KR20190046277A - 의료용 시멘트 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신경, 혈관 및 세포조직 등이 제거된 공간에 충전되는 의료용 시멘트 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여, 비스무스 티타네이트(Bi4Ti3O12) 분말 및 바륨 티타네이트(BaTiO3) 분말 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 페로브스카이트(perovskite) 구조의 강유전체 분말 20 내지 300 중량부를 포함함으로써, 방사선 불투과성을 가지면서도 세포독성이 낮고, 생체 친화성 및 내화학성이 우수할 뿐 아니라 치아변색을 방지하고, 나아가 생체 활성이 우수하여 세포의 성장을 촉진시킬 수 있는 의료용 시멘트 조성물에 관한 것이다.

Description

의료용 시멘트 조성물{MEDICAL CEMENT COMPOSITION}
본 발명은 의료용 시멘트 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신경, 혈관 및 세포조직 등이 제거된 공간에 충전되는 의료용 시멘트 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 의료용 시멘트 조성물은 치료를 목적으로 신경, 혈관 및 세포조직 등이 제거된 공간에 충전되는 물질로, 다양한 분야에서 적용되고 있다.
특히, 치과 분야 중에서 치아 내부의 신경, 혈관 및 기타 세포조직을 제거한 후, 그 공간에 재료를 충전하고, 밀봉하여 치아의 기능을 유지시키는 근관(신경)치료(endodontic treatment) 분야에 있어서, 의료용 시멘트 조성물은 필수적이다.
나아가 최근에는 자연 치아를 최대한 유지하면서 치아 내부의 연조직인 치수만을 제거하여 통증과 증상은 없애되, 치아가 본래의 기능을 할 수 있도록 하는 보존적인 치료에 대한 관심이 높아짐에 따라 의료용 시멘트 조성물 중에서도 치수복조(pulp capping), 근관충전(root canal filling), 치근단 역충전(root-end retrofilling) 등 치아보존치료에 사용될 수 있는 의료용 시멘트 조성물에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있는 추세이다.
이와 같은 의료용 시멘트 조성물은 인체에 사용되어 신경, 혈관 및 세포조직 등과 직접 접촉하는 만큼 생체 친화성이 우수하고, 세포독성이 낮아야 할 뿐 아니라 방사선 투과에 의한 관찰이 가능하여 시술의 진행 정도를 정확히 파악할 수 있도록 방사선 불투과성을 가져야 한다.
따라서 이를 위해 종래의 의료용 시멘트 조성물은 비스무스 산화물(bismuth oxide), 탄탈륨 산화물(tantalum pentoxide), 차질산비스무스(bismuth subnitrate), 텅스텐산칼슘(calcium tungstate), 황산바륨(barium sulfate) 등의 물질을 사용하여 방사선 불투과성을 확보하였다.
이 중에서 특히, 비스무스 산화물은 가장 저렴하고, 분자량이 커서 적은 양으로도 고도의 방사선 불투과성을 확보할 수 있는 특징으로 사용되었다.
하지만, 이러한 물질들은 세포독성이 있어서 생체 친화성 측면에서 바람직하지 못하고, 의료용 시멘트의 물성을 약화시킬 뿐 아니라 치아 치료 시 사용되어 경화된 이후 쉽게 리칭(leaching)됨으로써, 주변 상아질의 콜라겐 성분과 반응하여 심각한 치아변색을 야기하는 문제가 있었다.
이를 해결하기 위해 종래에는 반응성이 낮고, 치아 치료 시 사용되어 경화된 이후에도 리칭되는 양이 가장 적을 뿐 아니라 세포독성이 낮은 지르코늄 산화물(zirconium oxide)을 사용하는 노력이 있었지만, 지르코늄 산화물은 그 함량이 증가할수록 압축강도가 급격히 약화되는 단점이 있었다.
또한, 치수절단술처럼 살아있는 신경조직의 많은 부분을 물리적으로 손상시킨 후, 시술 당일 신경의 지나친 흥분(activation)을 피하기 위해서는 고도의 생체 활성물질이 필요하지만, 앞서 언급한 방사선 불투과성 물질들은 이에 적용되기에 부족한 문제가 있었다.
대한민국공개특허공보 제10-2016-0032495호 미국등록특허공보 제8722100호
이에 상기와 같은 문제를 해결하고자, 본 발명은 방사선 불투과성을 가지면서도 세포독성이 낮고, 생체 친화성 및 내화학성이 우수할 뿐 아니라 치아변색을 방지하고, 나아가 생체 활성이 우수하여 세포의 성장을 촉진시킬 수 있는 의료용 시멘트 조성물을 제공하는 데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여, 비스무스 티타네이트(Bi4Ti3O12) 분말 및 바륨 티타네이트(BaTiO3) 분말 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 페로브스카이트(perovskite) 구조의 강유전체 분말 20 내지 300 중량부를 포함하는 의료용 시멘트 조성물을 제공한다.
본 발명의 의료용 시멘트 조성물은 방사선 불투과성을 가지면서도 세포독성이 낮고, 생체 친화성 및 내화학성이 우수할 뿐 아니라 치아변색을 방지하고, 나아가 압전성(piezoelectric)과 같은 전기적 특성을 갖는 강유전체 분말을 포함함으로써, 신경, 혈관 및 세포조직 등이 제거된 공간에 충전되어 세포의 성장을 촉진시키는 효과가 있다.
도 1은 제조예 1에 의해 제조된 실리카가 코팅된 비스무스 티타네이트 분말의 SEM 결과이다.
도 2는 제조예 1에 의해 제조된 실리카가 코팅된 비스무스 티타네이트 분말의 EDS 결과이다.
도 3은 제조예 1에 의해 제조된 실리카가 코팅된 비스무스 티타네이트 분말의 EDS(mapping) 매핑 결과이다.
도 4는 제조예 2에 의해 제조된 실리카가 코팅된 비스무스 티타네이트 분말의 SEM 결과이다.
도 5는 제조예 2에 의해 제조된 실리카가 코팅된 비스무스 티타네이트 분말의 EDS 결과이다.
도 6은 제조예 2에 의해 제조된 실리카가 코팅된 비스무스 티타네이트 분말의 EDS(mapping) 매핑 결과이다.
도 7은 제조예 3에 의해 제조된 실리카가 코팅된 비스무스 티타네이트 분말의 SEM 결과이다.
도 8은 제조예 3에 의해 제조된 실리카가 코팅된 비스무스 티타네이트 분말의 EDS 결과이다.
도 9는 제조예 3에 의해 제조된 실리카가 코팅된 비스무스 티타네이트 분말의 EDS(mapping) 매핑 결과이다.
도 10은 실시예 5 내지 실시예 10에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물의 방사선 불투과성 실험 결과이다.
도 11은 실시예 6과 비교예 1에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물의 세포독성 실험 결과이다.
도 12는 실시예 6과 비교예 1에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물의 세포독성 실험 후의 SEM 결과이다.
도 13은 실시예 6과 비교예 1에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물의 세포독성 실험 후의 CLSM 및 생존세포수 결과이다.
도 14는 실시예 6과 비교예 1에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물의 압축강도 실험 결과이다.
도 15는 실시예 11,12와 비교예 2에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물의 세포독성 실험 결과이다.
도 16은 실시예 13 내지 실시예 16에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물의 압축강도 실험 결과이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, 용어 “약”은 언급된 의미에서 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명의 의료용 시멘트 조성물은 칼슘 실리케이트(calcium silicate) 및 강유전체 분말을 포함하여 이루어진다.
칼슘 실리케이트는 트라이칼슘 실리케이트(tricalcium silicate, C3S) 및 다이칼슘 실리케이트(dicalcium silicate, C2S) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 칼슘 실리케이트는 삼사정계(triclinic), 단사정계(monoclinic), 사방정계(orthorhombic), 정방정계(tetragonal), 능면정계(rhombohedral), 육방정계(hexagonal) 및 입방정계(cubic) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 구조를 갖는 것이 바람직하다.
이 중에서 특히, 트라이칼슘 실리케이트는 삼사정계의 세 종류 T1, T2, T3이거나, 단사정계의 세 종류 M1, M2, M3이거나, 능면정계 중에서 비중심 대칭 구조인 M3 또는 R-phase 구조인 것이 가장 바람직하다.
그리고 다이칼슘 실리케이트는 비중심 대칭 구조인 β-C2S인 것이 가장 바람직하다.
따라서 상기 칼슘 실리케이트는 비중심 대칭구조인 M3 혹은 R-phase 구조의 트라이칼슘 실리케이트와 β-C2S의 함량이 높은 것이 바람직하다.
강유전체 분말은 외부의 전기장이 없이도 스스로 분극(자발분극, spontaneous polarization)을 갖는 물질로, 외부 전기장에 의하여 분극의 방향이 바뀔 수 있는 특성을 갖는다.
보다 구체적으로 상기 강유전체 분말은 비스무스 및 바륨 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 페로브스카이트(perovskite) 구조의 금속 산화물 분말인 것이 바람직하며, 페로브스카이트 구조의 금속 산화물은 압전특성(piezoelectric)과 같은 전기적 특성으로 생체 전기적 신호 발생이 가능함으로써, 세포의 성장을 촉진시키는 효과를 갖는다.
실예로, 상기 강유전체 분말은 비스무스 티타네이트(Bi4Ti3O12) 분말 및 바륨 티타네이트(BaTiO3) 분말 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하여 이루어진 것이 바람직하다.
이는 상기 비스무스 티타네이트 분말과 상기 바륨 티타네이트 분말이 앞서 설명한 바와 같이, 압전특성을 가져 세포의 성장을 촉진시킬 뿐만 아니라 방사선 불투과성을 가지면서도 세포독성이 낮고, 생체 친화성 및 내화학성이 우수한 특징을 갖기 때문이다.
따라서 비스무스 티타네이트 분말 및 바륨 티타네이트 분말을 포함하는 본 발명의 의료용 시멘트 조성물은 방사선 불투과성을 확보하면서도 세포독성이 낮고, 생체 친화성 및 내화학성이 우수할 뿐 아니라 신경, 혈관 및 세포조직 등이 제거된 공간에 충전되었을 때, 세포의 성장을 촉진시키는 역할을 할 수 있다.
이와 같은 강유전체 분말은 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여 20 내지 300 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
보다 구체적으로 상기 비스무스 티타네이트 분말은 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여 20 내지 35 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 바륨 티타네이트 분말은 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여 40 내지 300 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
한편, 강유전체 분말은 실리카가 표면에 코팅된 분말인 것이 바람직하며, 실리카 코팅층은 강유전체 분말의 리칭(leaching)을 억제하여 결과적으로 치아가 변색되는 것을 방지함으로써, 본 발명의 의료용 시멘트 조성물의 심미적인 효과를 높일 뿐 아니라 생체 친화성을 더욱 높이는 효과를 갖는다.
또한, 실리카 코팅층은 포졸란 반응을 유도하여 본 발명의 의료용 시멘트 조성물로 제조되는 경화체의 조직을 더욱 치밀하게 함으로써, 조작을 더욱 용이하게 하고, 신경, 혈관 및 세포조직이 제거된 공간에 충전된 후 높은 밀폐성을 갖도록 할 수 있다.
상기 실리카로는 실리카계 무기물질이면 제한 없이 사용 가능하며, 입자의 크기가 작을수록 보다 바람직하다.
이와 같은 실리카는 용액을 이용하는 습식 가수분해 코팅법, 볼밀(ball-mill)을 이용하는 건식 볼밀 코팅법 또는 습식 볼밀 코팅법에 의해 강유전체 분말에 코팅될 수 있으며, 코팅방법이 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
실예로, 테트라오르소 실리케이트(tetraorthosilicate, TEOS)를 포함하는 용액을 이용하는 습식 가수분해 코팅법을 통해 강유전체 분말에 비정질의 실리카(SiO2)를 코팅할 수 있으며, 이의 경우, TEOS를 100%로 반응시켜 SiO2로 완전히 변환하기 위해 pH 7 이상의 염기성 조건에서 진행하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 의료용 시멘트 조성물은 칼슘 알루미네이트(calcium aluminate)를 추가로 포함할 수 있다.
칼슘 알루미네이트는 트라이칼슘 알루미네이트(tricalcium aluminate, C3A) 및 도데카칼슘 헵타알루미네이트(dodecacalcium hepta-aluminate, C12A7) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하며, 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여 15 중량부 이하로 포함되는 것이 바람직하다.
한편, 이처럼 본 발명의 의료용 시멘트 조성물이 칼슘 알루미네이트를 포함하는 경우, 본 발명의 의료용 시멘트 조성물은 황산칼슘(calcium sulfate)을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
이는 칼슘 알루미네이트가 황산칼슘과 반응하게 되면 에트린자이트(ettringite) 결정을 생성함으로써, 본 발명의 의료용 시멘트 조성물이 급속한 응결 특성을 갖도록 할 수 있기 때문이다.
이러한 황산칼슘은 칼슘 알루미네이트 100 중량부에 대하여 50 중량부로 포함되는 것이 바람직하나, 특별히 이에 한정되지 않고, 칼슘 알루미네이트 100 중량부에 대하여 90 중량부 이하로 포함될 수 있다.
한편, 본 발명의 의료용 시멘트 조성물은 포졸란 물질을 포함하는 것이 바람직하다.
포졸란 물질은 칼슘 실리케이트의 수화 반응에 의해 생성되는 수산화칼슘과 서서히 반응하여 칼슘 실리케이트 수화물(calcium silicate hydrate, C-S-H)을 생성하여 본 발명의 의료용 시멘트 조성물로 제조되는 경화체의 조직을 더욱 치밀하게 만들어 조작성 및 밀폐성을 향상시킨다.
또한, 상기 포졸란 물질은 칼슘 실리케이트, 칼슘 알루미네이트 및 강유전체 분말들이 전기적으로 반응하여 서로 응집되어 뭉치는 현상을 방지하는 역할을 할 수 있다.
이와 같은 포졸란 물질은 본 발명의 의료용 시멘트 조성물이 경화되는 과정에서 밀폐성이 손상되지 않도록 하고, 수축현상에 의해 갈라지지 않을 정도로 포함되는 것이 바람직하며, 보다 구체적으로 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여 2 내지 30 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
실예로, 상기 포졸란 물질은 자연에서 얻을 수 있는 천연 포졸란 물질과 인공적으로 만들어진 인공 포졸란 물질 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하여 이루어질 수 있으며, 보다 구체적으로 응회암(tuff), 규조토(diatomite), 제올라이트(zeolite), 스멕타이트(smectite clay), 메타카올린(metakaolin), 몬모릴로나이트(montmorillonite clay)와 같은 활성점토와 흄드실리카(fumed silica), 침강실리카(precipitated silica) 및 콜로이달실리카(colloidal silica)와 같은 활성실리카 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하여 이루어진 것이 바람직하다.
즉, 앞서 설명한 실리카 코팅층과 포졸란 물질은 칼슘 실리케이트가 수화반응하면서 생성되는 수산화칼슘과 2차로 반응하여 칼슘 실리케이트 수화물을 생성함으로써, 의료용 시멘트 조성물의 물성을 향상시킬 수 있다. 나아가, 칼슘 실리케이트 수화물을 형성한 이후에는 칼슘 실리케이트 수화물 내부에 존재하는 물 덕분에 칼슘 실리케이트, 칼슘 알루미네이트 및 강유전체 분말들의 전기적인 반응을 억제하지 않아서 이들의 전기적 활성을 그대로 유지하는 역할을 할 수 있다.
한편, 본 발명의 의료용 시멘트 조성물은 분말형 또는 페이스트형인 것이 바람직하다.
본 발명의 의료용 시멘트 조성물이 페이스트형인 경우, 비수성 액체를 추가로 포함하는 것이 바람직하며, 이 외에도 흡습성 점토질 및 흡습성 증점제를 추가로 포함할 수 있다.
비수성 액체는 분말형의 의료용 시멘트 조성물을 페이스트화시키기 위하여 흡습성을 갖는 액체로, 세포독성이 낮은 극성용매인 것이 바람직하며, 이는 극성용매가 의료용 시멘트 조성물이 응집되어 뭉치거나 또는 경화과정에서 갈라지는 현상을 방지하기 때문이다.
보다 구체적으로 상기 비수성 액체는 극성용매 중에서 특히, 의학적으로 생체 안전성이 확보된 N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 다이메틸설폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO) 및 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르(diethylene glycol monoethyl ether, DEGEE) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하여 이루어진 것이 가장 바람직하다.
하지만, 특별히 이에 한정되지 않고, 극성을 갖는 용매 중에서 점성이 낮고, 물에 쉽게 섞일 수 있으며, 침투촉진(penetration enhancing) 특성을 가지고, 인체 내에서 안전하게 사용할 수 있는 액체라면 제한 없이 사용 가능하다.
흡습성 점토질은 팽윤성, 항균성, 높은 흡습성, 충분한 흐름성 및 조작성을 부여하기 위해 포함되는 것으로, 벤토나이트(bentonite), 스멕타이트(smectite) 및 팽윤성 합성 점토 미네랄(synthetic clay minerals) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하여 이루어진 것이 바람직하다.
흡습성 증점제는 비수성 액체에 적당한 점도를 부여하기 위해 포함되는 것으로, 메틸셀룰로오스(methylcellulose), 하이드록시에틸셀룰로오스(hydroxyethylcellulose), 하이드록시프로필메틸셀룰로오스(hydroxypropylmethylcellulose), 카르복시메틸셀룰로오스(carboxymethylcellulose), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol) 및 폴리비닐피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하여 이루어진 것이 바람직하다.
이와 같은 비수성 액체, 흡습성 점토질 및 흡습성 증점제는 분말형의 의료용 시멘트 조성물 100 중량부에 대하여 20 내지 80 중량부로 포함됨으로써, 분말형의 의료용 시멘트 조성물을 페이스트화 시키는 것이 바람직하며, 이는 20 중량부 미만에서는 페이스트화시켜 반죽하기에 어려움이 존재하고, 80 중량부 초과에서는 과도한 액체 성분으로 분말 성분이 분리되는 현상이 발생하는 문제가 있기 때문이다.
지금까지 설명한 본 발명의 의료용 시멘트 조성물은 치과용으로, 치수복조, 치수절단, 역충전, 천공부위수복 및 근관충전용으로 사용될 수 있으며, 본 발명의 의료용 시멘트 조성물에 포함된 성분들의 함량을 조절하여 다양한 사용 목적에 따라 적합한 압축강도를 갖도록 제어될 수 있다. 일반적으로 압축강도는 높을수록 좋으나, 실예로, 본 발명의 의료용 시멘트 조성물은 유치용 근관충전재로 사용되기 위해 15MPa 이하의 압축강도를 갖도록 제어될 수 있다.
이하, 본 발명을 제조예, 비교예 및 실시예를 이용하여 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 여기에서 사용한 모든 시약들은 일반적으로 시판되는 것을 사용한 것이며, 구체적인 기재가 없는 경우는 특별한 정제 없이 사용한 것이다. 또한, 하기의 제조예, 비교예 및 실시예는 본 발명의 예증을 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 국한되는 것은 아니다.
제조예 1
삼각플라스크에 에탄올 400ml, 증류수 70ml, 암모니아수 30 ml를 혼합한 용액 100ml를 정량한 후, 비스무스 티타네이트(bismuth titanate, Bi4Ti3O12) 분말 또는 바륨 티타네이트 (barium titanate, BaTiO3) 분말 10g을 넣고, 교반하였다. 여기에 테트라오르소실리케이트(Tetraorthosilicate, TEOS) 1 내지 3ml를 첨가한 후, 상온에서 1200rpm 의 속도로 교반하여 비스무스 티타네이트 분말 또는 바륨 티타네이트 분말이 가라앉지 않고, 분산되도록 하면서 18시간 동안 교반하였다. 이후, 교반을 멈추고, 분산입자가 가라앉으면, 흰색 상층액을 제거하였다. 여기에 에탄올 50ml를 넣고 여러 번 흔들어 혼합한 후, 분산입자를 가라앉히고, 다시 상층액을 제거하였다. 이후, 이와 같이 에탄올을 넣고, 혼합한 후, 분산입자가 가라앉히고, 상층액을 제거하는 과정을 4회 더 반복하였다. 이후, 여과를 통해 분산입자를 회수한 후, 400℃의 오븐에서 3시간 열처리하여 건조시킴으로써, 최종적으로 실리카가 코팅된 비스무스 티타네이트 분말 또는 실리카가 코팅된 바륨 티타네이트 분말을 수득하였다.
도 1은 실제로 제조예 1에 의해 제조된 실리카가 코팅된 비스무스 티타네이트 분말을 주사전자현미경(FE-SEM, Carl Zeiss, SIGMA)을 통해 확인한 이미지 결과이고, 도 2는 EDS(X선 분광분석)를 통해 원소의 존재를 확인한 결과이며, 도 3은 제조예 1 중에서 제조예 1-3에 의해 제조된 실리카가 코팅된 비스무스 티타네이트 분말을 EDS 매핑(mapping)을 통해 커버리지(coverage) 및 분포도를 분석한 결과이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 실리카가 비스무스 티타네이트 분말의 표면에 필름처럼 균일하게 코팅된 것을 확인할 수 있었다.
여기서, 제조예 1-1은 TEOS를 1ml 첨가한 경우이고, 제조예 1-2는 TEOS를 2ml 첨가한 경우이며, 제조예 1-3은 TEOS를 3ml 첨가한 경우이다.
제조예 2
테트라오르소실리케이트(Tetraorthosilicate, TEOS)를 0.5 내지 3ml를 첨가한 후, 용액의 온도를 50℃로 서서히 올려준 뒤 유지시키고, 1200rpm 의 속도로 2시간 동안 교반한 것 외에는 모두 제조예 1과 동일하게 진행하여 제조하였다.
도 4는 실제로 제조예 2에 의해 제조된 실리카가 코팅된 비스무스 티타네이트 분말을 주사전자현미경(FE-SEM, Carl Zeiss, SIGMA)을 통해 확인한 이미지 결과이고, 도 5는 EDS(X선 분광분석)를 통해 원소의 존재를 확인한 결과이며, 도 6은 제조예 2 중에서 제조예 2-4에 의해 제조된 실리카가 코팅된 비스무스 티타네이트 분말을 EDS 매핑(mapping)을 통해 커버리지(coverage) 및 분포도를 분석한 결과이다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 제조예 1에 비해 상대적으로 매우 단시간이었지만, 그 시간 안에 균일한 실리카 코팅층을 형성하였다는 것을 확인할 수 있었고, 열처리 후에도 큰 변화 없이 코팅층을 유지하는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 대부분의 영역에서 Si가 발견되어 우수한 커버리지를 갖는 것을 알 수 있었으며 특히, 제조예 2-2의 코팅 결과 값이 가장 좋은 것을 확인할 수 있었다. 나아가 Si가 Bi, Ti와 동일한 위치에서 발견되고, 표면이 매끄러운 것을 보아 실리카 코팅층이 필름처럼 비스무스 티타네이트 분말의 표면을 균일하게 덮고 있다는 것을 확인할 수 있었다.
여기서, 제조예 2-1은 TEOS를 0.5ml 첨가한 경우이고, 제조예 2-2는 TEOS를 1ml 첨가한 경우이고, 제조예 2-3은 TEOS를 2ml 첨가한 경우이며, 제조예 2-4는 TEOS를 3ml 첨가한 경우이다.
TEOS[ml] Bi4Ti3O12 분말[g] SiO2[g] SiO2/(Bi4Ti3O12+SiO2)x100[wt%]
0.5 10 0.13 1.3
1 10 0.27 2.6
2 10 0.53 5.1
3 10 0.8 7.4
한편, 상기 표 1은 제조예 1 또는 제조예2에서 TEOS의 반응을 100%라고 가정하였을 때, TEOS의 양에 따라 비스무스 티타네이트 분말 10g에 코팅된 실리카의 질량과 이때의 질량비를 산출한 결과로, 이와 같이 TEOS의 양을 조절함에 따라 비스무스 티타네이트 분말에 코팅되는 실리카의 양을 조절할 수 있다. 이는 바륨 티타네이트 분말의 경우 역시 동일하다.
제조예 3
비스무스 티타네이트(bismuth titanate, Bi4Ti3O12) 분말 4g을 3개의 25ml 바이알(vial)에 넣은 후, 에탄올 400ml, 증류수 70ml, 암모니아수 30ml를 섞은 용액 10ml를 정량한 후, 각각의 바이알에 첨가하였다. 이후, 8mm의 지르코니아 볼 4개, 4mm의 지르코니아 볼 8개를 각각의 바이알에 투입하였다. 이후, 바이알을 200rpm으로 10분간 볼밀링(Wisemix ball mill)하였다. 이후, 테트라오르소실리케이트(Tetraorthosilicate, TEOS) 0.5 내지 2ml를 각각의 바이알에 첨가하고, 200rpm으로 상온에서 18시간 동안 더 볼밀링하였다. 이후, 2mm 거름 채를 사용하여 분말과 지르코니아 볼을 분리하였다. 이때, 분말을 빨리 회수하기 위해 거름 채에 아세톤을 흘려주었다. 이후, 분말이 포함된 아세톤을 회수한 후, 분말이 가라앉으면, 흰색 상층액을 제거하였다. 여기에 에탄올 50ml를 넣고 여러 번 흔들어 혼합한 후, 분말을 가라앉히고, 다시 상층액을 제거하였다. 이후, 이와 같이 에탄올을 넣고, 혼합한 후, 분말을 가라앉히고, 상층액을 제거하는 과정을 4회 더 반복하였다. 이후, 여과를 통해 분말을 회수한 후, 400℃의 오븐에서 3시간 열처리하여 건조시킴으로써, 최종적으로 실리카가 코팅된 비스무스 티타네이트 분말을 수득하였다.
도 7은 실제로 제조예 3에 의해 제조된 실리카가 코팅된 비스무스 티타네이트 분말을 주사전자현미경(FE-SEM, Carl Zeiss, SIGMA)을 통해 확인한 이미지 결과이고, 도 8은 EDS(X선 분광분석)를 통해 원소의 존재를 확인한 결과이며, 도 9은 제조예 3 중에서 제조예 3-4에 의해 제조된 실리카가 코팅된 비스무스 티타네이트 분말을 EDS 매핑(mapping)을 통해 커버리지(coverage) 및 분포도를 분석한 결과이다.
도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 제조예 3 역시 대부분의 영역에서 Si가 발견되어 우수한 커버리지를 갖는 것을 알 수 있었고, 나아가 Si가 Bi, Ti와 동일한 위치에서 발견되고, 표면이 매끄러운 것을 보아 실리카가 필름처럼 비스무스 티타네이트 분말의 표면을 균일하게 덮고 있다는 것을 확인할 수 있었다.
여기서, 제조예 3-1은 TEOS를 0.5ml 첨가한 경우이고, 제조예 3-2는 TEOS를 1ml 첨가한 경우이며, 제조예 3-3은 TEOS를 1.5ml 첨가한 경우이고, 제조예 3-4는 TEOS를 2ml 첨가한 경우이다.
TEOS[ml] Bi4Ti3O12 분말[g] SiO2[g] SiO2/(Bi4Ti3O12+SiO2)x100[wt%]
0.5 4 0.13 3.3
1 4 0.27 6.3
1.5 4 0.4 9.2
2 4 0.53 11.9
한편, 상기 표 2는 제조예 3에서 TEOS의 반응을 100%라고 가정하였을 때, TEOS의 양에 따라 비스무스 티타네이트 분말 4g에 코팅된 실리카의 질량과 이때의 질량비를 산출한 결과로, 이와 같이 TEOS의 양을 조절함에 따라 비스무스 티타네이트 분말에 코팅되는 실리카의 양을 조절할 수 있다. 이는 바륨 티타네이트 분말의 경우 역시 동일하다.
제조예 3과 같은 방법은 적은 양의 용매를 사용하면서도 수득률을 높이기 위한 제조방법으로, 제조예 1,2에 비해 TEOS의 양이 비스무스 티타네이트 분말의 양 대비 증량되므로 상대적으로 두께가 두꺼운 실리카 코팅층을 형성할 수 있는 장점이 있다.
실시예 1
트라이칼슘 실리케이트(tricalcium silicate, C3S) 72g, 다이칼슘 실리케이트(dicalcium silicate, C2S) 18g, 도데카칼슘 헵타알루미네이트(dodecacalcium hepta-aluminate, C12A7) 8g, 황산칼슘(calcium sulfate) 5g, 비스무스 티타네이트(bismuth titanate, Bi4Ti3O12) 분말 45g을 혼합하여 분말형의 의료용 시멘트 조성물을 제조하였다.
실시예 2
트라이칼슘 실리케이트(tricalcium silicate, C3S) 72g, 다이칼슘 실리케이트(dicalcium silicate, C2S) 18g, 도데카칼슘 헵타알루미네이트(dodecacalcium hepta-aluminate, C12A7) 8g, 황산칼슘(calcium sulfate) 5g, 실리카가 코팅된 비스무스 티타네이트(bismuth titanate, Bi4Ti3O12) 분말 45g을 혼합하여 분말형의 의료용 시멘트 조성물을 제조하였다. 여기서 사용된 실리카가 코팅된 비스무스 티타네이트 분말은 제조예1 내지 제조예 3에 의해 제조되었다.
실시예 3
트라이칼슘 실리케이트(tricalcium silicate, C3S) 72g, 다이칼슘 실리케이트(dicalcium silicate, C2S) 18g, 도데카칼슘 헵타알루미네이트(dodecacalcium hepta-aluminate, C12A7) 8g, 황산칼슘(calcium sulfate) 5g, 바륨 티타네이트(barium titanate, BaTiO3) 분말 70g을 혼합하여 분말형의 의료용 시멘트 조성물을 제조하였다.
실시예 4
트라이칼슘 실리케이트(tricalcium silicate, C3S) 72g, 다이칼슘 실리케이트(dicalcium silicate, C2S) 18g, 도데카칼슘 헵타알루미네이트(dodecacalcium hepta-aluminate, C12A7) 5g, 황산칼슘(calcium sulfate) 4g, 벤토나이트(bentonite) 5g, 실리카가 코팅된 바륨 티타네이트(barium titanate, BaTiO3) 분말 232g을 혼합하여 분말형의 의료용 시멘트 조성물을 제조하였고, 여기에 다이메틸설폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO), 메틸셀룰로오스(methylcellulose)를 앞서 제조한 분말형의 의료용 시멘트 조성물 100 중량부에 대하여 35 중량부로 더 혼합하여 페이스트형의 의료용 시멘트 조성물을 제조하였다. 여기서, 실리카가 코팅된 바륨 티타네이트 분말은 제조예1 내지 제조예 3에 의해 제조되었다.
실시예 5
칼슘 실리케이트(calcium silicate)와 비스무스 티타네이트(bismuth titanate, Bi4Ti3O12) 분말을 혼합하되, 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여 비스무스 티타네이트 분말을 11 중량부로 혼합하여 의료용 시멘트 조성물을 제조하였다.
실시예 6
칼슘 실리케이트(calcium silicate)와 비스무스 티타네이트(bismuth titanate, Bi4Ti3O12) 분말을 혼합하되, 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여 비스무스 티타네이트 분말을 25 중량부로 혼합하여 의료용 시멘트 조성물을 제조하였다.
실시예 7
칼슘 실리케이트(calcium silicate)와 비스무스 티타네이트(bismuth titanate, Bi4Ti3O12) 분말을 혼합하되, 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여 비스무스 티타네이트 분말을 34 중량부로 혼합하여 의료용 시멘트 조성물을 제조하였다.
실시예 8
칼슘 실리케이트(calcium silicate)와 바륨 티타네이트(barium titanate, BaTiO3) 분말을 혼합하되, 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여 바륨 티타네이트 분말을 11 중량부로 혼합하여 의료용 시멘트 조성물을 제조하였다.
실시예 9
칼슘 실리케이트(calcium silicate)와 바륨 티타네이트(barium titanate, BaTiO3) 분말을 혼합하되, 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여 바륨 티타네이트 분말을 25 중량부로 혼합하여 의료용 시멘트 조성물을 제조하였다.
실시예 10
칼슘 실리케이트(calcium silicate)와 바륨 티타네이트(barium titanate, BaTiO3) 분말을 혼합하되, 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여 바륨 티타네이트 분말을 34 중량부로 혼합하여 의료용 시멘트 조성물을 제조하였다.
도 10은 앞서 실시예 5 내지 실시예 10에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물의 방사선 불투과성을 실험한 결과로, 그 실험방법은 다음과 같다.
의료용 시멘트 조성물을 증류수와 혼합하여 높이 1mm, 내경 5mm인 몰드에 주입하였다. 이후, 의료용 시멘트 조성물이 완전히 경화되면 몰드에서 분리한 뒤, 알루미늄 스텝웨지와 함께 치과용 교합필름(occlusal film)위에 위치시켰다. 그 다음, X-ray 발생기를 70kV, 10mA, 18pulses/s에서 동작하도록 하고, 관구를 치과용 교합필름에서 30cm 떨어뜨려 위치시킨 뒤, 촬영하였다. 이후, 촬영된 치과용 교합필름을 현상하고, 스캔한 뒤, 덴시토미터(densitometer)를 이용하여 측정하고, 방사선 불투과성을 y = alnx+b의 식을 사용하여 산출하였다. 여기서, y는 방사선 불투과성(optical density), x는 알루미늄의 두께(thickness of aluminum), a,b는 상수(coefficients)이다.
도 10의 (A)는 알루미늄 스텝웨지와 함께 촬영한 시편들의 모습이고, (B)는 방사선 불투과성을 정량화한 결과 그래프이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 실시예 5 내지 실시예 7에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물 모두 ISO 규격인 3mm/Al을 초과하는 것을 볼 수 있었으며, 이를 통해 비스무스 티타네이트 분말은 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여 최소 11 중량부만 포함되어도 ISO 규격을 안정적으로 만족한다는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 7에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물은 Dently 제품(PR)보다 방사선 불투과성이 더 우수한 것을 볼 수 있었다.
한편, 실시예 8에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물은 ISO 규격인 3mm/Al보다 미만인 것을 볼 수 있었고, 반면에, 실시예 9와 실시예 10에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물은 ISO 규격인 3mm/Al을 초과하는 것을 볼 수 있었다. 이를 통해 결과적으로 바륨 티타네이트 분말은 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여 11 중량부 초과로 포함되어야 ISO 규격을 만족할 수 있다는 것을 확인할 수 있었으며, 보다 구체적으로 20 중량부 이상, 더욱 바람직하게는 25 중량부 이상으로 포함되는 것이 ISO 규격을 안정적으로 만족한다는 것을 확인할 수 있었다.
비교예 1
칼슘 실리케이트(calcium silicate)와 비스무스 옥사이드(bismuth oxide, Bi2O3) 분말을 혼합하되, 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여 비스무스 옥사이드 분말을 25 중량부로 혼합하여 의료용 시멘트 조성물을 제조하였다.
도 11은 앞서 실시예 6과 비교예 1에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물의 세포독성을 MTT 분석방법을 이용하여 실험한 결과 그래프로, 그 실험방법은 앞서 설명한 방법과 동일하다.
도 11에 도시된 바와 같이, 실시예 6에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물과 1일째와 2일째에서는 거의 유사한 세포 생존율을 보이다가 3일째에서는 훨씬 더 높은 세포 생존율을 갖는다는 것을 볼 수 있었다.
이를 통해 비스무스 티타네이트 분말이 포함된 본 발명의 의료용 시멘트 조성물이 비스무스 옥사이드 분말이 포함된 종래의 의료용 시멘트 조성물에 비해 세포독성이 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.
도 12,13은 앞서 실시예 6과 비교예 1에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물의 세포독성을 실험한 뒤, 주사전자현미경(SEM)과 공초점레이저주사현미경(CLSM)을 이용하여 관찰한 결과로, 그 실험방법은 다음과 같다.
의료용 시멘트 조성물을 증류수와 혼합하여 몰드에 넣고 경화시킨 뒤, 몰드에서 분리하여 24-웰 플레이트(well plate)에 넣고 1×105/ml개의 인간치수세포(human dental pulp cell, hDPC)를 포함하는 세포 현탄액(cell suspension)을 재료 상에 분주하고, 세포배양액 1ml를 채웠다. 3일 후, 시편을 꺼내어 2.5% 글루타르알데하이드(glutaraldehyde)로 2시간 동안 처리하여 고정시키고, 50-100% 에틸알콜을 순차적으로 이용하여 탈수시켰다. 임계점 건조기를 이용하여 완전히 건조시킨 후, 주사전자현미경(SEM)과 공초점레이저주사현미경(CLSM)을 이용하여 관찰하였다.
도 12,13의 (A)는 실시예 6에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물의 결과이고, (B)는 비교예 1에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물의 결과이다.
도 12,13에 도시된 바와 같이, 실시예 6에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물 상에서 배양한 세포들의 세포질돌기(cytoplasmic extension)가 비교예 1에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물에 비해 더 발달된 것을 볼 수 있었으며, 세포 생존율 역시 실시예 6에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물이 비교예 1에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물에 비해 더 높게 나타난 것을 볼 수 있었다.
이를 통해 비스무스 티타네이트 분말이 포함된 본 발명의 의료용 시멘트 조성물이 비스무스 옥사이드 분말이 포함된 종래의 의료용 시멘트 조성물보다 세포독성이 낮고, 생체 활성이 더 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.
도 14는 앞서 실시예 6과 비교예 1에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물의 압축강도를 실험한 결과로, 그 실험방법은 다음과 같다.
의료용 시멘트 조성물을 증류수와 혼합하여 높이 6mm, 내경 4mm인 몰드에 넣고 완전히 경화시킨 뒤, 몰드에서 분리하여 만능시험기에 위치시켰다. 이후, 파괴가 일어날 때까지 1mm/min의 속도로 압축응력을 가해주었으며, 파괴가 일어났을 때의 압축응력(N)을 측정하여 압축강도(MPa)를 산출하였다.
도 14에 도시된 바와 같이, 실시예 6에 따른 의료용 시멘트 조성물의 압축강도가 비교예 1에 따른 의료용 시멘트 조성물과 유사한 압축강도를 보인다는 것을 볼 수 있었으며, 약 30MPa의 압축강도를 갖는다는 것을 알 수 있었다.
이를 통해 비스무스 티타네이트 분말이 포함된 본 발명의 의료용 시멘트 조성물이 비스무스 옥사이드 분말이 포함된 종래의 의료용 시멘트 조성물과 기계적 물성이 거의 유사하다는 것을 확인할 수 있었다.
실시예 11
칼슘 실리케이트(calcium silicate)와 비스무스 티타네이트(bismuth titanate, Bi4Ti3O12) 분말을 혼합하되, 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여 비스무스 티타네이트 분말을 43 중량부로 혼합하여 의료용 시멘트 조성물을 제조하였다.
실시예 12
칼슘 실리케이트(calcium silicate)와 바륨 티타네이트(barium titanate, BaTiO3) 분말을 혼합하되, 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여 바륨 티타네이트 분말을 43 중량부로 혼합하여 의료용 시멘트 조성물을 제조하였다.
비교예 2
칼슘 실리케이트(calcium silicate)와 비스무스 옥사이드(bismuth oxide, Bi2O3) 분말을 혼합하되, 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여 비스무스 옥사이드 분말을 43 중량부로 혼합하여 의료용 시멘트 조성물을 제조하였다.
도 15는 앞서 실시예 11,12와 비교예 2에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물의 세포독성을 MTT 분석방법을 이용하여 실험한 결과 그래프로, 그 실험방법은 다음과 같다.
의료용 시멘트 조성물을 증류수와 혼합하여 몰드에 넣고 경화시킨 뒤, 무균 작업대에 혈청(serum)이 포함된 배양액으로 용출조건 4g/20ml의 비율, (37±1)℃의 온도, (24±2)시간의 시간에 맞춰 용출한 용출액을 사용하였다. MTT 용액은 MEM에 1mg/ml 농도로 제조하여 사용하였다. 96-웰 플레이트(well plate)를 사용하였으며, 1×105/ml 개의 인간치수세포(human dental pulp cell, hDPC)를 웰당 100㎕씩 분주하고, 37℃, 5% CO2 세포 배양기에서 24시간 동안 배양하였다. 20시간 후 세포로부터 배양액을 모두 제거하고, 각 웰에 재료추출액 100 ㎕를 첨가하여 24시간 동안 배양하였다. 이후, 플레이트로부터 배양액을 조심스럽게 제거하고, PBS를 이용해 남은 배양액을 씻어낸 뒤, MTT 용액 50㎕를 각 웰에 넣고 2시간 배양하였다. 배양 후, MTT 용액을 제거하고, DMSO 100㎕를 각 웰에 넣고 플레이트를 교반하였다. ELISA 리더를 이용해 570nm 파장으로 측정하여 세포생존율을 평가하고, 제조된 조성물의 세포독성 여부를 판단하였다. 세포생존율은 3개 시험군의 측정 결과 값의 평균과 표춘편차를 이용하여 도출하였다.
도 15에 도시된 바와 같이, 실시예 11과 실시예 12에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물이 비교예 2에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물에 비해 1일째와 2일째 모두에서 세포 생존율이 더 높은 것을 볼 수 있었으며, 실시예 12가 실시예 11보다 세포 생존율이 더 높은 것을 볼 수 있었다.
이를 통해 비스무스 티타네이트 분말과 바륨 티타네이트 분말이 포함된 본 발명의 의료용 시멘트 조성물이 비스무스 옥사이드 분말이 포함된 종래의 의료용 시멘트 조성물에 비해 세포독성이 낮다는 것을 확인할 수 있었으며, 특히, 바륨 티타네이트 분말이 포함된 의료용 시멘트 조성물이 세포독성이 가장 낮다는 것을 확인할 수 있었다.
실시예 13
칼슘 실리케이트(calcium silicate)와 바륨 티타네이트(barium titanate, BaTiO3) 분말을 혼합하되, 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여 바륨 티타네이트 분말을 300 중량부로 혼합하여 의료용 시멘트 조성물을 제조하였다.
실시예 14
칼슘 실리케이트(calcium silicate)와 바륨 티타네이트(barium titanate, BaTiO3) 분말을 혼합하되, 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여 바륨 티타네이트 분말을 200 중량부로 혼합하여 의료용 시멘트 조성물을 제조하였다.
실시예 15
칼슘 실리케이트(calcium silicate)와 바륨 티타네이트(barium titanate, BaTiO3) 분말을 혼합하되, 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여 바륨 티타네이트 분말을 100 중량부로 혼합하여 의료용 시멘트 조성물을 제조하였다.
실시예 16
칼슘 실리케이트(calcium silicate)와 바륨 티타네이트(barium titanate, BaTiO3) 분말을 혼합하되, 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여 바륨 티타네이트 분말을 50 중량부로 혼합하여 의료용 시멘트 조성물을 제조하였다.
도 16은 앞서 실시예 13 내지 실시예 16에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물의 압축강도를 실험한 결과로, 그 실험방법은 다음과 같다.
의료용 시멘트 조성물을 증류수와 혼합하여 경화시킨 뒤, 가로, 세로, 높이가 1cm인 정육면체로 가공하여 만능시험기에 위치시켰다. 이후, 파괴가 일어날 때까지 8mm/min의 속도로 압축응력을 가해주었으며, 파괴가 일어났을 때의 압축응력(N)을 측정하여 압축강도(MPa)를 산출하였다.
도 16에 도시된 바와 같이, 바륨 티타네이트 분말의 함량을 조절함으로써, 본 발명의 의료용 시멘트 조성물의 사용 목적에 따라 적합한 압축강도를 갖도록 제어할 수 있음을 확인할 수 있었다.
특히, 실시예 13에 따라 제조된 의료용 시멘트 조성물은 압축강도가 15MPa 이하로 치과용 중에서 유치용 근관충전재로 사용되기에 적합하다는 것을 볼 수 있었다. 즉, 바륨 티타네이트 분말이 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여 200 중량부 내지 300 중량부로 포함되는 것이 재치료의 편의성을 높이고, 영구치가 유치를 밀어 올리는 힘인 맹출압(eruption of teeth)에 반응해야 하는 유치용 근관충전재로 사용되기에 바람직하다는 것을 확인할 수 있었다. 한편, 300 중량부를 초과하여 포함되는 경우, 기계적 강도가 너무 낮아질 수 있다.
실험예 1
비스무스 티타네이트(bismuth titanate, Bi4Ti3O12) 분말과 제조예 1 내지 3에 의해 제조된 실리카가 코팅된 비스무스 티타네이트 분말을 진한황산(H2SO4,99%), 질산 (HNO3,60%), 과산화수소 (H2O2,30%), 염소산소다(NaClO,15%)에 각각 담지한 후, 승온하여 변화를 관찰하였다. 그 결과, 두 가지 분말 모두 분해가 일어나지 않아 내화학성이 우수하다는 것을 확인할 수 있었으며, 특히, 실리카가 코팅된 비스무스 티타네이트 분말은 변색이 일어나지 않는 다는 것을 확인하였다.
이를 통해 비스무스 티타네이트 분말이 포함된 본 발명의 의료용 시멘트 조성물은 내화학성이 우수하여 골 및 치아의 콜라겐 손상이나 생체 내 화학반응이 억제되는 효과가 있으며, 특히, 실리카가 코팅된 비스무스 티타네이트 분말이 포함된 본 발명의 의료용 시멘트 조성물은 변색이 방지되어 심미적으로 우수한 효과를 갖는다는 것을 알 수 있었다.
본 발명인 의료용 시멘트 조성물의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시 예일 뿐, 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.

Claims (12)

  1. 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여,
    비스무스 티타네이트(Bi4Ti3O12) 분말 및 바륨 티타네이트(BaTiO3) 분말 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 페로브스카이트(perovskite) 구조의 강유전체 분말 20 내지 300 중량부를 포함하는 의료용 시멘트 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 비스무스 티타네이트 분말은 상기 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여, 20 내지 35 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 의료용 시멘트 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 바륨 티타네이트 분말은 상기 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여, 40 내지 300 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 의료용 시멘트 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 강유전체 분말은 실리카가 코팅된 것을 특징으로 하는 의료용 시멘트 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 칼슘 실리케이트는 트라이칼슘 실리케이트(tricalcium silicate, C3S) 및 다이칼슘 실리케이트(dicalcium silicate, C2S) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 의료용 시멘트 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 칼슘 실리케이트 100 중량부에 대하여,
    포졸란 물질 2 내지 30 중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용 시멘트 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 의료용 시멘트 조성물은 분말형 또는 페이스트형인 것을 특징으로 하는 의료용 시멘트 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 의료용 시멘트 조성물이 페이스트형인 경우,
    비수성 액체를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용 시멘트 조성물.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 비수성 액체는 극성용매인 것을 특징으로 하는 의료용 시멘트 조성물.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 극성용매는 N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone), 다이메틸설폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO) 및 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르(diethylene glycol monoethyl ether) 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 의료용 시멘트 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 의료용 시멘트 조성물은 치과용으로 사용되는 것을 특징으로 하는 의료용 시멘트 조성물.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 의료용 시멘트 조성물은 압축강도가 15MPa 이하로, 유치용 근관충전재로 사용되는 것을 특징으로 하는 의료용 시멘트 조성물.
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