생체 재료학 소개 의학전문대학원 정형외과 남우동
생체 재료의 역사 나무 부목 석고 붕대(plaster of Paris) ; 수산화 칼슘 현대 다양한 금속 내고정, 외고정 장치 인공 판막 인공 장기
생체재료의 분류
생체재료 (Biomaterials) 정의 조직의 기능을 보완 또는 대체하기 위해 체내에서 간헐적으로 또는 지속적으로 주위 조직과 직접 접촉하며 체액에 노출되는 인공적인 물질
- Biology : 생물학, 분자생물학, 의학, 세포학 - Engineering : 화학, 재료과학, 공학 관련 학문 분야 - Biology : 생물학, 분자생물학, 의학, 세포학 - Engineering : 화학, 재료과학, 공학 ► Required : interdisciplinary program
생체재료의 분류
생체 재료의 종류 - 인공 재료 무기 재료 (inorganic material) 금속 재료 (metal) ; iron, cobalt, titaium 세라믹 재료 (ceramic) ; Al oxide, Zr oxide, bone cement Plastics ; polyethylene, 유기 재료 (organic material) 합성 고분자 재료 (polymer) - 천연 재료 천연 고분자 재료 인공 배양 세포 인공보존 조직
Metal Iron Cobalt Titanium ASTM(American Society of Testing and Materials) ISO(Internatioal Standards Organization) 강도가 인체조직과 비슷해야 좋다 문제점 부식 파괴
금속 재료의 형태 Wire Plate Intramedullary nail External fixator
Plate
Stainless nail
Titanium nail
External Fixator
Total Hip Replacement (인공 고관절 치환술)
Total Knee Replacement (인공 슬관절 치환술)
Plastics Polyethylene 인공 관절에 쓰일 수 있다 금속보다 마찰이 적다 마모, 이에 따른 이물질 반응(foreign body reaction -골용해)
Ceramics Aluminium oxide Zirconium oxide 생체 조직 생성 유도 ceramics 금속보다 마찰 계수가 작다 이물질 반응이 적다 깨지기 쉽다 생체 조직 생성 유도 ceramics 뼈 생성을 유도하거나 조장 Calcium phosphate ceramics 뼈 사이 충전제 Hydroxyapatite(bone cement)
According to source (조직 공학 !) Autograft(자가 이식) 자가 조직 자체 또는 배양 예) 자가 연골 세포 이식 Allograft(동종 이식) 타인의 조직을 이식 거부 반응 세포 수 가 적으면 거부 반응이 적음 Xenograft(타종 이식) 다른 동물 조직 이식
생체 재료의 이상적 특성 이상적 재질 ; 체내 흡수성이 이상적 생화학적 생물학적 생역학적 경제적 부식이 안 되어야 좋음 이물 반응이 적어야 좋음 암 유발성이 없어야 좋음 생물학적 생물학적 안정성이 있어야 함 생역학적 강도가 주변 인체 조직과 비슷해야 stress shielding 탄성 계수가 비슷해야 경제적 가공이 용이해야 가격이 저렴해야 체내 흡수성이 이상적
Biocompatibility(생체적합성) No Foreign body reaction 이물질로 인식하면 인체 면역 체계가 가동되어 공격 Immune reaction Celluar system ; WBC, lymphocyte 등 Humoral system ; immunoglobulin 등 ASTM Group 생체 이식재의 분류 1. 일시적으로 인체와 접촉하거나 체액에 영향이 없는 물질 ; patch 등 2. 24시간 이내 만 인체 내 이식 물질, 제품 ; 주사 바늘 등 3. 영구 이식 ; 1개월 이상 임플란트