• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.5.2-5.2
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• 2010

인체 경조직인 뼈와 치아는 콜라겐 단백질과 인산칼슘 무기질 성분으로 구성된 최적의 복합체라 볼 수 있다. 이러한 인산칼슘 무기질 성분은 결정학적, 화학적으로 hydroxyapatite (HA, Ca10(PO4)6(OH)2)와 거의 유사하여 높은 생체활성과 골전도성을 보이는 것으로 알려져 있다. 또한, hydroxyapatite의 고온 분해 산물로 볼 수 있는 tricalcuim phosphate(TCP, Ca3(PO4)2)는 체내에 이식시 체액에 용해되어 신생골을 유도하는 생체흡수성 세라믹스로 알려져있다. 이러한 HA와 TCP는 우수한 생체친화성에도 불구하고 기계적 특성이 낮아, non-load bearing 부위에 적용이 되어 다공질의 골수복재 용도로 활용되거나, load-bearing부위의 적용을 위한 금속 implant 등의 생체친화성 보완을 위한 표면 코팅재로 사용되고 있는 실정이다. 본 발표에서는 생체특성이 매우 우수한 인산칼슘 생체세라믹스의 load-bearing part 적용을 위하여 강도 및 파괴인성의 기계적 특성을 증진시킨 사례를 살펴보고, non-load bearing part에 실제 사용되는 인산칼슘 생체세라믹스의 다공질(porous) 골수복재(bone graft)의 역학 특성 증진을 위한 아이디어와 함께, 역학 특성이 매우 뛰어난 지르코니아 생체세라믹스의 강화-소결법에 대하여 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.11a
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• pp.42.2-42.2
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• 2009

인체의 치아 및 뼈는 무기질 성분과 단백질로 구성되어 있다. 생체세라믹스의 일종인 수산화아파타이트(Hydroxyapatite, HA; $Ca_{10}(PO_4)_6(OH)_2$)는 결정학적, 화학적으로뼈의 무기질 성분과 거의 유사하여 실제 체내에 들어가면 주위 뼈와 화학적 반응을 하여 단단한 결합을 이루는 생체활성(bioactive)을 가진 것으로 알려져 있다. 또한, 인산삼칼슘(Tri-Calcium Phosphate, TCP; $Ca_3(PO_4)_2$)은 체내에 이식 시 체액에 용해되어 신생골을 유도하는 생체흡수성(bioresorbable) 세라믹스로 알려져 있다. 상기 2종류를 포함한 인산칼슘계 화합물은 우수한 생체친화성에도 불구하고 역학 특성이 낮아, 하중을 거의 받지 않는 분야에만 사용되고 있는 실정이며, 하중을받는 분야(load-bearing part)에 적용하기 위해서는 고강도/고인성의 세라믹스와의 micro-composite이나 인산칼슘계화합물을 금속 표면에 코팅한 macro-composite의 형태로 사용되고 있다. 하중을 거의 받지 않는 분야, 예를 들어 치아 결손부를 보충할 dental shot과 같은 인산칼슘계 다공질 골충전재의 경우에도 취급 시 잘게 파손되는 문제점이 있어 치과의사들이 어려움을 호소하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 HA, TCP의 역학특성을 증진시키고자 소결 공정 제어를 통하여 미세조직을 변화시켰으며, 미세조직 변화에 따른 세포반응성을 골포세포주를 이용하여 평가하였다.

• Ceramist
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• v.19 no.1
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• pp.55-61
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• 2016

• Proceedings of the Korean Ceranic Society Conference
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• 2003.10a
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• pp.136.1-136
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• 2003

• Ceramist
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• v.7 no.1
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• pp.30-40
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• 2004

생체재료는 보건의료 분야 중 치료, 재활 및 예방의 수단으로 생체에 적용되기 때문에 인간 수명연장 및 사고, 질병의 증가 등에 따라 그 중요성이 점차 증가하고 있는 추세이다. 생체재료는 손상된 인체의 일부 장기 또는 신체 일부분을 대처할 수 있는 재료인데, 이를 의학 또는 치과 분야에 적용하기 위해서는 생체에 적합해야만 한다. 생체적합성(biocompatibility)이란 재료나 장치가 기능을 하는 동안 생리학적으로 부작용이나 독성이 없도록 유지시키는 기능인데, 현재까지 개발된 재료 중 생체적합성이 가장 좋은 것은 인산칼슘계 재료이다.(중략)

• Proceedings of the Korean Ceranic Society Conference
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• 2000.10a
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• pp.111.1-111
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• 2000

• Journal of Biomedical Engineering Research
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• v.19 no.5
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• pp.449-454
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• 1998

It is well known that new tissue or blood vessel is grown into a porous calcium phosphate ceramics used as a bone graft substitute due to their excellent biocompatibility. In this study, the most chemically stable porous $\beta$-crystalline form in various forms of calcium metaphosphate, Ca(PO$_3$)$_2$is prepared by the controlled thermolysis of monocalcium phosphate, Ca(H$_2$PO$_4$)$_2$.The diameter of cylindrical pores formed during cooling was controlled by a holding time at the melting point of a monocalcium phosphate and by the change of a crystallization temperature, to obtain the most appropriate size (about 200$\mu$m) of pores for the application of bone substitutes and matricuts. It was observed that the increasing holding time at the melting point of monocalcium phosphate results in the decreases of cylindrical pore sizes.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.38 no.11
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• pp.1273-1281
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• 2014

Tissue engineering is an emerging research field that has the potential to restore, regenerate and repair damaged bone tissue and organs. Tricalcium phosphate and hydroxyapatite biomaterials-based calcium phosphate are excellent materials that have both osteoconduction and biocompatibility for bone tissue regeneration. In this study, solution structures were successfully fabricated using a fused deposition modeling system based on deposition and heating devices. The morphology characteristics of the bioceramic scaffolds sintered at a temperature of $1,300^{\circ}C$ were analyzed by scanning electron microscopy. The effects of various blended TCP/HA ratio on the microstructure and shrinkage were studied. The mechanical properties of the scaffolds were measured using a compression testing machine from stress-strain curves on the crosshead velocity of 1 mm/min. The fabricated scaffolds were evaluated by cell proliferation tests of MG-63 cells. The results of this study suggest that the blended TCP(75 wt%)/HA(25 wt%) scaffold is an appropriate scaffold for bone tissue regeneration.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.14 no.1
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• pp.35-40
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• 2004

In this study, dissolution characteristics of four types of commercial calcium phosphate ceramics were investigated in distilled water with respect to chemical composition and microstructure. For all samples, no significant damage was observed after 3 days of immersion. Following the 7 days of immersion, surface dissolution of the ceramics containing a crystalline phase susceptible to water such as TCP, even pure hydroxyapatite, was initiated at grain boundaries and the dissolution was extended interior to the material along the grain boundaries. In the considerably dissolved area, there was grain separation followed by the formation of 20 $\mu\textrm{m}$ of cavities. In at least one case, the residual pores on the surface appeared to initiate dissolution. In a dissolved area, a crack during the fracture propagates along the grain boundaries resulting in intergranular fracture, while transgranular fracture occurs in a dense area without significant dissolution.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.48 no.3
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• pp.217-221
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• 2011

Glass-ceramic materials, which consist of glass matrix phase containing crystalline ${\beta}-Ca_3(PO_4)_2$ and ${\beta}-Ca_2P_2O_7$, have been prepared by heating at $750-900^{\circ}C$ of calcium phosphate invert glasses in the silica-free $CaO-P_2O_5-TiO_2-Na_2O$, system. With increasing heating temperature from 750 to $900^{\circ}C$, the crystallite size of precipitated ${\beta}-Ca_3(PO_4)_2$ in glass with $55CaO{\cdot}35P_2O_5{\cdot}3TiO_2{\cdot}7Na_2O$ (mol%) composition increased from 48 to 91 nm. With the extension of the immersion time in dilute acetic acid solution (pH = 5) to ${\geq}$200 min, the degree of dissolution of $Ca^{2+}$ and $P^{5+}$ ions in the glass-ceramics was linearly increased and the solution was constantly maintained at pH = ~7. Biomimetic nanostructured (62-88 nm in average dia.), sphere-shaped hydroxyapatite was homogeneously formed on the surface of the glass-ceramics when socked for 7-14 days in a Hanks' solution, indicating bioactivity of the prepared glass-ceramics.