뼈 성장 촉진 - 다공 안정성을 생성하는 진공 플라즈마 분사

뼈 성장 촉진 - 다공 안정성을 생성하는 진공 플라즈마 분사

다양한 인공 관절을 기타 지원 없이 뼈에 직접 이식할 수 있습니다. 이러한 표면의 다공성 구조는 뼈의 안전한 내성장을 가능하게 합니다. 진공 플라즈마 분사를 통해 필요한 모양 및 안정성을 달성할 수 있습니다.
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인체 뼈는 지속적으로 리모델링 중입니다. 청소세포는 지속적으로 뼈 주위를 갉아먹습니다. 동시에 신체는 골아세포로부터 세포를 생성하며 이세포는 새로운 뼈를 생성합니다. 이로 인해 부러진 뼈가 상대적으로 빠르게 다시 자라납니다. 같은 방식으로 뼈 시멘트를 사용할 필요 없이 인공 관절을 뼈에 직접 이식시킬 수 있습니다.

견고한 결합

골절을 치료하는 중에는 뼈와 뼈가 만납니다. 그러나 임플란트 시에는 뼈가 금속 이물질과 접촉하게 됩니다. 뼈가 성장하기 위해서는 골소주(trabaculae)가 연결될 수 있는 양호한 표면이 있어야 합니다. 골소주는 뼈 안에서 3차원 격자 구조를 형성하는 작은 기둥입니다. 이상적으로, 골소주는 자신의 강도에 상응하는 구멍과 접촉합니다. 동시에 이러한 구멍은 골소주가 충분히 유지될 수 있도록 깊어야 합니다.

재료 공학의 측면에서, 이는 임플란트가 다공성 표면을 제공하는 동시에 오랜 기간 동안 커다란 부하를 견딜 수 있어야 합니다. 그러므로 임플란트 부품은 매우 안정적인 티타늄 합금으로 제작됩니다. 부드러운 표면을 만들기 위해서는 말 그대로 기질을 통해 부서질 수 없는 결합을 형성할 수 있는 코팅이 필요합니다. 진공 플라즈마 분사(Vacuum Plasma Spraying, VPS)는 이러한 문제에 대한 해결책이 됩니다.

초고순도 가스 대기

이 공정 중에는 베어 임플란트가 진공 챔버에 배치됩니다. 약 0.08밀리바의 진공에서는 모든 대기 산소 및 여기에 결합된 모든 수증기가 챔버에 흡수되어 초고순도 대기에 필요한 조건이 만들어집니다. 그 후 아르곤으로 챔버를 청소한 후 다시 배기합니다. 이러한 절차 후에 공정 가스가 챔버에 공급됩니다. 실제 코팅 공정은 플라즈마 버너가 켜질 때 시작됩니다.

강력한 전류가 가해져 원호가 생성되며 공정 가스가 플라즈마로 변환됩니다. 일반적으로 티타늄으로 제작되는 스프레이 파우더가 가스 분사구에서 혼합됩니다. 섭씨 20,000도 이상의 온도에서는 액적이 형성되어 가공물 표면에서 가속, 압축 및 분사됩니다. 공정에서의 높은 에너지 밀도는 매우 안정적인 결합을 보장합니다. 정밀한 공정 관리로 영향을 받는 결과 구조를 형성할 수 있으며 필요한 구멍 형상을 달성할 수 있습니다. COBRA 스크류 진공펌프(백업펌프) 및 Puma 진공 부스터 조합은 대규모 VPS 시스템에서 성공적인 것으로 입증되었습니다.

간략하게 답하자면 "아니요"입니다. 인공 팔다리(관내인공삽입물)의 많은 부품이 코발트 크롬 합금(CoCr)으로 제작되고 있습니다. 지속적으로 변하는 부하 수준에서 안정성이 높기 때문에 이러한 소재는 인체에서 월등한 선택 사항인 것으로 입증되었습니다. 그러나 골세포는 이러한 합금으로 제작된 표면과 직접 결합할 수 없습니다. 그러므로 CoCr 임플란트는 뼈 시멘트인 합성수지를 사용하여 뼈에 고정됩니다.

티타늄은 CoCr과 안정성 수준이 유사하지만 결합에 대한 반응성이 좋습니다. 티타늄을 사용하는 경우 골세포와의 직접 결합이 가능합니다. 골세포는 탄탈럼과 유사한 반응을 보이지만 이 금속은 훨씬 희귀하며 비용이 크게 더 높아 임플란트용으로는 거의 사용되지 않고 있습니다. 다양한 요인을 통해서 시멘트를 사용하는 임플란트 또는 직접 이식, 이 둘 중 보다 적합한 방식을 결정할 수 있습니다. 예를 들어, 인공 고관절은 시멘트를 사용하지 않고 이식할 수 있는 반면 무릎 관절에는 시멘트가 종종 사용됩니다.


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