다공성 탄탈룸의 특성과 치과용 임플란트에의 응용

전문가 제언

○ 현재 티타늄 합금이 정형외과나 치과용 임플랜트 재료로 널리 사용되고 있지만, 기계적 강도가 뼈에 비해 너무 높고 생체적합성이 부족하다는 문제가 있다. 탄탈룸은 티타늄보다 생체적합성이 우수하지만, 역시 기계적 강도는 물론 밀도까지 매우 높다. 이런 문제를 해결하기 위해 높은 기공률의 다공성 탄탈룸(Porous Tantalum, PT)이 개발되었다. PT는 탄성률이 인간 뼈와 유사하고 뼈조직의 부착을 돕는 특성을 가지고 있다.

 

○ PT는 열경화성 폴리머를 열분해하여 만든 3D 망상구조의 유리질 흑연 골조 위에 순수한 탄탈룸을 CVI/CVP(Chemical Vapor Infiltration and Deposition)법으로 증착시켜 만들며, 기공 사이즈와 기공률의 조절이 용이하다는 장점이 있다. 75~80%의 높은 기공률은 뼈조직의 침투와 내방성장(內方成長: ingrowth)을 쉽게 하고, 생체 친화적인 PT는 뼈조직과 강력히 결합하는 소위 “뼈와의 합체(osteoincorporation, OI)”를 이룬다. 따라서 PT 임플랜트는 다른 금속에 비해 계면의 전단강도가 훨씬 높다.

 

○ 탄탈룸은 화학적으로 안정하지만, 오히려 너무 높은 안정성이 뼈와의 결합을 지연시키거나 약화시킬 수 있다. 따라서 OI를 강화하기 위해 인산칼슘 코팅이나 양극산화에 의해 탄탈룸의 표면을 개질하는 방법이 개발되었다. 미국의 Zimmer사는 PT를 치과용 임플랜트 재료로 처음 개발하여 "Trabecular MetalTM“이라 명명하였으며, TM은 티타늄 코어를 다공성 탄탈룸이 둘러싼 구조로 되어 있다. 이 제품에서 PT는 강한 OI와 안정성을 제공하고, 티타늄 코어는 지지대 역할을 한다. 이 제품의 임상시험은 아직 진행 중이지만, 중간 결과는 매우 희망적이다.

 

○ 현재로서는 PT 임플랜트의 실용 가능성이 커 보이지만, 임상실험이 대부분 통제 상태에서 단기간 동안 수행되었기 때문에 아직 확실하게 결론이 내려진 것은 아니다. PT와 같은 생체모방형 재료는 부가가치가 매우 높은 재료이므로 국내에서도 의료계와 재료학계의 긴밀한 협력 하에 이 분야 기술의 개발에 노력하여야 할 것이다.

저자

Yindong Liu, Chongyun Bao, Daniel Wismeijer, Gang Wu

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2015

권(호)

49()

잡지명

Materials Science And Engineering; C

과학기술
표준분류

재료

페이지

323~329

분석자

심*주

분석물

• 다공성 탄탈룸의 특성과 치과용 임플란트에의 응용.pdf [365,790 byte]

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