JP2004284933A - Fibrous calcium phosphate - Google Patents
Fibrous calcium phosphate Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004284933A JP2004284933A JP2003082521A JP2003082521A JP2004284933A JP 2004284933 A JP2004284933 A JP 2004284933A JP 2003082521 A JP2003082521 A JP 2003082521A JP 2003082521 A JP2003082521 A JP 2003082521A JP 2004284933 A JP2004284933 A JP 2004284933A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phosphate
- fibrous
- calcium phosphate
- calcium
- range
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維状リン酸カルシウム、及びその製造方法に関する。本発明はまた、生体材料として、特に骨芽細胞や肝細胞などの各種細胞の培養基材として有利に用いることができる多孔質リン酸カルシウム成形体、及びその製造方法にも関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体の骨欠損部の修復方法として、骨欠損部に骨と同等の材料から形成された多孔質成形体を充填して、この成形体の気孔にて新しい骨組織を形成する方法が知られている。特に最近では、多孔質形成体の骨形成能を高めるために、あらかじめ生体外にて骨芽細胞を培養した多孔質成形体を骨欠損部に充填することも検討されている。また、生体の内臓の代替物として人工的に培養した細胞を利用する技術も知られている。例えば、多孔質成形体に肝細胞を培養し、これを人工肝臓として利用する技術が知られている。
【０００３】
特許文献１には、骨欠損部修復用の多孔質成形体の材料として有利に用いることができる炭酸含有水酸アパタイトホイスカー及びその製造方法が記載されている。この文献には、炭酸含有水酸アパタイトホイスカーは、ホイスカーの相互の絡合により、比較的大きな間隙（気孔）を形成することができるので、間隙に新生骨組織が侵入しやすく、ホイスカー及び新生骨組織が一体化して新しい骨の形成を促進すると記載されている。この文献には、カルシウム塩とリン酸塩とを含む水溶液を尿素の存在下にて加熱すると、リン酸八カルシウム（以下、ＯＣＰと略記することがある）のホイスカーが生成し、このＯＣＰホイスカーが加水分解して炭酸含有水酸アパタイトホイスカーが生成すると記載されている。また、ＯＣＰホイスカーを約１２００℃まで加熱すると、α−リン酸三カルシウム（以下、α−ＴＣＰと略記することがある）とα−二リン酸カルシウムとの混合物からなるホイスカーを得ることができると記載されている。
【０００４】
非特許文献１には、β−リン酸三カルシウム（以下、β−ＴＣＰと略記することがある）粉末から形成された多孔質成形体（人工骨）が記載されている。この文献には、β−ＴＣＰの多孔質形成体を骨組織中に充填すると、多孔質形成体を足場とした骨細胞の形成と多孔質成形体の生体への吸収とが進行し、多孔質形成体の充填部位が自家骨に経時的に置換すると記載されている。
【０００５】
非特許文献２には、骨細胞（骨芽細胞）の培養に適した繊維状の炭酸含有水酸アパタイトから形成された多孔質成形体が記載されている。この文献には、メジアン径約２５０μｍの連通気孔（マクロポア）と、繊維と繊維との間にできた微細な気孔（ミクロポア）とを有する多孔質成形体が記載されている。
【０００６】
非特許文献３には、肝細胞を培養した多孔質成形体を人工肝臓として利用する技術が記載されている。この文献では、多孔質成形体として平均孔径が約５００μｍ、空隙率が９０％のポリウレタン発泡体が用いられている。
【０００７】
【特許文献１】
特許２６９１５９３号公報
【非特許文献１】
入江洋之，「自家骨に置換する人工骨」，セラミックス，３８（２００３）Ｎｏ．１，ｐ．５５−５７
【非特許文献２】
Ｍ．Ａｉｚａｗａ，Ｈ．Ｓｈｉｎｏｄａ等、外７名，「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ Ａｐａｔｉｔｅ Ｆｉｂｒｅ Ｓｃａｆｆｏｒｄ ｗｉｔｈ Ｌａｒｇｅ Ｐｏｒｅ Ｓｉｚｅ ａｎｄ Ｈｉｇｈ Ｐｏｒｏｓｉｔｙ ｆｏｒ Ｂｏｎｅ Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ”，Ｋｅｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ Ｍａｔｅｒ．，ｖｏｌ．２４０−２４２，６４７−６５０（２００３）
【非特許文献３】
船津和守等、外３名，「ヒト臨床を目指したハイブリッド型人工肝臓補助システムの開発」，生体材料，Ｖｏｌ．１５，Ｎｏ．６（１９９７），ｐ．３２２−３２９
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
骨細胞や肝細胞などの細胞の培養に用いる多孔質成形体には、細胞を成形体内部に取り込むための比較的大きな気孔（マクロポア）と細胞の培養に必要な培養液を内部に取り込むための比較的小さな気孔（ミクロポア）とが連続的に形成されていることが必要となる。この点、繊維状あるいはホイスカー状の炭酸含有水酸アパタイト、あるいはα−リン酸三カルシウムとα−二リン酸カルシウムとの混合物から形成した多孔質成形体は、β−リン酸三カルシウム粉末から形成した多孔質成形体やポリウレタン発泡体よりも有利である。
しかしながら、炭酸含有水酸アパタイトは、β−リン酸三カルシウムと比べて生体吸収性が低いという問題がある。また、α−リン酸三カルシウムとα−二リン酸カルシウムとの混合物では、α−二リン酸カルシウムが生体活性を示さず、また、炭酸含有水酸アパタイトよりも生体吸収性が低いという問題がある。
従って、本発明の課題は、生体吸収性が高い繊維状材料及びその製造方法を提供することにある。本発明の課題はまた、骨細胞や肝細胞などの各種細胞の培養に有利に用いることのできる、生体吸収性が高い多孔質成形体、及びその製造方法を提供することにもある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、リン酸三カルシウムからなる繊維状リン酸カルシウムにある。
【００１０】
本発明の繊維状リン酸カルシウムの好ましい態様を下記に示す。
（１）リン酸三カルシウムがα−リン酸三カルシウム及び／又はβ−リン酸三カルシウムである。
（２）さらに水酸アパタイトを含む。
【００１１】
本発明の繊維状リン酸カルシウムは、例えば、下記の（１）又は（２）の方法により製造することができる。
（１）カルシウム塩とリン酸塩とを含む水溶液を尿素の存在下にて加熱して、リン酸八カルシウム、リン酸水素カルシウム及び水酸アパタイトの混合物からなる繊維状リン酸カルシウムを生成させる工程と、得られた繊維状リン酸カルシウムを８００〜１５００℃の温度にて焼成することにより繊維状のリン酸三カルシウムを生成させる工程とを含むリン酸三カルシウムからなる繊維状リン酸カルシウムの製造方法。
（２）カルシウム塩とリン酸塩とを含む水溶液を尿素の存在下にて加熱して、カルシウム欠損型の水酸アパタイトからなる繊維状リン酸カルシウムを生成させる工程と、得られた繊維状リン酸カルシウムを８００〜１５００℃の温度にて焼成することにより繊維状のリン酸三カルシウムを生成させる工程とを含むリン酸三カルシウムからなる繊維状リン酸カルシウムの製造方法。
【００１２】
本発明はまた、リン酸三カルシウムからなる繊維状リン酸カルシウムの係合により形成された、直径が５０〜５００μｍの範囲にある気孔からなる連続気孔を有し、気孔率が８０〜９９％の範囲にあることを特徴とする多孔質リン酸カルシウム成形体にもある。
【００１３】
本発明の多孔質リン酸カルシウム成形体は、例えば、下記の（１）又は（２）の方法により製造することができる。
（１）カルシウム塩とリン酸塩とを含む水溶液を尿素の存在下にて加熱して、リン酸八カルシウム、リン酸水素カルシウム及び水酸アパタイトの混合物からなる繊維状リン酸カルシウムを生成させる工程、得られた繊維状リン酸カルシウムと粒子径が５０〜５００μｍの範囲にある可燃性球状材料との混合物スラリを調製する工程、混合物スラリを吸引ろ過して、繊維状リン酸カルシウムと可燃性球状材料との板状形成体を得る工程、そして板状形成体を８００〜１５００℃の温度にて焼成して、可燃性球状材料を焼却除去するとともに繊維状のリン酸三カルシウムを生成させる工程を含む多孔質リン酸カルシウム成形体の製造方法。
（２）カルシウム塩とリン酸塩とを含む水溶液を尿素の存在下にて加熱して、カルシウム欠損型の水酸アパタイトからなる繊維状リン酸カルシウムを生成させる工程、得られた繊維状リン酸カルシウムと粒子径が５０〜５００μｍの範囲にある可燃性球状材料との混合物スラリを調製する工程、混合物スラリを吸引ろ過して、繊維状リン酸カルシウムと可燃性球状材料との板状形成体を得る工程、そして板状形成体を８００〜１５００℃の温度にて焼成して、可燃性球状材料を焼却除去するとともに繊維状のリン酸三カルシウムを生成させる工程を含む多孔質リン酸カルシウム成形体の製造方法。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の繊維状リン酸カルシウムは、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）からなる。ＴＣＰは、α−ＴＣＰであってもよいし、β−ＴＣＰであってもよい。また、α−ＴＣＰとβ−ＴＣＰとの混合物であってもよい。
【００１５】
本発明の繊維状リン酸カルシウムでは、さらに水酸アパタイト（以下、ＨＡｐと略記することもある）を含んでいてもよい。α−ＴＣＰ、β−ＴＣＰ及びＨＡｐの生体吸収性は、一般に、α−ＴＣＰが最も高く、β−ＴＣＰが次に高く、そしてＨＡｐが最も低い値を示す。従って、α−ＴＣＰ、β−ＴＣＰ及びＨＡｐの混合割合を調整することによって、繊維の生体吸収性を調節することができる。
【００１６】
繊維状リン酸カルシウムの組成は、その繊維状リン酸カルシウムのＸ線回折パターン及び赤外線吸収スペクトルにより確認することができる。繊維状リン酸カルシウムの各成分の含有量比は、各成分のＸ線回折ピーク強度の相対値により算出することができる。α−ＴＣＰの含有量には（０３４面）、β−ＴＣＰの含有量には（０２１０）面、そしてＨＡｐの含有量には（２１１）面のピーク強度を用いることできる。本発明の繊維状リン酸カルシウムは、Ｘ線回折ピーク強度から算出されたＴＣＰの含有量が５０％以上にあることが好ましく、６０％以上にあることがより好ましく、８０％以上にあることがさらに好ましい。
【００１７】
本発明の繊維状リン酸カルシウムは、長さが６０〜２００μｍに範囲にあることが好ましい。アスペクト比は、２０〜１００の範囲にあることが好ましい。
【００１８】
本発明の繊維状リン酸カルシウムは、ＯＣＰ、ＤＣＰＡ及びＨＡｐの混合物からなる繊維状リン酸カルシウム、もしくはカルシウム欠損型の水酸アパタイト［Ｃａ１０−ｘ（ＨＰＯ４）ｘ（ＰＯ４）６−ｘ（ＯＨ）２−ｘ・ｎＨ２Ｏ、０＜ｘ≦１，ｎ＝０〜２．５、以下ＤＡｐと略記することがある］からなる繊維状リン酸カルシウムを焼成することによって製造することができる。上記のＯＣＰ、ＤＣＰＡ及びＨＡｐの混合物からなる繊維状リン酸カルシウムもしくはＤＡｐからなる繊維状リン酸カルシウムの焼成温度は、一般に８００〜１５００℃の範囲、好ましくは１０００〜１５００℃の範囲である。この温度範囲にて焼成すると、繊維形状を維持したままＯＣＰ、ＤＣＰＡ及びＨＡｐ、もしくはＤＡｐが分解して繊維形状のＴＣＰが生成する。焼成温度が１２００℃以下であると主としてβ−ＴＣＰが生成し、焼成温度が１２００℃を超えると主としてα−ＴＣＰが生成する傾向にある。焼成時間は、一般に１〜２０時間の範囲である。また、この焼成は、空気雰囲気下あるいは水蒸気雰囲気下で行なうことが好ましい。
【００１９】
ＯＣＰ、ＤＣＰＡ及びＨＡｐの混合物からなる繊維状リン酸カルシウムは、カルシウム塩とリン酸塩とを含む水溶液（反応原料液）を尿素の存在下にて加熱することによって製造することができる。反応原料液のカルシウム塩とリン酸塩との濃度の比は、ＣａとＰとのモル比（Ｃａ／Ｐ）に換算して、０．８〜３．０の範囲にあることが好ましく、１．０〜１．６７の範囲にあることがよりに好ましい。カルシウム塩としては、硝酸カルシウム、塩化カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、硫酸カルシウムなどを用いることができる。特に、硝酸カルシウムが好ましい。リン酸塩としては、リン酸水素二アンモニウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸アンモニウム、又はこれらの水和物を用いることができる。特に、リン酸水素二アンモニウムが好ましい。
【００２０】
尿素は、沈殿剤として作用し、尿素の分解によって発生するアンモニアが反応原料液のｐＨを調整し、ＯＣＰ、ＤＣＰＡ及びＨＡｐの混合物からなる繊維状リン酸カルシウムの均一な沈殿を生成させる機能を果たす。尿素の使用量は、リン酸塩０．１モルに対して、０．２〜１．０モルの範囲であることが好ましい。
【００２１】
反応原料液は、酸性水溶液であることが好ましい。酸としては、硝酸、塩酸、酢酸及び硫酸などを挙げることができる。特に、硝酸が好ましい。酸の濃度は、０．０１〜１．０モル／Ｌの範囲にあることが好ましく、０．０５〜０．５モル／Ｌの範囲にあることがより好ましい。
【００２２】
上記の反応原料液を加熱すると、ＯＣＰとＤＣＰＡとの混合物からなる繊維状物が生成する。この繊維状物を、反応原料液中でさらに加熱すると、ＯＣＰとＤＣＰＡとが加水分解してＨＡｐが生成する。この繊維状物中のＯＣＰとＤＣＰＡの全てがＨＡｐに加水分解しないうちに加熱を止めることによって、ＯＣＰ、ＤＣＰＡ及びＨＡｐからなる繊維状リン酸カルシウムを製造することができる。反応原料液の加熱温度は、ＯＣＰとＤＣＰＡとの混合物からなる繊維状物が生成するまでは、７０℃以上９０℃未満の温度であることが好ましく、７０〜８５℃の温度であることがより好ましい。加熱時間は、反応原料液の濃度などにより異なるが、一般に１０〜２５時間の範囲である。ＯＣＰとＤＣＰＡとの混合物からなる繊維状物生成後の加熱温度は、９０〜１８０℃の範囲にあることが好ましく、９０〜１３０℃の範囲であることがより好ましい。この加熱時間は、一般に１０〜２５時間の範囲である。
【００２３】
ＯＣＰ、ＤＣＰＡ及びＨＡｐの混合物からなる繊維状リン酸カルシウムが生成したことは、その繊維状リン酸カルシウムのＸ線回折パターン、及び赤外線吸収スペクトルにより確認できる。ＯＣＰ、ＤＣＰＡ、及びＨＡｐの含有量比は、Ｘ線回折のピーク強度比から算出することができる。ＯＣＰの含有量にはミラー指数（０１０）面、ＤＣＰＡの含有量には（０２０）面、ＨＡｐの含有量には（２１１）面の強度を用いることができる。ＯＣＰ、ＤＣＰＡ及びＨＡｐの含有量比は、ＯＣＰ：ＤＣＰＡ：ＨＡｐで、５〜９０：５〜５０：５〜５０であることが好ましい。
【００２４】
ＤＡｐからなる繊維状リン酸カルシウムもまた、カルシウム塩とリン酸塩とを含む水溶液（反応原料液）を尿素の存在下にて加熱することによって製造することができる。カルシウム塩とリン酸塩との濃度の比が、ＣａとＰとのモル比（Ｃａ／Ｐ）に換算して０．８以上１．６７未満の範囲（好ましくは、１．０〜１．３の範囲）にある反応原料液を、上記のＯＣＰ、ＤＣＰＡ及びＨＡｐの混合物からなる繊維状リン酸カルシウムの製造と同様に加熱して、ＯＣＰとＤＣＰＡとの混合物からなる繊維状物を生成させ、この繊維状物を、反応原料液中でさらに加熱して、ＯＣＰとＤＣＰＡの全量を加水分解させるとＤＡｐが生成する。ＯＣＰとＤＣＰＡとの混合物からなる繊維状物生成後の加熱温度は、９０〜１８０℃の範囲にあることが好ましく、９０〜１３０℃の範囲であることがより好ましい。この加熱時間は、一般に５０〜１００時間の範囲である。
【００２５】
ＤＡｐからなる繊維状リン酸カルシウムが生成したことは、その繊維状リン酸カルシウムのＸ線回折パターン、赤外線吸収スペクトル、及びＣａとＰとのモル比（Ｃａ／Ｐ）により確認できる。ＤＡｐは、Ｘ線回折パターン及び赤外線吸収スペクトルがそれぞれＨＡｐと同じであって、ＣａとＰとのモル比（Ｃａ／Ｐ）が１．６７よりも低い値を示す。
【００２６】
次に、本発明の多孔質リン酸カルシウム成形体について説明する。
本発明の多孔質リン酸カルシウム成形体は、上記のＴＣＰからなる繊維状リン酸カルシウムの係合により形成される。本発明の多孔質リン酸カルシウム成形体は、直径が５０〜５００μｍの範囲にある気孔（マクロポア）からなる連続気孔を含み、気孔率が８０〜９９％の範囲にある。気孔率は、９０〜９９％の範囲にあることが好ましく、９５〜９９％の範囲にあることがより好ましい。マクロポアは、細胞を成形体内部に取り込むための導通路として、あるいは取り込んだ細胞の足場として作用する。マクロポアの直径は、培養対象とする細胞の種類などに適宜調製する。例えば、骨芽細胞の場合には、１００〜２００μｍの範囲にあることが好ましく、１００〜１５０μｍの範囲にあることがより好ましい。
【００２７】
本発明の多孔質リン酸カルシウム成形体は、例えば、前記のＯＣＰ、ＤＣＰＡ及びＨＡｐの混合物からなる繊維状リン酸カルシウム、もしくはＤＡｐからなる繊維状リン酸カルシウムと、粒子径が５０〜５００μｍの範囲にある可燃性球状材料との混合物スラリを調製する工程、混合物スラリを吸引ろ過して、繊維状リン酸カルシウムと可燃性球状材料との板状形成体を得て、この板状形成体を８００〜１５００℃の温度にて焼成して、可燃性球状材料を焼却除去するとともにＴＣＰを生成させることにより製造することができる。
【００２８】
可燃性球状材料は、８００〜１５００℃の温度に加熱したときの灰分が１質量％以下となるものであることが好ましい。このような可燃性球状材料の材料の例としては、ポリメタルクリレート、ポリスチレン、ポリプロピレン、およびカーボンを挙げることができる。これらのうちで好ましいのはカーボンである。なお、可燃性球状材料は、真球であることが好ましいが、必ずしも真球である必要はなく、略球形状であればよい。
【００２９】
混合物スラリの溶媒には、水あるいは水とアルコールの混合溶液を用いることが好ましい。溶媒として水とアルコールの混合溶液を用いる場合、その比率は容積比で、通常は、水：アルコールが１：９９〜９９：１の範囲にあり、好ましくは２５：７５〜７５：２５の範囲にある。アルコールとしては、メタノール、エタノールなどの１価アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコールなどの２価アルコールを用いることができる。特に、エタノールが好ましい。
【００３０】
繊維状リン酸カルシウムと可燃性球状材料との使用量は、繊維状リン酸カルシウム１質量部に対して、１〜２０００質量部の範囲にあることが好ましく、１０〜１０００質量部の範囲にあることがより好ましい。
【００３１】
板状形成体の焼成により、可燃性球状材料を焼却除去されて、成形体に気孔ならびに気孔連続体が形成するとともに繊維状のＴＣＰが生成する。焼成時間は、板状成形体のサイズなどにより異なるが、一般に１〜２０時間の範囲である。
【００３２】
上記の多孔質リン酸カルシウム成形体の製造においては、混合物スラリに直径が１〜１０μｍの範囲にある可燃性微粒子材料を添加してもよい。この可燃性微粒子材料の添加により、多孔質リン酸カルシウム成形体に直径が１〜１０μｍの範囲にある気孔からなる連続気孔が形成される。この連続気孔は、細胞の培養液を内部に取り込むためのミクロポアとして作用する。可燃性微粒子材料としては、前記の可燃性球状材料と同じ材料のものを用いることができる。可燃性微粒子材料の使用量は、繊維状リン酸カルシウム１質量部に対して、１〜１０００質量部の範囲にあることが好ましく、１０〜５００質量部の範囲にあることがより好ましい。
【００３３】
多孔質リン酸カルシウム形成体は、上記の混合物スラリをスプレードライ法により乾燥して造粒粉末を得て、この造粒粉末から形成した形成体を焼成することによっても製造することもできる。
【００３４】
【実施例】
［実施例１］
（１）リン酸八カルシウム（ＯＣＰ）、リン酸水素カルシウム（ＤＣＰＡ）及び水酸アパタイト（ＨＡｐ）の混合物からなる繊維状リン酸カルシウムの製造
硝酸カルシウム四水和物、リン酸水素二アンモニウム、及び尿素を、硝酸カルシウム四水和物０．１モル／Ｌ、リン酸水素二アンモニウム０．１モル／Ｌ、尿素０．５モル／Ｌの濃度となるように０．１モル／Ｌの硝酸に溶解して、反応原料液を調製した。この反応原料液を、環流冷却器付きの反応容器に入れ、８０℃の温度で２４時間加熱した後、さらに９０℃の温度で２４時間加熱した。加熱終了後、反応容器内の生成物を取り出して、洗浄乾燥した。得られた生成物の形態を電子顕微鏡で観察したところ、繊維状であり、その長さは６０〜２００μｍの範囲であり、アスペクト比は２０〜１００の範囲であった。この生成物のＸ線回折パターン及び赤外線吸収スペクトルを測定したところ、この生成物は、ＯＣＰ、ＤＣＰＡ及びＨＡｐの混合物であることが確認された。また、ＯＣＰの（０１０）面のＸ線回折ピーク、ＤＣＰＡの（０２０）面のＸ線回折ピーク、及びＨＡｐの（２１１）面のＸ線回折ピーク強度の比から、ＯＣＰ、ＤＣＰＡ、及びＨＡｐの含有量比を算出したところ、その値（ＯＣＰ：ＤＣＰＡ：ＨＡｐ）は８０：１５：５であった。
【００３５】
（２）多孔質リン酸カルシウム成形体の製造
上記の生成物を、水／エタノール混合溶液（１／１［体積／体積］）に懸濁して、濃度１ｇ／Ｌのスラリを調製した。このスラリに、粒子径が１５０μｍ以下のカーボンビーズ（ニカビーズ、日本カーボン（株）製）を、生成物／カーボンビーズが１／２０（質量／質量）となる量にて添加した後、充分に撹拌し、生成物とカーボンビーズとの混合物スラリを調製した。この混合物スラリを吸引ろ過して、固形分（生成物とカーボンビーズの混合物）を板状に成形した。次いで、この板状成形体を、水蒸気雰囲気下にて１０５０℃の温度で５時間焼成して、カーボンビーズを焼却除去した。
【００３６】
こうして得られた成形体のＸ線回折パターン及び赤外線吸収スペクトルを測定したところ、この成形体はβ−ＴＣＰの単一相から形成されていることが確認された。この形成体の表面状態を電子顕微鏡で観察したところ、長さが６０〜２００μｍ、アスペクト比が２０〜１００の繊維同士が焼結していることが確認された。また、この成形体の気孔率を測定したところ、その値は９８％であった。さらに、この成形体の細孔分布を水銀ポロシメータにより測定したところ、１００μｍ以上の比較的大きな気孔と１０μｍ以下の比較的小さな気孔とが形成されていることが確認された（図１）。
【００３７】
［実施例２］
前記実施例１（２）の板状成形体の焼成温度を水蒸気雰囲気下にて１２００℃とした以外は、実施例１と同じ操作を行なって成形体を製造した。得られた成形体のＸ線回折パターン及び赤外線吸収スペクトルを測定したところ、この成形体はβ−ＴＣＰとα−ＴＣＰとの混合物から形成されていることが確認された。この成形体のβ−ＴＣＰとα−ＴＣＰとの含有量比を、Ｘ線回折パターンから読み取ったβ−ＴＣＰの（０２１０）面のピーク強度とα−ＴＣＰの（０３４）面のピーク強度との比から算出したところ、その値（β−ＴＣＰ：α−ＴＣＰ）は６０：４０であった。また、この成形体の気孔率は９８％であった。
【００３８】
［実施例３］
前記実施例１（２）の板状成形体の焼成温度を水蒸気雰囲気下にて１３００℃とした以外は、実施例１と同じ操作を行なって成形体を製造した。得られた成形体のＸ線回折パターン及び赤外線吸収スペクトルを測定したところ、この成形体は、α−ＴＣＰの単一相から形成されていることが確認された。また、この成形体の気孔率は９８％であった。
【００３９】
［実施例４］
前記実施例１（２）の板状成形体の焼成温度を空気雰囲気下にて１０５０℃とした以外は、実施例１と同じ操作を行なって成形体を製造した。得られた成形体のＸ線回折パターン及び赤外線吸収スペクトルを測定したところ、この成形体は、β−ＴＣＰの単一相から形成されていることが確認された。また、この成形体の気孔率は９８％であった。
【００４０】
［実施例５］
前記実施例１（２）の板状成形体の焼成温度を空気雰囲気下にて１２００℃とした以外は、実施例１と同じ操作を行なって成形体を製造した。得られた成形体のＸ線回折パターン及び赤外線吸収スペクトルを測定したところ、この成形体は、α−ＴＣＰとβ−ＴＣＰの混合物から形成されていることが確認された。この成形体のβ−ＴＣＰとα−ＴＣＰとの含有量比をＸ線回折パターンから読み取ったβ−ＴＣＰの（０２１０）面のピーク強度とα−ＴＣＰの（０３４）面のピーク強度との比から算出したところ、その値（β−ＴＣＰ：α−ＴＣＰ）は１０：９０であった。また、この成形体の気孔率は９８％であった。
【００４１】
［実施例６］
前記実施例１（２）の板状成形体の焼成温度を空気雰囲気下にて１３００℃とした以外は、実施例１と同じ操作を行なって成形体を製造した。得られた成形体のＸ線回折パターン及び赤外線吸収スペクトルを測定したところ、この成形体は、α−ＴＣＰの単一相から形成されていることが確認された。
【００４２】
［実施例７］
（１）カルシウム欠損型の水酸アパタイト（ＤＡｐ）からなる繊維状リン酸カルシウムの製造
前記実施例１と同じ組成の反応原料液を、８０℃の温度で２４時間加熱した後、さらに９０℃の温度で７２時間加熱した。得られた生成物の形態を電子顕微鏡で観察したところ、繊維状であり、その長さは６０〜２００μｍの範囲であり、アスペクト比は２０〜１００の範囲であった。生成物のカルシウムとリンとのモル比（Ｃａ／Ｐ）、Ｘ線回折、及び赤外線吸収スペクトルを測定したところ、この生成物は、Ｃａ／Ｐが１．５７のＤＡｐの単一相であることが確認された。
【００４３】
（２）多孔質リン酸カルシウム成形体の製造
上記の生成物を、水／エタノール混合溶液（１／１［体積／体積］）に懸濁して、濃度１ｇ／Ｌのスラリを調製した。このスラリに、粒子径１５０μｍ以下のカーボンビーズ（ニカビーズ、日本カーボン（株）製）を、生成物／カーボンビーズが１／２０（質量／質量）となる量にて添加した後、充分に撹拌し、生成物とカーボンビーズとの混合物スラリを調製した。この混合物スラリを吸引ろ過して、固形分（生成物とカーボンビーズの混合物）を板状に成形した。次いで、この板状成形体を、水蒸気雰囲気下にて１１００℃の温度で５時間焼成して、カーボンビーズを焼却除去した。
【００４４】
こうして得られた成形体のＸ線回折パターン及び赤外線吸収スペクトルを測定したところ、この成形体は、β−ＴＣＰとＨＡｐとの混合物から形成されていることが確認された。この成形体のβ−ＴＣＰとＨＡｐとの含有量比をＸ線回折パターンから読み取ったβ−ＴＣＰの（０２１０）面のピーク強度とＨＡｐの（２１１）のピーク強度との比から算出したところ、その値（β−ＴＣＰ：ＨＡｐ）は５０：５０であった。また、この成形体の気孔率は９８％であった。
【００４５】
［実施例８］
前記実施例７（２）の板状成形体の焼成温度を水蒸気雰囲気下にて１２００℃とした以外は、実施例１と同じ操作を行なって成形体を製造した。得られた成形体のＸ線回折パターン及び赤外線吸収スペクトルを測定したところ、この成形体は、α−ＴＣＰとＨＡｐとの混合物から形成されていることが確認された。この成形体のα−ＴＣＰとＨＡｐとの含有量比をＸ線回折パターンから読み取ったα−ＴＣＰの（０２１０）面のピーク強度とＨＡｐの（２１１）のピーク強度との比から算出したところ、その値（α−ＴＣＰ：ＨＡｐ）は５０：５０であった。また、この成形体の気孔率は９８％であった。
【００４６】
【発明の効果】
本発明のリン酸三カルシウムからなる繊維状リン酸カルシウムは、従来の水酸アパタイトホイスカーと比べて生体吸収性が高いので、生体内の骨欠損部に充填した際の自家骨との置換が進行し易い。また、本発明の多孔質リン酸カルシウム成形体は、細胞を内部に取り込むための気孔（マクロポア）と細胞の培養に必要な培養液を内部に取り込むための気孔（ミクロポア）とが連続的に形成されているので、骨細胞や肝細胞などの各種細胞の培養に有利に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例１にて製造した成形体の細孔分布を示す図である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to fibrous calcium phosphate and a method for producing the same. The present invention also relates to a porous calcium phosphate molded article that can be advantageously used as a biomaterial, particularly as a culture substrate for various cells such as osteoblasts and hepatocytes, and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
As a method for repairing a bone defect in a living body, a method is known in which a bone molded part is filled with a porous molded body made of a material equivalent to bone and a new bone tissue is formed in the pores of the molded body. I have. In particular, recently, in order to enhance the bone forming ability of the porous formed body, it has been studied to fill a bone defect with a porous formed body in which osteoblasts have been cultured in vitro in advance. Also, a technique using artificially cultured cells as a substitute for a viscera of a living body is known. For example, there is known a technique in which hepatocytes are cultured on a porous molded body and used as an artificial liver.
[0003]
[0004]
Non-Patent
[0005]
Non-Patent Document 2 describes a porous molded body formed from fibrous carbonate-containing hydroxyapatite suitable for culturing bone cells (osteoblasts). This document describes a porous molded body having continuous pores (macropores) having a median diameter of about 250 μm and fine pores (micropores) formed between fibers.
[0006]
Non-Patent Document 3 describes a technique in which a porous molded body obtained by culturing hepatocytes is used as an artificial liver. In this document, a polyurethane foam having an average pore diameter of about 500 μm and a porosity of 90% is used as a porous molded body.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2691593
[Non-patent document 1]
Hiroyuki Irie, "Artificial Bone Replaced with Autologous Bone", Ceramics, 38 (2003) No. 1, p. 55-57
[Non-patent document 2]
M. Aizawa, H .; Shinoda et al., And 7 others, "Development and Biological Evaluation Affiliate Fibre Scaffold with Large Pore Size and High Age for Age for Age for Knights in the Republic of Bones. , Vol. 240-242, 647-650 (2003)
[Non-Patent Document 3]
Kazumori Funatsu and three others, "Development of Hybrid Artificial Liver Aid System Aiming at Human Clinical Practice", Biomaterials, Vol. 15, No. 6 (1997), p. 322-329
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The porous compact used for culturing cells such as bone cells and hepatocytes has relatively large pores (macropores) for taking the cells into the compact and a medium for taking the culture solution required for culturing the cells. It is necessary that relatively small pores (micropores) are continuously formed. In this respect, a porous molded body formed from a fibrous or whisker-like carbonate-containing hydroxyapatite, or a mixture of α-tricalcium phosphate and α-calcium diphosphate is a porous molded body formed from β-tricalcium phosphate powder. It is more advantageous than a plastic molding or a polyurethane foam.
However, there is a problem that carbonate-containing hydroxyapatite has lower bioabsorbability than β-tricalcium phosphate. Further, in a mixture of α-tricalcium phosphate and α-calcium diphosphate, there is a problem that α-calcium diphosphate does not show bioactivity and has lower bioabsorbability than carbonate-containing hydroxyapatite.
Therefore, an object of the present invention is to provide a fibrous material having high bioabsorbability and a method for producing the fibrous material. Another object of the present invention is to provide a porous molded body having high bioabsorbability, which can be advantageously used for culturing various cells such as bone cells and hepatocytes, and a method for producing the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention resides in fibrous calcium phosphate comprising tricalcium phosphate.
[0010]
Preferred embodiments of the fibrous calcium phosphate of the present invention are shown below.
(1) The tricalcium phosphate is α-tricalcium phosphate and / or β-tricalcium phosphate.
(2) It further contains hydroxyapatite.
[0011]
The fibrous calcium phosphate of the present invention can be produced, for example, by the following method (1) or (2).
(1) heating an aqueous solution containing a calcium salt and a phosphate in the presence of urea to generate fibrous calcium phosphate comprising a mixture of octacalcium phosphate, calcium hydrogenphosphate and hydroxyapatite; Calcining the obtained fibrous calcium phosphate at a temperature of 800 to 1500 ° C. to produce fibrous tricalcium phosphate.
(2) a step of heating an aqueous solution containing a calcium salt and a phosphate in the presence of urea to generate a fibrous calcium phosphate composed of calcium-deficient hydroxyapatite; Baking at a temperature of about 1500 ° C. to produce fibrous tricalcium phosphate.
[0012]
The present invention also includes continuous pores having pores having a diameter in the range of 50 to 500 μm formed by engagement of fibrous calcium phosphate composed of tricalcium phosphate, and having a porosity in the range of 80 to 99%. There is also a porous calcium phosphate molded article characterized in that it has a certain characteristic.
[0013]
The porous calcium phosphate molded article of the present invention can be produced, for example, by the following method (1) or (2).
(1) heating an aqueous solution containing a calcium salt and a phosphate in the presence of urea to produce fibrous calcium phosphate comprising a mixture of octacalcium phosphate, calcium hydrogenphosphate, and hydroxyapatite; A step of preparing a mixture slurry of the obtained fibrous calcium phosphate and a combustible spherical material having a particle diameter in the range of 50 to 500 μm, suction-filtering the mixture slurry to form a plate-like form of the fibrous calcium phosphate and the combustible spherical material A step of obtaining a body, and a step of firing the plate-like formed body at a temperature of 800 to 1500 ° C. to incinerate and remove the combustible spherical material and to generate fibrous tricalcium phosphate. Manufacturing method.
(2) a step of heating an aqueous solution containing a calcium salt and a phosphate in the presence of urea to produce calcium-deficient hydroxyapatite-containing fibrous calcium phosphate; Preparing a mixture slurry with a combustible spherical material having a range of 50 to 500 μm, a step of suction-filtering the mixture slurry to obtain a plate-like formed body of fibrous calcium phosphate and the combustible spherical material, and A method for producing a porous calcium phosphate molded body, comprising a step of firing the formed body at a temperature of 800 to 1500 ° C. to incinerate and remove the combustible spherical material and to generate fibrous tricalcium phosphate.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The fibrous calcium phosphate of the present invention comprises tricalcium phosphate (TCP). TCP may be α-TCP or β-TCP. Further, a mixture of α-TCP and β-TCP may be used.
[0015]
The fibrous calcium phosphate of the present invention may further contain hydroxyapatite (hereinafter sometimes abbreviated as HAp). The bioabsorbability of α-TCP, β-TCP and HAp generally indicates the highest value for α-TCP, the next highest value for β-TCP, and the lowest value for HAp. Therefore, by adjusting the mixing ratio of α-TCP, β-TCP and HAp, the bioabsorbability of the fiber can be adjusted.
[0016]
The composition of the fibrous calcium phosphate can be confirmed by the X-ray diffraction pattern and the infrared absorption spectrum of the fibrous calcium phosphate. The content ratio of each component of the fibrous calcium phosphate can be calculated from the relative value of the X-ray diffraction peak intensity of each component. The peak intensity of the (034) plane can be used for the α-TCP content, the (0210) plane for the β-TCP content, and the (211) plane for the HAp content. In the fibrous calcium phosphate of the present invention, the TCP content calculated from the X-ray diffraction peak intensity is preferably at least 50%, more preferably at least 60%, even more preferably at least 80%. .
[0017]
The fibrous calcium phosphate of the present invention preferably has a length in the range of 60 to 200 μm. The aspect ratio is preferably in the range of 20 to 100.
[0018]
The fibrous calcium phosphate of the present invention is a fibrous calcium phosphate composed of a mixture of OCP, DCPA and HAp, or calcium-deficient hydroxyapatite [Ca 10-x (HPO 4 ) x (PO 4 ) 6-x (OH) 2-x ・ NH 2 O, 0 <x ≦ 1, n = 0 to 2.5, sometimes abbreviated as DAp hereafter]. The firing temperature of the above-mentioned fibrous calcium phosphate comprising a mixture of OCP, DCPA and HAp or fibrous calcium phosphate comprising DAp is generally in the range of 800 to 1500 ° C, preferably in the range of 1000 to 1500 ° C. When calcined in this temperature range, OCP, DCPA and HAp, or DAp are decomposed while maintaining the fiber shape, and fiber-shaped TCP is generated. When the firing temperature is 1200 ° C or lower, β-TCP is mainly generated, and when the firing temperature exceeds 1200 ° C, α-TCP is mainly generated. Firing times generally range from 1 to 20 hours. This firing is preferably performed in an air atmosphere or a steam atmosphere.
[0019]
The fibrous calcium phosphate composed of a mixture of OCP, DCPA and HAp can be produced by heating an aqueous solution (reaction raw material liquid) containing a calcium salt and a phosphate in the presence of urea. The ratio of the concentration of the calcium salt to the concentration of the phosphate in the reaction raw material liquid is preferably in the range of 0.8 to 3.0 in terms of the molar ratio of Ca to P (Ca / P), and preferably 1 to 3. More preferably, it is in the range of 0.0 to 1.67. As the calcium salt, calcium nitrate, calcium chloride, calcium hydroxide, calcium carbonate, calcium sulfate and the like can be used. Particularly, calcium nitrate is preferred. As the phosphate, diammonium hydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, ammonium dihydrogen phosphate, sodium dihydrogen phosphate, potassium dihydrogen phosphate, ammonium phosphate, or a mixture thereof Japanese products can be used. Particularly, diammonium hydrogen phosphate is preferred.
[0020]
Urea acts as a precipitant, and ammonia generated by the decomposition of urea adjusts the pH of the reaction raw material liquid, and functions to generate uniform precipitation of fibrous calcium phosphate composed of a mixture of OCP, DCPA and HAp. The amount of urea used is preferably in the range of 0.2 to 1.0 mol per 0.1 mol of phosphate.
[0021]
The reaction raw material liquid is preferably an acidic aqueous solution. Examples of the acid include nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, and sulfuric acid. In particular, nitric acid is preferred. The concentration of the acid is preferably in the range of 0.01 to 1.0 mol / L, and more preferably in the range of 0.05 to 0.5 mol / L.
[0022]
When the above-mentioned reaction raw material liquid is heated, a fibrous material composed of a mixture of OCP and DCPA is generated. When the fibrous material is further heated in the reaction raw material liquid, OCP and DCPA are hydrolyzed to generate HAp. By stopping the heating before all the OCP and DCPA in the fibrous material are hydrolyzed to HAp, a fibrous calcium phosphate composed of OCP, DCPA and HAp can be produced. The heating temperature of the reaction raw material liquid is preferably 70 ° C. or more and less than 90 ° C., and more preferably 70 to 85 ° C., until a fibrous material composed of a mixture of OCP and DCPA is generated. preferable. The heating time varies depending on the concentration of the reaction solution, but is generally in the range of 10 to 25 hours. The heating temperature after the formation of the fibrous material composed of the mixture of OCP and DCPA is preferably in the range of 90 to 180C, more preferably in the range of 90 to 130C. This heating time is generally in the range of 10 to 25 hours.
[0023]
The generation of fibrous calcium phosphate composed of a mixture of OCP, DCPA and HAp can be confirmed by the X-ray diffraction pattern of the fibrous calcium phosphate and the infrared absorption spectrum. The content ratio of OCP, DCPA, and HAp can be calculated from the peak intensity ratio of X-ray diffraction. The strength of the Miller index (010) plane can be used for the OCP content, the (020) plane can be used for the DCPA content, and the (211) plane can be used for the HAp content. The content ratio of OCP, DCPA and HAp in OCP: DCPA: HAp is preferably 5 to 90: 5 to 50: 5 to 50.
[0024]
The fibrous calcium phosphate composed of DAp can also be produced by heating an aqueous solution (reaction raw material liquid) containing a calcium salt and a phosphate in the presence of urea. The concentration ratio between the calcium salt and the phosphate is in the range of 0.8 or more and less than 1.67 (preferably 1.0 to 1.3) in terms of the molar ratio of Ca and P (Ca / P). Is heated in the same manner as in the production of fibrous calcium phosphate comprising a mixture of OCP, DCPA and HAp to produce a fibrous substance comprising a mixture of OCP and DCPA. The material is further heated in the reaction solution to hydrolyze the entire amount of OCP and DCPA to produce DAp. The heating temperature after the formation of the fibrous material composed of the mixture of OCP and DCPA is preferably in the range of 90 to 180C, more preferably in the range of 90 to 130C. This heating time is generally in the range of 50 to 100 hours.
[0025]
The generation of the fibrous calcium phosphate composed of DAp can be confirmed by the X-ray diffraction pattern, the infrared absorption spectrum, and the molar ratio of Ca and P (Ca / P) of the fibrous calcium phosphate. DAp has the same X-ray diffraction pattern and infrared absorption spectrum as HAp, and has a molar ratio of Ca to P (Ca / P) lower than 1.67.
[0026]
Next, the porous calcium phosphate molded article of the present invention will be described.
The porous calcium phosphate molded article of the present invention is formed by the engagement of the fibrous calcium phosphate comprising the above-mentioned TCP. The porous calcium phosphate molded article of the present invention includes continuous pores composed of pores (macropores) having a diameter in the range of 50 to 500 μm, and has a porosity in the range of 80 to 99%. The porosity is preferably in the range of 90 to 99%, more preferably in the range of 95 to 99%. The macropore acts as a conduction path for taking cells into the interior of the molded body, or as a scaffold for the taken cells. The diameter of the macropore is appropriately adjusted according to the type of cells to be cultured. For example, in the case of osteoblasts, it is preferably in the range of 100 to 200 μm, and more preferably in the range of 100 to 150 μm.
[0027]
The porous calcium phosphate molded article of the present invention is, for example, a fibrous calcium phosphate composed of a mixture of the above-described OCP, DCPA and HAp, or a fibrous calcium phosphate composed of DAp, and a combustible spherical material having a particle diameter in a range of 50 to 500 μm. A process of preparing a mixture slurry of the above, a suction filtration of the mixture slurry to obtain a plate-like formed body of fibrous calcium phosphate and a combustible spherical material, and firing this plate-shaped formed body at a temperature of 800 to 1500 ° C. Then, the inflammable spherical material is incinerated and removed, and TCP can be produced.
[0028]
Preferably, the combustible spherical material has an ash content of 1% by mass or less when heated to a temperature of 800 to 1500 ° C. Examples of such a combustible spherical material include polymetal acrylate, polystyrene, polypropylene, and carbon. Of these, carbon is preferred. The combustible spherical material is preferably a true sphere, but does not necessarily have to be a true sphere, and may have a substantially spherical shape.
[0029]
As the solvent for the mixture slurry, it is preferable to use water or a mixed solution of water and alcohol. When a mixed solution of water and alcohol is used as the solvent, the ratio is a volume ratio, usually, water: alcohol is in the range of 1:99 to 99: 1, preferably in the range of 25:75 to 75:25. is there. As the alcohol, a monohydric alcohol such as methanol and ethanol, and a dihydric alcohol such as ethylene glycol and propylene glycol can be used. Particularly, ethanol is preferred.
[0030]
The amount of the fibrous calcium phosphate and the combustible spherical material used is preferably in the range of 1 to 2000 parts by mass, more preferably in the range of 10 to 1000 parts by mass, per 1 part by mass of the fibrous calcium phosphate. .
[0031]
By sintering the plate-like formed body, the combustible spherical material is incinerated and removed, and pores and continuous pores are formed in the formed body, and fibrous TCP is generated. The firing time varies depending on the size of the plate-like molded body and the like, but generally ranges from 1 to 20 hours.
[0032]
In the production of the above-mentioned porous calcium phosphate compact, a combustible fine particle material having a diameter in the range of 1 to 10 μm may be added to the mixture slurry. By the addition of the combustible fine particle material, continuous pores having pores having a diameter in the range of 1 to 10 μm are formed in the porous calcium phosphate molded article. The continuous pores act as micropores for taking a culture solution of cells into the inside. As the combustible fine particle material, the same material as the above-described combustible spherical material can be used. The amount of the combustible fine particle material is preferably in the range of 1 to 1000 parts by mass, more preferably in the range of 10 to 500 parts by mass, per 1 part by mass of the fibrous calcium phosphate.
[0033]
The porous calcium phosphate formed body can also be produced by drying the above-mentioned mixture slurry by a spray drying method to obtain a granulated powder and firing the formed body formed from the granulated powder.
[0034]
【Example】
[Example 1]
(1) Production of fibrous calcium phosphate comprising a mixture of octacalcium phosphate (OCP), calcium hydrogen phosphate (DCPA) and hydroxyapatite (HAp)
Calcium nitrate tetrahydrate, diammonium hydrogen phosphate and urea were combined with 0.1 mol / L of calcium nitrate tetrahydrate, 0.1 mol / L of diammonium hydrogen phosphate and 0.5 mol / L of urea. It was dissolved in 0.1 mol / L nitric acid so as to have a concentration to prepare a reaction raw material liquid. This reaction raw material liquid was placed in a reaction vessel equipped with a reflux condenser, heated at a temperature of 80 ° C. for 24 hours, and further heated at a temperature of 90 ° C. for 24 hours. After the heating, the product in the reaction vessel was taken out, washed and dried. When the form of the obtained product was observed with an electron microscope, it was fibrous, its length was in the range of 60 to 200 µm, and its aspect ratio was in the range of 20 to 100. When the X-ray diffraction pattern and the infrared absorption spectrum of this product were measured, it was confirmed that this product was a mixture of OCP, DCPA and HAp. From the ratio of the X-ray diffraction peak of the (010) plane of the OCP, the X-ray diffraction peak of the (020) plane of DCPA, and the X-ray diffraction peak of the (211) plane of HAp, the OCP, DCPA, and HAp When the content ratio was calculated, the value (OCP: DCPA: HAp) was 80: 15: 5.
[0035]
(2) Production of porous calcium phosphate molded body
The above product was suspended in a water / ethanol mixed solution (1/1 [vol / vol]) to prepare a slurry having a concentration of 1 g / L. To this slurry, carbon beads having a particle diameter of 150 μm or less (Nikabeads, manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd.) were added in an amount of 1/20 (mass / mass) of the product / carbon beads, and then sufficiently stirred. Then, a mixture slurry of the product and the carbon beads was prepared. This mixture slurry was subjected to suction filtration to form a solid (a mixture of a product and carbon beads) into a plate shape. Next, this plate-like molded body was fired at a temperature of 1050 ° C. for 5 hours in a steam atmosphere to incinerate and remove the carbon beads.
[0036]
When the X-ray diffraction pattern and infrared absorption spectrum of the thus obtained molded article were measured, it was confirmed that this molded article was formed from a single phase of β-TCP. When the surface state of the formed body was observed with an electron microscope, it was confirmed that fibers having a length of 60 to 200 μm and an aspect ratio of 20 to 100 were sintered. When the porosity of this molded article was measured, the value was 98%. Further, when the pore distribution of the molded product was measured by a mercury porosimeter, it was confirmed that relatively large pores of 100 μm or more and relatively small pores of 10 μm or less were formed (FIG. 1).
[0037]
[Example 2]
A molded body was manufactured by performing the same operation as in Example 1 except that the sintering temperature of the plate-shaped molded body of Example 1 (2) was set to 1200 ° C. in a steam atmosphere. When the X-ray diffraction pattern and the infrared absorption spectrum of the obtained molded article were measured, it was confirmed that the molded article was formed from a mixture of β-TCP and α-TCP. The content ratio between β-TCP and α-TCP of this molded article was determined by comparing the peak intensity of the (0210) plane of β-TCP and the peak intensity of the (034) plane of α-TCP read from the X-ray diffraction pattern. When calculated from the ratio, the value (β-TCP: α-TCP) was 60:40. The porosity of this molded product was 98%.
[0038]
[Example 3]
A molded product was manufactured by performing the same operation as in Example 1 except that the firing temperature of the plate-shaped molded product of Example 1 (2) was set to 1300 ° C. in a steam atmosphere. When the X-ray diffraction pattern and the infrared absorption spectrum of the obtained molded article were measured, it was confirmed that the molded article was formed from a single phase of α-TCP. The porosity of this molded product was 98%.
[0039]
[Example 4]
A molded body was manufactured by performing the same operation as in Example 1 except that the sintering temperature of the plate-shaped molded body of Example 1 (2) was set to 1050 ° C. in an air atmosphere. When the X-ray diffraction pattern and the infrared absorption spectrum of the obtained molded article were measured, it was confirmed that the molded article was formed from a single phase of β-TCP. The porosity of this molded product was 98%.
[0040]
[Example 5]
A molded product was manufactured by performing the same operation as in Example 1 except that the sintering temperature of the plate-shaped molded product of Example 1 (2) was set to 1200 ° C. in an air atmosphere. When the X-ray diffraction pattern and the infrared absorption spectrum of the obtained molded article were measured, it was confirmed that the molded article was formed from a mixture of α-TCP and β-TCP. The ratio between the peak intensity of the (0210) plane of β-TCP and the peak intensity of the (034) plane of α-TCP obtained by reading the content ratio between β-TCP and α-TCP of the molded article from the X-ray diffraction pattern As a result, the value (β-TCP: α-TCP) was 10:90. The porosity of this molded product was 98%.
[0041]
[Example 6]
A molded product was manufactured by performing the same operation as in Example 1 except that the firing temperature of the plate-shaped molded product of Example 1 (2) was set to 1300 ° C. in an air atmosphere. When the X-ray diffraction pattern and the infrared absorption spectrum of the obtained molded article were measured, it was confirmed that the molded article was formed from a single phase of α-TCP.
[0042]
[Example 7]
(1) Production of fibrous calcium phosphate composed of calcium-deficient hydroxyapatite (DAp)
The reaction raw material liquid having the same composition as in Example 1 was heated at a temperature of 80 ° C. for 24 hours, and further heated at a temperature of 90 ° C. for 72 hours. When the form of the obtained product was observed with an electron microscope, it was fibrous, its length was in the range of 60 to 200 µm, and its aspect ratio was in the range of 20 to 100. When the molar ratio of calcium to phosphorus (Ca / P), X-ray diffraction, and infrared absorption spectrum of the product were measured, the product was found to be a single phase of DAp with a Ca / P of 1.57. Was confirmed.
[0043]
(2) Production of porous calcium phosphate molded body
The above product was suspended in a water / ethanol mixed solution (1/1 [vol / vol]) to prepare a slurry having a concentration of 1 g / L. To this slurry, carbon beads having a particle diameter of 150 μm or less (Nikabeads, manufactured by Nippon Carbon Co., Ltd.) were added in an amount of 1/20 (mass / mass) of the product / carbon beads, and then sufficiently stirred. A mixture slurry of the product and carbon beads was prepared. This mixture slurry was subjected to suction filtration to form a solid (a mixture of a product and carbon beads) into a plate shape. Next, the plate-like molded body was fired in a steam atmosphere at a temperature of 1100 ° C. for 5 hours to incinerate and remove the carbon beads.
[0044]
When the X-ray diffraction pattern and the infrared absorption spectrum of the thus obtained molded article were measured, it was confirmed that this molded article was formed from a mixture of β-TCP and HAp. The content ratio between β-TCP and HAp of this molded product was calculated from the ratio of the peak intensity of the (0210) plane of β-TCP and the peak intensity of (211) of HAp read from the X-ray diffraction pattern. Its value (β-TCP: HAp) was 50:50. The porosity of this molded product was 98%.
[0045]
Example 8
A molded product was produced by performing the same operation as in Example 1 except that the firing temperature of the plate-shaped molded product of Example 7 (2) was set to 1200 ° C. in a steam atmosphere. When the X-ray diffraction pattern and the infrared absorption spectrum of the obtained molded body were measured, it was confirmed that the molded body was formed from a mixture of α-TCP and HAp. The content ratio between α-TCP and HAp of the molded product was calculated from the ratio of the peak intensity of the (0210) plane of α-TCP and the peak intensity of (211) of HAp read from the X-ray diffraction pattern. Its value (α-TCP: HAp) was 50:50. The porosity of this molded product was 98%.
[0046]
【The invention's effect】
The fibrous calcium phosphate comprising tricalcium phosphate of the present invention has a higher bioabsorbability than a conventional hydroxyapatite whisker, so that replacement with autologous bone when filling a bone defect in a living body is easy to proceed. . In the porous calcium phosphate molded article of the present invention, pores (macropores) for taking in cells therein and pores (micropores) for taking in a culture solution necessary for culturing cells are continuously formed. Therefore, it can be advantageously used for culturing various cells such as bone cells and hepatocytes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing the pore distribution of a molded article produced in Example 1.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003082521A JP4764985B2 (en) | 2003-03-25 | 2003-03-25 | Fibrous calcium phosphate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003082521A JP4764985B2 (en) | 2003-03-25 | 2003-03-25 | Fibrous calcium phosphate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004284933A true JP2004284933A (en) | 2004-10-14 |
| JP4764985B2 JP4764985B2 (en) | 2011-09-07 |
Family
ID=33295797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003082521A Expired - Fee Related JP4764985B2 (en) | 2003-03-25 | 2003-03-25 | Fibrous calcium phosphate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4764985B2 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006254848A (en) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Meiji Univ | Bioreactor |
| US20100152317A1 (en) * | 2008-12-16 | 2010-06-17 | Showa-Ika Kogyo Co. Ltd | Biocompatible ceramic-polymer hybrids |
| JP2012016517A (en) * | 2010-07-09 | 2012-01-26 | Inoac Gijutsu Kenkyusho:Kk | Bone regeneration material and method for manufacturing the same |
| US20120136088A1 (en) * | 2008-12-16 | 2012-05-31 | Showa-Ika Kogyo Co. Ltd. | Biocompatible ceramic-polymer hybrids and calcium phosphate porous body |
| JP2012197203A (en) * | 2011-03-22 | 2012-10-18 | Meiji Univ | Calcium phosphate porous body and method for producing the same |
| CN104108693A (en) * | 2013-04-22 | 2014-10-22 | 赵柏松 | Preparation method of special-morphology lamellar crystal calcium phosphate powder |
| WO2019069825A1 (en) * | 2017-10-05 | 2019-04-11 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | COMPOSITE CONTAINING β-TCP SUBSTRATE AND OCP CRYSTAL LAYER, AND METHOD FOR PRODUCING SAME |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6021763A (en) * | 1983-07-15 | 1985-02-04 | ティーディーケイ株式会社 | Artificial bone material |
| JPS6090880A (en) * | 1983-10-25 | 1985-05-22 | 住友セメント株式会社 | Calcium phosphate porous body and manufacture |
| JPH0280311A (en) * | 1988-09-14 | 1990-03-20 | Erehon Kasei Kogyo Kk | Wet synthesizing process of hydroxyapatite |
| JPH0416600A (en) * | 1990-05-09 | 1992-01-21 | Karushiide:Kk | Production of carbonate-containing hydroxyapatite whisker |
| JPH0734329A (en) * | 1993-07-19 | 1995-02-03 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Production of calcium phosphate filament |
| JPH07116175A (en) * | 1993-10-27 | 1995-05-09 | Asahi Optical Co Ltd | Method or producing artificial root of tooth |
| JPH09278425A (en) * | 1996-02-07 | 1997-10-28 | Advance Co Ltd | Calcium phosphate compound |
| JPH10130099A (en) * | 1996-10-28 | 1998-05-19 | Nichias Corp | Production of hydroxyapatite whisker |
| JPH10167853A (en) * | 1996-12-11 | 1998-06-23 | Shigeharu Takagi | Porous ceramic compact for artificial bone material |
| JPH11255507A (en) * | 1998-03-10 | 1999-09-21 | Shiraishi Kogyo Kk | Production of hydroxyapatite |
| JP2000302567A (en) * | 1999-04-13 | 2000-10-31 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Calcium phosphate porous sintered compact and its production |
| JP2003055061A (en) * | 2001-08-15 | 2003-02-26 | Olympus Optical Co Ltd | Calcium phosphate ceramic porous body |
| JP2004284898A (en) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Makoto Kitamura | Calcium phosphate porous body and method of manufacturing the same |
-
2003
- 2003-03-25 JP JP2003082521A patent/JP4764985B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6021763A (en) * | 1983-07-15 | 1985-02-04 | ティーディーケイ株式会社 | Artificial bone material |
| JPS6090880A (en) * | 1983-10-25 | 1985-05-22 | 住友セメント株式会社 | Calcium phosphate porous body and manufacture |
| JPH0280311A (en) * | 1988-09-14 | 1990-03-20 | Erehon Kasei Kogyo Kk | Wet synthesizing process of hydroxyapatite |
| JPH0416600A (en) * | 1990-05-09 | 1992-01-21 | Karushiide:Kk | Production of carbonate-containing hydroxyapatite whisker |
| JPH0734329A (en) * | 1993-07-19 | 1995-02-03 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Production of calcium phosphate filament |
| JPH07116175A (en) * | 1993-10-27 | 1995-05-09 | Asahi Optical Co Ltd | Method or producing artificial root of tooth |
| JPH09278425A (en) * | 1996-02-07 | 1997-10-28 | Advance Co Ltd | Calcium phosphate compound |
| JPH10130099A (en) * | 1996-10-28 | 1998-05-19 | Nichias Corp | Production of hydroxyapatite whisker |
| JPH10167853A (en) * | 1996-12-11 | 1998-06-23 | Shigeharu Takagi | Porous ceramic compact for artificial bone material |
| JPH11255507A (en) * | 1998-03-10 | 1999-09-21 | Shiraishi Kogyo Kk | Production of hydroxyapatite |
| JP2000302567A (en) * | 1999-04-13 | 2000-10-31 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Calcium phosphate porous sintered compact and its production |
| JP2003055061A (en) * | 2001-08-15 | 2003-02-26 | Olympus Optical Co Ltd | Calcium phosphate ceramic porous body |
| JP2004284898A (en) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Makoto Kitamura | Calcium phosphate porous body and method of manufacturing the same |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006254848A (en) * | 2005-03-18 | 2006-09-28 | Meiji Univ | Bioreactor |
| JP4631049B2 (en) * | 2005-03-18 | 2011-02-16 | 学校法人明治大学 | Bioreactor |
| US20100152317A1 (en) * | 2008-12-16 | 2010-06-17 | Showa-Ika Kogyo Co. Ltd | Biocompatible ceramic-polymer hybrids |
| US20120136088A1 (en) * | 2008-12-16 | 2012-05-31 | Showa-Ika Kogyo Co. Ltd. | Biocompatible ceramic-polymer hybrids and calcium phosphate porous body |
| US8871167B2 (en) * | 2008-12-16 | 2014-10-28 | Meiji University | Biocompatible ceramic-polymer hybrids and calcium phosphate porous body |
| US8969430B2 (en) * | 2008-12-16 | 2015-03-03 | Showa-Ika Kogyo Co. Ltd. | Biocompatible ceramic-polymer hybrids |
| JP2012016517A (en) * | 2010-07-09 | 2012-01-26 | Inoac Gijutsu Kenkyusho:Kk | Bone regeneration material and method for manufacturing the same |
| JP2012197203A (en) * | 2011-03-22 | 2012-10-18 | Meiji Univ | Calcium phosphate porous body and method for producing the same |
| CN104108693A (en) * | 2013-04-22 | 2014-10-22 | 赵柏松 | Preparation method of special-morphology lamellar crystal calcium phosphate powder |
| WO2019069825A1 (en) * | 2017-10-05 | 2019-04-11 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | COMPOSITE CONTAINING β-TCP SUBSTRATE AND OCP CRYSTAL LAYER, AND METHOD FOR PRODUCING SAME |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4764985B2 (en) | 2011-09-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ferraz et al. | Hydroxyapatite nanoparticles: a review of preparation methodologies | |
| KR100444343B1 (en) | Bone substitution material and a method of its manufacture | |
| Raucci et al. | Hybrid composite scaffolds prepared by sol–gel method for bone regeneration | |
| Sánchez-Salcedo et al. | Upgrading calcium phosphate scaffolds for tissue engineering applications | |
| US20110295383A1 (en) | Bone substitute material for medical use and method of producing the same | |
| Sopyan et al. | Synthesis of nano sized hydroxyapatite powder using sol-gel technique and its conversion to dense and porous bodies | |
| US20050226939A1 (en) | Production of nano-sized hydroxyapatite particles | |
| KR100814730B1 (en) | Hierarchically nanoporous-macroporous bioactive glass and method for preparing thereof | |
| JP2000500110A (en) | Low temperature calcium phosphate apatite and method for producing the same | |
| JP2002535225A (en) | Inorganic green body and method for its production and use | |
| JP6663608B2 (en) | Bone defect reconstruction treatment kit, medical hard tissue reconstruction material, production method of product inorganic compound, and product inorganic compound | |
| JP2008541958A (en) | Modeled product | |
| WO2021039892A1 (en) | Medical calcium carbonate composition, related medical compositions, and production methods therefor | |
| JP4764985B2 (en) | Fibrous calcium phosphate | |
| Zhang et al. | Physicochemical and cytological properties of poorly crystalline calcium-deficient hydroxyapatite with different Ca/P ratios | |
| Wan et al. | Biomimetically precipitated nanocrystalline hydroxyapatite | |
| KR100498759B1 (en) | Method for manufacturing hydroxyapatite granule for biomaterials | |
| Swain | Processing of porous hydroxyapatite scaffold | |
| Hesaraki et al. | Investigation of an effervescent additive as porogenic agent for bone cement macroporosity | |
| RU2392007C2 (en) | Manufacture method of calcium phosphate-based porous material | |
| JP4790944B2 (en) | Cell culture method | |
| JPH0415062A (en) | Living body material with multiphase structure and its manufacture | |
| CN109091703B (en) | Rare earth element doped white phosphorus ore/gelatin three-dimensional porous composite material, and preparation method and application thereof | |
| Babini et al. | Towards biologically inspired materials | |
| JPH01100048A (en) | Production of calcium phosphate-based set material |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060116 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081001 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081017 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081216 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090707 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090904 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100917 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20101115 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110318 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20110419 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110413 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110517 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4764985 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140624 Year of fee payment: 3 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |