WO2011030986A1 - 치과용 임플란트 표면에 형성되는 나노튜브 직경 크기를 제어하는 방법 - Google Patents

치과용 임플란트 표면에 형성되는 나노튜브 직경 크기를 제어하는 방법 Download PDF

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WO2011030986A1
WO2011030986A1 PCT/KR2010/001735 KR2010001735W WO2011030986A1 WO 2011030986 A1 WO2011030986 A1 WO 2011030986A1 KR 2010001735 W KR2010001735 W KR 2010001735W WO 2011030986 A1 WO2011030986 A1 WO 2011030986A1
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glycerol
nanotube
diameter
implant
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PCT/KR2010/001735
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이민호
박형호
배태성
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전북대학교산학협력단
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    • A61L2400/12—Nanosized materials, e.g. nanofibres, nanoparticles, nanowires, nanotubes; Nanostructured surfaces

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling the diameter of nanotubes formed on a dental implant surface.
  • Dental implants are a plant that roots the jaw when tooth is broken or lost, and it is important to select materials that are chemically stable in the oral cavity and have sufficient abrasion resistance for long-term chewing function.
  • the dental implant material is widely used titanium or titanium alloy having excellent chemical and mechanical properties, but the material has a disadvantage in that it takes a long time to bond to the bone because there is no bioactivity, weak adhesion to the bone have.
  • a surface treatment method for producing nanotubes on the surface of the implant by applying anodization, an electrochemical treatment, in an electrolyte composed of fluorine compound, phosphoric acid, sulfuric acid, etc. has been attempted. That is, by applying a low voltage of 50 V or less in the constant voltage mode during the anodization treatment, by forming and eroding TiO 2 formed on the surface of the implant material to be treated, a nanotube having a diameter of nano units is formed on the surface of the implant. It is a method of forming.
  • the ash surface (hydroxy apatite, hydroxyapatite, HA) having a bone component is usually coated on the implant surface or Post-treatment is required to fix and mount proteins or antioxidants, such as albumin (albumin) and chitosan, on the implant surface.
  • the commercial implant manufacturing process as described above is a coating level for simply physically simply fixing the bioactive material on the surface of the implant, there is a problem that the loss occurs during implant implantation.
  • a nanotube diameter size control technique is required that can provide nanotubes with a diameter suitable for the size of each supported bioactive material.
  • the present invention was derived to solve the above problems, in the surface treatment process of the dental implant, to provide a method for forming a nanotube having an optimized diameter according to the supported bioactive material There is this.
  • the present invention relates to a method for controlling the size of the nanotubes formed on the surface of the dental implant, and to control the diameter size of the nanotubes by changing the composition or applied voltage of the electrolyte, or simultaneously changing the composition and applied voltage of the electrolyte It is characterized by.
  • the electrolyte is a solution that serves as a medium for ion conduction in the process of forming nanotubes on the surface of the implant by electrolyzing dental implants and platinum (Pt) through a redox reaction, the constituents of which are fluorine compounds and phosphoric acid aqueous solution.
  • an electrolyte solution consisting of ammonium fluoride (NH 4 F), water (H 2 O) and glycerol (glycerol).
  • the content of glycerol in the components of the electrolyte solution is not particularly limited, but preferably may be 49wt% to 96wt% of the total mass of the electrolyte solution.
  • the formation of nanotubes is largely produced by the erosion of F ions in the holes formed in the oxide film in the electrolyte.
  • the glycerol which is a mucolytic organic electrolyte, forms the tube progression rate, uniform growth of the tube, and smooth tube wall formation. Serves to provide. In other words, when the content of glycerol in the electrolyte is less than 49wt%, the amount of water becomes relatively large.
  • the diameter size of the nanotubes becomes smaller and smaller, and if the composition of the glycerol decreases, the diameter sizes of the nanotubes become larger.
  • the applied voltage is applied in a constant voltage state in order to electrolyse the dental implant and platinum
  • the range of the applied voltage is not particularly limited as long as it is a range capable of electrolysis between the dental implant and platinum, preferably 5 to 50 V. This is because when the applied voltage is less than 5 V, the applied voltage is too low to form an anodized film, and even if formed, the film growth rate is too slow, and a thin film is formed on the surface rather than the nanotube formation. This is because when the applied voltage exceeds 50 V, the applied voltage is too high to form a non-uniform oxide film shape and coarse pores due to the spark phenomenon.
  • increasing the applied voltage increases the diameter size of the nanotubes, and conversely, decreasing the applied voltage decreases the diameter size of the nanotubes.
  • the present invention in the surface treatment process of the dental implant, it is possible to effectively form the diameter of the nanotubes on the implant surface by changing the electrolyte composition and applied voltage, and to optimize the diameter according to the supported bioactive material There is an effect that can provide a nanotube provided.
  • FIG. 1 shows nanotube diameters formed on the implant surface when electrolyzed with an electrolyte composition of 1 wt% ammonium fluoride (NH 4 F), 3 wt% water (H 2 O), and 96 wt% glycerol under a 20 V applied voltage. It shows the picture taken.
  • NH 4 F ammonium fluoride
  • H 2 O 3 wt% water
  • 96 wt% glycerol under a 20 V applied voltage. It shows the picture taken.
  • FIG. 2 shows nanotube diameters formed on the implant surface when electrolyzed with an electrolyte composition of 1 wt% ammonium fluoride (NH 4 F), 10 wt% water (H 2 O), and 89 wt% glycerol under a 20 V applied voltage. It shows the picture taken.
  • NH 4 F ammonium fluoride
  • H 2 O water
  • 89 wt% glycerol glycerol
  • FIG. 3 shows nanotube diameters formed on the implant surface when electrolyzed with an electrolyte composition of 1 wt% ammonium fluoride (NH 4 F), 20 wt% water (H 2 O), and 79 wt% glycerol under a 20 V applied voltage. It shows the picture taken.
  • NH 4 F ammonium fluoride
  • H 2 O water
  • glycerol glycerol
  • FIG. 4 shows nanotube diameters formed on the implant surface when electrolyzed with an electrolyte composition of 1 wt% ammonium fluoride (NH 4 F), 30 wt% water (H 2 O), and 69 wt% glycerol under a 20 V applied voltage. It shows the picture taken.
  • NH 4 F ammonium fluoride
  • H 2 O water
  • 69 wt% glycerol under a 20 V applied voltage. It shows the picture taken.
  • FIG. 5 shows nanotube diameters formed on an implant surface when electrolyzed with an electrolyte composition of 1 wt% ammonium fluoride (NH 4 F), 20 wt% water (H 2 O), and 79 wt% glycerol under 5 V applied voltage. It shows the picture taken.
  • NH 4 F ammonium fluoride
  • H 2 O water
  • 79 wt% glycerol under 5 V applied voltage. It shows the picture taken.
  • FIG. 6 shows nanotube diameters formed on the implant surface when electrolyzed with an electrolyte composition of 1 wt% ammonium fluoride (NH 4 F), 20 wt% water (H 2 O), and 79 wt% glycerol under a 10 V applied voltage. It shows the picture taken.
  • NH 4 F ammonium fluoride
  • H 2 O water
  • glycerol glycerol
  • FIG. 7 shows nanotube diameters formed on the implant surface when electrolyzed with an electrolyte composition of 1 wt% ammonium fluoride (NH 4 F), 20 wt% water (H 2 O), and 79 wt% glycerol under 15 V applied voltage. It shows the picture taken.
  • NH 4 F ammonium fluoride
  • H 2 O water
  • 79 wt% glycerol under 15 V applied voltage. It shows the picture taken.
  • FIG. 8 shows nanotube diameters formed on the implant surface when electrolyzed with an electrolyte composition of 1 wt% ammonium fluoride (NH 4 F), 20 wt% water (H 2 O), and 79 wt% glycerol under 20 V applied voltage. It shows the picture taken.
  • NH 4 F ammonium fluoride
  • H 2 O water
  • 79 wt% glycerol under 20 V applied voltage. It shows the picture taken.
  • Ti titanium alloys were polished sequentially from # 600 to # 1200 on SiC paper, ultrasonically washed for 5 minutes with distilled water and acetone mixed solution, and dried at 40 ° C. for 24 hours.
  • the specimen was prepared by performing a pretreatment in a 45wt% hydrofluoric acid (HF) solution for several seconds.
  • HF hydrofluoric acid
  • the specimen prepared as described above was subjected to electrolysis while changing the composition of the electrolyte.
  • the prepared specimen and the platinum plate were respectively connected to the anode and cathode of the DC power supply to form the nanotubes, and then stepped up to the target voltage of 20 V in a constant current mode of 20 mA / cm 2, followed by an hour at constant voltage. Electrolysis was carried out.
  • the electrolyte composition was 1wt% ammonium fluoride (NH 4 F), 10wt% water (H 2 O), 89wt% glycerol ( glycerol) was carried out in the same manner as in Example-1.
  • nanotubes having a diameter of about 65 nm were formed.
  • the electrolyte composition was 1wt% ammonium fluoride (NH 4 F), 20wt% water (H 2 O), 79wt% glycerol ( glycerol) was carried out in the same manner as in Example-1.
  • NH 4 F ammonium fluoride
  • H 2 O 20wt% water
  • glycerol glycerol
  • nanotubes having a diameter of about 98 nm were formed as shown in FIG. 3.
  • the electrolyte composition was 1wt% ammonium fluoride (NH 4 F), 30wt% water (H 2 O), 69wt% glycerol ( glycerol) was carried out in the same manner as in Example-1.
  • Table 1 The size of the diameter of the nanotubes on the implant surface according to the change of electrolyte composition Example-1
  • Example-2 Example-3
  • Example-4 Electrolyte Composition 1 wt% NH 4 F, 3 wt% H 2 O, 96 wt% glycerol 1 wt% NH 4 F, 10 wt% H 2 O, 89 wt% glycerol 1 wt% NH 4 F, 20 wt% H 2 O, 79 wt% glycerol 1 wt% NH 4 F, 30 wt% H 2 O, 69 wt% glycerol Nanotube Diameter (nm) 38 65 98 105
  • Ti titanium alloys were polished sequentially from # 600 to # 1200 on SiC paper, ultrasonically washed for 5 minutes with distilled water and acetone mixed solution, and dried at 40 ° C. for 24 hours.
  • the specimen was prepared by performing a pretreatment in a 45wt% hydrofluoric acid (HF) solution for several seconds.
  • HF hydrofluoric acid
  • nanotubes having a diameter of about 17 nm were formed as shown in FIG. 5.
  • nanotubes having a diameter of about 43 nm were formed as shown in FIG. 6.
  • nanotubes having a diameter of about 98 nm were formed as shown in FIG. 8.
  • the present invention is industrially applicable as a technique for forming a nanotube having a diameter optimized according to a supported bioactive material in a surface treatment process of a dental implant.

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Abstract

본 발명은 치과용 임플란트 표면에 형성되는 나노튜브의 크기를 제어하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전해액의 조성 또는 인가전압을 변화시키거나, 전해액 조성 및 인가전압을 모두 변화시켜 나노튜브의 직경 크기를 제어하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 치과용 임플란트의 표면 처리 공정에서, 전해액 조성 및 인가전압을 변화시켜 임플란트 표면 상의 나노튜브의 직경을 효과적으로 원하는 크기로 형성할 수 있어, 담지 되는 생체활성물질에 따라 최적화된 직경을 구비한 나노튜브를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

치과용 임플란트 표면에 형성되는 나노튜브 직경 크기를 제어하는 방법
본 발명은 치과용 임플란트 표면에 형성되는 나노튜브의 직경을 제어하는 방법에 관한 것이다.
치과용 임플란트는 치아가 파손되었거나 손실되었을 때 악골에 매식하여 치근역할을 하는 매식물로서, 구강 내에서 화학적으로 안정하고 오랜기간 동안의 저작기능에 충분한 내마모성을 갖는 소재 선택이 매우 중요하다.
현재, 치과용 임플란트 소재는 우수한 화학·기계적 특성을 갖는 티타늄 또는 티타늄 합금이 널리 사용되고 있으나, 상기 소재는 생체활성이 없고, 골과의 접착력이 약하여, 골과의 결합에 소요기간이 길다는 단점이 있다.
이에 임플란트 표면과 골과의 접촉면을 증가시키기 위해, 임플란트 표면에 거칠기를 부여하는 다양한 화학적, 물리적 방법들이 적용되고 있다. 이중 대표적인 표면처리 방법으로는 다양한 직경을 갖는 입자들을 임플란트 표면에 분사시켜서 수백마이크로(micro) 단위의 마크로(macro)적인 거칠기를 부여하는 분사(blasting)처리를 한 후, 황산 및 염산 등의 산세처리(acidic etching)를 통하여, 다시 수십 마이크로 단위의 마이크로적인 거칠기를 부여하여 임플란트 표면의 표면적을 증대시키는 표면처리방법이 있다.
최근에는 임플란트 표면의 표면적을 획기적으로 증대시키기 위해, 불소화합물과 인산, 황산 등으로 조성된 전해액에서 전기화학처리인 양극산화법을 적용하여, 임플란트 표면에 나노튜브를 생성시키는 표면처리 방법이 시도되고 있다. 즉, 양극산화 처리동안 정전압 모드에서 50 V이하의 저전압을 인가함으로서, 피 처리재인 임플란트 소재 표면에 형성된 TiO2의 형성 및 침식에 의해, 임플란트 표면에 나노(nano) 단위의 직경을 갖는 나노튜브를 형성시키는 방법이다.
한편, 상용 임플란트 제조공정에서는 상기와 같은 표면처리 공정 이후, 통상적으로 임플란트의 생체활성 및 생체적합성을 부여하기 위해, 골 성분을 갖는 회분말(하이드록시 아파타이트, hydroxyapatite, HA)을 임플란트 표면에 코팅하거나, 알부민(albumin), 키토산(chitosan) 등과 같은 단백질 또는 항산화 물질 등을 임플란트 표면에 고정 및 탑재시키는 후처리공정이 요구된다.
하지만, 상기와 같은 상용 임플란트 제조공정은, 생체활성물질을 단순히 임플란트 표면에 물리적으로 단순히 고정시키는 코팅수준으로, 임플란트 매식 시, 유실되는 경우가 발생하는 문제가 있다.
따라서, 동일 공정시간 동안 임플란트 표면에 효과적인 생체활성 및 생체적합성을 부여하기 위해서는, 각각의 담지 되는 생체활성물질의 사이즈에 적합한 직경을 구비한 나노튜브를 제공할 수 있는 나노튜브 직경 크기 제어기술이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 치과용 임플란트의 표면 처리 공정에서, 담지 되는 생체활성물질에 따라 최적화된 직경을 구비한 나노튜브를 형성할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 치과용 임플란트 표면에 형성되는 나노튜브의 크기를 제어하는 방법에 관한 것으로, 전해액의 조성 또는 인가전압을 변화시키거나, 전해액 조성 및 인가전압을 동시에 변화시켜 나노튜브의 직경 크기를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 전해액은 치과용 임플란트 및 백금(Pt)을 산환ㅇ환원반응을 통하여 전해시킴으로써 임플란트의 표면에 나노튜브를 형성시키는 과정에서 이온전도의 매체 역할을 하는 용액으로서, 그 구성 성분은 불소화합물, 인산 수용액, 황산 수용액등 특별히 정해진 것은 아니나, 하기 본 발명에 따른 실시 예에서는 불소화암모늄(NH4F), 물(H2O) 및 글리세롤(glycerol)로 이루어진 전해질 용액을 사용하였다.
상기 전해액의 구성 성분 중 글리세롤은 그 함량이 특별히 제한되는 것은 아니나, 바람직하게는 전해액의 전체 질량 중 49wt% 내지 96wt%일 수 있다. 나노튜브의 형성은 크게 전해질내의 산화피막에 형성된 공공(hole)을 F 이온이 침식하면서 생성되는데, 점액질의 유기 전해질인 글리세롤은 이러한 공공에 의해 튜브진행속도와 튜브의 균일한 성장 및 매끄러운 튜브벽 형성을 제공하는 역할을 한다. 즉, 전해질 내에 글리세롤 함량이 49wt% 미만으로 너무 적을 경우는 상대적으로 물의 양이 많아지게 되며, 이는 전해질 내에 이온화된 H+이온에 기인한 산성도의 증가에 따라, 공공내의 용해를 더욱 가속화 시켜 나노튜브의 직경 크기가 지나치게 커지는 반면, 글리세롤 함량이 96wt%를 초과할 경우에는 물의 함량이 매우 적게 되어, 나노튜브의 직켱 크기가 지나치게 작게 된다.
본 발명에서는, 상기 전해액의 구성 성분 중 글리세롤의 조성을 증가시키면, 나노튜브의 직경 크기가 점점 작아지며, 글리세롤의 조성을 감소시키게 되면 나노튜브의 직경 크기가 점점 커지게 된다.
상기 인가전압은 치과용 임플란트 및 백금을 전해시키기 위해 정전압 상태로 인가하는 것으로, 상기 인가전압의 범위는 상기 치과용 임플란트 및 백금 사이의 전해가 가능한 범위라면 특별히 제한되는 것은 아니나, 바람직하게는 5 내지 50 V일 수 있다. 이는 인가전압이 5 V 미만일 경우는, 인가전압이 너무 낮아 양극산화피막의 형성이 어렵고, 형성된다하여도 그 피막성장속도가 너무 느리게 진행되어, 나노튜브 형성보다는 표면에 얇은 피막이 형성되는 정도이기 때문이며, 인가전압이 50 V를 초과할 경우에는, 인가전압이 너무 높아 불균일한 산화피막형상과 더불어 스파크 현상에 의한 조대한 pore가 형성되기 때문이다.
본 발명에서는, 상기 인가전압을 높이면, 나노튜브의 직경 크기가 커지게 되며, 반대로 상기 인가전압을 낮추게 되면, 나노튜브의 직경 크기가 작아지게 된다.
본 발명에 의하면, 치과용 임플란트의 표면 처리 공정에서, 전해액 조성 및 인가전압을 변화시켜 임플란트 표면 상의 나노튜브의 직경을 효과적으로 원하는 크기로 형성할 수 있어, 담지 되는 생체활성물질에 따라 최적화된 직경을 구비한 나노튜브를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 20 V 인가전압 하에서, 1wt% 불소화암모늄(NH4F), 3wt% 물(H2O) 및 96wt% 글리세롤(glycerol)의 전해액 조성으로 전해시킬 경우, 임플란트 표면에 형성된 나노튜브 직경을 촬영한 사진을 나타낸 것이다.
도 2는 20 V 인가전압 하에서, 1wt% 불소화암모늄(NH4F), 10wt% 물(H2O) 및 89wt% 글리세롤(glycerol)의 전해액 조성으로 전해시킬 경우, 임플란트 표면에 형성된 나노튜브 직경을 촬영한 사진을 나타낸 것이다.
도 3는 20 V 인가전압 하에서, 1wt% 불소화암모늄(NH4F), 20wt% 물(H2O) 및 79wt% 글리세롤(glycerol)의 전해액 조성으로 전해시킬 경우, 임플란트 표면에 형성된 나노튜브 직경을 촬영한 사진을 나타낸 것이다.
도 4는 20 V 인가전압 하에서, 1wt% 불소화암모늄(NH4F), 30wt% 물(H2O) 및 69wt% 글리세롤(glycerol)의 전해액 조성으로 전해시킬 경우, 임플란트 표면에 형성된 나노튜브 직경을 촬영한 사진을 나타낸 것이다.
도 5는 5 V 인가전압 하에서, 1wt% 불소화암모늄(NH4F), 20wt% 물(H2O) 및 79wt% 글리세롤(glycerol)의 전해액 조성으로 전해시킬 경우, 임플란트 표면에 형성된 나노튜브 직경을 촬영한 사진을 나타낸 것이다.
도 6은 10 V 인가전압 하에서, 1wt% 불소화암모늄(NH4F), 20wt% 물(H2O) 및 79wt% 글리세롤(glycerol)의 전해액 조성으로 전해시킬 경우, 임플란트 표면에 형성된 나노튜브 직경을 촬영한 사진을 나타낸 것이다.
도 7은 15 V 인가전압 하에서, 1wt% 불소화암모늄(NH4F), 20wt% 물(H2O) 및 79wt% 글리세롤(glycerol)의 전해액 조성으로 전해시킬 경우, 임플란트 표면에 형성된 나노튜브 직경을 촬영한 사진을 나타낸 것이다.
도 8은 20 V 인가전압 하에서, 1wt% 불소화암모늄(NH4F), 20wt% 물(H2O) 및 79wt% 글리세롤(glycerol)의 전해액 조성으로 전해시킬 경우, 임플란트 표면에 형성된 나노튜브 직경을 촬영한 사진을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 실시 예를 통해 설명하도록 한다. 하기 실시 예는 본 발명을 설명하기 위한 것에 지나지 않으며, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
<실시 예>
1. 전해액 조성의 변화에 따른 임플란트 표면의 나노튜브의 직경 크기
실시 예-1
티타늄(Ti)합금 소재의 치과용 임플란트를 SiC paper에서 #600에서 #1200까지 순차적으로 연마하고, 증류수 및 아세톤 혼합 용액으로 5분간 초음파 세척한 후 40℃에서 24시간 건조하였다.
상기 건조된 임플란트에서 자연적으로 생성되는 산화피막을 제거하기 위하여, 상기 임플란트를 45wt% 불산(HF)용액에서 수 초간 전처리를 실시하여 시편을 준비하였다.
상기와 같이 준비된 시편에 동일시간, 동일 전압조건하에서 전해액 조성의 변화에 따른 나노튜브 직경크기의 변화를 제어하기 위해, 전해액조성을 변화시키면서 전해를 실시하였다.
*즉, 나노튜브 형성을 위해 직류전원장치의 양극과 음극에 각각 상기 준비된 시편과 백금판을 연결한 다음, 20 ㎃/㎠ 정전류모드에서 목적전압인 20 V까지 승압시킨 후, 정전압상태에서 1시간 동안 전해를 실시하였다.
1wt% 불소화암모늄(NH4F), 3wt% 물(H2O), 96wt% 글리세롤(glycerol) 전해액 조성에서 전해실시 결과, 도 1에 나타난 바와 같이, 직경이 약 38 nm인 나노튜브가 형성됨을 확인할 수 있었다.
실시 예-2
동일 시간 및 동일 전압조건 하에서 전해액 조성의 변화에 따른 나노튜브의 직경크기 변화를 시험하기 위하여, 전해액 조성이 1wt% 불소화암모늄(NH4F), 10wt% 물(H2O), 89wt% 글리세롤(glycerol)인 것을 제외하고는 상기 실시 예-1과 동일한 방법으로 실시하였다.
상기와 같이 전해를 실시한 결과, 도 2에 나타난 바와 같이 직경이 약 65 nm인 나노튜브를 형성함을 확인하였다.
실시예-3
동일 시간 및 동일 전압조건 하에서 전해액 조성의 변화에 따른 나노튜브의 직경크기 변화를 시험하기 위하여, 전해액 조성이 1wt% 불소화암모늄(NH4F), 20wt% 물(H2O), 79wt% 글리세롤(glycerol)인 것을 제외하고는 상기 실시 예-1과 동일한 방법으로 실시하였다.
상기와 같이 전해를 실시한 결과, 도 3에 나타난 바와 같이 직경이 약 98nm인 나노튜브를 형성함을 알 수 있었다.
실시 예-4
동일 시간 및 동일 전압조건 하에서 전해액 조성의 변화에 따른 나노튜브의 직경크기 변화를 시험하기 위하여, 전해액 조성이 1wt% 불소화암모늄(NH4F), 30wt% 물(H2O), 69wt% 글리세롤(glycerol)인 것을 제외하고는 상기 실시 예-1과 동일한 방법으로 실시하였다.
상기와 같이 전해를 실시한 결과, 도 4에 나타난 바와 같이 직경이 약 105 nm인 나노튜브를 형성함을 확인할 수 있었다.
상기 실시 예 1 내지 4의 결과를 정리하여 표로 나타내면 하기 [표 1]과 같다.
표 1 전해액 조성의 변화에 따른 임플란트 표면의 나노튜브의 직경의 크기
실시예-1 실시예- 2 실시예-3 실시예-4
전해액조성 1wt% NH4F, 3wt% H2O, 96wt% glycerol 1wt% NH4F, 10wt% H2O, 89wt% glycerol 1wt% NH4F, 20wt% H2O, 79wt% glycerol 1wt% NH4F, 30wt% H2O,69wt% glycerol
나노튜브 직경(nm) 38 65 98 105
변화
상기 [표 1]에 의하면, 전해액 용액 내에 글리세롤의 함량이 높을수록 임플란트 표면에 형성되는 나노튜브의 직경 크기가 작아지고, 반대로 글리세롤의 함량이 낮을수록 임플란트 표면에 형성되는 나노튜브의 직경 크기가 커짐을 확인할 수 있다.
2. 인가전압의 변화에 따른 임플란트 표면의 나노튜브의 직경 크기
실시 예-5
티타늄(Ti)합금 소재의 치과용 임플란트를 SiC paper에서 #600에서 #1200까지 순차적으로 연마하고, 증류수 및 아세톤 혼합 용액으로 5분간 초음파 세척한 후 40℃에서 24시간 건조하였다.
상기 건조된 임플란트에서 자연적으로 생성되는 산화피막을 제거하기 위하여, 상기 임플란트를 45wt% 불산(HF)용액에서 수 초간 전처리를 실시하여 시편을 준비하였다.
동일 시간 및 동일 전해액 조성에서 인가된 전압변화에 따른 나노튜브의 직경크기 변화를 시험하기 위해, 인가전압을 변화시키면서 전해를 실시하였다.
즉, 나노튜브 형성을 위해 직류전원장치의 양극과 음극에 각각 준비된 임플란트 시편과 백금판을 연결한 다음, 20 ㎃/㎠ 정전류모드에서 목적전압인 5 V까지 승압시킨 후, 정전압상태에서 1시간 동안, 1wt% 불소화암모늄(NH4F), 20wt% 물(H2O), 79wt% 글리세롤(glycerol) 전해액 조성에서 전해를 실시하였다.
5 V의 인가전압 하에서, 전해를 실시한 결과, 도 5에서와 같이 직경이 약 17 nm인 나노튜브를 형성함을 알 수 있었다.
실시 예-6
동일 시간 및 동일 전해액 조성에서 인가된 전압변화에 따른 나노튜브의 직경크기 변화를 시험하기 위해, 인가전압을 변화시키면서 전해를 실시하였다.
나노튜브 형성을 위해 직류전원장치의 양극과 음극에 각각 준비된 임플란트 시편과 백금판을 연결한 다음, 20 ㎃/㎠ 정전류모드에서 목적전압을 10 V까지 승압시킨 것을 제외하고는 상기 실시 예-5와 동일한 방법으로 실시하였다.
10 V의 인가전압 하에서, 전해를 실시한 결과, 도 6에서와 같이 직경이 약 43 nm인 나노튜브를 형성함을 알 수 있었다.
실시예-7
동일 시간 및 동일 전해액 조성에서 인가된 전압변화에 따른 나노튜브의 직경크기 변화를 시험하기 위해, 인가전압을 변화시키면서 전해를 실시하였다.
나노튜브 형성을 위해 직류전원장치의 양극과 음극에 각각 준비된 임플란트 시편과 백금판을 연결한 다음, 20 ㎃/㎠ 정전류모드에서 목적전압을 15 V까지 승압시킨 것을 제외하고는 상기 실시 예-5와 동일한 방법으로 실시하였다.
15 V의 인가전압 하에서, 전해를 실시한 결과, 도 7에서와 같이 직경이 약 77 nm인 나노튜브를 형성함을 알 수 있었다.
실시 예-8
동일 시간 및 동일 전해액 조성에서 인가된 전압변화에 따른 나노튜브의 직경크기 변화를 시험하기 위해, 인가전압을 변화시키면서 전해를 실시하였다.
나노튜브 형성을 위해 직류전원장치의 양극과 음극에 각각 준비된 임플란트 시편과 백금판을 연결한 다음, 20 ㎃/㎠ 정전류모드에서 목적전압을 20 V까지 승압시킨 것을 제외하고는 상기 실시 예-5와 동일한 방법으로 실시하였다.
20 V의 인가전압 하에서, 전해를 실시한 결과, 도 8에서와 같이 직경이 약 98 nm인 나노튜브를 형성함을 알 수 있었다.
상기 실시예-5 내지 실시예-8의 결과를 정리하여 표로 나타내면 하기 [표 2]와 같다.
표 2 인가전압의 변화에 따른 임플란트 표면의 나노튜브의 직경 크기 변화
실시예-5 실시예-6 실시예-7 실시예-8
인가전압(V) 5 10 15 20
나노튜브 직경(nm) 17 43 77 98
상기 [표 2]에 의하면, 인가전압이 높을수록 임플란트 표면에 형성된 나노튜브의 직경의 크기가 커지는 반면에, 인가전압이 낮아질수록 임플란트 표면에 형성되는 나노튜브의 직경 크기가 작아짐을 확인할 수 있다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술 할 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 치과용 임플란트의 표면 처리 공정에서, 담지 되는 생체활성물질에 따라 최적화된 직경을 구비한 나노튜브를 형성할 수 있는 방법에 관한 기술로 산업상 이용가능하다.

Claims (6)

  1. 전해액의 조성 또는 인가전압을 변화시키거나, 전해액의 조성 및 인가전압을 동시에 변화시킴으로써 치과용 임플란트 표면에 형성되는 나노튜브의 직경 크기를 제어하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전해액은 불소화암모늄(NH4F), 물(H2O) 및 글리세롤(glycerol)로 이루어진 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 글리세롤은 그 함량의 범위가 49w% 내지 96w%인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 인가전압은 그 범위가 5 내지 50 V인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 불소화암모늄(NH4F), 물(H2O) 및 글리세롤(glycerol)로 이루어진 전해액 중 글리세롤의 조성을 증가시킴으로써 나노튜브의 직경 크기를 작아지게 하거나, 글리세롤의 조성을 감소시킴으로써 나노튜브의 직경 크기를 커지게 하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 표면에 형성되는 나노튜브의 직경 크기를 제어하는 방법.
  6. 인가전압을 높임으로써 나노튜브의 직경 크기를 커지게 하거나, 인가전압을 낮춤으로써 나노튜브의 직경 크기를 작아지게 하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트 표면에 형성되는 나노튜브의 직경 크기를 제어하는 방법.
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