KR20180004418A - A membrane and a manufacturing method for the implant - Google Patents

A membrane and a manufacturing method for the implant Download PDF

Info

Publication number
KR20180004418A
KR20180004418A KR1020160083938A KR20160083938A KR20180004418A KR 20180004418 A KR20180004418 A KR 20180004418A KR 1020160083938 A KR1020160083938 A KR 1020160083938A KR 20160083938 A KR20160083938 A KR 20160083938A KR 20180004418 A KR20180004418 A KR 20180004418A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
membrane
titanium oxide
membrane body
groove
titanium
Prior art date
Application number
KR1020160083938A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101892448B1 (en
Inventor
김두헌
장석훈
조국희
이선권
Original Assignee
한국전기연구원
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 한국전기연구원 filed Critical 한국전기연구원
Priority to KR1020160083938A priority Critical patent/KR101892448B1/en
Publication of KR20180004418A publication Critical patent/KR20180004418A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101892448B1 publication Critical patent/KR101892448B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61CDENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C8/00Means to be fixed to the jaw-bone for consolidating natural teeth or for fixing dental prostheses thereon; Dental implants; Implanting tools
    • A61C8/0003Not used, see subgroups
    • A61C8/0004Consolidating natural teeth
    • A61C8/0006Periodontal tissue or bone regeneration
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61CDENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C8/00Means to be fixed to the jaw-bone for consolidating natural teeth or for fixing dental prostheses thereon; Dental implants; Implanting tools
    • A61C8/0012Means to be fixed to the jaw-bone for consolidating natural teeth or for fixing dental prostheses thereon; Dental implants; Implanting tools characterised by the material or composition, e.g. ceramics, surface layer, metal alloy
    • A61C8/0013Means to be fixed to the jaw-bone for consolidating natural teeth or for fixing dental prostheses thereon; Dental implants; Implanting tools characterised by the material or composition, e.g. ceramics, surface layer, metal alloy with a surface layer, coating
    • A61C8/0015Means to be fixed to the jaw-bone for consolidating natural teeth or for fixing dental prostheses thereon; Dental implants; Implanting tools characterised by the material or composition, e.g. ceramics, surface layer, metal alloy with a surface layer, coating being a conversion layer, e.g. oxide layer
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61CDENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C8/00Means to be fixed to the jaw-bone for consolidating natural teeth or for fixing dental prostheses thereon; Dental implants; Implanting tools
    • A61C8/0018Means to be fixed to the jaw-bone for consolidating natural teeth or for fixing dental prostheses thereon; Dental implants; Implanting tools characterised by the shape
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02Prostheses implantable into the body
    • A61F2/28Bones
    • A61F2/2846Support means for bone substitute or for bone graft implants, e.g. membranes or plates for covering bone defects
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02Anodisation
    • C25D11/26Anodisation of refractory metals or alloys based thereon

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Developmental Biology & Embryology (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

The present invention relates to a membrane for implant and a manufacturing method thereof. The technological point of the present invention is to include: a step of forming titanium oxide nanotube by anodizing a membrane body formed of titanium metal (Ti) or titanium alloy (Ti alloy); and a step of forming a groove on the surface of the membrane body by removing the titanium oxide nanotube. Consequently, the present invention can obtain the membrane for implant in which an inner wall surface area has a rough surface and an outer surface area has a smooth surface. In addition, the present invention prevents leakage from the inside of a living body and can remove residual impurities on the surface during peeling by forming a groove on the surface by removing an anodized surface after anodizing the surface of a membrane body and peeling off the anodized titanium oxide nanotube. The present invention also has excellent biocompatibility, chemical suitability, and mechanical suitability when being implanted into a living body by a groove formed by anodizing the surface by using Ti alloy or titanium for body implant as a material of the membrane body.

Description

임플란트용 멤브레인 및 그 제조방법 {A membrane and a manufacturing method for the implant}[0001] The present invention relates to a membrane for implantation,

본 발명은 임플란트용 멤브레인 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양극산화를 통해 내벽 표면 영역은 거친 표면을 가지며, 외벽 표면 영역은 매끄러운 표면을 갖는 임플란트용 멤브레인 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a membrane for an implant and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an implant membrane having an inner wall surface area having an rough surface and an outer wall surface area having a smooth surface through anodization, and a method for manufacturing the same.

생체이식용 금속은 세라믹스(ceramics), 고분자(polymer) 등 다른 재료들에 비해 강도, 피로저항성, 성형가공성이 우수하여 현재까지도 생체의 결손, 훼손 부위의 재생 및 치료의 목적으로 하는 치과, 정형외과 또는 성형외과에서 가장 널리 사용되고 있는 생체 재료이다. 이러한 생체이식용 금속은 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca, 인(P), 아연(Zn), 철(Fe), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 스테인레스 스틸(stainless steel), 코발트 합금(Co alloy), 티타늄(Ti), 티타늄 합금(Ti alloy), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 탄탈럼(Ta), 금(Au), 은(Ag) 등이 있으며, 이들 중 다른 금속재료에 비해 내식성이 우수하고 인체 조직 내에서도 안정한 특성을 보이는 티타늄 또는 티타늄 합금이 인체에 가장 널리 사용되고 있다.Biodegradable metals have superior strength, fatigue resistance and molding processability compared to other materials such as ceramics and polymer. Therefore, dental, orthopedic or orthopedic devices for the purpose of regeneration and treatment of defects, It is the most widely used biomaterial in plastic surgery. Such bioactive metals include magnesium (Mg), calcium (Ca), phosphorus (P), zinc (Zn), iron (Fe), chromium (Cr), nickel (Ni), stainless steel, cobalt (Ti), Ti alloy, zirconium (Zr), niobium (Nb), tantalum (Ta), gold (Au) and silver (Ag) Titanium or titanium alloy, which is superior in corrosion resistance and stable even in a human body tissue, is most widely used in the human body.

이와 같은 생체이식용 금속을 이용하여 제조되는 대표적인 제품으로는 임플란트(implant)가 있는데, 그 중 치과용 임플란트가 가장 많이 사용되고 있다. 치과용 임플란트 시술은 대체적으로 환자의 잇몸을 절개한 후 그 속에 있는 치조골에 임플란트용 인공치근(fixture)을 삽입하고, 이 인공치근에 인공치아(crown)를 결합함으로써 완성된다. 치조골에 임플란트를 식립하고자 할 때, 주변 골이 충분한 경우에는 임플란트 초기 고정력이 높아지고 이후 장기 안전성 등의 시술 예후가 높아진다는 것은 이미 널리 알려져 있다. 그러나 주변 골이 충분하지 못하고 골 결손이 발생하는 경우가 자주 발생하는데, 이 경우에는 임플란트 식립 후 예후가 불안하다. 따라서 일반적으로 조직과 골 재생 시술을 통해 치조골을 충분히 증대시키는 시술을 시행하게 된다. 이러한 조직과 골 재생을 유도할 목적으로 하는 치주 수술을 위해 멤브레인(membrane)이라는 이식 생체이식용 제품을 사용한다. 멤브레인을 통해 공간을 형성하여 조직과 골 재생이 될 수 있는 시간 동안 재생 조직이 다른 부위로 이동 및 상피세포의 재생조직으로의 침투를 차단하기 위해 사용한다. As a typical product manufactured using such a bioactive metal, there is an implant. Among them, a dental implant is the most widely used. The dental implant procedure is generally accomplished by incising the patient's gums, inserting an implant prosthesis into the alveolar bone in the alveolar bone, and attaching an artificial tooth to the artificial tooth. It is already well known that when the implant is placed in the alveolar bone, the initial fixation of the implant becomes high when the surrounding bone is sufficient, and the prognosis of the implant, such as long-term safety, is increased. However, there are frequent cases of bone defect that is not enough in the surrounding bone. In this case, prognosis after implant placement is unstable. Therefore, in general, the procedure to increase the alveolar bone sufficiently through tissue and bone regeneration procedure is performed. For the periodontal surgery aimed at inducing bone tissue regeneration, a transplantable biodegradable product called a membrane is used. It is used to form a space through the membrane and to move the regenerated tissue to another site and to block the penetration of the epithelial cells into the regenerated tissue for a period of time that allows tissue and bone regeneration.

이러한 임플란트 시술시에 사용하는 멤브레인의 경우 내벽 표면은 조직과 골재생을 원활히 이루어질 수 있도록 생체 친화력이 높은 표면을 가져야 하며, 멤브레인의 외벽 표면은 다른 상피세포와의 차단, 이물질 유착 또는 세균 번식 억제를 위해 매끄러운 표면을 가져야 한다. 생체 친화력이 높은 표면이라 함은 표면에 조직이 원활히 재생됨과 동시에 조직과의 부착력 증대를 위해 적당한 거칠기를 포함하는 표면을 의미한다.In the case of the membrane used in the implant treatment, the inner wall surface should have a surface having high bio-affinity so that the tissue and bone regeneration can be smoothly performed. The outer wall surface of the membrane should be protected from blocking with other epithelial cells, It should have a smooth surface. A surface having a high biocompatibility means a surface including an appropriate roughness for smoothly regenerating the tissue on the surface and increasing the adhesion with the tissue.

대한민국특허청 등록특허 제10-0402266호Korea Patent Office Registration No. 10-0402266 대한민국특허청 등록특허 제10-0875069호Korea Patent Office Registration No. 10-0875069 대한민국특허청 등록특허 제10-1128059호Korea Patent Office Registration No. 10-1128059

따라서 본 발명의 목적은 양극산화를 통해 멤브레인의 내벽 표면 영역은 거친 표면을 가지며, 외벽 표면 영역은 매끄러운 표면을 갖는 임플란트용 멤브레인 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide an implant membrane having an inner wall surface area of the membrane through anodic oxidation having a rough surface and an outer wall surface area having a smooth surface, and a method for manufacturing the same.

또한 멤브레인본체 표면을 양극산화한 후 양극산화된 표면을 제거시켜 표면에 요홈이 형성되고, 양극산화된 티타늄 산화막이 박리되어 생체 내부에서 유출되는 것을 방지함과 동시에 박리시에 표면에 잔류하는 불순물을 제거가능한 임플란트용 멤브레인 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Also, the anodized surface of the membrane body is anodized and then the anodized surface is removed to form a groove on the surface. The anodized titanium oxide film is peeled off to prevent it from flowing out from the inside of the living body, and at the same time, And to provide a membrane for a removable implant and a method of manufacturing the same.

뿐만 아니라 생체이식용 티타늄 또는 티타늄 합금을 멤브레인본체의 소재로 사용하여 표면 양극산화를 통해 형성된 요홈에 의해 생체에 이식될 때 우수한 생체 친화성, 화학적 적합성 및 기계적 적합성을 가지는 임플란트용 멤브레인 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.In addition, the membrane for implant has excellent biocompatibility, chemical suitability and mechanical suitability when the biodegradable titanium or titanium alloy is used as a material of the membrane main body and is implanted into a living body by a groove formed through surface anodization, and a manufacturing method thereof .

상기한 목적은, 티타늄 금속(Ti) 또는 티타늄 합금(Ti alloy)으로 이루어진 멤브레인본체를 양극산화하여 산화티타늄 나노튜브를 형성하는 단계와; 상기 산화티타늄 나노튜브를 제거하여 상기 멤브레인본체의 표면에 요홈(groove)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트용 멤브레인 제조방법에 의해서 달성된다.The above object is achieved by an anodizing a membrane body made of a titanium metal (Ti) or a titanium alloy to form titanium oxide nanotubes; And removing the titanium oxide nanotubes to form a groove on the surface of the membrane body.

여기서, 상기 산화티타늄 나노튜브를 형성하는 단계 이전에, 상기 멤브레인본체의 외벽 표면에 양극산화되는 것을 방지하기 위해 폴리머 보호층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 산화티타늄 나노튜브를 형성하는 단계 이후에, 상기 폴리머 보호층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하며, 상기 폴리머 보호층은, PDMS(Polydimethylsiloxane), PMMA(Polymethylmethacrylate), PI(Polyimide), PET(polyethylene terephthalate), PES(polyethersulfone), PEN(Polyethylene naphthalate), PS(Polystyrene), PU(polyurethane), PA(Polyamide), FRP(Fiber reinforced plastic) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.Forming a polymer protective layer on the outer wall surface of the membrane body to prevent anodic oxidation of the outer surface of the membrane body prior to forming the titanium oxide nanotubes, The polymer protective layer may be formed of a material selected from the group consisting of PDMS (Polydimethylsiloxane), PMMA (Polymethylmethacrylate), PI (Polyimide), PET (polyethylene terephthalate), PES (Polyurethane), polyamide (PA), fiber reinforced plastic (FRP), and mixtures thereof.

상기 멤브레인본체의 표면에 요홈을 형성하는 단계 이후에, 상기 멤브레인본체를 열처리하여 상기 멤브레인본체의 표면에 10 내지 1,000nm 두께의 산화막을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 열처리는 200 내지 1200℃에서 이루어지는 것이 바람직하다.Further comprising the step of heat treating the membrane body to form an oxide film having a thickness of 10 to 1,000 nm on the surface of the membrane body after forming the groove on the surface of the membrane body, .

또한, 상기 양극산화하여 산화티타늄 나노튜브를 형성하는 단계는, 플루오라이드(F-) 이온을 함유하는 전해액에 상기 멤브레인본체를 침지시켜 양극산화하며, 플루오라이드 이온을 함유하는 상기 전해액은, 플루오라이드 이온을 함유하는 염; 무기산, 유기산, 고분자알코올 중 1종 이상의 용매;를 포함하는 것이 바람직하며, 이때 상기 염은, 불화수소(HF), 플루오린화나트륨(NaF), 플루오르화암모늄(NH4F) 중 1종 이상을 포함하며, 상기 용매는, 인산(H3PO4), 황산(H2SO4), 질산(HNO3), 글리세롤(glycerol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol) 중 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the step of forming the titanium oxide nanotube by anodic oxidation includes anodizing the membrane body by immersing the membrane main body in an electrolyte containing fluoride (F < - >) ions and the electrolyte containing fluoride ions, Salts containing ions; (HF), sodium fluoride (NaF), and ammonium fluoride (NH 4 F) in the presence of at least one solvent selected from the group consisting of an inorganic acid, an organic acid, and a high molecular alcohol. And the solvent includes at least one of phosphoric acid (H 3 PO 4 ), sulfuric acid (H 2 SO 4 ), nitric acid (HNO 3 ), glycerol, and ethylene glycol .

상기 요홈은 반구상의 형상을 지니며, 직경이 10 내지 1,000nm 크기를 가지거나, 반구상의 상기 요홈은 표면에 수 나노미터 크기의 미세기공(pore)을 더 포함하는 것이 바람직하다.Preferably, the recess has a hemispherical shape, the diameter is between 10 and 1,000 nm, or the hemispherical recess further comprises micropores of a few nanometers in size on the surface.

상기 산화티타늄 나노튜브의 제거는 상기 멤브레인본체를 과산화수소수(H2O2)에 침지시켜 초음파 세척하여 제거하거나, 상기 산화티타늄 나노튜브의 제거는 유기산 또는 염기 수용액에 침지시켜 제거하는 것이 바람직하다.The removal of the titanium oxide nanotubes is preferably performed by immersing the membrane main body in aqueous hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and ultrasonically cleaning the membrane main body, or removing the titanium oxide nanotubes by immersing them in an aqueous solution of an organic acid or a base.

상기한 목적은, 티타늄 금속 또는 티타늄 합금으로 이루어진 멤브레인본체를 양극산화하여 산화티타늄 나노튜브를 형성하고, 상기 산화티타늄 나노튜브를 제거하여 상기 멤브레인본체 표면에 요홈이 형성된 것을 특징으로 하는 임플란트용 멤브레인에 의해서도 달성된다.The object of the present invention is to provide a membrane for an implant, which is characterized in that a membrane body made of a titanium metal or a titanium alloy is anodized to form titanium oxide nanotubes, and the titanium oxide nanotubes are removed to form a groove on the surface of the membrane body. .

여기서, 상기 멤브레인본체는 내벽 표면에만 요홈이 형성되며, 상기 요홈은 반구상의 형상을 지니며, 상기 요홈은 직경 및 높이의 비율이 직경 : 높이 = 1 : 0.01 내지 0.5이며, 반구상의 상기 요홈의 직경은 10 내지 1,000nm 크기를 가지는 것이 바람직하다.In this case, the membrane main body is provided with a groove only on the inner wall surface, and the groove has a semi-spherical shape. The groove has a diameter: height ratio of 1: 0.01 to 0.5, Preferably has a size of 10 to 1,000 nm.

또한, 상기 요홈은 수 나노미터 크기의 미세기공을 더 포함하며, 상기 멤브레인본체는 10 내지 1,000nm 두께의 산화막을 더 포함하는 것이 바람직하다.The groove may further include fine pores having a size of several nanometers, and the membrane body may further include an oxide layer having a thickness of 10 to 1,000 nm.

상기한 목적은 또한, 표면에 반구상의 요홈이 형성된 멤브레인본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트용 멤브레인에 의해서도 달성된다.The above-mentioned object is also achieved by a membrane for an implant characterized by comprising a membrane body having a hemispherical recess formed on its surface.

여기서, 상기 멤브레인본체는 내벽 표면에만 요홈이 형성된 것이 바람직하다.Here, it is preferable that the membrane main body has grooves only on the inner wall surface.

상술한 본 발명의 구성에 따르면 내벽 표면 영역은 거친 표면을 가지며, 외벽 표면 영역은 매끄러운 표면을 갖는 임플란트용 멤브레인을 얻을 수 있다.According to the above-described constitution of the present invention, it is possible to obtain an implant membrane having an inner wall surface region having a rough surface and an outer wall surface region having a smooth surface.

또한 멤브레인본체 표면을 양극산화한 후 양극산화된 표면을 제거시켜 표면에 요홈이 형성되고, 양극산화된 산화티타늄 나노튜브가 박리되어 생체 내부에서 유출되는 것을 방지함과 동시에 박리시에 표면에 잔류하는 불순물을 제거가능하다.Also, the anodized surface of the membrane body is anodized and then the anodized surface is removed to form a groove on the surface. The anodized titanium oxide nanotubes are peeled off and prevented from flowing out from the inside of the living body. At the same time, It is possible to remove impurities.

뿐만 아니라 생체이식용 티타늄 또는 티타늄 합금을 멤브레인본체의 소재로 사용하여 표면 양극산화를 통해 형성된 요홈에 의해 생체에 이식될 때 우수한 생체 친화성, 화학적 적합성 및 기계적 적합성을 가질 수 있다.In addition, biodegradable titanium or titanium alloys can be used as the material of the membrane body and have excellent biocompatibility, chemical compatibility, and mechanical compatibility when implanted into living bodies by grooves formed through surface anodization.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 임플란트용 멤브레인 제조방법의 순서도이고,
도 3 및 도 4는 종래기술에 따른 양극산화된 금속산화막의 SEM 사진이고,
도 5는 양극산화 전 멤브레인본체를 나타낸 SEM 사진이고,
도 6은 실시예에 따른 산화티타늄 나노튜브가 형성된 것을 나타낸 SEM 사진이고,
도 7 및 도 8은 산화티타늄 나노튜브가 제거된 멤브레인본체의 표면에 요홈 및 미세기공이 형성된 것을 나타낸 SEM 사진이고,
도 9는 양극산화 공정 실시 전과 후의 멤브레인본체의 XPS 표면 성분 분석 결과를 나타낸 그래프이고,
도 10은 산화티타늄 나노튜브가 제거된 멤브레인본체 표면의 AFM 사진이다.
1 and 2 are flowcharts of a method for manufacturing a membrane for an implant according to an embodiment of the present invention,
FIGS. 3 and 4 are SEM images of the anodized metal oxide film according to the prior art,
5 is a SEM photograph showing a membrane main body before anodization,
6 is a SEM photograph showing the formation of the titanium oxide nanotube according to the embodiment,
FIGS. 7 and 8 are SEM images showing recesses and micropores formed on the surface of the membrane body from which the titanium oxide nanotubes are removed,
9 is a graph showing the XPS surface component analysis results of the membrane main body before and after the anodizing step,
10 is an AFM photograph of the surface of the membrane body from which titanium oxide nanotubes have been removed.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 나노패터닝 요홈(groove) 표면을 갖는 임플란트용 멤브레인 및 그 제조방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a membrane for an implant having a nano patterning groove surface according to an embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same will be described in detail with reference to the drawings.

도 1 및 도 2에 도시된 순서도와 같이 먼저, 멤브레인본체(100)의 외벽 표면에 폴리머보호층(200)을 형성한다(S1).As shown in the flow charts shown in FIGS. 1 and 2, a polymer protective layer 200 is formed on the outer wall surface of the membrane main body 100 (S1).

멤브레인본체(100)는 티타늄(Ti) 또는 티타늄 합금(Ti alloy)으로 이루어지는데, 티타늄 또는 티타늄 합금은 생체 이식 재료로 적합한 금속이기 때문에 본 발명의 멤브레인본체(100)를 티타늄 또는 티타늄 합금을 소재로 사용한다. 여기서 멤브레인본체(100)는 메쉬(mesh) 형상을 가지는 것으로, 플레이트(plate) 형상의 티타늄 또는 티타늄 합금에 복수의 홀(hole)이 형성된 구조로 이루어진다. 이때 플레이트 형상은 치아가 상실된 치조골 및 골 이식재 위에 올려질 수 있도록 치조골과 유사한 형상으로 구부러진 것이 바람직하다. 또한 홀은 골 이식재 위에 멤브레인을 올려둘 때 고정이 유리하도록 수십 내지 수백 개와 같이 다수 개로 형성된다.The membrane body 100 is made of titanium or a titanium alloy. Since the titanium or titanium alloy is a metal suitable as a bio-implantable material, the membrane body 100 of the present invention is made of titanium or a titanium alloy use. Here, the membrane main body 100 has a mesh shape and has a structure in which a plurality of holes are formed in a plate-shaped titanium or titanium alloy. At this time, the plate shape is preferably bent in a shape similar to the alveolar bone so that the teeth can be lifted onto the alveolar bone and the bone graft material. Also, the holes are formed in a number of tens to hundreds, such that the fixing is advantageous when the membrane is placed on the bone graft material.

임플란트용 멤브레인(implant membrane)은 골 재생을 위한 공간과 시간을 제공하는 동안 생체와의 친화력이 높은 내벽 표면을 가져야하며, 외벽 표면은 상피세포의 침투, 이물질 유착 및 세균번식 억제를 위해 매끄러운 표면을 가지는 것이 바람직하다. 하지만 이러한 멤브레인은 시술시의 작업성을 좋게 하기 위해 매우 얇게 제조하기 때문에 흔히 임플란트와 같은 생체이식금속의 표면처리 방식으로 사용되는 샌드블라스팅 방식 등을 사용하기에는 적절하지 않다. 또한, 어느 한쪽 벽면만 선택적으로 표면처리하기가 용이하지 않기 때문에 멤브레인의 선택적인 표면처리를 위한 적합한 방식이 필요하다.The implant membrane should have an inner wall surface that has a high affinity with the living body while providing space and time for bone regeneration. The outer wall surface should have a smooth surface for penetration of epithelial cells, adhesion of foreign substances, . However, these membranes are not very suitable for use in a sand blasting method, which is often used as a surface treatment method of a bio-implantable metal such as an implant, since it is made very thin in order to improve workability during a procedure. In addition, a suitable method for selective surface treatment of the membrane is needed because it is not easy to selectively treat only one of the walls.

이와 같이 멤브레인 외벽 표면이 매끄럽도록 다음 단계에서 양극산화시 멤브레인본체(100)의 외벽 표면은 양극산화되는 것을 방지하도록 가장 먼저 멤브레인본체(100)의 외벽 표면에 폴리머보호층(200)을 형성한다. 경우에 따라서 폴리머보호층(200)은 멤브레인본체(100)의 외벽 표면 전체에 형성하지 않고 양극산화를 원하지 않는 일부 영역에만 선택적으로 형성할 수 있으며, 이 경우 폴리머보호층(200)이 형성된 영역만 매끄러운 표면이 형성되고 폴리머보호층(200)이 형성되지 않은 영역에는 거친 표면이 형성된다.The polymer protective layer 200 is first formed on the outer wall surface of the membrane body 100 so as to prevent the outer wall surface of the membrane body 100 from being anodized during the anodic oxidation in order to smooth the outer surface of the membrane . In some cases, the polymer protective layer 200 may be selectively formed only on a part of the outer surface of the membrane body 100 that is not desired to be anodized. In this case, only the area where the polymer protective layer 200 is formed A rough surface is formed and a rough surface is formed in a region where the polymer protective layer 200 is not formed.

폴리머보호층(200)은 멤브레인본체(100)에 전기가 인가되더라도 양극산화 반응이 일어나지 않는 PDMS(Polydimethylsiloxane), PMMA(Polymethylmethacrylate), PI(Polyimide), PET(polyethylene terephthalate), PES(polyethersulfone), PEN(Polyethylene naphthalate), PS(Polystyrene), PU(polyurethane), PA(Polyamide), FRP(Fiber reinforced plastic) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.The polymer protective layer 200 may be formed of a material such as PDMS (Polydimethylsiloxane), PMMA (Polymethylmethacrylate), PI (Polyimide), PET (polyethylene terephthalate), PES (Polyurethane), polyamide (PA), fiber reinforced plastic (FRP), and mixtures thereof.

멤브레인본체(100)를 양극산화하여 표면에 산화티타늄 나노튜브(300)를 형성한다(S2).The membrane body 100 is anodized to form titanium oxide nanotubes 300 on the surface (S2).

외벽 표면에 폴리머보호층(200)이 형성된 멤브레인본체(100)를 양극으로 하여 전해액에 침지시킨 후 전압을 인가하여 전해액이 접촉한 영역에 산화티타늄(TiO2)으로 이루어진 산화티타늄 나노튜브(300)가 형성된다. 산화티타늄 나노튜브(300)는 폴리머보호층(200)이 형성되지 않은 멤브레인본체(100)의 내벽 표면에 튜브(tube)형태로 형성되며, 멤브레인본체(100)와 접촉하는 경계면은 튜브의 하부형성과 같이 반구(hemisphere)상의 형태가 된다. 튜브형태에 의해 함몰되는 영역의 크기는 수십 내지 수백 나노미터 사이즈의 직경을 가지며, 이러한 직경은 양극산화 조건을 제어함으로써 조절이 가능하다.A titanium oxide nanotube 300 made of titanium oxide (TiO 2 ) is applied to a region where an electrolyte is in contact with a membrane body 100 having a polymer protective layer 200 formed on its outer wall surface, . The titanium oxide nanotubes 300 are formed in the form of a tube on the inner wall surface of the membrane body 100 where the polymer protective layer 200 is not formed and the interface between the membrane body 100 and the membrane body 100 And the hemisphere-like shape. The size of the area recessed by the tube shape has a diameter of several tens to several hundred nanometers, and this diameter can be controlled by controlling the anodizing condition.

여기서 전해액은 플루오라이드(F-) 이온을 함유하는 전해액이며, 전해액에 멤브레인본체(100)를 침지시켜 양극산화한다. 플루오라이드 이온을 함유하는 전해액은, 플루오라이드 이온을 함유하는 염과, 무기산, 유기산, 고분자알코올 및 이의 혼합으로 이루어진 군 중 적어도 어느 하나로 선택되는 용매와, 물을 혼합하여 이루어지는 것이 바람직하다. 여기서 플루오라이드 이온을 함유하는 염은 불화수소(HF), 플루오린화나트륨(NaF), 플루오르화암모늄(NH4F) 및 이의 혼합으로 이루어진 염과, 인산(H3PO4), 황산(H2SO4), 질산(HNO3), 글리세롤(glycerol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol) 및 이의 혼합으로 이루어진 군에서 선택되는 용매와, 물을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. Here, the electrolytic solution is an electrolytic solution containing fluoride (F - ) ions, and the membrane main body 100 is immersed in the electrolytic solution to anodize it. The electrolytic solution containing a fluoride ion is preferably a mixture of a salt containing a fluoride ion and a solvent selected from at least one selected from the group consisting of a mineral acid, an organic acid, a high molecular alcohol and a mixture thereof, and water. The fluoride salt containing ions of hydrogen fluoride (HF), sodium fluoride (NaF), ammonium fluoride (NH 4 F) and a salt composed thereof is mixed with phosphoric acid (H 3 PO 4), sulfuric acid (H 2 It is preferable to use a mixture of water and a solvent selected from the group consisting of sulfuric acid (SO 4 ), nitric acid (HNO 3 ), glycerol, ethylene glycol and mixtures thereof.

할라이드계 이온은 금속을 효과적으로 용출시켜 금속 상에 미세 구멍(pitting corrosion)을 만들 수 있다. 그러나 할라이드계 이온 중 클로라이드(Cl-), 브로마이드(Br-) 등과 같은 다른 할라이드계의 경우 곧고 균일한 사이즈의 나노튜브 구조체를 형성하기 어렵다. 하지만 플루오라이드 이온을 포함하는 전해액에서 양극산화가 이루어질 경우 균일한 사이즈 및 간격을 갖는 산화티타늄 나노튜브가 형성되기 때문에 본 발명에서는 플로라이드 이온을 포함하는 전해액을 사용한다.Halide based ions can effectively dissolve metals to create pitting corrosion on the metal. However, it is difficult to form a straight and uniform nanotube structure in the case of other halide systems such as chloride (Cl - ) and bromide (Br - ) among halide ions. However, when the anodic oxidation is performed in the electrolytic solution containing the fluoride ion, since the titanium oxide nanotube having a uniform size and interval is formed, the electrolytic solution containing the fluoride ion is used in the present invention.

멤브레인본체(100) 외벽 표면의 폴리머보호층(200)을 제거한다(S3).The polymer protective layer 200 on the outer wall surface of the membrane body 100 is removed (S3).

멤브레인본체(100)의 내벽 표면에 양극산화가 완료되면 양극산화가 방지되도록 외벽 표면을 보호하고 있던 폴리머보호층(200)을 제거한다. 폴리머보호층(200)은 아세톤(acetone) 등과 같은 세척 용액을 이용하여 간단히 제거될 수 있다. 이와 같은 폴리머보호층(200)을 제거하는 단계는 양극산화 후 바로 제거할 수 있지만, 멤브레인이 최종으로 제조된 후에 제거할 수도 있다. 즉 양극산화가 끝난 후에 행해지는 어느 단계에서는 본 단계가 이루어져도 무방하다.After the anodic oxidation is completed on the inner wall surface of the membrane body 100, the polymer protective layer 200 protecting the outer wall surface is removed to prevent anodic oxidation. The polymer protective layer 200 can be simply removed using a cleaning solution such as acetone or the like. The step of removing the polymer protective layer 200 may be removed immediately after the anodic oxidation, but may be removed after the membrane is finally manufactured. That is, this step may be performed at any stage after the anodic oxidation is completed.

산화티타늄 나노튜브(300)를 제거하여 멤브레인본체(100) 표면에 반구상의 요홈(110)을 형성시킨다(S4).The titanium oxide nanotubes 300 are removed to form hemispherical grooves 110 on the surface of the membrane main body 100 (S4).

양극산화에 의해 형성된 산화티타늄 나노튜브(300)는 티타늄 또는 티타늄 합금으로 형성된 멤브레인이 이식될 경우 또는 이식된 멤브레인에 물리적인 힘이 가해질 경우 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 쉽게 박리된다. 도 3 및 도 4는 종래기술과 같이 일반적인 양극산화 방법을 통해 금속표면을 양극산화한 것으로, 외력이 조금만 가해져도 금속 산화막이 바로 떨어져 나가는 것을 확인할 수 있다. 따라서 이러한 종래기술을 통해 제조되는 멤브레인을 이식하게 되면 금속 산화막이 박리되고, 박리된 금속 산화막은 체세포의 괴사, 멤브레인의 골융합도 저하 등의 문제를 발생시키게 된다. 또한, 양극산화를 통해 나노 크기 수준의 미세기공이 형성되는 경우 산화막 안에 잔류하는 불순물을 효과적으로 제거하기 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 멤브레인본체(100)에 형성된 산화티타늄 나노튜브(300)를 제거한다.The titanium oxide nanotubes 300 formed by the anodic oxidation are easily peeled off when a membrane formed of titanium or a titanium alloy is implanted or when a physical force is applied to the implanted membrane, as shown in FIGS. 3 and 4. FIGS. 3 and 4 show anodic oxidation of the metal surface through a general anodic oxidation method as in the prior art, and it can be seen that the metal oxide film is immediately separated even if a slight external force is applied. Therefore, when a membrane manufactured through such a conventional technique is implanted, the metal oxide film is peeled off, and the peeled metal oxide film causes problems such as necrosis of somatic cells and reduction of osseointegration of the membrane. In addition, when the nano-sized micropores are formed through the anodic oxidation, it is difficult to effectively remove the impurities remaining in the oxide film. In order to solve this problem, the titanium oxide nanotubes 300 formed on the membrane body 100 are removed.

멤브레인본체(100)의 내벽 표면에 형성된 산화티타늄 나노튜브(300)를 물리적 방법 또는 화학적 방법을 이용하여 제거함에 의해 멤브레인본체(100)의 내벽 표면에 반구상의 요홈(110)을 형성시킨다. 산화티타늄 나노튜브(300)를 멤브레인본체(100)로부터 제거하더라도 산화티타늄 나노튜브(300)에 의해 형성된 반구 형상의 요홈(110)은 멤브레인본체(100)의 내벽 표면에 남아있게 된다. 여기서 물리적 방법은 산화티타늄 나노튜브(300)를 과산화수소수(H2O2)에 침지시켜 초음파 세척하는 방법이 바람직하며, 화학적 방법은 유기산 또는 염기 수용액에 멤브레인본체(100)를 침지시켜 산화티타늄 나노튜브(300)가 떨어져나가도록 하는 방법이 바람직하나 이러한 방법들에 한정되지는 않는다.The hemispherical grooves 110 are formed on the inner wall surface of the membrane main body 100 by removing the titanium oxide nanotubes 300 formed on the inner wall surface of the membrane main body 100 by a physical method or a chemical method. Even when the titanium oxide nanotubes 300 are removed from the membrane body 100, hemispherical grooves 110 formed by the titanium oxide nanotubes 300 remain on the inner wall surface of the membrane body 100. The physical method is preferably a method in which the titanium oxide nanotubes 300 are dipped in hydrogen peroxide water (H 2 O 2 ) to perform ultrasonic cleaning. The chemical method is to immerse the membrane main body 100 in an organic acid or base aqueous solution, A method of causing the tube 300 to fall off is preferable, but the present invention is not limited to these methods.

이와 같이 멤브레인본체(100)의 내벽 표면에 형성된 산화티타늄 나노튜브(300)가 제거되면 멤브레인본체(100)의 내벽 표면에 거의 반구상의 형태를 가지는 나노 사이즈의 요홈(110)이 형성되고, 반구상의 요홈(110) 내부에는 반구상의 요홈(110)보다 상대적으로 크기가 작은 수 나노미터 크기의 미세기공(pore, 111)이 형성된 멤브레인본체(100)를 얻을 수 있다. 반구상의 요홈(110)은 10 내지 1,000nm의 직경(d)으로 형성시킬 수 있다. 이는 양극산화시의 인가전압, 전해액, 온도 등의 전기화학적인 조건을 조절하여 가능하다.When the titanium oxide nanotubes 300 formed on the inner wall surface of the membrane body 100 are removed, a nano-sized recess 110 having a substantially hemispheric shape is formed on the inner wall surface of the membrane main body 100, A membrane body 100 having micropores (pores) 111 having a size of several nanometers and a size relatively smaller than that of hemispherical grooves 110 can be obtained in the groove 110. The hemispherical grooves 110 may be formed to have a diameter (d) of 10 to 1,000 nm. This can be achieved by adjusting electrochemical conditions such as an applied voltage, an electrolyte solution, and a temperature at the time of anodic oxidation.

요홈(110)의 직경(d)과 높이(h) 비율로 따졌을 때 요홈(110)이 반구상으로 형성 가능하도록 직경(d) : 높이(h) = 1 : 0.01 내지 0.5인 것이 바람직하다. 요홈(110)의 높이(h)가 직경(d)에 0.01배 미만일 경우 높이가 매우 낮아 표면 거칠기가 낮고 생성골과 연조직을 지지하는 역할을 수행하기 용이하지 못하며, 요홈(110)은 반구 형상으로 만들어지기 때문에 0.5배를 초과할 수는 없다. 따라서 직경(d) : 높이(h) = 1 : 0.01 내지 0.5 비율이 가장 바람직하다.(D): height (h) = 1: 0.01 to 0.5 so that the groove (110) can be formed in a hemispherical shape when the diameter (d) and height (h) When the height h of the groove 110 is less than 0.01 times the diameter d, the height is very low, so that the surface roughness is low and it is not easy to support the formed bone and the soft tissue. The groove 110 is hemispherical It can not exceed 0.5 times. Therefore, the ratio of diameter (d): height (h) = 1: 0.01 to 0.5 is most preferable.

S1 내지 S4 단계를 통해 얻어진 멤브레인의 표면은 금속에서 금속 산화물로 부동태(passivity)화되어 이를 바로 사용할 수 있다. 종래의 기술로 멤브레인을 제조할 경우 티타늄을 생체재료에 적합하여 산화방지가 가능한 산화티타늄 형태로 부동태화하는 과정을 별도로 거쳤다. 산화티타늄 형태로 부동태화하는 과정은 멤브레인을 고온에 노출시키거나 고온의 물에서 끓이는 과정을 통해 실시하였다. 하지만 본 발명의 경우 양극산화 과정을 통해 산화티타늄 형태로 멤브레인을 부동태화시키면서 표면에 요홈(110)을 형성시킬 수 있다.The surface of the membrane obtained through steps S1 to S4 is passivated from a metal to a metal oxide and can be used immediately. When a membrane is manufactured by a conventional technique, the process of immobilizing titanium in a form of titanium oxide which is suitable for a biomaterial and can prevent oxidation is separately performed. Passivation in the form of titanium oxide was carried out by exposing the membrane to high temperature or boiling in hot water. However, in the present invention, the groove 110 may be formed on the surface while passivating the membrane in the form of titanium oxide through the anodic oxidation process.

필요에 따라서 다음과 같은 단계를 추가로 진행할 수 있다.If necessary, the following steps can be further carried out.

열처리하여 멤브레인본체(100) 표면에 산화막(400)을 형성한다(S5).An oxide film 400 is formed on the surface of the membrane main body 100 (S5).

외벽 표면은 매끄러운 형상을 가지며 내벽 표면에는 요홈(110)이 형성된 멤브레인본체(100)를 열처리하여 멤브레인본체(100) 표면에 산화막(400)을 형성한다. 여기서 산화막(400)은 멤브레인본체(100)의 요홈(110) 및 미세기공(111)을 따라 형성된 산화요홈(410) 및 산화미세기공(411)을 포함하는 산화막(400) 또는 내부에 미세기공이 형성된 산화막(400)을 의미한다. 이러한 산화막(400)은 10 내지 1,000nm 두께의 박막이 바람직한데, 산화막(400)의 두께가 10nm 미만일 경우 별도로 열처리를 하는 의미가 없으며, 1,000nm를 초과할 경우 산화막(400)이 외력에 의해 멤브레인본체(100)로부터 이탈될 수 있다.An oxide film 400 is formed on the surface of the membrane main body 100 by heat treating the membrane main body 100 having a smooth shape on the outer wall surface and a groove 110 formed on the inner wall surface. Here, the oxide film 400 may be formed of an oxide film 400 including an oxide groove 410 and an oxide micropores 411 formed along the groove 110 and the micropores 111 of the membrane body 100, And the oxide film 400 formed thereon. If the thickness of the oxide film 400 is less than 10 nm, it is not meaningful to perform the heat treatment separately. If the thickness of the oxide film 400 is more than 1,000 nm, the oxide film 400 may be damaged by an external force And can be separated from the main body 100.

산화막(400)은 요홈(110)이 형성된 멤브레인본체(100) 표면을 열처리하지 않을 경우 비정질 상태이고, 열처리를 할 경우 결정질 표면이 된다. 이와 같이 결정질 표면으로 변화시켜 친수성, 경도, 강도, 산화막의 두께 등의 물리화학적 성질을 제어할 수 있다. 이러한 산화막(400)에는 산화미세기공(411)을 포함하는 반구상의 산화요홈(410)이 형성되어 있는데, 산화요홈(410)을 형성하기 위한 열처리 온도는 200 내지 1200℃에서 이루어지는 것이 바람직하며 이러한 온도에서 결정질의 산화막(400)이 형성된다. 열처리 온도가 200℃ 미만일 경우 비정질의 산화막(400)이 형성되고, 1200℃를 초과할 경우 멤브레인본체(100)의 변형이 일어날 수 있다.The oxide film 400 is amorphous when the surface of the membrane body 100 on which the grooves 110 are formed is not heat-treated, and becomes a crystalline surface when heat-treated. By changing to the crystalline surface in this way, physicochemical properties such as hydrophilicity, hardness, strength, and thickness of the oxide film can be controlled. The semi-spherical oxide groove 410 including the oxidized micropores 411 is formed in the oxide film 400. The heat treatment temperature for forming the oxide groove 410 is preferably 200 to 1200 DEG C, A crystalline oxide film 400 is formed. When the heat treatment temperature is lower than 200 ° C, an amorphous oxide film 400 is formed. When the heat treatment temperature is higher than 1200 ° C, the membrane body 100 may be deformed.

산화막(400)에 형성된 반구상의 산화요홈(410)은 10 내지 1,000nm 크기 직경을 가지는 것이 바람직하다. 산화요홈(410)의 직경이 10nm 미만일 경우 생성골과 연조직과의 결합력이 높지 않으며, 1,000nm를 초과하는 산화요홈(410)은 화학적 또는 물리적 방식으로도 효과적으로 형성시킬 수 있는 수준이다. 이러한 산화요홈(410)의 직경은 양극산화의 조건 제어를 통해 조절할 수 있다. 또한, 산화요홈(410)의 표면 자체도 수 나노미터 크기의 미세한 산화미세기공(411)을 가지는 거친 표면이 동시에 형성된다. 이러한 열처리 진행을 통해 보다 경도가 높고 10nm 이상의 두께로 비정질 티타늄 산화막보다 상대적으로 두꺼운 결정질 티타늄 산화막(400)을 형성시켜줌으로 인해 생체 적합성 및 친수성을 높여줄 수 있다.The semi-spherical oxidation groove 410 formed in the oxide film 400 preferably has a diameter of 10 to 1,000 nm. When the diameter of the oxide groove 410 is less than 10 nm, the coupling strength between the resultant bone and the soft tissue is not high, and the oxide groove 410 having a diameter of more than 1,000 nm can be effectively formed by a chemical or physical method. The diameter of the oxide groove 410 can be controlled through condition control of anodic oxidation. Also, the surface of the oxide groove 410 is formed with a coarse surface having fine oxide fine pores 411 having a size of several nanometers. Through the heat treatment process, the hardness is higher and the crystalline titanium oxide film 400 having a thickness of 10 nm or more, which is relatively thicker than the amorphous titanium oxide film, is formed, so that the biocompatibility and hydrophilicity can be increased.

티타늄(Ti)의 경우 양극산화를 통한 산화티타늄 나노튜브(300)가 제거된 후에 자연적으로 형성된 자연산화피막(native oxide layer)으로 표면에 2 내지 5nm의 비정질 산화티타늄(TiO2) 박막이 형성된다. 이를 200 내지 1200℃에서 열처리할 경우 약 200℃ 이상에서는 아나타제(anatase) 결정상이 형성되고, 700℃ 이상에서는 루타일(rutile) 결정상 산화막이 형성된다. 경도는 루타일 > 아나타제 > 비정질 순이며, 열처리를 함으로써 산화막(400)의 두께를 10nm 이상으로 증가시킬 수 있게 된다. 즉, 열처리를 할수록 반구상의 산화요홈(410)이 형성된 금속 표면의 경도를 높임과 동시에 생체에 적합한 산화막(400)의 두께도 증대시키는 효과를 가져올 수 있게 된다.In the case of titanium (Ti), an amorphous titanium oxide (TiO 2 ) thin film is formed on the surface as a native oxide layer formed naturally after the titanium oxide nanotubes 300 are removed through anodic oxidation . When heat treatment is performed at 200 to 1200 ° C., an anatase crystal phase is formed at a temperature of about 200 ° C. or more, and a rutile crystalline oxide film is formed at a temperature of 700 ° C. or more. The hardness is rutile>anatase> amorphous in order, and the thickness of the oxide film 400 can be increased to 10 nm or more by heat treatment. That is, as the heat treatment is performed, the hardness of the metal surface on which the hemispherical oxidation groove 410 is formed can be increased and the thickness of the oxide film 400 suitable for a living body can be increased.

이하에서는 본 발명의 실시예를 좀 더 구체적으로 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail.

<실시예><Examples>

멤브레인 형상을 가지는 티타늄(Ti) 금속으로 이루어진 도 5의 멤브레인본체를 초음파 세척기에서 에탄올, 아세톤에 차례로 담가 2분씩 세정한다. 세정이 끝나면 멤브레인본체를 건조한 후 멤브레인본체 중 양극산화를 원하지 않는 외벽 표면에 PDMS(polymethylsiloxane)를 코팅한다. 그 후 멤브레인본체의 내벽 표면을 양극산화하기 위해 티타늄 금속에 스팟 웰딩(spot-welding)을 하여 전극점을 만들어준다. 이후 전해액에 양극산화 대상인 멤브레인본체와, 상대전극인 백금(Pt) 금속을 전해액에 담근다. 여기서 전해질은 에틸렌글리콜(Ethylene glycol)에 0.01 내지 10wt% NH4F와 1 내지 50vol% H2O가 첨가된 조성의 전해질을 사용하였고, 전해액의 온도는 상온을 유지한다.The membrane main body of Fig. 5 made of titanium (Ti) metal having a membrane shape is immersed in ethanol and acetone in an ultrasonic washing machine in order, followed by washing for 2 minutes. After cleaning, the membrane body is dried and then polymethylsiloxane (PDMS) is coated on the outer wall surface of the membrane body where anodic oxidation is not desired. The electrode surface is then spot-welded to the titanium metal to anodize the inner wall surface of the membrane body. Then, the membrane main body, which is an object of anodic oxidation, and platinum (Pt) metal as a counter electrode are immersed in the electrolytic solution. Here, an electrolyte having a composition in which 0.01 to 10 wt% NH 4 F and 1 to 50 vol% H 2 O are added to ethylene glycol is used, and the temperature of the electrolytic solution is maintained at room temperature.

멤브레인본체를 양극으로, 불용성 백금 금속을 음극으로 하여 양단에 직류전압을 인가하면 멤브레인본체의 내벽 표면이 산화티타늄(TiO2)으로 양극산화된다. 이때 직류전압은 10 내지 300분 동안 10 내지 200V의 전압을 정전압으로 인가하며, 양극산화된 산화티타늄은 멤브레인본체의 내벽 표면에 수 마이크론 이상의 두께를 가지는 산화티타늄 나노튜브가 도 6에 도시된 바와 같이 형성된다.When the direct current voltage is applied to both ends of the membrane body as an anode and insoluble platinum metal as a cathode, the inner wall surface of the membrane body is anodically oxidized with titanium oxide (TiO 2 ). At this time, a DC voltage is applied at a constant voltage of 10 to 200 V for 10 to 300 minutes, and the titanium oxide nanoparticles having a thickness of several microns or more on the inner wall surface of the membrane body are anodized titanium oxide nanotubes .

양극산화를 마친 멤브레인본체를 아세톤을 이용하여 외벽 표면에 코팅된 PDMS를 제거한다. PDMS가 코팅된 표면은 양극산화가 되지 않고 매끄러운 표면이 그대로 유지된다. 다음은 양극산화를 통해 얻은 산화티타늄 나노튜브를 멤브레인본체로부터 제거하는바, 양극산화된 티타늄 나노튜브를 초음파 세척기 하에서 30wt%의 과산화수소(H2O2) 용액에 10분간 침지시킨다. 이와 같은 방법을 통해 멤브레인본체의 내벽 표면에 형성된 산화티타늄 나노튜브가 제거되고, 내벽 표면에는 도 7 및 도 8과 같이 요홈이 형성된다. 도 7 및 도 8에서는 반구상의 요홈 내에 미세기공들이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다. 도 9는 본래의 멤브레인본체 표면과, 양극산화하여 산화티타늄 나노튜브를 형성시킨 후 제거한 표면을 비교 분석한 XPS 결과이다. 또한 도 10은 양극산화된 산화티타늄 나노튜브를 제거한 멤브레인본체의 표면 AFM(atomic force microscope) 이미지를 나타내고 있으며, 나노 사이즈의 요홈이 균일하게 형성되어 있음을 알 수 있다.After the anodic oxidation, the PDMS coated on the outer wall surface is removed using acetone. The PDMS coated surface is not anodized and the smooth surface remains intact. Next, the titanium oxide nanotubes obtained through the anodic oxidation are removed from the membrane body, and the anodized titanium nanotubes are immersed in a 30 wt% hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) solution for 10 minutes under an ultrasonic washing machine. The titanium oxide nanotubes formed on the inner wall surface of the membrane body are removed through such a method, and grooves are formed on the inner wall surface as shown in FIGS. In FIGS. 7 and 8, it can be seen that fine pores are formed in hemispherical grooves. 9 is an XPS result obtained by comparing and analyzing the surface of the original membrane body with the surface removed after forming the titanium oxide nanotubes by anodic oxidation. 10 shows an atomic force microscope (AFM) image of a membrane body from which anodized titanium oxide nanotubes are removed, and it is found that nano-sized recesses are uniformly formed.

산화티타늄 나노튜브가 제거되어 표면에 요홈이 형성된 티타늄 멤브레인본체를 200 내지 1200℃에서 열처리하여 10 내지 1,000nm 정도의 나노 사이즈 요홈인 산화요홈을 가지는 산화막이 형성되는데, 본 실시예에서는 약 400℃의 온도의 소성로에서 열처리하여 약 100nm 정도의 두께인 박막을 가지는 티타늄 멤브레인이 형성된다.The titanium oxide nanotubes are removed and the titanium membrane body having the recesses formed thereon is subjected to a heat treatment at 200 to 1200 ° C. to form an oxide film having an oxide groove as a nano-sized groove of about 10 to 1,000 nm. In this embodiment, And a titanium membrane having a thin film having a thickness of about 100 nm is formed by heat treatment at a temperature baking furnace.

이와 같은 임플란트용 멤브레인은 멤브레인본체(100)의 표면을 양극산화한 후, 양극산화된 표면을 제거하기 때문에 양극산화된 표면이 박리되어 체세포 괴사나 골융합도 저하가 발생되는 것을 방지할 수 있다. 또한 멤브레인본체(100)의 표면 양극산화를 통해 형성된 반구상의 요홈(110)을 가진 멤브레인을 이식할 경우 표면적을 극대화함과 동시에 표면 거칠기를 증가시킴으로써 생체 친화력을 높혀 금속 표면에서의 조직 괴사를 예방하고 생성골과의 결합력이 증가하여 이식기간 동안 멤브레인 탈리를 방지한다는 장점이 있다.Such an implant membrane can prevent the surface of the membrane body 100 from being anodized, and then the anodized surface is removed. Thus, the anodized surface is peeled off to prevent the decay of somatic cell necrosis or osseointegration. In addition, when a membrane having hemispherical grooves 110 formed through surface anodization of the membrane body 100 is implanted, the surface area is maximized and the surface roughness is increased, thereby enhancing the biocompatibility and preventing tissue necrosis on the metal surface It has an advantage of preventing the membrane from being separated during the transplantation period because the binding force with the generated bone is increased.

100: 멤브레인본체
110: 요홈
111: 미세기공
200: 폴리머보호층
300: 산화티타늄 나노튜브
400: 산화막
410: 산화요홈
411: 산화미세기공
100: membrane body
110: groove
111: Microstructure
200: polymer protective layer
300: Titanium oxide nanotubes
400: oxide film
410: oxidation groove
411: oxidation micropores

Claims (20)

티타늄 금속(Ti) 또는 티타늄 합금(Ti alloy)으로 이루어진 멤브레인본체를 양극산화하여 산화티타늄 나노튜브를 형성하는 단계와;
상기 산화티타늄 나노튜브를 제거하여 상기 멤브레인본체의 표면에 요홈(groove)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트용 멤브레인 제조방법.
Forming a titanium oxide nanotube by anodizing a membrane body made of a titanium metal (Ti) or a titanium alloy (Ti alloy);
And removing the titanium oxide nanotubes to form grooves on the surface of the membrane body.
제 1항에 있어서,
상기 산화티타늄 나노튜브를 형성하는 단계 이전에,
상기 멤브레인본체의 외벽 표면에 양극산화되는 것을 방지하기 위해 폴리머 보호층을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 산화티타늄 나노튜브를 형성하는 단계 이후에,
상기 폴리머 보호층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트용 멤브레인 제조방법.
The method according to claim 1,
Before the step of forming the titanium oxide nanotubes,
Forming a polymeric protective layer to prevent anodic oxidation of the outer wall surface of the membrane body,
After the step of forming the titanium oxide nanotubes,
And removing the polymer protective layer. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 11. &lt; / RTI &gt;
제 2항에 있어서,
상기 폴리머 보호층은,
PDMS(Polydimethylsiloxane), PMMA(Polymethylmethacrylate), PI(Polyimide), PET(polyethylene terephthalate), PES(polyethersulfone), PEN(Polyethylene naphthalate), PS(Polystyrene), PU(polyurethane), PA(Polyamide), FRP(Fiber reinforced plastic) 및 이의 혼합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 임플란트용 멤브레인 제조방법.
3. The method of claim 2,
The polymer protective layer may be,
Polymers such as PDMS (Polydimethylsiloxane), PMMA (Polymethylmethacrylate), PI (Polyimide), PET (polyethylene terephthalate), PES (Polyethersulfone), PEN (Polyethylene naphthalate), PS (Polystyrene), PU reinforced plastic, and mixtures thereof. &lt; RTI ID = 0.0 &gt; 11. &lt; / RTI &gt;
제 1항에 있어서,
상기 멤브레인본체의 표면에 요홈을 형성하는 단계 이후에,
상기 멤브레인본체를 열처리하여 상기 멤브레인본체의 표면에 10 내지 1,000nm 두께의 산화막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트용 멤브레인 제조방법.
The method according to claim 1,
After the step of forming the groove on the surface of the membrane body,
And forming an oxide film having a thickness of 10 to 1,000 nm on the surface of the membrane body by heat treating the membrane body.
제 4항에 있어서,
상기 열처리는 200 내지 1200℃에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 임플란트용 멤브레인 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the heat treatment is performed at 200 to 1200 占 폚.
제 1항에 있어서,
상기 양극산화하여 산화티타늄 나노튜브를 형성하는 단계는,
플루오라이드(F-) 이온을 함유하는 전해액에 상기 멤브레인본체를 침지시켜 양극산화하는 것을 특징으로 하는 임플란트용 멤브레인 제조방법.
The method according to claim 1,
The anodic oxidation to form the titanium oxide nanotubes may include:
Wherein the membrane body is immersed in an electrolytic solution containing fluoride (F &lt; - &gt;) ions to perform anodic oxidation.
제 6항에 있어서,
플루오라이드 이온을 함유하는 상기 전해액은,
플루오라이드 이온을 함유하는 염; 무기산, 유기산, 고분자알코올 중 1종 이상의 용매;를 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트용 멤브레인 제조방법.
The method according to claim 6,
The electrolytic solution containing the fluoride ion,
Salts containing fluoride ions; And at least one solvent selected from the group consisting of inorganic acids, organic acids, and high molecular alcohols.
제 7항에 있어서,
상기 염은, 불화수소(HF), 플루오린화나트륨(NaF), 플루오르화암모늄(NH4F) 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트용 멤브레인 제조방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the salt comprises at least one of hydrogen fluoride (HF), sodium fluoride (NaF), and ammonium fluoride (NH 4 F).
제 7항에 있어서,
상기 용매는, 인산(H3PO4), 황산(H2SO4), 질산(HNO3), 글리세롤(glycerol), 에틸렌글리콜(ethylene glycol) 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트용 멤브레인 제조방법.
8. The method of claim 7,
The solvent, acid (H 3 PO 4), sulfuric acid (H 2 SO 4), nitric acid (HNO 3), glycerol (glycerol), glycol for the implant, characterized in that it comprises at least one of (ethylene glycol) A method of manufacturing a membrane.
제 1항에 있어서,
상기 요홈은 반구상의 형상을 지니며,
직경이 10 내지 1,000nm 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 임플란트용 멤브레인 제조방법.
The method according to claim 1,
The groove has a semi-spherical shape,
Wherein the membrane has a diameter ranging from 10 to 1,000 nm.
제 1항에 있어서,
상기 요홈은 반구상의 형상을 지니며,
반구상의 상기 요홈은 표면에 수 나노미터 크기의 미세기공(pore)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트용 멤브레인 제조방법.
The method according to claim 1,
The groove has a semi-spherical shape,
Wherein the hemispherical recess further comprises micropores of a few nanometers in size on the surface. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 11. &lt; / RTI &gt;
제 1항에 있어서,
상기 산화티타늄 나노튜브의 제거는 상기 멤브레인본체를 과산화수소수(H2O2)에 침지시켜 초음파 세척하여 제거하는 것을 특징으로 하는 임플란트용 멤브레인 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the titanium oxide nanotubes are removed by immersing the membrane main body in hydrogen peroxide water (H 2 O 2 ) and ultrasonically washing the membrane bodies.
제 1항에 있어서,
상기 산화티타늄 나노튜브의 제거는 유기산 또는 염기 수용액에 침지시켜 제거하는 것을 특징으로 하는 임플란트용 멤브레인 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the titanium oxide nanotubes are removed by immersing them in an aqueous solution of an organic acid or a base.
티타늄 금속 또는 티타늄 합금으로 이루어진 멤브레인본체를 양극산화하여 산화티타늄 나노튜브를 형성하고, 상기 산화티타늄 나노튜브를 제거하여 상기 멤브레인본체 표면에 요홈이 형성된 것을 특징으로 하는 임플란트용 멤브레인.Wherein the membrane body made of titanium metal or titanium alloy is anodized to form titanium oxide nanotubes, and the titanium oxide nanotubes are removed to form grooves on the surface of the membrane body. 제 14항에 있어서,
상기 멤브레인본체는 내벽 표면에만 요홈이 형성된 것을 특징으로 하는 임플란트용 멤브레인.
15. The method of claim 14,
Wherein the membrane body has a groove formed only on an inner wall surface thereof.
제 14항에 있어서,
상기 요홈은 반구상의 형상을 지니며,
상기 요홈은 직경 및 높이의 비율이 직경 : 높이 = 1 : 0.01 내지 0.5이며, 반구상의 상기 요홈의 직경은 10 내지 1,000nm 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 임플란트용 멤브레인.
15. The method of claim 14,
The groove has a semi-spherical shape,
Wherein the groove has a diameter: height ratio of 1: 0.01 to 0.5, and the hemispherical groove has a diameter of 10 to 1,000 nm.
제 14항에 있어서,
상기 요홈은 수 나노미터 크기의 미세기공을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트용 멤브레인.
15. The method of claim 14,
Wherein the recess further comprises micropores of a few nanometers in size. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 21. &lt; / RTI &gt;
제 14항에 있어서,
상기 멤브레인본체는 10 내지 1,000nm 두께의 산화막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트용 멤브레인.
15. The method of claim 14,
Wherein the membrane body further comprises an oxide film having a thickness of 10 to 1,000 nm.
표면에 반구상의 요홈이 형성된 멤브레인본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트용 멤브레인.And a membrane main body having hemispherical grooves formed on the surface thereof. 제 19항에 있어서,
상기 멤브레인본체는 내벽 표면에만 요홈이 형성된 것을 특징으로 하는 임플란트용 멤브레인.
20. The method of claim 19,
Wherein the membrane body has a groove formed only on an inner wall surface thereof.
KR1020160083938A 2016-07-04 2016-07-04 A membrane and a manufacturing method for the implant KR101892448B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160083938A KR101892448B1 (en) 2016-07-04 2016-07-04 A membrane and a manufacturing method for the implant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160083938A KR101892448B1 (en) 2016-07-04 2016-07-04 A membrane and a manufacturing method for the implant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180004418A true KR20180004418A (en) 2018-01-12
KR101892448B1 KR101892448B1 (en) 2018-08-28

Family

ID=61000886

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160083938A KR101892448B1 (en) 2016-07-04 2016-07-04 A membrane and a manufacturing method for the implant

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101892448B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210083474A (en) * 2019-12-26 2021-07-07 주식회사 덴티스 Surface treatment system
KR102392369B1 (en) * 2020-11-20 2022-04-28 동의대학교 산학협력단 Method for forming superhydrophilic oxide film on pure titanium surface

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100402266B1 (en) 2001-10-16 2003-10-17 주식회사 덴티움 Method to manufacture mesh membrane for implant operation
KR100875069B1 (en) 2007-04-17 2008-12-18 권오달 Mesh Plate for Dental Implants
KR20100075032A (en) * 2008-12-24 2010-07-02 서울대학교산학협력단 Manufacturing method of self-organized anodic titanium oxide nanotube arrays and control of the anodic titanium oxide nanotube thereby
KR20110059954A (en) * 2009-11-30 2011-06-08 서울대학교산학협력단 Bio-implantable devices and surface reforming method thereof
KR20110113589A (en) * 2010-04-09 2011-10-17 서울대학교산학협력단 A manufacturing method for enhancing biomolecule loading property implant materials by using porous titania layer and implant materials fabricated there by
KR101128059B1 (en) 2011-08-05 2012-03-29 오스템임플란트 주식회사 Membrane for bone-repair
KR20130083204A (en) * 2012-01-12 2013-07-22 오스템임플란트 주식회사 Dental membrane
KR101297814B1 (en) * 2012-02-10 2013-08-19 전북대학교산학협력단 Preparing method of titanium membrane for guided bone regerneration
KR20130092855A (en) * 2012-02-13 2013-08-21 오스템임플란트 주식회사 Porous surface having a triple structure of at the macro, micro and nanolevel for improving osteointegration of implants and method for producing the same
WO2015167045A1 (en) * 2014-04-30 2015-11-05 이정태 Nano-scaffold containing functional factor and method for producing same
KR20160069949A (en) * 2014-12-09 2016-06-17 오스템임플란트 주식회사 Membrane for guided bone regeneration and method of manufacturing thereof
KR101637311B1 (en) * 2015-02-26 2016-07-07 전북대학교산학협력단 Titanium barrier membrane for guided bone regeneration and manufacturing method thereof

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100402266B1 (en) 2001-10-16 2003-10-17 주식회사 덴티움 Method to manufacture mesh membrane for implant operation
KR100875069B1 (en) 2007-04-17 2008-12-18 권오달 Mesh Plate for Dental Implants
KR20100075032A (en) * 2008-12-24 2010-07-02 서울대학교산학협력단 Manufacturing method of self-organized anodic titanium oxide nanotube arrays and control of the anodic titanium oxide nanotube thereby
KR20110059954A (en) * 2009-11-30 2011-06-08 서울대학교산학협력단 Bio-implantable devices and surface reforming method thereof
KR20110113589A (en) * 2010-04-09 2011-10-17 서울대학교산학협력단 A manufacturing method for enhancing biomolecule loading property implant materials by using porous titania layer and implant materials fabricated there by
KR101128059B1 (en) 2011-08-05 2012-03-29 오스템임플란트 주식회사 Membrane for bone-repair
KR20130083204A (en) * 2012-01-12 2013-07-22 오스템임플란트 주식회사 Dental membrane
KR101297814B1 (en) * 2012-02-10 2013-08-19 전북대학교산학협력단 Preparing method of titanium membrane for guided bone regerneration
KR20130092855A (en) * 2012-02-13 2013-08-21 오스템임플란트 주식회사 Porous surface having a triple structure of at the macro, micro and nanolevel for improving osteointegration of implants and method for producing the same
WO2015167045A1 (en) * 2014-04-30 2015-11-05 이정태 Nano-scaffold containing functional factor and method for producing same
KR20160069949A (en) * 2014-12-09 2016-06-17 오스템임플란트 주식회사 Membrane for guided bone regeneration and method of manufacturing thereof
KR101637311B1 (en) * 2015-02-26 2016-07-07 전북대학교산학협력단 Titanium barrier membrane for guided bone regeneration and manufacturing method thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210083474A (en) * 2019-12-26 2021-07-07 주식회사 덴티스 Surface treatment system
KR102392369B1 (en) * 2020-11-20 2022-04-28 동의대학교 산학협력단 Method for forming superhydrophilic oxide film on pure titanium surface

Also Published As

Publication number Publication date
KR101892448B1 (en) 2018-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101724039B1 (en) Implant having a surface nano-patterned groove and a method of manufacturing the same
EP3854342B1 (en) Surface treatment for an implant surface
EP2925912B1 (en) Devices, systems and methods for coating surfaces
KR101701264B1 (en) Metal for transplantation, manufacturing method for metal, implant and stent using the same
JPWO2007108450A1 (en) Degradation time control method for medical biodegradable device
Stróż et al. Production, structure and biocompatible properties of oxide nanotubes on Ti13Nb13Zr alloy for medical applications
KR101829204B1 (en) Metal treatment
US20110171600A1 (en) Bio-Implant Having a Screw Body with Nanoporous Spiral Groove and the Method of Making the Same
KR101892448B1 (en) A membrane and a manufacturing method for the implant
Jarosz et al. Anodization of titanium alloys for biomedical applications
KR20110113589A (en) A manufacturing method for enhancing biomolecule loading property implant materials by using porous titania layer and implant materials fabricated there by
JP2008125622A (en) Biodegradable magnesium material
KR101015462B1 (en) Titanium dioxide ceramics for implant and fabricating method thereof
Fukushima et al. Corrosion resistance and surface characterization of electrolyzed Ti-Ni alloy
TW201420137A (en) Method of surface treatment for titanium implant
WO2018107092A1 (en) Surface-functionalized tubular structures, and methods of making and using the same
Safwat et al. Electrochemical anodization of cast titanium alloys in oxalic acid for biomedical applications
JP6438048B2 (en) Bone implant and its manufacturing method
KR102150326B1 (en) Method for surface treatment of biocompatible affinity metal material
KR101649305B1 (en) Medical stent and method of manufacturing irregularities are formed on the surface
KR101042405B1 (en) HA coating methods after two-step surface modification of dental implant for bioactivity
KR101906258B1 (en) Manufacturing method of dental implants using anodic titanium oxide and plasma electrolytic oxidation
Strnad et al. Influence of electrical parameters on morphology of nanostructured TiO2 layers developed by electrochemical anodization
Benea et al. The effect of anodic oxidation treatment of Ti-10Zr alloy on tribocorrosion behavior in a simulated physiological solution
CN115029757B (en) Method for improving corrosion resistance and biocompatibility of magnesium alloy by ultrasonic micro-arc fluorination

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