인체의 뼈는 약 45% 의 무기질, 35%의 유기물, 20%의 수분으로 구성되어 있으며, 무기질의 대부분은 hydroxyapatite (Ca_(10)(PO_(4))6(OH)_(2))로 이루어져 있다. 이에 Hydroxyapatite는 인체의 골과 가장 유사한 임플란트 재료로서의 가능성으로 기대를 모으고 있다. 체내에 존재하는 hydroxyapatite는 Ca, P, OH site가 일부 다른 이온(Ca site - Mg^(2+), Na^(2+), Ba^(2+) 등, PO_(4) site - CO_(3)^(2-), HPO_(4)^(2-), SO_(4)^(2-) 등, OH site - CO_(3)^(2-), S^(2-), F^(-), Cl^(-) 등)으로 치환되어 있으며, 치환 이온의 종류와 양에 따라 hydroxyapatite의 물리적, 화학적 성질에 영향을 미치게 된다. 현재까지 인공골재로서의 hydroxyapatite 합성에 관한 연구는 인체의 뼈의 구성과 가장 유사하게 제조하고자 하는 의도, 또는 물리적 특성이나 생체활성을 높이기 위한 목적으로 여러 가지 이온이 치환된 hydroxyapatite의 합성 및 그 특성에 관한 연구가 진행되어 왔다. 그중에서도 Si와 Mg 이온의 경우에는, Carlise, Kokubo, Bonfield 와 Schwarz 등의 연구에 의해 new bone 형성에 Si이온이 효과적인 역할을 하며, Mg 이온은 hydroxyapatite 결정 형성에 유리하고 이미 형성된 결정을 안정화 시키는 것으로 알려져 있다. 이에 Si와 Mg가 치환된 hydroxyapatite 골 이식재는 생체 활성 및 물리적 특성을 증진시킬 수 있을 것으로 기대되고 있다. Si, Mg 치환 hydroxyapatite에 관하여 현재까지 발표된 연구는 Si 혹은 Mg가 각각 독립적으로 치환 된 hydroxyapatite의 합성 및 Si(혹은 Mg)와 carbonate, ...
인체의 뼈는 약 45% 의 무기질, 35%의 유기물, 20%의 수분으로 구성되어 있으며, 무기질의 대부분은 hydroxyapatite (Ca_(10)(PO_(4))6(OH)_(2))로 이루어져 있다. 이에 Hydroxyapatite는 인체의 골과 가장 유사한 임플란트 재료로서의 가능성으로 기대를 모으고 있다. 체내에 존재하는 hydroxyapatite는 Ca, P, OH site가 일부 다른 이온(Ca site - Mg^(2+), Na^(2+), Ba^(2+) 등, PO_(4) site - CO_(3)^(2-), HPO_(4)^(2-), SO_(4)^(2-) 등, OH site - CO_(3)^(2-), S^(2-), F^(-), Cl^(-) 등)으로 치환되어 있으며, 치환 이온의 종류와 양에 따라 hydroxyapatite의 물리적, 화학적 성질에 영향을 미치게 된다. 현재까지 인공골재로서의 hydroxyapatite 합성에 관한 연구는 인체의 뼈의 구성과 가장 유사하게 제조하고자 하는 의도, 또는 물리적 특성이나 생체활성을 높이기 위한 목적으로 여러 가지 이온이 치환된 hydroxyapatite의 합성 및 그 특성에 관한 연구가 진행되어 왔다. 그중에서도 Si와 Mg 이온의 경우에는, Carlise, Kokubo, Bonfield 와 Schwarz 등의 연구에 의해 new bone 형성에 Si이온이 효과적인 역할을 하며, Mg 이온은 hydroxyapatite 결정 형성에 유리하고 이미 형성된 결정을 안정화 시키는 것으로 알려져 있다. 이에 Si와 Mg가 치환된 hydroxyapatite 골 이식재는 생체 활성 및 물리적 특성을 증진시킬 수 있을 것으로 기대되고 있다. Si, Mg 치환 hydroxyapatite에 관하여 현재까지 발표된 연구는 Si 혹은 Mg가 각각 독립적으로 치환 된 hydroxyapatite의 합성 및 Si(혹은 Mg)와 carbonate, fluoride 등이 함께 치환된 hydroxyapatite의 합성에 관한 연구가 주를 이루고 있다. 따라서 본 연구에서는 생체 친화성과 물리적 특성을 높이기 위한 의도로 Si와 Mg 이온이 동시에 치환된 hydroxyapatitie를 합성하고 그 성질을 분석하였다. Si의 출발물질로는 tetraethyl orthosilicate(TEOS)를 사용하였으며, Mg의 출발물질로는 Mg(OH)2를 이용하여 Si 또는 Mg가 치환된 hydroxyapatite를 합성 하였고 Si와 Mg의 양을 변화시켜 합성한 시료는 ICP 로부터 Si와 Mg의 정확한 치환량을 확인하고, FT-IR, XRD 분석을 통하여 Si와 Mg 이온이 각 치환 위치에 안정하게 존재함을 증명하고, SEM과 TEM 분석으로 소결정도를 관찰하였다. 그 결과로부터 Si의 치환 함량은 2wt%까지 가능하였으며, Si의 함량이 그 이상인 경우에는 HA의 상이 열적 안정성이 떨어져 낮은 온도에서도 상변이가 일어남을 알 수 있었다. Si,Mg-HA합성의 경우에는 Mg의 함량이 1.5wt%가 최대인 것으로 확인 되었으며, Mg의 함유는 소결 온도를 높이되 높은 온도에서도 결정상이 안정적인 HA를 합성할 수 있었다.
인체의 뼈는 약 45% 의 무기질, 35%의 유기물, 20%의 수분으로 구성되어 있으며, 무기질의 대부분은 hydroxyapatite (Ca_(10)(PO_(4))6(OH)_(2))로 이루어져 있다. 이에 Hydroxyapatite는 인체의 골과 가장 유사한 임플란트 재료로서의 가능성으로 기대를 모으고 있다. 체내에 존재하는 hydroxyapatite는 Ca, P, OH site가 일부 다른 이온(Ca site - Mg^(2+), Na^(2+), Ba^(2+) 등, PO_(4) site - CO_(3)^(2-), HPO_(4)^(2-), SO_(4)^(2-) 등, OH site - CO_(3)^(2-), S^(2-), F^(-), Cl^(-) 등)으로 치환되어 있으며, 치환 이온의 종류와 양에 따라 hydroxyapatite의 물리적, 화학적 성질에 영향을 미치게 된다. 현재까지 인공골재로서의 hydroxyapatite 합성에 관한 연구는 인체의 뼈의 구성과 가장 유사하게 제조하고자 하는 의도, 또는 물리적 특성이나 생체활성을 높이기 위한 목적으로 여러 가지 이온이 치환된 hydroxyapatite의 합성 및 그 특성에 관한 연구가 진행되어 왔다. 그중에서도 Si와 Mg 이온의 경우에는, Carlise, Kokubo, Bonfield 와 Schwarz 등의 연구에 의해 new bone 형성에 Si이온이 효과적인 역할을 하며, Mg 이온은 hydroxyapatite 결정 형성에 유리하고 이미 형성된 결정을 안정화 시키는 것으로 알려져 있다. 이에 Si와 Mg가 치환된 hydroxyapatite 골 이식재는 생체 활성 및 물리적 특성을 증진시킬 수 있을 것으로 기대되고 있다. Si, Mg 치환 hydroxyapatite에 관하여 현재까지 발표된 연구는 Si 혹은 Mg가 각각 독립적으로 치환 된 hydroxyapatite의 합성 및 Si(혹은 Mg)와 carbonate, fluoride 등이 함께 치환된 hydroxyapatite의 합성에 관한 연구가 주를 이루고 있다. 따라서 본 연구에서는 생체 친화성과 물리적 특성을 높이기 위한 의도로 Si와 Mg 이온이 동시에 치환된 hydroxyapatitie를 합성하고 그 성질을 분석하였다. Si의 출발물질로는 tetraethyl orthosilicate(TEOS)를 사용하였으며, Mg의 출발물질로는 Mg(OH)2를 이용하여 Si 또는 Mg가 치환된 hydroxyapatite를 합성 하였고 Si와 Mg의 양을 변화시켜 합성한 시료는 ICP 로부터 Si와 Mg의 정확한 치환량을 확인하고, FT-IR, XRD 분석을 통하여 Si와 Mg 이온이 각 치환 위치에 안정하게 존재함을 증명하고, SEM과 TEM 분석으로 소결정도를 관찰하였다. 그 결과로부터 Si의 치환 함량은 2wt%까지 가능하였으며, Si의 함량이 그 이상인 경우에는 HA의 상이 열적 안정성이 떨어져 낮은 온도에서도 상변이가 일어남을 알 수 있었다. Si,Mg-HA합성의 경우에는 Mg의 함량이 1.5wt%가 최대인 것으로 확인 되었으며, Mg의 함유는 소결 온도를 높이되 높은 온도에서도 결정상이 안정적인 HA를 합성할 수 있었다.
Human bone consists of mineral, organic materials and water with the composition ratio of 45%, 35% and 20%, respectively. And the major portion of the mineral is hydroxyapatite, (Ca_(10)(PO_(4))6(OH)_(2)). Hydoryxapatite has drawn interest as a bone implant material since major component of biologic...
Human bone consists of mineral, organic materials and water with the composition ratio of 45%, 35% and 20%, respectively. And the major portion of the mineral is hydroxyapatite, (Ca_(10)(PO_(4))6(OH)_(2)). Hydoryxapatite has drawn interest as a bone implant material since major component of biological tissues such as bone, teeth and invertebrate skeletons are composed of hydroxyapatite. Ca, P and OH sites of hydorxyapatite in human body are substituted with other various ions (For examples, Ca site: Mg^(2+), Na^(2+), Ba^(2+) etc, PO_(4) site: CO_(3)^(2-), HPO_(4)^(2-), SO_(4)^(2-) etc and OH site: CO_(3)^(2-), S^(2-), F^(-), Cl^(-) etc). The substitutions have an effect to mechanical properties and bioactivities of hydroxyapatite. Incorporation of ions into hydroxyapatite structure has been studied with the purpose of producing more similar artificial bone to human bone or improving the mechanical properties and bioactivities. In the studies of Carlise, Kokubo, Bonfield and Schwarz, silicon ions are verified to effective in new bone formation. And it is known that magnesium is favorable to form apatite crystal and to maintain the crystallinity of hydroxyapatite. Several attempts have been made to prepare Si, Mg individually substituted hydroxyapatite or Si (or Mg) and carbonate, fluoride co-substituted hydroxyapatite have been studied by many researchers. In this study, silicon and magnesium co-substituted hydroxyapatites have been prepared to obtain improved both bioactivity and mechanical properties. Silicon and Magnesium substituted hydroxyapatites were synthesized with tetraethyl orthsilicate(TEOS) and Mg(OH)2 as starting materials, and chemical compositions were characterized by ICP. From FT-IR and XRD data, it is confirmed that Si, Mg co-substituted hydroxyapatites have been prepared without revealing of extra phases related to silicon and magnesium oxide or other calcium phosphate species. Sintering behavior of these materials was investigated by SEM and TEM. Si, Mg co-substituted hydroxyapatite of up to 2wt% of Si and 1.5wt % for Mg keep its original structures intact for sintering temperatures of up to 1200oC. And the addition of Mg raises the sintering temperature and improves the thermal stability of hydroxyapatite toward higher sintering temperature.
Human bone consists of mineral, organic materials and water with the composition ratio of 45%, 35% and 20%, respectively. And the major portion of the mineral is hydroxyapatite, (Ca_(10)(PO_(4))6(OH)_(2)). Hydoryxapatite has drawn interest as a bone implant material since major component of biological tissues such as bone, teeth and invertebrate skeletons are composed of hydroxyapatite. Ca, P and OH sites of hydorxyapatite in human body are substituted with other various ions (For examples, Ca site: Mg^(2+), Na^(2+), Ba^(2+) etc, PO_(4) site: CO_(3)^(2-), HPO_(4)^(2-), SO_(4)^(2-) etc and OH site: CO_(3)^(2-), S^(2-), F^(-), Cl^(-) etc). The substitutions have an effect to mechanical properties and bioactivities of hydroxyapatite. Incorporation of ions into hydroxyapatite structure has been studied with the purpose of producing more similar artificial bone to human bone or improving the mechanical properties and bioactivities. In the studies of Carlise, Kokubo, Bonfield and Schwarz, silicon ions are verified to effective in new bone formation. And it is known that magnesium is favorable to form apatite crystal and to maintain the crystallinity of hydroxyapatite. Several attempts have been made to prepare Si, Mg individually substituted hydroxyapatite or Si (or Mg) and carbonate, fluoride co-substituted hydroxyapatite have been studied by many researchers. In this study, silicon and magnesium co-substituted hydroxyapatites have been prepared to obtain improved both bioactivity and mechanical properties. Silicon and Magnesium substituted hydroxyapatites were synthesized with tetraethyl orthsilicate(TEOS) and Mg(OH)2 as starting materials, and chemical compositions were characterized by ICP. From FT-IR and XRD data, it is confirmed that Si, Mg co-substituted hydroxyapatites have been prepared without revealing of extra phases related to silicon and magnesium oxide or other calcium phosphate species. Sintering behavior of these materials was investigated by SEM and TEM. Si, Mg co-substituted hydroxyapatite of up to 2wt% of Si and 1.5wt % for Mg keep its original structures intact for sintering temperatures of up to 1200oC. And the addition of Mg raises the sintering temperature and improves the thermal stability of hydroxyapatite toward higher sintering temperature.
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