CaO-SiO₂-B₂O₃계 결정화 유리의 제조와 in-vitro법을 이용한 생체활성 평가 = Preparation of CaO-SiO₂-B₂O₃ Glass-ceramics and Evaluation of Bioactivity Using in-vitro Test

국문 초록 (Abstract)

$CaO-SiO_2-B_2O_3$계의 결정화유리의 소결 특성 및 기계적 특성, 생체활성을 알아보았다. 이 조성의 결정화유리는 750-830${\circ}$ 사이에서 소결 되었으며 치밀한 미세구조를 보였다. 이 결정화 유리는 단사정계 월라스토나이트(monoclinic wollastonite), 칼슘보레이트(Calcium borate, $CaB_2O_4$) 결정상과 보로실리케이트(borosilicate) 유리 기지상(matrix)의 3상으로 구성되었다. 기계적 강도는 지금까지 알려진 다른 생체활성 세라믹스보다 우수하였으며 특히 압축강도(2813 MPa), 파괴인성($3.12 MPa{\cdot}m^{1/2}$)이 높았다. 생체활성은 결정화유리 중 calcium borate와 보로실리케이트 유리의 양에 의존하였는데, 용해도가 높은 calcium borate는 의사체액(SBF)의 칼슘이온의 과포화도를 상승시키고 borosilicate 유리는 탄산아파타이트 핵생성에 필요한Si-OH기를 형성시켜 탄산아파타이트 층이 빨리 생성되기 때문으로 판단된다. 따라서 $CaB_2O_4$와 borosilicate 유리가 많을수록 결정화유리의 생체활성이 뛰어난 것으로 생각된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Sintering property, mechanical property and bioactivity of $CaO-SiO_2-B_2O_3$ glass-ceramics were investigated. This glass-ceramics was sintered at 750-830${\circ}$ and showed nearly pore-free microstructure. The glass-ceramics consisted of three phases, i.e. monclinic-wollastonite, calcium borate and borosilicate glass matrix. The mechanical strength was higher than that of other bioactive ceramics, especially compressive strength(2813 MPa) and fracture toughness($3.12 MPa{\cdot}m^{1/2}$). Bioactivity of the glass-ceramics depends on amount of $CaB_2O_4$ and borosilicate glass matrix. It might be likely that more soluble $CaB_2O_4$ raises supersaturation of Ca ion in SBF solution and borosilicate glass forms Si-OH group that presents nucleation site of hydroxycarbonate apatite(HCA) layer. So, glassceramics of more $CaB_2O_4$ and borosilicate glass showed better bioactivity.