전복 패각을 이용한 베타 제삼인산칼슘의 합성 및 물리화학적 특성

Abstract

치주질환을 비롯한 다양한 원인으로 유도되어지는 골 소실의 치료 및 시술 방법으로는 소실된 치조골의 골 결손부를 치은 조직이 덮지 못 하도록 다양한 종류의 골 이식재를 사용하여 시행되어지는 골 이식술(Bone grafting) 및 골유도 재생술(Guided bone regeneration, GBR) 등이 있다. 이는 골 이식재가 임플란트와 치주 조직 간의 결합력을 향상시켜 골 재생 효과를 높여주고, 골 이식재로 메워진 골 결손부의 신생골 형성에 효과적이기 때문이다. 이러한 골 이식술이 기능적 뿐만 아니라 심미적 기능으로 보편화됨에 따라 수술 및 시술에 앞서 골 결손부의 잔존 골량이 부족한 경우를 대비한 다양한 종류의 골 이식재 중 장단점을 고려하여 자신에게 맞는 골 이식재를 선택하는 것 또한 중요한 치료 요소로 꼽히고 있다. 현재까지 많은 타입의 합성생체재료로 제작된 이식재가 많이 연구 되고 있다. 베타 삼 인산칼슘 (β-TCP) 는 휼륭한 생체재료로서 골 재생에 좋은 효과를 보이고 있다.

본 연구의 목적은 전복 패각에서 효율이적이고 생체안정성이 좋은 β-TCP (beta Tricalcium Phosphate)를 제조하는 과정 및 고 순도의 β-TCP를 제작하여 이식재의 합성재료로서의 생체적합성 및 안정성을 한국 식품 의약품 안전처 (Ministry of Food and Drug Safety, MFDS)와 한국 식품의약품 안전평가원 (National Institute of Food and Drug Safety Evaluation, NiFDS) 에서 제공한 의료기기 평가가이드라인에 의거하여 생물학적, 물리·화학적 특성을 분석하여 골 이식 시 예견성이 좋고, 효율적이며 경제적인 합성 골 이식재를 합성할수 있는 생체재료로서의 각각의 특성을 평가하고자 하였다. 전복 패각을 수거하여 삼차 증류수 및 과산화수소로 여러번 세척하여 패각에 붙은 이물질을 제거하였다. 깨끗이 세척된 전복 패각을 950 ℃에서 소결하여 산화칼슘을 제작하였고 얻어진 산화칼슘은 물과 반응하여 수산화칼슘용액으로 만들고 이산화탄소 주입 방법을 이용하여 탄산칼슘 침전 용액을 만들었다. 탄산칼슘 침전용액은 여과지로 여과하여 70 ℃에서 10시간 건조하여 고순도의 탄산칼슘 분말을 제조하였다. 제조된 탄산칼슘은 10% 인산용액과 반응하여 침전이 일어나게 한 다음 얻어진 침전물을 수세 및 여과과정을 거친 후 70 ℃에서 10시간 건조하여 고순도 인산1수소칼슘 분말을 제조하였다. 제조된 인산1수칼슘 분은 산화칼슘과 몰 반응을 하여 삼 인산칼슘을 제조하였고 수세, 여과 및 건조과정을 거쳐 고 순도 삼 인산칼슘분말을 제조하였다. 제조된 삼 인산칼슘분말을 1150 ℃에서 소결하여 고 순도 베타 삼 인산칼슘분말을 제작하였다. 전복 패각으로부터 만들어진 고 순도 베타 삼 인산칼슘의 물리화학적 특성은 주사현미경을 이용하여 표면분석, Ca/P 비율 분석 및 결정상 분석을 하였으며 화학적 성분 구조 분석을 위하여 적외선 분광 분석기를 이용하여 분석을 시행 하였다. 생체 적합성실험을 위하여 구강 정상세포(HNOKs)와 인체 조골세포(MG-63)를 이용하여 세포독성 실험을 시행하였다.