3D 분말사출성형공법을 활용한 티타늄 웰빙주얼리 개발에 관한 연구

이형규(Hyung Kyu Lee) 한국디자인문화학회 2009 한국디자인문화학회지 Vol.15 No.3

본 논문은 3D 분말사출성형기법을 활용한 티타늄 웰빙주얼리의 제작 가능성을 제시함으로 티타늄 주얼리 디자인의 다양화 및 시장의 확대, 국제 시장 경쟁력 강화의 방안을 탐색하기 위한 것이다. 본 연구의 범위는 티타늄에 관한 일반적 개요, 티타늄 가공기술 및 시장현황, 3D분말사출성형기법 이며 이를 활용하여 티타늄 웰빙주얼리 개발가능성을 타진해 보고자한다. 연구방법은 인터넷을 이용한 국내외 정보D/B 및 네트워크 검색, 논문과 단행본을 포함한 도서 출판물 등 문헌 조사를 중심으로 티타늄에 관한 일반적 개요 및 주얼리 시장 분석을 하였다. 또한 시제품을 통해 티타늄 3D분말사출성형기법을 이해하고 3D 분말사출성형기법의 티타늄주얼리 응용 가능성을 탐색하였다. 티타늄은 많은 매장량과 재료가 가진 물리적 장점에도 불구하고 1950년대 이후에야 상업적으로 사용되어진 희유금속이며 그 이유는 금속정련 방법 및 가공공정의 어려움 때문이었다. 그러나 최근 기계가공환경이 발전하면서 첨단 기술공법이 개발되어 여러 산업분야에서 티타늄의 물리적 특성이 활용되고 있다. 티타늄의 여러 가지 장점 중에서 친생체적이며 내구성이 강하고 가벼운 특징은 티타늄 웰빙주얼리를 개발하기에 매우 적합한 요소이다. 이는 귀금속 중심의 주얼리 시장에 다변화를 가져올 수 있으며 티타늄 가공 기술을 발전 확장시켜 다른 제품에도 확장 적용시킬 수 있을 것이다. 따라서 본 논문에서는 오늘날 티타늄 주얼리가 주목 받을 수 있는 타당성과 3D분말사출성형기법을 활용한 주얼리 제작의 필요성을 제시하고자한다. This paper is intended to propose methods for diversification of titanium jewelry design and for expansion of the market and reinforcement of international market of titanium jewelry by suggesting potential manufacture of titanium wellbeing jewelry utilizing 3D metal injection molding. This study looked into general introduction, processing technique and market situations of titanium and examined 3D metal injection molding and titanium wellbeing jewelry development possibility utilizing it. As study methods, potential application of titanium jewelry of 3D metal injection molding was sought by understanding titanium 3D metal injection molding through a prototype and by analyzing a titanium jewelry market. Also, this study was focused, through internet, on investigation of literatures such as home and abroad D/B and network search, and publications including theses and a separate volume. In spite of lots of reserves and its physical merits, titanium is a rare metal that has been commercially used since 1950s, because of difficulty in refining and processing it. Recently, however, as mechanical processing environment develops, the latest manufacturing method was developed, so that the physical features of titanium are being used. in many industrial fields. Organism-friendly, durable and light features of titanium among its many merits are very convenient for titanium wellbeing jewelry to be developed. These features may cause a variety of changes in the jewelry market centered on precious metal, advancing titanium processing skill which would be further applied to other products. Accordingly, this paper propose the validity of titanium jewelry worthy of note today and the necessity of jewelry manufacture utilizing 3D metal injection molding.

금속 티타늄 칩의 공기산화에 의한 광촉매 제조에 관한 연구

정운조 ( Woon-jo Jeong ),조순계 ( Soon-kye Cho ),정민철 ( Min-chul Chung ),김기중 ( Ki-joong Kim ),강상준 ( Sang-jun Kang ),안호근 ( Ho-geun Ahn ) 한국환경기술학회 2009 한국환경기술학회지 Vol.10 No.4

본 연구에서는 폐 티타늄 칩을 광촉매로 활용하기 위하여 금속 티타늄을 공기중에서 고온산화 시켜 티타늄 산화물을 제조하였다. X-선 회절분석기와 주사전자 현미경을 이용하여 물리적 특성을 확인하고, 400℃부터 800℃의 범위에서 열처리한 성형 티타늄 칩의 표면 원소분석을 수행하였다. 메틸에틸케톤과 톨루엔에 대한 광분해 활성은 폐쇄 순환식 반응기를 이용하여 조사하였다. 이 결과 열처리 온도에 따라 티타늄 칩의 표면 거칠기가 달리 나타났으며, 티타늄 칩을 공기중에서 고온산화 시키면 루틸형태의 티타늄 결정을 이루고 있음을 확인하였다. 열처리한 티타늄 칩 광촉매는 지방족 화합물인 MEK가 방향족 화합물인 톨루엔보다 광분해 활성이 우수한 것으로 나타났다. MEK와 톨루엔에 대한 광분해 활성에서는 MEK는 열처리된 티타늄 칩의 형태와는 무관한 활성을 보였고, 톨루엔의 경우에는 700℃로 열처리된 티타늄 칩의 활성이 가장 우수하였다. In this paper, waste metallic titanium chip by thermal oxidation was used to prepare TiO₂ photocatalyst. The prepared catalysts were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD), and atomic composition on the surface was analysed after treating the molded Ti chip in the range from 400℃ to 800℃. Also, decomposition of methylethylketone (MEK) and toluene were investigated by a closed circulating reactor. As a results, surface morphology and crystalline of Ti chip were remarkably varied with increasing treatment temperature, but interestingly only rutile type of TiO₂ was formd. Photo-degradation activity of MEK was higher decomposed than that of toluene. Photocatalytic activity for MEK could not be correlated to the morphology of Ti chip surface, and the activity for toluene took the maximum value at thermal treatment of 700℃.

순수한 NbTiO₂ 박막과 산소 분위기속의 재 증착된 NbTiO₂ 박막의 성장 변화 패턴에 관한 연구

정진 사단법인 인문사회과학기술융합학회 2019 예술인문사회융합멀티미디어논문지 Vol.9 No.8

In this study, NbTiO2 thin films were deposited on silicon substrates with a thickness of more than 200nm, and samples made under the same conditions were sintered in an oxygen atmosphere, followed by changes in the growth patterns and particle shape of the thin films sintered in pure and oxygen atmospheres. It was analyzed in relation to the photoelectric characteristics. Both pure Nb doped TiO2 thin films and Nb doped TiO2 sintered in O2 atmosphere had tetragonal structure. The crystal strength of the Nb doped titanium oxide thin film and the pure Nb doped titanium oxide thin film sintered in the oxygen atmosphere were changed. In the X-ray diffraction analysis, the anatase position of the titanium oxide thin film was 25 degrees, but the titanium oxide thin film sintered in oxygen atmosphere was shifted to 68 degrees, indicating that the growth direction change of the titanium oxide thin film grown in the oxygen atmosphere was changed. The X-ray diffraction pattern of the niobium-titanium dioxide thin film sintered at 600°C oxygen atmosphere showed a niobium peak, indicating that titanium oxide and niobium reacted at a high temperature above 450°C. In the electron micrograph of the thin film, the shape of the particles was mostly uniform, but some of the particles were agglomerated or angular and rounded. The hollow structure also showed the vacancy between the particles. The particle size of the pure niobium-doped titanium oxide thin film and the niobium-doped titanium oxide thin film sintered in an oxygen atmosphere were also observed to be changed by the formation conditions of the thin film 본 연구는 NbTiO2박막을 200nm이상의 두께로 실리콘 기판위에 증착한 후에 동일한 조건에서 제작된 시료를 산소분위기에서 소결한 후 순수한 박막과 산소분위기에서 소결된 박막의 성장 패턴의 변화와 박막의 입자 모양의 변화에 대하여 분석하고 광전기적 특성과 연관하여 설명하였다. 순수한 니오븀이 도핑된 산화 티타늄 박막과 산소분위기에서 소결된 니오븀이 도핑된 산화 티타늄의 경우 모두 정방정계 구조였다. 산소분위기에서 소결된 니오븀이 도핑된 산화 티타늄 박막과 순수한 니오븀이 도핑된 산화 티타늄 박막의 결정 세기는 변화되었다. X선 회절 분석에서 산화 티타늄 박막의 아나타제의 위치는 25도 이지만 산소 분위기에서 소결된 산화 티타늄 박막의 경우 68도로 이동되어서 산소분위기에서 성장 된 산화티타늄의 박막의 성장 방향 변화가 달라짐이 확인되었다. 600도 산소분위기에서 소결된 니오븀 이산화티탄 박막의 X선 회절패턴에서는 니오븀 피크가 나타나서 증착온도 450도 보다 높은 고온에서 산화티타늄과 니오븀이 반응되는 모습이 나타났다. 박막의 전자 현미경 사진에서 입자의 형상은 대부분 균일한 모습을 보였지만 일부 입자는 뭉쳐져 있거나 각진 모양과 둥근 모양 등이 나타나서 다양한 모습이 관찰 되었다. 박막의 입자와 입자사이의 빈공간이 보이는 할로우 구조도 나타났다. 니오븀이 도핑된 순수한 산화 티타늄 박막과 산소분위기에서 소결된 니오븀이 도핑된 산화 티타늄 박막의 입자의 크기도 박막의 생성 조건에 의하여 변화되는 모습이 관찰 되었다.

티타늄에 대한 레진과 도재의 결합 강도에 관한 연구

박지만,김영순,전슬기,박은진,Park, Ji-Man,Kim, Yeong-Soon,Jun, Sul-Gi,Park, Eun-Jin 대한치과보철학회 2009 대한치과보철학회지 Vol.47 No.1

연구목적: 최근 임플란트 상부보철물의 주재료로서 티타늄의 수요가 증가하고 있고, 급속도로 발전하고 있는 CAD/CAM (computer - aided design/computer-aided manufacturing) 기술이 접목되어 티타늄을 절삭하여 제작하는 방법이 주목을 받고 있으며 치과 임상에서 점점 그 영역이 넓어지고 있다. 다만, 하나의 티타늄괴를 절삭하여 만드는 방법의 특성상 기계적 유지력을 얻을 수 있는 비드 등을 형성할 수 없고, 통상적인 재료인 금 합금이나 도재용 합금 주조체에 비해 도재와의 결합력도 떨어지는 것이 보완해야 할 점으로 지적되고 있다. 이에 본 연구는 절삭형 티타늄을 이용한 보철물 제작에 많이 사용되고 있는 열중합 의치상 레진, 간접 복합 레진, 도재와 Grade II 순수 티타늄 사이의 결합 강도를 비교 평가해 보고자 하였다. 연구 재료 및 방법: 지름 9 mm, 높이 10 mm의 Grade II 순수 티타늄 원통형 시편 37개를 3군으로 나누어 각각 직경 7 mm, 높이 1 mm의 열중합 의치상 레진 (Lucitone 199, DENTSPLY Trubyte, York, USA), 간접 복합 레진 (Sinfony, 3M ESPE, Seefeld, Germany), 도재 (Triceram, Dentaurum, Ispringen, Germany)와 결합시켰다. 시편은 $5-55^{\circ}C$에서 1000회 열순환 처리 후, 범용 시험기 (Instron, Universal Testing Machine, Model 4465, USA)를 이용하여 1 mm/min의 속도로 하중을 가하여 전단결합강도를 측정하였다. 파절된 단면의 양상을 관찰하고 각 군별 파절양상을 조사하였다. 측정값은 one-way ANOVA와 Scheffe's multiple range test (${\alpha}=0.05$)로 분석하였다. 결과: 열중합 의치상 레진인 Lucitone 199 ($17.82{\pm}5.13\;MPa$)의 결합 강도가 가장 높았으며, 도재인 Triceram ($12.97{\pm}2.11\;MPa$), 복합레진인 Sinfony ($6.00{\pm}1.31\;MPa$) 순으로 감소하였다. Lucitone 199와 Sinfony 군의 파절 양상은 대부분이 부착성 파절인 데에 반해 Triceram 군에서는 복합성 파절이 많았다. 결론: CAD/CAM을 이용한 절삭형 티타늄 구조물 상방에 전장용 심미 재료로는 열중합형 의치상 레진이 가장 강한 결합 강도를 보인다. 기존의 주조체의 유지구 등에서 얻는 강도에 비해 약하고, 부착성 파절이 많은 점 등은 향후 이들 재료와 티타늄간의 결합력을 높이기 위한 보다 많은 연구가 이루어져야 할 것을 시사한다. Statement of problem: Recently, titanium has become popular as superstructure material in implant dentistry because titanium superstructure can be easily milled by means of computer-aided design and manufacture (CAD/CAM) technique. But retention form such as nail head or bead cannot be cut as a result of technical limitation of CAD/CAM milling and bond strength between titanium and porcelain is not as strong as that of conventional gold or metal alloy. Purpose: The objective of this study was to evaluate the shear bond strength of three different materials: heat curing resin, composite resin, porcelain which were bonded to grade II commercially pure Titanium (CP-Ti). Material and methods: Thirty seven CP-Ti discs with 9 mm diameter, 10 mm height were divided into three groups and were bonded with heat curing resin (Lucitone 199), indirect composite resin (Sinfony), and porcelain (Triceram) which were mounted in a former with 7 mm diameter and 1 mm height. Samples were thermocycled for 1000 cycles at between $5-55^{\circ}C$. Shear bond strength (MPa) was measured with Instron Universal Testing Machine with cross head speed of 1 mm/min. The failure pattern was observed at the fractured surface and divided into adhesive, cohesive, and combination failure. The data were analyzed by one-way ANOVA and Scheffe's multiple range test (${\alpha}=0.05$). Results: Lucitone 199 ($17.82{\pm}5.13\;MPa$) showed the highest shear bond strength, followed by Triceram ($12.97{\pm}2.11\;MPa$), and Sinfony ($6.00{\pm}1.31\;MPa$). Most of the failure patterns in Lucitone 199 and Sinfony group were adhesive failure, whereas those in Triceram group were combination failure. Conclusion: Heat curing resin formed the strongest bond to titanium which is used as a CAD/CAM milling block. But the bond strength is still low compared with the bond utilizing mechanical interlocking and there are many adhesive failures which suggest that more studies to enhance bond strength are needed.

Grade 2, 4 티타늄 마이크로 임플랜트의 식립 및 제거 토크와 식립 후 조직학적 반응의 비교

강승택,권오원,성재현,경희문,박효상 대한치과교정학회 2006 대한치과교정학회지 Vol.36 No.3

마이크로 임플랜트는 순티타늄과 티타늄 합금을 사용하고 있다. 순티타늄의 경우 grade가 낮을 수록 생체적합성은 증가하나 기계적 성질이 낮다. 이에 본 연구에서는 순티타늄 grade 2와 grade 4를 재료로 한 마이크로 임플랜트를 각각 토끼의 다리뼈에 식립한 후 2, 8, 12주의 시간경과에 따른 조직학적 소견의 차이와 식립, 제거 시의 최대토크의 측정으로 그 티타늄 종류에 따른 차이를 살펴보았다. 토끼의 경골에 식립한 티타늄의 종류에 따른 식립시 및 시간의 경과에 따른 제거시의 토크를 측정하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 첫째, grade 2와 grade 4간의 식립 시 최대토크의 차이는 없었다. 둘째, 식립 후 2, 8, 12주 후의 제거 시 최대토크 측정에서 전체 마이크로 임플랜트의 그룹간 차이는 없었다. 셋째, 2주에서 8주로 시간이 경과함에 따라 제거 시 최대토크가 유의하게 증가하였으며 8주와 12주간에는 유의한 상관관계가 없었다. 따라서 유지력은 grade 2 티타늄과 비슷하지만 물리적 성질이 더 단단한 grade 4 티타늄을 마이크로 임플랜트 재료로 사용하는 것이 좋은 것으로 생각된다. The purpose of this study was to evaluate the light microscopic features and the maximum insertional and removal torque value of microimplants, made from titanium grade 2 or 4, in the tibia of 6 rabbits. First, the maximum torque values of microimplants at implantation were measured. After 2, 8, and 12 weeks of healing time, the microimplant-containing segments of tibia of 2 rabbits were removed and the maximum removal torque of each microimplant were measured. Comparisons of histologic examination and insertional and removal torque values were carried out for the two groups of microimplants. Removal torque values were significantly increased in both groups after 8 and 12 weeks as compared to 2 weeks after implantation. Other values measured did not show any statistically significant differences and there were no histological differences between grade 2 and 4 titanium. Based on these results, this study showed that there were no significant differences between grade 2 and 4 titanium. It seems better to use grade 4 titanium for making microimplants because grade 4 titanium is mechanically harder than grade 2 titanium and has similar retention.

표면변화에 따른 티타늄합금에의 골유착

원중희,서중배 충북대학교 의과대학 충북대학교 의학연구소 1996 忠北醫大學術誌 Vol.6 No.2

미세공표면을 갖는 순수 티타늄 fiber-metal로 둘러싸인 막대봉(porous coated)과 거친표면처리한 티타늄봉(rough-blasted)을 토끼의 원위대퇴골 골수강내에 삽입하여 시간경과에 따른 골유착의 유무 및 정도를 관찰하였다. 총 30마리의 토끼가 사용되었고, 15마리에는 Porous coated 삽입물을 삽입하였으며 15마리에는 rough-blasted 삽입물을 삽입하였다. 토끼는 각각 3마리씩 1, 2, 4, 6, 12 주에 희생되어 삽입물의 정중위부를 절편하여 조직학적으로 검사하였다. 전체삽입물주위에 골이 직접 닿은 부위의 비율을 측정한 결과 rough-blasted 티타늄봉과 porous-coated 티타늄봉 주위에 상당한정도의 골유착이 있었으며 전체군의 평균을 볼 때 rough-blasted 군은 36.5%, porous-coated군은 19.2% 에서 골유착이 있었다. 삽입물주위의 골형성 및 골유착은 삽입후 1주부터 관찰할 수 있었고, 4주 이후에는 골유착면적의 커다란 증가가 보이지 않았다. 임상적 의의 : 인공관절치환시 골시멘트를 사용하지 않는 경우 삽입물의 견고한 고정을 위해 삽입물 표면을 미세공처리하는 것이 필수적이며 보편적인 것으로 알려져 있다. 또한 보다 신속하고 확실한 고정을 위해 hydroxyapatite의 표면처리도 주장되고 있다. 하지만 유럽지역에서 시작된 비미세공처리한 티타늄합금의 인공관절 사용은 10년 이상 사용되고, 우수한 임상적, 방사선학적 결과를 보여주고 있다. 토끼에서 보이는 rough-blasted 티타늄봉에의 골유착이 미세골표면을 갖는 삽입물보다 우수하거나 비슷한 소견을 보여준 이 연구는 임상적, 방사선학적 우수성의 배경을 갖고있는 rough-blasted 티타늄합금의 인공관절 삽입물 사용의 이론적 근거를 보다 확실하게 하고 있다. 미세공표면 처리나 hydroxyapatite의 사용은 처리과정의 복잡성과 경제적인 비용, 또한 내재적인 단점이 많다. 따라서 특별한 적응증이 있는 경우가 아니라면 인공 관절치환술에서 rough-blasted 표면을 갖는 티타늄합금의 사용이 좋을 것으로 생각된다 The Purpose of this study was to see the host-bone response to pure titanium fiber-metal surrounding titanium alloy core and rough-blasted titanium alloy(Ti-6Al-4V) implants placed in the medullary cavity of distal femur of rabbit. Each rod was implnated into medullary cavity of tight distal femur through the knee. A total of thirty New Zealand rabbits were used. Fifteen were for fiber-metal rods and another fifteen were for rough blasted rods. The rabbits were killed at one, two, four, six, and twelve weeks after operation and studied histologically and histomorphometrically. Percentage implant perimeter surface length in contact with new bone were measured. Histomorphometry revealed excellent, comparable osseointegration onto rough-blasted titanium compared with fiber-metal titanium rod. When whole group means were compared, it was found that 36.5 percent of perimeter of the rough blasted implants was covered with bone compared with 19.2 percent of the perimeter of the fiber-metal coated implants. Peripheral bone formation and osseointegration was evident at one week, and quantitative plateau was reached at four weeks. Clinical relevance : Implantation with or without bone cement huts been a controversy among orthopaedic surgeons. Biological fixation was an alternative method introduced into the alrhroplasty field, but prerequisite was porous coated material or hydroxyapatite coated surface. However many Europian scientist suggested that a porous-coated surface is not necessary for osseointegration. Our study proved that nonporous-coated rough blasted titanium surface was enough for osseointegration not inferior to fiber-metal titanium surface. We have radiographic and clinical evidence that hip prostheses with rough-blasted titanium surface show osseointegration. The cost of manufacturing porous-coated prosthesis is high and the adverse effects of it are many. The use of rough-blasted surface may help to improve the functional outcome of total joint replacements and reduce the cost of arthroplasty.

한천중층시험법을 이용한 다양한 세포주의 티타늄 세포독성 비교

노태희,이명화,이승연,정문진 대한구강해부학회 2017 대한구강해부학회지 Vol.38 No.1

치과치료 시 다양한 합금과 레진 등의 재료들이 수복재, 보철재, 임플란트 식립 및 교정치료용으로 사용되고 있다. 이러한 재료들 중 티타늄은 탁월한 물리적 특성과 생체적합성으로 인해 골유착률이 높아 임플란트 매식체와 교정용 미니스크류로 사용되고 있다. 치과재료는 ISO에서 제시한 한천중층시험법으로 평가할 수 있으며, 이는 생물학적 적합성 평가에 가장 많이 사용되는 방법 중 하나이다. 임플란트 매식체는 ISO 조항에 명시된 섬유모세포와 상피세포뿐만 아니라 뼈모세포와 시멘트질모세포 등 다양한 종류의 세포들과 접촉할 수 있어 이러한 주변세포들에 대한 독성평가의 필요성이 요구된다. 따라서, 본 연구에서는ISO에서 제시한 섬유모세포(L-929)를 포함하여 뼈모세포(MC3T3-E1), 치은유래 섬유모세포(HGF-1), 시멘트질모세포(OCCM-30)를 이용하여 티타늄에 대한 세포독성을 확인하고 비교 평가함으로써 구강 내 생체적합 재료에 적용할 수 있는 각 세포주에 대한 기준을 제시하고자 하였다. 티타늄은 연마된 순티타늄 디스크를 사용하였으며, 음성 및 양성 대조군은 ISO에서 제시한 폴리에틸렌과 폴리우레탄 필름을 각각 디스크로 제작하여 사용하였다. 한천 위에 각 디스크를 평균 간격 20㎜로 위치시킨 후 세포독성을 관찰하였다. 음성 대조군은 모든 세포에서 탈색지수(Decolorization Index; DI)와 용해지수(Lysis Index; LI)가 0이었다. 그러나, 양성 대조군의 DI는 L-929, HGF-1세포에서 2, MC3T3-E1, OCCM-30세포에서 3이었으며, LI는 모든 세포에서 5였다. 티타늄 디스크에서의 DI와 LI는 L-929, HGF-1, MC3T3-E1 그리고 OCCM-30세포에서 모두 0이었다. 본 실험 결과, 음성 대조군의 모든 세포에서는 세포독성을 나타내지 않는 반면 양성 대조군에서는 세포독성이 뚜렷하게 나타났다. 티타늄 디스크군의 L-929, HGF-1, MC3T3-E1 그리고 OCCM-30세포는 모두 세포독성이 없었다. 따라서 ISO에서 제시한 L-929세포를 비롯하여 본 실험에서 사용한 HGF-1, MC3T3-E1 그리고 OCCM-30세포 모두 치과재료에 대한 세포독성 시험에서 표준 세포주로 사용할 수 있을 것으로 생각된다.

양극산화와 순환 석회화전처리하여 개질한 티타늄 메쉬의 이반드로네이트 처리 효과

변선미,김경선,신재우,오정자,김태환,장용석,이민호,배태성,안승근 대한치과재료학회 2023 대한치과재료학회지 Vol.50 No.4

티타늄 메쉬는 결손된 치조제의 증강 및 임플란트 주위 골의 재생을 유도하기 위한 목적으로 사용되고 있으나, 티타늄의 생체불활성을 개선해야 한다. 본 연구에서는 나노튜브 구조의 TiO2 층이 형성된 티타늄 메쉬에 인산칼슘 코팅층과 이반드로네이트를 탑재하여 생체활성도와 골재생 향상에 대한 효과를 평가하였다. 티타늄 메쉬를 다음의 네 그룹으로 나누어 표면 처리를 시행하였다: (1) 무처리, (2) 나노튜브 TiO2 층 형성, (3) 나노튜브 TiO2 층 형성 후 순환 석회화전처리 (인산칼슘 코팅층), (4) 나노튜브 TiO2 층 형성 후 인산칼슘 코팅 및 이반드로네이트 탑재. 이반드로네이트의 생체 외 방출량은 자외선-가시광선 분광광도계로 분석하였고, 생체활성도는 유사체액에 침지한 후 표면층의 변화를 X-선 회절기, 에너지 분산 분광계 및 고분해능 전계방출 주사전자현미경로 평가하였다. SBF에 침지된 (4) 그룹의 표면에는 수산화인회석이 균일하게 분포되어 있었으며, 시간이 지남에 따라 칼슘과 인의 함량도 증가하여 생체활성이 향상되었다는 것을 확인하였다. 10일 동안 지속적으로 방출된 이반드로네이트는 골과 티타늄 메쉬의 골융합이 강화되는 메커니즘을 실현하는 데 도움이 될 수 있다. 이러한 결과는 나노구조의 티타늄메쉬 표면에 인산칼슘이 석출됨에 따라 생체활성이 향상되었음을 알 수 있었다. 또한, 결합된 이반드로네이트가 티타늄 메쉬의안정성을 개선하며 골재생을 유도하는 유효한 수단이 될 수 있을 것으로 생각된다. Titanium mesh is commonly employed to reinforce missing alveolar ridges and promote bone regeneration around implants. However, the bioinertness of titanium mesh must be improved. This study evaluated the effect of improving bioactivity and bone regeneration by loading a calcium phosphate coating layer and ibandronate onto a titanium mesh with a nanotube-structured TiO2 layer. The surface treatment of titanium mesh was divided into four groups: (1) No treatment; (2) Formation of nanotube TiO2 layer; (3) Cyclic calcification pretreatment (calcium phosphate coating layer) after the formation of a nanotube TiO2 layer; (4) Calcium phosphate coating and ibandronate loading after the formation of a nanotube TiO2 layer. The release amount of ibandronate was analyzed using a UV spectrophotometer, and bioactivity was assessed through XRD, EDS, and HR FE-SEM to observe changes in the surface layer after immersion in simulated body fluid (SBF). Hydroxyapatite was uniformly distributed on the surface of the (4) group immersed in SBF, and calcium and phosphorus content also increased over time. This result supported that bioactivity was improved. The continuous release of ibandronate over 10 days may contribute to realizing a mechanism that improves osseointegration between bone and titanium mesh. These results showed that bioactivity was improved as calcium phosphate precipitated on the surface of the nanostructured titanium mesh. Additionally, it is believed that combined ibandronate can effectively increase the stability of titanium mesh and promote bone regeneration.

$Nd:YVO_4$ 레이저 조사에 따른 티타늄의 표면특성 평가: 예비 연구

김애라,박지윤,김연,전세원,서윤정,박상원,Kim, Ae-Ra,Park, Ji-Yoon,Kim, Yeon,Jun, Sei-Won,Seo, Yoon-Jeong,Park, Sang-Won 대한치과보철학회 2013 대한치과보철학회지 Vol.51 No.3

연구 목적: 본 연구는 서로 다른 세가지 블라스팅 처리를 한 티타늄 디스크에$Nd:YVO_4$ 레이저 조사 조건을 달리한 후 조사하여 티타늄의 표면 거칠기 및 표면 변화를 관찰하기 위함이다. 연구 재료 및 방법: 디스크 형태의 상용 순수 티타늄 시편을 30개 준비하여 시료 표면을 각각 10개씩 $ZrO_2$ (zirconium dioxide), $Al_2O_3$ (aluminium oxide), RBM (resorbable blasted media)으로 블라스팅(blasting)하고 초음파 세척하였다. $Nd:YVO_4$ 레이저(Laser Pro D-20, Laserval $Korea^{(R)}$, Seoul, South Korea)에서 주사속도(100, 300, 500 mm/s)와 시간당 진동량(반복률) (5, 15, 35 kHz)을 다르게 하여 9가지 조건을 설정하였다. 레이저 조사 후 주사전자현미경, X-선 회절 분석 및 에너지 분산X선 분광분석, 표면 거칠기 분석을 통해 각 시편을 평가하고 분석하였다. 결과: 주사전자현미경의 결과 레이저 조사를 시행하지 않은 티타늄 표면은 방향성이 없는 불규칙한 형상을 보였고 레이저 조사를 처리한 시편은 특징적인 형태가 관찰되었다. X-선회절분석결과$ZrO_2$, RBM 의 고유피크는 관찰되지 않았으나 $Al_2O_3$분사한 군에서는 알루미나의 고유 피크가 관찰되었다. 에너지 분산X선 분광분석을 통해 관찰한 티타늄의 산화도 경향성과 표면 거칠기는 유사하였다. 표면 거칠기는 주사속도와 반복률에 따른 차이를 보였다(P<.05). 결론: 레이저 조사 조건에 따라 티타늄 디스크의 미세구조와 표면 거칠기가 변화되었다. 레이저 조사는 골유착을 증진시키기 위한 임플란트 표면을 변화시키는 방법중의 하나로 여길 수 있을 것이다. Purpose: This study was conducted to evaluate the roughness and surface alternations of three differently blasted titanium discs treated by $Nd:YVO_4$ Laser irradiation in different conditions. Materials and methods: Thirty commercially pure titanium discs were prepared and divided into three groups. Each group was consisted of 10 samples and blasted by $ZrO_2$ (zirconium dioxide), $Al_2O_3$ (aluminum oxide), and RBM (resorbable blasted media). All the samples were degreased by ultrasonic cleaner afterward. Nine different conditions were established by changing scanning speed (100, 300, 500 mm/s) and repetition rate (5, 15, 35 kHz) of $Nd:YVO_4$ Laser (Laser Pro D-20, Laserval $Korea^{(R)}$, Seoul, South Korea). After laser irradiation, a scanning electron microscope, X-ray diffraction analysis, energy dispersive X-ray spectroscopic analysis, and surface roughness analysis were used to assess the roughness and surface alternations of the samples. Results: According to a scanning electron microscope (SEM), titanium discs treated with laser irradiation showed characteristic patterns in contrast to the control which showed irregular patterns. According to the X-ray diffraction analysis, only $Al_2O_3$ group showed its own peak. The oxidation tendency and surface roughness of titanium were similar to the control in the energy dispersive X-ray spectroscopic analysis. The surface roughness was inversely proportional to the scanning speed, whereas proportional to the repetition rate of $Nd:YVO_4$. Conclusion: The surface microstructures and roughness of the test discs were modified by the radiation of $Nd:YVO_4$ laser. Therefore, laser irradiation could be considered one of the methods to modify implant surfaces for the enhancement of osseointegration.

티타늄의 표면처리방법에 따른 티타늄-세라믹 보철시편의 결합강도와 계면특성

정인성(In-Sung Chung),김치영(Chi-Young Kim) 한국콘텐츠학회 2010 한국콘텐츠학회논문지 Vol.10 No.10

티타늄 표면처리방법 중 gold 코팅, TiN 코팅, 그리고 전용결합재를 복합적으로 사용하여 티타늄과 세라믹의 결합강도에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 티타늄과 세라믹의 3점 굽힘 결합강도를 측정한 결과, TiN 코팅과 전용결합재로 처리한 SPTB군이 72.20(±5.25)㎫로 가장 높게 나타났으며, 전용결합재로 처리한 SPB군(67.66(±12.10)㎫), gold 코팅과 전용결합재로 처리한 SPGB군(46.95(±12.48)㎫), 코팅과 전용결합재로 처리하지 않은 SP군(43.80(±5.12)㎫) 순으로 나타났다. 시편들의 결합강도를 통계 분석한 결과, 전용 결합재로 처리한 SPB군과 TiN코팅과 전용결합재로 처리한 SPTB군이 결합력이 유사하게 나타났으며, 전용결합재로 처리한 군(SPB)이 처리하기 않은 군(SP)에 비하여 결합력이 높게 나타났으며, TiN 코팅한 군(SPTB)이 gold 코팅한 군(SPGB)에 비하여 결합력이 높게 나타난 것으로 관찰되었다. The bonding strength between titanium and ceramic were analyzed according to the bonding agent and the coating methods of Au and TiN respectively. The bonding strength was measured through the 3 point bending test. Consequently, the bonding strength of the special bonding agent after the TiN coated (SPTB) group was 72.20(±5.25)㎫ which was the strongest one among groups. The bonding strength of the special bonding agent treated only (SPB) group was 67.66(±12.10)㎫, the special bonding agent after the Au coating SPGB group was 46.95(±12.48)㎫ and the SP group was 43.80(±5.12)㎫. Taking these results into account, the bonding strength of the SPB group shows the same as it of the SPTB group, however, it is stronger than SP group. And the TiN coated SPTB group shows the stronger bonding strength than the Au coated SPGB group.