Hardening and hydroxyapatite(HAp) formation behavior of the bioactive cements in the system of $CaO-SiO_{2}-P_{2}O_{5}$ glasses and the corresponding glass-ceramics were studied. DCPD (Dicalcium Phosphate Dihydrate: $CaHPO_4{\cdot}2H_2O$) and DCPA (Dicalcium Phosphate Anhydrous: $CaHPO_4$) were developed when the prepared glass and glass-ceramic powders were mixed with three different solutions. The DCPD and DCPA transformed to HAp when the cement was soaked in Simulated Body Fluid (SBF), and this HAp formation strongly depended on the releasing capacity of $Ca^{2+}$ ions from the cements. The glass-ceramic containing apatite showed fast setting, but no HAp formation was observed because no $Ca^{2+}$ ions were released from this glass-ceramics. The compressive strength of the cements increased with reaction time in SBF until all DCPD and DCPA transformed to HAp.
Hydroxyapatite(HAp)는 인체의 뼈를 구성하는 주성분으로 생체친화성, 단백질 흡착성, 항균성 등이 우수하여 정형외과 분야의 골 대체제로 사용되어 오고 있다[3]. 하지만, HAp는 너무 딱딱하고 부서지기 쉬워 특별한 형태로의 성형이 어렵고, 이식된 부분으로부터 쉽게 떨어져 나오는 문제점을 갖고 있다[1,2] 따라서 HAp의 이러한 기계적인 특성을 보완할 수 있는 HAp/유기물질 복합소재 개발에 대한 관심이 증대되고 있다. (중략)
본 연구는 hydroxyapatite(HAP) 첨가 활성탄(HAP sorbent)의 카드뮴에 대한 흡착특성을 조사하였다. HAP 첨가량의 변화에 따른 카드뮴의 제거특성은 HAP 첨가량이 증가 할수록 카드뮴의 제거량은 흡착에 의한 영향으로 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 HAP에 의한 이온교환능력의 증가에 의한 것으로 사료된다. 동역학적 흡착과 흡착평형에 관한 연구는 연속적인 회분식 실험을 통하여 조사하였다. 조사된 흡착평형 데이터는 Langmuir와 Freundlich isotherm mode을 사용하여 살펴보았으며, 초기 흡착질의 농도 변화에 따른 HAP 첨가 활성탄의 카드뮴의 흡착은 Freundlich isotherm model에 적합한 것으로 나타났다. Cd의 흡착반응의 동역학적 연구를 위하여 유사 1차 반응속도와 유사 2차 반응속도 모델을 사용하 Cd 흡착반응의 흡착 메커니즘을 조사하였다. 유사 2차 반응속도를 따르며, 유사 2차 반응속도 상수는 활성탄에 HAP의 첨가량이 증가할수록 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, intraparticle diffusion model을 사용하여 수용액상의 흡착질과 흡착매질과의 흡착 메커니즘을 조사하였다. 수용액상 카드뮴의 흡착 메커니즘은 흡착질과 흡착매질에서 표면흡착반응과 입자내 확산이 동시에 일어나는 것으로 확인되었다.
Hydroxyapatite $(HAp,\;Ca_{10}(PO_4)_6(OH)_2)$/alumina composites were fabricated with the addition of fluorides, such as $MgF_2$ and $CaF_2$. In this study, the effect of fluorides on the inhibition of phase decomposition and the mechanical properties of HAp was investigated. Due to the higher solubility of F ion in HAp structure, $MgF_2$ additive was more effective compared to $CaF_2$ additive in the lowering decomposition temperature of HAp. Therefore, the dissociation tendency of HAp was fully inhibited below $1400^{\circ}C$. The mechanical properties of HAp composites with $MgF_2$ additive showed higher value (flexural strength: $\~170MPa$, Vickers hardness: $\~7\;GPa$, fracture toughness: $\~1.5\;MPam^{1/2}$) compared to $MgF_2-free$ composites. The linear thermal expansion coefficient of HAp composites with $MgF_2$ showed the value of $16.4\times10^{-6}/^{\circ}C\;at\;20\~400^{\circ}C $.
In the preparation of a hydroxyapatite [HAp]/gelatin [GEL] nanocomposite, the GEL matrix in aqueous solution of $H_3PO_4$ was modified by the introduction of aspartic acid [Asp], asparagine [Asn], and glycine [Gly]. The addition of Asp, Asn and Gly greatly affected the slurry formation of HAp/GEL nanocomposite and the resulting dry body showed variations in toughness with the addition of the different amino acids. The introduction of Asn into HAp/GEL nanocomposite was effective for producing the organic-inorganic interaction between HAp and GEL, and caused the increase of toughness. The formation reaction of the modified HAP/GEL nanocomposites was investigated by using XRD and FT-IR. The organic-organic interaction between the GEL matrix and the additives of Asp, Asn and Gly was confirmed from FT-IR analysis, and the organic-inorganic interaction between HAp nanocrystallites and the modified GEL matrix was also discussed, using FT-IR spectra patterns. Nanocrystallites of HAp were covalently bound with the GEL macromolecules and differently influenced by the modification species of Asp, Asn, and Gly.
본 연구에서는 수열합성법을 이용하여 수산화인회석을 합성하였다. 또한 이온 교환 반응을 통하여 수산화인회석 표면에 은을 도입하였다. 합성된 샘플의 결정성과 형태를 X-선 회절 분석과 투과전자현미경을 통하여 분석하였으며, 산란 반사 UV-vis 스펙트럼을 통하여 합성한 샘플의 광학적 특성을 조사하였다. 은이 도핑된 수산화인회석의 경우 은이 수산화인회석 표면에 나노입자 형태로 존재한다는 것을 X-선 회절 분석과 투과전자현미경 실험으로 확인하였다. 특히 수산화인회석과 비교하여 은 나노 입자가 도입된 수산화인회석의 경우에는 UV-Vis 영역에서 높은 흡광도를 나타내었다.
The well-crystalline hydroxyapatite($Ca_{10}(PO_4)_6(OH)_2$ ; HAp) layer having a biocompatibility was successfully coated onto titanium substrate using a radio-frequency magnetron sputtering, and effects of sputtering gas and the thickness of HAp film on a crystal growth of the HAp layers were investigated. The deposition rate of the layer sputtered with water-vapour gas was slower than that of the layer sputtered with argon gas. The results of X-ray diffraction demonstrated that the about $0.8\mu\textrm{m}$ thick HAp film under water-vapour gas was an amorphous phase, the about $1.2\mu\textrm{m}$ thick film was (100) plane-oriented HAp, and the about $1.5\mu\textrm{m}$ thick film was (001)plane-oriented HAp. FT-IR analysis proved that hydroxyl group of the layer sputtered with argon gas was defected, but that of the layer sputtered with water-vapour gas was not defected. From these results, it was favorable to use water-vapour gas on the HAp coatings onto metal surface.
공기 중 산소를 이용한 다양한 산화반응에 적합한 이종상 촉매 개발이 공업적으로나, 학문적으로 중요한 의미를 갖는다. 우리는 수산화 인회석(hydroxyapatite, HAP)에 Ru이 도입된 새로운 이종상 촉매를 합성하였으며, 이를 이용하여 알콜 산화 반응을 통해 반응성을 관찰하였다. 우리는 다양한 형태의 결정구조와 표면구조를 가지는 HAP를 합성하였으며, 이를 AFM, ICP, XRD, SEM를 통하여 결정구조를 분석하였다. 각각에 대해서 수용액상에서 Ion exchange 반응을 통하여 Ru를 HAP 표면에 치환하여 여러 종류의 RuHAP를 합성하였다. 특히, 알콜 산화반응을 통해 HAP의 결정 형태에 따라서 반응성의 차이를 가짐을 알 수 있었다. HAP는 Molten salt synthesis 방법을 이용하여 합성한 일정한 형태의 단결정과 무정형의 다결정 즉, 두 가지 다른 형태를 이용하여 각각에 대해 칼슘이 부족한 형태로써, Ca과 Ru과의 Ion exchange 반응을 통해 다양한 종류의 HAP를 합성하여 알콜 산화반응의 촉매로서 가지는 반응성을 연구하였다.
$Ca(NO_3)_2{\cdot}4H_2O$와 $(NH_4)_2HPO_4$를 사용하여 습식침전법으로 수산화아파타이트(HAp) 분말을 합성하고, 합성된 HAp와 폴리아크릴산(PAA)을 혼합하여 균질의 복합체 4종을 제조하였다. 합성 HAp는 ICP 분석으로 Ca/P비를 정량하였고, HAp/PAA 복합체는 TGA로 열적 성질을 조사하였다. pH 11 및 $60{\circ}C$에서 합성된 HAp의 결정성이 가장 우수하였고, Ca/P비는 1.35~1.49의 범위로 정량되어 Ca 결손의 HAp를 얻었다. HAp/PAA 복합체에서 PAA의 양이 증가함에 따라 비표면적이 증가하였다. 또한 HA/PAa 균질복합체의 $800{\circ}C$에서 무게감량은 3.5~9.6%의 범위로 감소하여 바인더인 PAA가 분해되는 것을 알 수 있었다. HAp/PAA 복합체의 FT-IR 분석결과, HAp의 $Ca^{2+}$ 이온과 PAA의 카르복실기 사이에서 이온결합이 형성되는 사실을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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