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연구 목적:높은 외력이 작용하는 부위의 임플란트 재료로서 사용되고 있는 Ti-6Al-7Nb 합금의 골유착을 개선하기 위한 방법의 하나로서 나노튜브 TiO_2 층 생성하고 전석회화 처리한 다음 유사체액 중에서의 활성도를 알아보고자 하였다.
연구 재료 및 방법:양극산화처리는 glycerol에 20 wt% H_2O와 1 wt% NH4F를 혼합하여 준비한 전해질 수용액에 전압 20 V, 전류밀도 20 mA/㎠의 조건에서 1시간동안 통전하였다. 전석회화처리는 80℃의 Na_2HPO_4 수용액에 30분 동안 침적하고, 이어서100℃의 Ca(OH)_2 포화 수용액에 30분 동안 침적하였으며, 500℃에서 2시간 동안 열처리하였다. 전석회화처리 후 표면층의 생체활성도를 조사하기 위해 36.5℃, pH 7.4의 유사체액에 10일 동안 침적하였다.
결과: 1. 나노튜브 TiO_2 층은 높은 자기정렬 형태를 갖고 큰 직경의 튜브들 사이 공간에 상대적으로 작은 직경의 튜브들이 생성되는 형태로 치밀한 구조를 이루었으며, 상부에서 하부로 갈수록 직경 감소를 보였다. 2. 1 wt% NH4F와 20 wt% H_2O를 함유하는 glycerol 전해액에서 20 V의 전압을 인가하여 생성된 나노튜브들의 평균 길이는 517.0 ± 23.2 nm를 보였다. 3. 나노튜브 TiO_2 층의 생체활성도는 80℃의 0.5 M Na_2HPO_4 수용액과 100℃의 Ca(OH)_2 포화 수용액에 침적하는 전석회화처리 군의 경우에 크게 개선되어, 아파타이트의 석출 과정에서 나타나는 치밀한 돌기상과 이들을 가로지르는 미세 균열상이 관찰되었다.
결론: Ti-6Al-7Nb 합금을 나노튜브 TiO_2 층 생성 후 전석회화 처리한 결과 생체활성도가 개선되었다.
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참고문헌 (25)
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Beranek R / 2003 / Self-Organized Porous Titanium Oxide Prepared in H2SO4/HF Electrolytes / Electrochem Solid-State Lett 6 : 12 ~ 14
Cai Z / 2003 / Electrochemical characterization of cast titanium alloys / Biomaterials 24 : 213 ~ 218
Cheang P / 1996 / Addressing processing problems associated with plasma spraying of hydroxyapatite coatings / Biomaterials 17 : 537 ~ 544
De Andrade MC / 2000 / Microstructure of ceramic coating on titanium surface as a result of hydrothermal treatment / J Mater Sci Mater Med 11 : 751 ~ 755
Eisenbarth E / 2004 / Biocompatibility of beta-stabilizing elements of titanium alloys / Biomaterials 25 : 5705 ~ 5713
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