초록 ▼

□ 연구개요
○ 1차년도: 순수 타이타늄에 플라즈마 전해산화(plasma electrolytic oxidation, PEO)를 통한 바이오-세라믹 복합 코팅 수행
○ 2차년도: 바이오-세라믹 복합 코팅의 내부식 특성 향상 연구 수행
○ 3차년도: 바이오-세라믹 복합 코팅의 생체특성 향상 연구 수행

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 1차년도: 바이오-세라믹 복합 코팅 수행
⦁ PEO를 통해 순수 타이타늄 다공질 코팅층 형성
⦁ 산화물 morphology 제어(미세기공/산화물 결절(nodule)

□ 연구개요
○ 1차년도: 순수 타이타늄에 플라즈마 전해산화(plasma electrolytic oxidation, PEO)를 통한 바이오-세라믹 복합 코팅 수행
○ 2차년도: 바이오-세라믹 복합 코팅의 내부식 특성 향상 연구 수행
○ 3차년도: 바이오-세라믹 복합 코팅의 생체특성 향상 연구 수행

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 1차년도: 바이오-세라믹 복합 코팅 수행
⦁ PEO를 통해 순수 타이타늄 다공질 코팅층 형성
⦁ 산화물 morphology 제어(미세기공/산화물 결절(nodule))
⦁ 구성 상 제어(anatase/rutile/brookite)
⦁ 직/간접 방식을 통해 다공질 내 SiO₂ and MoO₂ 삽입

○ 2차년도: 내부식성 향상 연구 수행
⦁ 바이오-세라믹 복합 코팅층 내부식성 평가를 위해 동전위분극시험을 수행하였으며, 이를 통해 부식율(corrosion rate) 확인
⦁ 전기화학적 임피던스 분광법(electrochemical impedance spectroscopy test)을 통한 부식 메커니즘 규명
⦁ 부식 모델링(circuit-based corrosion modelling) 제안: resistor/capacitor.

○ 3차년도: 생체특성 향상 연구 수행
⦁ 표면층 모폴로지에 대해 체액(body fluid) 평가 시뮬레이션 수행
⦁ 향균성(anti-bacterial property)을 위해 은나노 파우더(Ag nanoparticles) 혼입 수행
⦁ 세포 증식 실험 수행(promoted cell proliferation)

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
○ 본 연구를 통해 수행한 바이오-세라믹 복합 코팅을 통한 순수 타이타늄 코팅은 기존 임플란트에서의 문제점들을 해결할 수 있을 것으로 기대함.
○ 계면 및 결함에 대한 영향을 고려한 부식 모델링 구축이 가능하여, 향 후 부식메커니즘 규명에 용이할 것으로 기대함.
○ 또한, 친환경 표면처리 공정도입과 동시에 높은 기능성을 구현할 수 있을 것으로 기대하고 있음.
○ 본 연구 성과를 통해 높은 수준의 국제 학술논문 게재와 동시에 국제교류 협력연구를 진행할 수 있을 것으로 기대함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

Abstract ▼

1. 연구개발과제의 개요
a) Final research goal: Fabrication of bio-ceramic composite coatings on pure titanium for dental applications
b) Contents and scope of research by year
c) Overview of the research
The development of metallic implant materials is driven by the biocompatibility requirements

1. 연구개발과제의 개요
a) Final research goal: Fabrication of bio-ceramic composite coatings on pure titanium for dental applications
b) Contents and scope of research by year
c) Overview of the research
The development of metallic implant materials is driven by the biocompatibility requirements and also by the need for improved mechanical performance of biomedical implants. Additionally, the implants should strongly bond with the bone for the unfailing and long-term exploitation. For that reason, beside good mechanical and corrosion properties, the implant surface should be sufficiently rough for tissue growth and bone bonding [1]. Different paradigms govern this development for permanent and temporary implants. While materials for permanent implants, e.g., for bone or tooth replacement, obviously need to be as inert in bodily fluids as possible, those for temporary implants must degrade at a rate suitable for the targeted application. Among all metallic biomaterials, Ti and its alloys are most widely in biomedical application used because of their great strength, low density, high corrosion resistance, and good biocompatibility [2]. However, being bioinert, the integration of such Ti implants in bone was not in good condition [3]. Over recent decades, accordingly, many efforts have been devoted to improve the bioactive properties of titanium alloys using various methods, such as sand blasting, etching, chemical methods, sol−gel treatments, and ion beam-assisted deposition [4-7]. Among those, plasma electrolytic oxidation (PEO) is a relatively simple and reliable technique used to create functional coatings on titanium substrates [8]. This method is similar to anodizing, but much higher voltages are used, so that micro-plasma discharges break the oxide layer, melt it and the thickness of the latter continues to grow until a much thicker layer form. The fact that each micro-plasma discharge melts the oxide layer in its vicinity, results in harder surface structure as compared to that produced by anodizing [9]. During PEO, the aqueous electrolyte ingredients can be incorporated into the oxide layers by discharges; classical electrolytic solution contains calcium acetate and glycerophosphate salt. Accordingly, there is not only the formation of porous oxide layer structures on the Ti alloy surfaces, but also the incorporation of abundant calcium and phosphorus elements, which are significantly conducive for induce osteogensis and promote the biocompatibility of the Ti-based implants with the surrounding bone tissue [10]. The control of pore morphology of the PEO coatings of these alloys would help to fabricate ideal implants for dental applications (Figure 1).

(source : 본문 3p)

목차 Contents

• COVER ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• (a) Fabrication of bio-ceramic coatings via PEO ... 4
• (b) Correlation between coating microstructure and corrosion behavior ... 5
• (c) Correlation between coating microstructure and bioactive property ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 6
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 6
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 12
• 6. 참고문헌 ... 13
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 14
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 19
• End of Page ... 29