Biomaterials Research (2013) 17(3) : 121-125

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Biomaterials

Research

C The Korean Society for Biomaterials

β-TCP 계 인공뼈 합성에 있어 나노 TCP 분말 첨가 영향

The Influence of nano-TCP Powders in the β-TCP – Based ArtificialBone Synthesis

장명철1*·김태형

1·김욱규

2

Myung Chul Chang1*, Tae Hyung Kim1, and Uk-Kyu Kim2

1국립 군산대학교 신소재공학과, 2

국립부산대학교 치의학전문대학원 구강악안면과1)Department of Materials Science & Engineering, Kunsan National University2Department of Oral and Maxillofacial Surgery, School of Dentistry, Pusan National University(Received May 19, 2013 / Accepted August 13, 2013)

CaO was obtained by calcining calcium carbonate (CaCO3) at 1050oC. For normal β-tricalcium phosphate (β-TCP)powders CaO and dicalcium phosphate (DCPA) were mixed at a molar ratio of 1:2 and calcined at 1050oC for 2hours.Nano-TCP powders were synthesized at 37oC by wet precipitation method using CaO and phosphoric acid. A certainpercentage of nano-TCP powders were added into the normal β-TCP powders, and polystyrene (PS) beads wereblended with the mixture to make a β-TCP block samples, which were sintered at 800-1150oC. The β-TCP block sam-ples were investigated by means of SEM, XRD, micro-CT. With the amount of nano-TCP powders the mechanicalstrength of the artificial bone block was investigated by UTM [Universal Testing machine].The microstructure of the sin-tered block was three dimensionally ordered macro/micro pore architecture of beta-TCP phase from XRD and micro-CT measurement. The compressive strength of sintered block increased with the addition of nano-TCP powders. Thenano-TCP powders were attached on the surface of macro β-TCP powders and the sample body was greatly toughenedwith the sintering process. The measured porosity of the sintered body was from 60% to 70%.

Key words: β-TCP, nano-TCP, DCPA, wet precipitation, TCP block, compressive strength

서 론

고, 질병 등으로 손상된 뼈의 결손 부위를 치료하기 위

해 인공뼈의 수요가 점차 늘어나고 있다. 뼈 이식 시 가

장 좋은 방법으로는 자기의 뼈를 이식하는 것이나 뼈의 손상부

위가 클 경우 사용하는 데 한계가 있으며, 자기뼈를 채취하기

위해 추가적인 수술이 필요하다는 단점이 있다. 따라서 이 때

는 동물 및 사망자의 뼈를 사용해야 하지만 인체 내에서 염증

이 발생하거나 바이러스성 질병 등의 문제가 생길 수 있다. 이

러한 단점들을 보완하기 위해 사람 뼈와 무기화학적 성분이 비

슷하고 부작용도 거의 없으며, 뼈와의 결합성이 있는 대표적인

생체 재료인 인산칼슘계 세라믹스가 각광받고 있다.1-4) 대표적

인 인산칼슘계 세라믹스인 수산화아파타이트 [Hydroxyapatite,

HAp]5)와 β-TCP [Tricalcium Phosphate]6-8)

가 많은 분야에서

뼈 이식제로 사용되고 있다. β-TCP는 생체적합성과 골전도성

이 우수하지만 HAp에 비해 기계적 강도가 약한 단점을 가지

고 있다.9-11) 따라서 본 연구에서는 β-TCP로 제작한 기존의 인

공뼈의 강도를 높이기 위해 습식침전 반응을 이용하여 nano

particle size의 β-TCP powders를 제조하였고 이를 기존의 β-

TCP와 혼합하여 인공뼈를 제작하였다. 이 인공뼈의 미세구조,

결정상을 검토하였고 첨가한 nano-TCP 함량비에 따른 강도변

화를 조사하였다.

실험 방법

CaCO3 (Aldrich)와 DCPA (CaHPO4, Aldrich)를 출발물질로

사용하여 일반 TCP 분말인 마크로 β-TCP 분말을 제조하였다.

먼저 CaCO3 분말을 1050oC로 3시간 하소하여 냉각함으로써

CaO를 제조한다. 이를 DCPA와 1:2 비율로 잘 혼합한 후

600oC~700oC에서 3시간 유지하여 하소하면 과립의 마크로

β-TCP 분말을 얻을 수 있다. 이와 별도로 β-TCP 분말에 첨가

할 nano-TCP 분말은 CaO와 인산을 출발원료로 하는 습식침

전법을 이용하여 제조한다.4,5) 나노 TCP 제조는 먼저 CaCO3

분말을 알루미나 도가니에 담아 전기로에서 1050oC로 3시간

하소한 후 얻어지는 CaO가 200oC 이하로 내려가지 않게 하

면서 유리플라스크에 넣고 과량의 증류수를 넣어 교반한다. 별

도의 플라스크에는 인산과 증류수를 넣고 교반한다.8,10) 본 실

험에 사용되는 공기, 증류수(DI H2O), 반응 시스템을 탄산기가*책임연락저자: mcchang@kunsan.ac.kr

사

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Biomaterials Research 2013

유입되지 않도록 하였다. 증류수는 초순수를 바로 사용토록 연

결하였고 컴프레서에서 공급되는 공기를 가성소다(NaOH)를 통

과시켜 CO2-free air 로 만들어 반응기로 공급하였고 산반응기

(H3PO4 + H2O), 알칼리 반응기(CaO + H2O), 침전반응기(Ca2++

HPO4 → CaP) 모두에 사용되는 용기로는 4구 파이렉스 플라

스크를 사용하였다. 환구형 히팅멘틀에서의 플라스크의 교반속

도 및 온도를 조정하였다.

CaO의 양과 인산의 양은 β-TCP에서의 몰비인 3:2로 한다.

침전반응용 주 반응플라스크에 증류수를 약간 넣고 교반기를

구동하면서 앞의 CaO수용액 플라스크와 인산수용액 플라스크

에서 마스터플렉스 펌프(Masterflex, Cole-Parmer, USA)를 통하

여 pH 5.0 ± 0.1 (pH미터 EUTECH alpha-PH1000)로 조정

하면서 주 반응용기에서의 침전반응을 시작한다.4,5) 반응용액

수송용 호스로는 의료용 실리콘 관을 사용하였다. 반응 중에도

교반을 지속적으로 행하였다. 한 시간 반정도 걸려 침전반응이

완료된다. 침전반응 후 37oC에서 밤새 유지시킨 후 90oC 이

상으로 수 시간 가열하면 완전 건조된다. 이 과정을 거치면 입

자크기가 100 nm 이하인 nano-CaP (Calcium Phosphate] 분

말 그라뉼이 합성된다.

이렇게 만들어진 나노 CaP 분말을 과립상의 마크로 β-TCP

분말에 각각 3 wt%, 5 wt%, 10 wt%, 20 wt%, 30 wt%를 첨

가하여 만든 혼합분말에 기공형성제(Porogen)인 폴리스티렌(Poly-

styrene, PS) 비드를 첨가한 후 5시간 동안 볼밀링으로 균일혼

합한 후 몰드성형 하였다. 볼밀에는 지르코니아 볼을 사용하여

건식 볼밀링 하였고, 볼밀링 후 혼합분말만을 체(sieve)로 걸러

낸 후 스텐레스몰드를 이용하여 일축가압성형 하였으며 압력은

3톤~12톤으로 행하였다. 이밖에 PEG 비드(Aldrich)를 사용한

시편도 만들었다. 몰드성형한 시편들을 800-1150oC로 6시간

소결하여 인공뼈 블록시편(2.7 cm Φ× 8 mm t)을 제조하였다.

물성을 비교하기 위해 nano-TCP를 첨가하지 않고 과립의 마크

로 β-TCP만으로 만든 비교시편을 제조하였다. 이 소결시편 들

의 삼차원 기공구조 변화를 micro-CT (Skyscan 1076)로 관찰

하였고, 이와 별도로 FE-SEM (Hitachi, S-4800)을 이용하여 나

노 TCP 분말 첨가에 의한 소결시편 에서의 입자크기, 기공크

기 등 미세구조를 조사하였다. 그리고 XRD (Bruker, M18XCE)

를 이용하여 시편들의 상형성을 분석하였고, 만능시험기를 이

용하여 nano-TCP 분말의 첨가량에 따른 압축강도변화를 조사

하였다. 압축강도는 만능시험기(UTM, DaeSan ENG Korea)를

이용하여 측정하였다. 소성한 다공성 블록시료 들의 기공율은

인공체액을 이용하여 아르키메데스법으로 측정하였다.

결과 및 고찰

입자크기가 수~수십 µm인 과립상의 일반 β-TCP 분말에

100 nm 이하의 입자크기를 가진 습식합성 CaP/TCP 나노분말,

기공형성제(Porogen)인 PS 비드를 균일하게 혼합한 후 성형하

여 인공뼈 만든 블록을 만들고, 이를 소성하여 만들어진 인공

뼈의 3차원 미세조직 단면도(Figure 1)를 micro-CT로 촬영하였

다. 여기서 기공형성제인 PS beads의 함량은 30-60 wt%로 하

였다. 이렇게 하여 만든 베타 TCP +나노TCP 분말 혼합체의

압축강도(Figure 4)는 50 MPa에서 최대치 150 MPa에 이르렀다.

Figure 1(a)에서 표시된 하얀 부분이 nano-TCP 분말에 해당

한다. nano-TCP 분말이 일반 β-TCP 표면에 국부적으로 존재

함이 관찰된다. Figure 1(b)에서의 확대사진에서 보듯이 일반

β-TCP와 nano-TCP 간에 표면고상반응이 부분적으로 일어나서

단단하게 결합되었음을 알 수 있었다. 검은 부분은 기공이며

고르게 분포된 것을 볼 수 있다. 연속기공통로는 뼈세포 및 모

세혈관을 형성시키는데 기여하며, 폭넓고 고르게 분포되어 있

어야 하고 적당한 크기로 제어할 수 있어야 한다. 작은 기공은

소성과정에서 생성된 것이고, 큰 기공은 첨가한 비드의 분해에

의해서 생긴 것이다. 기공의 크기는 비드의 입자크기조절로 제

어할 수 있다.

CaO 합성시 고온소성으로 얻어진 CaO가 냉각시 온도가 내

려가게 되면 합성된 CaO가 다시 CO2와 결합하여 CaCO3로

의 탄산화반응이 일어나게 된다. 또한 CaO와 인산의 습식합성

으로 얻어지는 습식인산칼슘 (CaP) 슬러리는 대부분 나노결정

으로 공기 중 CO2 내지 혹은 수분에 포함되는 탄산기(CO3−)

에 의해 탄산화된 인산칼슘화합물 형태로 얻어지기 쉽다. 인공

Figure 1. (a) Micro-CT photograph of the sintered mixture block of β-TCP and nano-TCP. (b) The enlarged view of the square region in (a).

β-TCP 계 인공뼈 합성에 있어 나노 TCP 분말 첨가 영향 123

Vol. 17, No. 3

골 임플란트 시술 후 인체 내부에서의 골신진대사 과정 중 혹

은 목적으로 하는 시술용 인공골의 인산칼슘성분(특히, HAp)에

탄산기가 침투하여 목적으로 하는 골의 강도를 달성하기 위한

골재생 및 골형성 반응에서의 반응활성도가 떨어지게 된다. 본

실험에서는 CO2 free air 분위기로 인산칼슘시료를 제조하고

사용 직전까지 CO2 free 분위기에서 보관하여 두었다.

Figure 2에서 X선 회절분석을 통해 nano-TCP와 β-TCP

(Whitlockite, Rhombohedral a = b = 10.43 Å, c = 37.38 Å,

JCPDS 09-0169)의 결정상을 보여준다. Figure 2(a)에서 90oC

에서 습식 합성한 B-TCP90 분말의 XRD 패턴을 일반 β-TCP

분말 [β-TCP900]과 아파타이트 나노분말 [HAp] 결정체와 비교

하고 있다. 이를 보면 B-TCP90에서는 DCPA와 β-TCP/HA의

Peak가 보여지고 이는 아파타이트형 β-TCP 결정에 해당한다.7,11)

TCP 화합물의 습식합성에서 칼슘부족형 아파타이트 결정(Ca-

deficient apatite, CDHA, Ca9(HPO4)(PO4).5OH)으로 나타나

기 쉽고 이를 아파타이트형 TCP 결정구조로 일컫는다.12) 한편,

Figure 2(b)는 각기 다른 방법에 의해 만들어진 β-TCP 결정체

분말의 XRD 패턴을 비교하고 있다. TCP900은 일반 β-TCP

로서 900oC로 하소한 것을 의미하며, B-TCP800은 습식합성한

nano-CaP인 B-TCP90 분말을 800oC에서 하소한 것을 뜻하며

Sigma β-TCP는 SigmaAldrich로 부터 구입한 상업용 β-TCP

분말이다. 나노 CaP 분말을 하소하여 만든 B-TCP800은 일반

β-TCP인 TCP900과 비교할 때 두 결정상이 거의 비슷하다는

것을 알 수 있다. 한편, Sigma β-TCP는 시료를 개봉하여(as-

received) 바로 측정한 결과와 일주일 정도 뒤에 측정한 XRD

강도패턴이 차이가 난다. 본 시료는 XRD 측정 전에 900oC

에서 다시 하소하여 데시케이터에 보관한 후 바로 측정한 결

과이다. 즉, β-TCP 분말은 수분 및 공기 중 CO2 에 의해

인산칼슘 결정체와의 반응으로 변성이 생길 수 있음을 보여준

다. 특히, 나노분말인 B-TCP90을 800oC 등으로 하소하여

TCP 분말을 제조하고 보관할 때 인산칼슘의 사용에 따른 공정

변수에 유의하여야 한다.

Figure 2. X-ray diffraction patterns of the β-TCP and nano-TCP prepared by the wet precipitation method. (a) nano-TCP, B-TCP90 with HAp andTCP900 (b) bio β-TCP, B-TCP800 with Sigma β-TCP and TCP900.

Figure 3. SEM photographs of the mixture of β-TCP and nano-TCP prepared by the wet precipitation method. (a)(b) TCP900 + B-TCP90 5 wt%fired at 800oC with PS beads for pore formation. (c) Pore formation by using PEG capsulated beads.

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Biomaterials Research 2013

Figure 3은 FE-SEM으로 관찰한 시편의 미세구조를 보여준다.

37oC에서 습식 침전법을 통해 만든 CaP 슬러리를 90oC에서

건조하여 만든 nano-CaP (B-TCP90) 분말을 첨가하였다. Figure

3(a,b)는 TCP900 분말을 매트릭스로 하여 B-CaP90 나노분말

을 5 wt% 첨가하고 기공형성을 위해 PS 비드를 30% 첨가하

여 볼밀로 건식혼합하여 얻어진 혼합체 분말을 5ton으로 일축

가압성형 후 800oC에서 두시간 동안 소성하였다. 소성공정은

석영관을 이용한 관상로에서 공기를 일정한 속도로 주입하면서

시간 당 100oC의 승온속도로 하여 서서히 PS 비드를 열분해

시키고 소성온도인 800oC에 이르러 일정시간 유지시킨 후 서

냉하였다.

Figure 3(a,b)에서 고온소성 중 수백 µm 크기의 PS 비드의

열분해에 의해 만들어진 기공을 보여준다. 그리고 마크로 β-

TCP 분말 (TCP900)에 달라붙어있는 수십 nm 크기의 CaP

미결정 들이 서로 소성반응하여 수백 nm 크기로 성장하였다.

입자크기가 100 nm 이하인 nano-CaP 미결정 들이 수~수십

µm 크기인 일반 β-TCP의 분말표면에 고르게 부착되어 소성

시 균일한 고상반응이 일어난다. Figure 3(a)는 수백 µm 크기

의 기공표면에 수~수십 µm 크기인 일반 β-TCP 분말이 고르

게 성장하여 그라뉼을 이루고 있음을 보여준다. 이 그라뉼 표

면에 백 nm 크기의 nano-CaP 분말이 고르게 달라붙어(Figure

3(b)) 나노입자 들간의 고상반응과 마크로 TCP 입자와 나노

TCP/CaP 입자 간의 고상반응이 일어나면서 기계적 강도가 크

게 증가한다. 나노분말의 첨가량 및 균질한 분산의 결과로 강

도가 다르게 나타나게 되고, nano 분말의 첨가량 증가와 균질

한 혼합을 통하여 강도증진이 이루어지게 된다.

상온에서 첨가하여 혼합한 나노 CaP 입자 들이 서로 연결되

어 소성과정 중 나노입자 사이의 neck growth로 표면치밀화

반응(initial stage of densification)이 일어난다. 수백 µm 급의

PS 비드와 TCP900 분말과 90oC 건조한 B-TCP90 분말 5

wt%을 첨가하여 혼합분말을 성형하여 800oC로 소성하는 열분

해 및 소결과정에서 나노미터급의 bio-TCP90 분말의 표면입성

장(Figure 3(b))이 일어나고 수십나노미터 급 CaP 미결정이

800oC 까지의 소성반응으로 수백 nm 급 그라뉼(Granule)로

입성장하게 된다. 그라뉼 입자표면에 있는 B-TCP90 나노입자

들 사이에서는 소성과정 중에 neck growth 반응이 일어난다.

0.5 µm 급 TCP900 분말을 매트릭스로 하여 소량의 나노

CaP 분말과 함께 성형 및 소성하고 기공 크기를 200-250 µm

크기로 하는 연속기공채널이 만들어지도록 치밀질 소성을 행하

였다. 소성입자 크기는 7 µm 이상이 되도록 하였고 얻어진 치

밀질 소성체에서는 입자크기는 7 µm 이상인 소성입자들끼리 연

속연결하며 독립적으로 존재하는 분말은 없도록 하였다. 얻어진

다공성블록은 β-TCP 순수안정상 만으로 이루어지도록 하였다.

Figure 3(c)는 기공형성제로 PS 비드 대신에 PEG 비드를 사

용하여 소성한 블록 시편의 SEM 조직사진으로 열분해에 의해

TCP상이 비드의 표면껍질층(shell-core)을 이루고 내부는 빈공

간 상태인 형태(capsulation)를 보여주고 있다. PS 비드를 사용

한 경우에는 비드를 이루는 PS 고분자와 첨가한 나노TCP 분

말간에 유기-무기 결합반응이 일어나지 않고 PS 비드 형태 그

대로 TCP 매트릭스 안에 존재하여 소성 중 PS 비드가 분해하

여 빈공간으로 남게 된다. 한편 PEG를 비드로 사용하면 비드

를 이루는 PEG가 첨가한 나노TCP 분말과 혼합 및 승온과정

에서 유기-무기화학반응이 일어나 TCP 성분이 PEG 비드의 내

부로 침투하며, 승온과정에서 PEG 중합고분자가 분해하게 된

다. 여기서 사용한 PEG 비드(TentaGel, Sigma Aldrich)는 PS

매트릭스에 폴리에칠렌글리콜(PEG)을 그라프트 중합시킨 직경

150 µm 크기의 중공구 형태의 망상구조 비드로서 PEG의 친

수성과 소수성을 동시에 갖는 양쪽성 특성으로 인해 나노TCP

와의 혼합과정에서 PEG 비드 표면에 TCP상이 달라붙게 되고

내부에서의 고온열분해과정으로 내부는 비고 중공구의 Shell은

흡착된 TCP상이 고온반응으로 소결되어 남게 된다.

Figure 4는 nano-CaP의 첨가량 및 성형압에 따른 혼합 β-

TCP 블록의 압축강도변화를 보여주고 있다. nano-CaP를 첨가

하지 않은 비교시편 TCP 에서는 β-TCP 블록의 성형압력에 따

른 압축강도는 약간 증가하는 반면, nano-CaP 분말을 첨가한

nano-TCP 시편에서는 TCP 시편에 비해 전반적으로 강도가 높

고 첨가량에 따라 강도(MPa)증가를 보이다가 nano-CaP 첨가

량이 ~30 wt% 이상에서 강도가 급격하게 증가하는 것을 볼

수 있다. 성형압력에 따른 블록시편의 압축강도를 측정하면 일

반 β-TCP에서는 강도가 조금씩 증가하는데 비해 nano-TCP 첨

가량이 10 wt%인 블록시편의 강도는 훨씬 큰 값을 보이며 증

가해가는 거동을 보였다. 이 같은 강도증가는 앞서 언급한 바

와 같이 nano-TCP 분말이 일반 β-TCP 분말표면에 고르게 달

라붙어 고온고상반응으로 나노분말 간의 표면부착강도 및 나노

분말과 일반 β-TCP 마이크로 분말 사이의 계면부착강도가 증

가함에 기인하는 것으로 판단된다.

인공골 소성체(1150oC 3시간 소성)의 압축강도-특성 그래프

에서 nano-CaP를 3 wt%에서 5 wt%를 첨가했을 때 강도가

크게 증진하는데 이는 nano-CaP 분말이 국부적으로 고상반응

을 하여 강해진 것이고 5 wt%에서 20 wt%를 첨가했을 때는

강도증가의 크기가 작아지는데 이는 일반 β-TCP의 성질이 많

Figure 4. compressive strength of the TCP block with the amount ofnano-TCP and the molding pressure.

β-TCP 계 인공뼈 합성에 있어 나노 TCP 분말 첨가 영향 125

Vol. 17, No. 3

이 나타나서 그런 것으로 보인다. 그리고 20 wt%에서 30 wt%

를 첨가했을 때 다시 강도증가의 정도가 커지는데 이는 nano-

TCP의 치밀화 고용반응으로 인한 기여가 커지기 때문으로 보

인다. nano-TCP 첨가량이 같은 블록 (예: 10 wt% sample 점

선 커브)에서는 성형압력(7톤-12톤)에 따라 강도의 증가정도가

nano-CaP를 첨가하지 않은 β-TCP 블록의 강도증가 거동과 비

슷하게 나타났다. 즉, 인공골 블록의 최종 소성체에 있어 성형

압력이 TCP 블록 복합체의 강도에 미치는 영향보다는 nano-

TCP 첨가량이 블록 복합체의 강도증진에 미치는 영향이 훨씬

크게 나타나고 있음을 보여주고 있다. 시술에 적합한 인공골

블록 임플란트의 제조공정에 있어 환자시술에 요구되는 필요한

강도특성을 구현하는 기준이 될 것이다.

일반적으로 다공성 인공골 블록은 생분해성 및 골재생성이

좋은 반면 압축강도가 50 MPa 이하로 아주 낮은 점이 특징이

다. 따라서 인장강도 값에 대한 보고가 아주 드물다. 본 실험

에서 나노 TCP분말을 첨가하면 압축강도가 증가하고 아울러 인

성(toughness, KIC)도 함께 좋아짐을 알 수 있었다. 만능시험기

로 측정한 인성파괴강도는 최대치 1.3 MPaM−1/2에 이르렀고,

비틀림 강도는 4.8 Kg/f 에 달하였다. 한편 나노 TCP 첨가량

에 따른 여러 시편의 기공율을 아르키메데시법으로 측정한 결

과 60-70% 에 이르렀다. 한편, SEM 조직사진 및 micro-CT

데이터로 부터 구한 기공율, 인장강도 및 인성증가에 대한 결

과는 현재 진행 중인 세포실험 결과와 함께 이후 논문에 보고

할 예정이다.

결 론

인공뼈를 구성하는 무기 물질 중 하나인 β-TCP의 나노분말

을 합성하여 β-TCP 계 뼈 이식제의 단점인 낮은 기계적 강도

를 개선하였다. TCP 블록을 만들 때 PS 비드를 첨가하여 기

공을 형성하는 과정에서 강도가 떨어지는 현상이 있었으나

nano-CaP 분말을 첨가한 TCP 블록에서는 강도가 크게 증진되

었다. SEM 사진에서 nano-CaP 입자와 β-TCP 마이크로 입자

간에 국부적인 고상반응이 관찰되었고 micro-CT 사진에서

nano-CaP가 부분적으로 뭉쳐져 있음을 관찰할 수 있다. 이를

최대한 뭉치지 않게 잘 분산시킬수록 강도가 좋아질 것으로 예

상된다. X선 회절법으로 결정상을 관찰한 결과 nano-CaP를

하소하여 만든 B-TCP800과 일반 β-TCP인 TCP900은 비슷한

결정상으로 나타났다. 입자크기가 작고 반응성이 좋은 nano-

TCP 분말이 일반 β-TCP 분말표면에 부착되어 소성반응에 의

한 강도증진이 관찰되었다.

요 약

탄산칼슘을 하소하여 얻어진 CaO와 dicalcium phosphate

[DCPA, CaHPO4]를 1:2 비율로 혼합하여 1050oC에서 하소함

으로써 β-tricalcium phosphate [β-TCP; Ca3(PO4)2] 분말을 제

조하였다. CaO와 인산을 출발원료로 하여 37oC, pH 5.0 에

서의 β-TCP 상 합성조건에서 습식침전반응을 적용하여 만든

침전슬러리를 95oC로 건조하여 아파타이트형 TCP인 나노 인

산칼슘 [nano-TCP] 분말을 얻었다. 1050oC에서 하소하여 만든

일반 β-TCP 분말에 nano-TCP 분말을 일정비율로 첨가하고 고

분자 비드와 혼합하여 성형, 소결을 통해 다공성 인공뼈 블록

을 합성하였다. 합성한 일반 β-TCP 분말로 합성한 인공뼈와

일반 β-TCP 분말을 매트릭스로 하여 micro-CT 분말을 첨가하

여 만든 인공뼈 시편에 대한 SEM, XRD, micro-CT를 이용한

분석을 하였다. nano-TCP 분말의 첨가에 의해 소결시편의

XRD 상은 β-TCP 임을 확인하였고, 소결조직은 마크로 그레인

일반 β-TCP의 주위에 나노 TCP가 치밀하게 부착되어 고상반

응으로 성장함을 보여주었다. micro-CT 결과 삼차원 다공성

조직임을 확인하였다. 압축강도는 nano-TCP 분말의 첨가 비율

의 증가에 첨가량 60%까지 크게 증가하였다. 소결시편의 기공

율은 60-70% 에 달하였다.

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