KR20110088903A - Porous hydroxyapatite scaffolds with controlled designer pore structure for bone tissue engineering applications and their processing route - Google Patents

Porous hydroxyapatite scaffolds with controlled designer pore structure for bone tissue engineering applications and their processing route Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A porous hydroxyapatite supporter for bone tissue engineering and a manufacturing method thereof are provided to improve mechanical strength by a gel progress. CONSTITUTION: A manufacturing method of a porous hydroxyapatite supporter for bone tissue engineering comprises: a step of forming slurry for freeze casting by adding monomer, dispersing agent, and surfactant to alcohol solution; a step of adding an initiator to the slurry and injecting the slurry into the polymer sponge before gelation occurs; a step of putting the polymer sponge into a mold and forming a freeze specimen by maintaining temperature less than 0 deg.C for 20-40 minutes; a step of drying the frozen specimen at 65-90 deg.C for 20-40 minutes in order to evaporate alcohol solution; a step of raising the temperature of the specimen in an electric furnace in the rate of 1-3 deg.C per a minute and sintering the specimen by heating the specimen at 1200-1500 deg.C for 1-3 hours.

Description

독특한 기공구조를 갖는 골조직공학용 다공질 수산화아파타이트 지지체 및 이의 제조방법{Porous hydroxyapatite scaffolds with controlled designer pore structure for bone tissue engineering applications and their processing route}Porous hydroxyapatite scaffolds with controlled designer pore structure for bone tissue engineering applications and their processing route

본 발명은 다공질 수산화아파타이트(hydroxyapatite, HAP) 지지체, 이의 제조방법 및 그 제조방법에 의하여 제조된 다공질 수산화아파타이트 지지체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 알코올을 용매로 사용하여 동결-겔주조/폴리머 스펀지 복합화공정기술에 의하여 조대한 기공과 미세한 기공을 함께 함유하며 아울러 높은 기공율과 우수한 기계적 강도를 동시에 보유하는 골조직공학용 다공질 수산화아파타이트 지지체, 이의 제조방법, 및 그 제조방법에 의하여 제조된 다공질 수산화아파타이트 지지체의 특성에 관한 것이다. The present invention relates to a porous hydroxyapatite (HAP) support, a method for preparing the same, and a porous apatite support prepared by the method, and more particularly, to freeze-gel casting / polymer sponge complexation using an alcohol as a solvent. Porous apatite support for bone tissue engineering containing coarse pores and fine pores together with high porosity and excellent mechanical strength, a method for preparing the same, and a porous apatite support prepared by the method It is about.

골 조직공학용 지지체는 생체 내에 삽입되어 손상된 골세포의 재생을 유도하는 중요한 역할을 한다. 이러한 지지체로 사용되는 소재는 골조직과 우수한 화학적 및 생물학적 친화력이 있어야 하며 골 전도성을 나타내어야 한다. The support for bone tissue engineering plays an important role in inducing regeneration of damaged osteocytes inserted in vivo. The material used as this support should have good chemical and biological affinity with bone tissue and exhibit bone conductivity.

이러한 조건을 만족하는 생체활성 세라믹 소재로서 수산화아파타이트(HAP)와 β-TCP와 같은 생체활성 세라믹스가 널리 사용된다. 또한, 골 조직공학 지지체는 구조적으로 3차원적 상호 연결된 매크로 크기의 이중기공구조와 충분한 강도를 갖는 다공질이어야 한다. 다공질 세라믹스의 제조를 위하여 replica, sacrificial template, direct foam 등의 공정기술이 보고되어 있으나, 이들은 고유한 장단점을 가지고 있으므로 어느 단일공정의 적용만으로는 골 조직공학 지지체의 구조적 요구조건을 만족시키기가 어려우므로 복합공정기술의 개발이 필요하다.Bioactive ceramics such as apatite hydroxide (HAP) and β-TCP are widely used as bioactive ceramic materials satisfying these conditions. In addition, the bone tissue support must be porous with sufficient strength and macroporous bi-sized structures that are structurally three-dimensionally interconnected. Process technologies such as replica, sacrificial template, and direct foam have been reported for the manufacture of porous ceramics, but since these have unique advantages and disadvantages, it is difficult to satisfy the structural requirements of bone tissue engineering scaffolds by applying any single process. Development of process technology is necessary.

다공질 세라믹스의 제조를 위한 공정기술 중 습식성형공정으로서의 겔 캐스팅(gel casting)은 균일한 미세구조, 정형화(near net-shape), 복잡한 형상의 부품, 고강도를 구현할 수 있다는 이점으로 인하여 첨단세라믹스부품의 제조를 위하여 널리 이용되고 있다. 직접응고방식인 겔 캐스팅은 액상의 제거없이 슬러리 유체를 직접 단단한 물체로 전환시킬 수 있으므로 재래의 습식공정에서 일어날 수 있는 건조수축 등과 같은 문제들을 극복할 수 있다. 이때 슬러리의 고체함량은 성형강도, 건조 및 소성수축과 직접적으로 관계함으로써 세라믹부품의 요구치수에 보다 근접시키기 위하여 가능한 한 고농도 (>50%)의 현탁액이 겔 캐스팅에서 요구된다. 이러한 이유로 인하여 겔 캐스팅은 일반적으로 높은 밀도를 갖는 성형체의 제조를 위한 공정기술로 인식되어 왔으나 기공형성물질을 도입하여 다공질 세라믹스의 제조를 위하여도 이용될 수 있다. 그러나 성형밀도가 너무 낮으면 유기물의 휘발과정에서 현저한 수축이 발생하기 때문에 겔 캐스팅으로 얻을 수 있는 기공률은 통상적으로 60% 미만으로 제한된다는 단점이 있다. 또한, 폼(foam)의 겔 캐스팅은 고강도를 갖는 세라믹 지지체의 제조를 가능하게 하지만, 통상적으로 얻어지는 기공의 크기가 너무 작고 불균일하며 서로 연결된 기공 망목을 갖는 구조를 거의 만들 수 없다는 문제점이 있다. Among the process technologies for manufacturing porous ceramics, gel casting as a wet molding process has the advantages of uniform microstructure, near net-shape, complex shaped parts, and high strength, which is why It is widely used for manufacturing. Direct coagulation gel casting can directly convert the slurry fluid to a solid object without removing the liquid phase, thus overcoming problems such as dry shrinkage that may occur in conventional wet processes. At this time, the solid content of the slurry is directly related to the molding strength, drying and plastic shrinkage, so that a gel concentration is required as high as possible (> 50%) in order to get closer to the required dimensions of the ceramic part. For this reason, gel casting has generally been recognized as a process technology for the production of molded articles having a high density, but can also be used for the production of porous ceramics by introducing a pore forming material. However, if the molding density is too low, a significant shrinkage occurs during the volatilization of the organic material has a disadvantage that the porosity that can be obtained by gel casting is usually limited to less than 60%. In addition, gel casting of foams enables the production of ceramic supports having high strength, but there is a problem that the size of pores obtained is usually too small, non-uniform, and almost impossible to make structures having interconnected pore meshes.

다공질 세라믹스를 제조하기 위한 또 다른 습식성형기술로 동결건조 (또는 동결주조) (freeze drying or freeze casting)가 보고되어 있다. 이 기술은 슬립의 제조, 동결, 승화건조, 하소, 소결공정을 포함한다. 동결된 용매가 분말입자 사이에서 일시적인 결합재 및 기공채널의 템플레이트(template)의 역할을 하며, 용매의 결정들이 동결된 세라믹 슬러리에 의해서 둘러싸여진 수지상 구조 내에서 서로 연결되어 있다. 승화에 의한 용매의 제거는 일반적인 건조과정에서 발생할 수 있는 균열이나 뒤틀림과 같은 결함을 유발하는 건조응력과 수축을 최소화할 수 있다. 최종적인 미세구조는 동결건조와 소결조건에 의존하며 동결방향과 온도구배를 제어함으로써 배향성을 갖는 기공채널 및 기공구배를 얻을 수 있다. Freeze drying or freeze casting has been reported as another wet forming technique for producing porous ceramics. This technique includes manufacturing slips, freezing, sublimation drying, calcination and sintering. The frozen solvent acts as a template for the temporary binder and pore channels between the powder particles, and the crystals of the solvent are connected to each other in the dendritic structure surrounded by the frozen ceramic slurry. Removal of solvents by sublimation can minimize drying stresses and shrinkage that can cause defects such as cracking and warping that can occur during normal drying. The final microstructure depends on the lyophilization and sintering conditions, and by controlling the freezing direction and temperature gradient, pore channels and pore gradients can be obtained.

동결주조공정에서는 낮은 성형강도로 인하여 동결 현탁액이 승화될 때 얻어지는 초다공질 성형체는 다루기 어려울 정도로 대단히 약하다는 큰 문제점이 있다. 아울러 이 방법으로 얻어지는 기공의 크기는 수십 μm이하로 골 조직공학 지지체로 사용하기는 충분하지 않다는 문제점이 있다.In the freezing casting process, there is a big problem that the ultra-porous molded product obtained when the freezing suspension is sublimed due to low molding strength is extremely weak to handle. In addition, the pore size obtained by this method is several tens of μm or less, there is a problem that it is not enough to use as a bone tissue support.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 생체활성 세라믹스의 일종인 수산화아파타이트(HAP)를 대상으로 향상된 기계적 성질과 제어된 기공구조를 갖는 독특한 성상의 다공질 수산화아파타이트 지지체를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a porous porous apatite support having a unique property with improved mechanical properties and controlled pore structure for a type of bioactive ceramics (HAP).

상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 골조직공학용 다공질 지지체 제조를 위하여 폴리머-겔 캐스팅/폴리머 스펀지(freeze-gel casting/polymer sponge)의 복합공정기술을 이용한 다공질 수산화아파타이트 지지체의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above problems, the present invention is to provide a method for producing a porous apatite hydroxide support using a composite process technology of freeze-gel casting / polymer sponge for preparing a porous support for bone tissue engineering The purpose.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above object, the present invention

수산화아파타이트를 출발물질로 사용하여 형성된 다공질 수산화아파타이트 지지체로서,As a porous apatite hydroxide support formed by using apatite hydroxide as a starting material,

180 - 360 ㎛의 조대한 기공이 망목상으로 형성되고,Coarse pores of 180-360 μm are formed into a mesh;

상기 망목상의 지지체 내부에 2 ㎛ 이하의 미세기공이 형성되고,2 micrometers or less micropores are formed in the said mesh-like support body,

상기 미세기공은 규칙적으로 배열되어 일축 방향으로 성장하는 연결기공 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 다공질 수산화아파타이트 지지체를 제공한다.The micropores are arranged regularly to provide a porous apatite hydroxide support, characterized in that to form a connecting pore channel growing in the uniaxial direction.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above another object, the present invention

알코올 용매에 단량체, 분산제 및 계면활성제를 투입하여 동결주조용 슬러리를 형성하는 단계;Adding a monomer, a dispersant, and a surfactant to an alcohol solvent to form a slurry for freezing casting;

상기 슬러리에 개시제를 첨가한 후 겔화가 일어나기 전에 폴리머 스펀지에 주입하는 단계;Adding an initiator to the slurry and injecting it into a polymer sponge before gelation occurs;

상기 폴리머 스펀지를 단열재로 패킹된 몰드에 넣고 0℃ 이하의 온도로 20 - 40분간 유지하여 동결시편을 형성하는 단계;Placing the polymer sponge in a mold packed with a heat insulating material and maintaining the temperature at 0 ° C. or less for 20 to 40 minutes to form a frozen specimen;

상기 동결된 시편을 알코올의 용매가 증발하도록 65 내지 90℃의 온도로 20 - 40분간 건조하는 단계; 및Drying the frozen specimen at a temperature of 65 to 90 ° C. for 20 to 40 minutes to evaporate the solvent of alcohol; And

상기 건조된 시편을 전기로에 넣고 1-3℃/분의 승온속도로 1200 - 1500℃에서 1 - 3시간 동안 가열하여 소결하는 단계를 포함하는 다공질 수산화아파타이트 지지체의 제조방법을 제공한다.The dried specimen is placed in an electric furnace to provide a method for producing a porous apatite hydroxide support comprising the step of heating and sintering at 1200-1500 ℃ for 1-3 hours at a temperature increase rate of 1-3 ℃ / min.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the above another object, the present invention

상기 제조방법에 따라 제조된 다공질 수산화아파타이트 지지체를 제공한다. It provides a porous apatite hydroxide support prepared according to the above production method.

본 발명에 따른 다공질 수산화아파타이트 지지체는 신체 경조직의 대부분을 구성하는 무기성분과 유사한 조성을 가지고 생체친화성 및 골전도성이 우수한 HAP를 골격구조 대상물질로 선정함으로써 생체의료분야에서의 응용범위를 확대할 수 있다. Porous hydroxide apatite support according to the present invention can expand the scope of application in the field of biomedical care by selecting HAP having a composition similar to the inorganic components constituting most of the hard tissue of the body and excellent in biocompatibility and bone conductivity as a skeleton structure target material have.

또한, 골성장의 초기단계에서 요구되는 하중을 견딜 수 있는 골 조직공학을 위한 다공질 지지체를 설계하기 위하여 폴리머 스펀지 기술을 이용하여 조대한 기공의 망목구조를 갖는 초다공질을 형성, 겔공정을 이용한 기계적 강도의 향상을 확보할 수 있다.In addition, in order to design a porous support for bone tissue engineering that can withstand the load required in the early stages of bone growth, polymer sponge technology is used to form ultra-porous porous structure with coarse pore network structure, and mechanical process using gel process. The improvement of strength can be ensured.

동시에 본 발명에 따르면, 동결주조와 결합된 복합공정기술을 통하여 골결구조의 미세구조제어를 다양하게 제어할 수 있으며, 이러한 다공질 조직공학 지지체의 제조기술은 기존 실시되고 있는 방법과는 전혀 다른 새로운 시도로써 골 조직재건을 위한 외과 의료분야에서의 요구특성을 상당히 만족시킬 수 있을 것으로 기대된다.
At the same time, according to the present invention, the microstructure control of the bone structure can be controlled in various ways through the complex process technology combined with the freezing casting process. As a result, it is expected that the characteristics of the surgical medical field for bone tissue reconstruction can be sufficiently satisfied.

도 1은 본 발명에서 출발물질인 HAP의 주사전자현미경(SEM)사진을 도시한다.
도 2는 본 발명에서 사용한 폴리머 스펀지의 주사전자현미경(SEM)사진을 도시한다.
도 3은 (a) 수산화아파타이트 분말과, (b) 1350℃, (c) 1450℃에서 소결한 다공질 수산화아파타이트 지지체, 및 (d) 1450℃에서 3 중량%의 MgO를 첨가한 경우의 XRD 피크를 도시한다.
도 4a 내지 도 4d는 수산화아파타이트 분말이 단량체 용액에 대하여 각각 (a) 5 부피%, (b) 7.5 부피%, (c) 10 부피%, (d) 12.5 부피%인 경우의 다공질 지지체의 주사전자현미경(SEM)사진을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 동결주조소결체의 일축 방향 기공구조의 주사전자현미경(SEM)사진을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 있어 기공의 크기 및 지지체 두께가 수산화아파타이트 분말의 함량 비율과의 관계를 도시한다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일실시예에 따라 (a) MgO 무첨가, (b) MgO 3중량% 첨가에 따른 지지체 미세구조의 주사전자현미경(SEM)사진을 도시한다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일실시예에 있어 소결온도 각각 (a) 1250℃, (b) 1350℃, (c) 1450℃에 따른 다공질 지지체의 기공율을 도시한다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일실시예에 있어 소결온도 (a) 1250℃, (b) 1350℃, (c) 1450℃에 따른 다공질 지지체의 압축강도를 도시한다.
Figure 1 shows a scanning electron microscope (SEM) photograph of the starting material HAP in the present invention.
Figure 2 shows a scanning electron microscope (SEM) picture of the polymer sponge used in the present invention.
Figure 3 shows the XRD peak when (a) apatite hydroxide powder, (b) a porous apatite hydroxide support sintered at 1350 ° C, (c) 1450 ° C, and (d) 3% by weight of MgO at 1450 ° C. Illustrated.
4A to 4D show the scanning electrons of the porous support when the apatite hydroxide powder is (a) 5% by volume, (b) 7.5% by volume, (c) 10% by volume, and (d) 12.5% by volume, respectively, with respect to the monomer solution. A micrograph (SEM) photograph is shown.
Figure 5 shows a scanning electron microscope (SEM) photograph of the uniaxial pore structure of the frozen casting sintered body according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 shows the relationship between the pore size and the support thickness in the content ratio of the apatite hydroxide powder in one embodiment of the present invention.
7A and 7B illustrate scanning electron microscope (SEM) photographs of the support microstructure according to (a) MgO addition, and (b) 3 wt% MgO addition according to one embodiment of the present invention.
8a to 8c show the porosity of the porous support according to the sintering temperature (a) 1250 ℃, (b) 1350 ℃, (c) 1450 ℃ each in an embodiment of the present invention.
9a to 9c show the compressive strength of the porous support according to the sintering temperature (a) 1250 ° C, (b) 1350 ° C, (c) 1450 ° C in one embodiment of the present invention.

본 발명의 일태양에 의하면, 수산화아파타이트를 출발물질로 사용하여 형성된 다공질 수산화아파타이트 지지체로서, 180 - 360 ㎛의 조대한 기공이 망목상으로 형성되고, 상기 망목상의 지지체 골격에 2 ㎛ 이하의 미세기공이 형성되고, 상기 미세기공은 규칙적으로 배열되고 일축 방향으로 성장되어 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 다공질 수산화아파타이트 지지체를 제공한다.According to one aspect of the present invention, as a porous apatite hydroxide support formed using apatite hydroxide as a starting material, coarse pores of 180 to 360 μm are formed into a mesh, and fine pores of 2 μm or less are formed in the mesh support skeleton. Is formed, and the micropores are arranged regularly and grow in a uniaxial direction to form a porous apatite hydroxide support.

본 발명에 따른 다공질 수산화아파타이트 지지체는 조대(粗大)한 기공이 망목상으로 형성된다. 이러한 조대한 기공은 폴리머 스펀지를 이용한 결과이고, 조대 기공의 크기는 약 180 - 360 ㎛인 것이 바람직하다. 이러한 기공의 구조 및 크기는 골아세포(osteoblast)가 지지체 내부로 효과적으로 성장하도록 하는 역할을 한다.In the porous hydroxide apatite support according to the present invention, coarse pores are formed into a mesh. These coarse pores are the result of using a polymer sponge, and the coarse pore size is preferably about 180-360 μm. The structure and size of these pores serves to effectively grow osteoblasts into the support.

조대 기공이 형성된 지지체의 골격구조는 일축배향성을 갖는 미세기공을 함유한다. 이러한 미세기공은 수산화아파타이트 슬러리의 하부에서 상부로의 제어된 동결 및 승화·건조 공정에서 형성된다. 동결된 용매가 분말입자 사이에서 일시적인 결합재 및 기공채널의 템플레이트(template)의 역할을 하며, 용매의 결정들이 동결된 세라믹 슬러리에 의해서 둘러싸여진 수지상 구조 내에서 서로 연결되어 있다. 이러한 성상을 갖는 기공구조의 발달은 원활한 혈액의 흐름에 기여할 수 있다. The skeletal structure of the support on which the coarse pores are formed contains micropores having uniaxial orientation. These micropores are formed in a controlled freezing and sublimation / drying process from the bottom to the top of the slurry of apatite hydroxide. The frozen solvent acts as a template for the temporary binder and pore channels between the powder particles, and the crystals of the solvent are connected to each other in the dendritic structure surrounded by the frozen ceramic slurry. The development of pore structures with these properties can contribute to smooth blood flow.

미세기공은 규칙적으로 배열되고 일축 방향으로 성장되어 채널을 형성하게 된다. 최종적인 미세구조는 동결건조와 소결조건에 의존하며 동결방향과 온도구배를 제어함으로써 배향성을 갖는 기공채널 및 기공구배를 얻을 수 있다. The micropores are arranged regularly and grow in the uniaxial direction to form channels. The final microstructure depends on the lyophilization and sintering conditions, and by controlling the freezing direction and temperature gradient, pore channels and pore gradients can be obtained.

상기 지지체의 기공율은 수산화아파타이트의 함량이 감소할수록 증가하였으며, 55 - 91%인 것이 바람직하다. 미세기공의 기공율이 55% 미만인 경우에는 제조과정에서 수축이 발생되어 기공의 크기가 너무 작고 불균일하며 서로 연결된 기공 망목을 갖는 구조를 거의 만들 수 없어 바람직하지 못하고, 기공율이 91%를 초과하게 되면 지지체에 너무 많은 부분을 기공이 차지하게 되어 강도가 매우 약하게 되어 바람직하지 못하다.The porosity of the support increased with decreasing content of apatite hydroxide, preferably 55-91%. If the porosity of the micropores is less than 55%, shrinkage occurs during the manufacturing process, so the pore size is too small, uneven and almost impossible to form a structure having interconnected pore meshes, which is undesirable, and if the porosity exceeds 91%, the support Porosity occupies too much of the area, and the strength is very weak, which is undesirable.

본 발명의 다른 일 태양에 의하면, 알코올 용매에 단량체, 분산제 및 계면활성제를 투입하여 동결주조용 슬러리를 형성하는 단계; 상기 슬러리에 개시제를 첨가한 후 겔화가 일어나기 전에 폴리머 스펀지에 주입하는 단계; 상기 폴리머 스펀지를 단열재로 패킹된 몰드에 넣고 0℃ 이하의 온도로 20 - 40분간 유지하여 동결시편을 형성하는 단계; 상기 동결된 시편을 알코올의 용매가 증발하도록 65 - 90℃의 온도로 20 - 40분간 건조하는 단계; 및 상기 건조된 시편을 전기로에 넣고 1-3℃/분의 승온속도로 1200 - 1500℃에서 1 - 3시간 동안 가열하여 소결하는 단계를 포함하는 다공질 수산화아파타이트 지지체의 제조방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, by adding a monomer, a dispersant and a surfactant to an alcohol solvent to form a slurry for freezing casting; Adding an initiator to the slurry and injecting it into a polymer sponge before gelation occurs; Placing the polymer sponge in a mold packed with a heat insulating material and maintaining the temperature at 0 ° C. or less for 20 to 40 minutes to form a frozen specimen; Drying the frozen specimen at a temperature of 65-90 ° C. for 20-40 minutes to evaporate the solvent of alcohol; And it provides a method for producing a porous apatite hydroxide support comprising the step of putting the dried specimen in an electric furnace and heated for 1 to 3 hours at 1200-1500 ℃ at a temperature increase rate of 1-3 ℃ / min.

본 발명의 다공질 수산화아파타이트 지지체 제조방법은 액상의 직접응고방식인 겔 캐스팅법과, 다공질 세라믹스를 제조하기 위한 습식성형기술인 동결건조법 (또는 동결주조법)을 동시에 사용하고, 이에 더하여 조대 기공을 형성하기 위하여 폴리머 스펀지공정을 거친다는 점을 특징으로 한다. The method for preparing a porous apatite hydroxide support of the present invention simultaneously uses a gel casting method, which is a liquid solidification method, and a lyophilization method (or freeze casting method), which is a wet molding technique for producing porous ceramics, and in addition, a polymer for forming coarse pores. It is characterized by going through a sponge process.

수산화아파타이트 지지체 제조공정에서 동결건조공정은 미세기공을 형성할 수 있는 장점이 있지만, 강도가 약하다는 단점이 있다. 겔 캐스팅법은 강도가 개선되기는 하지만, 다공성 및 균일한 조직을 가지기 어렵다. 또한 폴리머 스펀지 공정은 조대 기공을 얻을 수는 있으나, 강도가 약하다는 단점이 있다. 본 발명에서는 이러한 여러 공정들을 각 단계별로 이용함으로써 각 제조방법의 장점을 취하도록 하여 조대 기공이 형성되면서, 미세기공이 균일하게 일축 방향으로 형성되고 상당한 수준의 압축강도를 나타내는 다공질 수산화아파타이트 지지체를 제공한다.The freeze-drying process in the manufacturing process of the hydroxide apatite support has the advantage of forming micropores, but has a disadvantage of weak strength. Gel casting method, although the strength is improved, it is difficult to have a porous and uniform structure. In addition, the polymer sponge process can obtain coarse pores, but has a weak strength. The present invention provides a porous apatite hydroxide support having coarse pores formed uniformly in the uniaxial direction and exhibiting a significant level of compressive strength while forming coarse pores by taking advantage of each manufacturing method by using each of these steps in each step. do.

상기 슬러리를 형성하는 단계에서, 아크릴아미드(AM) 및 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드(MBAM)를 포함하는 아크릴아미드 단량체를 알코올, 바람직하게는 3차 부틸 알코올에 투입하여 단량체 용액을 형성하고, 단량체 용액에 수산화아파타이트 분말을 투입하는 것이 바람직하다. In the step of forming the slurry, acrylamide monomer including acrylamide (AM) and N, N'-methylenebisacrylamide (MBAM) is added to an alcohol, preferably tertiary butyl alcohol, to form a monomer solution. It is preferable to inject the apatite hydroxide powder into the monomer solution.

상기 수산화아파타이트 분말이 단량체 용액에 대하여 5 - 15 부피%로 포함되는 것이 바람직하다.The apatite hydroxide powder is preferably contained in 5 to 15% by volume based on the monomer solution.

상기 아크릴아미드 단량체가 단량체 용액에 대하여 5 - 15 중량%의 함량으로 투입되는 것이 바람직하다. 여기서 아크릴아미드(AM)를 상당한 과량으로 사용하고, 구체적으로는 아크릴아미드(AM)와 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드(MBAM) 단량체는 각각 10 - 30 : 1의 함량비로 혼합하여 사용할 수 있다. The acrylamide monomer is preferably added in an amount of 5 to 15% by weight based on the monomer solution. Here, acrylamide (AM) is used in a considerable excess, and specifically, acrylamide (AM) and N, N'-methylenebisacrylamide (MBAM) monomers can be mixed and used in a content ratio of 10-30: 1, respectively. .

상기 슬러리 형성단계에서 첨가제로서 산화마그네슘(MgO)을 단량체 용액에 대하여 추가로 투입할 수 있다. 산화마그네슘을 첨가함으로써 첨가하지 않는 경우에 비하여 소결체 내부 밀도가 치밀화되었으며, 압축강도도 증가되었다. 첨가되는 산화마그네슘의 함량은 단량체 용액에 대하여 2 - 5 중량%의 함량으로 하는 것이 바람직하다. 산화마그네슘의 함량이 2 중량% 미만인 경우에는 함량이 너무 미미하여 첨가되는 효과를 나타내기 어렵기 때문에 바람직하지 못하고, 5중량%를 초과하는 경우에는 생체친화력의 관점에서 바람직하지 못하다.Magnesium oxide (MgO) may be further added to the monomer solution as an additive in the slurry forming step. By adding magnesium oxide, the internal density of the sintered body was densified and the compressive strength was increased as compared with the case without addition. The content of magnesium oxide to be added is preferably set to 2 to 5% by weight based on the monomer solution. If the content of magnesium oxide is less than 2% by weight, it is not preferable because the content is so small that it is difficult to exhibit the effect of addition, and if it is more than 5% by weight, it is not preferable from the viewpoint of biocompatibility.

본 발명에서 신체 경조직의 대부분을 차지하는 무기성분과 유사한 조성을 가지게 하기 위해서는 조대 기공을 형성하여야 하고, 조대 기공을 형성하기 위해서는 폴리머 스펀지를 이용한다. 폴리머 스펀지 폼의 기공 셀의 크기 및 부피에 따라 향후 다공질 수산화아파타이트 지지체의 기공이 정해진다고 할 수 있다. 폴리머 스펀지는 폴리우레탄 소재인 것이 바람직하다. 소결하는 단계에 의하여 형성된 지지체의 조대한 기공이 직경 180 - 360 ㎛의 망목상으로 형성되는 것이 바람직하다.In the present invention, coarse pores should be formed to have a composition similar to the inorganic component that occupies most of the hard tissue of the body, and a polymer sponge is used to form coarse pores. According to the size and volume of the pore cell of the polymer sponge foam, the pores of the porous apatite hydroxide support may be determined in the future. The polymer sponge is preferably a polyurethane material. It is preferable that the coarse pores of the support formed by the step of sintering are formed into a mesh of 180-360 μm in diameter.

본 발명의 다른 일 태양에 의하면, 상기 상술한 제조방법에 따라 제조된 다공질 수산화아파타이트 지지체를 제공한다. 상기 지지체는 망목상 지지체 내부에 2 ㎛ 이하의 미세기공이 형성되고, 상기 미세기공은 규칙적으로 배열되어 일축 방향으로 성장되는 것이 바람직하다. 상기 지지체의 미세기공 기공율은 55 - 91% 인 것이 바람직하다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a porous apatite hydroxide support prepared according to the above-described manufacturing method. The support is preferably micropores of 2 μm or less are formed inside the mesh support, and the micropores are regularly arranged and grown in the uniaxial direction. The microporosity of the support is preferably 55-91%.

실시예Example

재료material

출발원료로 수산화아파타이트(HAP) (DC Chemical Co. Ltd., Korea)를 사용하였다. 용매로는 3급 부틸알코올(TBA, Junsei Chemical Co. Ltd., Japan)을 사용하였다. 공정첨가제로는 분산제로 시트르산(Aldrich Chemistry, USA)를, 계면활성제로서 ethoxylated acetylenic diol surfactant (Dynol604, Air Products and Chemicals, Inc., USA)를, gelation을 위한 단량체로는 1관능성 아크릴아미드 (AM, C2H3CONH2, Aldrich Chemistry, USA)와 2관능성 N,N'-methylenebisacrylamide (MBAM, (C2H3CONH)2CH2, Aldrich Chemistry, USA)를 사용하였다. 고분자 중합 개시제로는 암모늄 퍼설페이트(APS, (NH4)2S2O8, Kanto Chemical Co. INC., Japan)을 사용하였다. 폴리머 스폰지는 셀의 크기가 75 PPI(pores per linear inch)인 연질 폴리우레탄(flexible polyurethane) 재질을 사용하였다.
Apatite hydroxide (HAP) (DC Chemical Co. Ltd., Korea) was used as a starting material. As a solvent, tertiary butyl alcohol (TBA, Junsei Chemical Co. Ltd., Japan) was used. As a process additive, citric acid (Aldrich Chemistry, USA) as a dispersant, ethoxylated acetylenic diol surfactant (Dynol604, Air Products and Chemicals, Inc., USA) as a surfactant, and monofunctional acrylamide (AM) as a monomer for gelation , C 2 H 3 CONH 2 , Aldrich Chemistry, USA) and bifunctional N, N'-methylenebisacrylamide (MBAM, (C 2 H 3 CONH) 2 CH 2 , Aldrich Chemistry, USA) were used. Ammonium persulfate (APS, (NH 4 ) 2 S 2 O 8 , Kanto Chemical Co. INC., Japan) was used as the polymer polymerization initiator. The polymer sponge is made of a flexible polyurethane material having a cell size of 75 pores per linear inch (PPI).

실시예Example 1 One

먼저 용매 TBA에 AM과 MBAM의 비율을 9.6 : 0.4 wt%로 하여 단량체 용액을 제조하였다. 미리 제조한 단량체 용액에 HAP 분말을 5 vol%의 고체가 용해된 혼합용액이 되도록 준비하였다. 이때 분산제인 시트르산을 분말에 대하여 1wt%, 계면활성제인 dynol604를 단량체 용액에 대하여 0.25 wt%로 사용하였다. 제조된 슬러리의 분산안정성을 위하여 아세트산(Junsei Chamical Co. Ltd., Japan)를 사용하여 약 pH 3으로 조절하였다. 균일한 혼합을 위해 24시간 동안 볼밀링한 뒤 진공데시게이터를 사용하여 3분간 탈포하였다. 탈포 후 슬러리에 개시제 용액(ammonium presulphate 20 wt% 수용액)을 첨가한 후 겔화가 완전히 일어나기 전에 폴리우레탄 스폰지에 주입하였다. First, a monomer solution was prepared using a ratio of AM and MBAM in the solvent TBA of 9.6: 0.4 wt%. HAP powder was prepared in a monomer solution prepared in advance so that a mixed solution of 5 vol% solids was dissolved. At this time, 1 wt% of citric acid as a dispersant and dynol604 as a surfactant were used at 0.25 wt% based on the monomer solution. For dispersion stability of the prepared slurry was adjusted to about pH 3 using acetic acid (Junsei Chamical Co. Ltd., Japan). Ball milling for 24 hours for uniform mixing and then defoaming for 3 minutes using a vacuum desiccator. After defoaming, an initiator solution (20 wt% aqueous solution of ammonium presulphate) was added to the slurry, followed by injection into a polyurethane sponge before gelation completely occurred.

슬러리를 주입한 후 5회 정도 스폰지를 반복압축하여 슬러리가 스폰지 내부까지 완전히 침투되도록 한 후 윗부분과 옆부분이 단열재에 의해 패킹된 몰드를 이용하여 바닥부분의 온도를 0℃ 미만으로 유지한 채 30분간 동결하였다. 동결된 시편을 몰드로부터 제거한 후 용매 TBA의 용융, AM의 겔화 그리고 TBA의 증발이 신속하고도 연속적으로 일어나도록 80℃의 건조기에 넣어 30분간 유지시켰다. 그 후 동결건조기를 이용하여 24시간 건조하였다. 동결건조된 시편을 건조기를 사용하여 50℃에서 무게의 변화가 없을 때까지 유지시켜 여분의 용매를 제거하였다. 건조된 시편은 전기로에서 1℃/min으로 승온하여 600℃에서 1시간 유지시켜 폴리우레탄 스펀지 및 유기물들을 제거하고 3℃/min으로 승온하여 1250℃에서 2시간 동안 소결하여 다공질 수산화아파타이트 지지체를 얻었다.
After injecting the slurry, the sponge is repeatedly compressed about 5 times to allow the slurry to completely penetrate into the inside of the sponge, and then the bottom and the temperature of the bottom part are kept below 0 ° C by using a mold in which the upper part and the side part are packed by the insulation. Frozen for a minute. The frozen specimen was removed from the mold and held in a dryer at 80 ° C. for 30 minutes to allow rapid and continuous melting of solvent TBA, gelation of AM and evaporation of TBA. Then, it was dried for 24 hours using a freeze dryer. The lyophilized specimens were kept in a dryer at 50 ° C. until there was no change in weight to remove excess solvent. The dried specimen was heated at 1 ° C./min in an electric furnace, maintained at 600 ° C. for 1 hour to remove polyurethane sponges and organics, and heated at 3 ° C./min and sintered at 1250 ° C. for 2 hours to obtain a porous apatite support.

실시예 2Example 2

단량체 용액에 HAP 분말을 7.5 vol%가 용해된 혼합용액이 되도록 준비한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
The same procedure as in Example 1 was carried out except that HAP powder was prepared to be a mixed solution in which 7.5 vol% was dissolved in the monomer solution.

실시예 3Example 3

단량체 용액에 HAP 분말을 10 vol%가 용해된 혼합용액이 되도록 준비한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
The same procedure as in Example 1 was carried out except that HAP powder was prepared in a monomer solution so that 10 vol% of the mixed solution was dissolved.

실시예 4Example 4

단량체 용액에 HAP 분말을 15.0 vol%가 용해된 혼합용액이 되도록 준비한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
The same procedure as in Example 1 was carried out except that HAP powder was prepared to be a mixed solution in which 15.0 vol% was dissolved in the monomer solution.

실시예 5Example 5

소결단계에서 소결의 온도를 1350℃로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
It carried out similarly to Example 1 except having set the temperature of sintering to 1350 degreeC in the sintering step.

실시예 6Example 6

소결단계에서 소결의 온도를 1450℃로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
The same process as in Example 1 was carried out except that the temperature of the sintering step was 1450 ° C.

실시예 7Example 7

단량체 용액에 산화마그네슘(MgO) 1중량%를 추가하여 혼합용액을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
Except for preparing a mixed solution by adding 1% by weight of magnesium oxide (MgO) to the monomer solution was carried out in the same manner as in Example 1.

실시예 8Example 8

단량체 용액에 산화마그네슘(MgO) 3중량%를 추가하여 혼합용액을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
Except for preparing a mixed solution by adding 3% by weight of magnesium oxide (MgO) to the monomer solution was carried out in the same manner as in Example 1.

실시예 9Example 9

단량체 용액에 산화마그네슘(MgO) 5중량%를 추가하여 혼합용액을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
Except for preparing a mixed solution by adding 5% by weight of magnesium oxide (MgO) to the monomer solution was carried out in the same manner as in Example 1.

평가 및 결과Evaluation and Results

XRDXRD 피크 peak

실시예에 의하여 얻어진 결정상들을 X선 회절기(XRD, D/max-IIA, Rigaku, Japan)를 통하여 측정하였다. 도 3은 (a) 수산화아파타이트 분말과 (b) 1350℃, (c) 1450℃에서 소결한 다공질 수산화아파타이트 지지체, 및 (d) 1450℃에서 3중량%의 MgO를 투입한 경우의 소결체 XRD 피크를 도시한다. 고온 소결체의 결정들도 수산화아파타이트의 거의 모든 피크들을 나타내고 있다. 다만, 피크의 강도는 소결온도가 높은 경우에 더 강하게 나타나고 있다. 또한 산화마그네슘을 추가한 (d)의 경우에도 XRD 결정은 거의 유사하게 나타나고 있다. 본 측정결과는 1450℃이하의 온도에서 소결하는 경우 수산화아파타이트 지지체의 특성을 유지하면서 인산칼슘 등을 생성하는 다른 반응은 무시할 정도이면서 지지체 골격을 더욱 조밀하게 할 수 있다는 것을 나타내고 있다.
The crystal phases obtained by the examples were measured through an X-ray diffractometer (XRD, D / max-IIA, Rigaku, Japan). Figure 3 shows the sintered compact XRD peak when (a) apatite hydroxide powder, (b) a porous apatite hydroxide support sintered at 1350 ° C, (c) 1450 ° C, and (d) 3% by weight of MgO at 1450 ° C. Illustrated. Crystals of the hot sintered body also show almost all peaks of apatite hydroxide. However, the peak intensity is stronger when the sintering temperature is high. Also in the case of (d) in which magnesium oxide was added, XRD crystals appeared almost similarly. The results indicate that when sintering at a temperature of 1450 ° C. or less, the support skeleton can be made more compact while other reactions that produce calcium phosphate and the like while maintaining the properties of the apatite hydroxide support are negligible.

SEMSEM 사진 Picture

기공 및 지지체의 성상을 광학 현미경 및 주사전자현미경(SEM, JSA-840A, Jeol, Japan)을 사용하여 측정하였다. Solid loading 변화가 지지체의 미세구조형성에 미치는 영향을 알아본 결과 조직공학적 관점에서 기공외벽의 형태 또한 균일한 형상을 나타내었다.The properties of the pores and the support were measured using an optical microscope and a scanning electron microscope (SEM, JSA-840A, Jeol, Japan). As a result of examining the effect of the solid loading change on the microstructure formation of the support, the morphology of the pore outer wall also showed a uniform shape from the histological perspective.

도 1은 본 발명의 실시예에 사용된 출발물질인 수산화아파타이트의 주사전자현미경(SEM)사진을 도시한다. 도 2는 본 발명의 실시예에서 사용된 폴리머 스펀지의 주사전자현미경 사진을 도시한다.1 shows a scanning electron microscope (SEM) photograph of the starting material apatite hydroxide used in the embodiment of the present invention. Figure 2 shows a scanning electron micrograph of the polymer sponge used in the embodiment of the present invention.

도 4a 내지 도 4d는 수산화아파타이트 분말이 단량체 용액에 대하여 각각 (a) 5 부피%(실시예 1), (b) 7.5 부피%(실시예 2), (c) 10 부피%(실시예 3), (d) 12.5 부피%(실시예 4)인 경우의 다공질 지지체의 주사전자현미경(SEM)사진을 도시한다. Figures 4a to 4d shows that the apatite hydroxide powder (a) 5% by volume (Example 1), (b) 7.5% by volume (Example 2), (c) 10% by volume relative to the monomer solution (Example 3) , (d) A scanning electron microscope (SEM) photograph of the porous support at 12.5% by volume (Example 4) is shown.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 동결주조 소결체의 일축 방향 기공구조의 주사전자현미경(SEM)사진을 도시한다. 도 5를 참조하면, 동결주조 소결체의 기공구조는 TBA ice의 성장방향을 따라서 규칙적으로 배열된 상호 연결된 일축 방향성 기공채널과 골격구조에 함유되어 있는 미세기공으로 구성되어져 있음을 확인할 수 있었다.FIG. 5 shows a scanning electron microscope (SEM) photograph of a uniaxial pore structure of a freeze-casting sintered compact according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, it can be seen that the pore structure of the freeze-casting sintered body is composed of interconnected uniaxial pore channels regularly arranged along the growth direction of the TBA ice and micropores contained in the skeletal structure.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일실시예에 따라 각각 MgO를 무첨가한 실시예 1과, MgO를 3 중량% 첨가한 실시예 8에 따른 지지체 미세구조의 주사전자현미경(SEM)사진을 도시한다. 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 강도향상과 소결체의 치밀화를 위하여 3 중량%의 MgO를 첨가한 경우는 첨가하지 않은 실시예 1에 비하여 실시예 9는 소결체의 내부 밀도가 치밀화되었으며, 67.8%의 기공율과 3.76MPa의 압축강도를 나타내었다.
7A and 7B show scanning electron microscope (SEM) photographs of the microstructure of the support according to Example 1 without MgO and Example 8 with 3% by weight of MgO, respectively, according to one embodiment of the present invention. . Referring to FIGS. 7A and 7B, when 3 wt% MgO was added to improve the strength and densification of the sintered compact, Example 9 had a higher internal density of the sintered compact, compared to 67.8%. Porosity and compressive strength of 3.76 MPa are shown.

조대 기공의 크기Coarse pore size

도 6은 본 발명의 일실시예에 있어 기공의 크기 및 지지체 두께가 수산화아파타이트 분말의 함량 비율과의 관계를 도시한다. 도 6을 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 5에 있어서, 조대 기공의 형성될 수 있는 범위는 최저 180 ㎛이고, 최대 360 ㎛를 나타내고 있다[도 6 참조]. 단량체 용액에 수산화아파타이트 분말을 적게 투입하였을 때 기공의 크기가 더 크게 나타났고, 수산화아파타이트 분말을 많이 투입하였을 때 기공의 크기가 더 작게 나타났다. 이러한 기공의 구조 및 크기는 골아세포(osteoblast)로 하여금 지지체 내부에서 성장하도록 하는 역할을 한다.
Figure 6 shows the relationship between the pore size and the support thickness in the content ratio of the apatite hydroxide powder in one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, in Examples 1 to 5, the range in which coarse pores can be formed is at least 180 μm and at most 360 μm (see FIG. 6). When the amount of apatite hydroxide was added to the monomer solution, the pore size was larger, and when the amount of the apatite hydroxide powder was added, the pore size was smaller. The structure and size of these pores serves to allow osteoblasts to grow inside the scaffold.

지지체 두께Support thickness

도 6을 참조하면, 지지체 두께가 형성될 수 있는 범위는 최저 38 ㎛이고, 최대 118 ㎛를 나타내고 있다[도 6 참조]. 단량체 용액에 수산화아파타이트 분말을 적게 투입하였을 때 지지체의 두께가 얇게 나타났고, 수산화아파타이트 분말을 많이 투입하였을 때 지지체의 두께가 두껍게 나타났다. Referring to FIG. 6, the range in which the support thickness can be formed is at least 38 μm and at most 118 μm (see FIG. 6). When the amount of the apatite hydroxide powder was added to the monomer solution, the thickness of the support appeared thin, and when the amount of the apatite hydroxide powder was added, the thickness of the support appeared thick.

또한 지지체 두께는 평균 기공의 크기와 반비례하는 것을 확인할 수 있고 이는 폴리우레탄 폼의 일정한 기공크기와 부피로 인한 것으로 보여진다.
It can also be seen that the support thickness is inversely proportional to the average pore size, which is due to the constant pore size and volume of the polyurethane foam.

기공율Porosity

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일실시예에 있어 소결온도 각각 (a) 1250℃(실시예 1), (b) 1350℃(실시예 5), (c) 1450℃(실시예 6)에 따른 다공질 지지체의 기공율을 도시한다. 도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 다공질 수산화아파타이트 지지체의 기공율이 최소 약 55%에서 최대 약 91%를 나타내고 있다. 수산화아파타이트 분말의 함량이 증가할수록 기공율을 감소하는 것을 확인할 수 있다. 또한 산화마그네슘 첨가량이 증가할수록 기공율이 감소하는 경향을 나타낸다.
8A to 8C are sintering temperatures in one embodiment of the present invention, respectively, at (a) 1250 ° C. (Example 1), (b) 1350 ° C. (Example 5), and (c) 1450 ° C. (Example 6). The porosity of the porous support is shown. 8A to 8C, the porosity of the porous apatite hydroxide support is at least about 55% to at most about 91%. It can be seen that the porosity decreases as the content of the apatite hydroxide powder increases. In addition, the porosity tends to decrease as the amount of magnesium oxide added increases.

압축강도Compressive strength

도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 일실시예에 있어 소결온도 (a) 1250℃(실시예 1), (b) 1350℃(실시예 5), (c) 1450℃(실시예 6)에 따른 다공질 지지체의 압축강도를 도시한다. 도 9a 내지 도 9c를 참조하면, 다공질 수산화아파타이트 지지체의 압축강도는 0.1 내지 6.57 MPa를 나타내고 있다. 수산화아파타이트 분말의 함량이 증가할수록 압축강도는 증가하는 것을 확인할 수 있다. 또한 소결온도가 1450℃(실시예 6)로 고온일 때 소결체의 압축강도는 증가하였다. 또한 산화마그네슘 첨가량이 증가할수록 압축강도도 더 증가하는 것을 확인할 수 있다.9A to 9C illustrate sintering temperatures according to one embodiment of the present invention (a) 1250 ° C. (Example 1), (b) 1350 ° C. (Example 5), and (c) 1450 ° C. (Example 6) The compressive strength of the porous support is shown. 9A to 9C, the compressive strength of the porous apatite hydroxide support is 0.1 to 6.57 MPa. It can be seen that the compressive strength increases as the content of the hydroxide apatite powder increases. Moreover, the compressive strength of the sintered compact increased when the sintering temperature was 1450 ° C (Example 6) at a high temperature. In addition, it can be seen that the compressive strength also increases as the amount of magnesium oxide added increases.

Claims (13)

수산화아파타이트를 단량체로 사용하여 형성된 다공질 수산화아파타이트 지지체로서,
180 - 360 ㎛의 조대한 기공이 망목상으로 형성되고,
상기 망목상의 지지체 내부에 2 ㎛ 이하의 미세기공이 형성되고,
상기 미세기공은 규칙적으로 배열되고 일축 방향으로 성장되어 채널을 형성하는 것을 특징으로 하는 다공질 수산화아파타이트 지지체.
As a porous apatite hydroxide support formed using apatite hydroxide as a monomer,
Coarse pores of 180-360 μm are formed into a mesh;
2 micrometers or less micropores are formed in the said mesh-like support body,
The porous microporous hydroxide apatite support, characterized in that the regular arrangement and uniaxial direction to form a channel.
제1항에 있어서, 상기 지지체의 기공율이 55 - 91%인 것을 특징으로 하는 다공질 수산화아파타이트 지지체.The porous apatite hydroxide support according to claim 1, wherein the support has a porosity of 55-91%. 알코올 용매에 단량체, 분산제 및 계면활성제를 투입하여 동결주조용 슬러리를 형성하는 단계;
상기 슬러리에 개시제를 첨가한 후 겔화가 일어나기 전에 폴리머 스펀지에 주입하는 단계;
상기 폴리머 스펀지를 단열재로 패킹된 몰드에 넣고, 0℃ 이하의 온도로 20 - 40분간 유지하여 동결시편을 형성하는 단계;
상기 동결된 시편을 알코올의 용매가 증발하도록 65 - 90℃의 온도로 20 - 40분간 건조하는 단계; 및
상기 건조된 시편을 전기로에 넣고 1-3℃/분의 속도로 승온하고, 1200 - 1500℃에서 1 - 3시간 동안 가열하여 소결하는 단계를 포함하는 다공질 수산화아파타이트 지지체의 제조방법.
Adding a monomer, a dispersant, and a surfactant to an alcohol solvent to form a slurry for freezing casting;
Adding an initiator to the slurry and injecting it into a polymer sponge before gelation occurs;
Placing the polymer sponge in a mold packed with a heat insulating material, and holding the polymer sponge at a temperature of 0 ° C. or less for 20 to 40 minutes to form a frozen specimen;
Drying the frozen specimen at a temperature of 65-90 ° C. for 20-40 minutes to evaporate the solvent of alcohol; And
The dried specimen is placed in an electric furnace and heated at a rate of 1-3 ° C./min, and heated at 1200-1500 ° C. for 1 to 3 hours to prepare a porous apatite hydroxide support.
제3항에 있어서, 상기 슬러리를 형성하는 단계에서, 아크릴아미드(AM) 및 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드(MBAM)를 포함하는 아크릴아미드 단량체를 상기 알코올에 투입하여 단량체 용액을 형성하고, 단량체 용액에 수산화아파타이트 분말을 투입하는 것을 특징으로 하는 다공질 수산화아파타이트 지지체의 제조방법.According to claim 3, In the step of forming the slurry, an acrylamide monomer comprising acrylamide (AM) and N, N'- methylenebisacrylamide (MBAM) is added to the alcohol to form a monomer solution, A method for producing a porous apatite hydroxide support, characterized by injecting apatite hydroxide powder into a monomer solution. 제4항에 있어서, 상기 수산화아파타이트 분말이 단량체 용액에 대하여 5 - 15 부피%로 포함된 것을 특징으로 하는 다공질 수산화아파타이트 지지체의 제조방법.The method for preparing a porous apatite hydroxide support according to claim 4, wherein the apatite hydroxide powder is contained in an amount of 5 to 15% by volume based on the monomer solution. 제4항에 있어서, 상기 아크릴아미드 단량체가 단량체 용액에 대하여 5 - 15 중량%의 함량으로 투입되는 것을 특징으로 하는 다공질 수산화아파타이트 지지체의 제조방법.The method of claim 4, wherein the acrylamide monomer is added in an amount of 5 to 15% by weight based on the monomer solution. 제3항에 있어서, 상기 알코올이 3차 부틸 알코올인 것을 특징으로 하는 다공질 수산화아파타이트 지지체의 제조방법. The method for producing a porous apatite hydroxide support according to claim 3, wherein the alcohol is tertiary butyl alcohol. 제3항에 있어서, 상기 슬러리 형성단계에서 첨가제로서 산화마그네슘(MgO)을 단량체 용액에 대하여 1 - 5 중량%의 함량으로 추가로 투입하는 것을 특징으로 하는 다공질 수산화아파타이트 지지체의 제조방법.The method of claim 3, wherein magnesium oxide (MgO) as an additive in the slurry forming step is further added in an amount of 1 to 5% by weight based on the monomer solution. 제3항에 있어서, 상기 폴리머 스펀지는 폴리우레탄 소재인 것을 특징으로 하는 다공질 수산화아파타이트 지지체의 제조방법.The method of claim 3, wherein the polymer sponge is a polyurethane material. 제3항에 있어서, 상기 소결하는 단계에 의하여 형성된 지지체의 조대한 기공이 직경 180 - 360 ㎛의 망목상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다공질 수산화아파타이트 지지체의 제조방법.The method of claim 3, wherein the coarse pores of the support formed by the step of sintering are formed into a mesh of 180-360 μm in diameter. 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항의 제조방법에 따라 제조된 다공질 수산화아파타이트 지지체.A porous apatite hydroxide support prepared according to the method according to any one of claims 3 to 10. 제11항에 있어서, 상기 망목상 지지체 내부에 2 ㎛ 이하의 미세기공이 형성되고, 상기 미세기공은 규칙적으로 배열되어 일축 방향으로 성장되는 것을 특징으로 하는 다공질 수산화아파타이트 지지체.12. The porous apatite hydroxide support according to claim 11, wherein micropores of 2 µm or less are formed in the mesh support, and the micropores are regularly arranged and grown in the uniaxial direction. 제11항에 있어서, 상기 지지체의 미세기공 기공율은 55 - 91% 인 것을 특징으로 하는 다공질 수산화아파타이트 지지체.
12. The porous apatite hydroxide support according to claim 11, wherein the microporosity of the support is 55-91%.
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