초록 ▼

연구의 목적 및 내용
기존 수산화아파타이트에 비해 용해도가 높아 사람의 체액과 접촉 시 표면 층이 스스로 나노크기의 탄산아파타이트로 변환, 골 전도성이 배가되는 스마트형 아파타이트를 개발함. 이의 제조공정으로는 특정 금속 혹은 음이온이 포함돼 있는 염(salt)을 이용하여 기 합성된 수산화아파타이트 분말 혹은 이종골 블록 표면부를 금속 혹은 음이온 치환형 아파타이트로 변환시켜 core/rim 형태의 복합구조를 갖게 하는 이온교환법을 사용함. 또한 제조 시 특정 금속 혹은 음이온을 포함하는 수용액을 고온에서 분무하여 단일구조의

연구의 목적 및 내용
기존 수산화아파타이트에 비해 용해도가 높아 사람의 체액과 접촉 시 표면 층이 스스로 나노크기의 탄산아파타이트로 변환, 골 전도성이 배가되는 스마트형 아파타이트를 개발함. 이의 제조공정으로는 특정 금속 혹은 음이온이 포함돼 있는 염(salt)을 이용하여 기 합성된 수산화아파타이트 분말 혹은 이종골 블록 표면부를 금속 혹은 음이온 치환형 아파타이트로 변환시켜 core/rim 형태의 복합구조를 갖게 하는 이온교환법을 사용함. 또한 제조 시 특정 금속 혹은 음이온을 포함하는 수용액을 고온에서 분무하여 단일구조의 금속 혹은 음이온 치환형 아파타이트를 제조하는 분무열분해법과 저온에서 염이온과 수산화아파타이트 분말을 공침 후 고온열처리 과정을 거쳐 이온 치환형 아파타이트를 만드는 방법을 사용함. 개발된 스마트 형 아파타이트는 세포와 동물실험을 통하여 골 충진재로 사용시의 안전성과 유효성을 검증, 산업화 가능성을 타진함.
연구결과
ㆍ 소뼈를 화학적 방법으로 탈지, 탈단백 과정을 거친 후 수산화이온 자리에 염소이온을치환하고 입계에는 융점이 낮은 일족 혹은 이족 금속이온을 첨가한 뒤 고온 열처리 과정을 거쳐 표면층은 염화아파타이트, 내부층은 수산화아파타이트로 이루어진 복합구조
형 스마트 아파타이트 블록의 제조공정 개발 및 이의 물성평가.
ㆍ 수산화아파타이트를 침전법으로 합성한 뒤 금속 혹은 염소이온이 포함된 용액 속에 침적하여 표면층을 금속 혹은 염소이온 치환형 아파타이트로 변환시키고, 고온 열처리 과정을 거쳐 표면층은 금속 혹은 염소이온 치환 아파타이트, 내부층은 수산화아파타이
트로 이루어진 복합구조형 스마트 아파타이트 분말의 제조공정 개발 및 이의 물성평가.
ㆍ 분무열분해법 및 침전법을 이용하여 단일구조의 금속 혹은 염소이온 치환형 아파타이트 분말을 합성하고 이를 고온 열처리하여 과립을 제조하는 공정개발 및 이의 물성평가.
ㆍ 상기 개발된 스마트형 아파타이트의 생체활성 발현기구 규명.
ㆍ 상기 개발된 스마트형 아파타이트 소결체에 대해 세포독성 시험을 수행하여 골 충진재로의 사용 가능성을 평가함.
ㆍ 상기 개발된 스마트형 아파타이트 소결체에 대해 골 전도도 시험을 수행하여 골 충진재로의 사용 가능성을 평가함.
연구결과의 활용계획
본 연구를 통해 제조된 복합구조와 단일구조의 스마트형 아파타이트 과립은 체액과 접촉 시 스스로 나노크기의 저 결정성 탄산아파타이트를 형성함으로서 고 결정성 수산화아파타이트에 비해 골 전도도가 배가됨. 따라서 우수한 골 전도도를 이용하여 정형외과, 치과, 성형외과, 및 흉곽외과에서 사용되는 골 충진재 혹은 골 블록으로 사용이 가능함. 또한 분무열분해 공정의 특성을 이용하여 다기공체를 제조 시, 작은 분말 크기와 넓은 비표면적, 복잡한 기공구조를 이용하여 환부에 직접 주사할 수 있는 약물 전달 시스템으로의 응용이 가능할 것으로 예상됨.

Abstract ▼

Purpose & contents
We will develop the smart apatite, whose surface will be converted into nano-sized carbonate apatite when contacting with human blood plasma, which will be able to enhance the osteoconductivity. The complex apatite which has hydroxyapatite core/metal or chlorine ion substituted

Purpose & contents
We will develop the smart apatite, whose surface will be converted into nano-sized carbonate apatite when contacting with human blood plasma, which will be able to enhance the osteoconductivity. The complex apatite which has hydroxyapatite core/metal or chlorine ion substituted apatite rim will be made by exchanging surface calcium or hydroxyl groups of hydroxyapatite powders or cattle bone block partly with metal or chlorine ions. Single metal or chlorine ion substituted apatite powders will be also made by spray pyrolysis method. Safety and effectiveness of smart apatite made by two methods will be tested as a bone filler through cell and animal tests.
Result
· Prepare the xenograft after defatting and deprotenizing process and then exchange the hydroxyl with chlorine ions. Subsequently, heat-treatment will be given to obtain a smart apatite block which has outer chlorapatite surface and inner hydroxyapatite core. Carbonate apatite formation mechanism will be also studied.
· Prepare the hydroxyapatite powders by precipitation method and then exchange the hydroxyl ions with chorine ions to obtain outer chlorapatite surface and inner hydroxyapatite core.
· Develop a new processing method to obtain single chlorapatite powders by spray pyrolysis and find out the formation mechanism of carbonate apatite when contacting with human blood plasma.
· Develop a new processing method to prepare porous single chlorapatite granules by controlling processing parameters.
· Evaluate the potentials as a bone filler by carrying out the cytotoxicity tests of three smart apatites made by three experimental methods described above.
· Evaluate the potentials as a bone filler by carrying out the osteoconductivity tests of three smart apatites made by three experimental methods described above.
· Evaluate the potentials of a porous/single chlorapatite granules as a drug delivery system.
Expected Contribution
Core/rim and single structured smart apatites developed in this research have a potential to change their surface structure spontaneously from metal ion or chlorine ion substituted apatite to carbonate apatite when contacting with human blood plasma. This capacity will give excellent osteoconductivity and so it can be applied as a bone filler or bone block which are used in dental implant, orthopedic, plastic, and chest surgery. Besides, the porous smart apatite granules made by spray pyrolysis method can be used as a drug delivery system which can be injected into lesions directly because of its large surface area and complicated pore structures.

목차 Contents

• 중견연구자지원사업(핵심연구) 최종보고서 ... 1
• 목 차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 5
• 한글요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 11
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 15
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 102
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 109
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 109
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 110
• 8. 참고문헌 ... 110
• 9. 연구성과 ... 111
• 10. 기타사항 ... 112