임플란트 표면의 화학적 개질 방법

임플란트 표면의 화학적 개질 방법은 다음과 같습니다.

티타늄과 티타늄 합금은 임플란트 준비의 주요 재료입니다. 순수 티타늄은 대기 환경에서 자연적으로 높은 표면 에너지의 이산화티타늄 표면층을 형성할 수 있지만, 이 표면층은 공기 중의 무기 이온과 유기 탄화수소를 단시간에 흡수하여 매우 강한 접착력을 갖는 치밀한 산화막을 형성합니다. 표면의 화학적 구성을 변경하고 친수성을 줄입니다.

현재 일부 이론에서는 친수성 표면이 생물학적 활성이 높아 조골세포의 부착과 확장에 도움이 되어 조기 골형성을 촉진한다고 제안하는 경향이 있습니다. 따라서 티타늄 표면의 친수성을 향상시키는 방법이 연구 핫스팟이 되었습니다. 이 기사에서는 임플란트의 친수성을 향상시키기 위한 여러 변형 방법을 분석하고 비교하여 골형성 효과에 대한 검토를 제공합니다.

1. 샌드블래스팅 및 애시드 에칭 표면 처리 방법

샌드블래스팅은 임플란트 표면에 뼈와 같은 구멍을 형성하여 표면 거칠기를 높이고 조골세포의 성장을 촉진할 수 있습니다. . 그러나 이 처리만으로 얻은 거친 표면은 고르지 못하고 샌드블래스팅 재료의 입자가 남아 있습니다. 깨끗하고 균일한 거친 표면을 형성하기 위해 임플란트를 샌드블라스팅 후 다양한 산성 용액에 담그고 에칭했습니다.

순전히 기계적으로 변형된 임플란트에 비해 산성 에칭은 금속 표면의 산화막을 에칭하고 친수성을 높이며 조골세포와 더 잘 결합하여 골유착 능력을 향상시킬 뿐만 아니라 임플란트 토크도 크게 증가시킵니다. 그러나 샌드블래스팅과 산 에칭(SLA)으로 처리된 티타늄 임플란트의 표면이 공기에 노출되면 미세 구조에 탄화가 형성되어 재료가 소수성으로 보이게 됩니다.

그래서 학자들은 불활성 가스의 보호하에 순수 티타늄 소재와 티타늄-지르코늄 합금 소재를 샌드블래스트하고 산 에칭한 다음 0.9% NaCl 용액에 보관하여 탄화 오염을 격리하고 사용할 수도 있습니다. 임플란트 표면에 이산화티타늄 나노입자를 형성하거나, 체내에 이식하기 전 컨디셔닝 용액에 임플란트를 담가두어 임플란트 표면의 화학적 조성을 개선하고 표면 에너지를 증가시킵니다.

2. 레이저 표면 처리 방법

임플란트의 레이저 처리 과정에서 표면과 직접적인 접촉이 없고, 새로운 불순물 오염이 발생하지 않으며, 가공 정밀도가 높고, 작은 열 영향 구역. 일부 학자들은 레이저를 사용하여 지르코늄 임플란트를 변형시켰는데, 이를 아메리칸 폭스하운드에 3개월간 이식한 결과, 초기 안정성, 2차 안정성, 골유착률 측면에서 지르코늄 임플란트와 티타늄 임플란트 사이에 큰 차이가 없다는 사실을 발견했습니다.

레이저 에너지 밀도를 조절함으로써 티타늄은 초친수성 표면을 형성하고 대기 환경에서 약 30일 동안 유지할 수 있습니다. 또한 펨토초 레이저를 이용하면 순수 티타늄 표면에 세포 접착과 성장에 도움이 되는 다단계 거칠기를 만들어 임플란트의 생체적합성을 향상시키고 임플란트 표면의 조골세포의 접착과 성장을 촉진할 수 있습니다. .

일부 학자들은 펨토초 레이저를 사용하여 2mg/ml가 함유된 나노 수산화인회석 용액에 임플란트를 변형시켜 임플란트 표면이 미세한 형태를 형성하고 칼슘-인 코팅을 동시에 증착할 수 있도록 한 다음, 레이저 조사 에너지의 증가는 조골세포의 접착을 촉진할 수 있습니다. 이 수정 방법은 SLA보다 더 강한 뼈 결합을 제공합니다. 레이저 소성 Ti-6Al-4V 임플란트는 기존의 기계 가공 임플란트보다 골형성 특성이 더 좋습니다.

3. 표면 산화 방법

양극산화 방법은 순수 티타늄 표면에 TiO2 나노튜브를 균일하게 분포하고 배열하여 조골세포와 뼈의 결합을 촉진할 수 있습니다. 나노튜브의 직경은 생물학적 효과에 큰 영향을 미칩니다. 현재 생물학적 연구는 주로 30-100nm 사이의 튜브 직경에 초점을 맞추고 있으며, 그 중 70-100nm 직경의 TiO2 나노튜브는 중간엽 줄기세포의 조골세포로의 분화를 크게 촉진하고 임플란트 주변의 골유착을 더 잘 촉진할 수 있습니다.

연구 결과 나노튜브의 직경이 30nm에서 190nm로 증가하면 접촉각이 35°에서 2°로 감소하는 것으로 나타났습니다. Yoriya 등은 양극산화 방법을 사용하고 0.5~2% 불화수소산을 함유한 디에틸렌 글리콜을 전해질로 사용하여 티타늄 시트 위에 직경 350nm의 TiO2 나노튜브 배열을 제조했습니다.

산화 처리 시간을 120시간으로 연장한 결과, 양극 산화 처리 시간이 나노튜브 직경에 미치는 영향은 불산 함량과 산화 처리 시간 모두에서 결정되었습니다. 나노튜브의 직경.

Aiempanakit의 연구에서는 전압이 증가함에 따라 양극 산화율과 나노튜브 길이가 크게 증가하고 나노튜브 직경도 산화 전압과 직접적인 관련이 있다고 믿고 있습니다. 위의 연구는 나노튜브의 직경과 길이가 전해질, 산화 시간 및 산화 강도에 의해 결정된다는 것을 보여줍니다.

나노튜브의 직경이 커질수록 친수성과 표면에너지가 증가한다. 대구경 나노튜브는 지속적인 약물 방출에 더 큰 이점을 갖고 있지만, 생체 이용률에 대한 관련 연구는 여전히 부족합니다. Bayati 등은 마이크로 아크 산화를 사용하여 바나듐이 첨가된 티타늄 표면에 TiO2 나노튜브보다 더 친수성인 표면을 형성했습니다. 일부 학자들은 뼈-임플란트 통합 능력을 평가하기 위해 이중 형광 라벨링 방법을 사용하여 "뇌 모양" 형태의 미세 아크 산화 TiO2 임플란트를 토끼 대퇴골과에 이식했습니다.

연구 결과, '뇌 모양' 형태의 산화물 층은 미크론 크기의 홈과 나노 크기의 기공으로 구성되어 있으며, 초친수성 임플란트이며, 보다 빠른 초기 광물화 속도를 가지고 있는 것으로 나타났습니다. SLA. 또한, UV 광촉매는 티타늄 임플란트의 골유착을 증가시킬 수 있습니다.

자외선 조사 후 TiO2의 표면 분자구조는 표면에 산소 공극이 발생하여 Ti4+ 자리가 Ti3+ 자리로 바뀌고, 이는 공기 중 해리된 물을 쉽게 흡수하여 수산기를 형성하여 물 접촉각을 0°에 가깝게 만듭니다. .

따라서 최근 일부 학자들은 음극분극, 수소환원, 이온주입 등을 이용해 나노튜브를 가공해 산소 공석과 표면 결합 에너지가 더 높은 Ti-OH의 결함 구조를 형성하는 방법을 연구하고 있다. 초친수성은 자외선 활용도를 크게 향상시킬 수 있으며, 파장 범위는 가시광선까지 포함할 수 있어 친수성을 장기간 유지할 수 있습니다.

또한 UV 광촉매 작용은 임플란트 표면의 탄화수소 오염을 줄이고 임플란트의 항균 특성을 향상시킬 수도 있습니다.