• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.114-114
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• 2016

임플란트로 널리 사용되고 있는 타이타늄 금속 표면을 처리하여 골융합 접촉 면적을 증가시키기 위한 다양한 방법들이 사용되고 있다. 본 연구에서는 마이크로 단위의 거칠기가 형성된 표면에 나노패턴화된 나노 거칠기를 전기화학적으로 형성시키는 방식(ENF: Electrochemical Nanopattern Formation)을 소개한다. SLA 표면처리 된 임플란트 표면에 100nm 수준의 나노패턴화된 그릿을 기존의 마이크로 그릿의 손상 없이 고르게 형성시켜 표면적을 극대화 할 수 있다. 이를 임플란트의 새로운 표면처리기술로 응용하기 위하여 기존의 표면처리기술과 비교분석하였다.

• The Journal of Korean Academy of Prosthodontics
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• v.56 no.1
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• pp.1-7
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• 2018

Purpose: The purpose of this study is to investigate the effect of the titanium implant soaked in saline after RBM surface treatment on the initial osseointegration by comparing the removal torque and the surface analysis compared to the titanium implant with only RBM surface treatment. Materials and methods: The control group was RBM surface treated implants (RBM), and the test group was implants soaked in saline for 2 weeks after RBM surface treatment (RBM+Sal). The control and test group implants were placed in the left and right tibiae of 10 rabbits, respectively, and at the same time, the insertion torque (ITQ) was measured. After 10 days, the removal torque (RTQ) was measured by exposing the implant site. FE-SEM, EDS, Surface roughness and Raman spectroscopy were performed for the surface analysis of the new implant specimens used in the experiments. Results: There was no significant difference in insertion torque and removal torque between RBM surface treated titanium implants and saline-soaked titanium implants after RBM surface treatment. Conclusion: Saline soaking after RBM surface treatment of titanium implants did not positively affect the initial osseointegration as compared to titanium implants with only RBM surface treatment.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.05a
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• pp.24-24
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• 2015

최근 생체재료의 개발이 눈부시게 발전되고 생체적합성이 우수한 표면을 요구함에 따라 생체재료의 표면처리에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. Laser Deposition법은 항공기 부품제조 분야에 주로 사용되고 있으며 최근에 오하이오 주립대 타이타늄합금연구센터를 중심으로 표면처리에 관한 연구가 주로 이루어졌다. 특히 이를 이용하여 치과재료의 표면처리에 응용을 시도하였다. 치과에서 응용될 수 있는 경우는 주로 임플란트는 부분 또는 완전 무치악 환자의 보철수복에 사용되는 보철물의 제작등에 사용될 수 있으며 이중에서도 특히 생체용 임플란트의 표면처리응용으로 임플란트와 조직간의 접합성을 개선하는 표면처리법으로 연구되었다. 임플란트의 성공과 실패는 물성적인 측면에서 임플란트의 형태, 표면거칠기 및 표면처리방법, 초기하중 등에 의하여 좌우되며 임플란트 재료에 작용하는 응력차폐는 생체적합성을 좌우하는 큰 요인이 되고 있다. 이를 위하여 저 탄성계수합금을 설계하지만 하중을 버티는 강도가 낮아지는 단점이 있어 레이저증착법을 이용하여 임플란트재료인 Ti6Al4V합금에 탄성계수가 낮은 Ta, Nb등을 코팅하는 방법을 통하여 이를 해결하고자하는 시도가 이루어지고 있다. 이 방법은 최근의 3D 프린팅의 원리가 되고 있다. 따라서 발표에서는 Laser Deposition방법을 이용하여 치의학분야에서 응용되고 있는 예를 강연하고 응용 가능 분야에 대하여 토론 하고자한다. 또한 펨토레이저를 이용하여 생체합금의 표면처리는 생체활성화를 더욱 증진시키며 이를 위하여 많은 연구 수행되고 있다. 본 발표에서는 매식용 합금 표면에 펨토레이저를 이용하여 텍스춰링하여 세포가 잘 성장 할 수 있는 크기의 조절함으로써 기존의 표면처리와는 다른 효과를 얻을 수 있는 장점을 알아본다. 펨토레이저를 이용하면 여러 가지 형태의 텍스춰링이 가능하며 원형, 사각형등등 자유자제로 형태의 묘사가 가능하고 깊이 또한 쉽게 조절할 수 있는 장점이 있다. 지금까지는 표면 개질에 사용되는 레이저는 주로 Nd:YAG 레이저의 파장을 반으로 줄인 녹색레이저 (${\lambda}=532nm$)를 사용하거나, 자외선파장영역의 레이저를 사용하는 경우가 일반적으로 가장 보편화되었다. 이를 이용하여 제조된 Ti합금에 펨토 초(10-15 second) 펄스폭 대역을 갖는 레이저를 이용하여 나노크기의 미세 요철을 표면에 형성한 후, 나노튜브를 형성하여 그 표면특성의 변화를 알아보고 펨토레이저가 의료분야에 적용되고 있는 예를 살펴보고자 한다.

• Journal of Dental Rehabilitation and Applied Science
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• v.34 no.1
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• pp.1-9
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• 2018

Purpose: The purpose of this study is to investigate the effect of the titanium implant soaked in saline after RBM and acid etched surface treatment on the initial osseointegration by comparing the removal torque and the surface analysis compared to the titanium implant with only RBM and acid etched surface treatment. Materials and Methods: The control group was RBM and acid etched surface treated implants (RBM + HCl), and the test group was implants soaked in saline for 2 weeks after RBM and acid etched surface treatment (RBM + HCl + Sal). The control and test group implants were placed in the left and right tibiae of 10 rabbits, respectively, and at the same time, the insertion torque (ITQ) was measured. After 10 days, the removal torque (RTQ) was measured by exposing the implant site. FE-SEM, EDS, Surface roughness and Raman spectroscopy were performed for the surface analysis of the new implant specimens used in the experiments. Results: There was significant difference in insertion torque and removal torque between control group and experimental group (P = 0.014 < 0.05). Surface roughness of experimental group is higher than control group. Conclusion: Saline soaking after RBM and acid etched surface treatment of titanium implants were positively affect the initial osseointegration as compared to titanium implants with only RBM and acid etched surface treatment.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• v.35 no.1
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• pp.153-161
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• 2005

파이브로넥틴은 세포외기질에 존재하는 당단백질로 세포의 부착, 이동, 성장 및 분화에 관여하며, 섬유아세포 성장인자는 세포의 증식 이동 및 분화에 영향을 주는 중요한 성장인자로 알려져 있다. 최근 연구에 의하면, 파이브로넥틴은 조골세포의 타이태늄 임플란트 표면으로 이주와 증식 및 골생성을 촉진하며, 섬유아세포 성장 인자는 파이브로넥틴에 상승작용을 한다고 보고된 바 있다. 이 실험의 목적은 파이브로넥틴 및 섬유아세포 성장인자의 복합 단백질을 이용하여 타이태늄 임플란트의 골 반응을 알아보는 것이다. 체중 2.5 kg 내외의 건강한 18 마리의 웅성가토를 준비하여 무균 사육하였고, 순수 타이태늄을 절삭가공하여 직경 3.5mm, 길이 6mm 의 machined surface를 지니는 screw type 의 임플란트를 준비하였다. 사람의 유전자를 기초로, 유전자 재조합법을 통해, 적절한 primer를 이용하여 얻은 섬유아세포 성장인자를 파이브로넥틴 III 형 분절의 9-10 번 도메인에 결합시켜 얻은 복합 단백질을 준비된 임플란트에 표면처리하여 실험군으로 하였고, 표면처리하지 않은 임플란트를 대조군으로 하여, 가토의 좌우 경골에 각각 2 개씩의 임플란트를 식립하였다. 4주 후, 가토를 희생시켜 각 경골 당 한 개의 임플란트에서 뒤틀림 제거력을 측정하였고 나머지 임플란트 식립 부위 에서는 경골을 포함하는 조직표본을 제작하였다. 조직표본상에서 골접촉이 가장 좋은 3 개의 나사산의 길이를 측정하고, 나사와 접촉하는 골의 길이를 측정하여 골-임플란트 접촉도를 구하고, 같은 부위에서 나사산 사이의 면적과 골이 차지하는 면적을 비교하여 골생성률을 얻었다. 실험군과 대조군의 결과는 Student t-test 를 이용하여 신뢰도 95% 수준에서 통계학적 유의성을 검정하였다. 파이브로넥틴과 섬유아세포 성장인자의 복합 단백질로 표면처리된 임플란트와 표면처리를 하지 않은 임플란트는 뒤틀림 제거력에서는 통계적 유의성이 나타나지 않았으나, 골-임플란트 접촉도와 골생성률에서 복합 단백질로 처리된 임플란트가 통계적으로 유의하게 높은 결과를 보였다. 이상의 연구결과로, 섬유아세포 성장인자와 파이브로넥틴 복합 단백질로 처리한 타이태늄 임플란트가 주변 골 형성을 촉진시켜, 골유합을 증진시킴을 알 수 있었다. 따라서, 복합 단백질이 타이태늄 임플란트의 성공률을 높이기 위한 표면개질 물질로 이용될 가능성을 확인할 수 있었다.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• v.33 no.2
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• pp.127-137
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• 2003

치과용 임플란트 실패의 주요 원인은 임플란트 표면에 부착되는 세균의 침착의 결과로 생기는 임플란트 주위염이다. 구강 내에서 세균성 치태의 침착은 치태가 부착하는 기질 표면의 물리적 성상과 타액성 피막의 성분에 영향을 받으며 형성된 피막의 유기질 성분의 차이가 치태의 성분과 병원성에 영향을 미친다. 최근 연구에 의하면 생체재료의 표면에 침착되는 치태세균은 사용되는 재료에 따라 특이한 세균 침착을 보이며 이는 초기 타액성 피막의 차이에 의한 것으로 알려져 있다. 이 연구의 목적은 플라즈마분사법으로 표면 처리된 타이태늄 임플란트에 흡착되는 타액성 단백질 피막의 특성을 정성적인 방법으로 분석하는 데 있었다. 법랑질 조각과 플라즈마분사법으로 표면 처리된 타이태늄 임플란트를 스프린트에 치실을 이용하여 연결한 장치를 구강 내 장착하여 2시간 동안 피막이 침착되게 한 후 피막을 분리 추출하여 냉동 건조시켰다. 재수화 과정을 거치고 나서 전기 영동법과 Western transfer 분석을 통해 단백질 성분에 관한 분석을 시행하였다. 사람의 총 타액과 이하선 타액 및 악하선-설하선 타액을 수집기를 이용하여 채취하고 같은 방법으로 처리한 후 성분분석을 실시하였다. 피막 흡착 전후의 표면변화를 주사전자현미경을 이용하여 관찰하였다. 실험결과 타이태늄 임플란트에 흡착된 피막은 법랑질 표면의 피막과는 다른 단백질 성분을 가지고 있었으며, 주로 악하선-설하선 타액에서 유래하였다. 임플란트와 법랑질 표면 모두에서 흡착된 피막에는 아밀라제, 분비성 면역 글로불린A 및 락토페린이 존재함을 알 수 있었으나 법랑질의 경우는 blotting이 약하게 나타났다. 주사전자현미경 관찰결과 시편의 표면에 균질한 피막이 덮고 있었으며 세균의 부착은 거의 관찰되지 않았다. 이상의 실험 결과들을 통하여 플라즈마분사법으로 표면 처리된 타이태늄 임플란트 표면에 부착된 타액성 단백질 성분은 법랑질과는 차이가 있음을 알 수 있었으며, 이러한 차이는 치태세균의 종류 및 병원성에 영향을 미칠 것으로 생각된다. 법랑질과 타이태늄 임플란트는 기질과 표면구조가 다르므로 표면에 형성 되는 치태성분도 다르다는 사실과 본 연구 결과를 종합하여 볼 때, 타이태늄 임플란트 표면에 흡착되는 초기 타액성 단백질의 성불이 타이태늄 표면에 침착되는 미생물 군의 조절에 중요한 역할을 가지고 있으며, 임플란트 치료 시에 올바른 치태 관리법의 교육을 통하여 환자 스스로 적절한 관리를 하도록 함으로써 임플란트 치료의 성공률을 높일 수 있을 것으로 생각된다.

• The Journal of Korean Academy of Prosthodontics
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• v.47 no.4
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• pp.457-462
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• 2009

Purpose: The objective of this systematic review was to obtain the comprehensive survival rates of short implants. Then it was examined that whether treatment using short implants has favorable results. Methods: A MEDLINE search was performed, the data obtained from many articles about length, diameter, site of placement, surface treatment and prosthetic design were analyzed. Results and discussion: The data obtained from many articles were analyzed, and it was found that the survival rate of short implants was 95.87%, short implants has similar outcomes to those reported for standard implants. On the other hand, in the comparison the survival rate of 3 groups divided by the diameter of implants under 4 mm, 4-5 mm, and above 5 mm, a statistically significant difference was detected in under 4mm group. In implant group with 6-7 mm length, a group with 5-6 mm diameter has survival rate of 97.01%, groups with 3.1-4.8 mm diameter has survival rate of 92.96%, which was statistically significantly different. In the result of surface feature, the roughed surface groups of short implant showed a higher survival rate by approximately 6.3% than machined surface group. In the result of prosthetic design, survival rate of short implant was considerably lower for the single implant crown group (94.3%) than splinting group (99.4%).

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.121-121
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• 2016

치아는 인체중에서도 혹한 환경에서 부분으로 높은 하중과 타액과 같은 강 부식성 매체로 그 환경이 상상을 초월한다. 즉 반복적으로 가해지는 하중(응력)과 침식을 유발하는 타액과 음식물 등이다. 따라서 치아가 쉽게 파괴되거나 썩는 현상이 나타나게 된다. 이렇게 사용되다가 치아의 역할을 다하게 되면 인공치아를 사용하게 되는데 그 재료가 바로 타이타늄(Ti)이다. 생체매식재로 사용되는 Ti는 반응성이 높아 산소와 쉽게 결합하여 표면에 TiO, $TiO_2$, 및 $Ti_2O_3$와 같은 산화피막을 표면에 형성함으로써 뛰어난 부식저항성과 생체적합성을 가지며 생체에 독성이 없고 탄성계수가 골과 비슷하여 골과 임플란트 경계면에서 응력분산에 유리한 성질 등 물리적, 기계적 성질이 뛰어나 외과용 임플란트 재료로 가장 좋은 재료이다. 금속 임플란트의 생체적합도는 임플란트 재료 자체보다는 생체 내 산화막이 화학적으로 불안정할 때 부식이 발생하게 되고 그 결과 금속이온이 주위로 유리되어 조직반응을 일으키므로 금속의 표면을 덮고 있는 산화막에 의해 좌우된다. Ti는 생체불활성재료로서 매식재료로 사용할 경우 뼈와 잘 융합되는 골유착을 나타내나 골과 화학적결합은 하지 않고 골형성을 적극적으로 유도하지 못함으로 환자의 치유기간이 길어지게 된다. 이러한 이유로 골조직내 임플란트의 접합을 개선하기위한 연구가 이루어져 골과의 결합을 높이기 위해 골유착을 일으키는 Ti에 골성장을 유도하는 뼈성분인 하이드록시 아파타이트(HA)라는 물질을 플라즈마 코팅법을 사용하던가 아니면 Hanks' solution내에서 침적 후 HA도금을 하는 방법 등으로 처리하고 있다. 그러나 플라즈마 코팅법은 고온에서 처리를 행하고 Hanks' solution내에 침적할 경우 Ti표면에 밀착도가 저하되거나 합금의 상변화 등으로 인하여 표면처리 과정 중에서 내식성이 크게 감소될 수 있다. 이러한 여러 가지 코팅법을 통하여 골 유착을 증진시키기 위한 연구는 계속되고 있지만 임상적으로 사용 후 문제가 단시일에 발생되는 것도 아니고 수년이 지나야 나타나게 된다. 이러한 방법으로 코팅을 하게 되면 골과 잘 유착이 되어 자연차아와 같은 기능을 하게 된다. 따라서 이러한 문제를 최소화하는 방법이 나노구조를 표면에 형성시켜 골유착을 쉽게 함으로써 이를 개선할 수 있을 것으로 생각되어 본 강의에서는 임플란트의 문제와 사용되는 재료에 대하여 고찰하여 자연치아를 대체 할 수 있는지 알아보았다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.05a
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• pp.20.1-20.1
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• 2011

타이타늄의 내부식 특성은 분해하기 어려운 산화물의 보호피막을 형성 함으로서 무독성의 생체친화적 성질을 가지고 있어 심장밸브, 인공 뼈 등 신체 조직의 이식에 사용될 만큼 인체에 무해한 금속으로 의료용으로 많이 응용되고 있다. 본 강연에서는 생체재료로써 의료용 타이타늄의 적용현황을 소개하고, 이를 통해 타이타늄의 가치를 다시 한번 재고하고자 한다. 타이타늄 임플란트에서 그 표면과 골사이의 골유착(osseointegration)은 성공적인 임상결과를 얻기 위한 중요한 요소 중의 하나이다. 1960년대에는 기계가공 된 매끈한 형태의 타이타늄 표면을 시작으로 골유착을 얻고자 하였다. 이러한 시도를 통해 임플란트가 점차 대중화 되면서 1980년대 부터 타이타늄 표면과 골과의 유착을 조기에 실현하고, 골유착 강도를 강화하기 위해 다양한 표면기술이 개발 되기 시작하였다. 크게는 1. 표면적 증대 기술, 2. 화학적 방식을 통한 표면기술, 3. 생체활성 유도형 표면기술, 4. 서방출 등을 응용한 골유도 및 활성 조절형 표면기술 등이 개발되어 제품화 되거나 그 연구가 진행 중에 있다. 다양한 표면기술에 대한 흐름을 이해하고 이에 대한 장, 단점을 이해함으로써 앞으로 기술적으로 극복해 나가야 할 과제를 제시하고자 한다. 또한 다양한 표면기술에 대한 유효성과 그에 대한 중, 장기 안전성에 대한 중요성을 이해하고 이를 평가하기 위한 여러 가지 절차와 방법 소개를 통해 신뢰성 있는 연구개발이 될 수 있기 바란다.

• Journal of Dental Rehabilitation and Applied Science
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• v.25 no.2
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• pp.125-137
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• 2009

There are many reports that these implant surface treatments may affect to cellular reaction in the surface of implant. This study was done by installing the 8 type implant with the variable surface treatment, used or developed, in the mandible of the mature dog to evaluate how the method of surface treatment of the implant can affect to the bone healing by analyzing histologically and histomorphometrically and find out bone healing appearance periodically after installing implant. By using the 8 type implants which have the different surface treatment, 72 implants were installed on the mandible of 9 mature dogs, and 3 dogs were sacrificed on every 2, 4, 8 weeks. After making bone fragment by cutting and managing, we analyzed histologically, then compared with BIC(Bone to implant contact) for the histomorphometrical analysis. In the result of histological analysis, there was large amount of bone formation in good state on the adjacent area of implant in the 2 weeks testing group. At 4 weeks, although there was general bone formation, the new bone was separated with the basal bone. At 8 weeks, the new bone became matured and connected tightly to the basal bone. There was no difference in the each surface of 8 implants. In the result of histomorphometrical analysis, 2 weeks group had considerably lower value than 4 and 8 weeks group, and there was no difference between 4 and 8 weeks group. There was no difference in the each surface treatment of implants.