초록 ▼

현대 사회로 갈수록 노인 인구가 증가하고 각종 사고 및 노화에 의하여 뼈에 손상이 가는 경우가 많다. 현재까지 여러 가지 치료법이 시행되고 있지만 회복이 불가능할 정도로 손상이 심하면 인공뼈 이식이 필수적으로 요구된다. 국내에서는 인공뼈에 대한 개발이 미흡한 실정이며 인공뼈 및 생체 재료를 수입에 의존하고 있어 국내 기술의 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 인체의 조건과 유사한 환경에서 implant 및 인공뼈 재료로서 사용되고 있는 수산아파타이트를 합성하여 그 적용과 관련한 기초 연구를 수행하였다. 문헌조사에 의하여 인간의

현대 사회로 갈수록 노인 인구가 증가하고 각종 사고 및 노화에 의하여 뼈에 손상이 가는 경우가 많다. 현재까지 여러 가지 치료법이 시행되고 있지만 회복이 불가능할 정도로 손상이 심하면 인공뼈 이식이 필수적으로 요구된다. 국내에서는 인공뼈에 대한 개발이 미흡한 실정이며 인공뼈 및 생체 재료를 수입에 의존하고 있어 국내 기술의 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 인체의 조건과 유사한 환경에서 implant 및 인공뼈 재료로서 사용되고 있는 수산아파타이트를 합성하여 그 적용과 관련한 기초 연구를 수행하였다. 문헌조사에 의하여 인간의 체액의 성상을 파악한 후 인공 체액을 합성하였으며 이 때 인공 체액의 농도 뿐만아니라 온도 및 pH에 대하여도 인간의 체액과 유사하게 조절하였다. 합성된 인공 체액 내에서 수산아파타이트의 습식 반응에 따른 결정의 생성 과정을 검토하였다. 수산아파타이트의 결정은 인공 체액 내에서 $Ca(NO_3)_2$ - $4H_2O$와 $(NH_4)_2HPO_4$을 각각 과포화 시켜 침전반응을 일으켜 이때 석출된 결정은 80$^{\circ}C$에서 건조과정을 거쳐 그 조성을 분석하며, 800, 1000, 그리고 1250$^{\circ}C$ 등의 소결온도에 따른 결정 구조의 차이점을 분석하여 결정 생성의 열적거동을 검토하였다. DTA/TG 결과 100$^{\circ}C$ 부근에서 $H_2O$의 증발이 관찰되었으며 250$^{\circ}C$에서 암모니아의 분해와 lattice water의 휘발에 의한 무게감소가 나타났으며, 260$^{\circ}C$ 이후의 미약한 무게감소는 nitrate의 분해 때문에 의한 것으로 검토되었다. 열처리된 sample의 XRD 분석결과 시료의 대부분이 수산아파타이트로 구성되어 있었다. FT-IR측정결과 80$^{\circ}C$에서 건조시킨 sample의 경우, 합성에 사용된 물질의 bond가 관찰되었으며, 열분해한 sample의 경우, hydroxyapatite의 구성성분과 동일한 $OH^-$, ${PO_4}^{3-}$, ${CO_3}^{2-}$ bond가 관찰되었다. 인공뼈를 포함한 생체 재료 시장은 현재 국내에서 작은 규모이나 2010년 후에는 연간 2,000억원 이상의 규모를 기대할 수 있는 고부가가치 산업으로, 인공뼈의 생산으로 인하여 잠재적 수요에 의한 이익 창출이 기대된다. 그리고 사회적으로 소수 환자들에게만 적용될 수 있었던 인공뼈 및 인공장기의 대체 시술이 확대되어 복지적인 측면에서도 큰 이익을 기대할 수 있을 것으로 사료된다.

Abstract ▼

As the population of the old generation increases in modern times, the accidents which causing bone damage frequently occur due te various kinds of accidents and aging. Although there have been developed several treatment techniques until now, it is essential to transplant a new bone if the damaged

As the population of the old generation increases in modern times, the accidents which causing bone damage frequently occur due te various kinds of accidents and aging. Although there have been developed several treatment techniques until now, it is essential to transplant a new bone if the damaged bones are incurable. The present situation for the domestic development of artificial bones is unsatisfactory, therefore, it is urgent to activate the research related to the development of artificial bones since domestic need for artificial organs and bones is entirely dependent upon the imports. In this regards, the aim of this study was focused ell the synthesis of hydroxyapatite which is the raw material for artificial bones and implants under the condition similar to human body fluid and its application. The artificial human body fluid was synthesized according to the reported by previous studios and not only its composition but also its temperature and pH were controlled following the human body conditions. The hydroxyapatite precipitate was synthesized in the oversaturated solution of $Ca(NO_3)_2$${\cdot}$$4H_2O$ and $(NH_4)_2HPO_4$ and it was dried in the oven controlled at 80$^{\circ}C$ for the analysis of its composition. The thermal behavior of hydroryapatite was examined by investigating the difference in its crystal structure varying the temperature of heat treatment. According to DTA/TG, the evaporation of water was observed at around 100$^{\circ}C$ and the decrease in the weight of hydroxyapatite at 250$^{\circ}C$ was considered to be due to the decomposition of ammonia and volatilization of lattice water, The small weight decrease observed at the temperature above 260$^{\circ}C$ was thought to be due to the decomposition oft nitrate. It was verified that the heat-treated synthesized precipitate was hydroxyapatite by X-ray diffraction analysis. FT-IR analysis showed that functional groups such as $OH^-$, ${PO_4}^{3-}$, and ${CO_3}^{2-}$ were contained in the heat-treated precipitate, which also certified that the synthesized precipitate was hydroxyapatite. Although the domestic market fer artificial organs including artificial bone is relatively small, however, its market share is expected to increase more than two hundred billion won annually after 2010 so that its economic potential as a profitable industry is very high. Furthermore, artificial organ production industry is closely related with social problems and its continuous expansion and development will be necessary for an increased pubic welfare.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 목차...3
• I. 연구개발결과 요약문...4
• (한글) 인공체액 내에서 인공뼈 재료로서의 수산아파타이트 합성에 관한 연구...4
• (영문) Studies on the synthesis of hydroxyapatite as material for artificial bones in the conditions of synthetic body fluids...5
• II. 총괄연구개발과제 연구결과...6
• 1. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 목표...6
• 2. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 결과...8
• 3. 총괄연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론...28
• 4. 총괄연구개발과제의 연구성과 및 목표달성도...29
• 5. 총괄연구개발과제의 활용계획...32
• 6. 첨부서류...33
• 7. 참고문헌...34
• 첨부서류...41