KR101031121B1 - Artificial bone and the method of preparing the same - Google Patents

Abstract

PURPOSE: An artificial bone and a manufacturing method thereof are provided to be usefully used as a tissue restoration material and a bone graft material. CONSTITUTION: An artificial bone manufacturing method comprises: a step of manufacturing slurry using gelation material and pore-forming agent; and a step of making the manufactured slurry into gel, pouring slurry having content ratio of different pore-forming agent into the manufactured slurry and drying and sintering the slurry. A composite structure supporter has physical properties capable of being used as an artificial bone.

Description

인공뼈 및 그 제조방법{Artificial bone and the method of preparing the same}Artificial bone and the method of preparing the same

본 발명은 인공뼈 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 인공뼈의 구성을, 다수의 구멍을 가진 다공체(多孔體)와 구멍이 없는 치밀체(緻密體)의 복합구조로 하여 형성하여, 각 구성의 단점을 보완할 수 있는 인공뼈 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an artificial bone and a method of manufacturing the same, and more specifically, the artificial bone is formed by a composite structure of a porous body having a plurality of holes and a dense body having no holes, It relates to a method of manufacturing artificial bones that can compensate for the disadvantages of each component.

상기 다공체는 인공뼈의 원료가 되는 물질에 기공을 형성하는 물질(기공형성제)을 혼합하여 슬러리를 만든 후, 건조 및 소결하여 제조하며, 상기 치밀체는 상기 다공체 제조공정과는, 기공형성제를 혼합하지 않는다는 점에서 차이가 나며, 본 발명의 특징은 하나의 인공뼈 구조물 내에 상기 치밀체와 다공체가 동시에 존재한다는 점이다.
The porous body is prepared by mixing a material (pore former) that forms pores with a material that is a raw material of artificial bone, making a slurry, and drying and sintering the densified body, which is different from the porous body manufacturing process. There is a difference in that it does not mix, a feature of the present invention is that the dense body and the porous body simultaneously exist in one artificial bone structure.

인간의 뼈는 무기질 성분이 60내지 70%를 차지하고 있으므로, 생체적합성과 생체활성이 우수한 인산칼슘계 물질들을 이용하여 여러 방법으로 지지체를 제조한 후 이를 인공뼈로 사용하고 있다.
Since the human bone accounts for 60 to 70% of the mineral component, the support is manufactured using various calcium phosphate-based materials having excellent biocompatibility and bioactivity, and then used as artificial bone.

그러나 기존의 인공뼈 구조는 기공이 없는 치밀체 구조로만 되어 있거나, 혹은 삼차원적으로 기공이 연결되어 혈류가 흘러 다닐 수 있는 다공체 구조로만 형성되어 있다.However, the existing artificial bone structure has only a dense structure without pores, or is formed only with a porous structure in which blood flow can flow through pores connected in three dimensions.

이들 각각의 인공뼈 구조들은 장단점을 갖고 있으며, 치밀체의 경우에는 강도가 높아서 힘을 받는 부위에 사용되지만, 혈류가 흐를 수 없다는 단점이 있기 때문에 신생골(新生骨) 형성이 매우 느리다.
Each of these artificial bone structures have advantages and disadvantages, and in the case of dense bodies, the strength is high and used for the site of force, but the new bone formation is very slow because of the disadvantage that blood flow cannot flow.

반면, 다공체의 경우에는 삼차원적인 기공을 가지고 있어서 신생골 형성이 빠르지만 강도가 약하므로 힘을 받는 부위에는 사용할 수 없다는 단점을 가진다.
On the other hand, the porous body has three-dimensional pores, so the new bone formation is fast, but the strength is weak, so it can not be used in the area under the force.

따라서 각각의 구조들은 사용 부위와 특성을 신중하게 고려하여 사용하지 않으면 안되며, 만약 각각의 취약한 부분을 고려치 아니하고 사용할 경우, 인체에 치명적인 해를 가할 수 있다.
Therefore, each structure must be used carefully considering the site and characteristics of use, and if used without considering each vulnerable part, it can cause fatal harm to the human body.

본 발명의 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기존의 인공뼈 구조와는 달리, 하나의 뼈 구조물 내에 치밀체와 다공체가 함께 존재하며, 복합체를 형성하고 있는 바, 각각의 구조가 가지는 장점을 살리면서, 단점을 상호 보완 할 수 있는 인공뼈 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
In order to solve the above-mentioned problems of the present invention, the object of the present invention, unlike the existing artificial bone structure, the dense body and the porous body are present in one bone structure together, forming a complex, respectively While utilizing the advantages of the structure, it is intended to provide an artificial bone and its manufacturing method that can complement the disadvantages.

나아가 인체 중 인공뼈 사용부위의 제약을 받지 않고 사용할 수 있는 인공뼈 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
Furthermore, the present invention provides an artificial bone and a method of manufacturing the same, which can be used without being restricted by an artificial bone using part.

또한, 다공체와 치밀체가 제조 단계에서부터 하나의 몸체로 형성되어, 사용 도중 다공체와 치밀체가 서로 분리되는 박리현상이 발생되지 않는, 인공뼈 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.In addition, the porous body and the dense body is formed as a single body from the manufacturing step, to provide an artificial bone and a method for producing the artificial bone does not occur peeling phenomenon is separated from each other during use.

본 발명은 수산화아파타이트를 포함한 인산칼슘계의 치밀구조와 다공구조가 복합화된 지지체(인공뼈 복합체)를 제공한다.
The present invention provides a support (artificial bone complex) in which a dense structure and a porous structure of calcium phosphate-based apatite are combined.

본 발명은 인산칼슘계 분말을 겔화 물질과 기공형성제를 넣어 슬러리(slurry)를 제조하는 단계 및 상기 단계에서 제조된 슬러리를 겔(gel)화시키킨 후 기공형성제의 함량이 다른 슬러리를 제조된 슬러리에 붓고 겔화시켜 건조와 소결하는 단계를 포함하는, 치밀구조와 다공구조의 이중이상의 복합화 된 지지체의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 이중이상의 복합구조 지지체는 인공뼈로서 사용할 수 있는 물리적 특성을 갖추고 있다. The present invention is to prepare a slurry by adding a gelling material and a pore-forming agent to the calcium phosphate-based powder and to prepare a slurry having a different pore-forming agent after gelling the slurry prepared in the step. It provides a method for producing a double or more complex support of the dense structure and the porous structure, including the step of pouring into the prepared slurry, gelling, drying and sintering. The double or more composite support according to the present invention has physical properties that can be used as artificial bones.

본 발명에 따른 복합구조 지지체의 주요 구성성분은 인산칼슘계로서 바람직하게는 수산화아파타이트 및 실리콘 및 마그네슘이 치환된 수산화 아파타이트, 제삼인산칼슘, 이들의 복합물을 포함한다.
The main constituents of the composite structure support according to the present invention are calcium phosphate-based apatite, and preferably include apatite hydroxide substituted with silicon and magnesium, calcium triphosphate, and composites thereof.

또한 본 발명에 따른 이중이상의 복합구조 지지체의 제조방법은, 슬러리를 겔화시키는 겔화제 및 기공구조를 갖게하는 기공형성제를 사용하며, 기공형성제의 함량이 서로 다른 슬러리를 차례대로 층층이 겔화시켜 건조한 후, 소결 공정을 수행하여 기공형성제가 들어간 부위는 다공체, 들어가지 않은 부위는 치밀체로 되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the method for producing a double or more composite structure support according to the present invention, using a gelling agent for gelling the slurry and a pore forming agent having a pore structure, the layer layer of the slurry having a different content of the pore forming agent in turn gelled by drying After that, the sintering process is carried out, and the portion containing the pore-forming agent is characterized in that the porous body, the portion does not enter the dense body.

본 발명의 인공뼈는 기존의 인공뼈 구조와는 달리, 하나의 뼈 구조물 내에 치밀체와 다공체가 함께 존재하며, 복합체를 형성하고 있는 바, 각각의 구조가 가지는 장점을 살리면서, 단점을 상호 보완 할 수 있다.Unlike the existing artificial bone structure, the artificial bone of the present invention has a dense body and a porous body together in one bone structure, and forms a complex bar, while taking advantage of each structure, complementing the disadvantages. can do.

나아가 인체 중 인공뼈 사용부위의 제약을 받지 않고 사용할 수 있어서 적용 범위가 넓다.Furthermore, the scope of application is wide because it can be used without restriction of artificial bones in the human body.

또한, 다공체와 치밀체가 제조 단계에서부터 하나의 몸체로 형성되어, 사용 도중 다공체와 치밀체가 서로 분리되는 박리현상이 발생되지 않는 잇점이 있다.In addition, the porous body and the compact body is formed as a single body from the manufacturing step, there is an advantage that the separation phenomenon that the porous body and the compact body separated from each other during use does not occur.

본 발명에 따른 복합구조 지지체는 출발물질에 따라 여러 가지 복합성분으로 제조될 수 있으며 그 구조가 치밀구조와 다공구조로 이루어져 있어서, 생체 뼈와 그 구조 및 강도가 유사하므로 넓은 범위에서 인체의 경조직을 대체할 수 있는 조직수복용 재료 및 골 이식재로 유용하게 사용될 수 있다.
The composite structure support according to the present invention can be prepared with various composite components according to the starting material, the structure is made of a dense structure and a porous structure, and because the structure and strength of the living bone is similar to the hard tissue of the human body in a wide range It can be usefully used as a substitute tissue repair material and bone graft material.

도 1은 제조된 복합구조 지지체에 대하여 출발물질의 각 성분비율을 달리하여 그 결과를 X선 회절 분석기(X-ray diffractometer)를 통해 얻은 자료를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 의해 제조된 복합체로서, 다공체가 원기둥 모양의 치밀체 외부를 감싼 형태의 복합체 형상을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 의해 제조된 복합체로서, 치밀체가 가운데 있고 다공체가 아래 위로 적층된 형태의 복합체 형상을 도시한 것이다.
도 4은 본 발명에 의해 제조된 복합체로서, 다공체가 가운데 있고 치밀체가 아래 위로 적층된 형태의 복합체 형상을 도시한 것이다.Figure 1 shows the data obtained through the X-ray diffractometer with the results of different component ratios of the starting material for the prepared composite structure support.
Figure 2 is a composite prepared by the present invention, the porous body shows the shape of the composite in the form of a cylindrical outer body wrapped around the dense body.
Figure 3 is a composite prepared by the present invention, showing the shape of the composite in the form of a dense body in the center and the porous body is stacked up and down.
Figure 4 is a composite produced by the present invention, showing the shape of the composite in the form of a porous body in the center and the compact body is stacked up and down.

본 발명의 권리범위는 본 실시예에 국한되지 않으며, 당업자 수준에서 용이하게 변경가능하며 본 발명의 기술적 사상과 동일한, 여하한 발명이라도 본 발명의 권리범위 내에 속한다.
The scope of the present invention is not limited to the present embodiment, and any invention, which can be easily changed at the level of those skilled in the art and the same as the technical idea of the present invention, falls within the scope of the present invention.

본 발명은 하이드록시아파타이트를 포함한 인산칼슘계의 치밀체구조와 다공체구조가 복합화된 지지체인 인공뼈에 관한 것이다.The present invention relates to an artificial bone which is a support in which the dense body structure and the porous body structure of the calcium phosphate system including hydroxyapatite are combined.

본 발명에 따른 복합구조지지체(인공뼈 복합체)의 주요 구성성분으로는 인산칼슘계로서 바람직하게는 수산화아파타이트 및 실리콘 및 마그네슘이 치환된 수산화 아파타이트, 제삼인산칼슘, 이들의 복합물을 포함하며, 일정량의 겔화제, 경화제 및 분산제가 추가된다.
The main component of the composite structure support (artificial bone composite) according to the present invention is a calcium phosphate-based apatite, preferably containing apatite hydroxide substituted with silicon and magnesium, calcium triphosphate, composites thereof, Gelling, curing and dispersing agents are added.

또한 본 발명에 따른 이중이상의 복합구조 지지체의 제조방법은, 슬러리를 겔화시키는 겔화제 및 기공구조를 갖게하는 기공형성제를 사용하며, 기공형성제의 함량이 서로 다른 슬러리를 차례대로 층층이 겔화시켜 건조한 후, 소결 공정을 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for producing a double or more composite structure support according to the present invention, using a gelling agent for gelling the slurry and a pore forming agent having a pore structure, the layer layer of the slurry having a different content of the pore forming agent in turn gelled by drying After that, it is characterized by performing a sintering process.

이하의 구체적인 실시예를 통해 본 발명의 바람직한 실시예들에 대해 설명한다. 상술된 바와 같이, 다공체와 치밀체는 2중층, 혹은 3중층 및 그 이상의 층으로 제조될 수 있다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to specific examples. As described above, the porous body and the dense body may be made of double layers, or triple layers and more layers.

실시예Example 1 One

도 4에 도시된 복합체 형상(아래로부터 위로 치밀체, 다공체, 치밀체 순서)을 제조하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
Referring to the process of manufacturing the composite shape (dense body, porous body, dense body in order from the bottom) shown in Figure 4 as follows.

먼저 치밀체를 준비하는 과정을 설명한다.First, the process of preparing a compact body is explained.

수산화아파타이트(hydroxyapatite)를 볼밀을 이용하여 48시간 이상 습식 밀링을 한 후, 밀링이 완료된 분말을 건조하여 1인치당 325 mesh의 체거름망을 이용하여 분리한다.Hydroxyapatite (hydroxyapatite) is wet milled for more than 48 hours using a ball mill, the milled powder is dried and separated using a sieve screen of 325 mesh per inch.

교반장치가 설치되어 있는 유리용기에 177g의 증류수와 겔화제 역할을 하는 26.5g의 에폭시솔비톨폴리글리시딜에테르(epoxy sorbitol polyglycidyl ether); 와177 g of distilled water and 26.5 g of epoxy sorbitol polyglycidyl ether, which acts as a gelling agent, in a glass container equipped with a stirring device; Wow

경화제인 아민계의 3, 3'-iminodipropylamine 8g; 와 분산제인 폴리아크리릭 애시드 소디엄 솔트 (polyacrylic acid sodium salt 4g, 38~50 %중량)을 넣고 잘 교반한다. Amine 3, 3'-iminodipropylamine 8g as a curing agent; And polyacrylic acid sodium salt (4 g, 38-50% by weight) as a dispersant and stir well.

여기에 인공뼈의 주원료인 하이드록시아파타이트 분말을 580g을 넣어 교반을 한다. 이때, 하이드록시아파타이트와 같은 인산칼슘의 질량은, 인산칼슘 투입직후 전체질량의 40~77 % 정도에서 선택가능하다.
Here, 580 g of hydroxyapatite powder, which is the main raw material of artificial bone, is put into stirring. At this time, the mass of calcium phosphate such as hydroxyapatite can be selected from about 40 to 77% of the total mass immediately after the calcium phosphate is added.

슬러리를 몰드에 붓고 45~55℃에서 약 1시간 동안 겔화 시킨다. 이로써 치밀체가 준비된다. The slurry is poured into a mold and gelated at 45-55 ° C. for about 1 hour. In this way, a compact body is prepared.

본 발명의 치밀체는 기공률이 0% 초과 20% 이내로 한다.
The dense body of the present invention has a porosity of more than 0% and less than 20%.

다음 다공체를 준비하여 치밀체 위에 적층하는 과정을 설명한다.Next, the process of preparing a porous body and laminating it on a dense body will be described.

상기와 똑같은 구성으로 슬러리를 제조한 후 여기에 기공형성제인 피엠엠에이비드 (PMMA bead(500㎛)) 80g을 넣고 교반한 후, 상기 준비된 치밀체 위에 겹쳐서 붓는다. 기공형성제는 인산칼슘 질량의 5~35% 범위내에서 선택가능 하다.
After preparing a slurry with the same configuration as above, 80 g of PMMA beads (PMMA bead (500 µm)), which is a pore-forming agent, was added thereto, stirred, and poured over the prepared dense body. Pore formers are selectable within the range of 5 to 35% of the calcium phosphate mass.

즉 기공체의 구성은 상기 치밀체의 구성과는, 기공형성제가 추가된다는 점에서 차이가 있다. 다공체 부분은 기공률이 20내지 90%로 제조함이 바람직하다.That is, the structure of the pore body is different from the structure of the dense body in that a pore-forming agent is added. Preferably, the porous part is prepared with a porosity of 20 to 90%.

치밀체 위에 부은 후에는 45~55℃에서 3시간 동안 겔화시킴으로써 도 4의 다공체까지 완성된다.
After pouring on the dense body, it is completed to the porous body of FIG. 4 by gelling at 45-55 degreeC for 3 hours.

다음 상기의 치밀체 슬러리 제조와 같은 방법을 적용하여 슬러리를 준비한후, 상기 다공체(도 4의 가운데층)에 치밀체 슬러리를 몰드에 붓고 45~55℃에서 약 1시간 동안 겔화 시킨다Next, after preparing the slurry by applying the same method as the above-mentioned dense slurry, the dense slurry is poured into a mold in the porous body (the middle layer of FIG. 4) and gelled at 45-55 ° C. for about 1 hour.

상기와 같이 겔화된 블록(치밀체와 다공체와 치밀체가 모두 적층된 상태)을 60℃에서 24시간, 90℃에서 6시간동안 건조한 후, 소결 전기로에서 1200℃에서 6시간 동안 소결하며, 이어서 자연 냉각시켜 치밀구조와 다공구조가 복합화된 지지체(이하 '복합체'라도도 칭함)를 완성할 수 있게 되는 것이다.The gelled block (a state in which the dense body, the porous body and the dense body are stacked) is dried for 24 hours at 60 ° C. and 6 hours at 90 ° C., followed by sintering at 1200 ° C. for 6 hours in a sintering furnace, followed by natural cooling. In this way, the support (hereinafter referred to as "composite") in which the dense structure and the porous structure are combined can be completed.

상기 건조시간과 온도는 상술된 범위에 국한되지 아니하고 30~100℃의 범위에서 24~72시간에 걸쳐 다양하게 적용가능하다. 다만 바람직하게는 50~90℃의 범위에서 24~48시간 건조함이 타당하다.
The drying time and temperature is not limited to the above-mentioned range, but may be variously applied over 24 to 72 hours in the range of 30 to 100 ° C. However, preferably dry for 24 to 48 hours in the range of 50 ~ 90 ℃.

보다 구체적으로 상기 과정 및 사용되는 물질들에 대해 설명하도록 한다.More specifically, the process and the materials used will be described.

상기 겔화제는 Acrylamide와 같은 아마이드계 모노머, 한천, 젤라틴과 같은 천연 다당류, Methyl cellulose(MC), 에폭시계 레진 등을 사용할 수 있으며, 기공형성제는 PMMA, Polymer bead, 나프탈렌 등을 사용할 수 있다.
The gelling agent may be an amide monomer such as Acrylamide, agar, natural polysaccharides such as gelatin, Methyl cellulose (MC), epoxy resin, etc., pore-forming agent may be used PMMA, Polymer bead, naphthalene and the like.

상기 기공형성제는 100~1,000㎛ 크기를 사용할 수 있으며, 300~700㎛의 크기를 사용하는 것이 바람직하다.
The pore-forming agent may use a size of 100 ~ 1,000㎛, it is preferable to use a size of 300 ~ 700㎛.

상기 슬러리의 적층방법은 기공형성제를 넣은 슬러리와 안 넣은 슬러리를 순서대로 겔화시키면서 적층을 하는 것에 대해 설명하였지만, 이에 한정되지 아니하고, 먼저 겔화된 겔화체(가령 치밀체인경우)를 나머지슬러리(다공체에 해당되는 슬러리)에 집어 넣어서 겔화시키는 방법으로 제조할 수도 있다. 즉 실시예1의 순서를 조합하여 제조되는, 다공체와 치밀체의 다층구조(적층구조) 갖는 인공뼈 제조방법도 가능하다.Although the method of laminating the slurry described above was performed while gelling the slurry with the pore-forming agent and the slurry without the slurry in order, the present invention is not limited thereto. First, the gelled gelled body (for example, a dense body) is left as the remaining slurry (the porous body). It can also be prepared by the method of putting in a slurry corresponding to) and gelling. That is, a method of manufacturing artificial bone having a multilayer structure (lamination structure) of a porous body and a dense body manufactured by combining the procedure of Example 1 is also possible.

그리고 치밀체와 인공체를 번갈아가면서 2층, 3층, 4층구조 등으로 확장가능하다.
And it can be expanded into two-layer, three-layer, four-layer structure by alternating dense and artificial bodies.

실시예1에서 치밀체 겔화가 이루어진후 다공체슬러리를 그위에 붓는 공정을 생략하고, 그대신 겔화된 치밀체를, 다공체 슬러리 내부로 투입한 후, 겔화및 건조 소결과정을 거칠 수도 있다. 또한 그 역순으로도 가능하다.
In Example 1, after the dense gelation is performed, the step of pouring the porous slurry into the slurry may be omitted, and the gelled dense substance may be introduced into the porous slurry, and then subjected to gelation and dry sintering. The reverse is also possible.

상기 소결공정은 상술된 조건으로 하는 것에 국한되지 아니하고, 0.5~1℃/min의 승온속도로 1,000~1,300℃의 범위에서 2~8시간범위 내에서 다양하게 적용될 수 있다. 다만, 바람직하게는 1,100 ~1,250℃의 범위에서 2~6시간 수행함이 타당하다.The sintering process is not limited to the above-described conditions, it can be variously applied within the range of 2 to 8 hours in the range of 1,000 ~ 1,300 ℃ at a temperature rising rate of 0.5 ~ 1 ℃ / min. However, preferably it is appropriate to perform 2 to 6 hours in the range of 1,100 ~ 1,250 ℃.

상기 소결 공정을 수행함으로써 건조체 내부에 있는 기공형성제와 유기물 등이 타서 없어져 기공을 형성하게 되며, 다공체 구조와 치밀체 구조가 붙어 있는 계면부분은 입자들의 표면이 서로 녹아 달라붙기 때문에, 물리적으로 강한 결합을 이루게 되어 복합구조 지지체를 형성하게 된다.
By performing the sintering process, the pore-forming agent and the organic material in the dry body are burned away to form pores, and the interfacial portion to which the porous body structure and the dense body structure adhere to each other melts and adheres to each other. The bond is formed to form a composite support.

도 5에서는 다공체 구조와 치밀체 구조 인접부위에 대한 확대 사진이다.
5 is an enlarged photograph of a porous structure and a dense structure adjacent portion.

후술하겠지만, 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 복합구조 지지체의 압축강도를 시험한 결과 치밀체로 이루어져 있는 제품의 압축강도와 유사한 결과를 얻었으며(표 1), 현미경으로 표면을 관찰한 결과 다공구조 계면과 치밀구조 계면이 일체화 되어 있음을 확인하였다(도 2 내지 도 4).
As will be described later, as a result of testing the compressive strength of the composite structure support produced by the manufacturing method of the present invention, the result was similar to the compressive strength of the product consisting of dense bodies (Table 1). It was confirmed that the interface and the dense structure interface are integrated (FIGS. 2 to 4).

본 발명의 제조방법에 의해 제조된 복합구조 지지체는 표면은 치밀하게 만들면서도 내부는 다공구조로 만들 수 있으며, 그 반대로도 제조가 가능하다. 따라서 생체 뼈의 구조형태와 가장 유사하면서, 물리적인 특성을 만족시킬 수 있기 때문에 본 발명의 복합구조 지지체는 인체 경조직을 대체할 수 있는 조직수복용 재료 및 골 이식재로 사용될 수 있다.
The composite structure support prepared by the manufacturing method of the present invention can be made of a porous structure while making the surface dense, and vice versa. Therefore, the composite structural support of the present invention can be used as a tissue repair material and bone graft material that can replace human hard tissue because it is most similar to the structural form of the living bone and can satisfy the physical properties.

증류수와, 아마이드계 모노머, 천연 다당류, Methyl cellulose(MC), 에폭시계 레진 중의 어느 하나인 겔화제와, 경화제인 아민계의 3, 3'-iminodipropylamine와, 분산제인 폴리아크리릭애시드소디엄 솔트 (polyacrylic acid sodium salt, 38 내지 50 중량%)의 배합비율(질량비)는 상술된 특정 질량에만 한정되지 않고, 질량비율 18 ~ 50 : 2.7 ~ 8 : 0.8 ~ 2 : 0.3 ~ 2의 비율 중에서 선택가능하다.
Distilled water, gelling agent which is one of amide monomer, natural polysaccharide, Methyl cellulose (MC), epoxy resin, amine type 3, 3'-iminodipropylamine as a curing agent, and polyacrylic acid sodium salt as a dispersant ( The blending ratio (mass ratio) of polyacrylic acid sodium salt (38 to 50% by weight) is not limited to the specific mass described above, and the mass ratio may be selected from the ratio of 18 to 50: 2.7 to 8: 0.8 to 2: 0.3 to 2. .

한편, 도 3의 형상은 상기 다공체 및 치밀체 제조 방법을 이용하되, 그 순서만 다공체, 치밀체, 다공체의 제작 순서로 하여 도 4와 다른 구조로 제조 될 수도 있다.
On the other hand, the shape of FIG. 3 may be manufactured in a structure different from that of FIG. 4 by using the method of manufacturing the porous body and the compact body, only the order of manufacturing the porous body, the compact body, and the porous body.

실시예Example 2 2

상기 실시 예 1에서 사용한 분말을 하이드록시아파타이트 70%, 베타-제삼인산칼슘(β-tricalcium phosphate Si-hydroxyapatite) 30% 로만 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 치밀구조와 다공구조가 복합화 된 지지체를 제조할 수 있다.
Except for using the powder used in Example 1 70% hydroxyapatite, β-tricalcium phosphate Si-hydroxyapatite 30%, dense structure and porous structure in the same manner as in Example 1 It is possible to prepare a complexed support.

실시예Example 3  3

상기 실시예 1에서 사용한 분말을 베타-제삼인산칼슘 (β-tricalcium phosphate Si-hydroxyapatite)으로만 사용하는 것을 제외하고는, 실시 예 1과 동일한 방법으로 치밀구조와 다공구조가 복합화된 지지체를 제조할 수 있다.
Except for using only the powder used in Example 1 as β-tricalcium phosphate Si-hydroxyapatite (β-tricalcium phosphate Si-hydroxyapatite), in the same manner as in Example 1 to prepare a support having a compact structure and a porous structure complex Can be.

실시예Example 4 4

먼저 치밀체 구조를 준비하는 과정을 설명한다.First, the process of preparing the compact structure will be described.

하이드록시아파타이트(hydroxyapatite) 200g과 분산제인 Darvan-C 4g을 증류수 100g에 넣고 교반한다. 200 g of hydroxyapatite and 4 g of Darvan-C as a dispersant are added to 100 g of distilled water and stirred.

그 다음 겔화 용액을 제조하기 위해서 한천 10g을 증류수 100g에 넣고 100℃이상에서 10분 이상 잘 교반한 후에 한천용액을 하이드록시아파타이트 용액에 부어 슬러리를 제조한다. 상기 제조한 슬러리를 몰드에 붓고 15℃이하로 냉각시켜 겔화시킨다.Then, to prepare a gelling solution, 10 g of agar was added to 100 g of distilled water, and stirred well at 100 ° C. or more for at least 10 minutes. Then, the agar solution was poured into the hydroxyapatite solution to prepare a slurry. The prepared slurry is poured into a mold and cooled to 15 ° C. or less to gel.

다음, 기공체를 준비하는 것을 설명한다.Next, preparing the porous body will be described.

상기 치밀체와 똑같은 방법으로 슬러리를 제조한 후 기공형성제인 PMMA bead(500㎛) 30g을 넣고 교반한 후 먼저 부은 슬러리 위에 겹쳐서 붓는다. 이것을 다시 15℃ 이하에서 겔화시킨다.After preparing the slurry in the same manner as the dense body, 30 g of PMMA bead (500 μm), which is a pore-forming agent, was added and stirred, and then poured over the slurry first poured. This is again gelled at 15 ° C. or lower.

그 다음 상기의 치밀체 제조방법과 동일하게 상기 기공체 위해 치밀체슬러리를 부어 겔화시킨다. 이로써, 치밀체,다공체, 치밀체 순서로 적층된 복합체(겔화된 상태)를 얻는다.Then, dense body slurry is poured and gelated for the pore body in the same manner as the method for preparing the compact body. Thereby, the composite (gelled state) laminated | stacked in order of a compact body, a porous body, and a compact body is obtained.

그 다음 상온에서 24시간, 50℃에서 24시간, 90℃에서 6시간 건조를 완료한 후 소결 전기로에서 1200℃에서 6시간동안 소결하며 이어서 이를 자연냉각시켜 치밀구조와 다공구조가 복합화된 지지체(인공뼈 복합체) 제조가 종료된다.
Then, after drying for 24 hours at room temperature, 24 hours at 50 ° C, and 6 hours at 90 ° C, the sintered furnace was sintered at 1200 ° C for 6 hours, and then naturally cooled to support the composite having a dense structure and a porous structure (artificial Bone complex) production is terminated.

상기 제조된 복합구조 지지체에 대하여 출발물질의 각 성분비율을 달리하여 그 결과를 X선 회절 분석기(X-ray diffractometer)를 통해 복합화 된 성분에 대한 XRD 데이터를 얻었으며, 그 분석결과는 표1 및 도 1과 같다.
The composition ratio of each starting material was changed with respect to the prepared composite structure supporter, and the results were obtained by using X-ray diffractometer. Same as FIG. 1.

NO.NO. 출발물질 비율Starting material ratio 소결후 지지체 성분비율Support component ratio after sintering AA HA 90% β-TCP 10%HA 90% β-TCP 10% HA 90% β-TCP 10%HA 90% β-TCP 10% BB HA 90% β-TCP 10%HA 90% β-TCP 10% HA 90% β-TCP 10%HA 90% β-TCP 10% CC HA 90% β-TCP 10%HA 90% β-TCP 10% HA 90% β-TCP 10%HA 90% β-TCP 10% DD HA 90% β-TCP 10%HA 90% β-TCP 10% HA 90% β-TCP 10%HA 90% β-TCP 10%

위의 분석결과에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 이중구조 복합 지지체의 출발물질의 성분 비율에 따라 동일한 성분비율로 존재하며, 그 외의 물질이 존재하지 않음을 알 수 있다.As shown in the above analysis results, it can be seen that there is no other substance present in the same component ratio according to the component ratio of the starting material of the dual-structure composite support according to the present invention.

또한 도 2내지 도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 복합구조 지지체의 형상은 다양한 형태의 이중이상의 구조로 존재함을 알 수 있다.
In addition, as shown in Figures 2 to 4, it can be seen that the shape of the composite structure support according to the present invention is present in a double or more structures of various forms.

실험예Experimental Example : 복합구조 지지체의  : Of composite structure support 압축강도비교Compressive Strength Comparison 시험 및 기공률 측정 Test and Porosity Measurement

상기 실시 예 1에서 복합구조 지지체를 제조하였으며, 복합화 시키지 않은 단일구조로만 제조된 치밀체와 다공체를 각각 제조하여 압축강도 및 기공률 측정을 함으로써 본발명이 경조직을 대체할 만한 물리적 특성을 갖추었는지 여부를 확인하였다.
In Example 1, the composite structure support was prepared, and each of the dense body and the porous body made of only a single structure without compounding was prepared, respectively, and the compressive strength and porosity were measured to determine whether the present invention had physical properties to replace the hard tissue. Confirmed.

1) 시험시편 및 대상1) Test specimen and object

시험을 하기 위한 대조군으로 기공형성제를 넣지 않고 제조한 치밀체 시편 10개와 기공형성제를 넣은 다공체 시편 10개, 그리고 복합화한 시편(치밀구조 + 다공구조 + 치밀구조) 10개를 준비하였다. 시편의 크기와 모양은 가로 5㎜ × 세로10㎜ × 높이 10㎜의 사각시편이며, 복합화한 시편의 경우 다공구조 부분 5㎜가 가운데 위치되게 하여 제조하였다.
As a control for the test, 10 dense body specimens prepared without the pore forming agent, 10 porous body specimens containing the pore forming agent, and 10 complexed specimens (dense structure + porous structure + dense structure) were prepared. The size and shape of the specimen were 5 mm × 10 mm × 10 mm square specimens. In the case of the composite specimens, 5 mm of the porous structure was placed in the center.

2) 압축강도 측정2) Compressive strength measurement

압축강도는 TIRA사의 (Model : TIRAtest 2810) UTM 설비를 사용하였으며, 0.5㎜/min head speed 로 압축강도를 5회 반복하여 측정하였다. 측정된 값은 최대값과 최소값을 제외한 나머지 값으로 평균을 내어 비교 평가하였다. Compressive strength was measured by using TIRA's (Model: TIRAtest 2810) UTM equipment and repeatedly measuring the compressive strength five times at 0.5 mm / min head speed. The measured values were averaged with the remaining values except for the maximum value and the minimum value.

3) 압축강도 측정결과3) Compressive strength measurement result

샘플Sample 치밀체구조(단일구조)
의 압축강도(MPa)Compact structure (single structure)
Compressive strength of MPa 복합체구조의 압축강도Compressive strength of composite structure 다공체 구조의 압축강도Compressive strength of porous structure 1One 329.51329.51 137.2137.2 15.4215.42 22 323.56323.56 137.95137.95 21.1821.18 33 234.89234.89 155.21155.21 12.3912.39 44 313.64313.64 156.21156.21 15.1715.17 55 233.48233.48 144.15144.15 22.0422.04 평균Average 290.7290.7 145.77145.77 17.2517.25

4) 기공률 측정 및 결과4) Porosity Measurement and Results

시험시편의 건조무게, 현수무게, 젖은무게를 각각 측정하여 아르키메데스법을 이용하여 기공률을 5회 반복 측정하였다. 측정된 값은 최대값과 최소값을 제외한 나머지 값으로 평균을 내어 비교 평가하였다.The dry weight, suspension weight, and wet weight of the test specimens were measured, respectively, and the porosity was measured five times using the Archimedes method. The measured values were averaged with the remaining values except for the maximum value and the minimum value.

샘플Sample 치밀체(단일구조)의
기공률(%)Of compact body (single structure)
Porosity (%) 복합체구조의
기공률(%)Complex
Porosity (%) 다공체(단일구조)
기공률(%)Porous body (single structure)
Porosity (%) 1One 5.45.4 51.451.4 64.964.9 22 6.16.1 52.852.8 65.165.1 33 5.85.8 51.251.2 63.463.4 44 5.65.6 52.552.5 64.564.5 55 5.75.7 53.153.1 64.164.1 평균Average 5.75.7 52.252.2 64.564.5

위의 결과 값에 나타난 것과 같이 단일구조의 치밀체의 경우 필요 이상으로 압축강도가 높지만 기공률은 매우 낮기 때문에 혈류의 공간이 부족하여 신생골 형성이 느릴 수 있다. As shown in the above result, in the case of dense body having a single structure, the compressive strength is higher than necessary, but the porosity is very low, so the formation of new bone may be slow due to insufficient space in the blood stream.

또한 다공체의 경우 높은 기공률로 인하여 혈류의 공간은 확보가 될 수 있으나 낮은 압축강도로 인하여 지지체가 부서질 수 있는 위험성이 있다. In addition, in the case of the porous body, the space of the blood flow may be secured due to the high porosity, but there is a risk that the support may be broken due to the low compressive strength.

하지만 본 발명의 복합구조 지지체의 경우 ,압축강도는 지지체로서 충분히 만족하면서도 기공이 있는 부위는 혈류의 공간을 만들어 내 신생골 형성에 도움을 줄 수 있다.However, in the case of the composite structure support of the present invention, the compressive strength is satisfactory enough as a support, but the pore site can help create new bone by creating a space of blood flow.

Claims (7)

다수의 구멍을 가진 다공체(多孔體)와 구멍이 없는 치밀체(緻密體)의 복합구조로 하여 형성하여, 각 구성의 단점을 보완할 수 있는 인공뼈 제조방법에 있어서,

인산칼슘계 분말을 건조하여 분리하는 단계(S10);
증류수와, 아마이드계 모노머, 천연 다당류, Methyl cellulose(MC), 에폭시계 레진 중의 어느 하나인 겔화제와, 경화제인 아민계의 3, 3'-iminodipropylamine와, 분산제인 폴리아크리릭애시드소디엄 솔트 (polyacrylic acid sodium salt, 38 내지 50 중량%)를 각각 질량비율 18 ~ 50 : 2.7 ~ 8 : 0.8 ~ 2 : 0.3 ~ 2의 비율로 교반하는 단계(S20);
상기 S20단계의 교반된 물질에, 상기 인삼칼슘계분말(S10단계)을 넣고(넣은 후 전체질량의 40 ~ 77 중량%), 교반하는 단계(S30);

상기 S30단계에서 준비된 슬러리를 몰드에 붓고 45~55 ℃에서 치밀체를 겔화시키는 단계(S40, 치밀체 겔화 완료);

증류수 및 아마이드계 모노머, 천연 다당류, Methyl cellulose(MC), 에폭시계 레진 중의 어느 하나인 겔화제 및 경화제인 아민계의 3, 3'-iminodipropylamine 및 분산제인 폴리아크리릭애시드소디엄 솔트(38 내지 50 중량%)를 각각 질량비율 18 ~ 50 : 2.7 ~ 8 : 0.8 ~ 2 : 0.3 ~ 2 의 비율로 투입 및 교반한 후, 여기에 인삼칼슘계분말을 넣고(넣은 후 전체질량의 40 ~77 중량%) 교반하여 마련한 슬러리에, 기공형성제를 넣고(상기 인산칼슘분말 질량의 5 ~ 35 중량%), 이를 교반하는 단계(S50);

상기 S40단계에서 준비된 치밀체 상층부에 상기 S50단계에서 준비된 물질을 붓는 단계(S60);
상기 S50에서 준비된 다공체 슬러리를 45내지 55도℃에서 겔화하는 단계(S70);

상기 S60 단계에서 준비된 겔화된 블록(치밀체와 다공체가 적층된 상태)을 30~100℃의 범위에서 24~72시간에 걸쳐 건조하는 단계(S80);
0.5~1℃/min의 승온속도로 1,000~1,300℃의 범위에서 2~8시간범위 내에서 ㅅ소결로에서 소결하는 단계(S90);
를 포함하는 인공뼈 제조방법.
In the method of manufacturing artificial bone, which is formed by a composite structure of a porous body having a large number of holes and a dense body having no holes, and can compensate for the disadvantages of each configuration,

Drying and separating the calcium phosphate-based powder (S10);
Distilled water, gelling agent which is one of amide monomer, natural polysaccharide, Methyl cellulose (MC), epoxy resin, amine-based 3, 3'-iminodipropylamine as curing agent, polyacrylic acid sodium salt as dispersant ( polyacrylic acid sodium salt, 38 to 50% by weight) agitation at a ratio of mass ratio of 18 to 50: 2.7 to 8: 0.8 to 2: 0.3 to 2, respectively (S20);
Put the ginseng calcium-based powder (step S10) into the stirred material of step S20 (after putting 40 ~ 77% by weight of the total mass), and stirring (S30);

Pouring the slurry prepared in step S30 into a mold and gelling the dense body at 45-55 ° C. (S40, dense body gelation completed);

3, 3'-iminodipropylamine, a dispersant, polyacrylic acid sodium salt (38-50) Weight%), respectively, in the ratio of mass ratio of 18 to 50: 2.7 to 8: 0.8 to 2: 0.3 to 2, followed by stirring and then adding calcium ginseng-based powder (40 to 77% by weight of the total mass) ) Into a slurry prepared by stirring, putting a pore-forming agent (5-35% by weight of the mass of the calcium phosphate powder), and stirring it (S50);

Pouring the material prepared in step S50 onto the dense upper layer prepared in step S40 (S60);
Gelling the porous slurry prepared in S50 at 45 to 55 ° C. (S70);

Drying the gelled block prepared in the step S60 (a state in which the dense body and the porous body are stacked) over a range of 30 to 100 ° C. over 24 to 72 hours (S80);
Sintering in a sintering furnace within a range of 2 to 8 hours in a range of 1,000 to 1,300 ° C. at a temperature rising rate of 0.5 to 1 ° C./min (S90);
Artificial bone manufacturing method comprising a.
청구항 1에 있어서, 상기 인산칼슘계는 수산화아파타이트, 실리콘 및 마그네슘이 치환된 수산화 아파타이트, 제삼인산칼슘, 이들의 복합물 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 인공뼈 제조방법.The method of claim 1, wherein the calcium phosphate-based apatite hydroxide, silicon and magnesium substituted apatite hydroxide, calcium triphosphate, any one of them, characterized in that the composite bone manufacturing method. 청구항 1에 있어서, 상기 기공형성제는 PMMA, Polymer bead, 나프탈렌 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 인공뼈 제조방법.
The method of claim 1, wherein the pore-forming agent is any one of PMMA, Polymer bead, naphthalene.
인공뼈 제조방법에 있어서,
청구항 1의 S10~S40 단계를, 상기 S70 단계와 S80 단계 사이에 추가하여, 최종적으로 치밀체, 다공체, 치밀체 순서의 적층구조를 갖는 인공뼈를 제조하는 방법. In the artificial bone manufacturing method,
Method S10 ~ S40 of claim 1, added between the step S70 and S80, finally producing a artificial bone having a laminated structure of dense body, porous body, dense body order. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 S60 단계(붓는 공정)를 생략하고, 겔화된 S40단계의 물질(겔화된 치밀체)을 S50 단계에서 준비된 슬러리(다공체 슬러리) 물질 내부로 투입한 후, S70 단계 이후의 공정이 수행되는 것을 특징으로 하는 인공뼈 제조방법.The method according to claim 1,
After the step S60 (pouring) is omitted, the gelled S40 material (gelled dense body) is introduced into the slurry (porous slurry) material prepared in step S50, and the process after step S70 is performed. Artificial bone manufacturing method. 청구항 1에 있어서,
상기 S60 단계(붓는 공정)를 생략하고, 다공체 슬러리를 먼저 겔화 시킨 후, 준비된 치밀체 슬러리 내부에 투입한 후, 치밀체 슬러리를 겔화시키고 이어서 S80 단계 이후의 공정(건조 및 소결 공정)이 수행됨을 특징으로 하는 인공뼈 제조방법.
The method according to claim 1,
Omitting the step S60 (pouring step), and gelling the porous slurry first, and then put into the prepared dense slurry, then gel the dense slurry, and then the process after the step S80 (drying and sintering) is carried out Artificial bone manufacturing method characterized in that.

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