티타늄 상에 전기화학적 증착 방법을 이용한 콜라겐 함유 수산화인회석 코팅 연구 (A study on coating of collagen-containing hydroxyapatite on titanium using electrochemical deposition method)

서지정보

· 발행기관 : 대한치과재료학회
· 수록지 정보 : 대한치과재료학회지 / 49권 / 4호 / 199 ~ 212페이지
· 저자명 : 최병한, 박영준, 송호준

초록

본 연구에서는 전기화학증착(electrochemical deposition; ECD) 방법을 이용하여 티타늄 상에 뼈의 주성분인 수산화인회석(hydroxyapatite; HAp)와 콜라겐(collagen; Col)이 함께 결합된 생체모사형 코팅을 수행하였다. 시편은 단순 연마한CP-Ti (Ti-As)과 전기화학적으로 거칠기를 부여한 CP-Ti (Ti-R) 디스크(직경 10 mm)를 준비하였다. 전해질은 Ca(NO3)2와NH4H2PO4가 혼합된 용액(E)과 이 용액에 콜라겐(Type-I)을 혼합한 용액(ECol)을 사용하였다. ECD 처리는 -5 mA,-10 mA, -15 mA의 전류 세기를 갖는 펄스형 음전류를 각각의 시편에 인가하여 수행하였다. 시편을 처리하는 동안전해질 용액은 37 ℃를 유지하였다. 이렇게 제조한 시편을 Ti-As-E-5, Ti-As-E-10, Ti-As-E-15, Ti-As-ECol-5, Ti-As-ECol-10,Ti-As-ECol-15, Ti-R-E-5, Ti-R-E-10, Ti-R-E-15, Ti-R-ECol-5, Ti-R-ECol-10, Ti-R-ECol-15 이라고 각각 명명하였다. 각시편들의 표면 형상을 관찰한 결과, Ti-As-E 시편들 표면에는 나노막대 형태의 결정들이 균일하게 형성되었다. Ti-As-ECol시편 상에 형성된 나노결정들은 Ti-As-E 시편에 비하여 길이가 더 짧아졌다. X-선 회절(X-ray diffraction; XRD) 패턴분석 결과 Ti-As-E 시편들에서 저결정성 HAp 구조가 확인되었다. Ti-As-ECol 시편에서는 Ca-P 화합물과 관련된 X-선회절 패턴을 관측할 수 없었지만, 투과전자현미경(transmission electron microscope; TEM)의 selected area electrondiffraction(SAED) 패턴 분석으로부터 HAp 구조를 확인하였다. FT-IR (Fourier-transform infrared spectroscopy)을 이용한화학적 특성을 분석한 결과, Ti-As-Ecol 시편들에서 콜라겐에 기인한 amide 피크가 관찰되었으며, 이들은 모두 carbonateapatite 구조를 가지고 있었다. Ti-R-E와 Ti-R-ECol 시편에서도 시편의 거친 형상이 유지되면서 Ti-As 시편에서와 유사하게HAp 결정들이 코팅된 것을 확인하였다. 본 연구결과는 향후 티타늄 임플란트의 생체모사형 표면처리 방법을 개발하는데적용될 수 있을 것으로 기대된다.

영어초록

In this study, a biomimetic coating in which hydroxyapatite (HAp) and collagen (Col), the major components of bone, werecoated together on titanium was performed using the ECD method. The polished CP-Ti (commocially pure–titanium) disks (Ti-As),and the roughened CP-Ti disks (Ti-R) fabricated by anodic oxidation method were prepared. An electrolyte (E) was preparedby mixing Ca(NO3)2 and NH4H2PO4. Collagen-contaiing electrolyte (ECol) was prepared by adding collagen (Type-I) to E electrolyte.
A pulse-type negative electric current of -5 mA, -10 mA, and -15 mA was applied to the titanium specimens, respectively.
The temperature of electrolyte solution was maintained at 37℃. The fabricated specimens were named to Ti-As-E-5, Ti-As-E-10,Ti-As-E-15, Ti-As-ECol-5, Ti-As-ECol-10, Ti-As-ECol-15, Ti-R-E-5, Ti-R-E-10, Ti-R-E-15, Ti-R-ECol-5, Ti-R-ECol-10, and Ti-R-ECol-15,respectively. The nanorod-shaped crystallites were evenly formed on the surface of Ti-As-E groups. The length of nanorodson Ti-As-ECol groups was shorter than that on Ti-As-E groups. A low crystalline HAp structure was detected in X-ray diffraction(XRD) patterns of Ti-As-E groups. For Ti-As-ECol groups, the HAp structure was confirmed by analysis of the selected areaelectron diffraction (SAED) patterns obtained from a transmission electron microscope (TEM). Fourier-transform infrared spectroscopy(FT-IR) spectra of Ti-As-ECol groups showed the amide peaks assigned to collagen and related to carbonate apatite. Similarlyto the Ti-As specimens, HAp crystallites were coated on Ti-R-E and Ti-R-ECol groups and their surface roughness was maintained.
It is expected that the results of this study could be applied to the development of a biomimetic surface treatment methodfor titanium implants.

참고자료

· 없음