세라믹은 고온의 열처리 과정을 거쳐 만들어진 비금속의 무기질 고체재료를 통 털어 이르는 말이다.

이전 금속류에 의존해 왔던 의료분야 재료들을 최근에는 세라믹 계통 재료로 대체하려는 여러 시도들이 이뤄지고 있다.

이전 흐름은 구조재(構造材)의 물리적 향상에 관심이 집중이 되었으나, 최근에는 심미성(審美性)이나 조작성(操作性)은 물론 생물학적인 기능성(技能性)이 주요시 되어 재료의 생체에 대한 위해성(危害性) 및 친화성(親和性)에 관심을 나타내고 있다.

세라믹은 치과 재료 및 안과 영역에서 콘택트렌즈(contact lens)의 재료로 오래 전부터 이용되어 왔는데, 최근에는 세라믹 재료를 이용한 인공 뼈 재료로도 많이 활용되고 있다.

1960년대 초부터 바이오세라믹스(bioceramics)의 기초연구가 시작되어 골수복재(骨修復材), 인공치근(人工齒根) 및 치아, 인공관절, 인공신장 등 골(骨)대체용(代替用) 소재로 이미 여러 분야에서 활용 중이다.

일루미나, 수산화아파타이트, 글라스 세라믹스, 카본 등이 이미 대표적인 바이오세라믹스로 상용화된 대표적인 예이다.

대표적인 의용세라믹에 대해 알아보면, 첫째로 일루미나·Alumina(Al2O2)는 1960년대 초에 치아와 유사한 색조를 가지는 알루미나는 치관수복재료(齒冠修復材料)로 쓰이는 세라믹 재료 중에서 인체에 가장 먼저 적용된 종류로 내마모성(耐磨耗性)과 생체 내 안정성이 우수함이 인정되어 인공관절에까지 그 영역을 확장하려는 시도와 함께 인공치근으로 발전되어 실용화 되었다.

높은 친수성(親水性)으로 표면에 수막(水膜)을 형성하여 내마모성, 저마찰(低摩擦), 윤활특성(潤滑特性), 생체 안정성의 특성을 갖는다.

지르코니아-Ziconia (ZrO2)는 지르콘(Zicon)의 화학적 치환(置換)으로부터 얻은 무기질(無機質) 침전물(沈銓物)로 용융점(鎔融點)이 높고 화학적으로 안정적이다.

CaO, Y2O3 등을 첨가하여, 기존의 세라믹재료가 가지지 못한 안정성을 가지게 되는데, 지르코니아 자체가 생체안정성이나 친화성을 가지고 있지만, 점차 강도가 저하되는 특성이 있기 때문에 장기간 충분한 강도를 유지할 수 있는 방법이 다각도로 연구되어 지고 있다.

수산화아파타이트(수산화인회석)-Ca10(PO4)6(OH)2는 척추동물의 경조직(硬組織)에 다량으로 함유되어 있는 성분으로 인공적으로 제조할 경우에도 새로운 뼈와 견고하게 결합하는 특성을 나타낸다.

주로 인공뼈와 재료로 많이 연구되어 적용되는데, 뼈나 뼈의 무기질은 수산화인회석 결정과 비슷한 칼슘과 인회석으로 구성되어 있는데, 이 물질은 뼈에서 콜라겐(collagen)이나 폴리사카라이드(polysaccaride)와 같은 유기질(有機質)을 제거함으로써 얻을 수 있다.

수산화아파타이트는 골(骨)유착성(癒着性) 세라믹재료로 생체 내 활성형, 높은 취성(脆性)과 우수한 생체친화성으로 생리적 부화가 많은 부위에 활용된다.

마지막으로 TCP(Tricalcium Phosphate)은 생체흡수성 세라믹스로 인체 내에서 용해되어 흡수되는 속도를 조절할 수 있다. 분해 속도가 매우 빨라서 용해도가 매우 낮은 수산화아파타이트와 혼합하여 사용함으써 흡수 속도 조절이 가능하다.

이러한 흡수성 세라믹은 복합재료의 충진재로 사용되어 오랜 기간에 걸쳐 뼈가 안정적으로 채워지게 되는 공간으로 변형되기도 한다.

장기적인 부작용의 가능성이 없다는 장점을 지니는데, 앞서 살펴 본 일루미나아, 지르코니아, 수산화아파타이트, TCP 등의 바이오세라믹스는 치과재료 영역, 특히 치과용 임플란트(implant)분야 제품에 적용되어 빠르고 안정적인 골유착을 유도하는 역할에 여러 가지 형태로 적용되고 있다.

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