PMMA를 첨가한 해면골 대체 다공질 수산화아파타이트 지지체의 동결-젤 주조 공정을 이용한 제조 및 특성 평가 = Fabrication and characterization of porous hydroxyapatite scaffolds with PMMA additin using freeze-gel casting method

국문 초록 (Abstract)

기공 제어가 가능한 다공질 인공 지지체를 제조하기 위해 HA (Hydroxyapatite) 분말에 기공형성제 역할을 하는 PMMA (Polymethyl methacrylate) 분말을 첨가하여 TBA를 용매로 한 slurry를 합성한 후 동결-젤 주조와 소결을 거쳐 주상형 기공채널이 상호 연결되어 있는 다공질 HA 지지체를 제조하였다. XRD를 통해 PMMA 분말의 첨가량에 따른 HA 지지체의 결정구조를 분석하였고, SEM을 이용하여 지지체의 표면 및 내부 단면을 관찰하였는데, 소결과정에서 PMMA의 탈지가 지지체의 내부구조와 HA 분말의 결정성에 영향을 미치는 것으로 결과가 나타났다. 또한 지지체의 물리적 및 기계적 특성을 평가하여 기공형성제의 첨가량을 조절함으로써 기공률 및 기공 크기와 압축 강도를 측정하고, Micro-CT를 이용하여 내부 기공 분포를 관찰한 후 기공의 조성과 물성의 상관관계를 분석하였다. HA 지지체가 천연 해면골과 구조 및 특성이 상당히 유사하고, 다양한 크기의 기공형성제의 첨가량을 조절함으로써 기공률 및 기공 크기와 압축 강도를 제어할 수 있음을 알 수 있었다. PMMA 첨가 다공질 HA 지지체가 조직공학용 인공 골지지체로서 자가골을 대체하여 사용이 가능한 것으로 확인할 수 있다.

목차 (Table of Contents)

• 차 례
• 1. 서론 1
• 2. 이론 및 문헌조사 6
• 2.1 해면골의 정의 및 특징 6
• 2.2 생체재료의 정의 및 특징 9
• 2.2.1 수산화아파타이트 (HA) 11
• 2.2.2 Polymethyl methacrylate (PMMA) 14
• 2.3 해면골 대체용 3차원 다공성 세라믹 인공 골지지체 17
• 2.3.1 다공성 세라믹 인공 골지지체의 조건 19
• 2.3.2 다공성 세라믹 인공 골지지체의 제조 21
• 2.3.3 기공의 조성 및 기계적 성질과의 상관 관계 23
• 2.4 동결-젤 주조 (Freeze-gel casting) 25
• 2.4.1 콜로이드 입자간의 상호작용 27
• 2.4.2 세라믹 현탁액의 제조 29
• 3. 실험방법 31
• 3.1 HA 및 PMMA 분말의 특성 평가 31
• 3.2 Freeze-gel casting slurry의 제조 32
• 3.3 Freeze-gel casting 및 소결 공정 33
• 3.4 다공성 세라믹 인공 골지지체의 특성 평가 35
• 3.4.1 결정상 분석 35
• 3.4.2 미세구조 관찰 35
• 3.4.3 물성 측정 35
• 3.4.4 Micro-CT 분석 36
• 3.4.5 기계적 특성 평가 36
• 4. 결과 및 고찰 37
• 4.1 HA 및 PMMA 분말의 특성 평가 37
• 4.1.1 HA 분말의 결정상 37
• 4.1.2 PMMA의 입도 및 형상 37
• 4.2 HA 지지체의 구조적 특성 40
• 4.2.1 소결 전후의 HA 지지체의 결정상 40
• 4.2.2 HA 지지체의 미세구조 43
• 4.2.3 HA 지지체의 3차원적 기공 분포 50
• 4.2.4 HA 지지체의 기공 직경에 따른 기공 조성 57
• 4.3 HA 지지체의 기계적 특성 63
• 4.3.1 HA 지지체의 물리, 기계적 특성 63
• 4.3.2 HA 지지체의 기공 조성과 기계적 특성의 상관관계 67
• 5. 결론 71
• 6. 참고문헌 73
• 7. Abstract 78