Kim, Hae-Jin;Son, Mee-Kyoung;Park, Ji-Il;Chung, Hyun-Ju;Kim, Young-Joon
Journal of Periodontal and Implant Science
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v.38
no.4
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pp.595-602
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2008
Purpose: Ti-6Al-4V alloy is widely used as an implant material because of its good biocompatibility and good mechanical property compared with commercial pure titanium. Otherwise, toxicity of aluminum and vanadium in vivo has been reported. Ti-8Ta-3Nb alloy is recently developed in the R&D Center for Ti and Special Alloys and it was reported that this alloy has high mechanical strength, no cytotoxicity and similar biocompatibility to commercial pure titanium, but many studies are needed for its clinical use. In these experiment, we carried out different surface treatment on each Ti-8Ta-3Nb alloy disks, then cultured cell on it and assessed biological response. Materials and Methods: cpTi, Ti-6Al-4V, Ti-8Ta-3Nb alloy disks were prepared and carried out sandblasting and acid etching (SLA) or alkali-heat treatment (AH) on the Ti-8Ta-3Nb alloy disks. We cultured primary rat calvarial cells on each surface and assessed early cell attachment and proliferation by scanning electron microscopy, cell proliferation, alkaline phosphatase activity. Result: The rates of cell proliferation on the cpTi, Ti-8Ta-3Nb AH disks were higher than others (p<0.05) and alkaline phosphatase activity was significantly enhanced on the Ti-STa-8Nb AH disks(p<0.05). Conclusion: Most favorable cell response was shown on the Ti-8Ta-3Nb AH surfaces. It is supposed that alkali-heat treatment of the Ti-8Ta-3Nb alloy could be induced earlier bone healing and osseointegration than smooth surface.
Novel citric acid based Ti, Nb and Ta precursors that are highly stable in the presence of water were developed. No alkoxides of Ti, Nb and Ta were utilized in the preparation, instead much less moisture-sensitive metallic Ti, NbCl5 and TaCl5 were chosen as starting chemicals for Ti, Nb and Ta, respectively. The feasibility of these chemicals as precursors is demonstrated in the powder synthesis of BaTi4O9, Y3NbO7 and LiTaO3. The water-resistant Ti precursor was employed as a new source of water-soluble Ti in the amorphous citrate method, and phase pure BaTi4O9 in powdered form was successfully synthesized at 800 ?. The Pechini-type polymerizable complex method using the water-resistant Nb and Ta precursors was applied to the synthesis of Y3NbO7 and LiTaO3, and both the powder materials in their pure form were successfully synthesized at reduced tempera-tures, viz. 500-700 ?. The remarkable retardation of hydrolysis of these water-resistant precursors is explained in terms of the partial charge model theory.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2003.06a
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pp.1374-1377
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2003
Ti-8Ta-3Nb is made for biomaterial. The experimental speciments are as-cast Ti-8Ta-3Nb and Ti-8Ta-3Nb swaged. The solution treatment in the range 760-96$0^{\circ}C$have been carried out. The microstructural investigations have been carried out on the specimens after the solution treatment. and the hardness have been measured. And the specific heat and the dilatometer of Ti-8Ta-3Nb swaged have been measured. From the result, the $\beta$ transus of the alloy was determined to be 880-86$0^{\circ}C$.
Lee Doh-Jae;Lee Kyung-Ku;Park Bum-Su;Lee Kwang-Min;Park Sang-Won
Journal of the Korean institute of surface engineering
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v.39
no.1
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pp.43-48
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2006
The oxidation behavior and Biocompatibility of pure Ti and Ti-8Ta-3Nb alloy were studied in dry air atmosphere. The specimens showed that Ti-8Ta-3Nb alloy had higher oxidation resistance than pure Ti at $650^{\circ}C$. Cytotoxicity test also revealed that moderate oxidation treatment lower cell toxicity and Ti-8Ta-3Nb alloy showed better results compared with pure Ti. The weight gains during the oxidation increase rapidly at temperature above $600^{\circ}C$.
Ti-8Ta-3Nb has been developed as a new biomaterial. The experimental specimens are as-cast and forged Ti-8Ta-3Nb alloys. Treatment in a solution, ranging from 760 to 960$^{\circ}C$ has carried out. The microstructural research has carried out after the solution treatment and the hardness was measured. The specific heat and the length variations of Ti-8Ta-3Nb were also measured. The optimum temperature for the solution heat treatment of Ti-8Ta-3Nb was found to be 880$^{\circ}C$. This was based on the mechanical properties and the volume fraction of ${\alpha}$ phase and their phases shown from the results of the solution heat treatment. From the results, the ${\beta}$ transition temperature of Ti-8Ta-3Nb was found to be between 860$^{\circ}C$ and 880$^{\circ}C$.
타이타늄은 기계적 특성이 우수하고 생체적합성이 뛰어나 의료용 장비의 주 재료로 사용되고 있으며 타이타늄 보다 기계적 특성이 더 우수한 타이타늄 합금들(주로 Ti-6Al-4V와 Ti-6Al-7Nb 합금)도 개발되어 치과와 의료용 임플란트로 사용되고 있다. 그러나 타이타늄 합금 성분들 중 알루미늄 (aluminum)과 바나디움(vanadium)은 인체에 노출되면 세포손상과 신경계에 문제를 일으킬 수 있다. 따라서 인체에 독성이 없으면서 기계적 성질과 생체적합성이 우수한 타이타늄 합금의 개발이 필요하다. 최근 인체에 독성이 없는 성분들이 함유된 새로운 ${\beta}$ - 형태의 타이타늄 합금들이 개발되고 있는데, ${\beta}$ - 타이타늄 합금은 그 기계적 성질이 기존의 ${\alpha}+{\beta}$ 타이타늄 합금에 비해 우수하다고 알려져 있다. 최근 새로운 ${\beta}$ - 타이타늄 합금이 전남대학교 부설 타이타늄 연구소에서 개발되었다. 이 연구는 새로 개발된 ${\beta}$ - 타이타늄 합금의 생채 적합성을 세포 증식도, 알카리 인산 분해 효소 활성과 유전자 증폭을 통해 알아보고자 하였다. 그 결과는 다음과 같다; 1. Titanium-6aluminum-4vanadium (Ti-6Al-4V) 합금 표면애서의 세포 증식율은 Titanium-Titanium8Tantalum-3Niobium (Ti-8Ta-3Nb) 합금과 순수 타이타늄 표면에 비해 유의하게 낮았다(p<0.00l). Ti-8Ta-3Nb 합금 표면에서의 증식도는 순수 타이타늄 표면과 유사하였다. 2. Ti-8Ta-3Nb 합금과 순수 타이타늄에서 배양된 세포이 알카리 인산 분해 효소의 활성도는 Ti-6Al-4V 합금에서의 것보다 유의하게 높았다 (p<0.001). 3. 유전자 증폭 분석 결과, Ti-8Ta-3Nb 합금과 순수 타이타늄에서 collagen type I과 bone sialoprotein mRNA 가 유사한 수준으로 발현되었다. 이상의 결과는 생체 적합성 측면에서 Ti-8Ta-3Nb 합금과 순수 타이타늄의 차이가 없음을 보여주며 따라서 Ti-8Ta-3Nb 합금이 의학 및 치의학 영역에서 새로운 임프란트 재료로 사용될 수 있음을 의미한다.
Kim, Young-Min;Vang, Mong-Sook;Yang, Hong-So;Park, Sang-Won;Lim, Hyun-Pil
The Journal of Advanced Prosthodontics
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v.1
no.1
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pp.56-61
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2009
STATEMENT OF PROBLEM. The success of titanium implants is due to osseointegration or the direct contact of the implant surface and bone without a fibrous connective tissue interface. PURPOSE. The purpose of this study was to evaluate the osteoblast precursor response to titanium-10 tantalum-10 niobium(Ti-Ta-Nb) alloy and its sputtered coating. MATERIAL AND METHODS. Ti-Ta-Nb coatings were sputtered onto the Ti-Ta-Nb disks. Ti6-Al-4V alloy disks were used as controls. An osteoblast precursor cell line, were used to evaluate the cell responses to the 3 groups. Cell attachment was measured using coulter counter and the cell morphology during attachment period was observed using fluorescent microscopy. Cell culture was performed at 4, 8, 12 and 16 days. RESULTS. The sputtered Ti-Ta-Nb coatings consisted of dense nanoscale grains in the range of 30 to 100 nm with alpha-Ti crystal structure. The Ti-Ta-Nb disks and its sputtered nanoscale coatings exhibited greater hydrophilicity and rougher surfaces compared to the Ti-6Al-4V disks. The sputtered nanoscale Ti-Ta-Nb coatings exhibited significantly greater cell attachment compared to Ti-6Al-4V and Ti-Ta-Nb disks. Nanoscale Ti-Ta-Nb coatings exhibited significantly greater ALP specific activity and total protein production compared to the other 2 groups CONCLUSIONS. It was concluded that nanoscale Ti-Ta-Nb coatings enhance cell adhesion. In addition, Ti-Ta-Nb alloy and its nanoscale coatings enhanced osteoblast differentiation, but did not support osteoblast precursor proliferation compared to Ti-6Al-4V. These results indicate that the new developed Ti-Ta-Nb alloy and its nanoscale Ti-Ta-Nb coatings may be useful as an implant material.
Sphene from the McDonald pegmatite near Bancroft, Ontario, Canada was analyzed using EPMA. It contains 4.3 to 6.3 weight percent of Nb2O5 with an average formula Ca1.02(Ti0.62Al0.22Nb0.07Fe0.06Ta0.01)Si0.99(O4.85F0.16). Three types of subtitutions are possible; 1)2Ti4+=(Nb, Ta)5+ + (Al, Fe3+), 2) Ti + O = (Al, Fe3+) + (F, OH), and 3) 2Ti + O = Fe2+ + (Nb, Ta)5+ + (F, OH). T재 different schemes of substitutions for balancing the analysis are considered when the iron is either all ferric or all ferrous. Assuming stoichiometry fo Ca and Si, a general formula derived from the two different schemes is Ca(Ti0.64Al0.22Fe3+0.06-X {{{{Fe_{x}^{2+} }} Nb0.01)Sio4.80-XF0.16(OH)0.04+x.
The alloys were prepared by a non-consumable vacuum arc melting and homogenized at $1050^{\circ}C$ for 24 hrs. Two kind of surface modifications were performed alkali treatment in 5.0M NaOH solution subsequent and heat treatment in vacuum furnace at $600^{\circ}C$, and were oxidizing treatment at the temperature range of 550 to $750^{\circ}C$ for 30 minutes. After surface modification, these samples were soaked in SBF which consists of nearly the same ion concentration as human blood plasma. Cytotoxicity tests were performed in MTT assay treated L929 fibroblast cell culture, using indirect methods. A porous and thin activated layer was formed on Titanium and Ti-8Ta-3Nb alloy by the alkali treatment. A bone-like hydroxyapatite was nucleated on the activated porous surfaces during the in vitro test. However, Ti-8Ta-3Nb alloys showed better bioactive properties than Titanium. According to XRD results, oxide layers composed of mostly $TiO_2$(rutile) phases. Cytotoxicity test also revealed that moderate oxidation treatment lowers cell toxicity and Ti-8Ta-3Nb alloy showed better results compared with Titanium.
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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v.2
no.2
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pp.31-40
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1995
Donor dopant로 WO3, Ta2O5 및 Nb2O5를 첨가한 Zr0.8Sn0.2TiO4 세라믹스의 유전상수 $\varepsilon$r 품 질계수 Q 및 공진주파수의 온도계수 rf에 대하여 연구하였다. 139$0^{\circ}C$에서 32시간 소결시 donor dopant 첨가량에 따른 ZST의 유전상수는 소결밀도의 변화 거동과 잘 일치하였다. 5.5 GHz에서 측정 한 ZST의 품질계수 Q는 ~0.5 mol% WO3 Ta2O5 및 Nb2O5 첨가에 의해 6800에서 8500 정도로 증가 하였다. ZST의 $\tau$f는 0.3 mol%까지의 WO3 첨가량 증가에 따라 0 ppm/$^{\circ}C$에서 -4.6 ppm/$^{\circ}C$까지 음 의 값으로 직선적으로 감소하였으며 0.4 mol% 범위의 Ta2O5 및 Nb2O5 첨가에 의해 -7 ppm/$^{\circ}C$ 까지 직선적으로 감소하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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