KR101219471B1 - Method for treating surface of dental implant and dental implant treated by the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 치과용 임플란트의 표면처리 방법 및 이에 의해 표면처리된 치과용 임플란트에 관한 것이다. 본 발명은 a) 치과용 임플란트의 표면에 티타니아 나노튜브를 형성하는 단계; b) 상기 치과용 임플란트를 열처리하여 상기 티타니아 나노튜브를 결정상으로 전환시키는 단계; 및 c) 상기 티타니아 나노튜브에 탄소나노튜브를 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트의 표면처리 방법과 상기한 방법에 의해 표면처리된 치과용 임플란트를 제공한다. 본 발명은 치과용 임플란트 표면에서의 골아세포 증식력 및 세포부착력을 증대시키고, 하이드록시아파타이트 등과 같은 물질의 생체적합성을 향상시키는 효과가 있다.The present invention relates to a surface treatment method of a dental implant and a dental implant surface-treated thereby. The present invention comprises the steps of: a) forming titania nanotubes on the surface of the dental implant; b) heat treating the dental implant to convert the titania nanotubes into a crystalline phase; And c) coating carbon nanotubes on the titania nanotubes, and a dental implant surface-treated by the above-described method. The present invention has an effect of increasing osteoblast proliferation and cell adhesion on the surface of the dental implant, and improves the biocompatibility of a substance such as hydroxyapatite.

Description

치과용 임플란트의 표면처리 방법 및 이에 의해 표면처리된 치과용 임플란트{Method for treating surface of dental implant and dental implant treated by the same}Surface treatment method of dental implant and dental implant surface-treated by this method {Method for treating surface of dental implant and dental implant treated by the same}

본 발명은 치과용 임플란트의 표면처리 방법 및 이에 의해 표면처리된 치과용 임플란트에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 치과용 임플란트 표면에서의 골아세포 증식력 및 세포부착력을 증대시키고, 하이드록시아파타이트(HA:hydroxyapatite) 등과 같은 물질의 생체적합성을 향상시키는 치과용 임플란트의 표면처리 방법과 이에 의해 표면처리된 치과용 임플란트에 관한 것이다. The present invention relates to a surface treatment method of a dental implant and a dental implant surface-treated thereby. More specifically, the surface treatment method of the dental implant to increase osteoblast proliferation and cell adhesion on the surface of the dental implant, and to improve the biocompatibility of materials such as hydroxyapatite (HA) and the surface treatment It relates to a dental implant.

일반적으로 치과용 임플란트란 치아가 파손되었거나 손실되었을 때 악골에 매식하여 치근역할을 하는 매식물을 말한다. In general, a dental implant refers to a plant that serves as a root by embedding in the jaw bone when the tooth is broken or lost.

최근에는 치과용 임플란트의 재료로서 우수한 화학기계적 특성을 갖는 티타늄 및 티타늄합금이 널리 사용되고 있다. 그러나, 티타늄 및 티타늄합금의 경우 생체활성이 없고, 골(骨)과의 접착력이 약하기 때문에 골과의 결합에 오랜 시간이 소요된다는 단점이 있다.Recently, titanium and titanium alloys having excellent chemical and mechanical properties are widely used as materials for dental implants. However, in the case of titanium and titanium alloys, there is a disadvantage in that it takes a long time to bond with bone because there is no bioactivity and the adhesive strength with bone is weak.

이에 임플란트 표면과 골 사이의 접촉면을 증가시키기 위한 다양한 방법들이 연구되어 왔는데, 예를 들어 다양한 직경을 갖는 입자들을 임플란트 표면에 분사시키는 분사(blasting)처리법이나 황산 및 염산 등을 이용하여 임플란트의 표면을 산세처리(acidic etching)하여 임플란트의 표면에 거칠기를 부여하는 방법들이 있다.Therefore, various methods for increasing the contact surface between the implant surface and the bone have been studied. For example, the surface of the implant is sprayed using a spraying method in which particles having various diameters are sprayed on the implant surface, or sulfuric acid and hydrochloric acid. There are methods of imparting roughness to the surface of the implant by acidic etching.

그러나, 이러한 방법에 의해 처리된 치과용 임플란트는 골아세포의 증식과 세포부착력 및 생체적합성의 측면에서 볼 때 여전히 그 효과가 미미한 수준에 그치고 있는 실정이다.However, the dental implant treated by this method is still insignificant in terms of osteoblast proliferation, cell adhesion and biocompatibility.

상기한 문제를 해결하기 위해 본 발명은 치과용 임플란트 표면에서의 골아세포 증식력 및 세포부착력을 증대시키고, 하이드록시아파타이트 등과 같은 물질의 생체적합성을 향상시키는 치과용 임플란트의 표면처리 방법과 이에 의해 표면처리된 치과용 임플란트를 제공하는 것을 그 목적으로 한다. In order to solve the above problems, the present invention increases the osteoblast proliferation and cell adhesion on the surface of the dental implant, surface treatment method of the dental implant to thereby improve the biocompatibility of materials such as hydroxyapatite and the surface treatment It is an object of the present invention to provide a dental implant.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 a) 치과용 임플란트의 표면에 티타니아 나노튜브를 형성하는 단계; b) 상기 치과용 임플란트를 열처리하여 상기 티타니아 나노튜브를 결정상으로 전환시키는 단계; 및 c) 상기 티타니아 나노튜브에 탄소나노튜브를 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트의 표면처리 방법을 제공한다.The present invention to achieve the above object is a) forming a titania nanotube on the surface of the dental implant; b) heat treating the dental implant to convert the titania nanotubes into a crystalline phase; And c) coating carbon nanotubes on the titania nanotubes.

또한, 본 발명은 상기한 방법에 의해 표면처리된 치과용 임플란트를 제공한다.The present invention also provides a dental implant surface-treated by the method described above.

본 발명은 치과용 임플란트 표면에서의 골아세포 증식력 및 세포부착력을 증대시키고, 하이드록시아파타이트 등과 같은 물질의 생체적합성을 향상시키는 효과가 있다. 또한, 치과용 임플란트와 골과의 결합에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다는 장점이 있다. The present invention has an effect of increasing osteoblast proliferation and cell adhesion on the surface of the dental implant, and improves the biocompatibility of a substance such as hydroxyapatite. In addition, there is an advantage that can reduce the time required for the coupling of the dental implant and bone.

도 1은 본 발명의 치과용 임플란트의 표면처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 표면에 티타니아 나노튜브가 형성된 치과용 임플란트의 주사전자현미경 사진이다.
도 3은 도 2의 치과용 임플란트에 탄소나노튜브가 코팅된 것을 촬영한 주사전자현미경 사진이다.
도 4는 실시예와 비교예 1을 유사체액에 4일 동안 침적시킨 후 촬영한 주사전자현미경 사진이다.
도 5는 실시예와 비교예 1을 유사체액에 침적시킨 후 시간에 따른 질량변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 실시예와 비교예 2에 대한 MC3T3-E1 세포의 부착력 실험결과를 보여주는 주사전자현미경 사진이다.
도 7은 도 6의 (b)를 확대한 주사전자현미경 사진이다.
도 8은 실시예와 비교예 1에 대한 MTT assay 결과를 나타낸 그래프이다.
1 is a flow chart for explaining the surface treatment method of the dental implant of the present invention.
2 is a scanning electron micrograph of a dental implant with titania nanotubes formed on its surface.
3 is a scanning electron microscope photograph of the coating of carbon nanotubes on the dental implant of FIG. 2.
4 is a scanning electron micrograph taken after depositing Example 4 and Comparative Example 1 in the analogous fluid for 4 days.
5 is a graph showing the mass change over time after depositing Example and Comparative Example 1 in the analogous liquid.
Figure 6 is a scanning electron micrograph showing the results of the adhesion test of MC3T3-E1 cells for Example and Comparative Example 2.
FIG. 7 is a magnified scanning electron micrograph of FIG. 6 (b).
8 is a graph showing the results of the MTT assay for Example and Comparative Example 1.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, if it is determined that the gist of the present invention may be obscured, the detailed description thereof will be omitted. In addition, preferred embodiments of the present invention will be described below, but the technical idea of the present invention may be implemented by those skilled in the art without being limited or limited thereto.

도 1은 본 발명의 치과용 임플란트의 표면처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a flow chart for explaining the surface treatment method of the dental implant of the present invention.

이하, 도 1을 참고하여 본 발명의 치과용 임플란트의 표면처리 방법을 설명한다.Hereinafter, a surface treatment method of the dental implant of the present invention will be described with reference to FIG. 1.

본 발명의 치과용 임플란트 표면처리 방법은 크게 피처리물은 치과용 임플란트 표면에 티타니아 나노튜브(TNT: titania nanotube)를 형성하는 과정과 티타니아 나노튜브가 형성된 치과용 임플란트에 탄소나노튜브(CNT: carbon nanoytube)를 코팅하는 과정으로 나눌 수 있다.The dental implant surface treatment method of the present invention is largely treated to form titania nanotubes (TNT) on the surface of the dental implant and carbon nanotubes (CNT: carbon) on the dental implants in which the titania nanotubes are formed. nanoytube) can be divided into coating process.

이 중에서 먼저, 치과용 임플란트 표면에 티타니아 나노튜브를 형성하는 과정을 설명한다.Among these, first, the process of forming titania nanotubes on the dental implant surface will be described.

여기서 치과용 임플란트의 소재는 티타늄 또는 티타늄합금을 이용한다.The material of the dental implant here uses titanium or titanium alloy.

상기 치과용 임플란트는 전처리과정을 거쳐 자연적으로 생성된 산화피막을 제거한 후(S110), 산화피막이 제거된 치과용 임플란트와 백금(Pt)을 전해액에 침지하고 전해처리하여 치과용 임플란트의 표면에 티타니아 나노튜브를 형성한다(S120).The dental implant is a pre-treatment process to remove the naturally produced oxide film (S110), the dental implant and platinum (Pt) removed from the oxide film is immersed in the electrolyte and electrolytically treated titania nano on the surface of the dental implant Form a tube (S120).

구체적으로 S110 단계는 40~50% 농도의 불산(HF) 용액에 치과용 임플란트를 수 초간 침지시킨 후, 아세톤 및 증류수를 이용하여 1~10 분간 초음파 세척하고 건조하는 과정을 거침으로써 수행한다.Specifically, step S110 is performed by immersing the dental implant in a hydrofluoric acid (HF) solution of 40 to 50% concentration for several seconds, followed by ultrasonic cleaning and drying for 1 to 10 minutes using acetone and distilled water.

S120 단계에서 전해액은 0.5~5wt%의 불소화암모늄(NH4F), 3~30wt%의 물(H2O) 및 잔부 에틸렌글리콜(ethylene glycol)을 혼합하여 제조할 수 있다. In step S120, the electrolyte may be prepared by mixing 0.5-5 wt% ammonium fluoride (NH 4 F), 3-30 wt% water (H 2 O) and the balance of ethylene glycol.

이러한 전해액에서의 전해처리는 음극(-)과 양극(+)에 각각 백금과 치과용 임플란트를 연결하여 전해액에 침지한 후, 5~50V의 전압 및 25~35㎃/㎠의 전류밀도 조건에서 1분 내지 10시간 동안 수행한다.Electrolytic treatment in such electrolyte solution is connected to the cathode (-) and the anode (+), respectively, and immersed in the electrolyte by immersing in the electrolyte, and then 1 at a voltage of 5 ~ 50V and current density of 25 ~ 35㎃ / ㎠ Run for minutes to 10 hours.

이때, 인가전압이 5V 미만이면 인가전압이 너무 낮아 양극산화피막의 형성이 어렵고, 인가전압이 50V를 초과하면 인가전압이 너무 높아 산화피막의 형태가 불균일하고 스파크 현상에 의해 조대한 기공(pore)이 형성될 가능성이 높아지게 된다.At this time, if the applied voltage is less than 5V, the applied voltage is too low to form the anodized film, and if the applied voltage exceeds 50V, the applied voltage is too high and the oxide film is uneven and coarse pores due to spark phenomenon. This will increase the likelihood of formation.

또한, 물의 함량이 3wt% 미만이면 티타니아 나노튜브의 직경이 지나치게 작아지고, 전해질 내에 물의 함량이 30wt%를 초과하면 전해질 내에서 이온화된 H+이온에 기인한 산성도가 증가함에 따라 용해를 더욱 가속화시켜 나노튜브의 직경이 지나치게 커지는 문제가 있다.In addition, if the content of water is less than 3wt%, the diameter of the titania nanotubes is too small, and if the content of water in the electrolyte exceeds 30wt%, the dissolution is further accelerated as the acidity due to the H + ions ionized in the electrolyte increases. There is a problem that the diameter of the nanotube is too large.

또한, 전해시간이 1분 미만이면 전해시간이 너무 짧아 나노튜브가 충분히 생성되기에 부족하며, 전해시간이 10시간을 초과하여 장시간 진행되는 경우 일부 나노튜브가 성장도중 파괴되어 균일한 성장이 방해된다.In addition, if the electrolysis time is less than 1 minute, the electrolysis time is too short to sufficiently generate the nanotubes, and if the electrolysis time exceeds 10 hours, some nanotubes are destroyed during growth and uniform growth is prevented. .

S120 단계 이후에는 티타니아 나노튜브가 형성된 치과용 임플란트를 열처리하여 비정질상의 티타니아 나노튜브를 결정상으로 전환시킨다(S130).After the step S120, the dental implant in which the titania nanotubes are formed is heat-treated to convert the amorphous titania nanotubes into a crystalline phase (S130).

이때, 열처리는 300~800℃의 온도에서 10분 내지 10시간 동안 수행하는 것이 바람직하다.At this time, the heat treatment is preferably performed for 10 minutes to 10 hours at a temperature of 300 ~ 800 ℃.

열처리 온도가 300℃ 미만이면 온도가 너무 낮아 비정질상에서 결정질로의 상변화가 일어나지 않으며, 800℃를 초과하면 온도가 너무 높아 나노튜브구조가 파괴되기 쉽다. If the heat treatment temperature is less than 300 ℃ temperature is too low does not cause a phase change from the amorphous phase to crystalline, and if it exceeds 800 ℃ temperature is too high to easily break the nanotube structure.

따라서, 상기 온도 범위 내에서 열처리를 수행하여 티타니아 나노튜브가 적절한 아나타제(anatase) 또는 루타일(rutile) 구조를 갖도록 하는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable to perform heat treatment within the above temperature range so that the titania nanotubes have an appropriate anatase or rutile structure.

또한, 열처리 시간이 10분에서 10시간 이내의 범위일수 있다. 이는 열처리 시간이 10분 미만으로 너무 짧으면 결정상으로 상전이가 완전히 이루어지지 않으며, 10시간을 초과하여 열처리를 한다 하여도 그 이상의 효과가 나타나는 것은 아니어서 공정시간이 필요 이상으로 길어지게 된다.In addition, the heat treatment time may range from 10 minutes to 10 hours. If the heat treatment time is too short, less than 10 minutes, the phase transition to the crystalline phase is not completely made, even if the heat treatment for more than 10 hours does not appear any more effect, the process time is longer than necessary.

열처리 후에는 티타니아 나노튜브가 형성된 치과용 임플란트에 탄소나노튜브를 코팅하는데, 먼저 코팅시 탄소나노튜브가 균일하게 분산되도록 하기 위한 전처리 과정을 수행한다.After the heat treatment, the carbon nanotubes are coated on the dental implant in which the titania nanotubes are formed. First, pretreatment is performed to uniformly disperse the carbon nanotubes during coating.

구체적으로 탄소나노튜브를 산세용액과 혼합하여 현탁액을 제조하고(S140), 상기 현탁액을 초음파 분위기에서 교반한 후 중화 및 여과시킴으로써(S150) 탄소나노튜브를 전처리한다.Specifically, the carbon nanotubes are mixed with a pickling solution to prepare a suspension (S140), the suspension is stirred in an ultrasonic atmosphere, and then neutralized and filtered (S150) to pretreat the carbon nanotubes.

여기서, 산세용액은 질산 20~30vol% 및 황산 70~80vol%를 혼합하여 형성할 수 있다. Here, the pickling solution may be formed by mixing 20-30 vol% nitric acid and 70-80 vol% sulfuric acid.

또한, 현탁액은 상기 산세용액 1ℓ당 10~50g의 탄소나노튜브를 혼합하여 제조할 수 있다. 이때, 혼합되는 탄소나노튜브의 양이 10g 미만이면 첨가되는 양이 너무 적어 제조시간이 길어지게 되고, 혼합되는 탄소나노튜브의 양이 50g을 초과하면 응집력과 엉킴이 강한 탄소나노튜브를 일정한 길이로 절단하는 것이 어려울 뿐만 아니라 균일한 분산성을 얻기 어렵게 된다.In addition, the suspension may be prepared by mixing 10 to 50 g of carbon nanotubes per liter of the pickling solution. At this time, if the amount of carbon nanotubes to be mixed is less than 10g, the added amount is too small, and the production time becomes long. Not only is it difficult to cut, but it is also difficult to obtain uniform dispersibility.

상기와 같이 제조된 현탁액은 초음파분위기에서 교반한 후 중화시켜야 하는데, 이를 위해 현탁액에 수산화나트륨(NaOH)과 물(H2O)을 혼합하여 환류시킨 후, pH가 6~8의 중성이 될 때까지 증류수로 세척한다.The suspension prepared as described above should be neutralized after stirring in an ultrasonic atmosphere. To this end, the mixture is refluxed by mixing sodium hydroxide (NaOH) and water (H 2 O) in a suspension, and when the pH becomes 6 to 8 neutral. Wash with distilled water until.

세척 후에는 여과과정을 통해 전처리된 탄소나노튜브를 획득한다. 이때, 여과처리는 통상적으로 이용되는 탄소나노튜브의 여과방법을 이용하는 것이 가능하며, 전처리 과정을 통해 길이가 0.1~50㎛인 탄소나노튜브를 얻을 수 있게 된다.After washing, pretreated carbon nanotubes are obtained through filtration. At this time, the filtration treatment can be used to filter the carbon nanotubes commonly used, it is possible to obtain a carbon nanotube having a length of 0.1 ~ 50㎛ through a pretreatment process.

S150단계를 수행한 후에는 여과된 탄소나노튜브를 에탄올에 넣고 1~2시간 동안 초음파처리하는 과정을 더 수행할 수 있다(S160).After performing step S150, the filtered carbon nanotubes may be placed in ethanol, and further subjected to a sonication process for 1 to 2 hours (S160).

이와 같이 함으로써 탄소나노튜브의 엉킴을 방지하고 탄소나노튜브를 균일하게 분산시킬 수 있게 되는 것이다.In this way, the carbon nanotubes can be prevented from being entangled and the carbon nanotubes can be uniformly dispersed.

S160단계 이후에는 마지막으로 여과된 탄소나노튜브를 에탄올에 혼합하고, 에탄올에 백금과 상기 치과용 임플란트를 침지한 후 전해처리하여 탄소나노튜브를 코팅한다(S170).After step S160, the finally filtered carbon nanotubes are mixed in ethanol, and the carbon nanotubes are coated by electrolytic treatment after immersion of platinum and the dental implant in ethanol (S170).

구체적으로, 에탄올은 여과된 탄소나노튜브 1㎎ 당 0.1~1ℓ혼합하고, 음극과 양극에 백금과 상기 티타니아 나노튜브를 각각 연결한 후, 5~50V의 전압 및 25~35㎃/㎠의 전류밀도 조건에서 1분 내지 10시간 동안 수행한다.
Specifically, ethanol is mixed with 0.1 ~ 1ℓ per 1mg of the filtered carbon nanotubes, platinum and the titania nanotubes respectively connected to the cathode and the anode, the voltage of 5 ~ 50V and the current density of 25 ~ 35㎃ / ㎠ Under conditions 1 minute to 10 hours.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위 한 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. The following examples are merely to illustrate the invention, but the present invention is not limited by the following examples.

실시예(Example ( CNTCNT -- TiOTiO 22 ))

1단계: 치과용 임플란트 전처리Step 1: Dental Implant Pretreatment

티타늄 재질의 치과용 임플란트를 45% 농도의 불산용액에 침지시켜 치과용 임플란트 표면에 자연적으로 생성되는 산화피막을 제거한 다음, 아세톤과 증류수를 이용하여 5분간 초음파 세척한 후 건조하였다.
The dental implant made of titanium was immersed in a 45% hydrofluoric acid solution to remove the oxide film naturally formed on the dental implant surface, and then ultrasonically washed with acetone and distilled water for 5 minutes and then dried.

2단계: Step 2: 티나티아Tinatia 나노튜브 형성 Nanotube formation

불소화암모늄(NH4F) 1wt%, 물(H2O) 9wt% 및 에틸렌글리콜(ethylene glycol) 90wt%로 이루어진 전해액을 제조하였다.An electrolyte consisting of 1 wt% ammonium fluoride (NH 4 F), 9 wt% of water (H 2 O), and 90 wt% of ethylene glycol was prepared.

제조된 상기 전해액에 백금(Pt)과 전처리된 상기 치과용 임플란트를 침지하고, 직류전원장치의 음극에는 백금을 양극에는 치과용 임플란트를 연결한 후, 30㎃/㎠의 정전류모드에서 목적전압인 20V까지 승압시킨 후, 정전압 상태에서 20분 동안 전해를 실시하여 도 2에 도시된 바와 같이 치과용 임플란트 표면에 티타니아(TiO2) 나노튜브를 형성하였다.
Platinum (Pt) and the pretreated dental implant were immersed in the prepared electrolyte solution, platinum was connected to the cathode of the DC power supply, and the dental implant was connected to the anode, and the target voltage was 20V in a constant current mode of 30 mA / cm 2. After boosting up to 20 minutes, electrolysis was performed at a constant voltage to form titania (TiO 2 ) nanotubes on the dental implant surface as shown in FIG. 2.

3단계: 열처리Step 3: heat treatment

다음으로 치과용 임플란트의 표면에 형성된 비정질상의 티타니아 나노튜브를 균일한 결정상으로 전환시키기 위해 500℃의 온도에서 1시간 동안 대기상태에서 열처리하였다.
Next, the amorphous titania nanotubes formed on the surface of the dental implant were heat-treated at atmospheric temperature for 1 hour at a temperature of 500 ° C. to convert them into a uniform crystal phase.

4단계: 탄소나노튜브 전처리Step 4: pretreatment of carbon nanotubes

열처리된 치과용 임플란트에 탄소나노튜브(CNT: carbon nanoytube)를 코팅하기에 앞서 탄소나노튜브의 균일한 분산을 위해 다음과 같이 탄소나노튜브를 전처리하였다.Prior to coating carbon nanotubes (CNT) on the heat-treated dental implants, the carbon nanotubes were pretreated as follows for uniform dispersion of the carbon nanotubes.

먼저, 질산(HNO3) 및 황산(H2SO4)을 1:3vol%로 혼합한 산세용액 1ℓ에 탄소나노튜브 50g을 첨가하여 현탁액을 제조한 다음, 상기 현탁액을 초음파분위기에서 30분 동안 교반하고, 여기에 수산화나트륨(NaOH)과 물(H2O)을 혼합하여 기름욕조(oil bath)에서 3시간 동안 환류시켰다. First, 50 g of carbon nanotubes are added to 1 liter of a pickling solution containing nitric acid (HNO 3 ) and sulfuric acid (H 2 SO 4 ) mixed at 1: 3 vol%, and then the suspension is stirred in an ultrasonic atmosphere for 30 minutes. Then, sodium hydroxide (NaOH) and water (H 2 O) were mixed and refluxed for 3 hours in an oil bath.

그리고나서, 환류된 상기 혼합액을 pH가 7이 될 때까지 증류수로 세척한 후, 여과하여 전처리된 0.1~50㎛인 탄소나노튜브를 수득하였다. 수득한 탄소나노튜브를 에탄올에 넣어 2시간 동안 초음파처리 하였다.
Then, the refluxed mixture was washed with distilled water until the pH was 7, and filtered to obtain pretreated carbon nanotubes of 0.1 ~ 50㎛. The obtained carbon nanotubes were put in ethanol and sonicated for 2 hours.

5단계: 탄소나노튜브 코팅Step 5: Carbon Nanotube Coating

전처리된 탄소나노튜브 1㎎을 1ℓ의 에탄올과 혼합하고, 여기에 백금과 표면에 티타니아 나노튜브가 형성된 상기 치과용 임플란트를 침지하였다. 1 mg of the pretreated carbon nanotubes were mixed with 1 L of ethanol, and the dental implant was formed by immersing platinum and titania nanotubes on the surface.

그리고나서, 음극과 양극에 백금(-)과 상기 티타니아 나노튜브(+)를 각각 연결한 후, 50V의 전압 및 30㎃/㎠의 전류밀도 조건에서 20분 동안 전해시켰다.
Then, platinum (-) and the titania nanotubes (+) were connected to the cathode and the anode, respectively, and then electrolyzed for 20 minutes at a voltage of 50 V and a current density of 30 mA / cm 2.

상기 1~5단계의 과정을 수행하여 도 3에 도시된 바와 같이 티타니아 나노튜브가 형성된 치과용 임플란트에 탄소나노튜브를 코팅하였다.
The carbon nanotubes were coated on the dental implant in which the titania nanotubes were formed as shown in FIG.

비교예Comparative example 1(CNT-Ti) 1 (CNT-Ti)

티타늄 재질의 치과용 임플란트 표면에 탄소나노튜브만을 코팅하기 위해 상기 실시예를 제조하기 위한 과정 중 2단계의 [티나티아 나노튜브 형성] 절차와 3단계의 [열처리] 절차를 제외한 나머지 과정을 실시예와 동일하게 수행하여 치과용 임플란트 표면에 탄소나노튜브만을 코팅하였다.
Except for the process of manufacturing the above embodiment in order to coat only carbon nanotubes on the dental implant surface made of titanium material, except for the procedure of [Tinatia Nanotube Formation] in Step 2 and [Heat Treatment] in Step 3 In the same manner as the carbon nanotubes were coated on the dental implant surface.

비교예Comparative example 2( 2( TiOTiO 22 ))

티타늄 재질의 치과용 임플란트 표면에 티타니아 나노튜브만을 형성시키기 위해 실시예를 제조하기 위한 과정 중 4단계의 [탄소나노튜브 전처리] 절차와 5단계의 [탄소나노튜브 코팅] 절차를 제외한 나머지 과정을 실시예와 동일하게 수행하여 치과용 임플란트 표면에 티타니아 나노튜브만을 형성하였다.
In order to form only titania nanotubes on the surface of titanium dental implants, the procedure of manufacturing the embodiment is carried out except for the carbon nanotube pretreatment step 4 and the carbon nanotube coating step 5. As in the example, only titania nanotubes were formed on the dental implant surface.

실험예Experimental Example 1 One

골생성촉진에 도움을 주는 하이드록시아파타이트(HA: hydroxyapatite)의 형성정도를 살펴보기 위해 실시예와 비교예 1에 의해 처리된 치과용 임플란트를 유사체액(SBF: simulated body fluid)에 4일 동안 침지시켰다.To examine the degree of formation of hydroxyapatite (HA) to help promote bone formation, the dental implant treated by Example and Comparative Example 1 was immersed for 4 days in simulated body fluid (SBF). I was.

도 4는 실시예와 비교예 1을 유사체액에 4일 동안 침적시킨 후 촬영한 주사전자현미경 사진이다. 이때, 도 4의 (a)는 비교예 1을 나타낸 것이고 도 4의(b)는 실시예를 나타낸 것이다.4 is a scanning electron micrograph taken after depositing Example 4 and Comparative Example 1 in the analogous fluid for 4 days. At this time, Figure 4 (a) shows a comparative example 1 and Figure 4 (b) shows an embodiment.

도 4에 도시된 바와 같이 비교예 1에서는 하이드록시아파타이트의 형성이 관찰되지 않는 반면, 실시예에서는 하이드록시아파타이트의 전형적인 구상형태(globular)가 관찰된다. 따라서, 실시예에서의 하이드록시아파타이트의 형성정도가 더 우수함을 알 수 있다.
As shown in FIG. 4, the formation of hydroxyapatite is not observed in Comparative Example 1, while in the examples, a typical globular of hydroxyapatite is observed. Therefore, it can be seen that the degree of formation of hydroxyapatite in the examples is better.

실험예Experimental Example 2 2

골생성촉진에 도움을 주는 하이드록시아파타이트(HA: hydroxyapatite)의 형성정도를 살펴보기 위해 실시예와 비교예 1에 의해 처리된 치과용 임플란트를 유사체액에 침지시킨 후, 4일 및 7일 차에 하이드록시아파타이트 형성에 의한 질량변화를 측정하였다.To examine the degree of formation of hydroxyapatite (HA) to help promote bone formation, dental implants treated by Example and Comparative Example 1 were immersed in the analogous fluid on the 4th and 7th days. Mass change by hydroxyapatite formation was measured.

도 5는 실시예와 비교예 1을 유사체액에 침적시킨 후 시간에 따른 질량변화를 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the mass change over time after depositing Example and Comparative Example 1 in the analogous liquid.

도 5에 도시된 바와 같이 실시예의 4일차 및 7일차 질량이 모두 비교예 1보다 큰 것으로 나타났으며, 이는 비교예 1 보다 실시예에서 하이드록시아파타이트가 더 활발하게 형성되었기 때문이다.
As shown in FIG. 5, the fourth and seventh day masses of Examples were larger than those of Comparative Example 1, because hydroxyapatite was more actively formed in Examples than Comparative Example 1.

실험예 1과 2를 통해 실시예의 하이드록시아파타이트 형성능력이 우수한 것을 알 수 있는데, 이는 티타니아 나노튜브가 형성된 표면의 비표면적이 상용 티타늄에 비해 매우 크기 때문이다. Experimental Examples 1 and 2 it can be seen that the hydroxyapatite forming ability of the embodiment is excellent, because the specific surface area of the surface formed titania nanotubes is very large compared to commercial titanium.

이러한 티타니아 나노튜브는 체내에서 훨씬 많은 OH-를 흡착하고, TiO2 표면에 흡착된 OH-그룹은 아파타이트 핵생성 초기의 역할을 수행하는 칼슘(Ca)의 흡착을 유도하는 핵생성공정의 주요역할을 하는 것이다.
These titania nanotubes adsorb much more OH in the body, and TiO 2 The OH - group adsorbed on the surface plays a major role in the nucleation process that induces the adsorption of calcium (Ca), which plays a role in the initial stage of apatite nucleation.

실험예Experimental Example 3 3

세포의 부착력을 평가하기 위해 실시예와 비교예 2의 표면에서 골아세포인 MC3T3-E1세포를 1일간 배양한 후, 0.05% trypsin-EDTA로 처리하여 세포분리 정도를 살펴보았다.In order to evaluate cell adhesion, MC3T3-E1 cells, which are osteoblasts, were cultured on the surface of Example and Comparative Example 2 for 1 day, and then treated with 0.05% trypsin-EDTA to examine the degree of cell separation.

도 6은 실시예와 비교예 2에 대한 MC3T3-E1 세포의 부착력 실험결과를 보여주는 주사전자현미경 사진이고, 도 7은 도 6의 (b)를 확대한 주사전자현미경 사진이다. 여기서 도 6의 (a)는 비교예 2를 나타낸 것이고, 도 6의 (b)는 실시예를 나타낸 것이다.Figure 6 is a scanning electron micrograph showing the results of the adhesion of the MC3T3-E1 cells to the Example and Comparative Example 2, Figure 7 is an enlarged scanning electron micrograph of Figure 6 (b). 6 (a) shows a comparative example 2, and FIG. 6 (b) shows an example.

도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 비교예 2에서는 대부분의 세포들이 떨어져 나간 반면, 실시예에서는 많은 세포들이 잔존하고 있는 것을 알 수 있다. 이는 세포의 돌출된 촉수(filopodia)와 탄소나노튜브가 결합하여 세포의 부착력이 증대되었기 때문이다.
As shown in FIG. 6 and FIG. 7, in Comparative Example 2, most cells were separated, whereas in Example, many cells remained. This is because the cell's adhesion is increased by the combination of the cell's protruding tentacles (filopodia) and carbon nanotubes.

실험예Experimental Example 4 4

시간에 따른 골아세포의 증식정도를 평가하기 위해 실시예와 비교예 1의 표면에서 골아세포인 MC3T3-E1세포를 배양하면서 1일차 및 3일차에 MTT assay를 수행하였다.In order to evaluate the proliferation of osteoblasts over time, MTT assays were performed on the first and third days while culturing MC3T3-E1 cells, which are osteoblasts, on the surfaces of Examples and Comparative Example 1.

도 8은 실시예와 비교예 1에 대한 MTT assay 결과를 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing the results of the MTT assay for Example and Comparative Example 1.

도 8에 도시된 바와 같이 살아있는 세포의 수와 직선적인 상관관계를 나타내는 흡광도(OD: Optical Density)가 비교예 1보다 실시예에서 더욱 높게 나타나는 것을 볼 때, 실시예에서 골아세포의 증식이 훨씬 우수하게 나타나는 것을 알 수 있다. As shown in FIG. 8, when the absorbance (OD) showing a linear correlation with the number of living cells is higher in the Example than in Comparative Example 1, the proliferation of osteoblasts in the Example is much better. You can see that appears.

이는 티타니아 나노튜브에 코팅된 탄소나노튜브가 배양매개체 내의 단백질 흡착능을 유도하여 골아세포와 치과용 임플란트의 계면반응을 향상시키기 때문이다.This is because carbon nanotubes coated on titania nanotubes induce protein adsorption in the culture medium, thereby improving the interfacial reaction between osteoblasts and dental implants.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, substitutions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by the embodiments and the accompanying drawings. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (12)

a) 치과용 임플란트에 생성된 산화피막을 제거하는 단계;
b) 산화피막이 제거된 상기 치과용 임플란트와 백금을 전해액에 침지한 후, 전해처리하여 상기 치과용 임플란트의 표면에 티타니아 나노튜브를 형성하는 단계;
c) 상기 치과용 임플란트를 열처리하여 상기 티타니아 나노튜브를 결정상으로 전환시키는 단계; 및
d) 상기 티타니아 나노튜브에 탄소나노튜브를 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트의 표면처리 방법.
a) removing the oxide film formed on the dental implant;
b) immersing the dental implant and platinum from which the oxide film has been removed in an electrolyte, followed by electrolytic treatment to form titania nanotubes on the surface of the dental implant;
c) heat treating the dental implant to convert the titania nanotubes into a crystalline phase; And
d) surface treatment method of a dental implant, comprising the step of coating the carbon nanotubes on the titania nanotubes.
삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 c) 단계는
c1) 탄소나노튜브를 산세용액과 혼합하여 현탁액을 제조하는 단계;
c2) 상기 현탁액을 초음파 분위기에서 교반한 후 중화 및 여과시키는 단계; 및
c3) 여과된 상기 탄소나노튜브를 에탄올에 혼합하고, 상기 에탄올에 백금과 표면에 티타니아 나노튜브가 형성된 상기 치과용 임플란트를 침지한 후 전해처리하여 탄소나노튜브를 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트의 표면처리 방법.
The method according to claim 1,
The step c)
c1) preparing a suspension by mixing the carbon nanotubes with a pickling solution;
c2) neutralizing and filtering the suspension in an ultrasonic atmosphere; And
c3) mixing the filtered carbon nanotubes with ethanol, and immersing the dental implant having titania nanotubes formed on the surface with platinum in ethanol and electrolytically coating the carbon nanotubes. Surface treatment method of a dental implant.
제1항에 있어서,
상기 전해액은 0.5~5wt%의 불소화암모늄, 3~30wt%의 물 및 잔부 에틸렌글리콜을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트의 표면처리 방법.
The method of claim 1,
The electrolyte solution surface treatment method of a dental implant, characterized in that it comprises 0.5 to 5wt% ammonium fluoride, 3 to 30wt% water and the balance ethylene glycol.
제4 항에 있어서,
상기 a2) 단계에서 전해처리는
음극과 양극에 각각 상기 백금과 상기 치과용 임플란트를 연결하여 상기 전해액에 침지한 후, 5~50V의 전압 및 25~35㎃/㎠의 전류밀도 조건에서 1분 내지 10시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트의 표면처리 방법.
5. The method of claim 4,
The electrolytic treatment in step a2)
After connecting the platinum and the dental implant to the negative electrode and the positive electrode, respectively, and immersed in the electrolyte, it is performed for 1 minute to 10 hours at a voltage of 5 ~ 50V and a current density of 25 ~ 35 ㎃ / ㎠ Surface treatment method of a dental implant.
제1 항에 있어서,
상기 b) 단계에서 상기 열처리는
300~800℃의 온도에서 10분 내지 10시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트의 표면처리 방법.
The method according to claim 1,
In step b) the heat treatment is
Surface treatment method of a dental implant, characterized in that performed for 10 minutes to 10 hours at a temperature of 300 ~ 800 ℃.
제3 항에 있어서,
상기 c1) 단계에서
상기 산세용액은 질산 20~30vol% 및 황산 70~80vol% 를 혼합하여 형성하고,
상기 현탁액은 상기 산세용액 1ℓ당 10~50g의 탄소나노튜브를 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트의 표면처리 방법.
The method of claim 3,
In step c1)
The pickling solution is formed by mixing 20-30 vol% nitric acid and 70-80 vol% sulfuric acid,
The suspension is a surface treatment method of a dental implant, characterized in that the 10 to 50g of carbon nanotubes prepared by mixing the pickling solution.
제3 항에 있어서,
상기 c2) 단계에서
상기 현탁액을 중화시키는 것은
상기 현탁액에 수산화나트륨과 물을 혼합하여 환류시킨 후, pH가 6~8이 될때까지 증류수로 세척하여 수행하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트의 표면처리 방법.
The method of claim 3,
In step c2)
Neutralizing the suspension
The mixture is refluxed by mixing sodium hydroxide and water in the suspension, and then washed with distilled water until the pH is 6 ~ 8, the surface treatment method of the dental implant.
제3 항에 있어서,
상기 c2) 단계와 상기 c3) 단계 사이에
여과된 상기 탄소나노튜브를 에탄올에 넣고 1~2시간 동안 초음파처리하여 상기 탄소나노튜브를 분산시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트의 표면처리 방법.
The method of claim 3,
Between c2) and c3)
Put the filtered carbon nanotubes in ethanol for 1-2 hours Surface treatment method of a dental implant, characterized in that it further comprises the step of dispersing the carbon nanotubes by ultrasonication.
제3 항에 있어서,
상기 c3) 단계에서 전해처리는
상기 에탄올은 여과된 상기 탄소나노튜브 1㎎ 당 0.1~1ℓ혼합하고, 음극과 양극에 백금과 상기 티타니아 나노튜브를 각각 연결한 후, 5~50V의 전압 및 25~35㎃/㎠의 전류밀도 조건에서 1분 내지 10시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트의 표면처리 방법.
The method of claim 3,
The electrolytic treatment in step c3)
The ethanol is mixed with 0.1 ~ 1L per 1mg of the filtered carbon nanotubes, and platinum and the titania nanotubes are respectively connected to the cathode and the anode, and the voltage of 5 ~ 50V and the current density conditions of 25 ~ 35㎃ / ㎠ Surface treatment method of a dental implant, characterized in that performed for 1 minute to 10 hours.
제10 항에 있어서,
여과된 상기 탄소나노튜브는 길이가 0.1~50㎛인 것을 특징으로 하는 치과용 임플란트의 표면처리 방법.
The method of claim 10,
The filtered carbon nanotube surface treatment method of a dental implant, characterized in that the length of 0.1 ~ 50㎛.
제1항 및 제3항 내지 제11 항 중 어느 한 항의 방법에 의해 표면처리된 치과용 임플란트.Dental implants surface-treated by the method of any one of claims 1 and 3 to 11.
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