초록 ▼

○ 연구개요
임플란트 표면개질 연구는 주로 임플란트와 잇몸뼈의 골유착 촉진에만 초점이 맞추어져 있고 갈수록 중요성이 커지는 임플란트주위염 억제에 대한 시도가 전무한 실정으로 그 연구의 필요성이 크다. 이에 본 연구자는 질화처리와 양극산화를 통해 특징적인 micro/nano pore를 갖는 “Mulberry surface”를 개발하였다. “Mulberry surface”는 항균성을 기대할 수 있는 질화층 표면에 골유착 증진을 위해 양극산화하여 거칠기를 부여하고 BMP 등의 biomolecule의 전달기능을 추가하기 위한 연구를

○ 연구개요
임플란트 표면개질 연구는 주로 임플란트와 잇몸뼈의 골유착 촉진에만 초점이 맞추어져 있고 갈수록 중요성이 커지는 임플란트주위염 억제에 대한 시도가 전무한 실정으로 그 연구의 필요성이 크다. 이에 본 연구자는 질화처리와 양극산화를 통해 특징적인 micro/nano pore를 갖는 “Mulberry surface”를 개발하였다. “Mulberry surface”는 항균성을 기대할 수 있는 질화층 표면에 골유착 증진을 위해 양극산화하여 거칠기를 부여하고 BMP 등의 biomolecule의 전달기능을 추가하기 위한 연구를 수행하고자 한다. 현재까지 연구된 어떠한 임플란트 표면과도 전혀 다른 새롭고 독창적인 도전적 연구 주제이다. 또한 그래핀 유도체를 추가적으로 적용하여 항균성과 골유착 개선효과를 극대화하고자 한다.

○ 연구 목표대비 연구결과
▶ 1차년도 : Micro/nano pore 갖는 “Mulberry surface” 질화 및 양극산화 조건 정립 및 표면 특성 평가 & 최적의 그래핀 유도체 코팅 조건 정립 및 표면 특성 평가
- 진공질화로(Mirae Thermotec, Daegu, Korea)에서 100㎛ 이상의 두께를 갖는 질화층 형성이 가능한 조건을 정립함. 양극산화 후에도 표면에 nitrogen이 남아있는 최적의 양극산화조건을 정립함. 균일한 그래핀 유도체 증착이 가능한 대기압플라즈마(PGS-300 Expantech Co., Suwon, Korea)를 이용한 증착 조건을 정립함.
▶ 2차년도 : Micro/nano pore 갖는 “Mulberry surface” 항균성, 생체안정성, 조골세포 활성화능 평가
-개발한 표면에 대하여 두 종의 균(Streptococcus mutans, Porphyromonas gingivalis) 모두 항균성이 유의하게 증가함을 확인함(p<0.05). 또한 L-929세포 및 MC3T3-E1세포에 대한 활성도 유의하게 증가됨을 확인함(p<0.05).
▶ 3차년도 : 정립된 최적조건 micro/nano pore 갖는 “Mulberry surface” 약물전달 효과 확인 및 임플란트 제작 후 in vivo 실험 통해 임플란트주위염 억제 및 골유착 개선 효과 평가
-Mulberry surface에서 release되는 BMP-2양이 통계학적으로 유의하게 증가됨을 확인하였고, 그래핀 유도체가 증착된 Mulberry surface에서 가장 우수한 약물전달능을 확인함.
-바이오필름 형성 유도를 위한 임플란트 고안하여 제작하였고, 바이오필름 형성됨을 확인하였으나. 고안한 스크류의 복잡한 구조에 의해 Mulberry surface가 재현되지 않았음.
그러나 대기압플라즈마를 이용한 그래핀 유도체 증착은 고안한 스크류의 복잡한 구조에도 균일하게 증착됨을 확인하였음.
-in vitro 실험결과를 in vivo에서 확인하기 위하여 임플란트주위염 원인균을 접종하고 biofilm 형성을 유도할 수 있는 미니 임플란트를 맞춤 제작하여 rat 경구개에 식립하는 임플란트주위염 모델을 설계하였음. 그래핀 유도체 증착 임플란트의 개선된 임상증상과 골형성능을 확인함.

○ 연구개발결과의 중요성
본 연구결과 micro/nano pore를 갖는 독창적인 “Mulberry surface”의 biofilm 형성 억제 및 osteoblast 개선 효과를 확인하였고 더불어 그래핀유도체를 적용하여 그 효과를 증진하였다. 이는 곧 핵심원천기술로써 진보되고 획기적인 표면처리법이 될 것으로 기대되며, 이러한 임플란트 원천 및 파생기술 확보, 고유 국제 특허 등록, 세계시장 진입교두보 확보 등의 효과가 기대된다. 또한 다양한 의료분야에서 활용이 가능한 신공법으로 치과용 임플란트 뿐만 아니라 정형외과를 비롯한 많은 의료용 소재개발까지 광범위하게 응용될 수 있을 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 임플란트주위염 및 임플란트 표면개질의 한계 ... 4
• 나. 연구가설 ... 4
• 다. 최종 연구목표 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 가. 연구범위 및 연구수행 방법 ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 11
• 4. 참고문헌 ... 11
• 5. 연구성과 ... 12
• 대표적 연구실적 ... 18
• 끝페이지 ... 33