[논문]SLS에 의한 PCL/TCP 복합체 제작공정변수의 최적화

정하승; 지해성

문제 정의

공학(engineering)과 생명과학(life science)이 융합 되어, 뼈, 연골, 장기 등 생체 기관을 보완 또는 대체하는 부품을 제작하고 이식하여 인체의 항상성을 유지 또는 복원하는 것을 목적으로 하는 생체조직공학 분야의 일종인 생분해성 지지체(scaffolds)에 관한 연구는 조직세포의 용이한 부착과 부착된 세포의 성장 및 인체 내의 대사 물질의 전달이 가능하도록 다공성, 공극간 연결성, 3차원 형상을 유지하기 위한 적정한 분해율 및 기계적 강도를 갖는 지지체를 개발하는 것이다• 최근 연구들에 의하면 지지체의 재료의 선택과 내부 구조가 조직 구조와 기능 재생에 중요한 역 할을 하고 있다고 보고되었다^[1,2].
. 또한 SLS 공정 이 단일 재료밖에 사용하지 못하는 단점을 1차원의 기능성 경사구조를 제작하는 방법을 제시하여 극복하였는데 이에 따라 본 연구의 주된 목적은 향후 SLS 공정을 이용하여 기능성 경사구조를 갖는 생분해성 지지체 제작에 긴요하게 활용될 최적화된 SLS 공정변수 및 기계적 강도를 얻고자 하는 것이다. 본 연구에서는 SLS 공정을 위하여 3D System에서 제작된 Sinterstation™ 2000 machine을 사용하였다.
본 논문에서는 RP 기술의 일종인 SLS 공정과 새롭게 부각되는 생분해성 재료인 PCL/TCP 복합체를 이용하여 실제 생체구조의 복잡한 형상을 가지는 생분해성 지지체 제작에 대한 실험적 가능성을 제시하고자 하였다. 이를 위하여 Brock 등이 PCI/〕사용한 방법을 토대로 하여 여러 가지 조성으로 조합된 PCL/ TCP에 대해 최적화된 SLS 공정변수들을 실험계획법(DOE: Design of experiments) 방법을 사용하여 결정하고, PCL/TCP 복합체의 압축강도에 대해 실험에 의해 측정된 값과 이론적인 모델을 통해 계산된 값을 비교함으로써 실험적으로 최적화된 SLS 공정 변수를 검증하고자 하였다.
본 논문에서는 전술한 바와 같이 생분해성 재료로 새롭게 부각되고 있는 PCL/TCP 복합체를 이용하여 실제 복잡한 생체구조와 가장 흡사한 형상을 재현할 수 있는 생분해성 지지체 제작에 대한 가능성을 제시하고자 한다. 이를 위해서 Brock 등이 PCL에 사용한 방법을 토대로 하여 여러가지 조합으로 조성된 PCL/TCP에 대해 최적화된 SLS 공정변수들을 결정하고, PCL/ TCP 복합체의 압축강도에 대해 실험에 의해 측정된 값과 이론적인 모델을 통해 계산된 값을 비교함으로써 실험적으로 최적화된 SLS 공정변수를 검증하였다.
본 연구를 통하여 제작된 3차원 형상파트의 재료물성의 치밀도가 100%에 가깝고 CAD 형상과 제작형상이 정확한 치수일치도를 보이며 제작 후의 추가적인 후처리공정 없이 쉽게 형상파트가 분리될 수 있는 지지체를 RP 공정을 이용하여 제작할 수 있음을 실험적으로 제시하였다. 본 연구 수행결과 뼈, 연골, 장기 등 생체 기관을 보완 또는 대체하는 부품을 제작하고 이식하여 인체의 항상성을 유지 또는 복원하는 것을 목적으로 하는 생체조직분야에서의 지지체 제작이 보다 경제적이고 효율적으로 이루어 질 것으로 사료된다. 또한 앞서 설명한 바와 같이 본 논문에서 제시하는 최적화된 공정 변수는 PCL/TCP의 복합재료를 사용하여 기능성 경사구조를 가지는 생분해성 지지체 제작에 기초가 될 것이다.

가설 설정

여기에서 Ec, Em, E는 각각 복합체, polymer, reinforcement particle의 modulus이며 ξ와 β는 재료의 modulus와 경계조건에 따른 변수이다. 특히 ξ는ξ=2l/d로 표현되는 종횡비로서 본 연구에서 사용된 복합체의 구조에서는 2.0으로 가정할 수 있다^[32]. 본 논문에서는 Brock 등이^[14] 실험적으로 결정한 PCg modulus와 Metsger 등이^[33] 제시한 TCP의 modulus를 계산에 이용하였다.

제안 방법

SLS 공정에서는 laser power, scan speed, substrate temperature, powder layer thickness, feed distance, roller speed 등 많은 공정 변수들이 존재하지 만 본 연구에서는 이미 여러 연구를 통해 가장 중요한 영향을 미친다고 확인된 laser power, scan speed, substrate temperature, roller speed의 네 가지 변수들에 대해서 two-level factorial design에 의한 실험계획법을 적용하고 이를 통해 SLS 공정에 의해 제작된 정육면체 시편을 관찰함으로써 최적화된 공정변수를 결정하였다. 적용된 two-level factorial design 실험계획법에 따라각 변수에 대한 상위 극한값과 하위 극한값을 정하고 이를 토대로 실험 행렬(design matrix)을 작성하였는데, 높은 laser power와 느린 scan speed를 사용하였을 경우에는 분해과정과 연소에 의한 연기를 동반하며 PCL에 필요 이상의 많은 laser energy가 전달되는 것을 관잘할 수 있었고, 낮은 laser power와 빠른 scan speed의 경우에는 laser에 의한 소결이 약하게 이루어져 제작된 샘플이 쉽게 부서지는 것을 확인할 수 있었다.
SLS 공정에서는 laser power, scan speed, substrate temperature, powder layer thickness, feed distance, roller speed 등 많은 공정 변수들이 존재하지 만 본 연구에서는 이미 여러 연구를 통해 가장 중요한 영향을 미친다고 확인된 laser power, scan speed, substrate temperature, roller speed의 네 가지 변수들에 대해서 two-level factorial design에 의한 실험계획법을 적용하고 이를 통해 SLS 공정에 의해 제작된 정육면체 시편을 관찰함으로써 최적화된 공정변수를 결정하였다. 적용된 two-level factorial design 실험계획법에 따라각 변수에 대한 상위 극한값과 하위 극한값을 정하고 이를 토대로 실험 행렬(design matrix)을 작성하였는데, 높은 laser power와 느린 scan speed를 사용하였을 경우에는 분해과정과 연소에 의한 연기를 동반하며 PCL에 필요 이상의 많은 laser energy가 전달되는 것을 관잘할 수 있었고, 낮은 laser power와 빠른 scan speed의 경우에는 laser에 의한 소결이 약하게 이루어져 제작된 샘플이 쉽게 부서지는 것을 확인할 수 있었다.
압축시험을 위한 시편은 각각 ASTM Standards D-695를 따라 제작하고 시험 또한 ASTM Standards를 따라 시행하였다. 기계적 강도 시험은 압축시험기(Alliance RT/30, MTS Systems, MN)로 같은 시편에 대하여 5회씩 실시하고 이를 평균하여 시편의 강도를 결정하였다.
압축시험을 위한 시편은 각각 ASTM Standards D-695를 따라 제작하고 시험 또한 ASTM Standards를 따라 시행하였다. 기계적 강도 시험은 압축시험기(Alliance RT/30, MTS Systems, MN)로 같은 시편에 대하여 5회씩 실시하고 이를 평균하여 시편의 강도를 결정하였다.
먼저 치밀도에 대해서는 단면을 관찰하기 위해서 샘플을 절단하고 그 단면의 형상을 optical microscope 혹은 scanning electron microscope# 통해 얻은 후 image-J software를 사용하여 공극을 제외한 면적이 전체에서 차지하는 비율을 계산하고 이를 밀도로 정의하였다. 이를 위해 optical microscope의 경우에는 샘플을 절단한 단면에 검은 잉크를 칠한 후 부드러운 천으로 닦아내면 공극이 없는 부분은 잉크가 닦아져서 없어지는 반면 공극이 있는 부분은 잉크가 그대로 남아있게 된다.
위의 실험 행렬에 의한 결과물에 대해 전술한 바와 같이 치밀도(Density Quality, DQ), 치수정밀도(Accumcy Quality, AQ) 및 후처리 공정의 용이성 (Post procedure Quality, PQ)에 대한 평가를 정량화하여 공정변수를 최적화 하였다.
본 논문에서는 RP 기술의 일종인 SLS 공정과 새롭게 부각되는 생분해성 재료인 PCL/TCP 복합체를 이용하여 실제 생체구조의 복잡한 형상을 가지는 생분해성 지지체 제작에 대한 실험적 가능성을 제시하고자 하였다. 이를 위하여 Brock 등이 PCI/〕사용한 방법을 토대로 하여 여러 가지 조성으로 조합된 PCL/ TCP에 대해 최적화된 SLS 공정변수들을 실험계획법(DOE: Design of experiments) 방법을 사용하여 결정하고, PCL/TCP 복합체의 압축강도에 대해 실험에 의해 측정된 값과 이론적인 모델을 통해 계산된 값을 비교함으로써 실험적으로 최적화된 SLS 공정 변수를 검증하고자 하였다.
본 논문에서는 RP 기술의 일종인 SLS 공정과 새롭게 부각되는 생분해성 재료인 PCL/TCP 복합체를 이용하여 실제 생체구조의 복잡한 형상을 가지는 생분해성 지지체 제작에 대한 실험적 가능성을 제시하고자 하였다. 이를 위하여 Brock 등이 PCI/〕사용한 방법을 토대로 하여 여러 가지 조성으로 조합된 PCL/ TCP에 대해 최적화된 SLS 공정변수들을 실험계획법(DOE: Design of experiments) 방법을 사용하여 결정하고, PCL/TCP 복합체의 압축강도에 대해 실험에 의해 측정된 값과 이론적인 모델을 통해 계산된 값을 비교함으로써 실험적으로 최적화된 SLS 공정 변수를 검증하고자 하였다.
본 논문에서는 전술한 바와 같이 생분해성 재료로 새롭게 부각되고 있는 PCL/TCP 복합체를 이용하여 실제 복잡한 생체구조와 가장 흡사한 형상을 재현할 수 있는 생분해성 지지체 제작에 대한 가능성을 제시하고자 한다. 이를 위해서 Brock 등이 PCL에 사용한 방법을 토대로 하여 여러가지 조합으로 조성된 PCL/TCP에 대해 최적화된 SLS 공정변수들을 결정하고, PCL/ TCP 복합체의 압축강도에 대해 실험에 의해 측정된 값과 이론적인 모델을 통해 계산된 값을 비교함으로써 실험적으로 최적화된 SLS 공정변수를 검증하였다.
본 논문에서는 전술한 바와 같이 생분해성 재료로 새롭게 부각되고 있는 PCL/TCP 복합체를 이용하여 실제 복잡한 생체구조와 가장 흡사한 형상을 재현할 수 있는 생분해성 지지체 제작에 대한 가능성을 제시하고자 한다. 이를 위해서 Brock 등이 PCL에 사용한 방법을 토대로 하여 여러가지 조합으로 조성된 PCL/TCP에 대해 최적화된 SLS 공정변수들을 결정하고, PCL/ TCP 복합체의 압축강도에 대해 실험에 의해 측정된 값과 이론적인 모델을 통해 계산된 값을 비교함으로써 실험적으로 최적화된 SLS 공정변수를 검증하였다.
공정변수의 최적화 여부는 전술한 바와 같이 제작된 정육면체 시편의 TQ 값이 0에 가까울 때로 결정하였다. 이처럼 각각의 조성에 대해 최적화된 공정변수가 결정된 후에는 두 번째 단계로서 최적화 공정변수를 이용하여 압축시험을 위한 시편을 제작하였다. 압축시험을 위한 시편은 각각 ASTM Standards D-695를 따라 제작하고 시험 또한 ASTM Standards를 따라 시행하였다.
최종적으로 0과 1사이의 값을 가지는 DQ, AQ, PQ로부터 최종 결과물의 질(Total Quality, TQ)을 동등한 가중치를 부여하여 다음과 같이 정의하였다.

대상 데이터

또한 SLS 공정 이 단일 재료밖에 사용하지 못하는 단점을 1차원의 기능성 경사구조를 제작하는 방법을 제시하여 극복하였는데 이에 따라 본 연구의 주된 목적은 향후 SLS 공정을 이용하여 기능성 경사구조를 갖는 생분해성 지지체 제작에 긴요하게 활용될 최적화된 SLS 공정변수 및 기계적 강도를 얻고자 하는 것이다. 본 연구에서는 SLS 공정을 위하여 3D System에서 제작된 Sinterstation™ 2000 machine을 사용하였다.

데이터처리

5. TCP 함유량에 따른 PCL/TCP 복합체의 압축강도에 대한 실험값과 이론값의 비교.

이론/모형

각 조성에 대한 공정변수의 최적화가 이루어진 후에 최적화된 공정변수를 이용하여 ASTM Standards D-695를 따라 압축 시편을 제작하고 압축강도 시험을 실시하였다. Fig.
0으로 가정할 수 있다^[32]. 본 논문에서는 Brock 등이^[14] 실험적으로 결정한 PCg modulus와 Metsger 등이^[33] 제시한 TCP의 modulus를 계산에 이용하였다.
본 논문에서는 Brock 등이 실험적으로 결정한 PCg modulus와 Metsger 등이 제시한 TCP의 modulus 를 계산에 이용하였다.
이처럼 각각의 조성에 대해 최적화된 공정변수가 결정된 후에는 두 번째 단계로서 최적화 공정변수를 이용하여 압축시험을 위한 시편을 제작하였다. 압축시험을 위한 시편은 각각 ASTM Standards D-695를 따라 제작하고 시험 또한 ASTM Standards를 따라 시행하였다. 기계적 강도 시험은 압축시험기(Alliance RT/30, MTS Systems, MN)로 같은 시편에 대하여 5회씩 실시하고 이를 평균하여 시편의 강도를 결정하였다.
이처럼 각각의 조성에 대해 최적화된 공정변수가 결정된 후에는 두 번째 단계로서 최적화 공정변수를 이용하여 압축시험을 위한 시편을 제작하였다. 압축시험을 위한 시편은 각각 ASTM Standards D-695를 따라 제작하고 시험 또한 ASTM Standards를 따라 시행하였다. 기계적 강도 시험은 압축시험기(Alliance RT/30, MTS Systems, MN)로 같은 시편에 대하여 5회씩 실시하고 이를 평균하여 시편의 강도를 결정하였다.

성능/효과

5는 본 연구에서 실험적으로 측정한 TCP 함유량에 따른 compressive modulus와 Halpin의 모델을 사용하여 계산된 modulus를 보여주고 있다. 그림에서 볼 수 있듯이 실험적으로 측정된 compressive modulus와 Halpin의 모델에 의해 계산된 modulus 사이에는 차이가 존재하지만 TCP 함유량에 따른 modulus 변화의 기울기는 잘 일치하는 것을 확인할 수 있다. 이러한 일정한 차이는 계산에 사용된 Metsger 둥이^[33] 사용한 TCP와 본 연구에서 사용된 Astaris LLC사의 TCP 사이의 차이에서 기인된 것으로 생각된다.
5는 본 연구에서 실험적으로 측정한 TCP 함유량에 따른 compressive modulus와 Halpin의 모델을 사용하여 계산된 modulus를 보여주고 있다. 그림에서 볼 수 있듯이 실험적으로 측정된 compressive modulus와 Halpin의 모델에 의해 계산된 modulus 사이에는 차이가 존재하지만 TCP 함유량에 따른 modulus 변화의 기울기는 잘 일치하는 것을 확인할 수 있다. 이러한 일정한 차이는 계산에 사용된 Metsger 둥이^[33] 사용한 TCP와 본 연구에서 사용된 Astaris LLC사의 TCP 사이의 차이에서 기인된 것으로 생각된다.
4에 나타난 바와 같이 TCP volume fraction이 증가함에 따라 modulus 또한 증가하는 경 향을 확인할 수 있었다. 따라서 PCL에 TCP를 첨가함으로써 생체재료의 중요한 특성인 생분해성을 촉진시킬 수 있을 뿐 아니라 압축강도 또한 강화시킬수 있다는 사실을 관찰할 수 있었다. 생분해성 지지체가 성공적으로 그역할을 수행하기 위해서는 사용된 생체재료의 생분해성이 전체적으로 새로운 뼈나 연골이 생성되는 속도와 균형을 이루는 것이 가장 이상적이지만 뼈나 연골이 생성되는 초기 단계에서는 필요한 기계적 강도를 제공하는 것이 그에 못지 않게 중요하다^[9].
적용된 two-level factorial design 실험계획법에 따라각 변수에 대한 상위 극한값과 하위 극한값을 정하고 이를 토대로 실험 행렬(design matrix)을 작성하였는데, 높은 laser power와 느린 scan speed를 사용하였을 경우에는 분해과정과 연소에 의한 연기를 동반하며 PCL에 필요 이상의 많은 laser energy가 전달되는 것을 관잘할 수 있었고, 낮은 laser power와 빠른 scan speed의 경우에는 laser에 의한 소결이 약하게 이루어져 제작된 샘플이 쉽게 부서지는 것을 확인할 수 있었다. 또한 substrate temperature의 경우에는 대개 녹는점보다 3°C에서 15°C 낮은 온도로 유지하는데 높은 substrate temperature를 사용하였을 경우에는 powder가 심하게 응고되어 원하는 치수의 샘플을 얻을 수 없었고, 낮은 substrate temperature의 경우에는 다음 층의 소결이 이루어지기에 앞서 소결된 층의 변형이 이루어져 박리 현상이 일어나는 것을 관찰할 수 있었다. 한편 Roller speed의 경우에는 너무 빠른 속도에서는 작업대에 powder의 전개가 균일하게 이루어지지 않았으며 느린 속도의 경우에는 작업시간이 너무 오래 걸리는 문제가 발생하였다.
또한 substrate temperature의 경우에는 대개 녹는점보다 3℃에서 15℃ 낮은 온도로 유지하는데 높은 substrate temperature를 사용하였을 경우에는 powder 가 심하게 응고되어 원하는 치수의 샘플을 얻을 수 없었고, 낮은 substrate temperature의 경우에는 다음 층의 소결이 이루어지기에 앞서 소결된 층의 변형이 이루어져 박리 현상이 일어나는 것을 관찰할 수 있었다.
본 연구 수행을 통하여 찾아야 할 최적화된 SLS의 공정변수들이 만족해야 할 공정조건은 첫째, 제작된 3차원 형상파트의 재료물성의 치밀도가 100%에 가깝고 둘째, CAD 형상과 제작형상이 정확한 치수일치도를 보이며 셋째, 제작 후의 추가적 인 후처리 공정 없이 쉽게 형상파트가 분리될 수 있는 결과물을 제작할수 있어야 한다는 것이다. 이에 따라 본 연구에서 최적화된 공정변수를 찾기 위한 방법으로는 실험계획법(DOE: Design of experiments)을 적용하였는데 실험 계획법이란 다중의 실험인자가 실험결과값에 영향을 줄 때 결과값과 인자들의 상관관계를 찾아내고 이를 통해 목적하고자 흐］는 결과값을 얻기 위한 인자들의 최적조합을 찾고자 하는 조직적이고도 계획된 실험법이다^[26].
본 연구 수행을 통하여 찾아야 할 최적화된 SLS의 공정변수들이 만족해야 할 공정조건은 첫째, 제작된 3차원 형상파트의 재료물성의 치밀도가 100%에 가깝고 둘째, CAD 형상과 제작형상이 정확한 치수일치도를 보이며 셋째, 제작 후의 추가적 인 후처리 공정 없이 쉽게 형상파트가 분리될 수 있는 결과물을 제작할수 있어야 한다는 것이다. 이에 따라 본 연구에서 최적화된 공정변수를 찾기 위한 방법으로는 실험계획법(DOE: Design of experiments)을 적용하였는데 실험 계획법이란 다중의 실험인자가 실험결과값에 영향을 줄 때 결과값과 인자들의 상관관계를 찾아내고 이를 통해 목적하고자 흐］는 결과값을 얻기 위한 인자들의 최적조합을 찾고자 하는 조직적이고도 계획된 실험법이다^[26].
본 연구를 통하여 제작된 3차원 형상파트의 재료물성의 치밀도가 100%에 가깝고 CAD 형상과 제작형상이 정확한 치수일치도를 보이며 제작 후의 추가적인 후처리공정 없이 쉽게 형상파트가 분리될 수 있는 지지체를 RP 공정을 이용하여 제작할 수 있음을 실험적으로 제시하였다. 본 연구 수행결과 뼈, 연골, 장기 등 생체 기관을 보완 또는 대체하는 부품을 제작하고 이식하여 인체의 항상성을 유지 또는 복원하는 것을 목적으로 하는 생체조직분야에서의 지지체 제작이 보다 경제적이고 효율적으로 이루어 질 것으로 사료된다.
본 연구를 통하여 제작된 3차원 형상파트의 재료물성의 치밀도가 100%에 가깝고 CAD 형상과 제작형상이 정확한 치수일치도를 보이며 제작 후의 추가적인 후처리공정 없이 쉽게 형상파트가 분리될 수 있는 지지체를 RP 공정을 이용하여 제작할 수 있음을 실험적으로 제시하였다. 본 연구 수행결과 뼈, 연골, 장기 등 생체 기관을 보완 또는 대체하는 부품을 제작하고 이식하여 인체의 항상성을 유지 또는 복원하는 것을 목적으로 하는 생체조직분야에서의 지지체 제작이 보다 경제적이고 효율적으로 이루어 질 것으로 사료된다.
SLS 공정에서는 laser power, scan speed, substrate temperature, powder layer thickness, feed distance, roller speed 등 많은 공정 변수들이 존재하지 만 본 연구에서는 이미 여러 연구를 통해 가장 중요한 영향을 미친다고 확인된 laser power, scan speed, substrate temperature, roller speed의 네 가지 변수들에 대해서 two-level factorial design에 의한 실험계획법을 적용하고 이를 통해 SLS 공정에 의해 제작된 정육면체 시편을 관찰함으로써 최적화된 공정변수를 결정하였다. 적용된 two-level factorial design 실험계획법에 따라각 변수에 대한 상위 극한값과 하위 극한값을 정하고 이를 토대로 실험 행렬(design matrix)을 작성하였는데, 높은 laser power와 느린 scan speed를 사용하였을 경우에는 분해과정과 연소에 의한 연기를 동반하며 PCL에 필요 이상의 많은 laser energy가 전달되는 것을 관잘할 수 있었고, 낮은 laser power와 빠른 scan speed의 경우에는 laser에 의한 소결이 약하게 이루어져 제작된 샘플이 쉽게 부서지는 것을 확인할 수 있었다. 또한 substrate temperature의 경우에는 대개 녹는점보다 3°C에서 15°C 낮은 온도로 유지하는데 높은 substrate temperature를 사용하였을 경우에는 powder가 심하게 응고되어 원하는 치수의 샘플을 얻을 수 없었고, 낮은 substrate temperature의 경우에는 다음 층의 소결이 이루어지기에 앞서 소결된 층의 변형이 이루어져 박리 현상이 일어나는 것을 관찰할 수 있었다.
이러한 일정한 차이는 계산에 사용된 Metsger 둥이^[33] 사용한 TCP와 본 연구에서 사용된 Astaris LLC사의 TCP 사이의 차이에서 기인된 것으로 생각된다. 하지만 TCP 함유량에 따른 둘 사이의 간격이 일정한 것으로 보아 둘의 결과는 잘 일치하는 것으로 판단되며 본 연구에서 결정한 SLS 공정변수는 최적화된 값에 가깝다는 것을 확인할 수 있었다.

후속연구

본 연구 수행결과 뼈, 연골, 장기 등 생체 기관을 보완 또는 대체하는 부품을 제작하고 이식하여 인체의 항상성을 유지 또는 복원하는 것을 목적으로 하는 생체조직분야에서의 지지체 제작이 보다 경제적이고 효율적으로 이루어 질 것으로 사료된다. 또한 앞서 설명한 바와 같이 본 논문에서 제시하는 최적화된 공정 변수는 PCL/TCP의 복합재료를 사용하여 기능성 경사구조를 가지는 생분해성 지지체 제작에 기초가 될 것이다. 전술한 바와 같이 Smith 등은^[36] SLS 공정을 통하여 PCL로 제작된 여러 형태의 생분해성 지지체를 직접 Yucatan 미니돼지에 시술하여 뼈와 연골조직의 성장을 관찰하였는데, 본 연구결과를 토대로 PCL/TCP 복합재료를 사용하여 기능성 경사 구조를 가지는 생분해성 지지체를 제작하고 같은 시술을 수행함으로써 PCL/TCP 복합재료의 생체적합성 및 생분해성을 PCL과 비교, 검증하는 연구를 현재 계획하고 있다.
본 연구를 통하여 제작된 3차원 형상파트의 재료물성의 치밀도가 100%에 가깝고 CAD 형상과 제작형상이 정확한 치수일치도를 보이며 제작 후의 추가적인 후처리공정 없이 쉽게 형상파트가 분리될 수 있는 지지체를 RP 공정을 이용하여 제작할 수 있음을 실험적으로 제시하였다. 본 연구 수행결과 뼈, 연골, 장기 등 생체 기관을 보완 또는 대체하는 부품을 제작하고 이식하여 인체의 항상성을 유지 또는 복원하는 것을 목적으로 하는 생체조직분야에서의 지지체 제작이 보다 경제적이고 효율적으로 이루어 질 것으로 사료된다. 또한 앞서 설명한 바와 같이 본 논문에서 제시하는 최적화된 공정 변수는 PCL/TCP의 복합재료를 사용하여 기능성 경사구조를 가지는 생분해성 지지체 제작에 기초가 될 것이다.
실험적으로 측정된 PCL/TCP 복합체의 modulus와 Halpin의 모델을 이용하여 이론적으로 계산된 modulus를 비교함으로써 실험적으로 최적화된 공정변수를 간접적으로 검증할 수 있을 것이다. 다시 말해서 실험적으로 공정변수가 올바르게 최적화 되었다면 둘의 차이는 없을 것이다.
실험적으로 측정된 PCL/TCP 복합체의 modulus와 Halpin의 모델을 이용하여 이론적으로 계산된 modulus를 비교함으로써 실험적으로 최적화된 공정변수를 간접적으로 검증할 수 있을 것이다. 다시 말해서 실험적으로 공정변수가 올바르게 최적화 되었다면 둘의 차이는 없을 것이다.
한편 생분해성 지지체는 조직세포의 용이한 부착과 부착된 세포의 성장이 가능해야 하고 인체 내 대사 물질의 전달이 가능하도록 다공성의 구조 및 공극간 연결성이 중요한데 이를 위해 향후 1축, 2축, 3축의 다양한 다공성 구조로 이루어진 PCL/TCP 복합체의 제작 및 기계적 강도측정 또한 이루어져야 할 것이며 이 또한 생물학적 실험을 통해 그 유용성을 검증할 계획이다.

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