injection molding step to produce a sintered molded article.
상기 골 충진재의 평균 입도(平均 粒度, average granularity)는, 100 내지 200 나노미터(nm)일 수 있다.The average particle size (average granularity) of the bone filler may be 100 to 200 nanometers (nm).
상기 골 충진재의 최대 입도(最大 粒度, maximum granularity)는, 200 나노미터(nm) 일 수 있다.The maximum granularity of the bone filler may be 200 nanometers (nm).
상기 골 충진재는, 상기 슬러리에서 31 내지 80 중량퍼센트(wt%)일 수 있다.The bore filler may be from 31 to 80 weight percent (wt%) in the slurry.
상기 바인더의 기화점은, 상기 소결 성형 단계에서의 소결 온도보다 낮을 수 있다.The vaporization point of the binder may be lower than the sintering temperature in the sintering molding step.
상기 소결온도는 900 내지 1300도 일 수 있다.The sintering temperature may be 900 to 1300 degrees.
상기 소결 성형품의 구성물질은, 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite, HA)와 베타 트리칼슘 포스페이트(Beta Tricalcium Phosphate, β-TCP)를 포함하며, 상기 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite, HA)는 10 내지 90 중량퍼센트(wt%)이고, 상기 베타 트리칼슘 포스페이트(Beta Tricalcium Phosphate, β-TCP)는 10 내지 90 중량퍼센트(wt%)일 수 있다.The constituent material of the sintered molded article includes hydroxyapatite (HA) and beta-tricalcium phosphate (β-TCP), and the hydroxyapatite (HA) is contained in an amount of 10 to 90 weight percent and the beta-Tricalcium Phosphate (β-TCP) may be 10 to 90 weight percent (wt%).
본 발명의 실시예들은, 골 충진재에 혼합되어 슬러리를 형성하며 슬러리의 사출 공정 시 골 충진재의 유동성을 높이고 사출된 슬러리의 소결 공정 시 소결 공정 후에 생성된 소결 성형품에 다수개의 기공을 형성하는 바인더(binder)를 구비함으로써, 피시술자의 체내에 삽입되는 스캐폴드에 미세한 공동을 용이하게 형성할 수 있다.Embodiments of the present invention are directed to a method of manufacturing a sintered molded article, which comprises mixing a binder in a bone filler to form a slurry, to increase the fluidity of the bone filler during the injection process of the slurry and to form a plurality of pores in the sintered product produced in the sintering process binder, it is possible to easily form a minute cavity in the scaffold inserted into the body of the subject.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 골 이식재를 제조하는 제조 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 골 이식재의 제조방법이 도시된 도면이다.1 is a schematic view of a manufacturing system for manufacturing a ceramic bone graft material according to an embodiment of the present invention.
2 is a view illustrating a method of manufacturing a ceramic bone graft material according to an embodiment of the present invention.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in order to avoid unnecessary obscuration of the present invention.
이하에서 설명될 세라믹 골 이식재는, 치과용 임플란트 시술 시 피시술자의 잔존 치조골이 부족할 경우에 사용되는 것으로 설명하나, 이에 본 발명의 권리범위가 한정되는 것이 아니며, 치조골 외에 다른 부위의 골 이식에도 사용될 수 있다.The ceramic bone graft material to be described below is described as being used when the remaining alveolar bone of the recipient is insufficient in the dental implant treatment. However, the scope of the present invention is not limited thereto, and the bone graft material can be used for bone grafting in other areas besides the alveolar bone. have.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 골 이식재를 제조하는 제조 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a schematic view of a manufacturing system for manufacturing a ceramic bone graft material according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 골 이식재는, 분말 형태로 마련되는 골 충진재와, 골 충진재에 혼합되어 슬러리를 형성하며 슬러리의 사출 공정 시 골 충진재의 유동성을 높이고 사출된 슬러리의 소결 공정 시 소결 공정 후에 생성된 소결 성형품에 다수개의 기공을 형성하는 바인더(binder)를 포함한다.The ceramic bone graft material according to an embodiment of the present invention may be prepared by mixing a bone filler prepared in powder form and a bone filler to form a slurry, increasing the fluidity of the bone filler during the injection process of the slurry and sintering the sintered slurry And a binder for forming a plurality of pores in the sintered molded article produced after the step.
본 실시예에서 골 충진재는 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite, HA)와 베타 트리칼슘 포스페이트(Beta Tricalcium Phosphate, β-TCP)를 포함하는데, 이에 본 발명의 권리범위가 한정되지 않으며, 다른 세라믹 물질도 본 실시예의 골 충진재로 사용될 수 있다.In the present embodiment, the bone filler includes hydroxyapatite (HA) and beta-tricalcium phosphate (beta-TCP), and the scope of the present invention is not limited thereto. It can be used as an example bone filler.
본 실시예에서 골 충진재는 분말 형태로 마련된다. 본 실시예에서 골 충진재의 평균 입도(平均 粒度, average granularity)는, 100 내지 200 나노미터(nm)로 이룬다. 여기서 입도(粒度, average granularity) 금속 분말을 이루는 알갱이 하나하나의 평균 지름이나 대표 지름을 말한다.In this embodiment, the bone filler is provided in powder form. In this embodiment, the average particle size (average granularity) of the filler is in the range of 100 to 200 nanometers (nm). Here, average grain size refers to the average diameter or representative diameter of each grain constituting the metal powder.
또한, 본 실시예에서 골 충진재의 최대 입도(最大 粒度, maximum granularity)는, 200 나노미터(nm)를 이룬다.Also, in this embodiment, the maximum granularity of the bone filler is 200 nanometers (nm).
이와 같이 본 실시예에 따른 골 충진재는, 상술한 평균 입도와 최대 입도를 가지는 미세한 분말 형태로 마련됨으로써, 바인더와 더욱 용이하게 혼합될 수 있고, 그에 따라 사출 공정 시 유동성을 더욱 향상시킬 수 있다.As described above, the bone filler according to the present embodiment is provided in the form of fine powder having the average particle size and the maximum particle size as described above, so that it can be mixed with the binder more easily, thereby further improving the fluidity in the injection process.
바인더(binder)는, 골 충진재에 혼합되어 슬러리(slurry)를 형성한다. 여기서 슬러리란, 불용성의 고체 미립자를 서스펜션 상태로 함유한 유동성을 지닌 고체와 액체의 혼합물을 말한다. 이러한 골 충진재와 바인더의 혼합은 혼합유닛(110)에서 이루어진다.The binder is mixed with the bone filler to form a slurry. Here, the slurry refers to a mixture of a solid and a liquid having fluidity containing insoluble solid fine particles in a suspension state. The mixing of the bone filler and the binder is performed in the
본 실시예에서 골 충진재와 바인더의 혼합 시 골 충진재는, 슬러리에서 31 내지 80 중량퍼센트(wt%)를 가지도록 한다.In this embodiment, when the core filler and the binder are mixed, the core filler has 31 to 80 weight percent (wt%) in the slurry.
또한 본 실시예에서 바인더(binder)에는, 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA, Poly Methyl Meta Acrylate) 등이 사용될 수 있는데, 이에 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지 않으며 골 충진재와 혼합되어 슬러리를 형성할 수 있는 다양한 물질이 본 실시예의 바인더로 사용될 수 있다.In this embodiment, a binder such as polymethyl methacrylate (PMMA) may be used. However, the scope of the present invention is not limited thereto, and the binder may be mixed with a bone filler to form a slurry May be used as the binder of the present embodiment.
또한 본 실시예에 따른 세라믹 골 이식재에는, 슬러리 형성 시 상술한 골 충진재와 바인더 외에 분산제, 응집제, 점성제 등이 더 추가될 수도 있다.In addition, a dispersant, a coagulant, a viscous agent, and the like may be further added to the ceramic bone graft material according to this embodiment, in addition to the bone filler and the binder described above when forming the slurry.
한편 바인더는, 슬러리의 사출 공정 시 슬러리의 유동성을 높인다. 본 실시예에서 슬러리는 사출유닛(120)에 의해 가압 사출되는데, 바인더는 슬러리의 가압 사출 시 유동성을 높이는 역할을 한다.Meanwhile, the binder improves the fluidity of the slurry during the injection process of the slurry. In this embodiment, the slurry is pressurized and injected by the
한편, 슬러리의 사출에 의해 생성된 사출품은 건조유닛(130)에서 건조된다.On the other hand, the injection product produced by the injection of the slurry is dried in the
또한, 건조된 사출품은 차후에 3차원 프린터(설명의 편의를 위해 후술함, 미도시)의 프린팅 원료로 사용될 수 있도록 적절한 크기로 절단된다. 이러한 건조된 사출품의 절단은, 절단유닛(140)에 의해 이루어진다.Further, the dried injection product is cut to an appropriate size so that it can be used as a printing raw material for a three-dimensional printer (to be described later, for convenience of explanation, not shown). This cutting of the dried article is carried out by the
절단유닛(140)은, 절단된 사출품이 차후에 3차원 프린팅 원료로 사용될 수 있도록, 건조된 사출품을 미세한 크기로 절단한다. 본 실시예에서 절단유닛(140)은 레이저(laser) 절단기, 물 제트(zet) 절단기와 같은 정밀한 절단이 가능한 것이 사용된다.The
한편, 상술한 바와 같이 절단된 사출품은 소결유닛(150)에서 소결된다. 이러한 소결 공정 시 바인더는, 소결 공정 후에 생성된 소결 성형품에 다수개의 기공을 형성한다. 즉, 바인더는 소결 공정에서 휘발됨으로써 소결 성형품에 기공(Micro-pore)을 형성한다.On the other hand, the injection product cut as described above is sintered in the
이를 위해 바인더의 기화점은 소결 공정에서의 소결 온도보다 낮게 형성된다. 여기서 소결 온도는 900도 내지 1300도로 마련되며, 바람직하게는 950도 내지 1150도로 마련된다.For this, the vaporization point of the binder is formed to be lower than the sintering temperature in the sintering process. Here, the sintering temperature is set to 900 to 1300 degrees, preferably 950 to 1150 degrees.
상술한 바와 같이 바인더의 기화점이 소결 공정에서의 소결 온도보다 낮게 형성됨으로써, 소결 공정에서 바인더가 기화되면 바인더가 존재하던 자리는 기공으로 변환된다. As described above, since the vaporization point of the binder is formed to be lower than the sintering temperature in the sintering process, when the binder is vaporized in the sintering process, the place where the binder is present is converted into pores.
본 실시예에서 소결 성형품에 생성된 기공의 직경은 100 내지 1000 마이크로미터(μm)로 이루어진다. In this embodiment, the diameter of the pores produced in the sintered molded article is 100 to 1000 micrometers (μm).
한편, 본 실시에서 소결 공정에서의 승온 시간은, 1시간 내지 20시간으로 마련되며, 바람직하게는 5시간 내지 10시간으로 마련된다. On the other hand, the temperature raising time in the sintering step in this embodiment is set to 1 hour to 20 hours, preferably 5 hours to 10 hours.
또한 소결 온도를 유지하는 홀딩시간은, 1시간 내지 10시간으로 마련되며, 바람직하게는 2시간 내지 4시간으로 마련된다.The holding time for maintaining the sintering temperature is set to 1 hour to 10 hours, preferably 2 hours to 4 hours.
이러한 소결 공정 후에 생성된 소결 성형품의 구성물질은, 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite, HA)와 베타 트리칼슘 포스페이트(Beta Tricalcium Phosphate, β-TCP)를 포함한다.The constituent material of the sintered molded article produced after the sintering process includes hydroxyapatite (HA) and beta-tricalcium phosphate (beta-TCP).
본 실시예에서 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite, HA)는 10 내지 90 중량퍼센트(wt%)를 가지며, 베타 트리칼슘 포스페이트(Beta Tricalcium Phosphate, β-TCP)는 10 내지 90 중량퍼센트(wt%)를 가진다.In this embodiment, hydroxyapatite (HA) has 10 to 90 weight percent (wt%) and Beta Tricalcium Phosphate (β-TCP) has 10 to 90 weight percent (wt%) .
또한 본 실시예에 따른 소결 성형품은, 적어도 0.95(메가파스칼)MPa 이상의 압축강도를 가지며, 소결 후의 수축룔이 20% 이하이다.The sintered molded article according to this embodiment has a compressive strength of at least 0.95 (megapascal) MPa and a shrinkage after sintering of 20% or less.
한편, 상술한 바와 같이 절단유닛(140) 및 소결유닛(150)을 거친 소결 성형품은, 미세한 크기를 가진 알갱이 형태를 가진다. 여기서 3차원 프린터(미도시)에 사용될 수 없는 크기를 가지는 소결 성형품을 제거하여야 하는데, 이러한 소정 크기 이상의 소결 성형품의 제거는 체가름유닛(sieve unit, 160)에 의해 이루어진다. On the other hand, as described above, the sintered molded product that has passed through the
체가름유닛(160)은 소정 크기 이하의 크기를 갖는 소결 성형품만을 통과시키는 체망을 구비하여 소정 크기 이상의 소결 성형품을 걸러낸다.The squeeze-out
이렇게 체가름된 소결 성형품은 연삭유닛(170)에 의해 외면이 연삭된다. 이러한 연삭유닛(170)은, 소결 성형품의 외면을 연마함으로써, 소결 성형품의 외면에 생성된 날카로운 부분을 제거하고, 그에 따라 차후에 소결 성형품이 피시술자의 생체 내에 이식된 후 새로운 골을 생성 정착 시키는 과정에서 날카로운 부분에 의해 생체 세포가 손상되는 것을 방지한다.The sintered molded product thus sintered is grounded by the grinding
이렇게 연마된 소결 성형품은, 3차원 프린터(미도시)에 의해 프린팅되어 3차원 입체 형상을 가지는 스캐폴드(scaffold)를 형성한다. The sintered molded article thus polished is printed by a three-dimensional printer (not shown) to form a scaffold having a three-dimensional solid shape.
3차원 프린터는, 알갱이(분말) 형상을 가지는 소결 성형품을 적층하여 피시술자의 체내에 삽입되며 인조골 형상을 가지는 스캐폴드(scaffold)를 형성한다. 여기서 스캐폴드(F)란 조직의 인공적 대체품으로 체내에서 세포가 부착하여 자랄 수 있는 지지체 역할을 수행하는 기구를 말한다.In a three-dimensional printer, a sintered molded article having a granular (powder) shape is laminated to form a scaffold having an artificial bone shape inserted into the body of a subject. Here, the scaffold (F) is an artificial substitute for tissue, and refers to a device that acts as a support capable of growing and adhering to cells in the body.
한편, 상술한 바와 같이 소결 성형품에는 기공이 형성되며, 기공이 형성된 소결 성형품을 원료로 하여 3차원 프린팅된 스캐폴드(scaffold)에도 내부에 기공이 형성된다.On the other hand, as described above, pores are formed in the sintered molded article, and pores are formed in the scaffold that is three-dimensionally printed using the sintered molded article having the pores formed therein as a raw material.
이러한 기공은 혈액의 공급 및 골 전도 경로로 작용하여 새로운 골의 생성을 촉진시키고, 생성된 골이 흡착할 수 있는 자리(site)를 제공하여 생성된 골의 이탈을 방지하는 이점이 있다.These pores act as a supply of blood and a bone conduction pathway to promote the generation of new bone and provide a site where the generated bone can be adsorbed, thereby preventing the deviation of the generated bone.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 골 이식재의 제조방법이 도시된 도면이다.2 is a view illustrating a method of manufacturing a ceramic bone graft material according to an embodiment of the present invention.
이하에서 본 실시예에 세라믹 골 이식재 제조방법을 도 2를 참조하여 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing a ceramic bone graft material according to this embodiment will be described with reference to FIG.
본 실시예에 따른 세라믹 골 이식재 제조방법은, 분말 형태로 마련되는 골 충진재에 바인더(binder)를 혼합하여 슬러리를 형성하는 슬러리 형성단계(S110)와, 슬러리를 가압 사출하는 사출 성형단계(S120)와, 슬러리의 사출에 의해 생성된 사출품을 건조하는 건조단계(S130)와, 건조된 사출품의 절단하는 절단단계(S140)와, 절단된 사출품을 소결 성형하여 소결 성형품을 생성하는 소결 성형단계(S150)와, 소결단계 후 소결 성형품 중 미리 결정된 크기 이상의 크기를 가지는 소결 성형품을 제거하는 체가름 단계(S160)와, 체가름 단계(S160) 후 소결 성형품을 연삭하는 연삭단계(S170)를 포함한다.The method for manufacturing a ceramic bone graft material according to the present embodiment includes a slurry forming step (S110) of mixing a bone filler prepared in powder form with a binder to form a slurry, an injection molding step (S120) , A drying step (S130) of drying the article produced by injection of the slurry, a cutting step (S140) of cutting the dried article, a sintering step of forming a sintered article by sintering the cut article, A sintering step S160 for removing a sintered molded product having a size larger than a predetermined size among the sintered products after the sintering step and a grinding step S170 for grinding the sintered molded product after the sintering step S160 .
슬러리 형성단계(S110)에서 골 충진재의 평균 입도(平均 粒度, average granularity)는, 100 내지 200 나노미터(nm)이며, 골 충진재의 최대 입도(最大 粒度, maximum granularity)는, 200 나노미터(nm)이다.The average granularity of the bone filler in the slurry forming step S110 is 100 to 200 nanometers and the maximum granularity of the bone filler is 200 nanometers )to be.
또한 슬러리 형성단계(S110)에서 골 충진재는, 슬러리에서 31 내지 80 중량퍼센트(wt%)를 가지도록 한다.Also, in the slurry forming step (S110), the filler has 31 to 80 weight percent (wt%) in the slurry.
건조단계(S130)에서는, 슬러리의 사출에 의해 생성된 사출품을 건조유닛(130)에서 건조한다.In the drying step (S130), the dried product produced by the injection of the slurry is dried in the drying unit (130).
절단단계(S140)에서는, 건조된 사출품을 차후에 3차원 프린터의 프린팅 원료로 사용될 수 있도록 적절한 크기로 절단한다. 이러한 건조된 사출품의 절단은 절단유닛(140)에 의해 이루어진다.In the cutting step (S140), the dried article is cut to an appropriate size so that it can be used later as a printing raw material for a three-dimensional printer. This cutting of the dried article is done by the
소결 성형단계(S150)에서는 절단된 사출품을 소결 성형하여 소결 성형품을 생성한다. 소결 성형단계(S150)에서 소결온도는 900 내지 1300도 이며, 이러한 소결 온도는 바인더의 기화점보다 높게 마련된다.In the sintering molding step (S150), the cut articles are sinter-molded to produce a sintered molded article. The sintering temperature in the sintering forming step (S150) is 900 to 1300 degrees, and the sintering temperature is set to be higher than the vaporization point of the binder.
소결 성형단계(S150)에서 생성된 소결 성형품의 구성물질은, 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite, HA)와 베타 트리칼슘 포스페이트(Beta Tricalcium Phosphate, β-TCP)를 포함한다. The constituent material of the sintered molded article produced in the sintering forming step S150 includes hydroxyapatite (HA) and beta-tricalcium phosphate (beta-TCP).
여기서 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite, HA)는 10 내지 90 중량퍼센트(wt%)이고, 베타 트리칼슘 포스페이트(Beta Tricalcium Phosphate, β-TCP)는 10 내지 90 중량퍼센트(wt%)를 가진다.Wherein the hydroxyapatite (HA) has 10 to 90 weight percent (wt%) and the beta tricalcium phosphate (β-TCP) has 10 to 90 weight percent (wt%).
체가름 단계(S160)에서는 소결단계 후 소결 성형품 중 미리 결정된 크기 이상의 크기를 가지는 소결 성형품을 제거한다.In the sintering step S160, the sintered molded article having a size larger than a predetermined size is removed from the sintered molded articles after the sintering step.
연삭단계(S170)에서는 체가름 단계(S160) 후 소결 성형품의 외면을 연삭한다.In the grinding step (S170), the outer surface of the sintered molded article is ground after the squeezing step (S160).
이렇게 연마된 소결 성형품은, 3차원 프린터에 의해 프린팅되어 3차원 입체 형상을 가지는 스캐폴드(scaffold)를 형성한다. 여기서 3차원 프린터는, 알갱이(분말) 형상을 가지는 소결 성형품을 적층하여 피시술자의 체내에 삽입되며 인조골 형상을 가지는 스캐폴드(scaffold)를 형성한다.The sintered shaped article thus polished is printed by a three-dimensional printer to form a scaffold having a three-dimensional solid shape. Here, the three-dimensional printer is formed by laminating sintered molded articles having a granular (powder) shape to form a scaffold having an artificial bone shape inserted into the body of a person who is to be treated.
한편, 상술한 바와 같이 소결 성형품에는 이미 기공이 형성된 상태이며, 기공이 형성된 소결 성형품을 원료로 하여 3차원 프린팅된 스캐폴드(scaffold)에도 마찬가지로 내부에 기공이 형성된다.On the other hand, as described above, the pores are already formed in the sintered molded article, and the pores are also formed in the scaffold which is three-dimensionally printed using the sintered molded article having the pores formed therein as a raw material.
이와 같이 볼 실시예에 따른 세라믹 골 이식재는, 골 충진재에 혼합되어 슬러리를 형성하며 슬러리의 사출 공정 시 골 충진재의 유동성을 높이고 사출된 슬러리의 소결 공정 시 소결 공정 후에 생성된 소결 성형품에 다수개의 기공을 형성하는 바인더(binder)를 구비함으로써, 피시술자의 체내에 삽입되는 스캐폴드에 미세한 공동을 용이하게 형성할 수 있다.As described above, the ceramic bone graft material according to the embodiment of the present invention is mixed with bone filler to form a slurry, to increase the fluidity of the bone filler during the injection process of the slurry, to form a plurality of pores in the sintered product formed after the sintering process The fine cavities can be easily formed in the scaffold inserted into the body of the subject.
이상 도면을 참조하여 본 실시예에 대해 상세히 설명하였지만 본 실시예의 권리범위가 전술한 도면 및 설명에 국한되지는 않는다.Although the embodiment has been described in detail with reference to the drawings, the scope of the scope of the present embodiment is not limited to the above-described drawings and description.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.
110: 혼합유닛
120: 사출유닛
130: 건조유닛
140: 절단유닛
150: 소결유닛
160: 체가름유닛
170: 연삭유닛110: mixing unit 120: injection unit
130: drying unit 140: cutting unit
150: sintering unit 160:
170: Grinding unit
Claims (15)
상기 골 충진재에 혼합되어 슬러리를 형성하며, 상기 슬러리의 사출 공정 시 상기 슬러리의 유동성을 높이고, 사출된 상기 슬러리의 소결 공정 시 상기 소결 공정 후에 생성된 소결 성형품에 다수개의 기공을 형성하는 바인더(binder)를 포함하는 세라믹 골 이식재.A filler material provided in powder form; And
A binder which is mixed with the bore filler to form a slurry, to increase the fluidity of the slurry during the injection process of the slurry, and to form a plurality of pores in the sintered product formed after the sintering process in the sintering process of the slurry ). ≪ / RTI >
상기 골 충진재의 평균 입도(平均 粒度, average granularity)는, 100 내지 200 나노미터(nm)인 것을 특징으로 하는 세라믹 골 이식재.The method according to claim 1,
Wherein the bone filler has an average granularity of 100 to 200 nanometers (nm).
상기 골 충진재의 최대 입도(最大 粒度, maximum granularity)는, 200 나노미터(nm)인 것을 특징으로 하는 세라믹 골 이식재.The method according to claim 1,
Wherein the bone filler has a maximum granularity of 200 nanometers (nm).
상기 골 충진재는, 상기 슬러리에서 31 내지 80 중량퍼센트(wt%)인 것을 특징으로 하는 세라믹 골 이식재.The method according to claim 1,
Wherein the bone filler is 31 to 80 weight percent (wt%) in the slurry.
상기 바인더의 기화점은, 상기 소결 공정에서의 소결 온도보다 낮은 것인 특징으로 하는 세라믹 골 이식재.The method according to claim 1,
And the vaporization point of the binder is lower than the sintering temperature in the sintering step.
상기 소결 온도는 900 내지 1300도 인 것을 특징으로 하는 세라믹 골 이식재.6. The method of claim 5,
Wherein the sintering temperature is 900 to 1300 degrees.
상기 소결 성형품의 구성물질은,
하이드록시아파타이트(hydroxyapatite, HA)와 베타 트리칼슘 포스페이트(Beta Tricalcium Phosphate, β-TCP)를 포함하며,
상기 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite, HA)는 10 내지 90 중량퍼센트(wt%)이고, 상기 베타 트리칼슘 포스페이트(Beta Tricalcium Phosphate, β-TCP)는 10 내지 90 중량퍼센트(wt%)인 것을 특징으로 하는 세라믹 골 이식재.The method according to claim 1,
The constituent material of the sintered molded article is,
Hydroxyapatite (HA) and Beta Tricalcium Phosphate (beta-TCP)
Wherein the hydroxyapatite (HA) is 10 to 90 weight percent (wt%), and the beta tricalcium phosphate (β-TCP) is 10 to 90 weight percent (wt%) Ceramic bone graft material.
상기 기공의 직경은 100 내지 1000 마이크로미터(μm)인 것을 특징으로 하는 세라믹 골 이식재.The method according to claim 1,
Wherein the pores have a diameter of 100 to 1000 micrometers (占 퐉).
상기 슬러리를 가압 사출하는 사출 성형단계; 및
상기 사출 성형단계에서 사출된 사출품을 소결 성형하여 소결 성형품을 생성하는 소결 성형단계를 포함하는 세라믹 골 이식재 제조방법.A slurry forming step of mixing a binder with a bone filler prepared in a powder form to form a slurry;
An injection molding step of pressurizing and injecting the slurry; And
And a sintering molding step of sintering and molding the injection product injected in the injection molding step to produce a sintered molded product.
상기 골 충진재의 평균 입도(平均 粒度, average granularity)는, 100 내지 200 나노미터(nm)인 것을 특징으로 하는 세라믹 골 이식재 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein the bone filler has an average granularity of 100 to 200 nanometers (nm).
상기 골 충진재의 최대 입도(最大 粒度, maximum granularity)는, 200 나노미터(nm)인 것을 특징으로 하는 세라믹 골 이식재 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein the bone filler has a maximum granularity of 200 nanometers (nm).
상기 골 충진재는, 상기 슬러리에서 31 내지 80 중량퍼센트(wt%)인 것을 특징으로 하는 세라믹 골 이식재 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein the bone filler is 31 to 80 weight percent (wt%) in the slurry.
상기 바인더의 기화점은, 상기 소결 성형 단계에서의 소결 온도보다 낮은 것인 특징으로 하는 세라믹 골 이식재 제조방법.10. The method of claim 9,
And the vaporization point of the binder is lower than the sintering temperature in the sintering molding step.
상기 소결온도는 900 내지 1300도 인 것을 특징으로 하는 세라믹 골 이식재 제조방법.14. The method of claim 13,
Wherein the sintering temperature is 900 to 1300 degrees.
상기 소결 성형품의 구성물질은,
하이드록시아파타이트(hydroxyapatite, HA)와 베타 트리칼슘 포스페이트(Beta Tricalcium Phosphate, β-TCP)를 포함하며,
상기 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite, HA)는 10 내지 90 중량퍼센트(wt%)이고, 상기 베타 트리칼슘 포스페이트(Beta Tricalcium Phosphate, β-TCP)는 10 내지 90 중량퍼센트(wt%)인 것을 특징으로 하는 세라믹 골 이식재 제조방법.10. The method of claim 9,
The constituent material of the sintered molded article is,
Hydroxyapatite (HA) and Beta Tricalcium Phosphate (beta-TCP)
Wherein the hydroxyapatite (HA) is 10 to 90 weight percent (wt%), and the beta tricalcium phosphate (β-TCP) is 10 to 90 weight percent (wt%) A method for manufacturing a ceramic bone graft material.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115784754A (en) * | 2022-11-09 | 2023-03-14 | 苏州三环科技有限公司 | Ceramic cleaver and preparation method thereof |
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2016
- 2016-04-22 KR KR1020160049045A patent/KR20170120765A/en not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115784754A (en) * | 2022-11-09 | 2023-03-14 | 苏州三环科技有限公司 | Ceramic cleaver and preparation method thereof |
| CN115784754B (en) * | 2022-11-09 | 2023-11-21 | 苏州三环科技有限公司 | Ceramic chopper and preparation method thereof |
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