KR820001147B1 - Process for preparing polycrystalline foamed ceramic body comprising whitlockite - Google Patents

Process for preparing polycrystalline foamed ceramic body comprising whitlockite Download PDF

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KR820001147B1
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phosphate
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KR8200573A
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쟈아코 마이클
린 샐스베리 로늘드
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제이므즈 에이취 루우서
스터어링 드럭그 인코포레이팃드
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    • 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
    • A61F5/00Orthopaedic methods or devices for non-surgical treatment of bones or joints; Nursing devices; Anti-rape devices

Abstract

β-Whitlockite for dental and surgical prosthetic mat'ls was prepd. by adjusting a (NH4)2PO4 soln. to pH 11, adding Ca (NO3)2, suspending the ppt. in (NH4)2SO4, mixing the sediment with egg albumin and azodicarboxamide, leaving at 80≰C overnight, and sintering 1h at 1050≰to give a porous ceramic with av. pore size 100μm. The ceramic, when implanted in dogs, was resorbed in 2 mo and replaced by dense bone tissue.

Description

윗트록카이트로된 다결정질 다공성 요업체 제조방법Method for preparing polycrystalline porous ceramics made of wittrokite

본 발명은 정형외과 분야에서 특수하게 사용되는 결정질 요업체 제조방법에 관한 것이다. 근래에 와서 생체 물질분야에 관하여 많은 연구가 되고 있는데 이것은 주로 뼈대용물로 사용할 수 있는 생체에 적합한 요업체를 제조하는데 초점을 두고 있다.The present invention relates to a method for preparing crystalline urinary companies that are specifically used in the orthopedic field. In recent years, much research has been conducted in the field of biomaterials, which mainly focuses on manufacturing biomaterials suitable for living organisms that can be used as bone substitutes.

인산칼슘, 예로서 윗트록카이트[인산 3칼슘 : Ca3(PO4)2]같은 것은 화학조성이 생물학적으로 경조직과 거의 유사하기 때문에 특히 많은 관심을 두고 있으며 또한 이것에 관하여 허다한 연구과제로 채택되고 있다. 거대형의 윗트록카이트(whitlockite)를 제조하기 위해 이전에 많은 시도를 해온바 있지만 이를 제조하자면 일반적으로 분말제조, 충전가공 및 가압소결 등의 과정을 거치게 된다. 이렇게 해서 제조된 것은 대체로 다공성이며 정형외과에서 이식용도로 소요되는 특성인 강도가 결핍된다는 점이 있다.Calcium phosphates, such as wit trokite [Ca 3 phosphate: Ca 3 (PO 4 ) 2 ], are of particular interest because their chemical compositions are biologically similar to hard tissues, and have been adopted as numerous research topics. have. Although many attempts have been made in the past to produce large whitlockite, it is generally subjected to processes such as powder manufacturing, filling processing, and pressure sintering. What is produced in this way is that it is generally porous and lacks strength, a characteristic required for implant use in orthopedic surgery.

윗트록카이트와 히드록시래파타이트의 혼합체로 된 강도가 크고 치밀하며 기공이 없는 다결정질 소결요업체가 제조되어 치과 및 외과 이식재료로서 활용되고 있는데 이것은 액상으로부터 인산칼슘을 침전 분리시켜 1000℃-1350℃에서 소결하여 제조한 것이다.A high-density, dense, pore-free polycrystalline sintered manufacturer made of a mixture of wit trokite and hydroxylatite is used as a dental and surgical implant material, which precipitates and separates calcium phosphate from the liquid phase at 1000 ℃ -1350. It is manufactured by sintering at ℃.

또 한가지 제조방법으로는 칼슘과 인산이온을 화학량론적인 양으로 하여 급속히 혼합하여 생성되는 윗트록카이트를 침전분리시켜 제조하고 있다.In addition, the preparation method is prepared by sedimentation and separation of wittrokite produced by rapid mixing in a stoichiometric amount of calcium and phosphate ions.

본 발명에 의하여 윗트록카이트로 된 다결정질의 다공성 요업체를 제조할 수 있으며, 이 윗트록카이트의 결정격자내에는 중량 퍼센트로 황산이온을 약 0.1-2.2% 함유하고 있고 평균 단결정크기가 약 0.3-3μ, 총 기공율은 약 20-80%로서 기공의 직경이 약 50-300μ인 개공(open pore)이 상당히 균일하게 분산되어 있는 것이다. 이 요업체는 치과 및 외과용의 재흡수성 보철재료로 사용된다.According to the present invention, a polycrystalline porous insulator of wittrokite can be prepared, and the crystal lattice of wittrokite contains about 0.1-2.2% of sulfate ions in weight percent and has an average single crystal size of about 0.3- 3μ, total porosity is about 20-80%, open pores of about 50-300μ of pore diameter are fairly uniformly dispersed. This agent is used as a resorbable prosthetic material for dental and surgical applications.

본 발명에 의한 윗트록카이트로 된 다결정질의 다공성 요업체로서 윗트록카이트의 결정격자내부에 중량퍼센트로 황산이온을 0.1-2.2% 함유하며, 평균 단결정 크기가 약 0.3-3μ이고 총 기공율은 약 20-80%로서 기공의 직경이 약 50-300μ인 개공이 균일하게 분산되어 있는 요업체 제조방법으로서는 칼슘이온과 인산이온을 약 1.2-1.5 : 1의 몰비로 하여 pH 10-12인 액상매체중에서 반응시켜 칼슘과 인의 몰비가 약 1.50-1.53 : 1 인 인산칼슘 침전물을 젤라틴 상태로 생성시켜 이것을 용액으로부터 분리하고 가용성염이 없어질 때까지 수세한 후 윗트록카이트 이론추정치 g당 약 10-20ml의 1-3% 황산암모늄용액 중에 균일하게 현탁 분산시킨다. 다시 황산암모늄 용액에서 침전물을 분리하고 이 침전물과 0.5-10%(중량퍼센트)의 발포제와 0.5-10%(중량퍼센트)의 기포안정제를 가하여 혼합한 후 70℃-90℃에서 가열하면 발포제를 분해시키고 발포된 혼합물을 완전히 건조시킨다.As a polycrystalline porous insulator of wittrokite according to the present invention, it contains 0.1-2.2% of sulfate ion by weight percent in the crystal lattice of wittrokite, the average single crystal size is about 0.3-3μ and the total porosity is about 20 As a manufacturing method for urine companies in which the pores having a pore diameter of about 50-300μ are uniformly dispersed at -80%, calcium ions and phosphate ions are reacted in a liquid medium having a pH of 10-12 with a molar ratio of about 1.2-1.5: 1. Calcium phosphate precipitates of about 1.50-1.53: 1 calcium phosphate precipitates were formed in the gelatin state, separated from the solution and washed until the soluble salts disappeared. The suspension is uniformly dispersed in -3% ammonium sulfate solution. The precipitate is separated from the ammonium sulfate solution, and the precipitate is mixed with 0.5-10% (% by weight) of blowing agent and 0.5-10% (% by weight) of foam stabilizer and heated at 70 ° C-90 ° C to decompose the blowing agent. And the foamed mixture is completely dried.

건조된 발포물을 1000℃-1350℃로 소성하면 기포안정제가 휘발되면서 완전히 소결이 되어 제품이 된다.When the dried foam is fired at 1000 ° C.-1350 ° C., the bubble stabilizer is volatilized and completely sintered to become a product.

뼈에 존재하는 공극을 충전시킴에 있어서 본 발명에 의한 다공성의 생체 적합성을 가진 다결정질 요업체로 할 수 있다. 마찬가지로 본 발명에 의한 다공성의 생체 결합성을 가진 다결정질 요업체의 형태로 인조뼈 보철기술을 활용하여 결함이 있는 뼈를 재구성할 수 있다.In filling the pores present in the bone, it can be a polycrystalline urinary carrier having a porous biocompatibility according to the present invention. Likewise, in the form of a porous crystalline polycrystalline uric acid having a porous bioconjugation according to the present invention, it is possible to reconstruct the defective bone by using artificial bone prosthetic technology.

윗트록카이트는 두 가지 결정형으로 존재하는데, 즉 그 하나는 알파(α)형으로서 이것은 고온에서 나타나는 준안정형의 것이고, 또 하나는 베타(β)형으로서 열역학적으로 안정형에 속하는 것이다. 만일 본 명세서에서 사용하는 "윗트록카이트"란 용어를 달리 표시하지 않는 한 이것은 알파 또는 베타형으로 해석해도 되고 또는 이들의 혼합체로 해석해도 된다.Wittrokite exists in two crystalline forms, one of which is alpha (α), which is metastable at high temperatures, and the other is beta (β), which is thermodynamically stable. Unless otherwise indicated, the term "witrokite" as used herein may be interpreted as an alpha or beta form, or a mixture thereof.

본 발명에 의한 요업질 윗트록카이트는 종래의 가공방법인 성형, 주조, 기계가공, 밀링 등의 방법을 사용하여 소요의 형상으로 제조할 수 있다. 이러한 방법에 의하여 요업체를 여러가지 필요한 두께를 가진 박판상으로나 또는 원추형, 원주형, 구형, 입자, 분말 등의 형태로 만들 수 있다.The ceramic quattrokite according to the present invention can be produced in a required shape by using a conventional method such as molding, casting, machining, milling, and the like. In this way, the urine manufacturer can be formed into thin plates with various required thicknesses or in the form of cones, cylinders, spheres, particles, powders, and the like.

전술한 바와 같은 특성 외에도 본 발명에 의한 윗트록카이트는 생체적합성 및 재흡수성을 충분하게 가지고 있으므로 외과 이식재료, 특히 뼈성형 및 재구성에 극히 적절하게 사용된다. 따라서 뼈에 결함이 있거나 공극이 있으면 본 요업체를 사용하여 일정한 형상을 가진 것으로 만들거나 입상(粒狀)으로 하여 정형할 수 있다. 요업체가 서서히 재흡수되기 때문에 새로운 생물학적인 경조직으로 대체사용할 수 있다.In addition to the properties described above, wittrokite according to the present invention has sufficient biocompatibility and resorption and therefore is extremely suitable for surgical implants, especially bone formation and reconstitution. Therefore, if the bone is defective or voids can be made to have a certain shape using the present agent or to form a granular shape. The urinary tract is slowly reabsorbed and can be used as a new biological hard tissue.

강도가 극히 높은 것은 본 제품이 특수한 미세 구조 예를 들자면 단결정크기가 작다는데 기인하는데 이것이 하중을 많이 받게 되는 뼈의 특수부분에 이식할 수 있는 보철재료로서의 중요성을 가지고 있는 것이다.The extremely high strength is due to the small size of the single crystals, for example the special microstructure, which has the importance as a prosthetic material that can be implanted in special parts of the bone that are heavily loaded.

또한 어떤 경우에 있어서 사용할려고 할 때 체액순환, 조직생장 및 새로운 뼈가 형성되는 등의 조건에도 이 다공성 이식재료로 사용함으로서 적정하게 촉진될 수 있는데 이러한 현상은 매우 중요하다.Also, in some cases, it can be properly promoted by using this porous graft for conditions such as fluid circulation, tissue growth and new bone formation when intended to be used. This phenomenon is very important.

이러한 경우에 있어서 다음에 상술하겠지만 본 발명으로 제조된 요업질 윗트록카이트를 개공으로 된 기공율을 20-80%로 하여 기공의 평균 직경이 약 50-300μ인 기공을 균일하게 분산되도록 하여 줌으로서 그 가치를 발휘한다.In this case, as will be described in detail below, the pores having pores of the pores of the present invention prepared in the present invention have a porosity of 20-80% to uniformly disperse pores having an average diameter of about 50-300 µ. Exert value.

본 물질은 치근병변 수선치료나 안면뼈의 재구성에 특히 사용되며, 이러한 목적에 사용하기 위해 본 발명에서 별도의 조성을 가지게 제조한다.This material is particularly used for the treatment of root lesions or reconstruction of facial bones, and is prepared to have a separate composition in the present invention for use for this purpose.

물론 여기서 알 수 있는 것은 요업질 윗트록카이트내에 기공을 형성시켜주면 압축강도와 인장강도가 저하된다는 것이다. 그러나 단결정의 크기가 작고 미세한 메트릭스 기공이 없기 때문에 이 다공성 요업체는 상당한 기계적 강도를 가지게 되는 것이다.Of course, what can be seen here is that the formation of pores in the ceramic toptrokite lowers the compressive and tensile strengths. However, due to the small size of the single crystal and the absence of fine matrix pores, the porous ceramics have considerable mechanical strength.

다음에서 상술한 바와 같이 본 발명에 의한 신규의 윗트록카이트 요업체를 제조하자면 인산칼슘을 액상매체중에서부터 초기에 침전시켜야 한다. 액상매체 중에서 인산이온과 칼슘이온과의 반응과정은 복잡하며 그 반응기구가 불완전하게 파악되어 있는데 대체적으로 보아 반응속도를 여러가지로 달리하면 평형반응도 여러가지로 달라지며 따라서 각각 상이한 생성물이 나오게 된다. 추측해 보면 알 수 있겠지만 이러한 상호반응의 결과는 화학량론, 예를 들자면 칼슘 : 인(Ca/P)의 몰비, 반응시간, 온도 및 pH에 따라 크게 영향을 받는다. 일반적인 사실로는의 칼슘이온인산이온이 초기에 결합하여 불용성의 칼슘분이 부족한 인회석을 생성시키는데 이때의 인회석 칼슘과 인의 비율은 약 1.5로서 이것이 윗트록카이트에 대한 화학량론이 정확히 성립됨을 나타내는 것이다.As described above, in order to prepare a novel wittrokite subcontractor according to the present invention, calcium phosphate should be initially precipitated from the liquid medium. The reaction process between phosphate ion and calcium ion in the liquid medium is complicated and the reaction mechanism is incompletely identified. Generally, the equilibrium reaction varies according to various reaction rates and thus different products are produced. As you might guess, the result of this interaction is greatly influenced by stoichiometry, for example, the molar ratio of calcium to phosphorus (Ca / P), reaction time, temperature and pH. In general, the calcium ion phosphate ions initially bind to produce apatite lacking insoluble calcium content, and the ratio of apatite calcium to phosphorus is about 1.5, indicating that the stoichiometry for wittrokite is accurately established.

그러나 인회석 결정격자는 인산칼슘계에 있어서 가장 안정한 형태를 취하고 있으며 과량의 칼슘 이온이 존재하게 되면 초기의 침전물은 서서히 변환하여 칼슘과 인의 비율이 1.67인 히드록시래파타이트로 된다.However, the apatite crystal lattice has the most stable form in the calcium phosphate system. When excess calcium ions are present, the initial precipitate is gradually converted into a hydroxylatatite having a calcium and phosphorus ratio of 1.67.

칼슘과 인의 비율이 중간치, 예로서 1.5-1.67사이를 나타내게 되면 침전물을 가열할 경우 윗트록카이트와 히드록시래파타이트의 혼합물이 되므로 여기서 분명히 나타나는 사실로는 윗트록카이트를 얻자면 칼슘과 인의 비율을 1.5로 유지해야만 하는 것이다. 단순히 칼슘이온과 인산이온의 몰비를 1.5로 하여 반응시키면 불순물이 혼입된 윗트록카이트를 생성하게 되며 대신에 윗트록카이트와 히드록시래파타이트의 혼합물을 생성하므로 효과적인 방법이 아니다. 사실상 칼슘이온과 인산이온의 몰비를 1.2 : 1로 감소시켜 주면 윗트록카이트와 히드록시 래파타이트의 혼합물을 생성한다. 윗트록카이트의 화학량론, 즉 Ca/P=1.5로 하여 칼슘이온과 인산이온을 반응시킨 직후 초기 생성물(침전물)을 분리하면 그 이상의 평형이 일어나지 않게 되는데 이와 같은 방법을 사용하여 순수한 윗트록카이트를 일부 성공적으로 제조하고 있기는 하다.If the ratio of calcium and phosphorus is intermediate, e.g. 1.5-1.67, then when the precipitate is heated, it is a mixture of wittrakite and hydroxylapatite, so what is evident here is that the ratio of calcium and phosphorus You should keep it at 1.5. Simply reacting with a molar ratio of calcium and phosphate ions of 1.5 produces wittrokite containing impurities and is not an effective method because it produces a mixture of wittrakite and hydroxylatite. In fact, reducing the molar ratio of calcium and phosphate to 1.2: 1 produces a mixture of wit trokite and hydroxy lapatite. If the initial product (precipitate) is separated immediately after reacting calcium and phosphate ions with the stoichiometry of wittrokite, ie Ca / P = 1.5, no further equilibrium will occur. Some have been successfully manufactured.

그러나 이 방법은 재현성이 없는 것으로 확인되었으며 또한 대규모 생산에 적합치 못한 방법이다.However, this method has been found to be non-reproducible and is not suitable for large scale production.

본 발명에 의해 알려진 바로는 황산이온을 소량 인산칼슘 침전물에 가한 후 수집하여 가열하면 인산칼슘은 히드록시래파타이트가 전혀 없는 윗트록카이트로 완전히 전환한다는 것이다. 더욱이 이렇게 하여 제조된 윗트록카이트를 소결시키면 물리적 및 기계적 성질이 우수한 고품위의 요업체가 되며 이것을 생물학적 이식재료로 가장 적절히 사용할 수 있는 것이다.What is known by the present invention is that when sulphate ions are added to a small amount of calcium phosphate precipitate and collected and heated, the calcium phosphate is completely converted to wittrakite free of hydroxylatite. Moreover, the sintering of the produced wittrokite thus becomes a high quality urine with excellent physical and mechanical properties, which can be most appropriately used as a biological graft material.

따라서 pH 10-12에서 칼슘이온과 인산이온을 반응시켜 액상매체중에서 윗트록카이트를 침전시킨다.Therefore, calcium ions and phosphate ions are reacted at pH 10-12 to precipitate witkite in the liquid medium.

액상매체 중에서 칼슘이온과 이산이온을 제공하는 칼슘 또는 인산염을 함유하는 화합물을 사용하는데, 이때 각각에 해당하는 반대이온을 윗트록카이트 생성물로부터 쉽사리 분리할 수 있거나 이들은 이온 자신이 윗트록카이트 결정격자에 결합하지 않고 또한 윗트록카이트의 침전이나 분리를 방해하는 것이어서는 안된다.Compounds containing calcium ions and phosphates that provide calcium ions and diacid ions in the liquid medium are used, in which the corresponding counterions can be easily separated from the wittrokite product, or they can themselves It does not bind and should not interfere with the sedimentation or segregation of wittrokite.

예를 들자면 칼슘이온을 제공하는 화합물로는 질산칼슘, 수산화칼슘, 초산칼슘 등이 있고 인산이온을 제공하는 화합물로는 인산수소 2암모늄, 인산암모늄, 인산 등이 있다. 본 발명의 방법에 있어서 질산칼슘과 인산수소암모늄을 각각 칼슘이온과 인산이온의 공급원으로 사용한다.For example, compounds that provide calcium ions include calcium nitrate, calcium hydroxide, calcium acetate and the like, and compounds that provide phosphate ions include diammonium hydrogen phosphate, ammonium phosphate, and phosphoric acid. In the process of the present invention, calcium nitrate and ammonium hydrogen phosphate are used as sources of calcium ions and phosphate ions, respectively.

첫째로, 질산칼슘과 인산수소 2암모늄의 몰비를 약 1.2-1.5 : 1로 하여 액상(液相)에서 pH 10-12에서 반응시켜 인산칼슘의 젤라틴상 침전물을 생성시킨다. 이때의 반응온도는 그다지 중요성이 없고 침전은 약 0℃-100℃에서 진행시킬 수 있지만 대체로 실온정도의 온도에서 한다. 젤라틴상의 침전물을 원심분리법과 상층액 경사분리법 등의 적절한 방법을 사용하여 용액에서 분리하고 잔류하는 광물성 슬럿지(sludge)를 증류수를 가하여 현탁시키는 방법을 사용하여 잔존가용성염류가 없어질때까지 세척한 후 원심분리와 경사분리한다.First, the molar ratio of calcium nitrate to diammonium hydrogen phosphate is set at about 1.2-1.5: 1 to react at pH 10-12 in a liquid phase to produce a gelatinous precipitate of calcium phosphate. At this time, the reaction temperature is not very important and precipitation can proceed at about 0 ℃ -100 ℃, but it is usually done at room temperature. The gelatinous precipitate is separated from the solution using a suitable method such as centrifugation and supernatant decantation, and the remaining mineral sludge is suspended by distilled water and washed until there is no remaining soluble salt. Separation and decantation.

본 과정에 필수적인 것인 아닐지라도 마지막의 분리과정을 사용하면 소결과정에서 발생하는 균열을 극소화시킬 수 있다. 세척한 생성물을 소량의 증류수에 분산 현탁시키고 다음 공정에 사용하기 위해 둔다.Although not essential to this process, the last separation process can be used to minimize cracks in the sintering process. The washed product is dispersed suspended in a small amount of distilled water and left for use in the next process.

광물성 슬럿지를 1-3% 황산암모늄 용액에 일차로 균열하게 분산시켜 두면 결정질 윗트록카이트로 전환을 하게 된다. 대체로 윗트록카이트 요업체 추정치 g당 1-3% 황산암모늄 용액 10-20ml을 사용한다.The primary cracked dispersion of mineral sludge in 1-3% ammonium sulfate solution is converted to crystalline wittrokite. As a rule, use 10-20 ml of 1-3% ammonium sulphate solution per gram of wittrokite subcontractor estimate.

고형분을 원심분리 및 진공여과하여 용액과 분리시킨다. 이렇게 하여 채집한 젤라틴상 생성물에는 다량의 흡장수분을 함유하는데 대부분의 수분을 가압하여 제거한 후 점토질같은 생성물을 적절한 형상으로 절단하거나 성형하여 건조시키면 건조수축이 약 25%가 된다. 이것을 소결시키면 다시 약 25% 정도 더 수축된다.Solids are separated from the solution by centrifugation and vacuum filtration. The collected gelatinous product contains a large amount of occlusion water, and most of the moisture is pressurized to remove the product, and then the product, such as clay, is cut into a suitable shape or dried by drying, resulting in about 25% of dry shrinkage. Sintering it again shrinks about 25% more.

전술한 바와 같은 화학공정에서 중요한 것으로는 분리시킨 침전물중의 칼슘과 인의 비율이 윗트록카이트에 대한 이론치, 즉 Ca/P=1.50에 거의 접근하고 있는 것인데 이렇게 되면 침전물중의 히드로시래파타이트의 함량을 극소화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 본 발명에 의한 순수 윗트록카이트를 제조하는데 필요한 황산암모늄의 량도 최소한으로 줄일 수 있는 것이다. 따라서 침전물 중의 칼슘과 인의 비율이 약 1.53을 상회하게 되면 1-3% 황산암모늄에 접촉시켜 순수 윗트록카이트를 생성시킨다는 것은 부적절하게 될뿐만 아니라 오히려 윗트록카이트와 히드록시 래파타이트가 혼합되어 생성되는 것이다.Importantly in the chemical process described above, the ratio of calcium and phosphorus in the sediment isolated is approaching the theoretical value for wittrokite, ie Ca / P = 1.50, which results in the hydrociramite content in the sediment. In addition to minimizing the amount of ammonium sulfate required to produce the pure witkite according to the present invention can be reduced to a minimum. Therefore, when the ratio of calcium and phosphorus in the precipitate exceeds about 1.53, it is not appropriate to produce pure thyroxite by contacting 1-3% ammonium sulfate, but rather, a mixture of wit and hydroxy lapatite is produced. will be.

칼슘과 인의 비율이 1.53이상으로된 안산칼슘 침전물을 다량의 황산암모늄을 사용하여 윗트록카이트로 완전히 전환시킬 수 있다. 실제로 순수 히드록시래파타이트 침전물(Ca/P=1.67)을 다량의 황산암모늄을 충분히 사용하여 윗트록카이트로 전환시킬 수 있다. 그러나 이렇게 하여 제조된 윗트록카이트는 황산 칼슘이 다량 혼입되므로 해서 오염되며, 또한 본 발명에 의하여 제조된 윗트록카이트 요업체가 나타내는 우수한 물리적 및 기계적 성질 같은 것을 볼 수가 없다. 따라서 칼슘과 인의 비율이 약 1.53을 초과하지 않도록 하자면 칼슘과 인산염의 몰비를 1.5 : 1 또는 1이하로 하여 혼합하는 것인데 대체로 1.2 -1.4 : 1이 바람직하다. 이와 같이 제조된 인산칼슘 침전물은 칼슘과 인의 비율이 약 1.50-1.53인데 1-3% 수성 황산암모늄(윗트록카이트 추정치 g당 10-20ml 사용)으로 처리하면 본 발명에 의한 순수 윗트록카이트를 얻게 된다.A calcium anthrate precipitate with a calcium and phosphorus ratio of 1.53 or higher can be completely converted to wittrokite using a large amount of ammonium sulfate. Indeed, pure hydroxylapatite precipitates (Ca / P = 1.67) can be converted to wittrokite using sufficient amounts of ammonium sulfate. However, the wittrokite prepared in this way is contaminated by the incorporation of calcium sulfate in a large amount, and it is not seen that such excellent physical and mechanical properties are exhibited by the witrokite urea produced by the present invention. Therefore, if the ratio of calcium to phosphorus does not exceed about 1.53, the molar ratio of calcium and phosphate is mixed to 1.5 or 1 or less, and generally 1.2 -1.4: 1 is preferable. The calcium phosphate precipitate thus prepared has a ratio of calcium and phosphorus of about 1.50-1.53, and is treated with 1-3% aqueous ammonium sulfate (10-20 ml per g of gyrotrokite estimate) to obtain pure wittrokite according to the present invention. do.

전술한 바와 같이 액상에서 윗트록카이트를 젤라틴상의 침전물로 제조함은 젤라틴상의 물질은 응집력이 있기 때문에 윗트록카이트를 성형 또는 주조할 수 있으며, 이후 건조하고 필요시에는 소결하여 요업체로 만들 수 있다는 점에서 중요성이 있다. 건조한 분말상 또는 입상의 윗트록카이트는 이러한 응집성의 젤라틴 상태로 재구성될 수 없다. 예를 들자면 만일 윗트록카이트 분말을 수중에 분산시켜 여과할 경우 응집력이 없은 입상의 필터케이크가 생성되며 이것은 단순히 건조되면 붕괴되고, 따라서 요업체로 성형을 할 수도 없고 전환시킬 수도 없게 된다. 더욱이 윗트록카이트 분말을 기계적인 방법으로 가압성형하여 타블렛(tablet)형으로 만들 수 있다고 하더라도 소결시켜 보면 기공이 많은 불투명한 제품이 되고, 또한 본 발명에서 제조된 요업체가 가지는 고강도 특성을 나타내지 못한다.As described above, the production of wittrokite in the liquid phase as a gelatinous precipitate is that the gelatinous material is cohesive and can be molded or cast, which can then be dried and sintered if necessary to form a urine. It is important in that respect. Dry powdery or granular wittrokite cannot be reconstituted into this cohesive gelatin state. For example, if disperse and filter wittrokite powder in water, a cohesive granular filtercake is produced, which simply collapses when dried, and therefore cannot be molded or converted into a major supplier. Moreover, even if the witkite powder can be press-molded by a mechanical method to form a tablet, the sintered product becomes an opaque product with many pores, and does not exhibit the high strength properties of the urethane manufacturer manufactured in the present invention. .

전술한 바와 같이 다공성 요업체를 제조함에 있어서 본 발명에 의한 방법으로서는 칼슘이온과 인산이온의 몰비를 1.2-1.5 : 1로 하여 액상 매체중에서 pH 10-12 정도에서 반응시켜 칼슘과 인의 몰비가 약 1.50-1.53 : 1인 젤라틴 상의 인산칼슘 침전물을 생성시키고 이것을 용액중에서 분리하여 가용성염이 없어질때까지 물로 수세하여 윗트록카이트 요업체 이론 추정치 g당 약 10-20ml의 1-3중량% 황산암모늄 수용액 중에 분산 현탁시킨 후 다시 침전물을 황산암모늄 용액으로부터 분리시킨다. 분리된 침전물과 0.5-10%(중량퍼센트)의 발포제 및 0.5-10%(중량퍼센트) 기포안정제를 혼합하고 70℃-90℃ 정도에서 가열하여 발포제를 분해시킨 후 다공성으로 된 것을 충분히 건조시키고 100°1350℃에서 소결시키는데 이때 기포안정제는 휘발되어 버리고 결과적으로 소결된 제품을 얻게 된다. 인산칼슘 침전물을 알부민, 폴리비닐알콜 또는 폴리에틸렌글리콜 등과 같은 공지의 기포안정제와 아조디카르본아미드, 과산화수소 또는 탄산암모늄 같은 공지의 발포제와 혼합한다. 이 혼합물을 가열하면 발포제가 분해되어 깨스를 방출하는데 이 깨스가 기포안정제에 의하여 포집이 되므로서 안정한 기포를 형성하게 된다. 이것을 건조하여 소결시키면 다공성의 요업체가 된다.As described above, the method according to the present invention in preparing a porous urinary ware is made by reacting the molar ratio of calcium ion and phosphate ion to 1.2-1.5: 1 to pH 10-12 in a liquid medium, so that the molar ratio of calcium and phosphorus is about 1.50. -1.53: Generate calcium phosphate precipitate on monogelatin, which is separated from solution and washed with water until the soluble salt is removed, in about 10-20 ml 1-3% aqueous solution of 1-3% by weight ammonium sulfate After dispersion suspension, the precipitate is again separated from the ammonium sulfate solution. The separated precipitate was mixed with 0.5-10% (wt%) of foaming agent and 0.5-10% (wt%) foam stabilizer and heated at 70 ° C-90 ° C to decompose the blowing agent, and then dried sufficiently to become porous. Sintering is performed at 1350 ° C., whereby the bubble stabilizer is volatilized, resulting in a sintered product. Calcium phosphate precipitates are mixed with known foam stabilizers such as albumin, polyvinyl alcohol or polyethylene glycol and known blowing agents such as azodicarbonamide, hydrogen peroxide or ammonium carbonate. When the mixture is heated, the blowing agent decomposes and releases the sesame, which is captured by the bubble stabilizer, thereby forming a stable bubble. When dried and sintered, it becomes a porous urinary agent.

또 다른 방법으로서 발포제를 생략하고 혼합물중에 기계적인 방법으로 공기를 함입시켜 기포를 형성시키는 방법도 있다. 기포안정제를 생략하고 기포형성제로서 전분, 콜라겐 및 셀루로오즈 같은 섬유질 유기 물질 또는 나프탈렌 같은 휘발성 유기화합물을 사용할 경우도 있다.Another method is to omit the blowing agent and to incorporate air into the mixture by mechanical means to form bubbles. In some cases, a bubble stabilizer may be omitted and a fibrous organic compound such as starch, collagen and cellulose or a volatile organic compound such as naphthalene may be used.

따라서 본 발명에 의한 요업체는 다음과 같은 방법을 사용하여 편리하게 다공성을 부여할 수 있다.Therefore, the urine company according to the present invention can be conveniently given porosity using the following method.

즉, 전술한 바와 같이 인산칼슘을 침전시켜 가용성염이 없을 때까지 세척한 후 다시 황산암모늄 용액으로 세척한다. 생성된 광물질의 슬럿지를 윗트록카이트 요업체 이론추정치 g당 10-100mg(대체적으로 약 15-20mg이 좋음)의 분무건조시킨 난백(egg white)과 최소한 동량의, 즉 10-200mg(대체적으로 15-30mg이 좋음)의 아조디카르본 아미드를 가하여 혼합하고 필요에 따라 물을 부가하여 혼합물의 경점성(硬粘性)을 조정하는데 이렇게 함으로서 교반이 충분히 잘 될 뿐만 아니라 공기가 많이 함입되어 큰 기포가 생기지 않게 된다. 분무 건조된 난백은 습윤이 잘 되지 않기 때문에 윗트록카이트 슬럿지와 균일하게 혼합하기가 약간 어렵다. 따라서 필요가 없을지는 몰라도 윗트록카이트 슬럿지에 건조된 난백을 가하기 전에 제차 물을 가하여 성분조성을 하는 것이 좋다. 혼합물을 70℃-90℃에서 약 8-20시간 건조시키며 필요에 따라서 혼합물을 건조시키기 전에 적당한 형에 부어 넣어 성형해도 된다.That is, as described above, calcium phosphate is precipitated and washed until there is no soluble salt, followed by washing with ammonium sulfate solution. 10-100 mg (typically about 15-20 mg is good) of sprayed egg whites at least equal to, eg, 10-200 mg (approximately 15) -30mg is good) azodicarbon amide is added and mixed, water is added as needed to adjust the viscosity of the mixture. By doing so, it is not only well stirred, but also contains a lot of air to form large bubbles. Will not. Spray-dried egg whites are a bit difficult to homogeneously mix with the toptrokite sludge because they do not wet well. Therefore, it may not be necessary, but it is better to add water before adding dried egg white to the toptrokite sludge. The mixture is dried at 70 ° C.-90 ° C. for about 8-20 hours and, if necessary, may be poured into a suitable mold prior to drying the mixture.

일반적으로 이조디카르본아미드가 완전히 분해되기 전에 혼합물을 건조되지 않게 덮어 두어야 한다. 또 다른 방법으로서 고습도실에서 건조를 진행시켜도 된다. 건조제품을 1000℃-1350℃에서 약 0.5-2시간(가능하면 1050℃-1150℃에서 1시간이 좋음)동안 소결시키는데 이 온도에서 잔존하는 발포제나 기포 안정제가 휘발되고 따라서 윗트록카이트는 완전히 소결된다. 이렇게 해서 제조된 다공성 요업체를 절단하든지 또는 기계적인 방법으로 소요의 형태로 가공한다.In general, the mixture should be covered in a dry way before the zodicarbonamide is completely decomposed. As another method, drying may be performed in a high humidity chamber. The dried product is sintered at 1000 ° C-1350 ° C for about 0.5-2 hours (preferably 1 hour at 1050 ° C-1150 ° C), at which temperature the remaining blowing agent or bubble stabilizer is volatilized, thus the witkite is completely sintered. do. The porous ceramics thus produced are then cut or processed in the form of a disturbance by mechanical means.

전술한 바와 같이 순수 β-윗트록카이트 또는 β-윗트록카이트와 α-윗트록카이트의 혼합물의 형태로 다공성 물질을 만들 수 있다.As described above, it is possible to make the porous material in the form of pure β-witrokite or a mixture of β-witrokite and α-witrokite.

앞에서 나온 바와 같이 본 발명에 의하여 다공성이 부여된 요업체는 재흡수성이 있는 생물학적 이식재료로 사용된다. 재흡수속도는 윗트록카이트의 결정상(相)에 따라 부분적으로 달라지는데 α형이 β형보다 신속히 재흡수한다. 따라서 α-:β-윗트록카이트의 비율을 변화시켜 주므로서 윗트록카이트 요업체로 된 이식재료의 재흡수 속도를 조절할 수 있다.As mentioned above, the urinary agent imparted porosity by the present invention is used as a resorbable biological implant. The resorption rate depends in part on the crystal phase of the upper trokite, and the α type resorbs faster than the β type. Therefore, the rate of resorption of the graft material of thyroxtrokite can be controlled by varying the ratio of α-: β-thyrokite.

본 발명을 실시예에 따라(단, 본 실시예에 국한된 것은 아님)설명하기로 한다.The present invention will be described according to the embodiment (but not limited to the embodiment).

[실시예 1]Example 1

인산수소 2 암모늄 264.1g(2몰)을 충분한 량의 증류수에 가하여 전체 용적을 5.4ℓ로 한 용액을 농암모니아수 3.0ℓ를 가하여 pH를 11로 조절한다. 상기액에서 생성된 침전물을 증류수를 가하여 용해 희석하여 전체 용액을 10ℓ가 되도록 한다. 1.735M 질산칼슘 1499ml에 증류수 5.4ℓ를 가하여 희석시킨 용액에 상기 용액을 가하여 교반 혼합하고 전술한 바와 같이 농암모니아수 90ml을 사용하여 pH를 11로 조절한다. 이 반응 혼합물을 다시 5시간 더 교반한 후 실온에서 하룻밤 방치한다. 상층액을 경사분리하고 잔류현탁물을 원심분리한 후 다시 상층액을 경사분리하여 잔류하는 슬럿지를 증류수중에 분소현탁시켜 2회 세척한다. 다시 원심분리 하고 상층 액을 경사분리한 세척 슬럿지를 증류수 1500ml중에 분산현탁시킨 후 급속하게 교반하여 균질상태로 한다. 175ml를 취하여 원심분리하고 상층액을 경사분리하고 잔류하는 물질을 1%(중량퍼센트)황산암모늄 용액 100ml중에 분산 현탁시킨다. 이 현탁물을 원심분리하고 상층액을 경사 분리한 잔류슬럿지를 분무 건조된 난백 180ml(이것은 전술한 바와 같이 증류수 10ml를 가하여 충분히 혼합하여 성분을 재조정한 것임)와 혼합하고 이어서 아조디카르본아미드 180 mg을 가하여 혼합한 것을 0.25시간 동안 격렬히 교반한 후 입방체 모양을 한 형에 주입하여 뚜껑을 느슨하게 씌워 80℃에서 건조시킨다. 건조된 발포물질을 1050℃에서 1시간 소결 처리하면 기공이 평균 크기가 약 100μ인 다공성의 윗트록카이트 요업체를 얻는다.264.1 g (2 mol) of diammonium hydrogen phosphate was added to a sufficient amount of distilled water, and a solution having a total volume of 5.4 L was added with 3.0 L of concentrated ammonia water to adjust the pH to 11. The precipitate produced in the above solution was dissolved and diluted by adding distilled water to make the total solution 10 l. To the solution diluted by adding 5.4 L of distilled water to 1499 ml of 1.735 M calcium nitrate, the mixture was stirred and mixed, and the pH was adjusted to 11 using 90 ml of concentrated ammonia water as described above. The reaction mixture is further stirred for 5 hours and then left at room temperature overnight. The supernatant was decanted, the residual suspension was centrifuged, and the supernatant was decanted again, and the remaining sludge was subjected to powder suspension in distilled water and washed twice. Centrifuge again and disperse the washing sludge from which the supernatant was decanted in 1500 ml of distilled water, and then rapidly stirred to a homogeneous state. 175 ml are taken, centrifuged, the supernatant decanted and the remaining material dispersed suspended in 100 ml of 1% (% by weight) ammonium sulfate solution. The suspension was centrifuged and the supernatant was decanted, and the remaining slurry was mixed with 180 ml of spray-dried egg whites (this was sufficiently adjusted by adding 10 ml of distilled water as described above, and the ingredients were adjusted), followed by 180 mg of azodicarbonamide. After the mixture was stirred vigorously for 0.25 hours, the cube was poured into a mold, and the lid was loosely covered to dry at 80 ° C. Sintering of the dried foam material at 1050 ° C. for 1 hour yields a porous whittrokite insulator with an average pore size of about 100 μ.

[실시예 2]Example 2

실시예 1에서와 유사한 방법으로 처리한 후 건조시킨 윗트록카이트 발포체를 1050℃, 1100℃ 및 1125℃에서 1시간 동안 소결시키면 부피비중이 각각 1.41, 16 및 1.72g/cm3이고 겉보기 기공율이 각각 54.7, 52.0 및 35.1%인 세가지의 각각 다른 다공성의 윗트록카이트 요업체를 얻는다.After treatment in a manner similar to that of Example 1, the dried wicklockite foam was sintered at 1050 ° C., 1100 ° C. and 1125 ° C. for 1 hour, and the specific gravity was 1.41, 16 and 1.72 g / cm 3 , respectively. Three different porous wittrokite subcontractors are obtained, 54.7, 52.0 and 35.1%.

본 발명에 의한 윗트록카이트 요업체의 생체적 합성은 전술한 바와 같은 방법에 따라 제조한 윗트록카이트 요업체를 충전물과 과립의 형태로 하여 개의 대퇴골 중의 공극에 이식해본 결과 확인이 되었다.The biosynthesis of thyroidkite urea in accordance with the present invention was confirmed by transplanting thyrotropite urea prepared according to the method as described above in the form of fillers and granules into pores in the femur of the dog.

즉, 이식부위는 정상적으로 아물었으며 염증이나 이물성 거부반응이 나타나지 않았고 이식재료의 재흡수가 두달만에 거의 완전했을 뿐만 아니라 새뼈가 본 이식물질과 대체되어 발달되어 있음이 확인되었다.In other words, the graft area was normally healed, there was no inflammation or foreign object rejection, and the resorption of the graft material was almost complete in two months, and the new bone was developed by replacing the graft material.

7개월째에 가서는 새로운 뼈가 이전에 윗트록카이트 요업체로 채워졌든 공간에 재생되었으며 원래의 이식부위를 둘러싸고 있는 뼈도 재형성되어 있었다.By the seventh month, the new bone had been regenerated in spaces previously filled with wittrokite ureters, and the bone surrounding the original graft was also being remodeled.

본 발명에서 사용된 "결정질"이란 용어는 결정격자중에서 원자가 규칙적인 배치를 하고 있는 결정에서 나타나는 성질을 가진 물질 또는 물체를 뜻한다. 따라서 "다결정질"이란 것도 다수의 결정으로 된 물질 또는 물체를 가르킨다. 한편 "단결정"이란 한개의 실체 즉 다결정질 물체중에 존재하는 한개의 입자를 뜻한다. 단결정은 또한 미시적인 불완전하게 형성된 결정 또는 결정화의 초기단계에서 형성된 미시적 물체라고 정의할 수 있다.As used herein, the term "crystalline" refers to a substance or object having properties that appear in crystals in which the atoms are arranged regularly in the crystal lattice. Thus, "polycrystalline" also refers to a substance or object composed of a plurality of crystals. On the other hand, "single crystal" means a single particle present in one entity, a polycrystalline object. Single crystals can also be defined as microscopic incompletely formed crystals or microscopic objects formed at the initial stage of crystallization.

Claims (1)

칼슘이온과 인산이온의 몰비를 약 1.2-1.5 : 1로하여 pH 약 10-12인 액상의 매체중에서 반응시켜 칼슘과 인의 몰비가 약 1.50-1.53 : 1인 젤라틴상의 인산칼슘 침전물을 생성시킨 후 용액으로부터 이를 분리하고 가용성 염류가 없어질 때까지 수세하여 윗트록카이트 이론추청치 g당 약 10-20ml의 1-3중량% 황산암모늄 용액중에 수세된 침전물을 균질하게 분산현탁시킨 후 황산암모늄 용액으로부터 침전물을 분리하여 약 0.5-10중량%의 발포제와 기포안정제를 혼합하거나, 약 0.5-10중량%의 기포안정제를 혼합하고 공기를 취입하거나, 기공 형성제와 혼합한 후, 생성혼합물을 발포제의 분해가 완료되고 생성발포물이 건조될때까지 약 70-90℃에서 가열하고 이어서 약 1000-1350℃에서 기포안정제와 기공형성제의 휘발 및 결과 생성물의 소결이 실질적으로 완료되기까지 가열함을 특징으로 하는 윗트록카이트로 구성되고 황산이온이 약 0.1-2.2중량% 함유되어 평균 단결정크기가 약 0.3-3미크론이며 다결정질의 총기공율 약 0.20-80%로서 기공직경이 약 50-300미크론인 개공이 실질적으로 균일하게 분산된 다공성 요업체를 제공하는 방법.The molar ratio of calcium ions to phosphate ions is about 1.2-1.5: 1 and reacted in a liquid medium with a pH of about 10-12 to form a gelatinous calcium phosphate precipitate having a molar ratio of calcium and phosphorus of about 1.50-1.53: 1 Is separated from the solution and washed until there is no soluble salt, homogeneously dispersing the washed precipitate in about 10-20 ml 1-3 wt% ammonium sulfate solution per gram of wittrokite and then precipitated from the ammonium sulfate solution. After separating about 0.5-10% by weight of the blowing agent and the bubble stabilizer, or mixing about 0.5-10% by weight of the foam stabilizer and blowing the air, or after mixing with the pore-forming agent, the resulting mixture is decomposed Heat at about 70-90 ° C. until completion and the resulting foam is dried, then heat at about 1000-1350 ° C. until volatilization of the bubble stabilizer and pore former and sintering of the resulting product are substantially complete. It consists of wittrokite, containing about 0.1-2.2% by weight of sulfate ion, average single crystal size of about 0.3-3 microns, polycrystalline total porosity of about 0.20-80%, pore diameter of about 50-300 microns A method of providing a porous ceramics in which pores are substantially uniformly dispersed.
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