포타슘 이온치환이 수산화아파타이트의 생체활성에 미치는 영향

Abstract

연구목적: 수산화아파타이트는 뼈의 무기질 성분과 유사하고 골 전도성을 보여서, 오랫동안 골 충진재로 사용해왔다. 하지만 고 결정성 수산화아파타이트는 이종골과 같은 저 결정성 탄산아파타이트에 비해 골 전도도가 낮아서 환자의 회복기간이 길어지는 단점이 있다. 따라서 수산화아파타이트의 골 전도성을 향상시키기 위해 다양한 합성방법이 연구가 되어왔다. 이온치환법도 수산화아파타이트의 골 전도성을 향상시켜주는 방법 중 하나로 알려져 있는데, 수산화아파타이트의 칼슘 자리를 소듐이온으로 인산자리를 실리케이트 이온으로, 수산화자리를 염소이온으로 치환했을 때 골 전도도가 높아졌다는 보고가 있었다. 본 연구의 목적은 수산화아파타이트의 칼슘 자리를 포타슘으로 치환한 포타슘 치환 수산화아파타이트를 합성하고 이의 생체활성, 즉 저 결정성 탄산아파타이트의 생성능을 의사체액(simulated body fluid) 중에서 평가하는 것이다.

연구방법 1) 포타슘 치환 수산화아파타이트의 합성 수산화아파타이트의 칼슘을 포타슘으로 치환한 포타슘 치환 수산화아파타이트는 수산화칼슘과 질산칼륨 혼합 현탁액에 인산을 적하시켜 합성하였고, 그 후 이를 몰드를 이용하여 지름 1센티, 높이 2미리 크기의 디스크 형으로 만든 뒤 1100도에서 소결하였다. 이때 반응식은 다음 식 (1)과 같다. (1)

2) 포타슘 치환 수산화아파타이트의 미세조직 및 상 분석 Field Emission Scanning Electron Microscope(FE-SEM)과 X-ray diffractometer(XRD), 및 FT-IR을 이용하여 미세조직, 상, 및 작용기를 각각 확인하였다.

3) 의사체액 (Simulated Body Fluid)에서의 저 결정성 탄산아파타이트 형성 평가 실험군인 디스크 형의 포타슘 치환 수산화아파타이트와 대조군인 순수한 수산화아파타이트를 체 내 유사한 환경인 의사체액에 3시간, 6시간, 9시간, 1일, 3일, 7일 담지한 후 저 결정성 탄산아파타이트의 형성을 평가하였다.

결과: 수산화아파타이트의 칼슘자리를 포타슘으로 치환한 포타슘 치환 수산화아파타이트가 성공적으로 합성되었다. 포타슘 치환 수산화아파타이트는 의사체액 평가 결과 순수 수산화아파타이트보다 뛰어난 것으로 나타났다. 소듐치환 수산화아파타이트의 보고에 의하면, 칼슘을 포타슘으로 치환 시, 총 시스템 에너지가 수산화아파타이트보다 높아지면서, 용해도가 높아지고 생체활성이 증가되는 것으로 믿어진다.

결론: 우수한 생체활성으로 인해 포타슘 치환 수산화아파타이트는 골이식재로의 사용이 충분히 가능하다고 생각된다.