KR20230098487A - 임플란트 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 매끈한 표면(smooth surface)을 가지는 티타늄계 소재의 임플란트로서, 상기 매끈한 표면에 TiOx 표면개질층이 형성되는, 임플란트를 제공한다.

Description

임플란트 및 이의 제조방법{IMPLANT AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 임플란트 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마로 표면처리된 임플란트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
인공치아의 부착 등을 위해 턱뼈에 삽입되는 치과용 임플란트는 오랜 기간 성공적으로 사용되어 왔다. 현재 일반적으로 사용되고 있는 치과용 임플란트는 생체에 적합하고 탄성률이 충분히 낮으며 비교적 고강도인 티타늄 또는 그 합금 재질로 되어 있다.
생체친화성이나 기계적 특성 이외에도 치과용 임플란트의 골융합 특성은 매우 중요하다. 우수한 골융합 특성은 임플란트를 뼈에 고정시켜 초기 안정성을 이룬 후 짧은 치료기간 내에 임플란트와 뼈 사이에 영구적인 결합이 생성되는 것을 의미한다.
최근에는 티타늄 및 티타늄 합금 재료의 표면을 적절히 처리함으로써 골융합을 강화할 수 있는 기술들이 개발 및 적용되고 있다. 상세하게는, 골융합 속도와 품질은 표면 조성, 표면 거칠기, 친수성 등과 같은 임플란트의 표면 특성 및 화학적 조성과 밀접한 관계가 있다. 특히, 종래기술에서는 초기 골유착 성능을 올리기 위해 임플란트 표면에 거칠기를 부여하여 임플란트의 표면적을 넓히는 표면처리 방법을 적용하고 있다. 대표적으로는 SLA(Sandblast Large grit Acid etch)는 입자로 샌드 블라스팅 처리 후 산처리 등을 통해 표면을 정리하고 이물질을 제거하는 공정이다.
그러나 이러한 종래의 방법은 아래의 2가지 문제를 가진다.
(1) 샌드블라스팅 및 에칭 공정은 상대적으로 복잡하고 고비용이 필요하므로, 제조과정에서 전체적인 비용이 상승하게 된다. 또한, 표면 오염으로 세척 등의 후속 공정이 요구되므로, 추가 공정에 따른 비용 상승이 불가피하다.
(2) 임플란트의 표면 거칠기를 높이면, 인체 세포 등이 임플란트에 물리적으로 더 잘 결합할 수 있으므로, 초기 골유착 성능은 높아질 수 있다. 그러나, 임플란트 식립 후 골 흡수와 같은 이유로 임플란트 상단부가 노출되었을 때, 거친 표면처리에 의해 박테리아 증식 및 주위염이 발생할 수 있다. 즉, 일정 시간이 경과한 이후에는 상대적으로 염증이 발생할 가능성이 더 높아지므로 골유착성이 오히려 떨어질 수 있는데, 당뇨병 등 염증이 잘 일어날 수 있는 환자의 경우 이러한 문제로 인해 골유착성이 크게 떨어질 수 있다.
이러한 종래기술을 해결하기 위해서는 표면 거칠기를 크게 증가시키지 않으면서도 골유착성을 향상시킬 수 있는 방법이 필요하다. 종래에 표면 코팅을 통해 골유착성 등을 향상시키고자 하는 다양한 시도가 있었으나, 표면 거칠기가 높은 임플란트에 대해 코팅을 시도한 경우가 대부분이었다.
또한, 코팅층과 임플란트 모재(Ti) 사이에 충분한 물리적 또는 화학적 결합방법을 마련하지 않고 별도의 코팅층을 도입하는 경우 모재와 코팅층의 물성차이로 인해 코팅층과 임플란트(티타늄 또는 티타늄 합금)와의 결합력이 약하여, 코팅층이 임플란트로부터 쉽게 박리될 수 있다.
즉, 종래에는 표준화된 표면거칠기 형성, 코팅 등을 통해 생체적합성(골유착 성능) 높이기 위한 다양한 기술이 시도되었으나, 제조공정이 복잡하고, 염증이 발생하기 쉬운 환자에 적용할 경우 후기 염증 등으로 인해 일정 시간 이후 오히려 골유착 성능이 떨어지는 문제가 있었다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 표면 거칠기를 높이지 않더라도 임플란트 표면의 친수성 및 골유착성을 높일 수 있는 플라즈마로 표면처리된 임플란트 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면은 매끈한 표면(smooth surface)을 가지는 티타늄계 소재의 임플란트로서, 상기 매끈한 표면에 TiOx 표면개질층이 형성되는, 임플란트를 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 TiOx 표면개질층은 균일한 비정질(amorphous)상일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 TiOx 표면개질층 상에는 코팅층이 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 코팅층은 골 성장을 촉진하는 성장인자, 골 조직 형성 증진을 유도하는 펩타이드와 단백질, 피브린, 인테그린, 피브로넥틴, 골 형태 형성인자, 골 성장제, 화학요법제, 항생제, 진통제, 비스포스포네이트, 수산화아파타이트, 칼슘, 인산칼슘, 스트론툼염, 불소염, 마그네슘염 및 나트륨염 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 TiOx 표면개질층은 소정의 두께로 형성되며 570nm~590nm 파장의 빛을 반사할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 TiOx 표면개질층은 플라즈마 처리로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 처리는 상기 저압 상태인 대기를 방전할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 처리는 기화된 멸균제를 방전할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 티타늄계 소재는 티타늄(Ti)과 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 주석(Sn), 탄탈륨(Ta), 팔라듐(Pd) 및 이들 중 적어도 하나 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.
본 발명의 일 측면은, 매끈한 표면(smooth surface)을 가지는 티타늄계 소재의 임플란트를 제공하는 단계 및 상기 임플란트를 플라즈마 처리하여 상기 매끈한 표면에 TiOx 표면개질층을 형성하는 플라즈마 처리단계를 포함하는, 임플란트의 제조방법을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 상기 TiOx 표면개질층은 균일한 비정질(amorphous)상일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 처리단계는, 임플란트가 전극 사이의 밀폐된 영역에 위치하는 단계, 상기 밀폐된 영역의 내부 대기를 배기하여 상기 밀폐된 영역의 내부에 상기 사전에 설정된 공정 압력 범위의 저압 상태인 대기를 형성하는 단계 및 밀폐된 영역의 내부에 전기장을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 처리단계는, 임플란트가 전극 사이의 밀폐된 영역에 위치하는 단계, 상기 밀폐된 영역의 내부 대기를 배기하여 상기 밀폐된 영역의 내부에 상기 사전에 설정된 공정 압력 범위의 저압 상태인 대기를 형성하는 단계, 밀폐된 영역에 기화된 멸균제를 공급하는 단계 및 밀폐된 영역의 내부에 전기장을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 TiOx 표면개질층 상에 코팅층을 형성하는 코팅층 형성단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 코팅층은 골 성장을 촉진하는 성장인자, 골 조직 형성 증진을 유도하는 펩타이드와 단백질, 피브린, 인테그린, 피브로넥틴, 골 형태 형성인자, 골 성장제, 화학요법제, 항생제, 진통제, 비스포스포네이트, 수산화아파타이트, 칼슘, 인산칼슘, 스트론툼염, 불소염, 마그네슘염 및 나트륨염 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 SLA 처리하지 않은 임플란트의 표면에 플라즈마 처리를 통하여 표면개질층을 도입함으로써 종래 기술의 문제를 해결할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 제조공정의 간소화로 경제적인 방법으로 골유착성이 우수한 임플란트를 제조할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 플라즈마 표면처리에 의해 임플란트 표면에 표면 거칠기를 부여하지 않더라도 상대적으로 우수한 초기 골유착 성능을 확보할 수 있다. 이 때, 표면 거칠기를 형성하지 않으므로, 일정 시간 이후 발생할 수 있는 '염증'의 발생가능성을 줄일 수 있으므로, 전체적으로 골유착성을 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, SLA 처리된 임플란트를 적용하기 어려웠던 염증이 잘 발생할 것으로 예상되는 환자에 대해 적용하여 높은 임플란트 성공율을 달성할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 표면개질층은 일정한 두께의 비정질 TiO2으로 형성되는데, 이를 통해 임플란트 표면에 황색 또는 금색 계열의 색상을 균일하게 도입할 수 있어서 심미감을 높일 수 있고, 우수한 생체적합성을 달성할 수 있으며, 추가 코팅층을 보다 용이하게 도입할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 플라즈마 처리를 통해 표면개질층을 형성하기 때문에 표면개질층의 박리 현상을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 플라즈마 처리를 통해 임플란트 표면에 형성되는 색상을 통해 균일한 처리가 이루어졌는지 확인할 수 있어 제품 생산에 있어 불량율을 줄일 수 있게 된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 플라즈마 처리를 통해 상대적으로 낮은 온도에서 표면개질층을 형성할 수 있으므로, 경제적인 방법으로 생산가능하고, 불필요한 부작용을 최소화할 수 있다. 또한, 고온에서의 Ti 표면 산화와 달리 상대적으로 불안정한 구조인 TiO, Ti2O3의 형성을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 플라즈마 처리 과정에서 임플란트 표면 및 형성된 표면개질층에 불순물을 함께 제거할 수 있고, 친수성을 향상시킬 수 있으므로, 골유착성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 플라즈마 처리를 통해 임플란트 표면 멸균을 동시에 또는 순차적으로 수행할 수 있으므로, 임플란트의 생산 과정을 더욱 단순화할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 임플란트 처리 과정에서 표면개질층의 친수성을 향상시켜 추가 코팅층을 보다 용이하게 도입할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 수납용기에 수납된 상태의 임플란트를 플라즈마 처리하는 경우, 수납용기에 포함된 불순물을 동시에 제거할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 도시한 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 수납용기를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마로 표면처리된 임플란트의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마 처리단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 5a 내지 도 5e는 도 4의 다른 실시형태를 설명하기 위한 순서도이다.
도 6 은 실험예 1 의 시료를 도시한 사시도이다.
도 7 의 그래프는 실시예 1 내지 3 의 측면에 대한 normal mode XRD를 수행한 결과를 나타낸다.
도 8 의 그래프는 실시예 3 의 측면에 대한 Grazing Incidence XRD 를 수행한 결과를 나타낸다.
도 9 는 실험예 2 의 임플란트를 도시한 사시도이다.
도 10은 비교예 및 실시예 4 내지 6 의 측면에 대해 XPS를 수행한 결과를 나타낸다.
도11a 내지 도 11f는 플라즈마 처리 전후의 임플란트 상부의 나사산 및 나사골에 대한 SEM이미지이다.
도 12 는 플라즈마 처리에 따른 색상 변화를 설명하기 위한 이미지이다.
도 13 은 플라즈마 처리에 따른 온도 변화를 설명하기 위한 이미지이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 '제 1' 또는 '제 2' 와 같은 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들 또는 단계들을 설명하기 위해 사용될 수 있으나, 해당 구성 요소들 또는 단계들은 서수에 의해 한정되지 않아야 한다. 서수를 포함하는 용어는 하나의 구성 요소 또는 단계를 다른 구성 요소들 또는 단계들로부터 구별하기 위한 용도로만 해석되어야 한다.
본 명세서에서 수치적 값의 범위가 기재되었을 때, 이의 구체적인 범위가 달리 기술되지 않는 한 그 값은 유효 숫자에 대한 화학에서의 표준규칙에 따라 제공된 유효 숫자의 정밀도를 갖는다. 예를 들어, 10은 5.0 내지 14.9의 범위를 포함하며, 숫자 10.0은 9.50 내지 10.49의 범위를 포함한다.
[플라즈마 처리 장치]
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마 처리 장치를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 도시한 사시도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 수납용기를 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 플라즈마 처리 장치(10)는 수납용기(100)가 안착되는 안착부(12)와, 안착부(12)와 상대 이동되어 수납용기(100)를 외부 환경으로부터 밀폐시키는 밀폐부(14)와, 외부 환경으로부터 밀폐된 밀폐부(14) 내부에 플라즈마를 방전시키는 전극부(미도시)와, 외부 환경으로부터 밀폐된 밀폐부(14) 내부의 공기를 배기하는 압력조정부(미도시)와, 안착부(12)의 상부에 배치되는 상부 블록(13)과, 외관을 형성하는 본체(11)를 구비할 수 있다.
안착부(12)는 본체(11)의 전방에 위치하도록 배치되며, 상부 블록(13)의 하부에 위치하도록 배치될 수 있다. 안착부(12)의 상면에는 수납용기(100)에 전원을 인가하는 전극이 형성될 수 있다.
또한, 안착부(12)에는 마그넷이 구비되어, 전기 연결 부재(미도시)와의 자력으로 접촉력을 강화시킬 수 있다. 마그넷은 홀(미도시)의 바닥면에 구비될 수 잇다.
밀폐부(14)는 안착부(12)와 상대 이동되어 수납용기(100)를 외부 환경으로부터 밀폐시킨다. 본 발명에서는 하나의 예로써, 밀폐부(14)가 승하강되어 밀폐부(14)의 하부가 안착부(12)의 상면에 접함으로써, 밀폐부(14)의 내부에 밀폐공간이 형성되게 된다.
상부 블록(13)은 본체(11)의 전방 및 안착부(12)의 상부에 위치하도록 배치될 수 있다. 상부 블록(13)에는 밀폐부(14)를 승하강시키는 승하강부(미도시)가 구비될 수 있다.
전극부(미도시)는 밀폐부(14)가 하강하여 안착부(12)와 밀폐부(14)가 밀폐될 때, 밀폐공간을 이루는 밀폐부(14)의 중공 내부에 플라즈마를 방전시켜 플라즈마 처리를 하는 기능을 수행할 수 있다. 전극부(미도시)는 수납용기(100)와 전기적으로 연결되도록 안착부(12)에 구비되는 제1 전극(미도시)과, 수납용기(100)를 둘러싸도록 밀폐부(14)에 구비되는 제2 전극(미도시)과, 제1 전극(미도시)과 제2 전극(미도시)에 전원을 인가하는 전원부(미도시)를 구비할 수 있다.
압력조정부(미도시)는 외부 환경으로부터 밀폐된 밀폐부(14)의 내부의 공기를 배기하는 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마 처리 장치는 일정 양의 기화된 멸균제를 밀폐부(14) 내부로 공급하여 임플란트(M)를 멸균하는 멸균제공급부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 2 를 참조하면, 수납용기(100)의 내부에는 임플란트(M)와 접촉되는 연결 부재(110)가 구비된다. 상세하게는, 연결 부재(110)는 일측이 임플란트(M)의 타단과 인접하고, 타측이 외부 전극과 전기적으로 연결될 수 있다. 연결 부재(110)는 전도성 재질로 이루어져, 노출된 타측을 통해 외부 전원을 인가받아 임플란트(M)로 전달할 수 있다.
수납용기(100)는 홀(120)을 가져 밀폐부(14)의 내부와 평형된 내부 압력을 가질 수 있도록 밀폐부(14)의 내부 압력이 조정되는 과정에서 함께 조정된다. 즉, 수납용기(100)는 홀(120)을 가져 수납용기(100)의 내부 대기가 배기되거나 외부 대기가 주입될 수 있다.
또한, 수납용기(100)는 홀(120)을 통해 플라즈마 생성과 관련한 전기장의 세기 또는 형상이 변화되며, 이를 통해 수납용기(100) 내부에 수납된 임플란트(M)에 대한 표면 처리 성능이 개선될 수 있다.
상기 홀(120)은 기체를 투과할 수 있는 통기성 소재로 형성되는 커버(130)에 의해 폐쇄된다. 커버(130)는 기체를 투과할 수 있는 통기성 소재로 형성될 수 있다. "통기성 소재"는 실시 예에 따라, PE(polyethylene), PP(polypropylene) 등의 PO(Polyolefine)로 구현될 수 있다. 바람직하게는, 커버(130)는 티벡(Tyvek) 소재로 형성될 수 있다. 티벡(Tyvek)은 대기 및 멸균제의 투과가 가능하고 미생물 및 균의 통과가 불가능하다.
이에 따라, 수납용기(100)는 커버(130)를 통해 밀폐부(14)의 내부와 평형된 내부 압력을 가질 수 있으며, 수납용기(100)의 내부로 플라즈마가 유도될 수 있다. 아울러, 수납용기(100)는 멸균 공정이 완료된 후, 상기 용기가 대기 환경에 노출된 경우에도, 커버(130)에 의해 균의 침투를 방지할 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(10)는 임플란트(M)이 수납 또는 보관된 수납용기(100)가 그대로 수납되어 임플란트(M)를 표면 처리함으로써 표면 처리 과정에서 임플란트(M)의 무균성을 유지할 수 있다. 아울러, 수납용기(100)에 수납된 상태의 임플란트(M)를 플라즈마 처리하여 수납용기(100)에 포함된 불순물을 동시에 제거할 수 있다.
[플라즈마로 표면처리된 임플란트]
본 발명의 일 실시예에 의한 임플란트는 티타늄계 소재일 수 있다. 상기 티타늄계 소재는 순수 티타늄 또는 티타늄과 주기율표 상의 다른 금속의 합금으로 이루어진 소재를 의미한다. 상기 티타늄 합금은 예를 들어, 티타늄(Ti)과 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 주석(Sn), 탄탈륨(Ta), 팔라듐(Pd) 및 이들 중 적어도 하나 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 의한 임플란트는 티타늄의 표면을 기계로 가공한 매끈한 표면(smooth surface, machined surface)을 가질 수 있으며, 상기 매끈한 표면에 일정한 두께의 비정질의 티타늄 산화층(TiO2)으로 형성되는 표면개질층이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 임플란트의 티타늄 산화층(TiO2)은 플라즈마 처리를 통해 형성되기 때문에, 표면 거칠기를 높이지 않으면서 임플란트 표면의 친수성 및 골유착성을 높일 수 있다. 이에, 본 발명의 일 실시예에 의한 임플란트를 SLA 처리된 임플란트를 적용하기 어려웠던 '염증이 잘 발생할 것으로 예상되는 환자'에 대해 적용하여 높은 임플란트 성공율을 달성할 수 있다.
아울러, 플라즈마 처리를 통해 생성된 표면개질층은 비정질의 TiO2로서 Ti모재를 이용해 형성되어 막 경계부의 조성이 점진적으로 변경되는 등, 막 경계부의 형상이 증착 등의 종래의 방식으로 형성된 코팅과는 상이하기 때문에, 표면개질층이 임플란트로부터 쉽게 박리되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 의한 임플란트의 표면개질층은 황색 또는 금색 계열의 색상으로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 의한 임플란트의 표면개질층은 570nm~590nm의 파장의 빛을 반사하도록 구성된다.
즉, 임플란트 표면에 일정한 두께의 비정질 TiO2로 형성되는 표면개질층을 형성함에 따라 임플란트 표면에 황색 또는 금색 계열의 색상을 균일하게 도입할 수 있어서 심미감을 높일 수 있게 된다.
또한, 제품 생산시 플라즈마 처리를 통해 임플란트 표면에 형성되는 색상을 통해 플라즈마 처리가 균일하게 이루어졌는지 확인할 수 있으므로, 불량율을 줄일 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 의한 임플란트는 플라즈마 처리 장치의 전극부와 전기적으로 연결되는 수납용기에 수납될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 임플란트는 상기 표면개질층 상에 형성되는 코팅층을 더 포함할 수 있다. 코팅층은 임플란트 코팅용 조성물을 사용하여 형성될 수 있다.
임플란트 코팅용 조성물로 골 성장을 촉진하는 성장인자, 골 조직 형성 증진을 유도하는 펩타이드와 단백질, 피브린, 인테그린, 피브로넥틴, 골 형태 형성인자, 골 성장제, 화학요법제, 항생제, 진통제, 비스포스포네이트, 수산화아파타이트, 칼슘, 인산칼슘, 스트론툼염, 불소염, 마그네슘염 및 나트륨염 등이 사용될 수 있다.
상기 성장인자로는 BMP(bone morphogenic protein, BMP2, BMP7 등 포함), PDGF(Platelet-derived growth factor), TGFbeta(Transgenic growth factor), IGF-I(Insulin-like growth factor), IGF-II, FGF(Fibroblast growth factor) 및 BGDF-II(beta-2-microglobulin) 등이 있으며, 상기 골 조직 형성 증진 펩타이드와 단백질로는 RGD 시퀀스를 포함하는 각종 펩타이드와 콜라겐 및 피브로노젠과 같은 각종 단백질 등을 들 수 있다.
골 형태 형성인자로는 오스테오칼신(osteocalcin), 본사이알로프로테인(bonesialo protein), 오스테오제닌(osteogenin), BMP 등이 사용될 수 있는데, 상기 골 성장제는 인체에 무해하고 골 성장을 촉진하는 물질이라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 골 형성을 증진시키는 핵산, 골 형성을 억제하는 물질의 길항제 등이 사용될 수 있다.
[플라즈마로 표면처리된 임플란트의 제조방법]
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마로 표면처리된 임플란트의 제조방법에 대해 상세히 서술한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 플라즈마로 표면처리된 임플란트의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3 을 참조하면, 본 발명의 플라즈마로 표면처리된 임플란트의 제조방법은 티타늄계 소재의 임플란트를 제공하는 단계(S100), 플라즈마 처리단계(S200) 및 코팅단계(S300)를 포함할 수 있다.
임플란트 제공단계(S100)에서는 티타늄계 소재의 임플란트가 제공된다. 상기 티타늄 합금은 예를 들어, 티타늄(Ti)과 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 주석(Sn), 탄탈륨(Ta), 팔라듐(Pd) 및 이들 중 적어도 하나 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
임플란트는, 티타늄의 표면을 기계로 가공한 매끈한 표면(smooth surface, machined surface)을 가질 수 있다.
임플란트 제공단계(S100)에서 임플란트는 임플란트가 수납된 수납용기와 함께 제공될 수 있다.
도 4는 플라즈마 처리단계를 설명하기 위한 순서도이고, 도 5a 내지 도 5e는 도 4의 다른 실시형태를 설명하기 위한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 플라즈마 처리단계(S200)는, 피처리물을 전극 사이의 밀폐된 영역에 위치시키는 단계(S210), 내부가 외부 환경에 대해 밀폐된 영역을 설정하는 단계(S220), 사전에 설정된 공정 압력 범위로 밀폐된 영역의 내부 압력을 조정하는 단계(S230), 밀폐된 영역의 내부 온도를 승온하는 단계(S240), 밀폐된 영역에 기화된 멸균제를 공급하는 단계(S250) 및 밀폐된 영역의 내부에 전기장을 형성하는 단계(S260)를 포함할 수 있다.
S210 단계는 내부가 외부 환경에 대해 밀폐된 영역을 설정하기 전 피처리물을 그 영역, 즉 밀폐부에 위치시키는 단계로서, 전극 사이에 피처리물 또는 피처리물이 수납된 수납 용기를 위치시킬 수 있다. 다시 말해, 피처리물은 전극부에 의해 형성되는 전기장으로 방전된 플라즈마 발생하는 공간상에 위치하게 된다.
도 5a를 더 참조하면, 본 발명의 플라즈마 처리단계(S200)는 S210 단계 이후, 공간을 배기하는 단계(S221), 상기 밀폐부의 내부와 외부의 압력차이에 의해 공간의 내부 압력을 외부 환경에 대해 밀폐되도록 하는 단계(S222) 및 공간의 내부와 외부의 압력 차이를 측정하여 밀폐된 영역을 설정하는 단계(S223)를 포함한다.
사전에 설정된 공정 압력 범위로 밀폐된 영역의 내부 압력을 조정하는 단계(S230)에서 밀폐된 영역의 내부 대기는 배기되어 저압 상태인 대기가 형성된다.
사전에 설정된 공정 압력 범위는 1 Torr 이상 100 Torr 미만의 범위에서 설정될 수 있다.
도 5b를 더 참조하면, 본 발명의 플라즈마 처리단계(S200)는 사전에 설정된 공정 압력 범위로 밀폐된 영역의 내부 압력을 조정하는 단계(S230) 이후 밀폐부의 내부 또는 외부에 배치된 히터부로 밀폐된 영역의 내부 온도를 승온하는 단계(S241)를 포함한다.
상세하게는, 밀폐부의 내부 또는 외부에 배치된 히터부로 밀폐된 영역의 내부 온도를 승온하는 단계(S241)를 포함한다.
한편, 종래의 멸균 장치는 피처리물을 공정 온도로 승온시키기 위해서 밀폐부의 온도를 공정온도로 승온시키고, 진공 형성과 가열된 공기 주입을 반복하여 대류를 중심으로 하는 낮은 열전달 효율을 가지는 승온을 사용하고 있다. 공정 온도는 멸균공정에서 가장 중요한 공정 변수로 신뢰성 확보를 위해 반드시 제어되어야 한다. 따라서 종래의 멸균 장치에서는 멸균챔버와 피처리물이 열평형에 도달할 수 있도록 긴 승온공정이 요구되었다.
이에, 본 발명의 플라즈마 처리단계(S200)는 교류전원으로 피처리물에 전기장을 형성하여 피처리물을 승온하는 단계(S242)를 포함한다. 즉, 본 발명의 플라즈마 처리단계(S200)에 따르면 피처리물에 직접적으로 플라즈마를 발생시키고, 이를 이용하여 피처리물을 효과적으로 승온시킬 수 있게 된다. 아울러, S242단계에서 밀폐부의 내부에 형성된 전기장에 의해 밀폐부의 내부 대기에 포함된 질소 및 산소 분자는 방전되어, 밀폐부 내부에 질소 활성종 또는 산소 활성종, OH 라디칼 등이 생성될 수 있다.
도 5c를 더 참조하면, 본 발명의 플라즈마 처리단계(S200)는 S240 단계 이후 멸균제수납부(미도시)에서 멸균제를 추출하는 단계(S251), 추출된 멸균제를 기화시켜 밀폐된 영역에 공급하는 단계(S252) 및 기화된 멸균제가 확산되어 피처리물을 멸균하는 단계(S253)를 포함한다.
S252에서는 일정 양의 기화된 멸균제를 밀폐부의 내부로 공급한다. 기화된 멸균제는 저압 상태의 밀폐부의 내부에서 일정 분압을 형성할 수 있다. 멸균제로서 과산화수소(H2O2), 에틸렌옥사이드(C2H4O) 이산화염소(ClO2), 탄산수소나트륨(NaHCO3), 차아염소산나트륨(NaClO), 오존(O3) 등의 멸균제뿐만 아니라 방전시 활성종이 생성될 수 있는 산소, 질소 등의 기체도 사용할 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니며, 멸균제는 산화제(Oxidizing agents)일 수 있다.
도 5d를 더 참조하면, 본 발명의 플라즈마 처리단계(S200)는 S230단계 또는 S250 단계 이후 교류전원으로 공정 시간 동안 전기장을 형성하는 단계(S261)를 포함한다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서는 전극 사이에 피처리물을 위치시키고 있어, 멸균제(과산화수소)의 분해에 따라 OH 라디칼 또는 HO2라디칼 등의 고산화성 화학물질들이 피처리물의 표면 또는 표면에 인접하여 생성되어 멸균제 노출시간을 줄이더라도 종래와 동등하거나 또는 종래보다 더 높은 멸균 처리 성능이 나타날 수 있다.
도 5e를 더 참조하면, 본 발명의 플라즈마 처리단계(S200)는 S260 단계 이후 방전 부산물을 제거하는 단계(S271) 및 내부와 외부의 압력 차이에 따른 대기의 흐름을 형성하는 단계(S272)를 더 포함한다.
S271 단계는 내부와 외부의 압력이 평형을 이루게 된 후 밀폐된 영역의 밀폐성을 해제하는 단계를 더 포함할 수 있다. 또한, S272 단계는 외부와 평형된 내부 압력을 가진 밀폐부를 개방하여 수납된 멸균 처리가 완료된 피처리물이 출납되는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 플라즈마 처리단계(S200)에 따르면, 플라즈마 처리 과정에서 임플란트 표면 및 형성된 표면개질층에 불순물을 함께 제거할 수 있고, 표면의 성질을 개선시켜서 친수성을 향상시키게 되며, 친수성이 향상됨에 따라 혈액 및 단백질을 끌어당겨 빠른 골융합을 유도할 수 있다. 아울러, 친수성이 향상됨에 따라 추가 코팅층을 보다 용이하게 도입할 수 있다.
본 발명의 플라즈마 처리단계(S200)에 따르면, 플라즈마 처리를 통해 임플란트 표면 멸균을 동시에 또는 순차적으로 수행할 수 있으므로, 임플란트의 생산 과정을 더욱 단순화할 수 있다.
아울러, 본 발명의 플라즈마 처리단계(S200)에 따르면, 임플란트에 일정한 두께의 비정질의 티타늄 산화층(TiO2)으로 형성되는 표면개질층이 형성된다. 임플란트의 표면개질층인 비정질의 티타늄 산화층(TiO2)은 플라즈마 처리를 통해 형성되기 때문에, 표면 거칠기를 높이지 않으면서 임플란트 표면의 친수성 및 골유착성을 높일 수 있다. 즉, 비정질의 티타늄 산화층(TiO2)은 임플란트의 매끈한 표면(smooth surface)에 형성될 수 있다.
즉, 본 발명의 플라즈마 처리단계(S200)는 임플란트에 표면 거칠기를 형성하지 않으므로, 일정 시간 이후 발생할 수 있는 '염증'의 발생가능성을 줄일 수 있으므로, 전체적으로 골유착성을 향상시킬 수 있게 된다.
아울러, 플라즈마 처리단계(S200)에서 표면개질층인 비정질의 티타늄 산화층(TiO2)은 바람직하게는 150℃ 이하의 온도에서 형성되기 때문에, 이는 300℃ 이상의 고온에서 형성되는 Ti 산화막(anatase 결정 등)과는 결정구조에서 차이가 있다.
즉, 본 발명의 플라즈마 처리단계(S200)는 상대적으로 낮은 온도에서 임플란트에 표면개질층을 형성할 수 있으므로, 임플란트를 경제적인 방법으로 생산가능하고, 불필요한 부작용을 최소화할 수 있다. 또한, 고온에서 형성되는 Ti 산화막과는 달리 상대적으로 불안정한 구조인 TiO, Ti2O3의 형성을 최소화할 수 있다.
코팅층 형성단계(S300)는 전술한 임플란트 코팅용 조성물을 사용하여 임플란트 표면을 코팅하는 단계로, 구체적인 임플란트 표면 코팅 방법은 물리적, 화학적 코팅 방법을 들 수 있다.
예를 들면, 펄스레이저증착법(PLD), 스파터링증착법(sputtering), 화학기상증착법(CVD), 딥코팅법(dip coating), 스핀 코팅법(spin coating), 도금법(plating), 3차원 플라즈마건증착법(3D plasma gun deposition) 등을 들 수 있다.
이러한 코팅 방법 외에도 본 발명의 코팅용 조성물은 임플란트 표면에 단순 도포 과정을 거쳐 건조시킴으로써, 코팅층 형성단계(S300)가 수행될 수 있다.
이하, 본 명세서의 실시예에 관하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이하의 실험 결과는 상기 실시예 중 대표적인 실험 결과만을 기재한 것이며, 실시예 등에 의해 본 명세서의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다. 아래에서 명시적으로 제시하지 않은 본 명세서의 여러 구현예의 각각의 효과는 해당 부분에서 구체적으로 기재하도록 한다.
[실험예 1]
1. XRD 분석
도 6 에 도시된 바와 같이, 가로, 세로 5.6mm, 높이 20mm 를 가지는 티타늄 소재의 시료를 전술한 플라즈마 처리 장치를 통해 플라즈마 처리 시간(300초, 600초, 1200초)을 상이하게 하여 처리하였으며, 보다 상세한 표면 처리 공정 조건은 아래 표 1 과 같다.
No Pumping time [sec] Plasma treatment time [sec] Cleaning time [sec] 수량
(EA)
실시예 1 20 300 17 1
실시예 2 20 600 17 1
실시예 3 20 1200 17 1
Smartlab X-ray diffractometer (RIGAKU 社)를 사용하여 시료의 측면에 대해 XRD(X-ray Diffraction) 스펙트럼을 θ/2θ스캔모드로 측정하였으며, 이 때 CuKα X-선 방사 공급원을 45kV의 튜브 전압 및 200mA의 튜브 전류로 사용하였다.
도 7 의 그래프는 시료 측면에 대한 normal mode XRD를 수행한 결과를 나타내며, 플라즈마 처리 시간별 XRD 패턴 및 피크를 나타내고 있다. 분석 결과, 플라즈마 처리시간에 관계없이 시료 측면에서는 티타늄(Ti) 이외의 결정상은 확인되지 않았다.
한편, 티타늄 산화층 (TiO2)은 시료표면에 nm 단위 두께로 존재할 수 있으며, 이 경우, normal mode에서는 확인되기 어려울 수 있다. 이에, 티타늄 산화층 (TiO2)이 많이 형성될 것으로 기대되는 실시예 3 의 시료의 측면에 대하여 박막분석 용도의 Grazing Incidence XRD (GID) 모드로 추가로 측정하였다.
도 8 의 그래프는 실시예 3 의 시료 측면에 대한 Grazing Incidence XRD 를 수행한 결과를 나타내며, XRD 패턴 및 피크를 나타내고 있다. 분석결과, 레퍼런스를 확인했을 때, 실시예 3 의 시료의 측면에는 티타늄(Ti) 이외에도 티타늄 산화층 (TiO2)에 해당하는 비정질 상이 형성된 것으로 판단된다.
[실험예 2]
1. XPS 분석
한편, XRD분석으로는 비정질 상 측정에 한계가 있으므로, 전술한 시료에 티타늄 산화층 (TiO2)이 형성된 것인지 또는 단순히 주변의 O2 가 함께 측정된 것을 확인하기 위하여 XPS 분석을 추가로 수행하였다.
상세하게는, 도 9 에 도시된 티타늄 소재의 임플란트를 전술한 플라즈마 처리 장치를 통해 플라즈마 처리 시간(300초, 600초, 1200초)을 상이하게 하여 처리하였으며, 보다 상세한 표면 처리 공정 조건은 아래 표 2 와 같다.
No Pumping time [sec] Plasma treatment time [sec] Cleaning time [sec] 수량
(EA)
실시예 4 20 300 17 1
실시예 5 20 600 17 1
실시예 6 20 1200 17 1
XPS 장치로서는, Univac-PHI사의 Quantera 을 사용하였으며, 측정 시의 monochromatic X 선 여기 조건은 100 ㎛-25 W-15 kV이고, 전하 보정 조건은 C1s＝284.8eV 이다.
도 10 및 표 3, 4 는 비교예 및 실시예 4 내지 6 의 측면에 대해 XPS를 수행한 결과를 나타낸다.
상세하게는, 도 10 및 표 3 에 나타나는 바와 같이, 플라즈마 처리 전, 임플란트 측면 표면에는 Ti, TiO 및 Ti2O3 및 TiO2 가 혼재하였다. 플라즈마 처리시간이 늘어남에 따라 Ti, TiO 및 Ti2O3가 감소하며, 실시예 4 의 임플란트에서는 모두 TiO2로 전환됨을 확인할 수 있다.
즉, 플라즈마 처리 후 티타늄(Ti) 재질 임플란트 표면에 티타늄 산화막(TiO2)이 형성되었음을 확인할 수 있다.
비교예 실시예 4 실시예 5 실시예 6
Position Area (%) Position Area (%) Position Area (%) Position Area (%)
Ti 453.61 3.39 453.61 0 453.61 0 453.61 0
TiO 455.85 4.6 455.85 1.1 455.85 0 455.85 0
Ti2O3 457.17 4.03 457.17 1.06 457.17 0.5 457.17 0
TiO2 458.62 87.97 458.62 97.84 458.62 99.5 458.62 100
아울러, 표 4 에 나타나는 바와 같이, 플라즈마 처리 전에는 임플란트 표면에 C, Si, Pb 등의 불순물들이 검출되었으나, 플라즈마 처리 후 C는 감소하고 Si, Pb 등은 제거됨을 확인하였다. 즉, 플라즈마 처리 후 티타늄(Ti) 재질의 임플란트 표면에 불순물(C, Si, Pb 등 화합물)들이 제거됨을 확인할 수 있다.
Area (%)
비교예 실시예 4 실시예 5 실시예 6
C1s 60.55 23.57 24.57 26.73
O1s 27.07 48.12 48.52 46.75
Si2p 0.54 0.00 0.01 0.00
N1s 0.42 0.95 0.62 0.36
Ti2p 11.31 27.32 26.25 26.16
Pb4f 0.10 0.04 0.03 0.00
즉, 플라즈마 처리 과정에서 티타늄(Ti) 재질 임플란트 표면에 티타늄 산화막(TiO2)이 형성하여 골유착성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 임플란트 표면 및 형성된 표면개질층에 불순물을 함께 제거할 수 있다.
2. EDS 분석
표 5내지 7은 전술한 비교예 및 실시예 4내지 6에 대해 플라즈마 처리 전후의 EDS 성분 분석 결과를 나타낸 것이다. 상세하게는, 도 9 에 도시된 임플란트의 상부에 대해 EDS 성분을 분석하였다. 분석 결과, 실시예 4내지 6에서 표면처리 후 산소 (O) 가 증가하며 나머지 원소는 감소함을 확인할 수 있다.
즉, 플라즈마 처리 후 티타늄(Ti) 재질 임플란트 표면에 티타늄 산화층(TiOx)이 형성되었음을 확인할 수 있다.
실시예 4
측정
위치		 원소 플라즈마 처리 전 측정값 플라즈마 처리 후 측정값 변화량
Atomic percentage[%] nomalized Atomic percentage[%] nomalized [%]
상부 Ti 33.53 1 26.26 1 0.0
O 10.13 0.302117507 32.66 1.243716679 311.7
N 45.21 1.348344766 33.04 1.258187357 -6.7
C 11.14 0.332239785 8.04 0.306169078 -7.8
실시예 5
측정
위치		 원소 플라즈마 처리 전 측정값 플라즈마 처리 후 측정값 변화량
Atomic percentage[%] nomalized Atomic percentage[%] nomalized [%]
상부 Ti 31.86 1 27.12 1 0.0
O 8.85 0.277777778 22.94 0.845870206 204.5
N 44.22 1.387947269 38.2 1.408554572 1.5
C 15.07 0.473006905 11.74 0.432890855 -8.5
실시예 6
측정
위치		 원소 플라즈마 처리 전 측정값 플라즈마 처리 후 측정값 변화량
Atomic percentage[%] nomalized Atomic percentage[%] nomalized [%]
상부 Ti 32.41 1 27.01 1 0.0
O 14.14 0.436285097 39.12 1.448352462 232.0
N 39.13 1.207343413 24.93 0.922991485 -23.6
C 14.33 0.442147485 8.94 0.330988523 -25.1
3. 표면 거칠기 분석
도 11 은 도 9 에 도시된 임플란트의 상부의 나사산 및 나사골의 플라즈마 처리 전후의 SEM 이미지에 대한 것으로서, 상세하게는 도11a는 실시예 4 의 플라즈마 처리 전후의 임플란트 상부의 나사산에 대한 SEM이미지이고, 도11b 는 실시예 4 의 플라즈마 처리 전후의 임플란트 상부의 나사골에 대한 SEM이미지이고, 도 11c 는 실시예 5 의 플라즈마 처리 전후의 임플란트 상부의 나사산에 대한 SEM이미지이고, 도 11d 는 실시예 5 의 플라즈마 처리 전후의 임플란트 상부의 나사골에 대한 SEM이미지이고, 도 11e 는 실시예 6 의 플라즈마 처리 전후의 임플란트 상부의 나사산에 대한 SEM이미지이고, 도 11f 는 실시예 6 의 플라즈마 처리 전후의 임플란트 상부의 나사골에 대한 SEM이미지이다.
아울러, 각 실시예의 표면 거칠기 값은 표 11 내지 표 13 에 나타내다. 여기서 Rz 값은 십점 평균 거칠기를 나타내고, Ra 값은 중심선 평균 거칠기를 나타낸다.
분석 결과, 실시예 4 내지 6 에서 플라즈마 조사에 의한 표면 거칠기에 유의미한 변화는 없는 것을 확인할 수 있다. 즉, 플라즈마 처리시 임플란트 표면에 표면 거칠기를 형성하지 않는다는 것을 확인할 수 있다.
실시예 4
구분 표면처리 전
(μm)		 표면처리 후
(μm)		 변화량
(μm)
상부 나사산 Rz 2.96 2.84 -0.12
Ra 0.94 0.95 0.01
나사골 Rz 0.11 0.11 0
Ra 0.05 0.04 -0.01
하부 나사산 Rz 3.63 2.94 -0.69
Ra 1.11 1.11 0
나사골 Rz 0.71 0.56 -0.15
Ra 0.52 0.48 -0.04
실시예 5
구분 표면처리 전
(μm)		 표면처리 후
(μm)		 변화량
(μm)
상부 나사산 Rz 1.32 1.53 0.21
Ra 0.43 0.58 0.15
나사골 Rz 3.72 4.52 0.80
Ra 1.14 1.46 0.32
하부 나사산 Rz 1.87 2.79 0.92
Ra 0.94 1.38 0.44
나사골 Rz 2.67 5.46 2.79
Ra 1.01 2.19 1.18
실시예 6
구분 표면처리 전
(μm)		 표면처리 후
(μm)		 변화량
(μm)
상부 나사산 Rz 3.29 2.20 -1.09
Ra 1.72 1.38 -0.34
나사골 Rz 2.96 0.96 -2.00
Ra 1.26 0.32 -0.94
하부 나사산 Rz 3.89 3.65 -0.24
Ra 1.28 1.51 0.23
나사골 Rz 4.33 2.64 -1.69
Ra 1.16 0.79 -0.37
4. 색상변화분석
도 12 는 플라즈마 처리에 따른 색상 변화를 설명하기 위한 이미지로서, 비교예 및 실시예 4 내지 6 의 표면 처리 후의 색상이 나타난다. 분석결과, 처리 시간에 따라 임플란트 표면의 색상 변화를 확연히 구분할 수 있다. 상세하게는, 소정의 두께를 가지는 표면개질층의 형성에 의해, 임플란트 표면 색상변화가 나타났다. 플라즈마 처리된 임플란트는 황색 또는 금색을 보였으며 열처리 시간이 증가함에 따라 색이 진해지는 경향을 관찰할 수 있다.
5. 온도변화분석
도 13 은 플라즈마 처리에 따른 온도 변화를 설명하기 위한 이미지이다. 분석 결과 표면처리 시간이 증가됨에 따라 임플란트 표면의 온도도 비례하여 증가되는 것을 확인할 수 있다. 특히, 실시예 4 및 5 의 임플란트 표면의 온도는 150℃ 이하로서, 종래의 산화막 공정의 온도(300℃ 이상의 고온)에 비해 상대적으로 낮음을 확인할 수 있다.
즉, 플라즈마 처리를 통해 상대적으로 낮은 온도에서 표면개질층을 형성할 수 있다는 점을 확인할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 플라즈마 처리장치
100 수납용기

Claims (15)

  1. 매끈한 표면(smooth surface)을 가지는 티타늄계 소재의 임플란트로서,
    상기 매끈한 표면에 TiOx 표면개질층이 형성되는, 임플란트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 TiOx 표면개질층은 균일한 비정질(amorphous)상인 것을 특징으로 하는, 임플란트.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 TiOx 표면개질층 상에는 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는, 임플란트.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 코팅층은 골 성장을 촉진하는 성장인자, 골 조직 형성 증진을 유도하는 펩타이드와 단백질, 피브린, 인테그린, 피브로넥틴, 골 형태 형성인자, 골 성장제, 화학요법제, 항생제, 진통제, 비스포스포네이트, 수산화아파타이트, 칼슘, 인산칼슘, 스트론툼염, 불소염, 마그네슘염 및 나트륨염 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 임플란트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 TiOx 표면개질층은 소정의 두께로 형성되며 570nm~590nm 파장의 빛을 반사하는 것을 특징으로 하는, 임플란트.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 TiOx 표면개질층은 플라즈마 처리로 형성되는 것을 특징으로 하는, 임플란트.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리는 상기 저압 상태인 대기를 방전하는 것을 특징으로 하는, 임플란트.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리는 기화된 멸균제를 방전하는 것을 특징으로 하는, 임플란트.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 티타늄계 소재는 티타늄(Ti)과 알루미늄(Al), 실리콘(Si), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 지르코늄(Zr), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 주석(Sn), 탄탈륨(Ta), 팔라듐(Pd) 및 이들 중 적어도 하나 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는, 임플란트.
  10. 매끈한 표면(smooth surface)을 가지는 티타늄계 소재의 임플란트를 제공하는 단계; 및
    상기 임플란트를 플라즈마 처리하여 상기 매끈한 표면에 TiOx 표면개질층을 형성하는 플라즈마 처리단계; 를 포함하는, 임플란트의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 TiOx 표면개질층은 균일한 비정질(amorphous)상인 것을 특징으로 하는, 임플란트의 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리단계는,
    임플란트가 전극 사이의 밀폐된 영역에 위치하는 단계,
    상기 밀폐된 영역의 내부 대기를 배기하여 상기 밀폐된 영역의 내부에 상기 사전에 설정된 공정 압력 범위의 저압 상태인 대기를 형성하는 단계 및
    밀폐된 영역의 내부에 전기장을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 임플란트의 제조방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리단계는,
    임플란트가 전극 사이의 밀폐된 영역에 위치하는 단계,
    상기 밀폐된 영역의 내부 대기를 배기하여 상기 밀폐된 영역의 내부에 상기 사전에 설정된 공정 압력 범위의 저압 상태인 대기를 형성하는 단계,
    밀폐된 영역에 기화된 멸균제를 공급하는 단계 및
    밀폐된 영역의 내부에 전기장을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 임플란트의 제조방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 TiOx 표면개질층 상에 코팅층을 형성하는 코팅층 형성단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 임플란트의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 코팅층은 골 성장을 촉진하는 성장인자, 골 조직 형성 증진을 유도하는 펩타이드와 단백질, 피브린, 인테그린, 피브로넥틴, 골 형태 형성인자, 골 성장제, 화학요법제, 항생제, 진통제, 비스포스포네이트, 수산화아파타이트, 칼슘, 인산칼슘, 스트론툼염, 불소염, 마그네슘염 및 나트륨염 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 임플란트의 제조방법.

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