Park, Eui-Seo;Kim, Taik-Nam;Yim, Hyuk-Jun;Kim, Yun-Jong;Hwang, Deuk-Soo;Kim, Jung-Woo;Kim, Sun-Ok
The Journal of Engineering Research
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v.3
no.1
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pp.181-187
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1998
Hydroxyapatite was used as implant materials, because it has a good biocompatibility and is similar to human bone. However it is not expected to have a high strength as implant materials because of a low fracture strength after sintering of HAp. Alumina ($\alpha$-alumina) shows a stable chemical properties and high strength in physiological environments. Thus it was tried to use a HAp coatings on Alumina substrate as implant materials. In this study, HAp was coated on Alumina substrate by lon Beam Assisted Deposition(IBAD). Then Ag was impregnated on HAp coating layer, which showed antimicrobial effects. To carry out the ion exchange of $Ag^+$ with $Ca^{2+}$ in HAp on the surface, HAp coated alumina substrate was immersed in 20ppm, 100ppm $AgNO_3$ solution at room temperature for 48 hours. Antimicrobial test was studied by using bacteria, which normally caused periprosthetic infections. The follwing bacteria was used in antimicrobial test. Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa (gram negative) and staphylococcus epidermidis (gram positive). Ag impregnated HAp shows very good antimicrobial effects against these bacteria. The surface structure of sample, which was treated in $AgNO_3$ solution was studied by SEM, XRD. Ag release curve was studied in Simulated Body Fluid (SBF) solution.
Kim, Min-Kyung;Choi, Jung-Yoo;Chae, Gyung-Joon;Jung, Ui-Won;Kim, Sung-Tae;Lee, In-Seop;Cho, Kyoo-Sung;Kim, Chong-Kwan;Choi, Seong-Ho
Journal of Periodontal and Implant Science
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v.38
no.sup2
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pp.363-372
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2008
Purpose: This study compared the effects of coating implants with hydroxyapatite (HA) using an ion beam-assisted deposition (IBAD) method prepared with machined, anodized, sandblasted and large-grit acid etched (SLA) surfaces in minipigs, and verified the excellency of coating method with HA using IBAD. Material and Methods: 4 male Minipigs(Prestige World Genetics, Korea), 18 to 24 months old and weighing approximately 35 to 40 kg, were chosen. All premolars and first molars of the maxilla were carefully extracted on each side. The implants were placed on the right side after an 8 week healing period. The implant stability was assessed by resonance frequency analysis (RFA) at the time of placement. 40 implants were divided into 5 groups; machined, anodized, anodized plus IBAD, SLA, and SLA plus IBAD surface implants. 4 weeks after implantation on the right side, the same surface implants were placed on the left side. After 4 weeks of healing, the minipigs were sacrificed and the implants were analyzed by RFA, histology and histometric. Results: RFA showed a mean implant stability quotient (ISQ) of $75.625{\pm}5.021$, $76.125{\pm}3.739$ ISQ and $77.941{\pm}2.947$ at placement, after 4 weeks healing and after 8 weeks, respectively. Histological analysis of the implants demonstrated newly formed, compact, mature cortical bone with a nearby marrow spaces. HA coating was not separated from the HA coated implant surfaces using IBAD. In particular, the SLA implants coated with HA using IBAD showed better contact osteogenesis. Statistical and histometric analysis showed no significant differences in the bone to implant contact and bone density among 5 tested surfaces. Conclusion: We can conclude that rough surface implants coated with HA by IBAD are more biocompatible, and clinical, histological, and histometric analysis showed no differences when compared with the other established implant surfaces in normal bone.
Purpose: The aim of this study is to compare the healing response of various Hydroxyapatite(HA) coated dental implants by Ion-Beam Assisted Deposition(IBAD) placed in the surgically created circumferential gap in dogs. Materials and methods: In four mongrel dogs, all mandibular premolars and the first molar were extracted. After an 8 weeks healing period, six submerged type implants were placed and the circumferential cylindrical 2mm coronal defects around the implants were made surgically with customized step drills. Groups were divided into six groups : anodized surface, anodized surface with 150nm HA and heat treatment, anodized surface with 300nm HA and heat treatment, anodized surface with 150nm HA and no heat treatment, and anodized surface with 150nm HA, heat treatment and bone graft, anodized surface with bone graft. The dogs were sacrificed following 12 weeks healing period. Specimens were analyzed histologically and histomorphometrically. Results: During the healing period, healing was uneventful and implants were well maintained. Anodized surface with HA coating and $430^{\circ}C$ heat treatment showed an improved regenerative characteristics. Most of the gaps were filled with newly regenerated bone. The implant surface was covered with bone layer as base for intensive bone formation and remodeling. In case that graft the alloplastic material to the gaps, most of the coronal gaps were filled with newly formed bone and remaining graft particles. The bone-implant contact and bone density parameters showed similar results with the histological findings. The bone graft group presented the best bone-implant contact value which had statistical significance. Conclusion: Within the scope of this study, nano-scale HA coated dental implants appeared to have significant effect on the development of new bone formation. And additional bone graft is an effective method in overcoming the gaps around the implants.
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2015.11a
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pp.141-141
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2015
In this study, a series of hydroxyaptite (HAp) are produced on Ti dental implant using electrochemical deposition. Based on the preliminary analysis of the coating structure, composition and morphology. In vitro studies were performed with MC3T3-E1 cell to investigate the effect of biological change on different surface conditions.
Ion beam assisted deposition (IBAD) was successfully used to produce a dense and ultra-adherent Hydroxyapatite (HA) film on titanium alloy and alumina. Recently it is also proved that the HA coatings on alumina substrate treated with 20 ppm $AgNO_3$ had the structure of $(Ag, Ca)_10(PO_4)6(OH)_2$, which exhibited excellent antimicrobial effects. The present paper aims to morphlogically characterize the adhesion of macrophages on newly developed Ag-HA coated alumina and Ti6A14V substrates and to evaluate the biocompatibility of the coatings in vitro. It can be found that the cell number on alumina of the concentration of $AgNO_3$ in the treatment, the cell number on Ag-HA coatings decreased. Up to 20 ppm $AgNO_3$ by Ag-treatment, the morphological development of the cells on Ag-HA coating was similar to that of the cells on HA coating, suggesting the biotolerance of the Ag-HA coatings.
Although titanium-ceramic systems have gained substantial interests in dental prosthetic field, bonding problem between porcelain and titanium has not been solved. Main obstacle in titanium-porcelain bonding is excessive oxidation of titanium during porcelain firing. The effects of several coating materials on the bonding strength of titanium-porcelain system were investigated in this study. RF sputtering and electroplating of platinum significantly increased the bonding strength of porcelain-titanium specimen. However, coatings of Ni-Au, Ir, and ceramics(zirconia and hydroxyapatite) did not showed a significant effect on bonding strength. Platinum might be a promising material for the protective layer of excessive oxidation of titanium during porcelain firing, resulting in increase in the bonding strength.
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2017.05a
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pp.158-158
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2017
Titanium and its alloys have been used in the field dental and orthopedic implants because of their excellent mechanical properties and biocompatibility. Despite these attractive properties, their passive films were somewhat bioinert in nature so that sufficient adhesion of bone cells to implant surface was delayed after surgical treatment. Recently, plasma electrolyte oxidation (PEO) of titanium metal has attracted a great deal of attention is a comparatively convenient and effective technique and good adhesion to substrates and it enhances wear and corrosion resistances and produces thick, hard, and strong oxide coatings. Silicon(Si), Zinc(Zn), and Manganese(Mn) have a beneficial effect on bone. Si in particular has been found to be essential for normal bone and cartilage growth and development. And, Zn has been shown to be responsible for variations in body weight, bone length and bone biomechanical properties. Also, Mn influences regulation of bone remodeling because its low content in body is connected with the rise of the concentration of calcium, phosphates and phosphatase out of cells. The objective of this work was research on bone-like apatite morphology on Si-Zn-Mn-hydroxyapatite coating on Ti-6Al-4V alloy by plasma electrolytic oxidation. Anodized alloys were prepared at 280V voltage in the solution containing Si, Zn, and Mn ions. The surface characteristics of PEO treated Ti-6Al-4V alloy were investigated using XRD, FE-SEM, and EDS.
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