Abstract
CaO was obtained by calcining calcium carbonate ($CaCO_3$) at $1050^{\circ}C$. For normal $\beta$-tricalcium phosphate ($\beta$-TCP) powders CaO and dicalcium phosphate (DCPA) were mixed at a molar ratio of 1:2 and calcined at $1050^{\circ}C$ for 2hours. Nano-TCP powders were synthesized at $37^{\circ}C$ by wet precipitation method using CaO and phosphoric acid. A certain percentage of nano-TCP powders were added into the normal $\beta$-TCP powders, and polystyrene (PS) beads were blended with the mixture to make a $\beta$-TCP block samples, which were sintered at 800-$1050^{\circ}C$. The $\beta$-TCP block samples were investigated by means of SEM, XRD, micro-CT. With the amount of nano-TCP powders the mechanical strength of the artificial bone block was investigated by UTM [Universal Testing machine].The microstructure of the sintered 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. The nano-TCP powders were attached on the surface of macro $\beta$-TCP powders and the sample body was greatly toughened with the sintering process. The measured porosity of the sintered body was from 60% to 70%.
탄산칼슘을 하소하여 얻어진 CaO와 dicalcium phosphate [DCPA, $CaHPO_4$]를 1:2 비율로 혼합하여 $1050^{\circ}C$에서 하소함으로써 $\beta$-tricalcium phosphate [$\beta$-TCP; $Ca_3(PO_4)_2$] 분말을 제조하였다. CaO와 인산을 출발원료로 하여 $37^{\circ}C$, pH 5.0 에 서의 $\beta$-TCP 상 합성조건에서 습식침전반응을 적용하여 만든 침전슬러리를 $95^{\circ}C$로 건조하여 아파타이트형 TCP인 나노 인산칼슘 [nano-TCP] 분말을 얻었다. $1050^{\circ}C$에서 하소하여 만든 일반 $\beta$-TCP 분말에 nano-TCP 분말을 일정비율로 첨가하고 고분자 비드와 혼합하여 성형, 소결을 통해 다공성 인공뼈 블록을 합성하였다. 합성한 일반 $\beta$-TCP 분말로 합성한 인공뼈와 일반 $\beta$-TCP 분말을 매트릭스로 하여 micro-CT 분말을 첨가하여 만든 인공뼈 시편에 대한 SEM, XRD, micro-CT를 이용한 분석을 하였다. nano-TCP 분말의 첨가에 의해 소결시편의 XRD 상은 $\beta$-TCP 임을 확인하였고, 소결조직은 마크로 그레인 일반 $\beta$-TCP의 주위에 나노 TCP가 치밀하게 부착되어 고상반응으로 성장함을 보여주었다. micro-CT 결과 삼차원 다공성 조직임을 확인하였다. 압축강도는 nano-TCP 분말의 첨가 비율의 증가에 첨가량 60%까지 크게 증가하였다. 소결시편의 기공율은 60-70% 에 달하였다.