• 구강회복응용과학지
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• 제24권4호
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• pp.337-349
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• 2008

최적의 골유착을 얻기 위하여 임플란트 디자인의 개선과 다양한 표면처리 방법이 개발되어 왔는데, 특히 최근 알칼리 에칭과 이온 주입법, 양극산화법 등 생화학적인 골유착을 유도할 수 있는 표면개질 방법이 관심의 대상이 되고 있다. 이러한 방법 중 마그네슘 이온을 함유한 전해액속에서 양극산화피막처리한 임플란트(마그네슘 임플란트)를 이용하여 조기 하중의 가능성이 제시된 바 있다. 그러나 마그네슘 임플란트의 경우 장기간의 기능적 하중을 가한 경우에 대한 연구가 부족한 상태이므로, 이에 본 연구에서는 비글견을 이용한 동물실험을 통해 지연하중을 가한 마그네슘 임플란트의 방사선적, 임상 안정성 검사 및 조직형태학적 분석을 시행하여 화학적 표면개질 임플란트의 골조직 반응을 기계가공 임플란트와 비교 평가하고자 하였다. 발치 후 3개월의 치유과정을 가진 비글 성견 6마리의 하악에 좌우 3개씩 실험용으로 제작된 직경 3.75 mm, 길이 10.0 mm의 나사 형태 임플란트 36개를 보편적인 임플란트 시술시 이용하는 식립법을 이용하여 식립하였다. 18개의 대조군은 기계가공만 한 상태였고, 실험군은 마그네슘을 함유한 전해액에서 양극산화 피막처리하였다. 식립 후 3개월 동안의 치유기간 후 이차수술을 실시하였으며, 연결고정하지 않고 단일치 금관수복으로 보철물을 장착하여 하중을 가하였다. 3개월 동안 하중을 가한 후에 희생시켜 비탈회 연마 표본을 제작하여 조직형태 계측학적 분석을 시행하였다. 임플란트 식립시, 이차 수술시, 하중을 가한 1개월, 3개월 후에 변연골 흡수를 평가하기 위해 방사선학적 검사를 실시하였고, 골계면 사이에서의 안정성을 평가하기 위해 공진주파수 수치를 측정하였다. Mann-Whitney U test와 repeated measured ANOVA를 이용하여 95 퍼센트 유의수준으로 통계적 유의성을 확인하였다. 총 36개의 임플란트 중 8개에서 일차 수술 후 골유착의 실패가 나타났으며, 1개는 3개월의 부하 후에 실패 양상이 나타났다. 공진주파수분석결과, 마그네슘 임플란트군은 대조군과는 달리 공진주파수 수치가 증가하다가 다소 감소하는 양상을 보였으며, 하중을 가한 3개월 후에는 두 군의 수치가 비슷하였다. 방사선 사진 분석 결과 두 군 모두 시간에 따른 변연골 흡수량이 증가하였으며, 통계적으로 유의한 차이는 없었다. 조직형태학적인 분석 결과 마그네슘-임플란트가 대조군에 비해 더 높은 수치의 골임플란트 계면접촉율을 보여 주었으나, 나사산내 골면적은 더 낮았다. 그러나 두 군 모두에서 통계적 유의성은 없었다. 이상의 결과에서 지연 하중을 가하는 경우에 있어서 골유착에 대한 마그네슘-임플란트의 효과는 기계가공된 임플란트와 유사하였다. 조기 하중시 더 빠르고 강한 골반응을 보여주던 이전 연구와 종합하여 볼 때, 마그네슘 임플란트는 즉시 또는 조기 하중 가능성을 증진시켜 주며, 지연 하중에서는 생체 적합성이 우수한 타이타늄과 유사한 골유착 정도를 보이는 것으로 사료된다. 그러나 임상적으로 화학적 표면개질 방법의 유용성을 판단하기 위해 다양하고 장기적인 임상 연구가 필요하리라 사료된다.

• 구강회복응용과학지
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• 제27권1호
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• pp.25-39
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• 2011

마그네슘 양극산화 임플란트는 동물실험에서 우수한 골반응을 나타내었지만 이에 대한 임상 연구는 전무하다. 본 연구에서는 마그네슘 양극산화 임플란트의 단기간 성공률 및 안정성, 변연골 흡수량을 평가하고자 하였다. 강릉원주대학교 치과병원의 임상시험위원회의 승인을 거쳐 건강한 부분 무치악 환자에게 마그네슘 양극산화 임플란트를 식립한 후 일반적인 프로토콜에 따라 보철 치료를 시행하였다. 1차 수술, 2차 수술, 보철물 시적, 하중 후 1개월, 3개월, 6개월 평가를 시행하였으며, 매회 내원 시 임플란트 안정지수(Implant stability quotient, ISQ)를 측정하고 구내 치근단 방사선 사진에서 변연골 흡수량을 산출하였다. 반복측정이 있는 분산분석법을 이용하여 통계적 분석을 시행하였다. 총 50명에게 식립된 101개의 임플란트 중 골유착에 실패한 임플란트는 없었으며, 하중 후 6개월 성공률은 100%였다. 평균 ISQ는 시간이 경과함에 따라 증가하였으며 여성보다 남성에서, 상악보다 하악에서 높게 나타났다 (P<.05). 하중 6개월 후 골질이 양호할수록, 고정체 직경이 클수록 높은 ISQ 값을 보였다 (P<.05). 하중 후 6개월간 평균 변연골 흡수량은 0.26 mm로 관찰되었으며 하악보다 상악에서, 여성보다 남성에서 더 많은 흡수가 관찰되었다. 본 연구의 마그네슘 양극산화 임플란트의 6개월 성공률은 100%이며, 낮은 골질에서도 우수한 골유착이 관찰되었다. 안정성과 변연골 수준 또한 만족스러운 결과를 보였지만 더욱 장기적인 임상연구가 필요하다고 사료된다.

• 구강회복응용과학지
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• 제25권1호
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• pp.41-52
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• 2009

골과 임플란트의 기계적인 결합을 증진시키기 위한 다양한 시도가 이루어졌으며, 최근에는 불소 부식법, 양극산화법, 이온주입법 등 생화학적인 골유착을 유도할 수 있는 임플란트의 표면개질이 관심의 대상이 되고 있다. 본 연구는 플라즈마 상태의 이온을 임플란트 표면에 주입하여 이온 피막을 형성하는 방법(plasma source ion implantion, PSII)으로 표면을 개질한 임플란트에 대한 골반응을 흡수성 재료로 블라스팅 처리(resorbable blasting media, RBM)된 임플란트를 대조군으로 하여 평가하고 이온 주입량을 달리하여 비교한 결과를 알아보고자 하였다. 12마리의 뉴질랜드 가토의 경골에 대조군인 RBM 임플란트와 Mg이온 주입량을 달리한 Mg이온주입 임플란트 3개씩을 식립하고 공진주파수를 측정하였으며 6주 후 48개 임플란트의 뒤틀림 제거력과 공진주파수를 측정하였다. 반복측정이 있는 분산분석을 이용하여 95% 유의수준으로 통계적 유의성을 확인하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 각 임플란트간 공진주파수의 차이는 없었으나 군에 관계없이 식립 시에 비해 6주 후의 공진주파수는 증가하였다. 2. 초기 낮은 공진주파수를 나타낸 임플란트군의 공진주파수 증가량이 큰 경향을 나타내었다. 3. 이온잔존량 9.4%인 Mg 1 임플란트가 다른 임플란트 보다 통계적으로 유의하게 큰 뒤틀림제거력을 보였다. 이상의 결과를 종합하여 가장 우수한 골반응을 나타내는 이온주입량을 알 수 있었으며 이러한 이온주입 임플란트가 임상적으로 뛰어난 효능을 보이는 RBM 표면에 비해서도 생물학적 골반응이 더 우수하다는 것을 입증하는 결과라 할 수 있다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2012년도 춘계학술논문집 2부
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• pp.643-645
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• 2012

본 연구에서는 생체용 마그네슘의 국내외 연구 동향을 파악하기 위해 Web of Science 데이터베이스를 사용하여 SCI-E 학술지에 게재된 논문을 조사하여 분석하였다. 생체용 마그네슘합금에 관한 논문이 2005년부터 많이 발표되기 시작하여 2007년을 기점으로 급격하게 증가하기 시작하였다. 따라서 최근 생체 내에서 분해하여 소멸되는 임플란트의 필요성과 함께 마그네슘합금이 최적의 생체재료로 각광을 받으면서 이에 관한 연구가 5~7년 전부터 폭발적으로 활성화되었으며, 중국, 독일, 미국, 그리고 일본이 생체용 마그네슘합금 연구개발에 선도적인 역할을 하고 있음을 알 수 있었다.

• 대한치과보철학회지
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• 제50권3호
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• pp.176-183
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• 2012

연구 목적: 부분 무치악 환자에서 Mg titanate implant (M Implant system, Shinhung, Korea)의보철 후 1년간의 방사선사진을 이용한 변연골 흡수량과 Osstell$^{(R)}$을 이용한 임플란트 안정성 평가 결과를 분석하여 임상적인 성공률에 대해 알아보고자 한다. 연구 재료 및 방법: 38명의 환자에 79개의 임플란트를 식립하여 보철 후 1년 동안 변연골 흡수량, 임플란트의 동요도, 임플란트 식립 위치에 따른 분포 및 성공률, 보철 전후에 따른 성공률을 분석했다. 결과: 변연골의 흡수량은 보철물 장착 후 1년간의 평가에서 상악에서는 평균 1.537 mm, 하악에서는 평균 1.172 mm의 변연골 흡수가 관찰되었으며, 전체적인 상하악의 평균 변연골 흡수량은 1.255 mm로 관찰되었다. 수술 후 시간이 경과함에 따라 ISQ값은 미약하게 감소하였다가 증가하는 경향을 보였으나, 상악과 하악 모두에서 식립 당일 이후 예비 인상일, 최종 보철물의 장착일과 주기적인 평가 기간 동안 ISQ값의 큰 증가나 감소를 나타내지는 않았다. 성공률은 상악에서의 94.12%였고, 하악에서의 98.39%였다. 결론: 본 실험의 결과로 미루어 Mg titanate implant는 임상적으로 양호한 결과를 보여주었다.

• 구강회복응용과학지
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• 제25권4호
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• pp.361-374
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• 2009

임플란트와 골 반응을 개선하기 위한 생화학적 표면 처리 방법으로 다양한 이온을 이용한 이온주입법에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구는 플라즈마 상태의 마그네슘 이온을 임플란트 표면에 주입하여 이온 피막을 형성하는 방법으로 표면 처리를 한 임플란트에 대한 MC3T3-E1 골모양 세포의 초기 반응을 평가해 보고자 하였다. 티타늄 디스크를 네 가지 군으로 표면처리를 달리하였다. A군은 연마만 하였고 B군은 연마 후 마그네슘 이온을 주입하였다. C군은 알루미늄 입자분사 하였고, D군은 알루미늄 입자분사 후 마그네슘 이온을 주입하였다. 조골세포의 반응을 세포 부착, 증식, 분화의 단계별로 평가하였다. 세포 부착을 평가하기 위해 MC3T3-E1 골모양 세포를 4시간, 24시간, 48시간 금속 표면에서 배양하여 주사현미경으로 관찰하였다. 세포분화도평가는 세포를 4일간 배양 후 알칼리성 인산분해효소 활성도 분석을 통해 시행하였다. 세포외기질의 세포내 발현은 RT-PCR을 통해 평가하였다. 이상의 실험에서 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 주사현미경 관찰시 시간의 흐름에 따라 세포 부착량은 증가하였으며, 마그네슘 이온을 주입한 시편에서 더 많은 양 세포 증식이 관찰되었으며 분화정도도 더 높은 것으로 관찰되었다. 2. RT-PCR 분석시 알루미늄 입자분사 후 마그네슘 이온을 주입한 시편에서 c-fos와 osteonectin의 발현이 증가된 소견을 보였다. 3. 알칼리성 인산분해효소 활성도 분석시 금속 표면처리 방법에 따른 차이는 발생하지 않았다. 이상의 결과를 종합하면 Mg 이온이 주입된 군의 세포가 Mg 이온이 주입되지 않은 군보다 초기의 세포반응이 더 우수하다는 것을 알 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권9호
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• pp.418-424
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• 2017

마그네슘은 다른 금속들에 비해 비강도가 높으며, 우수한 진동 흡수능, 전자파 차폐성 등으로 산업 전반에 많이 활용되고 있다. 예를 들면, 자동차 시트 프레임, 실린더 헤드 등 자동차 부품으로도 사용되며 노트북 케이스, 핸드폰 케이스 등의 전자제품에도 널리 사용되고 있다. 또한 신체의 뼈가 금이 가거나 부서졌을 경우, 그 손상된 뼈의 치료를 보조하기 위해 사용되는 골 접합용 임플란트 재료로 각광받고 있다. 현재 임플란트 재료로는 Ti alloy, Stainless steel, Co-Cr-Mo alloy등이 사용되어 지고, Mg 합금은 연구단계에 머물러 있다. 현재 골접합용 임플란트 재료의 문제점으로는 한번 접합 수술 후에 회복이 되면 이것을 제거하기 위한 수술을 또 해야 한다는 점이 있다. 하지만 마그네슘은 현재 재료와 비교하여 충분한 강도를 실현 할 수 있으며, 일정시간 후 자체적으로 분해되고 인체에 무해한 원소기 때문에 연구가 진행되고 있다. 그러나 순수 Mg으로는 충분한 강도와 내식성을 가질 수 없기 때문에 합금원소를 첨가하여 Mg 합금을 설계한다. 본 논문에서는 마그네슘에 인체에 무해한 Ca, Zn를 첨가하여 합금을 설계하였고, 추가적으로 강도와 내식성을 향상시키기 위해서 Grain refiner로서 Sr을 소량 첨가하여 최종 합금을 설계하였다. Sr은 방사선 원소는 인체에 유해하지만, 그 외 천연 Sr 원소는 인체에 무해하다. 이렇게 제조된 합금을 광학현미경, 주사전자현미경을 통해 미세조직분석을 수행하고, 인장시험, 동전위 분극 시험, 침지시험을 통해 기계적 특성 및 부식특성을 평가하였다. 결론적으로, Sr 첨가에 의해 조직이 미세해졌으며, 기계적 특성 및 내식성이 향성된 것을 확인 할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제33권4호
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• pp.185-190
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• 2020

티타늄은 우수한 생체 적합성으로 임플란트 재료로 많이 사용되고 있지만 높은 비용과 뼈 대비 높은 영률로 인한 문제점이 있다. 이를 대체할 재료로 마그네슘합금이 주목받고 있다. 마그네슘합금은 티타늄과 마찬가지로 생체 적합성이 우수하고 뼈와 비슷한 영률을 가지고 있다. 하지만 부식으로 인한 내식성 문제가 있어 이를 해결하기 위해 다양한 표면 처리법이 연구되고 있다. 본 연구는 EDTA를 포함한 전해 용액에서 AZ31 마그네슘 합금 표면에 전해플라즈마공정으로 세라믹 코팅 층을 성장시키고 형성된 코팅의 특성은 SEM, XRD를 통해 미세구조 및 형상을 분석하였고 코팅 층의 미세 경도 측정을 하였으며, 사람의 혈장과 비슷한 성분인 SBF용액 내에서 부식테스트를 통해 생체내에서의 부식 특성을 평가하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제32권5호
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• pp.191-198
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• 2022

치과용 임플란트 재료로 주로 사용되는 지르코니아 및 티타늄 합금은 생체불활성 특징으로 인하여 골유착 및 골형성 능력이 떨어진다. 이러한 문제를 쉽고 간단하게 해결하기 위한 방법으로는 생체활성 물질을 표면에 코팅하여 생체 활성을 높이는 방법이 있다. 본 연구에서는 우수한 골결합 능력을 가진 실리케이트계 세라믹인 아커마나이트(Ca₂MgSi₂O₇)를 고상반응법으로 합성하고, SBF 용액 내 침적실험을 통하여 합성 아커마나이트 분말의 생체활성을 분석하였다. 고상반응 출발원료로는 탄산칼슘(CaCO₃), 탄산마그네슘(MgCO₃), 이산화규소(SiO₂) 분말을 사용하였다. 분말을 혼합 및 건조한 후, 가압 성형하여 디스크 형태로 만든 후, 고상반응 온도를 변화시키며 아커마나이트 상의 합성을 유도하였다. 합성된 아커마나이트 펠릿의 용해 및 생체활성 분석을 위하여 SBF 용액 내 침적 시키고, 침적시간에 따라 아커마나이트의 표면 용해 및 하이드록시아파타이트 석출을 분석하였다. 합성반응 온도가 높아질수록 아커마나이트 상이 뚜렷하게 나타난 반면에, SBF 용액 내 용해는 천천히 진행되었다. 합성된 아커마나이트 분말의 생체활성도는 대체적으로 우수하였으나, 그 중에서도 1100℃에서 고상반응 하여 합성한 분말에서 적절한 용해 및 하이드록시아파타이트 입자의 석출이 잘 일어나는 것으로 분석되었다.