초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
골 결손 및 골절의 치료를 위해 인체 내 삽입되는 고정 기기로서 적용할 수 있는 생분해되는 고정 임플란트 또는 수복 플레이트 마그네슘 합금 소재 및 생체재료 기기 개발을 최종 목표로 하는 연구이다. 상세 목표로 생체 환경 내 균일 부식이 이루어지는 마그네슘 합금계를 개발하며, 기계적 특성으로 최대 인장 강도 300 MPa, 연신율 10% 이상을 목표로 한다. 부식 및 기계적 특성을 충족하는 합금계 개발을 통해 동물 실험을 실시하여 생체안정성, 생체적합성 생분해성에 대한 효과를 검증 한다. 최종적으로 실

□ 연구의 목적 및 내용
골 결손 및 골절의 치료를 위해 인체 내 삽입되는 고정 기기로서 적용할 수 있는 생분해되는 고정 임플란트 또는 수복 플레이트 마그네슘 합금 소재 및 생체재료 기기 개발을 최종 목표로 하는 연구이다. 상세 목표로 생체 환경 내 균일 부식이 이루어지는 마그네슘 합금계를 개발하며, 기계적 특성으로 최대 인장 강도 300 MPa, 연신율 10% 이상을 목표로 한다. 부식 및 기계적 특성을 충족하는 합금계 개발을 통해 동물 실험을 실시하여 생체안정성, 생체적합성 생분해성에 대한 효과를 검증 한다. 최종적으로 실형상을 모사한 생분해성 마그네슘 합금 소재 개발을 통해 어플리케이션 적용에 가능성을 고찰한다.

□ 연구결과
본 연구의 결과로 기존의 인체 골 결손 및 골절 시 보강 재료로 쓰이던 Ti 합금, stainless 합금, Cr-Co 합금 생체재료의 치명적 단점인 응력차폐효과 부작용과 치료 후 2차 시술로 제거를 해야 하는 환자의 육체적, 경제적 손실을 최소화 할 수 있는 재료 생체흡수성 마그네슘 합금을 개발하였다. 최근 가능성에 주목하여 개발된 합금 보다 뛰어난 기계적 특성과 부식 특성을 가지는 마그네슘 합금계를 본 연구를 통해 개발하였으며, 나아가 더 나은 특성을 위해 squeeze casting법으로 제조한 Mg-4Zn-0.5Ca-xMn (x = 0. 0.4 및 0.8) 합금을 통해 1차 연구 목표인 기계적 특성과 부식 특성을 만족하는데 성공하였다.
동물 실험을 통해 감작성, 생체 내 pH 변화에 따른 안정성 검토, 혈액 채취를 통한 백혈구 증식 변화 및 C 반응 단백 수치(CRP)를 자체 측정 및 검증 기관에 실험 의뢰하여 효과검증을 실시하였다. 이것은 아직 생체흡수성 마그네슘 합금 개발에 대한 전세계적인 관심에 부응하여, 실제 상용화에 필수불가결한 검증 시험 결과를 만족할 만한 결과로 도출 할 수 있었다.
또한 SD rat의 두개골 및 척추에 실형상을 모사한 개발 생체 흡수성 마그네슘을 삽입하여, 안정성 및 생체 내 부식 특성 경과를 고찰하여 특성제어 및 상용화 기술을 확립 할 수 있는 연구 결과를 도출 하였다.
당해 연구 결과를 통해 논문 투고(해외 학술 전문 학술지 ACTA BIOMATERIALIA(Biomaterials 분야 저널 랭킹 2위)를 목표, 7월 투고 예정)와 특허 출원 (2018년 특허출원 목표)을 검토 중에 있다.

□ 연구결과의 활용계획
의료용 소재 관련 기술 시장은 전세계적으로 2000년 이후 꾸준히 급성장 하여 2016년 기준 260억 달러 규모이며, 이중 정형외과 분야의 시장은 약 60% 이상을 차지하고 있다. 이때 사용되는 생체재료의 약 40% 정도가 금속 임플란트와 관련된 것으로, 본 연구 결과는 상업적으로 매우 높은 효과를 기대할 수 있을 것으로 기대된다. 따라서 본 연구의 결과를 토대로 특허 및 연구 논문 발표를 통해 선점적으로 기술 개발을 진행 할 것이며, 부산대학교-부산대학병원의 공동 연구의 결과물인 생체흡수성 소재 기기를 몇 가지의 임상적 시험을 더 진행 후 상용화까지 필수적으로 이루어지도록 활용 계획에 있다.

(출처 : 한글요약문 4p)

Abstract ▼

□ Purpose&contents
It is a study aiming at the development of biodegradable fixed implants or repair plate magnesium alloy materials and biomaterial devices that can be applied as a fixing device to be inserted into a human body for treatment of bone defects and fractures. As a detailed goal, we

□ Purpose&contents
It is a study aiming at the development of biodegradable fixed implants or repair plate magnesium alloy materials and biomaterial devices that can be applied as a fixing device to be inserted into a human body for treatment of bone defects and fractures. As a detailed goal, we developed a magnesium alloy system which performs homogeneous corrosion in the biological environment and a main purpose is to develop magnesium new alloy for biodegradability with strength of 300 MPa and elongation of 10 % or more, by developing an alloy system designed to satisfy corrosion and mechanical properties, we conducted animal experiments and verified the effect of biostability, biocompatibility and biodegradability.
We consider the possibility of applying the application through the development of biodegradable magnesium alloy material which finally adaptively reproduces the actual shape.

□ Result
As a result of this study, it is concluded that the side effect of stress shielding, which is a fatal disadvantage of biomaterials of Ti alloy, stainless alloy and Cr-Co alloy used as a reinforcing material in human bone defect and fracture, The material biodegradable magnesium alloy has been developed to minimize the physical and economic losses of the material. We developed a magnesium alloy system with superior mechanical and corrosion characteristics than the alloy developed focusing on recent possibilities. In addition, for better properties, we used the Mg - 4 Zn - 0.5 Ca - x Mn (x = 0 0.4 and 0.8) alloys produced by the squeeze casting method to satisfy the primary research objectives mechanical properties and corrosion properties were successful.
Sensitization through animal experiments, stability studies with change in pH in the living body, change in leukocyte proliferation through blood collection, and C response protein value (CRP) were requested by an independent measurement and verification agency to examine effective verification. In response to the global concern for the development of biodegradable magnesium alloys, this is a very complicated and inadequate research result, satisfying the results of verification tests indispensable for actual commercialization in the future It was able to derive to the result of.
Moreover, by inserting developed biodegradable magnesium replicating the thread shape of the skull and spinal cord of SD rat, it is possible to establish characteristics control and commercialization technology by examining the reliability and in vivo corrosion characteristic process Was derived.
Using the results of this research, we will prepare a paper submission (overseas academic journal ACTA BIOMATERIALIA, 2nd place in the journal ranking in the Biomaterials field, will submit it after additional review during July). And the goal of the 2018 patent application is also being reviewing.

□ Expected Contribution
The market for medical material related technology has steadily and rapidly grown worldwide since 2000, is on the scale of $ 26 billion in 2016, and the market for double orthopedic surgery accounts for more than about 60 %.
At this time, about 40% of the biomaterials used are related to metal implants, and it is expected that the results of research through this research subject can be expected to have a very high commercial effect. Therefore, based on the results of this research, we will publish patents and research papers and advance technical development proactively, It is in the plan to utilize biodegradable material equipment, which is the result of the joint research by Pusan National University - Pusan ​National ​University Hospital, after several clinical tests have been further advanced and it is essential to commercialization.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 9
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 31
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 31
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 32
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 33
• 8. 참고문헌 ... 33
• 9. 연구성과 ... 34
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 34
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 34
• 12. 기타사항 ... 37
• 끝페이지 ... 37