KR20190096713A

KR20190096713A - 세라믹 입자를 포함하는 골이식재의 제조방법

Info

Publication number: KR20190096713A
Application number: KR1020180016478A
Authority: KR
Inventors: 장동우; 이건희
Original assignee: (주) 이노본
Priority date: 2018-02-09
Filing date: 2018-02-09
Publication date: 2019-08-20
Also published as: KR102123540B1

Abstract

본 발명은 입자 전체를 관통하는 홀(hole)이 복수로 형성된 세라믹 입자들이 결합된 형태의 골이식재의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 골이식재에 관한 것으로, 본 발명에 따른 골이식재의 제조방법은 몰드의 형상을 원하는 대로 변형함으로써 다양한 제품 개발이 가능해질 뿐만 아니라 골이식재의 형상을 시술 부위의 형태에 맞도록 제조할 수 있어, 시술의 편의성을 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 몰드안에 들어가는 입자의 종류를 다양하게 하여 공극률, 기계적 압축강도와 같은 기계적 특성을 조절할 수 있는 효과가 있다.
나아가, 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 골이식재는 세포부착이 용이할 뿐만 아니라, 강도 및 생체적합성이 우수한 효과가 있다.

Description

세라믹 입자를 포함하는 골이식재의 제조방법{Method for preparing bone grafting substitutes comprising ceramic granules}

본 발명은 입자 전체를 관통하는 홀(hole)이 복수로 형성된 세라믹 입자들이 결합된 형태의 골이식재의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 골이식재에 관한 것이다.

기계적 응력을 지지하도록 하면서 또한 자연 뼈 재생 및 치료를 증대시키기 위해 결손부위에 환자(자가이식) 본인 또는 기증자(동종이식 또는 이종이식)로부터의 경조직 이식이 필요하다.

최근, 골이식재는 손상 뼈 대체나 경조직 공동의 충진제로서 의학적으로 주목받고 있다.

골이식의 가장 좋은 방법은 자가이식 즉, 신체의 다른 부분으로부터 이식이지만 수령자의 상태 및 채취 부분 가능성에 따라 한계가 있다. 따라서 동물이나 사체의 뼈로 만든 골이식재가 임상에 적용되고 있다. 한 예로, 한국공개특허 제2010-0080028호에서는 동종 또는 이종의 골 조직을 채취하여 단시간 내에 탈지, 탈회, 세척 및 멸균 공정을 행함으로써 스폰지형 골이식재를 제조하는 방법을 개시하였다. 그러나, 동종 또는 이종의 골 조직을 이용한 골이식재는 광우병 또는 에이즈 등의 잠재적 감염에 노출될 수 있다.

이런 문제들을 개선하기 위해, 천연 뼈의 성분과 유사한 HAp(hydroxyapatite), α/β-TCP (Tricalcium phosphate) 및 BCP(biphasic calcium phosphate)와 같은 칼슘-인산계 세라믹 골이식재들이 개발되고 있으며, 특히 BCP 세라믹은 기계적 강도와 생분해성이 균형을 이루고 있어서 치과나 정형외과 등에서 사용되고 있다.

한편, 경조직 대체 재료는 임상 응용 분야에 따라 필요조건들이 다르다.

결손부위가 큰 경우 블록형 골이식재가 필요하지만 제조공정상 긴 시간이 요구되므로 결손부위에 가장 적합한 형상의 골이식재를 제조하는데 한계가 있다. 한예로 한국공개특허 제2010-0061649호에서는 다공성의 블록형 합성 세라믹 지지체를 제조하는 단계, 분지의 총 합계가 5 보다 크거나 같은 다분지 PEG-티올의 수용액과 다분지 PEG-아크릴레이트의 수용액을 혼합하는 단계 및 상기 혼합물에 상기 다공성 블록형 합성 세라믹 지지체를 침지시키는 단계를 포함하여 제조된 복합 골 복구물질을 개시하고 있다. 그러나 이러한 블럭형 골이식재의 경우 두꺼운 골격구조를 갖기 때문에 느린 생분해성 특성을 나타내는 단점을 가진다.

주입형 골이식재의 경우 위와 같은 블록형 골이식재의 단점을 보와할 수 있으나, 재광물화 및 골 형성에 영향을 미치는 중요한 인자인 기공율을 제어할 수 없으며, 강도가 낮다는 단점이 있다.

과립형 골이식재는 위와 같은 단점들을 보완할 수 있는 잠재력을 가지는 것으로서 뛰어난 강도 및 용이한 적용성을 가지므로 우수한 골이식재로 사용될 수 있다. 그러나 이러한 과립형 뼈이식재는 각각의 알갱이들이 서로 결합되지 못하고 떨어진 상태로 있기 때문에, 수술 시에 결손부위를 충진하기 위해서는 낱알 단위로 이송하거나 일정공간에서 독립된 점성재료를 믹싱한 후에 주사기나 스푼 같은 도구를 사용하여야만 하는 불편함이 있었다.

한국공개특허 제2010-0080028호(공개일 2010년 7월 8일) 한국공개특허 제2010-0061649호(공개일 2010년 6월 8일)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 몰드를 이용하여 원하는 형태로 제조가 용이한 골이식재의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 우수한 강도를 나타내면서도 생체적합성이 우수한 골이식재를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르며, 골이식재의 제조방법은 탄소 필라멘트 코어 및 세라믹 쉘로 이루진 복합체를 1차 압출하여 복수의 1차 필라멘트를 얻는 단계; 상기 복수의 1차 필라멘트를 내부에 위치시키고, 세라믹 쉘을 외부에 위치시킨 후, 2차 압출하여 2차 필라멘트를 얻는 단계; 상기 2차 필라멘트를 절단하여 세라믹 입자를 얻는 단계; 상기 세라믹 입자를 몰드에 주입한 후, 가열하여 세라믹 성형체를 얻는 단계; 및 상기 세라믹 성형체를 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 압출은 2 ~ 5 mm/mim의 속도로 진행되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 1차 필라멘트는 0.1 ~ 10 mm의 지름 크기 및 1 ~ 50 mm의 길이를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 2차 필라멘트는 0.1 ~ 50 mm의 지름 크기 및 0.5 ~ 50 mm의 길이를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 세라믹 입자는 0.1 ~ 10 mm의 길이를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 가열은 30 ~ 150℃의 온도에서, 10분 ~ 5시간 동안 진행되는 것을 특징으로 하는 할 수 있다.

상기 세라믹 성형체를 소결하는 단계는, 500 ~ 1,000℃의 온도에서 1차 소결한 후, 1,000 ~ 1,300℃의 온도에서 2차 소결하여 진행되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 골이식재는 입자 전체를 관통하는 홀(hole)이 복수로 형성된 세라믹 입자를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 세라믹 입자의 홀은 50 ~ 1,000㎛의 직경 크기를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 골이식재의 제조방법은 몰드의 형상을 원하는 대로 변형함으로써 다양한 제품 개발이 가능해질 뿐만 아니라 골이식재의 형상을 시술 부위의 형태에 맞도록 제조할 수 있어, 시술의 편의성을 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 몰드안에 들어가는 입자의 종류를 다양하게 하여 공극률, 기계적 압축강도와 같은 기계적 특성을 조절할 수 있는 효과가 있다.

나아가, 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 골이식재는 세포부착이 용이할 뿐만 아니라, 강도 및 생체적합성이 우수한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 세라믹 입자 제조 과정에 있어서, 1차 필라멘트 및 2차 필라멘트의 압출과정을 도식화한 것이다.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 세라믹 입자를 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명에 따라 제조된 ?지 형태의 세라믹 성형제를 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 골이식재를 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명에 따라 제조된 골이식재 표면의 SEM 이미지이다.
도 6은 몰드의 형태를 변화시켜 제조된 다양한 형태의 골 이식재를 나타낸 사진이다.
도 7은 입자의 크기를 달리하여 제조된 ?지형 골이식재를 나타낸 사진이다.
도 8은 입자의 크기를 달리하여 제조된 블록형 골이식재를 나타낸 사진이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 기재된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명에서, 용어 ‘골이식재’는 '골충진재', '골대체물', '골지지체'라고도 하며, 생체 내의 골조직의 일부가 결손되거나 보강을 필요로 하는 경우 이식하는 것으로 정의된다.

본 발명의 골이식재의 제조방법은, 탄소 필라멘트 코어 및 세라믹 쉘로 이루진 복합체를 1차 압출하여 복수의 1차 필라멘트를 얻는 단계;

상기 복수의 1차 필라멘트를 내부에 위치시키고, 세라믹 쉘을 외부에 위치시킨 후, 2차 압출하여 2차 필라멘트를 얻는 단계;

상기 2차 필라멘트를 절단하여 세라믹 입자를 얻는 단계;

상기 세라믹 입자를 몰드에 주입한 후, 가열하여 세라믹 성형체를 얻는 단계; 및

상기 세라믹 성형체를 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.

먼저, 탄소 필라멘트 코어 및 세라믹 쉘로 이루진 복합체를 1차 압출하여 복수의 1차 필라멘트를 얻는다. 보다 상세하게는, 홀을 형성하기 위한 탄소 필라멘트 코어 주위로 생체 재료인 세라믹 쉘을 위치시키고, 1차 압출하여 하나의 탄소 코어를 가지는 1차 필라멘트를 형성한다.

상기 세라믹 쉘은 세라믹 분말 및 결합제의 혼합물로 이루어질 수 있으며, 상기 혼합물은 바람직하게는 전단 혼합기에서 혼합될 수 있다.

상기 생체 재료인 세라믹 분말로는, 그 종류를 특별히 한정하지 않으나 바람직하게는 트리칼슘포스페이트(tricalcium phosphate, TCP), 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite, HAp)를 각각 사용하거나, 이들이 혼합된 바이페이직칼슘포스페이트(biphasic calciumphosphate, BCP)이 사용될 수 있다.

또한, 상기 결합제로는, 그 종류를 특별히 한정하지 않으나 바람직하게는 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리에틸렌(polyethylene), 왁스(wax), 폴리프로필렌(polypropylene), 파라핀(praffin) 등을 사용할 수 있고, 가장 바람직하게는 EVA를 사용할 수 있다.

또한, 상기 혼합물은 스테아린 산(stearic acid; CH₃(CH₂)₁₆COOH), 폴리에틸렌 왁스(polyethylene waxes), 산화 폴리에틸렌 왁스(oxidized polyethylene waxes), 에스테르(esters), 아미드(예컨대, oleamide, erucamide), 지방산(예컨대, lauric acid, myristic acid, palmitic acid) 등의 윤활제를 포함할 수 있다.

상기 탄소 필라멘트는 카본 파우더(carbon powder)에 상기 결합제 또는 윤활제를 혼합한 후 압출하여 제조될 수 있다.

상기 결합제 또는 윤활제는 탄소 필라멘트 및 세라믹 쉘의 점성을 유지하기 위해 사용되며, 압출 성형을 하는 동안 미세 구조를 만드는데 기여할 수 있다.

탄소 필라멘트 코어 및 세라믹 쉘로 이루진 복합체를 1차 압출하여 복수의 1차 필라멘트를 얻는다.

상기 복수의 1차 필라멘트를 얻는 단계에서, 1차 압출 시 1차 필라멘트 외경의 크기를 조절함으로써 최종 골이식재의 공극률을 조절할 수 있다.

여기서, 상기 1차 필라멘트는 0.1 ~ 10 mm의 지름 크기 및 1 ~ 50 mm의 길이를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 1차 필라멘트는 0.1 ~ 10 mm의 지름 크기 및 1 ~ 50 mm의 길이를 가질 수 있고, 바람직하게는 0.1 ~ 5 mm의 지름 크기 및 1 ~ 30 mm의 길이를 가질 수 있다.

다음으로, 상기 제조된 복수의 1차 필라멘트를 내부에 위치시키고, 세라믹 쉘을 외부에 위치시킨 후, 2차 압출하여 2차 필라멘트를 얻는다.

이 때, 내부에 위치시키는 복수의 1차 필라멘트의 수량을 변화시켜, 추후 2차 필라멘트를 절단하여 제조되는 세라믹 입자의 홀의 개수를 조절할 수 있으며, 최종 골이식재의 공극률 및 기계적 강도를 조절할 수 있다.

또한, 내부에 위치시키는 복수의 1차 필라멘트의 직경을 변화시켜, 추후 2차 필라멘트를 절단하여 제조되는 세라믹 입자의 홀의 직경크기를 조절할 수 있으며, 최종 골이식재의 공극률 및 기계적 강도를 조절할 수 있다.

여기서, 상기 2차 필라멘트는 0.1 ~ 50 mm의 지름 크기 및 0.5 ~ 50 mm의 길이를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 2차 필라멘트는 0.1 ~ 50 mm의 지름 크기 및 0.5 ~ 50 mm의 길이를 가질 수 있고, 바람직하게는 0.5 ~ 50 mm의 지름 크기 및 1 ~ 30 mm의 길이를 가질 수 있다

상기 1차 압출 및 2차 압출은 2 ~ 5 mm/mim의 속도로 진행될 수 있다.

만일, 압출이 상기 기재된 범위를 벗어난 속도로 진행될 경우 생성된 1차 필라멘트 또는 2차 필라멘트의 강도가 낮아지거나, 압출시 높은 압력이 요구될 수 있다.

이어서, 상기 2차 필라멘트를 절단하여 세라믹 입자를 얻는다.

이때, 상기 세라믹 입자는 바람직하게는 0.1 ~ 10 mm의 길이를 갖도록 절단하여 제조될 수 있고, 바람직하게는 0.2 ~ 7 mm의 길이를 갖도록 절단하여 제조될 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.5 ~ 5 mm 길이를 갖도록 절단하여 제조될 수 있다.

만일, 상기 세라믹 입자의 길이 또는 크기가 너무 짧거나 작으면 입자를 관통하는 홀의 형성이 어려워지고, 세라믹 입자 길이 또는 크기가 너무 길거나 크면 입자 사이의 공간이 많아져 강도의 저하가 문제될 수 있다.

상기 세라믹 입자의 길이 또는 크기는 최종 골 이식재의 크기에 따라 적절한 범위내에서 조절될 수 있으며, 2차 필라멘트 압출 시 내부에 위치시키는 복수의 1차 필라멘트의 수량 및 직경을 변화시켜 조절할 수 있다.

상기 세라믹 입자는 일예로 원기둥의 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 세라믹 입자는 그 길이 또는 크기에 따라 같은 형태의 골이식재라도 공극률, 압축강도 등의 기계적 특성이 달라질 수 있어, 이를 조절함으로써 다양한 기계적 특성을 가진 골이식재를 제조할 수 있다.

다음으로, 상기 세라믹 입자를 몰드에 주입한 후, 가열하여 세라믹 성형체를 얻는다.

상기 세라믹 입자의 길이 또는 크기는 상기 몰드의 크기와 형태에 따라 적절한 범위내에서 조절될 수 있으며, 2차 필라멘트 압출 시 내부에 위치시키는 복수의 1차 필라멘트의 수량 및 직경을 변화시켜 조절할 수 있다.

여기서, 상기 세라믹 입자를 몰드에 주입한 후, 가압 조건 하에서 가열하여 세라믹 성형체를 얻을 수 있다.

상기 몰드는 ?지형(wedge type), 매트형(mat type), 칩형(chip type), 블록형(block type)등 다양한 형태를 가질 수 있으며, 이를 통해 다양한 형태의 제품 개발이 가능해질 수 있다.

세라믹 입자를 몰드에 주입하기 위해, 상기 가열은 30 내지 150℃의 온도에서, 10분 내지 5시간 동안 진행되는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 가열은 30 ~ 150℃의 온도에서, 10분 ~ 5시간 동안 진행될 수 있고, 바람직하게는 60 ~ 120℃의 온도에서, 20분 ~ 3시간 동안 진행될 수 있으며, 보다 바람직하게는 70 ~ 100℃의 온도에서, 30분 ~ 2시간 동안 진행될 수 있다.

만일, 30℃ 미만의 온도로 가열될 경우 세라믹 성형체를 형성하기 위한 세라믹 입자간의 결합이 충분히 진행되지 않거나 가열 시간이 길어질 수 있고, 150℃의 온도를 초과하여 가열될 경우 성형체가 변형되거나 불필요한 고온 공정이 요구될 수 있다.

또한, 10분 미만으로 가열될 경우 세라믹 성형체가 형성되지 않을 수 있고, 5시간을 초과하여 가열될 경우 세라믹 성형체가 변형되거나 공정 시간이 불필요하게 길어질 수 있다.

이어서, 상기 세라믹 성형체를 소결하는 단계에 의하여 골이식재를 얻을 수 있다.

여기서, 상기 세라믹 성형체를 소결하는 단계는 500 ~ 1,000℃의 온도에서 1차 소결한 후, 1,000 ~ 1,300℃의 온도에서 2차 소결하여 진행될 수 있다.

보다 상세하게는, 1차 소결은 결합제를 제거하기 위하여 불활성 분위기인 N₂ 분위기에서 100 ~ 120시간 동안 500 ~ 1,000℃, 바람직하게는 650 ~ 900℃ 온도 범위로 천천히 온도를 올려서 진행할 수 있고, 2차 소결은 대기 분위기에서 1,000 ~ 1,300℃ 온도 범위로 서서히 온도를 올려서 진행함으로써 탄소를 제거하고, 세라믹 입자간의 결합을 증가시킬 수 있다.

여기서, 상기의 온도 범위 및 온도 범위에 이르는 소요 시간을 유지함으로써 입자의 변형을 방지하면서 결합제 및 탄소 성분을 제거할 수 있다. 또한, 상기 결합제의 제거를 통하여 입자 내 미세 기공이 형성될 수 있으며, 탄소 성분의 제거를 통하여 입자를 관통하는 홀(hole)을 형성할 수 있다.

상기 골이식재의 제조방법은 소결하는 단계 이후 세척단계를 진행할 수 있다.

상기 세척단계는 초음파세척기에 탈이온수를 40 ~ 60℃로 가열한 후, 소결 과정을 거친 골이식재를 넣어 5분씩 2회에 걸쳐 세척하여 진행할 수 있다.

이후, 세척된 골이식재는 60 ~ 100℃ 오븐에서 1 ~ 3일간 완전히 건조시킬 수 있다.

상기 세라믹 입자의 홀은 50 ~ 1,000㎛의 직경 크기를 가질 수 있고, 바람직하게는 50 ~ 700㎛의 직경을 가질 수 있으며, 보다 바람직하게는 100 ~ 300㎛의 직경을 가질 수 있다.

여기서, 세라믹 입자의 홀이 상기 기재된 직경 미만으로 형성되는 경우, 골조직세포가 기공속으로 충분히 침투되기 어려워 골세포의 증식율이 낮아지고, 상기 기재된 직경을 초과하여 형성되는 경우 내부 공간에 의한 골강도의 저하가 문제될 수 있다.

상기 세라믹 입자의 홀의 크기는 상기 탄소 필라멘트 코어의 크기에 의하여 조절될 수 있다.

상기 세라믹 입자는 일예로 원기둥의 형태를 가질 수 있고, 상기 복수의 홀은 원기둥의 윗면과 아랫면을 관통하도록 채널 형태로 수직으로 형성될 수 있으나, 입자 전체를 관통하는 복수의 홀이 형성될 수 있다면 세라믹 입자의 형태는 이에 한정되지 아니한다.

또한, 상기 세라믹 입자는 3 ~ 20개의 홀을 포함할 수 있으며, 상황에 따라 적합한 수로 조절되어 포함할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시 예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.

<실시예 1> 골이식재의 제조

먼저, β-TCP(β-Tricalcium phosphate) 분말을 준비하고, 필라멘트의 제조를 위하여 카본 파우더(carbon powder, 15㎛, Aldrich, USA)를 준비하였다.

또한, 결합제로 EVA(ethylene vinyl acetate) (ELVAX 210 및 250, Dupont, USA)를 사용하였고, 윤활제로 스테아르산 (Daejung Chemicals & Metals Co. Korea)을 사용하였다.

전단 믹서(Shear mixer) 공정을 (Shina Platec, Korea) 이용하여 세라믹 쉘(β-TCP 48 vol%/EVA 42vol%/스테아르산 10 vol%) 및 탄소 필라멘트 코어(카본 48 vol%/EVA 42 vol%/스테아르산 10 vol%)를 제조하였다.

이어서, 탄소 필라멘트 코어를 감싸는 형태로 세라믹 쉘을 위치시키고 압출 다이에서 3 mm/mim의 속도로 압출 과정을 수행하여 1차 필라멘트를 압출하고, 7개의 1차 필라멘트를 2개의 세라믹 쉘로 감싼 후 3 mm/mim의 속도로 2차 압출을 진행하여 2차 필라멘트를 얻었다(도 1 참조).

다음으로, 상기 2차 필라멘트를 0.7 mm 길이로 절단하여 세라믹 입자를 얻었다(도 2 참조).

이어서, 상기 세라믹 입자들을 ?지 형태의 몰드에 채운 다음 가압 조건하에 80℃에서 1시간 동안 가열하여 세라믹 성형체를 얻었다(도 3 참조).

얻어진 세라믹 성형체는 결합제 제거를 위해 N₂ 분위기에서 800℃로 천천히 온도를 올려서 5일 동안 1차 열처리를 수행하여 탈지하였다.

다음, 공기 분위기하에서 1,100 ℃에서 열처리를 수행하여 탄소 성분을 완전히 제거하여 평균적으로 약 300 ㎛의 직경을 갖는 홀을 형성시켰으며, 세라믹 입자간 결합을 강화시켜 강도를 증대시켰다(도 4 참조).

이후, 초음파세척기에 탈이온수를 넣고 50℃로 가열한 후, 얻어진 골이식재를 넣어 5분간 2회에 걸쳐 세척하고, 80℃ 오븐에서 2일간 완전히 건조시켰다.

<실험예 1> 골이식재의 표면 형상 측정

상기 실시예 1에서 제조한 골이식재의 표면 형상을 SEM으로 측정하여 도 5에 나타내었다.

도 5에 나타난 바와 같이, 실시예 1에 의해 제조된 골이식재는 관통하는 홀(hole)이 복수로 형성되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

<실험예 2> 골이식재의 공극률 측정

상기 실시예 1에서 제조한 골이식재의 공극률을 측정하였다.

그 결과, 실시예 1에 의하여 제조된 골이식재의 공극률은 60% 정도의 결과값을 나타내는 것으로 확인되었다.

Claims

탄소 필라멘트 코어 및 세라믹 쉘로 이루진 복합체를 1차 압출하여 복수의 1차 필라멘트를 얻는 단계;
상기 복수의 1차 필라멘트를 내부에 위치시키고, 세라믹 쉘을 외부에 위치시킨 후, 2차 압출하여 2차 필라멘트를 얻는 단계;
상기 2차 필라멘트를 절단하여 세라믹 입자를 얻는 단계;
상기 세라믹 입자를 몰드에 주입한 후, 가열하여 세라믹 성형체를 얻는 단계; 및
상기 세라믹 성형체를 소결하는 단계를 포함하는 골이식재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 압출은 2 ~ 5 mm/mim의 속도로 진행되는 것을 특징으로 하는 골이식재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 1차 필라멘트는 0.1 ~ 10 mm의 지름 크기 및 1 ~ 50 mm의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 골이식재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 2차 필라멘트는 0.1 ~ 50 mm의 지름 크기 및 0.5 ~ 50 mm의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 골이식재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 세라믹 입자는 0.1 ~ 10 mm의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 골이식재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 가열은 30 ~ 150℃의 온도에서, 10분 ~ 5시간 동안 진행되는 것을 특징으로 하는 골이식재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 세라믹 성형체를 소결하는 단계는, 500 ~ 1,000℃의 온도에서 1차 소결한 후, 1,000 ~ 1,300℃의 온도에서 2차 소결하여 진행되는 것을 특징으로 하는 골이식재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 골이식재는 입자 전체를 관통하는 홀(hole)이 복수로 형성된 세라믹 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 골이식재의 제조방법.
제8항에 있어서,
상기 세라믹 입자의 홀은 50 ~ 1,000㎛의 직경 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 골이식재의 제조방법.