FR3052767A1 - Procede de production de cristal d'apatite et cristal d'apatite - Google Patents
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Abstract
Un procédé de production d'un cristal d'apatite comprend les étapes de préparation (S10) d'un cristal unique d'apatite exprimé par la formule générale M2 5 (PO4) 3X (M2 étant au moins un élément atomique choisi dans le groupe constitué par les métaux alcalino-terreux divalents et l'Eu, et X est au moins un élément atomique choisi dans le groupe constitué par les halogènes) ; placement (S12) du cristal unique d'apatite dans un espace contrôlable à une atmosphère prédéterminée ; fourniture (S14) de vapeur d'eau dans l'espace ; et chauffage (S16) de telle sorte que l'atmosphère dans l'espace se trouve dans la plage de 1000°C à 1400°C.
Description
PROCÉDÉ DE PRODUCTION DE CRISTAL D'APATITE ET CRISTAL D'APATITE
[0001] La présente invention concerne l'apatite cristalline, qui trouve une application comme matériau fonctionnel dans une grande variété de domaines.
[0002] Le développement des matériaux à base d'apatite tels que des phosphores et des matériaux biofonctionnels a pris de 1 ' ampleur durant les dernières années . Comme cristaux à base d ' apatite de ce type, des cristaux uniques tubulaires d'apatite de forme externe hexagonale ont été développés (Publication internationale no. 2013/153749).
[0003] Les matériaux à base d'apatite sont appropriés pour une diversité d'utilisations, parmi lesquelles il existe encore une marge d'amélioration au niveau de leurs formes et des composants qui conviennent à ces utilisations, et dans leur procédé de production.
[0004] Un objet de la présente invention, qui est apparu en tenant compte de ces circonstances, est de mettre à disposition la technologie touchant au procédé de fabrication de nouveaux cristaux d'apatite.
[0005] Un procédé de production d'un cristal d'apatite selon un aspect de la présente invention comprend les étapes de préparation d'un cristal unique d'apatite exprimé par la formule générale M25(P04)3X (M2 est au moins un élément atomique choisi dans le groupe constitué par les métaux alcalino-terreux divalents et l'Eu, et X est au moins un élément atomique choisi dans le groupe constitué par les halogènes) ; placement du cristal unique d'apatite dans un espace contrôlable à une atmosphère prédéterminée ; fourniture de vapeur d'eau dans l'espace ; et chauffage de telle sorte que l'atmosphère dans l'espace se trouve dans la plage de 1000°C à 1400°C.
[0006] Des modes de réalisation seront maintenant décrits, sous forme d'exemples seulement, en référence aux dessins ci-joints qui sont destinés à être des exemples, non limitatifs, et dans lesquels les éléments semblables sont numérotés de la même façon dans plusieurs figures, dans lesquelles : .La figure 1 est un diagramme illustrant un aperçu d'un procédé de production de 1'hydroxyapatite avec l'utilisation d'une apatite halogénée ;
La figure 2 illustre un exemple d'un diagramme de diffraction aux rayons X d'un cristal produit grâce à un procédé d'un exemple de réalisation ;
La figure 3 est une photo illustrant un exemple d'un tube unique de chlorapatite observé par SEM ;
La figure 4 est un diagramme schématique illustrant la configuration globale d'un appareil pour la production d'hydroxyapatite selon un mode de réalisation ;
La figure 5 illustre des spectres infrarouge de cristaux d'apatite traités à une température de traitement de 1200°C (pour des temps de traitement de 2 h, 6 h, 12 h, 24 h et 48 h) ;
La figure 6 illustre des diagrammes de diffraction aux rayons X de cristaux d'apatite traités à une température de traitement de 1200°C (pour des temps de traitement de 2 h, 6 h, 12 h, 24 h et 48 h) ;
La figure 7A est une vue agrandie d'une section d'un tube de chlorapatite qui a été coupé le long de la section et poli, et la figure 7B est une vue agrandie d'une section d'un tube de chlorapatite traité par hydroxylation qui a été coupé le long de la section et poli ; et
La figure 8A illustre le résultat d'une EDX réalisée le long d'une ligne droite contenant un point A sur la section du tube de chlorapatite illustré dans la figure 7A, et la figure 8B illustre le résultat d'une EDX réalisée le long d'une ligne droite contenant un point A sur la section du tube de chlorapatite traité par hydroxylation illustré dans la figure 7B.
[0007] L'invention sera maintenant décrite en référence aux modes de réalisation préférés. Ceci n'est pas destiné à limiter la portée de la présente invention, mais d'exemplifier l'invention.
[0008] Un procédé de production d'un cristal d'apatite selon le présent mode de réalisation comprend les étapes de préparatiorr d'un cristal unique d'apatite exprimé par la formule générale M25(P04)3X (M2 est au moins un élément atomique choisi dans le groupe constitué par les métaux alcalino-terreux divalents et l'Eu, et X est au moins un élément atomique choisi dans le groupe constitué par les halogènes) ; placement du cristal unique d'apatite dans un espace contrôlable à une atmosphère prédéterminée ; fourniture de vapeur d'eau dans l'espace ; et chauffage de telle sorte que l'atmosphère dans l'espace se trouve dans la plage de 1000°C à 1400°C.
[0009] Lorsque 1 ' élément halogène X dans M25 (PO4) 3X est remplacé par un groupe hydroxyle pour produire de 1'hydroxyapatite, un sous-produit tel que M23(PC>4)2 peut se déposer. Un tel sous-produit peut donner une substance qui interfère avec l'objectif selon l'utilisation prévue de l'apatite. Selon l'aspect susmentionné, la production du sous-produit peut être supprimée, et un cristal d'apatite souhaité peut être produit.
[0010] Un autre aspect du présent mode de réalisation met à disposition également un procédé de production. Ce procédé comprend les étapes de préparation d'un cristal unique d'apatite tubulaire exprimé par la formule générale Μ25(Ρθ4)3Χ (M2 est au moins un élément atomique choisi dans le groupe constitué par les métaux alcalino-terreux divalents et l'Eu, et X est au moins un élément atomique choisi dans le groupe constitué par les halogènes) ; placement du cristal unique d'apatite dans un espace contrôlable à une atmosphère prédéterminée ; fourniture de vapeur d'eau dans l'espace ; et chauffage de telle sorte que l'atmosphère dans l'espace se trouve à une température à laquelle une partie des atomes d'halogène contenus dans le cristal unique d'apatite peut être remplaçable par des groupes hydroxyle.
[0011] Selon cet aspect, la production d'un sous-produit peut être supprimée, et un cristal d'apatite tubulaire souhaité peut être produit.
[0012] À l'étape de chauffage, le chauffage peut être tel que 1 ' atmosphère dans 1 ' espace se trouve dans une plage de 1000°C à 1400°C. Ceci permet de produire efficacement 1'hydroxyapatite tout en supprimant la production d'un sous-produit.
[0013] L'étape de chauffage peut être réalisée dans une plage de 2 à 360 h. Ceci permet de produire efficacement 1'hydroxyapatite topt en supprimant la production d'un sous-produit.
[0014] L'étape de chauffage peut être réalisée sous pression normale. Ceci permet l'utilisation d'un appareil simple et rend possible la réduction du coût de production.
[0015] Encore un autre aspect du présent mode de réalisation met à disposition un cristal d'apatite. Ce cristal d'apatite comprend un cristal unique d'apatite halogénée exprimé par la formule générale M25 (PO4) 3X (M2 est au moins un élément atomique choisi dans le groupe constitué par les métaux alcalino-terreux divalents et l'Eu, et X est au moins un élément atomique choisi dans le groupe constitué par les halogènes) ; et 1'hydroxyapatite formé sur le cristal unique.
[0016] Selon cet aspect, la surface du cristal d'apatite est formée d’hydroxyapatite, et le cristal d'apatite peut ainsi être utilisé comme un milieu de culture pour des cellules.
[0017] L'hydroxyapatite peut être un composé dans lequel les atomes d'halogène dans l'apatite halogénée sont remplacés par des groupes hydroxyle.
[0018] Le cristal unique peut être tubulaire, et le cristal unique dans sa forme externe peut être un prisme hexagonal.
[0019] Il doit être noté qu'une quelconque des combinaisons optionnelles des éléments constitutifs susmentionnés et un mode de réalisation obtenu en transformant ce qui est exprimé par la présente invention en un procédé, un appareil, un système, etc., sont également efficaces comme un mode de réalisation de la présente invention.
[0020] Ci-après, les modes de réalisation pour la mise en œuvre de la présente invention seront décrits en détail en référence aux dessins. Dans la description des dessins, les éléments identiques sont repérés par les mêmes références, et des descriptions identiques de ceux-ci seront omises, comme il se doit.
[0021] Un cristal d'apatite selon un aspect du présent mode de réalisation est un cristal unique d'une apatite halogénée exprimé par la formule générale M2s(P04)3X (M2 est au moins un type d'élément choisi dans le groupe constitué par les métaux alcalino-terreux divalents et l'Eu, et X est au moins un type d'élément choisi dans le groupe constitué par les éléments halogènes). Les métaux alcalino-terreux sont, par ex., Ca, Sr, Ba, Ra, Mg et Be. Les éléments halogènes sont, par ex., F, Cl, Br et I.
[0022] La figure 1 est un diagramme illustrant un aperçu d'un procédé de production de 1 'hydroxyapatite avec l'utilisation d’une apatite halogénée. Un procédé de production d'un cristal d'apatite selon le présent mode de réalisation comprend les étapes de préparation d'un cristal unique d'apatite exprimé par la formule générale M25(P04)3X (M2 est au moins un type d'élément choisi dans le groupe constitué par les métaux alcalino-terreux divalents et l'Eu, et X est au moins un type d'élément choisi dans le groupe constitué par les éléments halogènes) (S10) ; placement du cristal unique d'apatite dans un espace contrôlable à une atmosphère prédéterminée (S12) ; fourniture de vapeur d' eau dans 1 ' espace (S14) ; et chauffage de l'espace de telle sorte qu'une température de l'atmosphère dans l'espace se trouve à l'intérieur d'une plage prédéterminée (S16).
[0023] Ci-après, des procédés de production d'un cristal unique tubulaire d'apatite halogénée seront décrits en référence aux exemples de réalisation. Les exemples de réalisation 1 à 7 décrivent chacun un procédé de synthèse d'un cristal unique de chlorapatite, qui est un type d'apatite halogénée. Des exemples de procédé de synthèse comprennent un procédé de flux, un procédé de co-précipitation et un procédé sol-gel.
[0024] [Procédé de production d'un cristal unique d'apatite halogénée] (Exemple de réalisation 1 : Procédé de flux) D'abord, du CaHP04, du CaC03 et du CaCl2 ont été pesés de sorte que le rapport molaire de Ca :P :C1 était de 5 :3 :1 et ont été mélangés jusqu'à obtention d'un mélange uniforme. Ensuite, du NaCl a été ajouté à ce mélange de sorte que la concentration de chlorapatite était de 0,15 % en mole, et la température du mélange a été augmentée à 800°C - 1100°C à une vitesse de chauffage de 100 à 500°C/h dans un creuset en platine. Le mélange a été synthétisé pendant 48 h à une température de synthèse de 800°C à 1100°C, et la température du mélange a ensuite été diminuée de 800°C - 1100°C à 500°C à une vitesse de refroidissement de 5 à 300°C/h. Ensuite, le mélange a été refroidi naturellement jusqu'à une température normale. Après calcination, le mélange a été complètement lavé avec de l'eau tiède pure (environ 80°C) pour extraire un cristal unique de chlorapatite.
[0025] (Exemple de réalisation 2 : Procédé de flux) D'abord, du CaHPO,}, du CaCC>3 et du CaCl2 ont été pesés de sorte que le rapport molaire de Ca :P :C1 était de 5 :3 :1 et ont été mélangés jusqu'à obtention d'un mélange uniforme. Ensuite, une grande quantité de CaCl2 a été ajoutée à ce mélange, et la température du mélange a été augmentée jusqu'à 800°C - 1100°C à une vitesse de chauffage de 100 à 500°C/h dans un creuset en platine. Le mélange a été synthétisé pendant 48 heures à une température de synthèse de 800°C à 1100°C, et la température du mélange a ensuite été diminuée de 800°C - 1100°C à 500°C à une vitesse de refroidissement de 5 à 300°C/h. Ensuite, le mélange a été refroidi naturellement jusqu'à une température normale. Après calcination, le mélange a été complètement lavé avec de l'eau tiède pure (environ 80°C) pour extraire un cristal unique de chlorapatite.
[0026] (Exemple de réalisation 3 : Procédé de flux) D'abord, du CaHPO,}, du CaC03, du SrC03, du CaCl2 et du SrCl2 ont été pesés de sorte que le rapport molaire de Ca+Sr :P :C1 était de 5 :3 :1 et ont été mélangés jusqu'à obtention d'un mélange uniforme. Ensuite, du SrCl2 a été ajouté à ce mélange de sorte que la concentration de chlorapatite était de 0,15 % en mole, et la température du mélange a été augmentée jusqu'à 800°C - 1100°C à une vitesse de chauffage de 100°C à 500°C par heure dans un creuset en platine. Le mélange a été synthétisé pendant 48 h à une température de synthèse de 800°C - 1100°C, et la température du mélange a ensuite été diminuée de 800°C - 1100°C à 500°C à une vitesse de refroidissement de 5 à 300°C/h. Ensuite, le mélange a été refroidi naturellement jusqu'à une température normale. Après calcination, le mélange a été complètement lavé avec de l’eau tiède pure (environ 80°C) pour extraire un cristal unique de chlorapatite.
[0027] (Exemple de réalisation 4 : Procédé de flux) D'abord, du CaHP04, du CaC03, du MgC03, du CaCl2 et du MgCl2 ont été pesés de sorte que le rapport molaire de Ca+Mg :P :C1 était de 5 ,:3 :1 et ont été mélangés jusqu'à obtention d'un mélange uniforme. Ensuite, du MgCl2 a été ajouté à ce mélange de sorte que la concentration de chlorapatite était de 0,15 % en mole, et la température du mélange a été augmentée entre 800°C - 1100°C à une vitesse de chauffage de 100°C à 500°C par heure dans un creuset en platine. Le mélange a été synthétisé pendant 48 h à une température de synthèse de 800°C à 1100°C, et la température du mélange a ensuite été diminuée de 800°C - 1100°C à 500°C à une vitesse de refroidissement de 5 à 300°C/h. Ensuite, le mélange a été refroidi naturellement jusqu'à une température normale. Après calcination, le mélange a été complètement lavé avec de l'eau tiède pure (environ 80°C) pour extraire un cristal unique de chlorapatite.
[0028] (Exemple de réalisation 5 : Procédé de co-précipitation) D'abord, du nitrate de calcium et du chlorure de calcium ont été dissous dans de 1 ' eau pure, et de 1 ' acide phosphorique a été ajouté au goutte-à-goutte à la solution pour ajuster le pH à 5 - 9, entraînant ainsi une précipitation (cristal d'ensemencement). Le cristal d'ensemencement préparé par ce procédé de co-précipitation a été soumis à une croissance de cristal d'ensemencement par le procédé de Czochralski. Dans un diagramme de phase de système binaire CaCl2-Ca2ClP04, un avec une concentration de Ca2ClP04 de 15 % molaire a été chauffé à 1200°C, et le cristal d'ensemencement a été trempé dans une solution à température élevée. Pendant que le cristal d'ensemencement a été graduellement refroidi de 1200°C à 1050°C, le cristal a été remonté pour donner un cristal unique de chlorapatite.
[0029] (Exemple de réalisation 6 : Procédé sol-gel) D'abord, du nitrate de calcium a été dissout dans de l'eau distillée, et de 1'éthoxyde d'acide phosphorique a été ajouté à celui-ci (la molarité totale du calcium et du phosphore : 0, 05 mol/1) et mis sous agitation. Ensuite, de l'acide chlorhydrique concentré (1 mol de chlore par rapport à 1 mol de calcium) a été ajouté. Cette solution a été séchée à 60 °C pendant 2 h pour éliminer 1 ' eau distillée, et un cristal d'ensemencement a ainsi été obtenu. Le cristal d'ensemencement préparé par ce procédé de sol-gel a été soumis à une croissance de cristal d'ensemencement par le procédé de Czochralski. Dans un diagramme de phase de système binaire CaCl2-Ca2ClP04, un avec une concentration de Ca2ClP04 de 15 % molaire a été chauffé à 1200°C, et le cristal d'ensemencement a été trempé dans une solution à température élevée. Pendant que le cristal d'ensemencement a été graduellement refroidi de 1200°C à 1050°C, le cristal a été remonté pour donner un cristal unique de chlorapatite.
[0030] (Exemple de réalisation 7 : Procédé sol-gel) D'abord, de l'éthoxyde de calcium a été dissout dans de l'eau distillée, et de l'acide phosphorique a été ajouté à celui-ci (la molarité totale du calcium et du phosphore : 0,05 mol/1) et mis sous agitation. Ensuite, de l'acide chlorhydrique concentré a été ajouté. Cette solution a été séchée à 60°C pendant 2 heures pour éliminer l'eau distillée, et un cristal d'ensemencement a ainsi été obtenu. Le cristal d'ensemencement préparé par ce procédé de sol-gel a été soumis à une croissance de cristal d'ensemencement par le procédé de Czochralski. Dans un diagramme de phase de système binaire CaCl2-Ca2ClP04, un avec une concentration de Ca2ClP04 de 15 % molaire a été chauffé à 1200°C, et le cristal d'ensemencement a été trempé dans une solution à température élevée. Pendant que le cristal d'ensemencement a été graduellement refroidi de 1200°C à 1050°C, le cristal a été remonté pour donner un cristal unique de chlorapatite.
[0031] [Composition]
Ensuite, les compositions des cristaux de chlorapatite produits grâce aux procédés des exemples de réalisation ont été examinées. La figure 2 illustre un exemple d'un diagramme de diffraction aux rayons X d'un cristal produit grâce à un procédé d'un exemple de réalisation. Comme il est illustré dans la figure 2, le cristal est une couche unique de cristal de chlorapatite Cas(P04)3Cl.
[0032] [Constituant]
Ensuite, les éléments du cristal unique en tube de chlorapatite ont été analysés. Le résultat indique que le cristal contient du Ca à 39,10 % en masse, du P à 18,0 % en masse et du Cl à 5,30 % en masse.
[0033] [Forme]
Ensuite, la forme du cristal unique en tube de chlorapatite a été observée avec un microscope électronique à balayage (SEM). La figure 3 est une photo illustrant un exemple d'un cristal unique en tube de chlorapatite observé par SEM. Comme il est illustré dans la figure 3, le cristal unique d'apatite selon le présent mode de réalisation est tubulaire et a une forme externe d'un prisme hexagonal. En outre, la forme d'une ouverture formée dans la surface supérieure ou la surface inférieure du prisme hexagonal est hexagonale. Par conséquent, la paroi externe du tube a une épaisseur sensiblement uniforme.
[0034] L'observation avec le SEM a révélé que de tels cristaux uniques tubulaires sont présents en une variété de tailles et en une variété de modes. Par exemple, le diamètre interne de l'ouverture dans le cristal unique tubulaire est d'environ 10 nm à 60 pm. Le diamètre du cristal unique tubulaire est d'environ 20 nm à 100 pm. Le cristal unique tubulaire a une longueur d'environ 50 nm à 4 mm dans la direction de la longueur. La transmittance du cristal unique tubulaire par rapport à la lumière visible n'est pas inférieure à 65 %.
[0035] Les cristaux d'apatite halogénée, exemplifiés par les cristaux uniques de chlorapatite obtenus dans les exemples de réalisation 1 à 7, sont utilisés dans une diversité d'utilisations, y compris l'utilisation comme un biomatériau. En outre, des examens diligents par l'inventeur de la présente demande ont conduit à des applications possibles des cristaux d'apatite halogénée dans une plus grande variété d'utilisations en remplaçant le groupe halogène dans les cristaux d'apatite par un groupe hydroxyle.
[0036] Par exemple, 1'hydroxyapatite a une affinité élevée pour les cellules et peut être utilisée pour la culture des cellules. Cependant, lorsque le groupe halogène dans un cristal d'apatite est remplacé par un groupe hydroxyle, le TCP (Ca3(P04)2) peut se déposer sous forme de sous-produit. Même si ce TCP est un matériau utile dans la formation des os, lorsque le TCP esrt dissous dans de l'eau, le pH est modifié en entraînant une acidification de l'eau, et, par conséquent, le TCP n'est pas matériau préféré pour les cellules. Par conséquent, lorsque 1'hydroxyapatite est utilisée comme une culture cellulaire ou autre, il est important d'enlever le TCP de 1'hydroxyapatite ou de supprimer la production de TCP lors de la production de 1'hydroxyapatite.
[0037] La figure 4 est un digramme schématique illustrant la configuration globale d'un appareil pour la production d'hydroxyapatite selon le présent mode de réalisation. Comme il est illustré dans la figure 4, un appareil de production 100 comprend un réceptacle 10 dans lequel de l'eau distillée est stockée, une pompe 12 qui distribue l'eau, un chauffage 14 qui chauffe l'eau en vapeur d'eau, et une fournaise tubulaire 16 munie d ' un mécanisme de chauffage pour transformer un cristal d'apatite halogénée en hydroxyapatite.
[0038] La pompe 12 distribue sous pression l'eau distillée stockée dans le réceptacle 10 au chauffage 14 à un débit de 5 ml/min. Le débit de distribution de l'eau distillée est choisi, selon le cas, selon le type et la quantité de cristal d'apatite qui doit être produit, la forme de la fournaise tubulaire 16 décrite ci-dessous etc., et peut être choisi, par ex., dans une plage de 1-1000 ml/min.
[0039] Le chauffage 14 chauffe l'eau distillée distribuée à environ 300°C pour produire de la vapeur d'eau. La température de chauffage est choisie, selon le cas, selon le type et la quantité d'un cristal d'apatite qui doit être produit, la forme de la fournaise tubulaire 16 décrite ci-dessous, etc., et peut être choisie dans la plage de 100°C à 500°C et mieux encore dans la plage de 200°C à 400°C.
[0040] La fournaise tubulaire 16 comprend un tuyau 16a qui se trouve à l'intérieur de celle-ci avec un plateau 16b sur lequel un cristal d'apatite est placé, et les cristaux uniques de chlorapatite 18 produits grâce aux procédés selon les exemples de réalisation 1 à 7 décrits ci-dessus sont placés sur le plateau 16b. L'espace à l'intérieur du tuyau 16a peut être contrôlé à une atmosphère prédéterminée. La fournaise tubulaire 16 selon le présent mode de réalisation est configurée de sorte que l'atmosphère à l'intérieur du tuyau 16a soit stabilisée à une température à l'intérieur d'une plage de température prédéterminée. Lorsque la vapeur d'eau chauffée est distribuée dans le tuyau 16a dans cet état, un cristal d'hydroxyapatite est produit.
[0041] Les présents inventeurs ont examiné la présence de 1'hydroxylation du chlorapatite et la présence d'une production de TCP, qui est un sous-produit, tout en modifiant, selon le cas, la température de chauffage de la fournaise tubulaire 16 et le temps de réaction avec l'utilisation de l'appareil de production 100.
[0042] Les conditions expérimentales sont les suivantes : on a fait varier la température de traitement de la fournaise tubulaire 16 entre 1000°C, 1100°C, 1200°C, 1300°C et 1400°C ; on a fait varier le temps de traitement entre 2 h, 6 h, 12 h, 24 h, 48 h, 120 h et 360 h. Ensuite, le produit de réaction a été identifié par une analyse du spectre infrarouge et la diffractométrie aux rayons X.
[0043] Dans l'analyse du spectre infrarouge, un échantillon du cristal unique de chlorapatite traité dans chacune des conditions expérimentales a été moulu, une quantité prescrite du cristal moulu a été mélangée avec du KBr pour produire un comprimé, et la présence et la taille du pic du groupe hydroxyle (OH) autour de 3600 cm-1 ont été déterminées.
[0044] La figure 5 illustre le spectre infrarouge des cristaux d'apatite traités à une température de traitement de 1200°C (pour des temps de traitement respectifs de 2 h, 6 h, 12 h, 24 h et 48 h) . Comme il est indiqué dans la région RI dans la figure 5, le pic du groupe hydroxyle (OH) autour de 3600 cm-1 a été observé à chacun des temps de traitement.
[0045] La figure 6 illustre des diagrammes de diffraction aux rayons X des cristaux d'apatite traités à une température de traitement de 1200°C (pour des temps de traitement respectifs de 2 h, 6 h, 12 h, 24 h et 48 h) .Comme il est indiqué dans la région R2 dans la figure 6, le pic à 32,2° indiquant la présence de chlorapatite se décale vers le pic à 32,4° indiquant la présence de 1 ' hydroxyapatite au fur et à mesure que le temps de traitement augmente. En d'autres termes, on peut voir que le groupe halogène dans le chlorapatite est remplacé par un groupe hydroxyle au fur et à mesure que le temps de traitement augmente et que la production d'hydroxyapatite augmente.
[0046] Le pic à 30,7° indiquant la production de TCP n'est presque pas observé jusqu'à ce que le temps de traitement dépasse 24^ h (se référer à la région R3) . D'autre part, le pic à 30,7°C est observé lorsque le temps de traitement est de 48 h.
[0047] De cette façon, à la température de traitement de 1200°C, la production d1hydroxyapatite est observée lorsque le temps de traitement n'est pas inférieur à 2 h, et le TCP n'est presque pas produit lorsque le temps de traitement ne dépasse pas 24 h.
[0048] Des expériences semblables à celles décrites ci-dessus ont été réalisées à des températures de traitement respectives de 1000°C, de 1100°C, de 1300°C et de 1400°C tout en faisant varier le temps de traitement, selon le cas. Le Tableau 1 résume les résultats des expériences réalisées à des températures de traitement respectives et aux temps de traitement respectifs. Dans le tableau, le symbole @ indique la condition dans laquelle la production d'hydroxyapatite est observée, le TCP n'est presque pas produit et le temps de traitement est relativement court en termes de productivité. Le symbole o indique la condition dans laquelle 1'hydroxyapatite est observée et le TCP n'est presque pas produit. Le symbole Δ indique la condition dans laquelle 1 'hydroxyapatite est observée et le TCP est également produit en une certaine quantité. Le symbole χ indique la condition dans laquelle 1 ' hydroxyapatite n ' est pas observée.
[0049] [Tableau 1]
[0050] De cette façon, lorsque l'élément halogène X dans M25 (P04) 3X est remplacé par un groupe hydroxyle pour produire de 1 ' hydroxyapatite, un sous-produit tel que M23 ( P04 ) 2 (par ex., TCP) peut se déposer. Un tel sous-produit peut donner une substance qui interfère avec l'objectif selon l'utilisation prévue de l'apatite.
[0051] Par conséquent, à l'étape de chauffage dans le procédé de production qui utilise l'appareil de production décrit ci-dessus, l'espace est chauffé de sorte que la température de l'atmosphère dans l'espace se situe à l'intérieur de la plage de 1000°C à 1400°C. À l'étape de chauffage, l'espace peut être chauffé de sorte que la température de l'atmosphère dans l'espace atteigne une température à laquelle une partie de l'élément halogène contenu dans le cristal unique d'apatite puisse être remplacée par un groupe hydroxyle. À l'étape de chauffage, l'espace est chauffé pour une durée dans la plage de 2 h à 360 h. Ceci permet de produire efficacement un cristal unique d'hydroxyapatite tubulaire tout en supprimant la production de TCP, qui est un sous-produit.
[0052] L' étape de chauffage réalisée dans la fournaise tubulaire 16 selon le présent mode de réalisation est réalisée sous une pression normale. La pression normale, dans le présent contexte, comprend non seulement une pression atmosphérique mais la pression à l'intérieur du tuyau 16a qui n'est pas activement contrôlée. Ceci rend non nécessaire un mécanisme complexe tel qu'un mécanisme de contrôle de la pression et permet l'utilisation d'un appareil simple, et le coût de production peut ainsi être réduit.
[0053] Un cristal d'apatite produit avec l'appareil de production 100 peut être reformulé comme un cristal d'apatite qui comprend un cristal unique d'une apatite halogénée exprimé par la formule générale M25(PC>4)3X (M2 est au moins un type d'élément choisi dans le groupe constitué par les métaux alcalino-terreux divalents et l'Eu, et X est au moins un type d'élément choisi dans le groupe constitué par les éléments halogènes) et 1'hydroxyapatite formée sur le cristal unique.
[0054] En d'autres termes, au lieu de remplacer tous les groupes halogène dans le chlorapatite par un groupe hydroxyle, le groupe halogène principalement sur la région en surface est remplacé par un groupe hydroxyle, et, par conséquent, un cristal d'hydroxyapatite multicouche, tel que décrit ci-dessus, peut être obtenu. De cette façon, la surface du cristal d'apatite est formée d'hydroxyapatite, et le cristal d'apatite peut ainsi être utilisé comme milieu de culture pour les cellules.
[0055] Ensuite, les résultats expérimentaux du procédé d'hydroxylation d'un tube de chlorapatite seront décrits en détail. La figure 7A est une vue agrandie d'une section d'un tube de chlorapatite gui a été coupé le long de la section et poli, et la figure 7B est une vue agrandie d'une section d'un tube de chlorapatite traité par hydroxylation qui a été coupé le long de la section et poli. Les sections des échantillons de ces tubes de chlorapatite ont été examinées par EDX.
[0056] Dans la technique EDX (spectroscopie à rayons X par dispersion d'énergie), des rayons X caractéristiques produits par irradiation par un faisceau d'électrons sont détectés et divisés en un spectre d'énergies, et, par conséquent, une analyse semi-quantitative d'un élément tel que le chlore peut être réalisée. Cette fois-ci, le chlore a été analysé le long de la ligne droite contenant le point A illustré dans les figures 7A et 7B sur la section de l'échantillon le long de laquelle l'échantillon a été coupé et poli.
[0057] La figure 8A illustre le résultat d'une EDX réalisée le long de la ligne droite contenant le point A sur la section du tube de chlorapatite illustré dans la figure 7A. La figure 8B illustre le résultat d'une EDX réalisée le long de la ligne droite contenant le point A sur la section du tube de chlorapatite traité par hydroxylation illustré dans la figure 7B. Les graphiques illustrés dans les figures 8A et 8B montrent les profils des signaux indiquant la présence de l'élément chlore.
[0058] La figure 8A révèle qu'un tube de chlorapatite 20 qui n'est pas traité par hydroxylation contient du chlore de façon uniforme jusqu'au point A sur une paroi périphérique interne 20b d'un trou hexagonal 20a. D'autre part, la figure 8B révèle que le tube de chlorapatite traité par hydroxylation 22 contient une quantité plus petite de chlore que ne contient le tube de chlorapatite 20 illustré dans la figure 8A dans une région comprenant la région à proximité du point A sur une paroi périphérique interne 22b d'un trou hexagonal 22a.
[0059] En d'autres termes, on peut voir que le groupe chlore (Cl) à proximité de la paroi périphérique interne 22b est remplacé par un groupe hydroxyle (OH) par le procédé d'hydroxylation, et, par conséquent, le chlore dans le tube de chlorapatite 22 diminue à 1 ' issue du procédé, et la surface du cristal de chlorapatite est formée d'hydroxyapatite.
[0060] Jusqu'à présent, la présente invention a été décrite sur la base des modes de réalisation et des exemples de réalisation. Ces modes de réalisation et les exemples de réalisation sont de nature illustrative seulement, et il doit être compris par un spécialiste du domaine que diverses modifications peuvent être apportées aux combinaisons des éléments constituants et des procédés de traitement des modes de réalisation et des exemples de réalisation et que de telles modifications font également partie de la portée de la présente invention.
Claims (8)
- REVENDICATIONS1. Procédé de production d'un cristal d'apatite, le procédé comprenant : la préparation (S10) d'un cristal unique d'apatite exprimé par la formule générale M2s (P04) 3X, dans laquelle M2 est au moins un élément atomique choisi dans le groupe constitué par les métaux alcalino-terreux divalents et l'Eu, et X est au moins un élément atomique choisi dans le groupe constitué par les halogènes ; le placement (S12) du cristal unique d'apatite dans un espace contrôlable à une atmosphère prédéterminée ; la fourniture (S14) de vapeur d'eau dans l'espace ; et le chauffage (SI6) tel que l'atmosphère dans l'espace se trouve dans une plage de 1000°C à 1400°C.
- 2. Procédé de production d'un cristal d'apatite, le procédé comprenant : la préparation (S10) d'un cristal unique d'apatite tubulaire exprimé par la formule générale M25(P04)3X, dans laquelle M2 est au moins un élément atomique choisi dans le groupe constitué par les métaux alcalino-terreux divalents et 1 ' Eu, et X est au moins un élément atomique choisi dans le groupe constitué par les halogènes ; le placement (S12) du cristal unique d'apatite dans un espace contrôlable à une atmosphère prédéterminée ; la fourniture (S14) de vapeur d'eau dans l'espace ; et le chauffage (SI6) de sorte que la température de l'atmosphère dans l'espace atteigne une température à laquelle une partie des atomes d'halogène contenus dans le cristal unique d'apatite peut être remplacée par des groupes hydroxyle.
- 3. Procédé de production d'un cristal d'apatite selon la revendication 2, dans lequel à l'étape de chauffage (S16), le chauffage est tel que l'atmosphère dans l'espace se trouve dans une plage de 1000°C à 1400°C.
- 4. Procédé de production d'un cristal d'apatite selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'étape de chauffage (S16) est réalisée dans une plage de 2 à 360 h.
- 5. Procédé de production d'un cristal d'apatite selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'étape de chauffage (S16) est réalisée sous une pression normale.
- 6. Cristal d'apatite, comprenant : un cristal unique d'apatite halogénée (18) exprimé par la formule générale M25(P04)3X, dans laquelle M2 est au moins un élément atomique choisi dans le groupe constitué par les métaux alcalino-terreux divalents et l'Eu, et X est au moins un élément atomique choisi dans le groupe constitué par les halogènes ; et 1'hydroxyapatite formée sur un cristal unique.
- 7. Cristal d'apatite selon la revendication 6, dans lequel 1'hydroxyapatite est un composé dans lequel les atomes d'halogène dans l'apatite halogénée (18) sont remplacés par des groupes hydroxyle.
- 8. Cristal d'apatite selon la revendication 6 ou 7, dans lequel le cristal unique est tubulaire, et le cristal unique dans sa forme externe est un prisme hexagonal.
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