A study of apatite formation on NaOH treated Ti alloys with different Iron content

NaOH 처리한 Fe 첨가된 Ti alloys의 아파타이트 형성관찰

Metals, ceramics and polymers are widely used as bioimplant materials. However, Ti and Ti alloys are widely used because of its high strength to weight ratio and good biocompatibility when implanted in the body. In this experiment, Ti alloys of Grade-4 (gr4), 0.2 wt % Fe, 0.5 wt % Fe and 2 wt % Fe were studied for their surface morphology and HAp forming ability on the metal substrate for different treatments. Intially, the samples were mechanically polished on silicone carbide paper (No.-2000). The polished samples were treated with 5M NaOH solution at $60^{\circ}C$ for 24 hours. The NaOH treated samples were washed gently with distill water and dried at $40^{\circ}C$ for 1 day. The dried samples were heated in air at $600^{\circ}C$ for 1 hour. The surface morphology of these samples were studied using SEM. The SEM studies showed network of pores in all samples. These samples were immersed in stimulated body fluids (SBF) kept at $36.5^{\circ}C$ for different periods over the length of 1 to 14 days. The apatite formation was confirmed on all Ti-alloys using EDAX.

현재까지 사용되어가지고 있는 임플란트 재료 중 commercially pure titanium (순수티탄; Cp-Ti)과 Ti-alloy들은 생체재료로 폭넓게 사용되어지고 있는데, Ti 금속들은 경도가 강하고 점도가 높기 때문에, 치과나 정형외과 등의 하중에 잘 견디는 곳에 이용되어지고 있다고 한다. 이것들은 생체적합성과 부식에 대한 저항성도 좋은 것으로 알려져 있다. 일반적으로 Ti은 4종류의 Grade로 강도의 차이에 의하여 분류되고 Ti의 강도에 영향을 미치는 것으로는 산소, 철, 질소등이 있다. 따라서 본 연구에서는 O와 Fe의 함량을 달리한 Ti alloy시편을 사용하여 생체적합성 실험을 하였다. 먼저 실험은 시편을 micropolishing하고 5M NaOH에서 $60^{\circ}C$에서24시간 처리하여서 비표면적을 넓혔으며, 표면의 $TiO_2$을 만들어주기 위하여 $600^{\circ}C$에서 열처리하였다. 그런 시편을 $36.5^{\circ}C$의 SBF에 넣어 1~14일까지 침적한 후에 표면에 형성된 apatite를 SEM과 EDAX로 조사하였다. 조사 결과 모든 시편에서 apatite가 생성되었지만, 시편의 조성에 따라서 apatite의 형성양이 다름을 확인하였다.