DE68910941T2

DE68910941T2 - Verfahren zur herstellung von hydroxylapatit.

Info

Publication number: DE68910941T2
Application number: DE89903880T
Authority: DE
Inventors: Jay Palmer; Terry Rosenstiel
Original assignee: United States Gypsum Co
Current assignee: Wright Medical Technology Inc
Priority date: 1988-05-02
Filing date: 1989-03-06
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2009-03-07
Also published as: DE68910941D1; MX165037B; EP0367808A1; US4849193A; AU3437389A; ES2010953A6; EP0367808B1; DK390D0; JPH03500161A; CA1297656C; DK390A; JPH0544404B2; WO1989010896A1; EP0367808A4; AU617966B2

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Hydroxylapatit, der als Implantationsmaterial beim Menschen oder Tier und für andere Zwecke nützlich ist. Die vorliegende Erfindung bezieht sich im einzelnen auf ein neues Verfahren zur Herstellung von Hydroxylapatitmaterialien, das darüber hinaus auch ohne weiteres kontrollierbare individuelle Kristallpartikelgrößen und Oberflächentempern bereitstellt.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Hydroxylapatit, der durch die Formel Ca&sub1;&sub0;(PO&sub4;)&sub6;(OH)&sub2; oder die Einheitsformel Ca&sub5;(PO&sub4;)&sub3;(OH) dargestellt wird, ist ein mineralogischer Terminus für einen der anorganischen Bestandteile der harten Gewebe lebender Körper, wie zum Beispiel Knochen und Zähne. In der chemischen Nomenklatur ist er auch als Pentacalciumtriphosphat bekannt und besitzt ein theoretisches Atomverhältnis von Calcium zu Phosphor (Ca/P- Verhältnis), das dicht bei 1,67 liegt, und eine spezielle physikalische Struktur, wie durch die Röntgenbeugungsanalyse bestimmt werden kann. Da das natürliche mineralogische Material ein primärer Bestandteil bei der Bildung von Zähnen und Knochen des lebenden Körpers ist, wurden umfangreiche Versuche zur synthetischen Herstellung eines gesinterten oder gebrannten Keramikkunststoffs zum Gebrauch als Implantate und für den Zahn- bzw. Knochenersatz unternommen. Ein immer wiederkehrendes Thema bei vielen dieser Versuche hat die Ähnlichkeit des synthetisierten Materials mit dem natürlichen Material betroffen. Diese Ähnlichkeit befaßt sich nicht mit der chemischen Reinheit in dem Sinne, daß das Material keine Fremdstoffe enthält, sondern konzentriert sich auf Materialeigenschaften, wie zum Beispiel auf das Atomverhältnis von Ca/P in dem synthetisierten Material, Porosität, Dichte und thermische Stabilität.
In einem Verfahren nach U.S.-Patent 4,097,935 wird ein im wesentlichen reiner Hydroxylapatit in der Form eines gesinterten keramischen Werkstoffs mit einer durchschnittlichen Kristallitgröße im Bereich von 0,2 - 3 Mikrometern (um) und ferner gekennzeichnet durch die Abwesenheit von Poren, Spaltung entlang einer glatten gebogenen Oberfläche und dem Fehlen von Doppelbrechung dicht am theoretischen Ca/P-Verhältnis erzielt. Dieses Material wird durch Reagieren von Ammoniumphosphat mit Calciumhydroxid in wäßrigem Medium bei Einstellung des pH-Werts auf 10 - 12 erzielt, zur Bildung eines amorphen Niederschlags. Nach dem Trennen und Trocknen wird der Niederschlag bei einer Temperatur von 1000ºC bis 1250ºC gebrannt. Die Zeitdauer zur Erwirkung des Sinterns erhöht sich mit abnehmender Temperatur, und folglich sind bei den niedrigeren Temperaturen in diesem Bereich, wie zum Beispiel bei 1000ºC, bis zu 3 Stunden erforderlich. Soll eine Porosität verliehen werden, so wird das amorphe Material mit organischem Bindemittel gemischt, das während des Brennens ausbrennt, oder es werden in das gesinterte Produkt mechanisch Löcher gebohrt. Einigen Literaturangaben zufolge ist dieses Material thermisch instabil, indem es sich zu Whitlockit auf spaltet, der auch als Tricalciumphosphat bekannt ist.
Im U.S.-Patent 4,548,959 wird über einen synthetischen keramischen Hydroxylapatit berichtet, der als Implantationsmaterial mit einem Atomverhältnis von Ca/P von 1,67 - 1,69, einer durchschnittlichen Kristallgröße von 4 - 20 Mikrometern (um), einer Dichte von 3,14 - 3,16 Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm³) und thermischer Stabilität nützlich ist, worin zum Ausdruck kommt, daß Whitlockit nicht nachgewiesen wird, selbst dann nicht, wenn der keramische Werkstoff mindestens eine Stunde lang bei 1350ºC erhitzt wird. Das Verfahren zur Herstellung dieses Materials basiert auf der Reaktion von Calciumhydroxid mit einer wäßrigen Phosphorsäurelösung in einer inerten Atmosphäre. Bei diesem Verfahren ist der Gebrauch eines bestimmten Calciumhydroxids notwendig, das sich vom Druckhydratisieren eines speziell zubereiteten Calciumoxids herleitet. Darüber hinaus wird die Präzipitationsreaktion zur Gewinnung des gewünschten Niederschlags unter erhöhtem Druck und bei erhöhter Temperatur durchgeführt. Derartige Verfahrenserfordernisse sind kostenund energieintensiv. Der gelatinöse Niederschlag wird dann bei 850ºC - 1400ºC für die Dauer von 0,5 - 5 Stunden, bevorzugt bei 1250 - 1400ºC für die Dauer von 1 - 3 Stunden gebrannt. Auch dies ist energieintensiv.
U.S.-Patent 4,324,772 beschreibt ein kontinuierliches, Zweistufenverfahren zur Herstellung von Hydroxylapatit, wobei wäßrige Lösungen von Calciumoxid (Kalk) und Phosphorsäure zur Reaktion gebracht werden. Auf der ersten Stufe wird die Reaktion unter kräftigem Rühren bei alkalischem pH (im Bereich zwischen ungefähr 9,5 und ungefähr 11) durchgeführt, wobei circa 90% der Reaktion auf der ersten Stufe abgeschlossen wird. Die Reaktion wird auf der zweiten Stufe fortgesetzt, immer noch unter kräftigem Rühren, durch Zugabe zusätzlicher Phosphorsäure in ausreichender Menge, um den pH bei ungefähr 7 bis ungefähr 7,4 aufrechtzuerhalten. Nach dem Schnelltrocknen des Reaktionsprodukts, wird pulvriger Hydroxylapatit im Submikrometerbereich rückgewonnen.

Zusammenfassung der Erfindung

Grundsätzlich beruht die vorliegende Erfindung darauf, eine "mittels Lösung"-Synthese zu finden, die bei atmosphärischem Druck und Umgebungstemperaturen zur Herstellung von Hydroxylapatit aus einer sauren Lösung bewirkt werden kann, in der Monocalciumphosphat mit einer Calciumhydroxidlösung zur Reaktion gebracht wird.
Die Löslichkeit von Monocalciumphosphat ist unter atmosphärischen Bedingungen wesentlich größer als die von Calciumhydroxid. Darüber hinaus ist die Kontrolle des Verhältnisses von Calciumhydroxid in Lösung zu Monocalciumphosphat in Lösung beim Einregulieren recht empfindlich, indem mindestens vier getrennte Reaktionen, die zu vier verschiedenen Produkten führen, in Mischungsverhältnissen beteiligt sind, die sich nur zwischen 7:3 bis 2:1 an einem und 5:3 bis 1:1 am anderen Ende des Bereichs bewegen. Folglich können aus Versuchen zur Herstellung des gewünschten Hydroxylapatitproduktes Ungenauigkeit bei den Produkten und eine hohe Schwankung der chemischen und physikalischen Eigenschaften resultieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Herstellung von Hydroxylapatit ohne störende Nebenreaktionen genau steuerbar, es ermöglicht schnelleres Sintern für die Zubereitung von Hydroxylapatitmaterialien, und es kann für die kommerzielle Zubereitung von Hydroxylapatitmaterialien schnell und wirtschaftlich durchgeführt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Hydroxylapatit bereitgestellt, gekennzeichnet durch Reaktionen mittels Lösungen, die folgendes umfassen:
(1) Bildung einer sauren Lösung, die Monocalciumphosphat (Monocal) enthält;
(2) Bildung einer gesättigten Calciumhydroxidlösung;
(3) Dosierung der sauren Lösung bei Umgebungsbedingungen in einen Reaktor, der die Calciumhydroxidlösung enthält, die gerührt wird, mit einer Rate, die den pH-Wert der Mischung in dem Reaktor zur Bildung eines Hydroxylapatit- Niederschlags über 11 hält;
und
(4) Rückgewinnung des Hydroxylapatit-Niederschlags.
Der rückgewonnene Hydroxylapatit-Niederschlag kann zur Gewinnung eines gewünschten keramischen Hydroxylapatitmaterials ungefähr 5 - 30 Minuten lang bei 700ºC - 1100ºC gesintert werden.
Die Monocal-Lösung befindet sich bevorzugt nahe der Sättigung. Die Calciumhydroxidlösung ist gesättigt.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt bevorzugt das Mischen wäßriger Lösungen aus Monocalciumphosphat (Monocal) und Calciumhydroxid, gefolgt von Trennung (z.B. Zentrifugierung), Trocknen und Sintern des Niederschlags für die Dauer von ungefähr 5 - 30 Minuten bei 700 - 1100ºC zur Gewinnung des Hydroxylapatits, der sich dicht am theoretischen Ca/P- Verhältnis befindet. Zur Gewinnung des Hydroxylapatits als ein amorpher Niederschlag wird in einer Ausbildungsform der vorliegenden Erfindung eine verdünnte wäßrige Lösung aus Monocalciumphosphat (Monocal) in sorgfältig dosierten Anteilen mit einer wäßrigen Calciumhydroxidlösung in Kontakt gebracht.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der Wasserbedarf erheblich reduziert, indem zuerst eine saure vorgemischte Monocal-Lösung mit einem Anteil der stöchiometrischen Menge an Calciumhydroxid gebildet und anschließend daran dem Rest des erforderlichen Calciumhydroxids zugesetzt wird. Der zweite Anteil an Calciumhydroxid umfaßt eine gesättigte Aufschlämmung (eine basische Lösung). Die Lösungsreaktion wird jedoch durch Aufrechterhaltung des anfänglichen pH der basischen Calciumhydroxidlösung im wesentlichen die ganze Reaktion über erreicht. Dies wird durch sehr langsame Zugabe der sauren Monocal-Lösung mit einer Rate und in einer Menge, die dergestalt zugemessen werden, daß sie mit Calciumhydroxid in Lösung mit einer Rate reagiert, daß sich die feste Phase des Calciumhydroxids der Aufschlämmung löst, wobei die Calciumhydroxidkonzentration in der Lösung aufrechterhalten wird. Rühren ist notwendig zur Verhinderung lokalisierter niedrigerer pH-Bedingungen, welche die Bildung anderer Calciumphosphate im Hauptreaktionsgefäß begünstigen. Die Zugaberate der sauren Monocal-Lösung zur basischen Calciumhydroxidlösung muß sorgfältig überwacht und langsam vorgenommen werden, dergestalt, daß eine ausreichende Lösung des Calciumhydroxids und Aufrechterhaltung einer ordentlichen Stöchiometrie sichergestellt werden. Durch kontinuierliches kräftiges Rühren und durch Zugabe der sauren Vormischung mit einer Rate, die im wesentlichen der Rate entspricht, mit der sich Calciumhydroxid löst, um das umgesetzte Calciumhydroxid in Lösung zu ersetzen, werden zur Bildung unerwünschter Calciumphosphatnebenprodukte führende konkurrierende Nebenreaktionen vermieden. Wie vorstehend bereits bemerkt, wird dies durch sorgfältige pH-Kontrolle der Lösung erreicht, indem die ganze Reaktion hindurch ein pH von über 11 aufrechterhalten wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Bei der Figur handelt es sich um ein schematisches Flußdiagramm für die "mittels Lösung"-Reaktion einer sauren Vormischung, die Calciumphosphat (Monocal) mit einer stöchiometrischen Menge Calciumhydroxid zum Präzipitieren von Hydroxylapatit enthält.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Grundsätzlich stellt die vorliegende Erfindung ein anderes Verfahren zur Synthetisierung von Hydroxylapatit bereit, das sich einzigartige Reaktionssequenzen von Calciumhydroxid zunutze macht, indem es eine saure Lösung aus Calciumphosphat (Monocal) als Ausgangsreaktand aufweist. Die gesamte stöchiometrische Umwandlung der Calciumphosphat(Monocal)- Lösung, die mit einer Calciumhydroxidlösung zur Bildung eines amorphen Hydroxylapatits umgesetzt wird, wird durch die folgende Reaktion dargestellt:
(1) 3Ca(H&sub2;PO&sub4;)&sub2; . 2H&sub2;O + 7Ca(OH)&sub2; T 2Ca&sub5;(PO&sub4;)&sub3;OH + 18H&sub2;O.
Dies kann anhand einer Einstufenreaktion erreicht werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Reaktion durch Aufteilung des Calciumhydroxidreaktanden in mindestens zwei diskrete Stufen durchgeführt, indem zur Bildung einer sauren Vormischungslösung ein Anteil getrennt mit Phosphorsäure zur Reaktion gebracht wird und dann die Vormischung mit der übrigen Calciumhydroxidlösung unter alkalischen Bedingungen kombiniert wird. Dies teilt das zur Zubereitung von Hydroxylapatit benötigte Calciumhydroxid zwischen den folgenden Reaktionen auf:
(2) 2H&sub3;PO&sub4; + Ca(OH)&sub2; -- Ca(H&sub2;PO&sub4;)&sub2; + 2H&sub2;O
(3) 3Ca(H&sub2;PO&sub4;)&sub2; + 7Ca(OH)&sub2; -- 2Ca&sub5;(PO&sub4;)&sub3;OH + 12H&sub2;O.
Durch sorgfältigen Ausgleich der Anteile des Calciumhydroxidreaktanden kann die Reaktion eben unter Sättigungsbedingungen wirksam ablaufen. Grundsätzlich wird dies durch sehr langsame Dosierung der sauren Vormischung aus Calciumphosphat (Monocal), die in einem ersten Reaktorgefäß [dargestellt durch Reaktion (2)] erzielt wird, in das den Rest des für die Reaktion (3) erforderlichen Calciumhydroxids enthaltende Hauptreaktorgefäß erreicht. Tatsächlich wird an der Eintrittsstelle der Vormischungslösung in das Hauptreaktorgefäß bei fortgesetzter Rührung mit hoher Scherung durch Überwachung des pH zur Aufrechterhaltung eines alkalischen Reaktionsmediums eine "mittels Lösung"-Reaktion bereitgestellt, was eine Umwandlung zu sauren Bedingungen verhindert. Das Hauptreaktionsgefäß wird bei dem anfänglichen basischen (alkalischen) pH aufrechterhalten, in dem -basierend auf den Löslichkeiten - Hydroxylapatit der bevorzugte Niederschlag ist, bis nahezu alle Reaktanden verbraucht wurden. Mit anderen Worten, an der Stelle, an der die Vormischung in das Hauptreaktorgefäß eintritt, wird die saure Vormischungslösung mit einer Rate dergestalt zugegeben, daß sie mit Calciumhydroxid in Lösung zur Bildung von Hydroxylapatit (und folglich gelöstes Calciumhydroxid aus der Lösung durch Bildung des Niederschlags herausnimmt) mit im wesentlichen der gleichen Rate reagiert, mit der sich überschüssiges Calciumhydroxid aus den suspendierten Feststoffen im Hauptreaktor in der Calciumhydroxidlösung zur Aufrechterhaltung eines im wesentlichen gesättigten Zustands löst. Dies wird durch Aufrechterhaltung des pH im Hauptreaktorgefäß über 11, bevorzugt im Bereich zwischen 12 und 13 bereitgestellt, bis die Reaktion nahezu abgeschlossen ist.
Unter Bezugnahme auf die Figur wird eine saure Calciumphosphat enthaltende Vormischungslösung durch Verdünnen einer kommerziellen Phosphorsäure eines guten Gütegrades, mit geringer Verunreinigung, im Verdünnungstank (10), zur Bildung einer circa 20 - 30 gew.-%igen Phosphorsäurelösung bereitgestellt. Calciumhydroxid und Wasser werden dem Vormischungstank (11) zur Bildung einer Lösung mit überschüssigem Calciumhydroxid zugesetzt, und die verdünnte Phosphorsäurelösung wird dem Vormischungstank (11) unter Rührung mit hoher Scherung, die durch einen hochtourigen Rührer (12) bereitgestellt wird, zugesetzt. Die dem Vormischungstank (11) zugesetzte Wassermenge ist veränderlich. Abhängig von der Menge des vorliegenden Calciumhydroxids ist eine vorgegebene Menge Wasser dazu in der Lage, eine spezifische Menge dieses Calciumhydroxids bei der im Vormischungstank (11) und dem Mauptreaktor (13) aufrechterhaltenen Temperatur zu lösen. Die zur Regelung der Reaktionswärme zugegebene Wassermenge ist dergestalt, daß kühle Bedingungen unter ungefähr 30ºC aufrechterhalten werden, um die höchste Löslichkeit des Calciumhydroxids sowohl im Vormischungstank (11) als auch im Hauptreaktor (13) bereitzustellen. Die Phosphorsäure wird nach und nach in den Vormischungstank (11) gegeben, und nach Bildung eines Zwischenreaktionsprodukts kann durch das vorgegebene Wasservolumen im Tank (11) mehr Calciumhydroxid gelöst werden. Folglich kann mehr Calciumhydroxid gelöst werden, als in dem anfänglich im Tank (11) vorhandenen Wasser gelöst würde. Durch langsame Zugabe der sauren Lösung in den Vormischungstank (11) wird dadurch eine wesentliche Menge suspendierten Calciumhydroxids zur Bildung einer sauren Calciumphosphat (Monocal)-Vormischung gelöst.
Das gleiche Verfahren wird im Hauptreaktor (13) befolgt, indem dem Reaktor zuerst eine vorgegebene Wassermenge und mehr Calciumhydroxid, als sich darin lösen wird, zugesetzt werden. Danach wird unter Rührung mit hoher Scherung, die durch einen hochtourigen Rührer (14) unter turbulenter Strömung bereitgestellt wird, ein Anteil der sauren Calciumphosphatvormischung genügend allmählich zugesetzt, um den pH über 11 im Hauptreaktor (13) aufrechtzuerhalten und unerwünschte Nebenreaktionen zu verhindern. Unter den alkalischen Bedingungen löst sich das überschüssige Calciumhydroxid mit circa der gleichen Rate wie die, mit der das amorphe Hydroxylapatit präzipitiert. Aufgrund der Rührung mit hoher Scherung unter turbulenten Strömungsbedingungen werden alle Reaktanden, einschließlich suspendierter überschüssiger Calciumhydroxidpartikel, im ganzen Reaktortank (13) diffundiert. Die Reagentien sind dazu in der Lage, in Lösung zu reagieren und die Phase in präzipitiertes Hydroxylapatit umzuwandeln, mit einer Rate, die mit der Rate der Calciumhydroxidlösung im Schritt bleibt. Die gelösten Calciumhydroxidpartikel sind dann zur Reaktion mit den weiteren Zugaben von saurem Calciumphosphat (Monocal) verfügbar.
Im wesentlichen umfassen die Bedingungen, sowohl im sauren Vormischungsreaktor (11) als auch im Hauptreaktor (13), die Sättigung einer Calciumhydroxidlösung, obwohl in jedem Reaktor zu einem unterschiedlichen Maß. In der am meisten bevorzugten Ausbildungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der sauren Vormischung um eine Lösung aus Calciumphosphat (Monocal) und Phosphorsäure mit einem pH-Bereich von ungefähr 1,5 - 3,5, indem ein pH von ungefähr 2 besonders bevorzugt wird. Wenn der Rest des Calciumhydroxids sorgfältig in den Hauptreaktor (13) dergestalt zugegeben wird, daß ein hoher pH (mindestens 11) aufrechterhalten wird, bis die Reaktion im wesentlichen abgeschlossen ist, dann wird der pH bevorzugt bei ungefähr 12 - 13 gehalten.
Noch unter Bezugnahme auf die Figur wird der amorphe Hydroxylapatit aus dem Hauptreaktor (13) in einen Haltetank (15) abgeleitet, in dem er mehrere Stunden unter leichter Rührung mittels eines luftgetriebenen Rührers (22) in Suspension gehalten und daran anschließend getrennt werden kann, wie zum Beispiel durch Filtern oder Zentrifugieren (16). Der Hydroxylapatit wird dann zu einem Filterkuchenzwischenprodukt in einem Ofen (17) getrocknet und wird gesintert, wie zum Beispiel durch Brennen in einem Ofen (18) bei Standardtemperatur und bei einer Standardzeitdauer zur Bildung des gewünschten keramischen Produkts. Danach kann der Hydroxylapatit in einer Reibmühle (19) in Partikel zermahlen, in einem Klassiergerät (20) nach Größe/Gewicht sortiert und verpackt (21) werden.
Die folgenden Beispiele werden verschiedene spezifische Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulichen. Natürlich muß verstanden werden, daß die folgenden Beispiele nur als Illustration gelten und auf keinen Fall als Beschränkungen der vorliegenden Erfindung ausgelegt werden dürfen.

BEISPIEL I

Hydroxylapatit wurde auf Labormaßstabbasis hergestellt, indem von 52 ml 85%iger Phosphorsäure ausgegangen wurde, die zur Bildung des Ausgangs einer sauren Vormischung in 100 ml entionisiertes Wasser gegeben wurde. Getrennt davon wurden 24 g Calciumhydroxid unter Rühren 300 ml entionisiertem Wasser zugesetzt. Die Phosphorsäure wurde dann der gerührten Calciumhydroxidlösung tropfenweise zugegeben. Nach Abschluß der Zugabe handelte es sich bei dieser sauren Vormischung um eine klare Mischung mit einem gelblichen Farbton und einem pH von 2,1.
Der Rest des stöchiometrischen Calciumhydroxids, 78 g, wurde unter Rühren zu 600 ml entionisiertem Wasser gegeben, und die saure Vormischung wurde dieser Calciumhydroxidaufschlämmung tropfenweise zugegeben, bis der pH bei circa 11 lag. Dieses Gemisch wurde über Nacht gerührt und danach 24 Stunden lang absetzen lassen und dann gefiltert. Die gewonnenen Feststoffe, circa 120 g, wurden mehrere Tage lang bei 45ºC getrocknet und gesintert.

BEISPIEL II

Bei einer in größerem Maßstab angelegten Produktion wurden 4,245 l Phosphorsäure von NF-Gütegrad (85 - 88% H&sub3;PO&sub4;) mit 19,53 l entionisiertem Wasser in einem Säureverdünnungstank verdünnt und mit einer Rate von ungefähr 10 l pro Stunde in einen Vormischungsreaktor gepumpt, der eine Aufschlämmung aus 2,075 kg Calciumhydroxid von U.S.P.-Gütegrad enthielt, das in 70,5 l entionisiertem Wasser suspendiert war. Die Materialien wurden bei einer Umgebungstemperatur von 24 - 25ºC in einem 114 l fassenden, mit einem harzbeschichteten, bei 100 - 200 Umdrehungen pro Minute arbeitenden Rührer mit 3 Schaufeln (zur Verhinderung von Kontamination durch Metallionen) ausgestatteten Reaktor gemischt, zur Gewinnung einer klaren Lösung mit einem pH von ungefähr 2. Ungefähr 79 l dieser Vormischungslösung wurden allmählich einem 189 l fassenden Hauptreaktortank (mit Harz ausgekleidet zur Verhinderung von Kontamination durch Metallionen) bei 23ºC zugesetzt, der eine Aufschlämmung aus in 93 l entionisiertem Wasser suspendierten 5,237 kg Calciumhydroxid von U.S.P.-Gütegrad enthielt, während der pH für den Großteil der Zugabe bei 12 oder höher aufrechterhalten wurde. Der pH der Reaktionslösung lag nach vollständigem Aufschluß bei ungefähr 11,5. Die Mischung konnte sich über zwei Tage hinweg aufschließen und absetzen, dann wurde sie an ein Filter gepumpt, wo sie ohne Waschen gefiltert wurde. Das gefilterte Produkt, ungefähr 10 kg, wurde bei 45ºC getrocknet und in einem Muffelofen 10 Minuten lang bei 1000ºC gesintert.
Die physikalische Analyse ließ erkennen, daß das gesinterte Produkt eine durchschnittliche Kristallitgröße von ca. 0,2 um, unter einem Polarisationsmikroskop keine Doppelbrechung, eine unregelmäßige Spaltung und eine anhand der Quecksilberporosimetrie ermittelte Porosität von 0,77 cm³ pro Gramm aufwies. Die Dichte betrug 3,16 g pro Kubikzentimeter, wie mittels eines Sedigraphen bestimmt, die chemische Analyse ergab ein Ca/P-Verhältnis von 1,66, und anhand der Röntgenbeugungsanalyse ließ sich nachweisen, daß das Produkt kristalliner Hydroxylapatit ohne das Vorliegen anderer Calciumphosphatprodukte ist.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Hydroxylapatit, gekennzeichnet durch Reaktionen mittels Lösungen, die folgendes umfassen:

(1) Bildung einer sauren Lösung, die Monocalciumphosphat (Monocal) enthält;

(2) Bildung einer gesättigten Calciumhydroxidlösung;

(3) Dosierung der sauren Lösung bei Umgebungsbedingungen in einen Reaktor, der die Calciumhydroxidlösung enthält, die gerührt wird, mit einer Rate, die den pH-Wert der Mischung in dem Reaktor zur Bildung eines Hydroxylapatit- Niederschlags über 11 hält;

und

(4) Rückgewinnung des Hydroxylapatit-Niederschlags.

2. Verfahren nach Anspruch 1, in dem der pH-Wert der Mischung während der Dosierung der sauren Lösung in den Reaktor zwischen 12 und 13 gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, in dem die Reaktionsteilnehmer, das heißt das Monocalciumphosphat (Monocal) und das Calciumhydroxid, in stöchiometrischen Anteilen mit im wesentlichen keinem Überschuß von beiden Reaktionsteilnehmern umgesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, in dem die saure Lösung in den die Calciumhydroxidlösung enthaltenden Reaktor mit einer Rate dosiert wird, die im wesentlichen der Rate entspricht, mit der sich Calciumhydroxid löst, um zur Aufrechterhaltung des alkalischen pH-Wertes des Gemisches im Reaktor das umgesetzte Calciumhydroxid zu ersetzen.

5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin unter sauren Reaktionsbedingungen und bei Rührung der Reaktionslösung mit hoher Scherung Phosphorsäure in einen Reaktor mit einer gesättigten Calciumhydroxidlösung dosiert wird, um die saure Lösung zu bilden, die Monocalciumphosphat (Monocal) enthält;

die gesättigte Calciumhydroxidlösung im Reaktor (hierin nachstehend "Hauptreaktor" genannt) gebildet wird, auf den in Schritt (3) von Anspruch 1 Bezug genommen wird; und

die gesättigte Calciumhydroxidlösung einer Rührung mit hoher Scherung ausgesetzt ist, wenn die das Monocal enthaltende saure Lösung in diesen Hauptreaktor zur Bildung des Hydroxylapatit-Niederschlags dosiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, worin

die Calciumhydroxidmenge im Reaktor, in den die Phosphorsäure dosiert wird, ein Teil der stöchiometrischen Calciumhydroxidmenge ist; und

etwa der Rest der stöchiometrischen Calciumhydroxidmenge zur Bildung der gesättigten Calciumhydroxidlösung im Hauptreaktor benutzt wird.

7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, in dem die in Schritt (1) gebildete saure Lösung einen pH-Wert im Bereich von ungefähr 1,5 bis 3,5 besitzt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, in dem die in Schritt (1) gebildete saure Lösung einen pH-Wert von ungefähr 2 besitzt.

9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, in dem der Hydroxylapatit-Niederschlag für eine Zeitdauer von 5 bis 30 Minuten bei einer Temperatur zwischen 700ºC und 1100ºC zur Bildung eines kristallinen Hydroxylapatits gesintert wird.