JP2001026408A - キトサン−りん酸カルシウム複合体及びその製造方法 - Google Patents
キトサン−りん酸カルシウム複合体及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 生体適合性と強度が大きく、柔軟性に優れた
複合体を提供する。 【解決手段】 キトサン上にりん酸カルシウム結晶が結
着したキトサン−りん酸カルシウム複合体、殊にりん酸
カルシウム結晶のＣ軸が配向した複合体。
複合体を提供する。 【解決手段】 キトサン上にりん酸カルシウム結晶が結
着したキトサン−りん酸カルシウム複合体、殊にりん酸
カルシウム結晶のＣ軸が配向した複合体。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はキトサン−りん酸カルシ
ウム複合体及びその製造方法に関し、特に人工骨材料と
して有用な複合体及びその製造方法に関する。
ウム複合体及びその製造方法に関し、特に人工骨材料と
して有用な複合体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、人工骨材料としては一般にステン
レスやチタンなどの金属材料、アルミナやジルコニアな
どのセラミック材料が用いられている。しかしながら、
金属材料は生体骨より強度が高すぎるため、そこに荷重
がかかった場合、再生生体骨が生体に吸収され生体骨摩
耗現象が生ずる。また、場合によっては手術により金属
材料を摘出する必要がある。一方、セラミックについて
も、生体骨と弾性率が異なるため材料の破損が起こるこ
とが懸念される。また、これらの材料は材料の表面でし
か生体骨と結合しないため、剥離などを引き起こすこと
がある。これらの問題を解決すべく、金属表面をヒドロ
キシアパタイト(以下ＨＡｐと略記する)でコーティング
したり、セラミックを多孔化するなど様々な改良が行わ
れているが、セラミックだけでは限界がある。
レスやチタンなどの金属材料、アルミナやジルコニアな
どのセラミック材料が用いられている。しかしながら、
金属材料は生体骨より強度が高すぎるため、そこに荷重
がかかった場合、再生生体骨が生体に吸収され生体骨摩
耗現象が生ずる。また、場合によっては手術により金属
材料を摘出する必要がある。一方、セラミックについて
も、生体骨と弾性率が異なるため材料の破損が起こるこ
とが懸念される。また、これらの材料は材料の表面でし
か生体骨と結合しないため、剥離などを引き起こすこと
がある。これらの問題を解決すべく、金属表面をヒドロ
キシアパタイト(以下ＨＡｐと略記する)でコーティング
したり、セラミックを多孔化するなど様々な改良が行わ
れているが、セラミックだけでは限界がある。
【０００３】そこで、有機高分子材料とセラミックある
いは無機材料を複合化させることにより、柔軟性などセ
ラミックあるいは無機材料だけでは望めなかった特性を
付加した材料を作製する試みがなされている。例えば．
ＨＡｐ燒結紛体とキトサンゲルの混練物を成形、乾燥す
ることにより人工骨を作製する方法である。この方法に
よるときは、ＨＡｐの粒子をキトサンが取り巻く状態に
あり、微細領域での構造は骨と異なる。また、ＨＡｐと
キトサンの相互作用も粒子表面に限られ、構造上混合物
に近く、均一性を欠く。更にこの人工骨はキトサンの物
性を強く示すため、炎症反応などを引き起こす可能性が
ある。
いは無機材料を複合化させることにより、柔軟性などセ
ラミックあるいは無機材料だけでは望めなかった特性を
付加した材料を作製する試みがなされている。例えば．
ＨＡｐ燒結紛体とキトサンゲルの混練物を成形、乾燥す
ることにより人工骨を作製する方法である。この方法に
よるときは、ＨＡｐの粒子をキトサンが取り巻く状態に
あり、微細領域での構造は骨と異なる。また、ＨＡｐと
キトサンの相互作用も粒子表面に限られ、構造上混合物
に近く、均一性を欠く。更にこの人工骨はキトサンの物
性を強く示すため、炎症反応などを引き起こす可能性が
ある。
【０００４】上記人工骨よりも更に生体骨に近い性質を
有するＨＡｐとコラ−ゲンを混合成形した人工骨も研究
されている。しかしながら、この人工骨はコラ−ゲンを
使用するため非常に硬く、また、成形性も悪い。特に膜
などに成形することは極めて困難である。また、コラー
ゲン自体の抗原性を抑えるためアテロ処理などの処理を
施す必要があり、柔軟性が得られないばかりか、これら
の原料を用いて作製した人工骨は高価となる。更にま
た、特許第２７７５３８６号には、人工骨として有用な
アパタイト・有機物複合体が開示され、有機物としては
多糖類、硬蛋白質が例示されている。一般的に多糖類と
は広義には加水分解によって１分子から２分子以上の単
糖類を生ずる炭水化合物を言い、セルロ−ス、デンプ
ン、グリコ−ゲン、デキストラン、グアラン、マンナ
ン、カロニン、ゴム質など自然界、生物体内を問わず無
数の多糖類が知られ、また、多くの多糖類が合成されて
いる。
有するＨＡｐとコラ−ゲンを混合成形した人工骨も研究
されている。しかしながら、この人工骨はコラ−ゲンを
使用するため非常に硬く、また、成形性も悪い。特に膜
などに成形することは極めて困難である。また、コラー
ゲン自体の抗原性を抑えるためアテロ処理などの処理を
施す必要があり、柔軟性が得られないばかりか、これら
の原料を用いて作製した人工骨は高価となる。更にま
た、特許第２７７５３８６号には、人工骨として有用な
アパタイト・有機物複合体が開示され、有機物としては
多糖類、硬蛋白質が例示されている。一般的に多糖類と
は広義には加水分解によって１分子から２分子以上の単
糖類を生ずる炭水化合物を言い、セルロ−ス、デンプ
ン、グリコ−ゲン、デキストラン、グアラン、マンナ
ン、カロニン、ゴム質など自然界、生物体内を問わず無
数の多糖類が知られ、また、多くの多糖類が合成されて
いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の現状に鑑み創案されたものであり、その目的は生体
適合性、強度及び柔軟性に優れた複合体及びその製造方
法を提供することにある。
術の現状に鑑み創案されたものであり、その目的は生体
適合性、強度及び柔軟性に優れた複合体及びその製造方
法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らはかかる目的
を達成するために鋭意検討した結果、上述の多糖類のう
ちキトサンがりん酸イオン、カルシウムイオンと特異的
に反応し、生成するりん酸カルシウム結晶がキトサン上
に結着配向し、高い強度と柔軟性を有する複合体が得ら
れることを発見し、かかる知見に基づき本発明を完成し
た。即ち、本発明は、キトサン上にりん酸カルシウム結
晶が結着してなるキトサン−りん酸カルシウム複合体に
関する。また、本発明はキトサン液にりん酸又は水溶性
りん酸塩を加え、これを水溶性カルシウム塩又は水酸化
カルシウム懸濁液に添加して沈殿を生成させる工程を含
むキトサン−りん酸カルシウム複合体の製造方法に関す
る。
を達成するために鋭意検討した結果、上述の多糖類のう
ちキトサンがりん酸イオン、カルシウムイオンと特異的
に反応し、生成するりん酸カルシウム結晶がキトサン上
に結着配向し、高い強度と柔軟性を有する複合体が得ら
れることを発見し、かかる知見に基づき本発明を完成し
た。即ち、本発明は、キトサン上にりん酸カルシウム結
晶が結着してなるキトサン−りん酸カルシウム複合体に
関する。また、本発明はキトサン液にりん酸又は水溶性
りん酸塩を加え、これを水溶性カルシウム塩又は水酸化
カルシウム懸濁液に添加して沈殿を生成させる工程を含
むキトサン−りん酸カルシウム複合体の製造方法に関す
る。
【０００７】
【発明の実施の態様】本発明の複合体は例えば次のよう
にして製造することができる。キトサンを酢酸、クエン
酸、リンゴ酸、シュウ酸、塩酸等の酸に溶解してキトサ
ン溶液を製造する。キトサン濃度としては０．０１〜３
０重量％がよい。０．０１重量％を下廻ると反応溶液量
が多くなり経済的でない。また、３０重量％を上廻ると
粘度が高くなるため、作業操作性が悪くなり、キトサン
溶解性も悪くなる。またカルシウム溶液と混合時の拡散
性も悪くなる。本発明で使用するキトサンの分子量につ
いていえば、重量平均分子量約１〜１００万、更に望ま
しくは３〜３０万である。即ち１万未満の場合、成形体
強度が弱くなり、１００万を超えると酸への溶解が困難
となる。また脱アセチル度について言えば、特に限定さ
れないが５０〜１００％のものが良い。
にして製造することができる。キトサンを酢酸、クエン
酸、リンゴ酸、シュウ酸、塩酸等の酸に溶解してキトサ
ン溶液を製造する。キトサン濃度としては０．０１〜３
０重量％がよい。０．０１重量％を下廻ると反応溶液量
が多くなり経済的でない。また、３０重量％を上廻ると
粘度が高くなるため、作業操作性が悪くなり、キトサン
溶解性も悪くなる。またカルシウム溶液と混合時の拡散
性も悪くなる。本発明で使用するキトサンの分子量につ
いていえば、重量平均分子量約１〜１００万、更に望ま
しくは３〜３０万である。即ち１万未満の場合、成形体
強度が弱くなり、１００万を超えると酸への溶解が困難
となる。また脱アセチル度について言えば、特に限定さ
れないが５０〜１００％のものが良い。
【０００８】次いで、このキトサン溶液に濃度０．１〜
６５重量％（Ｐ２Ｏ５換算）のりん酸溶液をキトサンに
対し０．１〜４２０重量％（Ｐ２Ｏ５換算）添加し、良
く攪拌する。りん酸溶液の濃度が下限を下廻るとキトサ
ン上に生成するりん酸カルシウムの量が不十分であり、
上限を上廻るとキトサンの分子鎖が切断され、劣化が起
こりやすい。本発明に使用するりん酸溶液としては、り
ん酸の他、第１、第２りん酸水素ナトリウム、りん酸水
素カリウムを好例として挙げられるが、要はりん酸の水
溶性塩であれば良く、これらに限定されるものではな
い。次いで、このキトサン−りん酸溶液を濃度約０．０
５〜３０重量％（ＣａＯ）のカルシウム溶液または水酸
化カルシウム懸濁液に添加混合する。０．０５重量％未
満の場合、溶液濃度が薄く反応溶液量が多くなり経済的
でない。一方、３０重量％を超えると生成物によって粘
度が高くなり、攪拌による均一化が困難になる。
６５重量％（Ｐ２Ｏ５換算）のりん酸溶液をキトサンに
対し０．１〜４２０重量％（Ｐ２Ｏ５換算）添加し、良
く攪拌する。りん酸溶液の濃度が下限を下廻るとキトサ
ン上に生成するりん酸カルシウムの量が不十分であり、
上限を上廻るとキトサンの分子鎖が切断され、劣化が起
こりやすい。本発明に使用するりん酸溶液としては、り
ん酸の他、第１、第２りん酸水素ナトリウム、りん酸水
素カリウムを好例として挙げられるが、要はりん酸の水
溶性塩であれば良く、これらに限定されるものではな
い。次いで、このキトサン−りん酸溶液を濃度約０．０
５〜３０重量％（ＣａＯ）のカルシウム溶液または水酸
化カルシウム懸濁液に添加混合する。０．０５重量％未
満の場合、溶液濃度が薄く反応溶液量が多くなり経済的
でない。一方、３０重量％を超えると生成物によって粘
度が高くなり、攪拌による均一化が困難になる。
【０００９】両者の混合割合はりん酸（Ｐ２Ｏ５）に対
してカルシウム（ＣａＯ）として８０〜１４０重量％の
範囲である。この範囲を逸脱すると、過剰のりん酸ある
いはカルシウムが存在することとなり人工骨として使用
する場合望ましくない。また、キトサンとりん酸カルシ
ウム（ＣａＯ＋Ｐ２Ｏ５）の割合について言えば、９９
／１〜１／９９（重量）、更に好ましくは、１５／８５
〜８５／１５（重量）である。即ちこの範囲にあるとき
は大略キトサンがりん酸カルシウムで被覆され、優れた
生体適合性を有するものとなる。一般にキトサン上に生
成結着するりん酸カルシウム結晶に対しキトサン量が多
い程成形体は柔軟であり、一方キトサン量が少ない程成
形体は硬くなる。従って用途により配合割合を調整する
ことが望ましい。
してカルシウム（ＣａＯ）として８０〜１４０重量％の
範囲である。この範囲を逸脱すると、過剰のりん酸ある
いはカルシウムが存在することとなり人工骨として使用
する場合望ましくない。また、キトサンとりん酸カルシ
ウム（ＣａＯ＋Ｐ２Ｏ５）の割合について言えば、９９
／１〜１／９９（重量）、更に好ましくは、１５／８５
〜８５／１５（重量）である。即ちこの範囲にあるとき
は大略キトサンがりん酸カルシウムで被覆され、優れた
生体適合性を有するものとなる。一般にキトサン上に生
成結着するりん酸カルシウム結晶に対しキトサン量が多
い程成形体は柔軟であり、一方キトサン量が少ない程成
形体は硬くなる。従って用途により配合割合を調整する
ことが望ましい。
【００１０】次いで混合熟成時間について言えば、一般
に１〜７２時間である。熟成時間が長くなる程りん酸カ
ルシウム結晶の生成反応が進行し結晶性は高くなる。熟
成後は、即ち結晶を発達させた後は遠心分離機、フイル
タ−プレス、ベルトプレス等任意の濾過機により脱水す
る。望ましい方法は予め脱水機を所望する任意の形状に
しておくことである。この場合脱水圧力が強い程、複合
体の強度は大きくなる。またこのスラリ−を所望する形
状の容器に流し込み、自然乾燥、通風乾燥、強熱乾燥、
凍結乾燥等任意の乾燥方法により乾燥することによって
も複合体を製造することができる。このようにして製造
したキトサン−りん酸カルシウム複合体はキトサン上に
りん酸カルシウム結晶が結着し、キトサンをりん酸カル
シウム結晶が良く被覆しており、優れた生体適合性を有
する。
に１〜７２時間である。熟成時間が長くなる程りん酸カ
ルシウム結晶の生成反応が進行し結晶性は高くなる。熟
成後は、即ち結晶を発達させた後は遠心分離機、フイル
タ−プレス、ベルトプレス等任意の濾過機により脱水す
る。望ましい方法は予め脱水機を所望する任意の形状に
しておくことである。この場合脱水圧力が強い程、複合
体の強度は大きくなる。またこのスラリ−を所望する形
状の容器に流し込み、自然乾燥、通風乾燥、強熱乾燥、
凍結乾燥等任意の乾燥方法により乾燥することによって
も複合体を製造することができる。このようにして製造
したキトサン−りん酸カルシウム複合体はキトサン上に
りん酸カルシウム結晶が結着し、キトサンをりん酸カル
シウム結晶が良く被覆しており、優れた生体適合性を有
する。
【００１１】また、りん酸カルシウム結晶のＣ軸は配
向、即ち同一方向に向いている。本発明のりん酸カルシ
ウム結晶のＣ軸が同一方向に向いている理由については
定かではないが、キトサン分子のＯＨ基あるいはＮＨ２
基とりん酸イオンあるいはカルシウムイオンが順次反応
し、りん酸カルシウム結晶のＣ軸が配向性を有するもの
と推定される。ここで、りん酸カルシウムがＣ軸方向に
配向しているとは、透過型電子顕微鏡で確認されるりん
酸カルシウム結晶の集合体の電子線回折において、りん
酸カルシウム結晶がＣ軸方向に配向していることを言
う。本発明における望ましい配向度は５０゜以内に配向
していることである。ここで配向度５０゜以内とは先の
電子線回折においてデバイ−シェラー環が中心角５０゜
以内の弧になっていることを言う。特に５０゜以内の場
合りん酸カルシウムの結晶が良く発達しており、成形体
にした場合高強度の成形体が得られる。
向、即ち同一方向に向いている。本発明のりん酸カルシ
ウム結晶のＣ軸が同一方向に向いている理由については
定かではないが、キトサン分子のＯＨ基あるいはＮＨ２
基とりん酸イオンあるいはカルシウムイオンが順次反応
し、りん酸カルシウム結晶のＣ軸が配向性を有するもの
と推定される。ここで、りん酸カルシウムがＣ軸方向に
配向しているとは、透過型電子顕微鏡で確認されるりん
酸カルシウム結晶の集合体の電子線回折において、りん
酸カルシウム結晶がＣ軸方向に配向していることを言
う。本発明における望ましい配向度は５０゜以内に配向
していることである。ここで配向度５０゜以内とは先の
電子線回折においてデバイ−シェラー環が中心角５０゜
以内の弧になっていることを言う。特に５０゜以内の場
合りん酸カルシウムの結晶が良く発達しており、成形体
にした場合高強度の成形体が得られる。
【００１２】また本発明のりん酸カルシウムとは、ＨＡ
ｐ、りん酸三カルシウム、りん酸八カルシウム等りん酸
カルシウム化合物を言う。本発明に於いて最も望ましい
りん酸カルシウム結晶はＨＡｐである。更に言えば、り
ん酸カルシウム結晶としてＨＡｐが７０重量％以上含ま
れていることが望ましい。本発明のりん酸カルシウム結
晶の集合体の大きさは製造方法により異なるが、概ね長
径１００〜４００ｎｍである。
ｐ、りん酸三カルシウム、りん酸八カルシウム等りん酸
カルシウム化合物を言う。本発明に於いて最も望ましい
りん酸カルシウム結晶はＨＡｐである。更に言えば、り
ん酸カルシウム結晶としてＨＡｐが７０重量％以上含ま
れていることが望ましい。本発明のりん酸カルシウム結
晶の集合体の大きさは製造方法により異なるが、概ね長
径１００〜４００ｎｍである。
【００１３】本発明の複合体の更に望ましい製造方法は
上記のようにして製造した複合体を水熱処理することで
ある。水熱温度としては５０〜２００℃が良い。熱処理
温度に関して言えば、５０℃未満では長時間の熱処理時
間を要する上にその効果も小さい。２００℃を越えると
キトサン鎖の切断や分解が起こり望ましくない。また、
水熱処理時間に関して言えば、１〜１２０分が良い。１
分未満では本発明の効果を期待することができず、１２
０分を超えてもそれ以上の効果は得られない。即ち、水
熱処理を行うことにより、最大点応力、最大点変位は著
しく大きくなる。更にまた、水熱処理を行うことの利点
は、１２０℃以上、２０分以上の熱処理条件の場合、殺
菌剤等の薬剤を使用することなく複合体の殺菌を行うこ
とができることである。
上記のようにして製造した複合体を水熱処理することで
ある。水熱温度としては５０〜２００℃が良い。熱処理
温度に関して言えば、５０℃未満では長時間の熱処理時
間を要する上にその効果も小さい。２００℃を越えると
キトサン鎖の切断や分解が起こり望ましくない。また、
水熱処理時間に関して言えば、１〜１２０分が良い。１
分未満では本発明の効果を期待することができず、１２
０分を超えてもそれ以上の効果は得られない。即ち、水
熱処理を行うことにより、最大点応力、最大点変位は著
しく大きくなる。更にまた、水熱処理を行うことの利点
は、１２０℃以上、２０分以上の熱処理条件の場合、殺
菌剤等の薬剤を使用することなく複合体の殺菌を行うこ
とができることである。
【００１４】本発明のキトサン−りん酸カルシウム複合
体は上記の方法により製造することができるがこれらに
限定されるものではない。また、本発明の複合体の用途
については主に人工骨について述べたが、本発明の複合
体はキトサンとりん酸カルシウムの割合を調整すること
により、その硬度、柔軟性を自由に調整することがで
き、人工靱帯、人工腱、人工腱や人工軟骨のアンカ−充
填材、人工軟骨、骨欠損部充填材、人工血管、人工食
道、人工皮膚等にも使用することができる。また本発明
の複合体は、用途に応じて糸状、メッシュ状、スクリュ
−状、円筒状等任意の形状にすることができる。
体は上記の方法により製造することができるがこれらに
限定されるものではない。また、本発明の複合体の用途
については主に人工骨について述べたが、本発明の複合
体はキトサンとりん酸カルシウムの割合を調整すること
により、その硬度、柔軟性を自由に調整することがで
き、人工靱帯、人工腱、人工腱や人工軟骨のアンカ−充
填材、人工軟骨、骨欠損部充填材、人工血管、人工食
道、人工皮膚等にも使用することができる。また本発明
の複合体は、用途に応じて糸状、メッシュ状、スクリュ
−状、円筒状等任意の形状にすることができる。
【００１５】
【実施例】以下に本発明の実施例を掲げて更に説明する
が、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、％
は特に断らない限り全て重量％を示す。
が、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、％
は特に断らない限り全て重量％を示す。
【００１６】［実施例１］炭酸カルシウム１１６ｇを電
気炉中で１２００℃で３時間焼成し、酸化カルシウムを
得た。得られた酸化カルシウム６５ｇを振とうさせなが
ら蒸留水６３ｇを徐々に加え発熱がおさまるまで待っ
た。これに更に８７２ｇの蒸留水を加え、１時間攪拌す
ることにより水酸化カルシウム懸濁液を得た。一方、キ
トサン１００ｇ（重量平均分子量約１０万、脱アセチル
度約８０％）を１％酢酸水溶液１９００ｇに溶解し、キ
トサン水溶液を得た。上記キトサン水溶液と４．３％
（Ｐ２Ｏ５換算）りん酸水溶液１０００ｇを混合し、キ
トサン−りん酸混合水溶液を得た。こうして得られたキ
トサン−りん酸混合水溶液を２５℃で攪拌中の水酸化カ
ルシウム懸濁液中に１０ml／minの速度で滴下した。滴
下終了後、微量の水酸化カルシウムもしくはりん酸を添
加してｐＨを８〜９に調整し、１昼夜攪拌下で保持し
た。これを吸引ろ過し、蒸留水５０００ｇで攪拌洗浄し
た後、再度吸引ろ過を行った。次いで更に、２００ＭＰ
ａで圧縮脱水することによりキトサン−りん酸複合体を
得た（Ａ）。
気炉中で１２００℃で３時間焼成し、酸化カルシウムを
得た。得られた酸化カルシウム６５ｇを振とうさせなが
ら蒸留水６３ｇを徐々に加え発熱がおさまるまで待っ
た。これに更に８７２ｇの蒸留水を加え、１時間攪拌す
ることにより水酸化カルシウム懸濁液を得た。一方、キ
トサン１００ｇ（重量平均分子量約１０万、脱アセチル
度約８０％）を１％酢酸水溶液１９００ｇに溶解し、キ
トサン水溶液を得た。上記キトサン水溶液と４．３％
（Ｐ２Ｏ５換算）りん酸水溶液１０００ｇを混合し、キ
トサン−りん酸混合水溶液を得た。こうして得られたキ
トサン−りん酸混合水溶液を２５℃で攪拌中の水酸化カ
ルシウム懸濁液中に１０ml／minの速度で滴下した。滴
下終了後、微量の水酸化カルシウムもしくはりん酸を添
加してｐＨを８〜９に調整し、１昼夜攪拌下で保持し
た。これを吸引ろ過し、蒸留水５０００ｇで攪拌洗浄し
た後、再度吸引ろ過を行った。次いで更に、２００ＭＰ
ａで圧縮脱水することによりキトサン−りん酸複合体を
得た（Ａ）。
【００１７】この複合体（３×５×２０ｍｍ、以下同
じ）の曲げ強度は下部支点間距離１５ｍｍ、試験速度
０．５mm／minの測定条件（以下同じ）において２．４
ＭＰａ、最大点変位は０．３６ｍｍ、弾性率は１０８Ｍ
Ｐａであつた。また、熱分解による重量減少からこの複
合体のキトサン／りん酸カルシウム結晶比を調査したと
ころ、略々１／１（重量比）であった。また、吸引ろ過
を行う前のキトサン−りん酸カルシウム複合体懸濁液
を、透過型電子顕微鏡で観察することにより、りん酸カ
ルシウム結晶の集合体が観察された。この電子線回折像
から、これらの結晶がＨＡｐのＣ軸方向に２０℃以内の
角度範囲で配向していることが確認された。
じ）の曲げ強度は下部支点間距離１５ｍｍ、試験速度
０．５mm／minの測定条件（以下同じ）において２．４
ＭＰａ、最大点変位は０．３６ｍｍ、弾性率は１０８Ｍ
Ｐａであつた。また、熱分解による重量減少からこの複
合体のキトサン／りん酸カルシウム結晶比を調査したと
ころ、略々１／１（重量比）であった。また、吸引ろ過
を行う前のキトサン−りん酸カルシウム複合体懸濁液
を、透過型電子顕微鏡で観察することにより、りん酸カ
ルシウム結晶の集合体が観察された。この電子線回折像
から、これらの結晶がＨＡｐのＣ軸方向に２０℃以内の
角度範囲で配向していることが確認された。
【００１８】［実施例２］実施例１と同様の方法により
表１記載の原料割合でりん酸カルシウム複合体を製造し
た。その結果を表１に示す。
表１記載の原料割合でりん酸カルシウム複合体を製造し
た。その結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】注）表１のキトサン−りん酸カルシウム複
合体を透過型電子顕微鏡（日本電子(株)製）により３万
〜１０万倍で観察した結果、いずれもりん酸カルシウム
結晶の集合体が確認され、集合体の大きさは長径１００
〜４００ｎｍ、短径３０〜６０ｎｍであった。また、そ
の電子線回折像からＨＡｐがＣ軸方向に３０°以内で配
向していることが確認された。表１の結果から明らかな
ように、キトサン−りん酸カルシウム複合体はキトサン
含有量の減少にともない硬くなり、柔軟性及び弾力性が
なくなることがわかる。
合体を透過型電子顕微鏡（日本電子(株)製）により３万
〜１０万倍で観察した結果、いずれもりん酸カルシウム
結晶の集合体が確認され、集合体の大きさは長径１００
〜４００ｎｍ、短径３０〜６０ｎｍであった。また、そ
の電子線回折像からＨＡｐがＣ軸方向に３０°以内で配
向していることが確認された。表１の結果から明らかな
ように、キトサン−りん酸カルシウム複合体はキトサン
含有量の減少にともない硬くなり、柔軟性及び弾力性が
なくなることがわかる。
【００２１】［実施例３］実施例１で製造したキトサン
−りん酸カルシウム複合体試料（Ａ）を表２に示す条件
で水熱処理した。その結果を合わせ表２に示す。
−りん酸カルシウム複合体試料（Ａ）を表２に示す条件
で水熱処理した。その結果を合わせ表２に示す。
【００２２】
【表２】
【００２３】表２から明らかな通り、水熱処理すること
により柔軟性(最大点変位)が向上することが分かる。ま
た、その効果は水熱処理温度が高い程高い。水熱処理温
度が高くなると一般的傾向として柔軟性は低下する。ま
た水熱処理時間が長い程効果は大きくなることが分か
る。従って用途により水熱処理条件を選択することが必
要である。
により柔軟性(最大点変位)が向上することが分かる。ま
た、その効果は水熱処理温度が高い程高い。水熱処理温
度が高くなると一般的傾向として柔軟性は低下する。ま
た水熱処理時間が長い程効果は大きくなることが分か
る。従って用途により水熱処理条件を選択することが必
要である。
【００２４】［実施例４］実施例１と同一の方法で製造
したキトサン−りん酸混合水溶液と水酸化カルシウム懸
濁液を、蒸留水５０００ｇの入った反応容器に同時に滴
下した。このとき、滴下速度を調整しながら滴下中の反
応容器内の溶液ｐＨを８．５〜９．５に保った。滴下終
了後、微量の水酸化カルシウムもしくはりん酸を添加し
てｐＨを８〜９に調整し、一昼夜攪拌下で保持した。こ
れを吸引濾過し、蒸留水５０００ｇで攪拌洗浄した後、
再度吸引濾過を行った。次いで更に、２００ＭＰａで圧
縮脱水することによりキトサン−りん酸カルシウム複合
体を得た。この複合体の物性を測定した結果、曲げ強度
２．３ＭＰａ、最大点変位０．３８ｍｍ、弾性率１０８
ＭＰａであった。これを透過型電子顕微鏡で観察するこ
とにより、りん酸カルシウム結晶の集合体が観察され
た。この電子線回折像から、これらの結晶がＨＡｐのＣ
軸方向に３０℃以内の角度範囲で配向していることが確
認された。
したキトサン−りん酸混合水溶液と水酸化カルシウム懸
濁液を、蒸留水５０００ｇの入った反応容器に同時に滴
下した。このとき、滴下速度を調整しながら滴下中の反
応容器内の溶液ｐＨを８．５〜９．５に保った。滴下終
了後、微量の水酸化カルシウムもしくはりん酸を添加し
てｐＨを８〜９に調整し、一昼夜攪拌下で保持した。こ
れを吸引濾過し、蒸留水５０００ｇで攪拌洗浄した後、
再度吸引濾過を行った。次いで更に、２００ＭＰａで圧
縮脱水することによりキトサン−りん酸カルシウム複合
体を得た。この複合体の物性を測定した結果、曲げ強度
２．３ＭＰａ、最大点変位０．３８ｍｍ、弾性率１０８
ＭＰａであった。これを透過型電子顕微鏡で観察するこ
とにより、りん酸カルシウム結晶の集合体が観察され
た。この電子線回折像から、これらの結晶がＨＡｐのＣ
軸方向に３０℃以内の角度範囲で配向していることが確
認された。
【００２５】［実施例５］キトサンを溶解させる水溶液
を１．５％乳酸水溶液にする以外、実施例１と同一の方
法で、キトサン−りん酸カルシウム複合体を得た。この
複合体の曲げ強度は２．８ＭＰａ、最大点変位は０．４
３ｍｍ、弾性率は１２８ＭＰａであった。また、熱分解
による重量減少からこの複合体のキトサン／りん酸カル
シウム比(重量)を調査したところ、ほぼ１／１であっ
た。また、吸引ろ過を行う前のキトサン−りん酸複合体
懸濁液を、透過型電子顕微鏡で観察することにより、り
ん酸カルシウム結晶の集合体が観察された。この電子線
回折像から、これらの結晶がＨＡｐのＣ軸方向に３０°
以内の角度範囲で配向していることが確認された。
を１．５％乳酸水溶液にする以外、実施例１と同一の方
法で、キトサン−りん酸カルシウム複合体を得た。この
複合体の曲げ強度は２．８ＭＰａ、最大点変位は０．４
３ｍｍ、弾性率は１２８ＭＰａであった。また、熱分解
による重量減少からこの複合体のキトサン／りん酸カル
シウム比(重量)を調査したところ、ほぼ１／１であっ
た。また、吸引ろ過を行う前のキトサン−りん酸複合体
懸濁液を、透過型電子顕微鏡で観察することにより、り
ん酸カルシウム結晶の集合体が観察された。この電子線
回折像から、これらの結晶がＨＡｐのＣ軸方向に３０°
以内の角度範囲で配向していることが確認された。
【００２６】［実施例６］塩化カルシウム１１１ｇに蒸
留水８８９ｇを加え、塩化カルシウム水溶液を得た。一
方、キトサン１００ｇを１％酢酸水溶液１９００ｇに溶
解し、キトサン水溶液を得た。上記キトサン水溶液と
４．３％（Ｐ２Ｏ５換算）りん酸ナトリウム水溶液１０
００ｇを混合し、キトサン−りん酸ナトリウム混合水溶
液を得た。こうして得られたキトサン−りん酸ナトリウ
ム混合水溶液を２５℃で攪拌中の塩化カルシウム水溶液
中に１０ml／minの速度で滴下し、ｐＨが８〜９になる
ように調整した。ｐＨの調整には微量の水酸化カルシウ
ム、もしくはりん酸を使用した。添加終了後、１昼夜攪
拌下で保持した。これを吸引ろ過し、蒸留水５０００ｇ
で攪拌洗浄した後、再度吸引ろ過を行った。次いで更
に、２００ＭＰａで圧縮脱水することによりキトサン−
りん酸カルシウム複合体を得た。この複合体の曲げ強度
は２．６ＭＰａ、最大点変位は０．５４ｍｍ、弾性率は
１１９ＭＰａであった。また、熱分解による重量減少か
らこの複合体のキトサン／りん酸カルシウム比(重量)を
調査したところ、ほぼ１／１であった。また、吸引ろ過
を行う前のキトサン−りん酸複合体懸濁液を、透過型電
子顕微鏡で観察することにより、りん酸カルシウム結晶
の集合体が観察された。この電子線回折像から、これら
の結晶がＨＡｐのＣ軸方向に４０°以内の角度範囲でで
配向していることが確認された。
留水８８９ｇを加え、塩化カルシウム水溶液を得た。一
方、キトサン１００ｇを１％酢酸水溶液１９００ｇに溶
解し、キトサン水溶液を得た。上記キトサン水溶液と
４．３％（Ｐ２Ｏ５換算）りん酸ナトリウム水溶液１０
００ｇを混合し、キトサン−りん酸ナトリウム混合水溶
液を得た。こうして得られたキトサン−りん酸ナトリウ
ム混合水溶液を２５℃で攪拌中の塩化カルシウム水溶液
中に１０ml／minの速度で滴下し、ｐＨが８〜９になる
ように調整した。ｐＨの調整には微量の水酸化カルシウ
ム、もしくはりん酸を使用した。添加終了後、１昼夜攪
拌下で保持した。これを吸引ろ過し、蒸留水５０００ｇ
で攪拌洗浄した後、再度吸引ろ過を行った。次いで更
に、２００ＭＰａで圧縮脱水することによりキトサン−
りん酸カルシウム複合体を得た。この複合体の曲げ強度
は２．６ＭＰａ、最大点変位は０．５４ｍｍ、弾性率は
１１９ＭＰａであった。また、熱分解による重量減少か
らこの複合体のキトサン／りん酸カルシウム比(重量)を
調査したところ、ほぼ１／１であった。また、吸引ろ過
を行う前のキトサン−りん酸複合体懸濁液を、透過型電
子顕微鏡で観察することにより、りん酸カルシウム結晶
の集合体が観察された。この電子線回折像から、これら
の結晶がＨＡｐのＣ軸方向に４０°以内の角度範囲でで
配向していることが確認された。
【００２７】
【発明の効果】本発明のキトサン−りん酸カルシウム複
合体はりん酸カルシウム結晶がキトサンに結着し、また
キトサンを良く被覆しているため優れた生体適合性を有
する。そしてりん酸カルシウム結晶がヒドロキシアパタ
イトであるときは更に優れた生体適合性を有する。更に
本発明複合体は有機−無機の複合体であるため、その量
比を任意に設定することにより、強度の大きいもの、柔
軟性のあるものを所望用途により容易に製造することが
できる。また複合体を水熱処理することにより、その効
果は更に大きくなる。以上のような特性を有することか
ら、本発明の複合体は人工骨材料として特に有用であ
る。
合体はりん酸カルシウム結晶がキトサンに結着し、また
キトサンを良く被覆しているため優れた生体適合性を有
する。そしてりん酸カルシウム結晶がヒドロキシアパタ
イトであるときは更に優れた生体適合性を有する。更に
本発明複合体は有機−無機の複合体であるため、その量
比を任意に設定することにより、強度の大きいもの、柔
軟性のあるものを所望用途により容易に製造することが
できる。また複合体を水熱処理することにより、その効
果は更に大きくなる。以上のような特性を有することか
ら、本発明の複合体は人工骨材料として特に有用であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 昭野 聡一 兵庫県明石市上の丸３丁目７−15 (72)発明者 福崎 裕延 茨城県つくば市千現２−８−７ ヴェルジ ェ101 (72)発明者 山口 勇 茨城県つくば市千現２−８−７ ヴェルジ ェ301 Ｆターム(参考） 4C081 AB03 AB04 AB05 AB12 AB13 AB18 AB19 BA17 BB07 CD091 CE11 CF012 CF032 DA03 DA04 DA05 DA06 DA12 DC13 DC14 EA02 EA04 EA05 EA06 4C090 AA03 AA07 BA47 BD24 CA07 CA12 CA18 DA10 DA22 4J037 AA08 AA10 CA22 CC02 DD02 EE08 EE28 EE33 EE35 EE43 FF17 FF30
Claims (7)
- 【請求項１】 キトサン上にりん酸カルシウム結晶が結
着してなるキトサン−りん酸カルシウム複合体。 - 【請求項２】 キトサン上にりん酸カルシウム結晶が結
着し、且つ当該結晶のＣ軸が配向してなる請求項１記載
のキトサン−りん酸カルシウム複合体。 - 【請求項３】 りん酸カルシウム結晶のＣ軸の配向度が
５０゜以内である請求項２記載のキトサン−りん酸カル
シウム複合体。 - 【請求項４】 キトサンとりん酸カルシウム結晶（Ｃａ
Ｏ＋Ｐ２Ｏ５）の割合が９９／１〜１／９９（重量比）
である請求項１、２、又は３記載の複合体。 - 【請求項５】 りん酸カルシウム結晶がヒドロキシアパ
タイトである請求項１、２、３又は４記載のキトサン−
りん酸カルシウム複合体。 - 【請求項６】 キトサン液にりん酸又は水溶性りん酸塩
を加え、これを水溶性カルシウム塩又は水酸化カルシウ
ム懸濁液に添加して沈殿を生成させる工程を含むキトサ
ン−りん酸カルシウム複合体の製造方法。 - 【請求項７】 生成した沈殿を水熱処理する工程をさら
に含む請求項６記載の複合体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20148099A JP4297393B2 (ja) | 1999-07-15 | 1999-07-15 | キトサン−りん酸カルシウム複合体及びその製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20148099A JP4297393B2 (ja) | 1999-07-15 | 1999-07-15 | キトサン−りん酸カルシウム複合体及びその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001026408A true JP2001026408A (ja) | 2001-01-30 |
| JP4297393B2 JP4297393B2 (ja) | 2009-07-15 |
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|---|---|---|---|
| JP20148099A Expired - Fee Related JP4297393B2 (ja) | 1999-07-15 | 1999-07-15 | キトサン−りん酸カルシウム複合体及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4297393B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003093494A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-02 | Kyocera Corp | 関節軟骨欠損修復材およびこれを用いた関節欠損修復部材 |
| JP2007146046A (ja) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 有機高分子マトリックスと鉱物との複合体およびその製造方法 |
| JP2010511474A (ja) * | 2006-12-08 | 2010-04-15 | ザ ユニバーシティ オブ ワイカト | 医療用調製物 |
| WO2012004637A1 (en) * | 2010-07-09 | 2012-01-12 | Indian Institute Of Technology Kanpur | Hydroxyapatite poly(etheretherketone) nanocomposities and method of manufacturing same |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04242660A (ja) * | 1990-12-28 | 1992-08-31 | Kyocera Corp | 生体移植材 |
| JPH08239311A (ja) * | 1995-03-03 | 1996-09-17 | Sekisui Plastics Co Ltd | 保湿性複合粒子およびその製造方法 |
| JPH08245302A (ja) * | 1995-03-16 | 1996-09-24 | Sekisui Plastics Co Ltd | 抗菌性材料 |
| JPH10101823A (ja) * | 1996-09-27 | 1998-04-21 | Agency Of Ind Science & Technol | リン酸カルシウム化合物−キチン及びキトサン複合材料及びその製造法 |
-
1999
- 1999-07-15 JP JP20148099A patent/JP4297393B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04242660A (ja) * | 1990-12-28 | 1992-08-31 | Kyocera Corp | 生体移植材 |
| JPH08239311A (ja) * | 1995-03-03 | 1996-09-17 | Sekisui Plastics Co Ltd | 保湿性複合粒子およびその製造方法 |
| JPH08245302A (ja) * | 1995-03-16 | 1996-09-24 | Sekisui Plastics Co Ltd | 抗菌性材料 |
| JPH10101823A (ja) * | 1996-09-27 | 1998-04-21 | Agency Of Ind Science & Technol | リン酸カルシウム化合物−キチン及びキトサン複合材料及びその製造法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 横川善之 他: "キトサンシートへのリン酸カルシウム生成", 日本セラミックス協会第11回秋季シンポジウム講演予稿集, vol. 2H16, JPN6008031966, 1 October 1998 (1998-10-01), pages 346, ISSN: 0001280992 * |
| 横川善之 他: "キトサンスポンジへのリン酸カルシウム生成", 日本セラミックス協会1999年年会講演予稿集, vol. 1I22, JPN6008031964, 25 March 1999 (1999-03-25), pages 162, ISSN: 0001280991 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003093494A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-02 | Kyocera Corp | 関節軟骨欠損修復材およびこれを用いた関節欠損修復部材 |
| JP2007146046A (ja) * | 2005-11-29 | 2007-06-14 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 有機高分子マトリックスと鉱物との複合体およびその製造方法 |
| JP2010511474A (ja) * | 2006-12-08 | 2010-04-15 | ザ ユニバーシティ オブ ワイカト | 医療用調製物 |
| WO2012004637A1 (en) * | 2010-07-09 | 2012-01-12 | Indian Institute Of Technology Kanpur | Hydroxyapatite poly(etheretherketone) nanocomposities and method of manufacturing same |
| US8652373B2 (en) | 2010-07-09 | 2014-02-18 | Indian Institute Of Technology Kanpur | Hydroxyapatite poly(etheretherketone) nanocomposites and method of manufacturing same |
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|---|---|
| JP4297393B2 (ja) | 2009-07-15 |
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