생체재료인 바이오 세라믹스에 대한 고찰

목차

Ⅰ.서론 <2>

Ⅱ.본론
1.바이오 세라믹스의 구분 <4>
2.바이오 세라믹스의 제성질 <9>
3.생체 관련 세라믹스의 종류와 성질 <13>
4.바이오 세라믹스의 합성법 <16>
5.생체 이식용 표면 활성 생체유리 <23>

Ⅲ.현황 및 전망 <27>

** Reference <28>

본문내용

이때 유리구조의 수식체 역할을 하는 Na+,Ca2+등의 용출속도가 유리형성체인 Si4+,P5+의 용출속도보다 높으므로 유리표면은 고농도 실리카 겔 상태로 변하게 된다. 체액내로 용출된 이온 중 Ca2+,P5+이온은 다시 실리카 겔 위에 침적하여 Ca-P 층을 형성한다. 이때 체액내에 본래 존재하던 Ca,P 이온도 Ca-P층 형성에 도움을 주리라 예측된다. 이렇게 얻어진 Ca-P 층은 시간이 지남에 따라 결정화하여 hydroxyapatite 결정으로 변하고 이 때 뼈의 성분인 collagen이 새로 생긴 hydroxyapatite와 서로 엉키면서 이식재료가 뼈와 결합을 하는 것으로 이해되고 있다. 이렇게 hydroxyapatite가 collagen과 서로 엉키는 과정은 새로운 뼈가 형성되는 과정과 동일하다.
Bioglass를 trismethylaminomethane(Tris-) 완충용액에 반응시켰을 때 1개의 비가교산소를 갖는 [SiO4]가 생성되면서 2분 후에 이미 SiO겔 층이 형성되었으며 그위에 무정형의 Ca-P 층이 형성되다가 2시간이상 반응시키면 무정형의 Ca-P층이 결정상 hydroxyapatite로 변한다고 하였다. 용액중에 용출된 이온을 측정한 결과 반응초기(6시간까지)에는 Na,Ca,Si등 이온은 계속 증가하는 반면 P이온은 2시간 후부터 다시 감소함을 보였다. 이는 용액 중의 P이온이 용출즉시 hydroxyapatite 결정형성에 참여하고 장시간 반응시 hydroxyapatite 결정형성이 활성화되면서 Tris 완충용액에는 P이온이 존재하지 않게 된다. 표면활성 재료를 뼈에 이식 하였을 때에도 이와 비슷한 현상이 일어난다고 생각된다.
실제로 이식재료가 뼈와 결합할 때는 생체재료 표면에 생긴 hydroxyapatite가 collagen과 결합하는 것으로 알려져 있다. Collagen은 fibroblast나 osteoblast 등에서 생기며 mucopolysaccharide가 존재할 때 결정화된 apatite와 collagen의 반응이 좋은 것으로 알려져 있다. 표면활성 생체유리를 뼈에 이식하였을 때 collagen 섬유와 이식재료 사이에 80-100μm정도의 무정형 층이 존재하며 이것이 나중에 결정화 한다. 이층에는 mucopolysaccharide,glycoprotein,nectin등이 존재하며 이것이 collagen과 붙게 된다.
일반적으로 생체활성도가 높은 재료는 경조직, 연조직 모두와 결합을 하지만 생체활성도가 없는 재료는 경조직, 연조직 모두와 결합하지 않으며 중간정도의 생체활성도를 갖고 있는 재료는 경조직과는 결합하지만 연조직과는 결합하지 않는다.
한편 Ceravital의 경우에는 결정화유리내에 있는 apatite가 녹아나고 대식세포에 의하여 유리매트릭스 부분이 먹혀 들어가면서 뼈와 이식재료가 결합이 된다고 하였으며 Ca-P층이 형성된다는 이야기는 하지 않았다. A-W 결정화 유리의 경우는 Bioglass의 경우와 같이 뼈와 이식체 사이에 Ca-P 층이 형성되지만 SiO층은 발견되지 않았다. 그러나 이러한 Ca-P층이 apatite-phlogopite 결정화 유리나 Ceravital 유리에서도 발견되어 이식재료 표면에 생성된 Ca-P층이 뼈와의 결합에 필수적 역할을 한다는 것은
거의 확실하다.
Ⅲ.전망및 현황6)
지금까지 바이오세라믹스의 종류와 제법등에 대해 간단히 소개했다.지금까지 살펴본 것처럼 바이오세라믹들과 금속 또는 고분자재료들과 합성된 복합재료에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 또한 인체내에서 일어나는 바이오세라믹들의 반응 메커니즘들을 규명하는 연구가 매우 중요하게 생각되고 있다.
인간의 생명연장과 질병으로부터 오는 고통을 덜기 위해 끊임없이 노력해 왔으나 어떤 면에서는 일반 산업분야에 필요해서 개발된 후 생체재료에 응용된 것도 사실이다. 국내의 경우 반도체, 우주항공사업등 첨단 재료에 대한 중요성이 인식이 되어 중점을 두고 있으나 생체재료의 개발은극히 미진한 실정이다. 또한 대부분의 인공장기, 보조장치, 수술기구들이수입에 의존하고 있어 2000년대는 그 액수가 1조원에 이를 것으로 추산하고 있다. 생체재료의 수요가 소량, 다품종이라는 제한점은 있으나 경제적인 부가가치가 매우 높아 국내에서도 많은 연구인력의 양성과 지원이 요구된다. 물론 국내의 몇몇 대학, 연구소, 기업에서 인공심장, 인공치근,인공관절, 인공혈관, 인공판막 외 정형외과용 보조장치들이 개발중에 있어 매우 다행스러운 일이나 그러한 인공장기에 사용되는 생체재료에 대한기초연구가 부족한 실정이다. 생명고학과 고나련된 제품들은 최고의 질을갖는 것만이 경쟁에서 이길 수 있다. 한 예로 인공판막의 경우 연구, 개발된 종류만 해도 60여종 이상에 달하나 실제로 시판되고 있는 것은 손으로 꼽을 정도다.
최근의 생체재료연구의 국제적인 동향은 기저재료의 개발보다는 이미 개발된 생체재료에 표면개질방법에 의한 생체적합성 향상에 중점을 두고있다. 새로운 설계와 함께 표면처리기술의 적절한 응용에 의한 새로운 생체재료의 개발이 국내수요에 한정하는 벽을 뛰어 넘을 수 있다고 본다.이와 함께 생체재료의 평가기술의 표준확립을 위한 기초연구 또한 매우 중요하다고 생각된다.
끝으로 이러한 연구들을 위해서는 재료연구자, 제조업체, 최후의 사용자인 의사 그리고 그러한 재료들을 평가하고 응용하여 실현시킬 수 있는 의공학, 생명공학 관련 연구자들간의 공동연구가 필수적으로 요구된다.
*********<<< REFERENCE >>>*********
(1) 송종택. <월간 세라믹스(92.2)>. P.64-67
생체 재료로서의 세라믹스
(2) 김길영. <월간 세라믹스(92.2)>. P.74-77
바이오 세라믹스의 생체친화성
(3) 김수용. <월간 세라믹스(92.1)>. P.63-69
세라믹스 생체재료로서의 생물학적 제 성질
(4) 김호건. <월간 세라믹스(92.2)>. P.68-73
바이오 세라믹스의 합성법
(5) 김철영. <요업 재료의 기술과 과학>.6권 4호.
P.268-274 생체 이식용 표면활성 생체유리
(6) 정창수. <월간 세라믹스(92.2)>. P.88-92
생체 관련 세라믹스의 이용과 전망

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생체재료,   바이오 세라믹스,   신소재