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Biomaterials Research (2013) 17(3) : 121-125 Biomaterials Research C The Korean Society for Biomaterials β-tcp 계인공뼈합성에있어나노 TCP 분말첨가영향 The Influence of nano-tcp Powders in the β-tcp Based Artificial Bone Synthesis 장명철 1 * 김태형 1 김욱규 2 Myung Chul Chang 1 *, Tae Hyung Kim 1, and Uk-Kyu Kim 2 1 국립군산대학교신소재공학과, 2 국립부산대학교치의학전문대학원구강악안면과 1) Department of Materials Science & Engineering, Kunsan National University 2 Department of Oral and Maxillofacial Surgery, School of Dentistry, Pusan National University (Received May 19, 2013 / Accepted August 13, 2013) CaO was obtained by calcining calcium carbonate (CaCO 3 ) at 1050 o C. For normal β-tricalcium phosphate (β-tcp) powders CaO and dicalcium phosphate (DCPA) were mixed at a molar ratio of 1:2 and calcined at 1050 o C for 2hours. Nano-TCP powders were synthesized at 37 o C by wet precipitation method using CaO and phosphoric acid. A certain percentage of nano-tcp powders were added into the normal β-tcp powders, and polystyrene (PS) beads were blended with the mixture to make a β-tcp block samples, which were sintered at 800-1150 o C. The β-tcp block samples were investigated by means of SEM, XRD, micro-ct. With the amount of nano-tcp powders the mechanical strength of the artificial bone block was investigated by UTM [Universal Testing machine].the microstructure of the sintered block was three dimensionally ordered macro/micro pore architecture of beta-tcp phase from XRD and micro- CT measurement. The compressive strength of sintered block increased with the addition of nano-tcp powders. The nano-tcp powders were attached on the surface of macro β-tcp powders and the sample body was greatly toughened with the sintering process. The measured porosity of the sintered body was from 60% to 70%. Key words: β-tcp, nano-tcp, DCPA, wet precipitation, TCP block, compressive strength 사 서론 고, 질병등으로손상된뼈의결손부위를치료하기위해인공뼈의수요가점차늘어나고있다. 뼈이식시가장좋은방법으로는자기의뼈를이식하는것이나뼈의손상부위가클경우사용하는데한계가있으며, 자기뼈를채취하기위해추가적인수술이필요하다는단점이있다. 따라서이때는동물및사망자의뼈를사용해야하지만인체내에서염증이발생하거나바이러스성질병등의문제가생길수있다. 이러한단점들을보완하기위해사람뼈와무기화학적성분이비슷하고부작용도거의없으며, 뼈와의결합성이있는대표적인생체재료인인산칼슘계세라믹스가각광받고있다. 1-4) 대표적인인산칼슘계세라믹스인수산화아파타이트 [Hydroxyapatite, HAp] 5) 와 β-tcp [Tricalcium Phosphate] 6-8) 가많은분야에서뼈이식제로사용되고있다. β-tcp는생체적합성과골전도성이우수하지만 HAp에비해기계적강도가약한단점을가지고있다. 9-11) 따라서본연구에서는 β-tcp로제작한기존의인공뼈의강도를높이기위해습식침전반응을이용하여 nano * 책임연락저자 : mcchang@kunsan.ac.kr particle size 의 β-tcp powders 를제조하였고이를기존의 β- TCP 와혼합하여인공뼈를제작하였다. 이인공뼈의미세구조, 결정상을검토하였고첨가한 nano-tcp 함량비에따른강도변화를조사하였다. 실험방법 CaCO 3 (Aldrich) 와 DCPA (CaHPO 4, Aldrich) 를출발물질로사용하여일반 TCP 분말인마크로 β-tcp 분말을제조하였다. 먼저 CaCO 3 분말을 1050 o C 로 3 시간하소하여냉각함으로써 CaO 를제조한다. 이를 DCPA 와 1:2 비율로잘혼합한후 600 o C~700 o C 에서 3 시간유지하여하소하면과립의마크로 β-tcp 분말을얻을수있다. 이와별도로 β-tcp 분말에첨가할 nano-tcp 분말은 CaO 와인산을출발원료로하는습식침전법을이용하여제조한다. 4,5) 나노 TCP 제조는먼저 CaCO 3 분말을알루미나도가니에담아전기로에서 1050 o C 로 3 시간하소한후얻어지는 CaO 가 200 o C 이하로내려가지않게하면서유리플라스크에넣고과량의증류수를넣어교반한다. 별도의플라스크에는인산과증류수를넣고교반한다. 8,10) 본실험에사용되는공기, 증류수 (DI H 2 O), 반응시스템을탄산기가 121

122 장명철 김태형 김욱규 유입되지않도록하였다. 증류수는초순수를바로사용토록연결하였고컴프레서에서공급되는공기를가성소다 (NaOH) 를통과시켜 CO 2 -free air 로만들어반응기로공급하였고산반응기 (H 3 PO 4 +H 2 O), 알칼리반응기 (CaO+H 2 O), 침전반응기 (Ca 2+ + HPO4 CaP) 모두에사용되는용기로는 4구파이렉스플라스크를사용하였다. 환구형히팅멘틀에서의플라스크의교반속도및온도를조정하였다. CaO의양과인산의양은 β-tcp에서의몰비인 3:2로한다. 침전반응용주반응플라스크에증류수를약간넣고교반기를구동하면서앞의 CaO수용액플라스크와인산수용액플라스크에서마스터플렉스펌프 (Masterflex, Cole-Parmer, USA) 를통하여 ph 5.0 ± 0.1 (ph미터 EUTECH alpha-ph1000) 로조정하면서주반응용기에서의침전반응을시작한다. 4,5) 반응용액수송용호스로는의료용실리콘관을사용하였다. 반응중에도교반을지속적으로행하였다. 한시간반정도걸려침전반응이완료된다. 침전반응후 37 o C에서밤새유지시킨후 90 o C 이상으로수시간가열하면완전건조된다. 이과정을거치면입자크기가 100 nm 이하인 nano-cap (Calcium Phosphate] 분말그라뉼이합성된다. 이렇게만들어진나노 CaP 분말을과립상의마크로 β-tcp 분말에각각 3 wt%, 5 wt%, 10 wt%, 20 wt%, 30 wt% 를첨가하여만든혼합분말에기공형성제 (Porogen) 인폴리스티렌 (Polystyrene, PS) 비드를첨가한후 5시간동안볼밀링으로균일혼합한후몰드성형하였다. 볼밀에는지르코니아볼을사용하여건식볼밀링하였고, 볼밀링후혼합분말만을체 (sieve) 로걸러낸후스텐레스몰드를이용하여일축가압성형하였으며압력은 3톤 ~12톤으로행하였다. 이밖에 PEG 비드 (Aldrich) 를사용한시편도만들었다. 몰드성형한시편들을 800-1150 o C로 6시간소결하여인공뼈블록시편 (2.7 cm Φ 8mmt) 을제조하였다. 물성을비교하기위해 nano-tcp 를첨가하지않고과립의마크로 β-tcp 만으로만든비교시편을제조하였다. 이소결시편들의삼차원기공구조변화를 micro-ct (Skyscan 1076) 로관찰하였고, 이와별도로 FE-SEM (Hitachi, S-4800) 을이용하여나노 TCP 분말첨가에의한소결시편에서의입자크기, 기공크 기등미세구조를조사하였다. 그리고 XRD (Bruker, M18XCE) 를이용하여시편들의상형성을분석하였고, 만능시험기를이용하여 nano-tcp 분말의첨가량에따른압축강도변화를조사하였다. 압축강도는만능시험기 (UTM, DaeSan ENG Korea) 를이용하여측정하였다. 소성한다공성블록시료들의기공율은인공체액을이용하여아르키메데스법으로측정하였다. 결과및고찰 입자크기가수 ~ 수십 µm 인과립상의일반 β-tcp 분말에 100 nm 이하의입자크기를가진습식합성 CaP/TCP 나노분말, 기공형성제 (Porogen) 인 PS 비드를균일하게혼합한후성형하여인공뼈만든블록을만들고, 이를소성하여만들어진인공뼈의 3 차원미세조직단면도 (Figure 1) 를 micro-ct 로촬영하였다. 여기서기공형성제인 PS beads 의함량은 30-60 wt% 로하였다. 이렇게하여만든베타 TCP + 나노 TCP 분말혼합체의압축강도 (Figure 4) 는 50 MPa 에서최대치 150 MPa 에이르렀다. Figure 1(a) 에서표시된하얀부분이 nano-tcp 분말에해당한다. nano-tcp 분말이일반 β-tcp 표면에국부적으로존재함이관찰된다. Figure 1(b) 에서의확대사진에서보듯이일반 β-tcp 와 nano-tcp 간에표면고상반응이부분적으로일어나서단단하게결합되었음을알수있었다. 검은부분은기공이며고르게분포된것을볼수있다. 연속기공통로는뼈세포및모세혈관을형성시키는데기여하며, 폭넓고고르게분포되어있어야하고적당한크기로제어할수있어야한다. 작은기공은소성과정에서생성된것이고, 큰기공은첨가한비드의분해에의해서생긴것이다. 기공의크기는비드의입자크기조절로제어할수있다. CaO 합성시고온소성으로얻어진 CaO 가냉각시온도가내려가게되면합성된 CaO 가다시 CO 2 와결합하여 CaCO 3 로의탄산화반응이일어나게된다. 또한 CaO 와인산의습식합성으로얻어지는습식인산칼슘 (CaP) 슬러리는대부분나노결정으로공기중 CO 2 내지혹은수분에포함되는탄산기 (CO 3 ) 에의해탄산화된인산칼슘화합물형태로얻어지기쉽다. 인공 Figure 1. (a) Micro-CT photograph of the sintered mixture block of β-tcp and nano-tcp. (b) The enlarged view of the square region in (a). Biomaterials Research 2013

β-tcp 계인공뼈합성에있어나노 TCP 분말첨가영향 123 골임플란트시술후인체내부에서의골신진대사과정중혹은목적으로하는시술용인공골의인산칼슘성분 ( 특히, HAp) 에탄산기가침투하여목적으로하는골의강도를달성하기위한골재생및골형성반응에서의반응활성도가떨어지게된다. 본실험에서는 CO 2 free air 분위기로인산칼슘시료를제조하고사용직전까지 CO 2 free 분위기에서보관하여두었다. Figure 2에서 X선회절분석을통해 nano-tcp 와 β-tcp (Whitlockite, Rhombohedral a = b = 10.43 Å, c = 37.38 Å, JCPDS 09-0169) 의결정상을보여준다. Figure 2(a) 에서 90 o C 에서습식합성한 B-TCP90 분말의 XRD 패턴을일반 β-tcp 분말 [β-tcp900] 과아파타이트나노분말 [HAp] 결정체와비교하고있다. 이를보면 B-TCP90에서는 DCPA와 β-tcp/ha 의 Peak가보여지고이는아파타이트형 β-tcp 결정에해당한다. 7,11) TCP 화합물의습식합성에서칼슘부족형아파타이트결정 (Cadeficient apatite, CDHA, Ca 9 (HPO 4 )(PO 4 ).5OH) 으로나타나기쉽고이를아파타이트형 TCP 결정구조로일컫는다. 12) 한편, Figure 2(b) 는각기다른방법에의해만들어진 β-tcp 결정체분말의 XRD 패턴을비교하고있다. TCP900 은일반 β-tcp 로서 900 o C 로하소한것을의미하며, B-TCP800 은습식합성한 nano-cap 인 B-TCP90 분말을 800 o C 에서하소한것을뜻하며 Sigma β-tcp 는 SigmaAldrich 로부터구입한상업용 β-tcp 분말이다. 나노 CaP 분말을하소하여만든 B-TCP800 은일반 β-tcp 인 TCP900 과비교할때두결정상이거의비슷하다는것을알수있다. 한편, Sigma β-tcp 는시료를개봉하여 (asreceived) 바로측정한결과와일주일정도뒤에측정한 XRD 강도패턴이차이가난다. 본시료는 XRD 측정전에 900 o C 에서다시하소하여데시케이터에보관한후바로측정한결과이다. 즉, β-tcp 분말은수분및공기중 CO 2 에의해인산칼슘결정체와의반응으로변성이생길수있음을보여준다. 특히, 나노분말인 B-TCP90 을 800 o C 등으로하소하여 TCP 분말을제조하고보관할때인산칼슘의사용에따른공정변수에유의하여야한다. Figure 2. X-ray diffraction patterns of the β-tcp and nano-tcp prepared by the wet precipitation method. (a) nano-tcp, B-TCP90 with HAp and TCP900 (b) bio β-tcp, B-TCP800 with Sigma β-tcp and TCP900. Figure 3. SEM photographs of the mixture of β-tcp and nano-tcp prepared by the wet precipitation method. (a)(b) TCP900 + B-TCP90 5 wt% fired at 800 o C with PS beads for pore formation. (c) Pore formation by using PEG capsulated beads. Vol. 17, No. 3

124 장명철 김태형 김욱규 Figure 3 은 FE-SEM 으로관찰한시편의미세구조를보여준다. 37 o C 에서습식침전법을통해만든 CaP 슬러리를 90 o C 에서건조하여만든 nano-cap (B-TCP90) 분말을첨가하였다. Figure 3(a,b) 는 TCP900 분말을매트릭스로하여 B-CaP90 나노분말을 5wt% 첨가하고기공형성을위해 PS 비드를 30% 첨가하여볼밀로건식혼합하여얻어진혼합체분말을 5ton 으로일축가압성형후 800 o C 에서두시간동안소성하였다. 소성공정은석영관을이용한관상로에서공기를일정한속도로주입하면서시간당 100 o C 의승온속도로하여서서히 PS 비드를열분해시키고소성온도인 800 o C 에이르러일정시간유지시킨후서냉하였다. Figure 3(a,b) 에서고온소성중수백 µm 크기의 PS 비드의열분해에의해만들어진기공을보여준다. 그리고마크로 β- TCP 분말 (TCP900) 에달라붙어있는수십 nm 크기의 CaP 미결정들이서로소성반응하여수백 nm 크기로성장하였다. 입자크기가 100 nm 이하인 nano-cap 미결정들이수 ~ 수십 µm 크기인일반 β-tcp 의분말표면에고르게부착되어소성시균일한고상반응이일어난다. Figure 3(a) 는수백 µm 크기의기공표면에수 ~ 수십 µm 크기인일반 β-tcp 분말이고르게성장하여그라뉼을이루고있음을보여준다. 이그라뉼표면에백 nm 크기의 nano-cap 분말이고르게달라붙어 (Figure 3(b)) 나노입자들간의고상반응과마크로 TCP 입자와나노 TCP/CaP 입자간의고상반응이일어나면서기계적강도가크게증가한다. 나노분말의첨가량및균질한분산의결과로강도가다르게나타나게되고, nano 분말의첨가량증가와균질한혼합을통하여강도증진이이루어지게된다. 상온에서첨가하여혼합한나노 CaP 입자들이서로연결되어소성과정중나노입자사이의 neck growth 로표면치밀화반응 (initial stage of densification) 이일어난다. 수백 µm 급의 PS 비드와 TCP900 분말과 90 o C 건조한 B-TCP90 분말 5 wt% 을첨가하여혼합분말을성형하여 800 o C 로소성하는열분해및소결과정에서나노미터급의 bio-tcp90 분말의표면입성장 (Figure 3(b)) 이일어나고수십나노미터급 CaP 미결정이 800 o C 까지의소성반응으로수백 nm 급그라뉼 (Granule) 로입성장하게된다. 그라뉼입자표면에있는 B-TCP90 나노입자들사이에서는소성과정중에 neck growth 반응이일어난다. 0.5 µm 급 TCP900 분말을매트릭스로하여소량의나노 CaP 분말과함께성형및소성하고기공크기를 200-250 µm 크기로하는연속기공채널이만들어지도록치밀질소성을행하였다. 소성입자크기는 7µm 이상이되도록하였고얻어진치밀질소성체에서는입자크기는 7µm 이상인소성입자들끼리연속연결하며독립적으로존재하는분말은없도록하였다. 얻어진다공성블록은 β-tcp 순수안정상만으로이루어지도록하였다. Figure 3(c) 는기공형성제로 PS 비드대신에 PEG 비드를사용하여소성한블록시편의 SEM 조직사진으로열분해에의해 TCP 상이비드의표면껍질층 (shell-core) 을이루고내부는빈공간상태인형태 (capsulation) 를보여주고있다. PS 비드를사용한경우에는비드를이루는 PS 고분자와첨가한나노 TCP 분 말간에유기 - 무기결합반응이일어나지않고 PS 비드형태그대로 TCP 매트릭스안에존재하여소성중 PS 비드가분해하여빈공간으로남게된다. 한편 PEG 를비드로사용하면비드를이루는 PEG 가첨가한나노 TCP 분말과혼합및승온과정에서유기 - 무기화학반응이일어나 TCP 성분이 PEG 비드의내부로침투하며, 승온과정에서 PEG 중합고분자가분해하게된다. 여기서사용한 PEG 비드 (TentaGel, Sigma Aldrich) 는 PS 매트릭스에폴리에칠렌글리콜 (PEG) 을그라프트중합시킨직경 150 µm 크기의중공구형태의망상구조비드로서 PEG 의친수성과소수성을동시에갖는양쪽성특성으로인해나노 TCP 와의혼합과정에서 PEG 비드표면에 TCP 상이달라붙게되고내부에서의고온열분해과정으로내부는비고중공구의 Shell 은흡착된 TCP 상이고온반응으로소결되어남게된다. Figure 4 는 nano-cap 의첨가량및성형압에따른혼합 β- TCP 블록의압축강도변화를보여주고있다. nano-cap 를첨가하지않은비교시편 TCP 에서는 β-tcp 블록의성형압력에따른압축강도는약간증가하는반면, nano-cap 분말을첨가한 nano-tcp 시편에서는 TCP 시편에비해전반적으로강도가높고첨가량에따라강도 (MPa) 증가를보이다가 nano-cap 첨가량이 ~30 wt% 이상에서강도가급격하게증가하는것을볼수있다. 성형압력에따른블록시편의압축강도를측정하면일반 β-tcp 에서는강도가조금씩증가하는데비해 nano-tcp 첨가량이 10 wt% 인블록시편의강도는훨씬큰값을보이며증가해가는거동을보였다. 이같은강도증가는앞서언급한바와같이 nano-tcp 분말이일반 β-tcp 분말표면에고르게달라붙어고온고상반응으로나노분말간의표면부착강도및나노분말과일반 β-tcp 마이크로분말사이의계면부착강도가증가함에기인하는것으로판단된다. 인공골소성체 (1150 o C 3 시간소성 ) 의압축강도 - 특성그래프에서 nano-cap 를 3wt% 에서 5wt% 를첨가했을때강도가크게증진하는데이는 nano-cap 분말이국부적으로고상반응을하여강해진것이고 5wt% 에서 20 wt% 를첨가했을때는강도증가의크기가작아지는데이는일반 β-tcp 의성질이많 Figure 4. compressive strength of the TCP block with the amount of nano-tcp and the molding pressure. Biomaterials Research 2013

β-tcp 계인공뼈합성에있어나노 TCP 분말첨가영향 125 이나타나서그런것으로보인다. 그리고 20 wt% 에서 30 wt% 를첨가했을때다시강도증가의정도가커지는데이는 nano- TCP 의치밀화고용반응으로인한기여가커지기때문으로보인다. nano-tcp 첨가량이같은블록 ( 예 : 10 wt% sample 점선커브 ) 에서는성형압력 (7 톤 -12 톤 ) 에따라강도의증가정도가 nano-cap 를첨가하지않은 β-tcp 블록의강도증가거동과비슷하게나타났다. 즉, 인공골블록의최종소성체에있어성형압력이 TCP 블록복합체의강도에미치는영향보다는 nano- TCP 첨가량이블록복합체의강도증진에미치는영향이훨씬크게나타나고있음을보여주고있다. 시술에적합한인공골블록임플란트의제조공정에있어환자시술에요구되는필요한강도특성을구현하는기준이될것이다. 일반적으로다공성인공골블록은생분해성및골재생성이좋은반면압축강도가 50 MPa 이하로아주낮은점이특징이다. 따라서인장강도값에대한보고가아주드물다. 본실험에서나노 TCP 분말을첨가하면압축강도가증가하고아울러인성 (toughness, K IC ) 도함께좋아짐을알수있었다. 만능시험기로측정한인성파괴강도는최대치 1.3 MPaM 1/2 에이르렀고, 비틀림강도는 4.8 Kg/f 에달하였다. 한편나노 TCP 첨가량에따른여러시편의기공율을아르키메데시법으로측정한결과 60-70% 에이르렀다. 한편, SEM 조직사진및 micro-ct 데이터로부터구한기공율, 인장강도및인성증가에대한결과는현재진행중인세포실험결과와함께이후논문에보고할예정이다. 결론 인공뼈를구성하는무기물질중하나인 β-tcp 의나노분말을합성하여 β-tcp 계뼈이식제의단점인낮은기계적강도를개선하였다. TCP 블록을만들때 PS 비드를첨가하여기공을형성하는과정에서강도가떨어지는현상이있었으나 nano-cap 분말을첨가한 TCP 블록에서는강도가크게증진되었다. SEM 사진에서 nano-cap 입자와 β-tcp 마이크로입자간에국부적인고상반응이관찰되었고 micro-ct 사진에서 nano-cap 가부분적으로뭉쳐져있음을관찰할수있다. 이를최대한뭉치지않게잘분산시킬수록강도가좋아질것으로예상된다. X 선회절법으로결정상을관찰한결과 nano-cap 를하소하여만든 B-TCP800 과일반 β-tcp 인 TCP900 은비슷한결정상으로나타났다. 입자크기가작고반응성이좋은 nano- TCP 분말이일반 β-tcp 분말표면에부착되어소성반응에의한강도증진이관찰되었다. 요약 탄산칼슘을하소하여얻어진 CaO 와 dicalcium phosphate [DCPA, CaHPO 4 ] 를 1:2 비율로혼합하여 1050 o C 에서하소함으로써 β-tricalcium phosphate [β-tcp; Ca 3 (PO 4 ) 2 ] 분말을제 조하였다. CaO 와인산을출발원료로하여 37 o C, ph 5.0 에서의 β-tcp 상합성조건에서습식침전반응을적용하여만든침전슬러리를 95 o C 로건조하여아파타이트형 TCP 인나노인산칼슘 [nano-tcp] 분말을얻었다. 1050 o C 에서하소하여만든일반 β-tcp 분말에 nano-tcp 분말을일정비율로첨가하고고분자비드와혼합하여성형, 소결을통해다공성인공뼈블록을합성하였다. 합성한일반 β-tcp 분말로합성한인공뼈와일반 β-tcp 분말을매트릭스로하여 micro-ct 분말을첨가하여만든인공뼈시편에대한 SEM, XRD, micro-ct 를이용한분석을하였다. nano-tcp 분말의첨가에의해소결시편의 XRD 상은 β-tcp 임을확인하였고, 소결조직은마크로그레인일반 β-tcp 의주위에나노 TCP 가치밀하게부착되어고상반응으로성장함을보여주었다. micro-ct 결과삼차원다공성조직임을확인하였다. 압축강도는 nano-tcp 분말의첨가비율의증가에첨가량 60% 까지크게증가하였다. 소결시편의기공율은 60-70% 에달하였다. 참고문헌 1. W. E. Brown and L. C. Chow, A new calcium phosphate watersetting cement, in Cement Research Progress, P. W. Brown (Ed.), The American Ceramic Society, Westerville, Ohio, 1986, pp. 351-379. 2. L. C. Chow, Development of self-setting calcium phosphate cements, Nippon seramikkusu kyokai gakujutsu ronbunshi, 99(10), 954-964, (1991). 3. P. W. Brown, A new calcium phosphate, water setting cement, in Cements Research Progress, American Ceramic Society, Westerville, Ohio, 1987, pp. 352-379. 4. M. C. Chang, Biomaterials research using organic-inorganic nanocomposite of Hydroxyapatite (in Korea), Future Bioceramics special issue, Ceramic International, 25, 78-87 (2012). 5. M. C. Chang and R. DeLong, Calcium phosphate formation in gelatin matrix using free ion precursors of Ca 2+ and phosphate ions, Dental Materials, 25, 261-268 (2009) 6. K. Lin, J. Chang, W. Wu, and Y. Zeng, Properties of β-ca 3 (PO 4 ) 2 bioceramics prepared using nano-size powders, Ceram. Int., 33, 979-985 (2007). 7. I. R. Gibson, I. Rehman, S. M. Best, and W. Bonfield, Characterization of the transformation from calcium deficient apatite to β-tricalcium phosphate, J. Mater.Sci.: Mater. Med., 12, 799-804 (2000). 8. F. G. Evans, and R. Vincentelli, Relations of the compressive properties of human cortical to histological structure and calcification, J. Biomechanics, 7(10), 1-10 (1974). 9. F. G. Evans, The Mechanical Properties of Bone, Artificial Limbs, 13(1), 37-48 (1969). 10. S. A. Goldstein, The mechanical properties of trabecular bone dependence on anatomic location and function, J. Biomechanics, 20(11,12), 1055-61 (1987). 11. N. Kivrak and A. C. Ta s, Synthesis of calcium hydroxyapatite-tricalcium phosphate (HA-TCP) composite bioceramics powders and their sintering behavior, J. Am. Ceram. Soc., 81, 2245-2252 (1998). 12. L. Yubao, Z. Xingdong, and K. De Groot, Hydrolysis and phase transition of alpha-tricalcium phosphate, Biomaterials, 18(10) 737-741 (1997). Vol. 17, No. 3