• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.20.1-20.1
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• 2011

타이타늄의 내부식 특성은 분해하기 어려운 산화물의 보호피막을 형성 함으로서 무독성의 생체친화적 성질을 가지고 있어 심장밸브, 인공 뼈 등 신체 조직의 이식에 사용될 만큼 인체에 무해한 금속으로 의료용으로 많이 응용되고 있다. 본 강연에서는 생체재료로써 의료용 타이타늄의 적용현황을 소개하고, 이를 통해 타이타늄의 가치를 다시 한번 재고하고자 한다. 타이타늄 임플란트에서 그 표면과 골사이의 골유착(osseointegration)은 성공적인 임상결과를 얻기 위한 중요한 요소 중의 하나이다. 1960년대에는 기계가공 된 매끈한 형태의 타이타늄 표면을 시작으로 골유착을 얻고자 하였다. 이러한 시도를 통해 임플란트가 점차 대중화 되면서 1980년대 부터 타이타늄 표면과 골과의 유착을 조기에 실현하고, 골유착 강도를 강화하기 위해 다양한 표면기술이 개발 되기 시작하였다. 크게는 1. 표면적 증대 기술, 2. 화학적 방식을 통한 표면기술, 3. 생체활성 유도형 표면기술, 4. 서방출 등을 응용한 골유도 및 활성 조절형 표면기술 등이 개발되어 제품화 되거나 그 연구가 진행 중에 있다. 다양한 표면기술에 대한 흐름을 이해하고 이에 대한 장, 단점을 이해함으로써 앞으로 기술적으로 극복해 나가야 할 과제를 제시하고자 한다. 또한 다양한 표면기술에 대한 유효성과 그에 대한 중, 장기 안전성에 대한 중요성을 이해하고 이를 평가하기 위한 여러 가지 절차와 방법 소개를 통해 신뢰성 있는 연구개발이 될 수 있기 바란다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.46-46
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• 2010

최근 상압 저온 플라즈마에서 발생되는 UV와 화학적 활성종들을 이용한 체내 조직 분해 처리, 피부 및 혈관 표면 처리, 대기 및 액체 정화 처리 등의 생체 의료적 응용이 활발하게 연구되고 있다. 이러한 플라즈마에서는 처리 대상 외의 생체 조직의 손상을 최소화 할 수 있는 기술이 필요하며, 이 조건이 확보된 상태에서 처리 목표 대상에 따른 플라즈마 특성, 즉 선택적 생성종 제어와 플라즈마 온도를 안정적으로 관리할 수 있어야 한다. 인체 내부 조직에 대하여 유효 활성종 등의 직접적인 작용이 필요할 경우 밀리미터 크기 이하의 미세침습성 플라즈마를 활용하게 된다. 이 경우 방전 특성을 간접적으로만 관측 가능하여 주변 조직과 플라즈마 간의 상호 영향 등이 고려되어야 하므로 직접적인 관측이 가능한 인체 외부에서 발생된 플라즈마에 비해서 더욱 정교한 제어가 필요하다. 본 연구에서는 미세 침습성 플라즈마의 발생 메커니즘 및 특성 분석을 수행하여 척추 디스크 탈출 치료 시술에 활용하기 위한 연구를 수행하였다. 처리 대상 조직으로의 접근 시 주변 조직의 손상을 막기 위하여 수 밀리미터 이하의 미세한 전극을 이용하였으며 전기 전도성을 띄는 인체 내부에서 절연공간의 확보를 위해 전극 표면에서 기포를 발생시켜 플라즈마 방전이 가능한 조건을 확보하였다. 또한 플라즈마 방전이 중단되거나 혹은 갑작스런 열 플라즈마로의 천이로 인해 생체에 심각한 열 손상을 초래하는 현상을 방지하기 위하여 발생 플라즈마와 주변 디스크간의 상호 영향을 통한 플라즈마의 동적인 특성 변화 및 안정적인 플라즈마 발생을 위한 조건을 도출하였다. 이를 실제 임상 실험에 활용한 결과를 소개하고 아울러 차세대 의료용 플라즈마 발생 장치 개발을 위한 플라즈마 학계의 관심을 이끌어 보고자 한다.

• Membrane Journal
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• v.15 no.1
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• pp.8-14
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• 2005

The hyaluronic acid (HA) with excellent biocompatibility can be combined with the monomer polylactide with good biodegradability to produce biocompatible materials which can control the period of degradation in a human body. By freeze drying method, HA and the lactic acid, monomer of polylactide, or lactide, the ester dimer of polylactide, were crosslinked with crosslinking agent, l-ethyl-3-(3-dimethyl aminopropyl) carbodiimide. The analysis of infrared spectroscopy showed that the ester linkage was formed and the analysis of nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy showed that the ester linkage was due to the reaction of lactic acid and HA. The conversion (6∼32%) and degree of crosslinking (4∼19%) increased but the selectivity was almost constant at 62% as the mole ratio of LA to HA increased from 1 to 10 in the crosslinking reaction. The brittleness became more pronounced and the rate of degradation became faster with more addition of lactic acid resulting from the higher ratio of LA to HA, and the swelling ratio was in the range of 500 to 2000%.

• Journal of Biomedical Engineering Research
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• v.22 no.1
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• pp.101-108
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• 2001

본 논문에서는 뇨실금 환자들에 대한 지원 기술의 일환으로 인체에 무해하고 비침습적인 초음파를 이용하여 배뇨시기를 알려주기 위한 재택용 뇨의 경보기용 뇨량검출 센서의 개발과 이를 이용한 방광 벽간거리와 뇨량과의 상관관계에 관하여 연구하였다. 개발된 센서는 인체내에 침투력이 가장 좋은 중심 주파수가 2.25 MHz인 초음파를 사용하여 분해능을 높여 오차를 감소시킬 수 있는 구조로 설계하였다. 이 센서를 이용하여 방광전.후벽간의 거리를 검출하여 이로부터 뇨량을 정량적으로 측정하기 위한 기초 실험을 실시하였다. 기초실험은 건강한 성인 남자 3명을 대상으로 초음파 뇨량검출 센서를 이용한 초음파 RF 반사신호 획득장치와 초음파 진단기에 의한 2가지 방법으로 이루어졌고 그 결과 뇨량과 벽간거리와의 사이에는 높은 상관성이 있음을 확인할 수 있었다. 결론적으로, 실험 결과를 토대로 하여 제작된 초음파 뇨의 센서를 부착한 초음파 뇨의 경보 시스템은 뇨실금 환자로 하여금 배뇨시기를 알려주는 경보 시스템으로 보건.복지적인 측면에서 현대사회에 기여할 공헌도가 매우 클 것이라 생각된다.

• KSBB Journal
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• v.22 no.1
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• pp.7-15
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• 2007

Extensive research was carried out for inhibition of melanin formation as development of whitening cosmetic ingredients. But degradation of melanin itself was not intensively pursued as development of cosmetics. In this study, novel melanin degradation enzyme was developed and characterized. Also this enzyme production process was optimized and formulation was tried using micro encapsulation technique.

• Journal of Biomedical Engineering Research
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• v.20 no.2
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• pp.139-148
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• 1999

In this paper, we designed the dental surgery system based on PC. This system predict post operated 3-dimensional image, So the patient has no need to take CT after surgery and expose his body to radiological damage. We predict the post operated skull from the patient's CT with pre and post cephalometry X-ray. Our novel procedures, to register X-ray and CT, are based on anatomical landmarks, singular value decomposition. And we display the predicted image 3-dimensionally by surface rendering. We verified this system by dry skull experiment and clinical experiment. When significance level is 0.05, there is on significance.

• Journal of Biomedical Engineering Research
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• v.18 no.4
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• pp.421-428
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• 1997

Magnetic field sensors made from superconducting quantum interference device (SQUID) are the most sensitive low-frequency sensors available, enabling measurements of extremely weak magnetic fields from the brain. Neuromagnetic measurements allow superior spatial resolution, compared with the present electric measurements, and superior temporal resolution, compared with the fMRl and PET, providing useful informations for the functional diagnoses of the brain. We developed a 4-channel SQUID system for neuromagnetic applications. The main features of the system are its simple readout electronics and compact pickup coil structure. A magnetically shielded room has been constructed for the reduction of environmental magnetic noises. The developed SQUID system has noise level lower than the magnetic noise from the brain. Magnetic field signals of the spontaneous r-rhythm activity and auditory evoked magnetic fields have been measured.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.30 no.6
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• pp.244-250
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• 2020

β-Tricalcium phosphate (β-TCP, Ca3(PO4)2) is a kind of biodegradable calcium phosphate ceramics with chemical and mineral compositions similar to those of bone. It is a potential candidate for bone repair surgery. To improve the bioactivity and osteoinductivity of β-TCP, various ions doped calcium phosphate have been studied. Among them, Iron is a trace element and its deficiency in the human body causes various problems. In this study, we investigated the effect of Fe ions on the structural variation, degradation behavior of β-TCP. Fe-doped β-TCP powders were synthesized by the coprecipitation method, and the heat treatment temperature was set at 925 and 1100℃. The structural analysis was carried out by Rietveld refinement using the X-ray diffraction results. Fe ions existed in a different state (Fe2+ or Fe3+) with different heat treatment temperatures, and the substitution sites (Ca-(4) and Ca-(5)) also changed with temperature. The degradation rate was fastest at Fe-doped β-TCP with heated at 1100℃. The cell viability behavior was also enhanced with the substitution of Fe ions. Therefore, the substitution of Fe ion has accelerated the degradation of β-TCP and improved the biocompatibility. It could be more utilized in biomedical devices.

• KSBB Journal
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• v.16 no.3
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• pp.302-306
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• 2001

The possibility of biomaterials prepared from natural polymer as a skin substitute was evaluated by measuring biocompatibility. Biodegradable films were prepared by solution blend method in the weight ratio of chitosan for the purpose of useful biomaterials. These films were inserted in the back of rat and their biodegradability was investigated by the film weight and hematology as a function of time for the biotransformation. The result of rat test showed that medium, high viscosity chitosan induced some suspects of inbiocompatibililty in the tissue by foreign body reaction 48 and 72 hours after implantation. Also, we prepared the official burn ointment which is made by low viscosity chitosan. This burn ointment was covered on the skin wound of artificial burn and their effect of healing was investigated by the evaluation of the naked eye and hematological change as a function of time. The result of rats test showed that burn ointments made from chitosan was effective reduction of inflammation than negative group.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• v.36 no.4
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• pp.849-861
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• 2006

타이타늄은 기계적 특성이 우수하고 생체적합성이 뛰어나 의료용 장비의 주 재료로 사용되고 있으며 타이타늄 보다 기계적 특성이 더 우수한 타이타늄 합금들(주로 Ti-6Al-4V와 Ti-6Al-7Nb 합금)도 개발되어 치과와 의료용 임플란트로 사용되고 있다. 그러나 타이타늄 합금 성분들 중 알루미늄 (aluminum)과 바나디움(vanadium)은 인체에 노출되면 세포손상과 신경계에 문제를 일으킬 수 있다. 따라서 인체에 독성이 없으면서 기계적 성질과 생체적합성이 우수한 타이타늄 합금의 개발이 필요하다. 최근 인체에 독성이 없는 성분들이 함유된 새로운 ${\beta}$ - 형태의 타이타늄 합금들이 개발되고 있는데, ${\beta}$ - 타이타늄 합금은 그 기계적 성질이 기존의 ${\alpha}+{\beta}$ 타이타늄 합금에 비해 우수하다고 알려져 있다. 최근 새로운 ${\beta}$ - 타이타늄 합금이 전남대학교 부설 타이타늄 연구소에서 개발되었다. 이 연구는 새로 개발된 ${\beta}$ - 타이타늄 합금의 생채 적합성을 세포 증식도, 알카리 인산 분해 효소 활성과 유전자 증폭을 통해 알아보고자 하였다. 그 결과는 다음과 같다; 1. Titanium-6aluminum-4vanadium (Ti-6Al-4V) 합금 표면애서의 세포 증식율은 Titanium-Titanium8Tantalum-3Niobium (Ti-8Ta-3Nb) 합금과 순수 타이타늄 표면에 비해 유의하게 낮았다(p<0.00l). Ti-8Ta-3Nb 합금 표면에서의 증식도는 순수 타이타늄 표면과 유사하였다. 2. Ti-8Ta-3Nb 합금과 순수 타이타늄에서 배양된 세포이 알카리 인산 분해 효소의 활성도는 Ti-6Al-4V 합금에서의 것보다 유의하게 높았다 (p<0.001). 3. 유전자 증폭 분석 결과, Ti-8Ta-3Nb 합금과 순수 타이타늄에서 collagen type I과 bone sialoprotein mRNA 가 유사한 수준으로 발현되었다. 이상의 결과는 생체 적합성 측면에서 Ti-8Ta-3Nb 합금과 순수 타이타늄의 차이가 없음을 보여주며 따라서 Ti-8Ta-3Nb 합금이 의학 및 치의학 영역에서 새로운 임프란트 재료로 사용될 수 있음을 의미한다.