• 대한치과보철학회지
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• 제49권1호
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• pp.16-21
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• 2011

연구 목적: 높은 외력이 작용하는 부위의 임플란트 재료로서 사용되고 있는 Ti-6Al-7Nb 합금의 골유착을 개선하기 위한 방법의 하나로서 나노튜브 $TiO_2$ 층 생성하고 전석회화 처리한 다음 유사체액 중에서의 활성도를 알아보고자 하였다. 연구 재료 및 방법: 양극산화처리는 glycerol에 20 wt% $H_2O$와 1 wt% $NH_4F$를 혼합하여 준비한 전해질 수용액에 전압 20 V, 전류밀도 20 mA/$cm^2$의 조건에서 1시간동안 통전하였다. 전석회화처리는 $80^{\circ}C$의 $Na_2HPO_4$ 수용액에 30분 동안 침적하고, 이어서$100^{\circ}C$의 $Ca(OH)_2$ 포화 수용액에 30분 동안 침적하였으며, $500^{\circ}C$에서 2시간 동안 열처리하였다. 전석회화처리 후 표면층의 생체활성도를 조사하기 위해 $36.5^{\circ}C$, pH 7.4의 유사체액에 10일 동안 침적하였다. 결과: 1. 나노튜브 $TiO_2$ 층은 높은 자기정렬 형태를 갖고 큰 직경의 튜브들 사이 공간에 상대적으로 작은 직경의 튜브들이 생성되는 형태로 치밀한 구조를 이루었으며, 상부에서 하부로 갈수록 직경 감소를 보였다. 2.1 wt% $NH_4F$와 20 wt% $H_2O$를 함유하는 glycerol 전해액에서 20V의 전압을 인가하여 생성된 나노튜브들의 평균 길이는 $517.0{\pm}23.2\;nm$를 보였다. 3. 나노튜브 $TiO_2$ 층의 생체활성도는 $80^{\circ}C$의 0.5 M$Na_2HPO_4$ 수용액과 $100^{\circ}C$의 $Ca(OH)_2$ 포화 수용액에 침적하는 전석회화처리 군의 경우에 크게 개선되어, 아파타이트의 석출 과정에서 나타나는 치밀한 돌기상과 이들을 가로지르는 미세 균열상이 관찰되었다. 결론: Ti-6Al-7Nb 합금을 나노튜브 $TiO_2$ 층 생성 후 전석회화 처리한 결과 생체활성도가 개선되었다.

• 대한치과보철학회지
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• 제51권3호
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• pp.167-174
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• 2013

연구 목적: 본 연구는 서로 다른 세가지 블라스팅 처리를 한 티타늄 디스크에$Nd:YVO_4$ 레이저 조사 조건을 달리한 후 조사하여 티타늄의 표면 거칠기 및 표면 변화를 관찰하기 위함이다. 연구 재료 및 방법: 디스크 형태의 상용 순수 티타늄 시편을 30개 준비하여 시료 표면을 각각 10개씩 $ZrO_2$ (zirconium dioxide), $Al_2O_3$ (aluminium oxide), RBM (resorbable blasted media)으로 블라스팅(blasting)하고 초음파 세척하였다. $Nd:YVO_4$ 레이저(Laser Pro D-20, Laserval $Korea^{(R)}$, Seoul, South Korea)에서 주사속도(100, 300, 500 mm/s)와 시간당 진동량(반복률) (5, 15, 35 kHz)을 다르게 하여 9가지 조건을 설정하였다. 레이저 조사 후 주사전자현미경, X-선 회절 분석 및 에너지 분산X선 분광분석, 표면 거칠기 분석을 통해 각 시편을 평가하고 분석하였다. 결과: 주사전자현미경의 결과 레이저 조사를 시행하지 않은 티타늄 표면은 방향성이 없는 불규칙한 형상을 보였고 레이저 조사를 처리한 시편은 특징적인 형태가 관찰되었다. X-선회절분석결과$ZrO_2$, RBM 의 고유피크는 관찰되지 않았으나 $Al_2O_3$분사한 군에서는 알루미나의 고유 피크가 관찰되었다. 에너지 분산X선 분광분석을 통해 관찰한 티타늄의 산화도 경향성과 표면 거칠기는 유사하였다. 표면 거칠기는 주사속도와 반복률에 따른 차이를 보였다(P<.05). 결론: 레이저 조사 조건에 따라 티타늄 디스크의 미세구조와 표면 거칠기가 변화되었다. 레이저 조사는 골유착을 증진시키기 위한 임플란트 표면을 변화시키는 방법중의 하나로 여길 수 있을 것이다.

• 생명과학회지
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• 제26권6호
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• pp.633-639
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• 2016

고분자(polymer), 금속(metal), 세라믹(ceramic), 합성물(composite) 등과 같은 바이오소소재(Biomaterials)는 그들의 물리화학적 성질 때문에 의료용섬유(medical fibers), 인공혈관(artificial blood vessels), 인공관절(artificial joints), 임플란트(implants), 연조직(soft tissue), 인공성형물(plastic surgery materials) 등 의료용으로 많이 사용되며, 개발연구도 활발히 진행되고 있다. 그러나, 필름(film)이나 판(plate)형태의 바이오소재에 대한 생체적합성(biocompatibility)이나 독성(toxicity)을 포유동물세포를 이용하여 평가하는 것은 적절한 평가용 장치가 없기 때문에 매우 어려운 상황이다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해서, 본 연구에서는 고분자필름이나 금속판에 유용하게 적용할 수 있는 실리콘링, 상판(top panel), 하판(bottom panel)으로 구성된 새로운 포유동물배양시스템을 개발하고, 이를 실제 적용하고자 하였다. 개발된 시스템은 평가하고자 하는 시료를 상판과 하판사이에 조립하는 샌드위치시스템을 기반으로 한다. 세포배양장치의 조립 후, SK-MEL-2세포를 3가지 시료; Styela Clava Tunic (SCT)- PF, NaHCO₃-added SCT (SCTN)-PF, magnesium MP (MMP)에 적용하고 37℃ 이산화탄소 배양기에서 24시간과 48시간 동안 배양하였다. MTT분석결과에서, 세포생존율(cell viability)은 24시간과 48시간 동안 SCT-PF배양그룹에서 정상적으로 유지되었지만 48시간 동안 SCTN-PF배양그룹에서는 급격하게 감소되었다. 더불어, MMP배양그룹에서 세포생존율은 24시간과 48시간 배양 후에 대조군과 유사하게 유지되었다. 이러한 결과는 본 연구에서 새롭게 개발된 샌드위치형태의 포유동물세포배양장치는 고분자필름이나 금속판형태의 바이오소재에 대한 독성이나 생체적합성을 평가하기 위한 우수한 잠재력을 보유하고 있음을 제시하고 있다.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• 제37권sup2호
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• pp.427-445
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• 2007

임플란트와 골 사이의 결합력을 증가시키기 위하여 타이타늄 표면에 변화를 주기위한 많은 연구들이 진행되고 있다. 타이타늄의 표면 구조나 미세 지지도의 변화가 임플란트에 대한 세포의 반응에 영향을 미치며, 골아 유사세포는 표면 조도가 높은 타이타늄 표면에 더 잘 부착하며, 세포외 기질의 합성과 광물화 결정이 더 잘 일어난다고 알려져 있다. 그러나 대부분의 연구들은 마이크로 단위의 미세 지지도에 대한 연구들이고 나노 단위의 미세 지지도에 대한 연구들은 미미하다. 이에 본 연구에서는 ROS 17/2.8 cell line을 이용하여 기계적 처리만한 군을 대조군으로 하여 blasting 처리한 마이크로 단위의 미세 지지도 표면과 알칼리 처리된 나노 단위의 미세 지지도 표면에 대한 골아 유사세포의 세포 부착양상, 증식 그리고 골아 유사세포의 표식인자 발현양상 등을 상호 비교하여 골아 유사세포에 미치는 영향을 관찰하고자 하였다. SEM을 이용한 미세 지지도 관찰에서 알칼리 처리군에서는 약 200mm의 초미세 다공성의 양상을 나타내었고, blasting 처리한 군에서는 $10\;{\mu}m$ 이하의 움푹 파인 양상을 보였다. 표면조도 측정에 있어서는 blasting 처리한 군에서 기계적 처리와 알칼리 처리된 군보다 더 높은 표면 조도를 보였으며 이는 통계학적으로 유의한 차이를 나타내었다 (p<0.01). 표면결정성 분석에서는 알칼리처리 군에서 anatase와 rutile결정형이 보였으나, blasting 처리한 군과 기계적 처리 군에서는 관찰되지 않았다. 골아 유사세포 1시간 배양 후의 전자현미경 관찰에서 모든 군의 세포는 부착 및 전개 과정을 보였고, 3시간 배양에서는 모든 군의 세포가 더 많이 전개되었으나, blasting 처리한 군과 알칼리처리 군에서 세포가 다소 더 불규칙한 형태를 나타내었다. 24시간 배양에서는 모든 군의 세포에서 완전히 전개가 일어난 양상을 보였다. 1, 4, 7일간 세포배양 후 세포활성을 평가하기 위한 MTT assay에서는 모든 군에서 시간이 증가함에 따라 세포수가 증가하였으며, 1일째에 blasting 처리한 군과 알칼리처리 군에서 기계적 처리 군에 비해 세포활성도가 통계학적으로 유의한 증가를 보였다(p<0.01). 골아 유사세포 표식인자인 osteopontin, alkaline phosphatase, ${\alpha}\;1(1)$ collagen의 유전자 발현양상을 관찰해 본 결과, osteopontin, alkaline phosphatase, ${\alpha}\;1(1)$ collagen의 유전자 발현양상이 세 군 모두에서 유의한 차이는 관찰할 수 없었으나, blasting 처리한 군과 알칼리처리 군에서 기계적 처리 군에 비해 유전자 발현양상이 다소 증가하는 경향을 보였다. 결론적으로 blasting 처리한 마이크로 단위의 미세 지지도 표면과 알칼리 처리된 나노 단위의 미세 지지도 표면이 기계적 처리 군에 비해 골아 유사세포의 기능을 촉진시키나, 알칼리 처리된 나노 단위의 미세 지지도 표면은 blasting 처리한 마이크로 단위의 미세 지지도 표면이 골아 유사세포의 기능에 미치는 영향을 압도하지는 않는 것으로 사료된다.

• 대한치과교정학회지
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• 제31권5호
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• pp.517-523
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• 2001

교정치료에서 원하는 치아이동을 위해서는 안정된 고정원이 필요한데 티타늄 미니스크류가 매식과 제거가 쉽고, 구강 내 여러 부위에서 적용이 가능하고, 환자가 느끼는 불편감이나 비용적인 부담이 적고, 제거 후에 치유가 빠르게 진행될 수 있는 등의 장점이 있어 최근에 교정적 고정원으로 사용되기 시작하였다. 티타늄 미니스크류를 교정적 고정원으로 사용한 임상 예들이 여러 편 발표되었는데 미니스크류의 이완이 가장 큰 실패의 원인으로 보고되고 있다. 그러나 지금까지 보고된 논문들에서 교정적 고정원으로 안정성을 줄 수 있는 스크류의 식립 길이에 관한 연구가 없는 상태이다. 교정적 고정원으로 미니스크류를 효과적으로 사용하기 위해서는 식립 부위에 따른 골구조와 골밀도 차이를 고려한 식립 길이에 관한 기준이 필요하다. 이에 본 연구에서는 성견의 상악골과 하악골에서 직경 2mm 티타늄 미니스크류를 다양한 길이로 식립하고 교정력을 적용한 후 그 안정성을 평가하여 교정적 고정원으로 사용될 수 있는 미니스크류의 식립 길이를 결정하고자 하였다. 미니스크류가 상악에서는 6mm 이상, 하악에서는 4mm 이상이 골 내에 식립될 때 8주 동안 200g의 교정력에 동요도나 위치변화를 보이지 않았다. 식립 부위로는 부착치은 부위 치근 사이에 식립될 때 구강청결이 유지되고 미니스크류 주변 치은조직에 자극을 주지 않아 정상적인 조직으로 유지 될 수 있었다. 또한 교정력 적용 8주 후 치근단 방사선 사진검사에서 스크류 주변 치근 흡수나 치조골 흡수, 치주 인대 손상이 관찰되지 않았다. 따라서 상$\cdot$하악 골밀도와 골구조의 차이를 고려하여 미니스크류의 골내 식립 길이를 적절히 조절함으로써 교정적 고정원으로 티타늄 미니스크류가 효과적으로 사용될 수 있다고 생각된다. 통계적으로 유의한 차이를 보였으나 Sn-Pg line와 Sn perp. 에서부터의 거리에는 차이가 없었다(p$44.32\%$ 떨어진 거리에 위치하였고, 피질골 절단술 시행시에 저항중심의 수직적 위치는 치경부에서 치근단 쪽으로 치근 길이의 $46.38\%$ 떨어진 거리에 위치하여 피질골 절단술 시행하지 않은 경우보다 치근단 쪽으로 이동되었으며, 후방견인력의 크기 변화에 따라 저항 중심의 수직적 위치는 변하지 않았다.Stainless Steel의 순이었다. 5. 비틀림실험은 0.016x0.022의 경우 Unitek Resilient가 가장 비틀림에 대한 저항이 큰데, 64.8회의 회전후 파절한다. 그 다음으로 Jinsung Stainless Steel, Unitek Hi-T, Ormco Stainless Steel, Unitek Standard(50.6회) 순이었다. 0.019x0.025의 경우 Jinsung Stainless Steel이 가장 커서 83.2회의 회전에 저항하고, Unitek Resilient, Unitek Standard의 순이고 Ormco와 Unitek Hi-T가 가장 저항력이 작았다. 6. 주사전자현미경으로 본 표면은 모든 제품에서 생산과정 중에 보이는 압흔과 pitting이 관찰되는데, 진성기업의 Stainless Steel은 가늘고 긴 압흔이 있으며 비교적

• 대한치과보철학회지
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• 제50권3호
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• pp.169-175
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• 2012

연구 목적: 온도 변화에 따른 $ZrO_2$와 Ti-6Al-4V의 접합 특성에 대해 알아보기 위하여 새로운 브레이징 합금을 제조하고, 브레이징 온도가 접합 특성에 미치는 영향에 대하여 조사하고자 하였다. 연구 재료 및 방법: 본 연구에서 사용된 시편으로는 실험용 $ZrO_2$ 모재(ZirBlank-PS, Acucera, Inc., Gyeonggi-do, Korea)는 소결 전의 블록형태($65mm{\times}36mm{\times}12mm(t)$)이며, 이를 잘라 사포(#2400)로 표면연마 후 소결하였다. 소결된 $ZrO_2$ 시편의 크기는 $3mm{\times}3mm{\times}3mm(t)$이다. Ti-6Al-4V 모재(Ti 6Al 4V ELI CG Bar, TMS, Washington, USA)는 직경 $10mm{\times}5mm(t)$를 사용하였다. 소결된 $ZrO_2$와 Ti-6Al-4V의 접합을 위하여 브레이징 합금을 제조하였다. 시편을 3군으로 나누어 A군은 $700^{\circ}C$에서, B군은 $750^{\circ}C$에서, C군은 $800^{\circ}C$에서 각각 브레이징 하였다. 브레이징 부의 두께와 결함율의 측정은 각 군당 하나의 시편으로 각 시편 당 5회씩 반복 측정하여 평균값을 취하였다. 결과: 브레이징 합금을 사용하여 진공 브레이징을 수행한 결과 $ZrO_2$ 와 Ti-6Al-4V 는 $700^{\circ}C-800^{\circ}C$에서 양호한 접합을 보였다. 브레이징 후 브레이징 온도 변화에 따른 브레이징 부의 두께 및 결함율의 변화는 SEM을 사용하여 측정하였다. 브레이징 온도가 $700^{\circ}C$에서 $800^{\circ}C$로 증가함에 따라 CuTi 금속간 화합물 층 및 Ti-Sn-Cu-Ag계 화합물 층의 두께는 각각 $4.5{\mu}m$에서 $10.3{\mu}m$로, $3.1{\mu}m$에서 $5.0{\mu}m$로 증가되었다. 또한 브레이징 온도가 $700^{\circ}C$에서 $800^{\circ}C$로 증가함에 따라 브레이징 접합계면의 결함율은 $ZrO_2$ 및 Ti-6Al-4V 계면에서 각각 25%에서 16.3%, 5%에서 1.5%로 감소되었다. 결론: 브레이징 온도가 $700^{\circ}C$에서 $800^{\circ}C$로 증가됨에 따라, 브레이징 접합계면의 결함율은 $ZrO_2$ 및 Ti-6Al-4V 계면에서 모두 감소되었다. 이는 결함부에서 $ZrO_2$와 활성원소인 Ti과의 반응이 충분히 일어나지 않아서 브레이징 합금이 $ZrO_2$에 웨팅되지 않은 것이 원인이라고 사료된다.

• 대한치과보철학회지
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• 제52권3호
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• pp.211-221
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• 2014

목적: 기존의 SLA 표면을 높은 친수성을 가지는 표면으로 개질하고자 NaOH에 침적하는 방법이 SLA 표면 형상 및 특성에 어떤 영향을 미치는지 알아보고, 골모유사세포의 증식, 부착 및 분화에 어떤 영향을 미치는지 알아보고자 계획되었다. 재료 및 방법: Machined surface (대조군), SLA surface (SLA 군), SLA에 NaOH 처리한 표면(SLA/NaOH 군)의 각 시편을 제조하고 친수성을 극대화한 SLA/NaOH 군의 표면 특성을 평가하기 위해 표면성분(XPS), 표면 거칠기, 표면 접촉각 등을 평가하였다. 그 이후 MG-63 세포 배양 후 이번 실험에서 만든 표면들이 세포독성을 가지는지를 평가하고, WST assay를 통하여 세포 증식, F-actin 염색을 통하여 세포의 부착형태를 관찰하였다. 이 후 ALP assay를 통하여 세포 분화를 평가하였다. 각 군간 통계측정을 위해 ANOVA 후 다중비교를 하였다(P<.05). 결과: SLA/NaOH 군의 접촉각은 $5.59{\pm}1.13$도였다. 모든 군들은 MG-63 세포에 대해 세포독성을 가지지 않았다. 세포 부착 평가에서 SLA/NaOH 군에서 가장 높은 부착 정도를 보였고(P<.05), Machined 군과 SLA 군에서도 표면 거칠기가 높은 SLA군에서 더 높은 세포 부착정도를 확인할 수 있었다(P<.05). 배양 7일까지 모든 군에서 MG-63 세포의 증식이 점차 증가하였다. 모든 군에서 3일과 7일에 세포의 증식에서 유의할 만한 차이가 보였고, SLA/NaOH 군에서 가장 높은 세포증식을 보였다. ALP 활성도는 7일에서는 세 군 사이에 차이가 없었다. 하지만 14일에는 SLA/NaOH 군이 유의성 있는 증대를 보였다(P<.05). 결론: 본 연구를 통하여 NaOH를 처리하는 수화방식을 통해 SLA 표면을 변형시킴으로서 세포의 부착, 증식 및 분화를 촉진시켜 임플란트의 골유착을 증진시킬 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 대한치과보철학회지
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• 제46권1호
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• pp.31-41
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• 2008

현대 치의학에서 임플랜트가 상실치 수복에 가장 효과적인 대안으로 여겨지면서, 임플랜트의 골유착을 보다 쉽게 얻기 위한 여러 연구들이 진행되고 있다. 이에 임플랜트의 형태 및 표면 처리법 등에 많은 진보가 이루어졌으며, 최근에는 임플랜트 주위골의 치유율을 높이고 골밀도를 증가시키는 약제의 개발도 보고되어, Pleurotus eryngii Quel와 Eleu- therococcus senticosus가 주성분인 $OPB-K^{(R)}$는 조골세포의 증식과 활성을 자극하고 파골세포의 생성과 활성을 억제하는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 특수 제작한 임플랜트를, 골다공증 유도를 위해 난소절제술을 시행한 백서 36 마리의 경골에 식립한 후 $OPB-K^{(R)}$ (Post-$Plant^{TM}$ Calcium, Oscotech, Korea)를 투여한 군을 실험군, 투여하지 않은 군을 대조군으로 2주, 4주, 6주에 $Periotest^{(R)}$, 골밀도 측정 및 조직학적 검사 등을 이용하여 골유착 정도를 비교분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. $Periotest^{(R)}$ 측정 결과 시간이 경과함에 따라 실험군, 대조군 모두 수치가 낮아지며, 2주에서는 각 군간에 유의한 차이가 없었으나, 4 주, 6주에서는 각 군간에 유의한 차이가 관찰되었다(p<0.05). 2. 골밀도 측정결과, 난소절제에 따른 결과로 시간이 경과함에 따라 실험군, 대조군 모두 골밀도가 감소하는 경향을 나타내었으며, 2주와 4주에서는 각 군간에 유의한 차이가 없었으나, 6주에서는 각 군간에 유의한 차이가 관찰되었다(p<0.05). 3. 조직학적 검사결과 시간이 경과할수록 실험군이 대조군에 비해 골유착면에서 더 나은 소견을 보였다. 이상의 결과로 볼 때 $OPB-K^{(R)}$를 투여한 군이 대조군에 비해 임플랜트 주위 골밀도와 임플랜트 안정성면에서 더 나은 결과를 보였고 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 임상적으로 임플랜트 식립 후 $OPB-K^{(R)}$를 환자에게 장기간 투여하는 것이 성공적인 임플랜트 시술에 좋으리라 사료된다.

• 대한치과재료학회지
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• 제44권3호
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• pp.263-272
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• 2017

본 연구에서는 타이타늄 상에 항균제 클로르헥시딘(chlorhexidine; CHX)이 함유된 수산화인회석을 코팅하고 그 특성을 규명하였다. CHX를 혼합한 개조된 생체유사용액(modified simulated body fluid; mSBF)에 타이타늄 디스크를 침적하여 Ti-mSBF-CHX 시편군을 준비하였다. CHX를 함유하지 않은 mSBF에 침적하여 코팅한 Ti-mSBF 시편군을 다시 CHX 용액에 침적하여 Ti-mSBF-adCHX 시편군을 준비하였다. Ti-mSBF 시편 표면에 나노 형태의 결정들로 구성된 구형의 클러스터들이 균일하게 코팅되었다. Ti-mSBF-CHX 시편에서는 이러한 클러스터들과 함께 리본형상의 결정들이 관찰되었으며, 이 결정들에서 높은 CHX 조성이 측정되었다. 두 시편 모두 HAp 결정구조가 지배적이었으며, ${\beta}-TCP$ (tricalcium phosphate)와 OCP (octacalcium phosphate) 결정구조가 Ti-mSBF-CHX 시편에서 관찰되었다. FT-IR 스펙트럼은 Ti-mSBF-adCHX와 Ti-mSBF-CHX 시편군에서 CHX의 피크가 강하게 관찰되었다. 그러나 인산완충식염수(phosphate buffered saline;PBS)에 침적한 후, CHX가 Ti-mSBF-CHX 시편에서는 천천히 용출된 반면, Ti-mSBF-adCHX 시편에서는 빠르게 용출되었다. 따라서 Ti-mSBF-CHX 시편은 골과 유사한 HAp 구조를 가지며 함유된 CHX가 지속적으로 방출될수 있기 때문에 향후 임플란트 시술에서 염증을 방지할 수 있는 코팅법으로 기대된다.