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생체 재료학 소개 의학전문대학원 정형외과 남우동
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생체 재료의 역사 나무 부목 석고 붕대(plaster of Paris) ; 수산화 칼슘 현대 다양한 금속 내고정, 외고정 장치
인공 판막 인공 장기
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생체재료의 분류
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생체재료 (Biomaterials) 정의
조직의 기능을 보완 또는 대체하기 위해 체내에서 간헐적으로 또는 지속적으로 주위 조직과 직접 접촉하며 체액에 노출되는 인공적인 물질
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- Biology : 생물학, 분자생물학, 의학, 세포학 - Engineering : 화학, 재료과학, 공학
관련 학문 분야 - Biology : 생물학, 분자생물학, 의학, 세포학 - Engineering : 화학, 재료과학, 공학 ► Required : interdisciplinary program
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생체재료의 분류
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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
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Metal Iron Cobalt Titanium
ASTM(American Society of Testing and Materials) ISO(Internatioal Standards Organization) 강도가 인체조직과 비슷해야 좋다 문제점 부식 파괴
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금속 재료의 형태 Wire Plate Intramedullary nail External fixator
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Plate
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Stainless nail
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Titanium nail
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External Fixator
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Total Hip Replacement (인공 고관절 치환술)
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Total Knee Replacement
(인공 슬관절 치환술)
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Plastics Polyethylene 인공 관절에 쓰일 수 있다 금속보다 마찰이 적다 마모,
이에 따른 이물질 반응(foreign body reaction -골용해)
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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)
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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
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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
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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
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