천연 생체재료와 인공 생체재료의 시험 고정장치

이 시험은 이식한 관내인공삽입물이 뼈를 어느 정도 보강하여 뼈를 응력으로부터 보호하는 효과를 내는지를 확립하는 데 사용합니다. 이를 위해 횡하중 제거용으로 사용하는 베어링이 결합된 ZwickRoell AllroundLine 20kN에 사람 대퇴골을 배치합니다. 그런 다음 대퇴골두에 축방향으로 하중을 가합니다. 뼈 표면에 부착된 변형계를 통해 보형물 이식 전후의 대퇴골 표면 응력을 비교합니다.

양 뼈 3점 굴곡 시험은 골절 치료 후 굴곡 강도 측정하도록 설계되었습니다. 이를 위해 부러진 후 치료된 뼈의 양쪽 끝을 지지대에 고정시키거나 굳히고, zwickiLine Z0.5kN 탁상형 시험기를 사용하여 하중을 가합니다. 시편 그립은 뼈를 정해진 각도로 회전하여 뼈 전체 부위의 굴곡 강도를 측정하도록 설계되었습니다. 이렇게 얻은 특성값은 골절 치유 거동의 FEM 시뮬레이션에 사용됩니다.

생체재료를 연구할 때의 시험 환경은 실제 조건과 가능한 한 일치해야 합니다. 그렇기 때문에 이 분야의 시험은 용액조나 인큐베이터에서 실시하는 것이 바람직합니다. 이 경우, 골수에서 채취한 세포를 매개물질에 투여한 뒤 반복적인 기계 시뮬레이션을 통해 영양액 안에서 배양합니다.

이를 위해서는 주변 온도 37°C, 습도 100%, 매우 작은 힘의 반복 하중(전자기계 액추에이터가 장착된 ZwickRoell 시험기 사용)이 필요합니다. 인큐베이터에 통합된 다이를 통해 위에서부터 시편에 하중이 가해지고, 영양액에 담긴 시편은 pH 값 조정을 위해 CO2나 N2로 세척합니다. 연신은 30~100μm 범위에서 이루어집니다.

무릎 대체 물질 시험은 골격 안의 뼈 세포를 이용하여 시험관에서 1µm 이상의 변형을 이용한 반복 하중을 통해 시뮬레이션됩니다. 이 같은 골 대체 기질을 골절 치료를 촉진하거나 이식물에서 조직과 뼈 세포의 성장을 촉진하는 데 사용하면, 환자의 뼈에서 뼈 물질을 떼어낼 필요가 없습니다.