JP2005132659A - ヒドロキシアパタイトおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ヒドロキシアパタイトの新規な製造方法を提供する。
【解決手段】溶媒にカルシウムの塩または錯体と、少なくともリン化合物とを加える第1の工程と、酸化剤を加える第2の工程を含む。別法として溶媒に、カルシウムの塩または錯体と、酸化剤と、少なくともリン化合物とを加える方法もある。カルシウムの塩または錯体として、エチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸カルシウム塩、またはニトリロ三酢酸カルシウム塩を用いる。これらの化合物はカルシウム以外に水溶性金属イオンを含有しても構わないが、高純度なヒドロキシアパタイトを合成するために、Ca以外の金属がないことが望ましい。リン化合物として、リン酸またはリン酸水素二アンモニウムを用いる。第1の工程では、さらにアミン、または、アンモニウムイオンを有する化合物を加えることができる。第2の工程では、脱溶媒後に酸化剤を加えるか、溶液中に酸化剤を加えることができる。
【選択図】図1
【解決手段】溶媒にカルシウムの塩または錯体と、少なくともリン化合物とを加える第1の工程と、酸化剤を加える第2の工程を含む。別法として溶媒に、カルシウムの塩または錯体と、酸化剤と、少なくともリン化合物とを加える方法もある。カルシウムの塩または錯体として、エチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸カルシウム塩、またはニトリロ三酢酸カルシウム塩を用いる。これらの化合物はカルシウム以外に水溶性金属イオンを含有しても構わないが、高純度なヒドロキシアパタイトを合成するために、Ca以外の金属がないことが望ましい。リン化合物として、リン酸またはリン酸水素二アンモニウムを用いる。第1の工程では、さらにアミン、または、アンモニウムイオンを有する化合物を加えることができる。第2の工程では、脱溶媒後に酸化剤を加えるか、溶液中に酸化剤を加えることができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、ヒドロキシアパタイトに関する。
また、本発明は、ヒドロキシアパタイトの製造方法に関する。
また、本発明は、ヒドロキシアパタイトの製造方法に関する。
生体硬組織の代替材料に代表されるヒドロキシアパタイト(Ca10(PO4)6(OH)2)は、生体内に埋設しても拒否反応が起こらないため、現在、インプラント材や骨補填材として歯科医療や外科医療の分野で広く使用されている。また、吸着剤としての性能も高く、医療分野以外にも吸着剤、脱臭剤、光触媒の材料等に広く用いられている。
医療用の人工骨や骨補填材の材料として用いられているヒドロキシアパタイトは体内に埋没後、充填部分が空洞化しないよう、生体内で吸収されない高純度で結晶性の高い単一相ヒドロキシアパタイトが用いられている。
ヒドロキシアパタイトの合成方法として、魚骨や牛骨から製造する方法がある。600℃〜1200℃の温度で骨の有機物を燃焼させ、無機成分のアパタイトを得る。この骨から作成したアパタイトの中にはマグネシウムやストロンチウム、鉄など様々な微量元素が不純物として含まれている。このため品質にばらつきが大きく、医療分野への使用には適してはいない。このため、高純度の化学薬品から合成したヒドロキシアパタイトが求められている。
工業的には大量かつ効率よく生産できることから湿式法(沈殿法、加水分解法)が用いられる場合が多い。一般にカルシウムイオンを含有する懸濁液の中にリン酸イオンを含む水溶液を徐々に滴下して、反応後に約1週間の熟成を行い、粒子の小さい結晶性の低いアパタイトを合成する。その後、約800℃で焼成し結晶性の高いアパタイトを合成する。乾式法ではカルシウム化合物とリン化合物をアパタイトのCa/P比である1.67で混合し、1200℃程度で加熱して結晶性を向上させたアパタイトを合成する。他にも、水熱合成法などが知られている。しかしながら、これらの方法には後述のような問題点がある。
沈殿法は水酸化カルシウムスラリーにリン酸を滴下して合成する方法である。硝酸カルシウムとリン酸水素二アンモニウムをアルカリ域で反応させる方法などが知られているが、沈殿物がコロイド状となるため、ハンドリング性が優れないことと、不純物イオンの洗浄除去が困難であり、かつ化学組成の再現性が悪い欠点がある。
沈殿法を改良した加水分解法はリン酸水素カルシウム二水和物と炭酸カルシウムまたは水酸化ナトリウム、リン酸水素カルシウム無水和物と炭酸カルシウムを反応させて合成する方法が知られている。しかし、反応の原理が加水分解によるため、反応速度は試薬の加水分解速度に律速であり、長時間を要する欠点がある。
水熱合成法はオートクレーブを用いて高温、高圧の水熱条件下で合成する方法である。リン酸水素カルシウム二水和物、リン酸水素カルシウム無水和物または硝酸カルシウムとリン酸の水溶液から合成する方法がある。密封耐圧容器と高圧下で行うため、反応装置が高価になる欠点がある。
乾式法は固相反応による合成法である。リン酸水素カルシウム、ピロリン酸カルシウム、炭酸カルシウム、酸化カルシウム等の粉末をヒドロキシアパタイトの化学量論比の1.67に混合し、水蒸気雰囲気下にて1000〜1200℃の温度まで加熱して合成する方法である。水熱合成法と同様に密封耐圧容器と高圧下で行うため、反応装置が高価であるという欠点がある上、反応生成物の化学組成の再現性が悪い欠点がある。
また最近、水酸化カリウム水溶液中でカルシウムイオンとリン酸を反応させて、ヒドロキシアパタイトを合成する方法も報告されている(例えば、非特許文献1参照。)。高濃度の強塩基性化学浴を必要とするため、化学浴の厳密な組成管理が必要である。反応生成物はカルシウム欠損型の炭酸アパタイトを含有するヒドロキシアパタイトの粉体のため高純度のヒドロキシアパタイトを合成することは困難である。
また最近、エチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸カルシウム塩を出発原料として、ヒドロキシアパタイトを合成する方法が報告されている(例えば、非特許文献2,3参照。)。この方法は、アルキルアミンとエチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸カルシウム塩をアルコール中で反応させて得られた均一溶液中に、Ca/P=1.7になるようリン酸やリン酸アンモニウム塩を添加して合成したアルコール溶液をチタンやステンレス上に塗布可能で、形成した塗布膜を600℃以上で熱処理することによりヒドロキシアパタイトの薄膜を形成できる。この化学的湿式法は、混合比を変えることにより組成の制御が可能な上、目的の組成物と同じ混合比で混合するだけで(ヒドロキシアパタイトならCa/P=1.7)目的組成物が得られる特徴がある。また、化学的湿式法に代表されるゾルゲル法で用いられているアルコキシド含有溶液と比較して液の安定性が著しく高く、ディップ法、フローコート法、スプレー法などあらゆる塗布法に対応できる。さらに、被コート材の形状に依存せず、複雑な形状にも均一にコートできる。高価な装置や、製膜時に高度な真空、1000度以上の高温を必要とせず、比較的簡単な設備で薄膜が作成できる。
Material Science Research International, Vol9, No.2 pp149-153(2003) International Symposium on Advanced Technology ISAT-1st (Tokyo), P-55, 2002 International SPACC Symposium (Tokyo), P-36, 2002.
Material Science Research International, Vol9, No.2 pp149-153(2003) International Symposium on Advanced Technology ISAT-1st (Tokyo), P-55, 2002 International SPACC Symposium (Tokyo), P-36, 2002.
しかしながら、このヒドロキシアパタイトの製造方法では、薄膜作成と同程度の熱処理では除去できない有機物に由来するアモルファス成分が残存して、高純度なヒドロキシアパタイト粉体を合成することができないという欠点がある。
以上のように、高純度で単一相のヒドロキシアパタイトの粉体を作製することは容易ではない。
以上のように、高純度で単一相のヒドロキシアパタイトの粉体を作製することは容易ではない。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、ヒドロキシアパタイトの新規な製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、新規なヒドロキシアパタイトを提供することを目的とする。
また、本発明は、新規なヒドロキシアパタイトを提供することを目的とする。
本発明のヒドロキシアパタイトの製造方法は、溶媒に、カルシウムと塩または錯体を作っている化合物と、少なくともリン化合物とを加える第1の工程と、酸化剤を加える第2の工程を含む方法である。
ここで、カルシウムと塩または錯体を作っている化合物として、アミノポリカルボン酸のカルシウム塩または錯体を用いることができる。また、カルシウムと塩または錯体を作っている化合物として、アミノポリホスホン酸のカルシウム塩または錯体を用いることができる。アミノポリカルボン酸のカルシウム塩として、エチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸カルシウム塩を用いることができる。また、アミノポリカルボン酸のカルシウム塩として、ニトリロ三酢酸カルシウム塩を用いることができる。これらの化合物はカルシウム以外に水溶性金属イオンを含有しても構わないが、高純度なヒドロキシアパタイトを合成するためにはカルシウム以外の金属がないことが望ましい。
リン化合物として、リン酸化合物を用いることができる。
リン酸化合物として、リン酸を用いることができる。第1の工程では、さらにアンモニウムイオンを有する化合物、またはアミンを加えることができる。アンモニウムイオンを有する化合物としては水酸化アンモニウムを用いることができ、アミンとしてはジ−n−ブチルアミンを用いることができるが、他のアルキルアミン類を排除するものではない。
リン酸化合物として、リン酸を用いることができる。第1の工程では、さらにアンモニウムイオンを有する化合物、またはアミンを加えることができる。アンモニウムイオンを有する化合物としては水酸化アンモニウムを用いることができ、アミンとしてはジ−n−ブチルアミンを用いることができるが、他のアルキルアミン類を排除するものではない。
リン酸化合物として、リン酸水素二アンモニウムを用いることができる。第1の工程では、さらにアンモニウムイオンを有する化合物を加えることができる。アンモニウムイオンを有する化合物として、水酸化アンモニウムを用いることができる。
第2の工程では、脱溶媒した後に、酸化剤を加えることができる。酸化剤として、過酸化水素、硝酸、亜硝酸、三酸化二窒素、四酸化二窒素、硫酸、オゾン、酸素、過塩素酸、塩素酸、亜塩素酸、次亜塩素酸、さらし粉、ペルオキソ硫酸を用いることができる。酸化剤は上記の種類が挙げられるが、これに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせても良い。
第2の工程では、溶液中に酸化剤を加えることができる。酸化剤として、過酸化水素、硝酸、亜硝酸、三酸化二窒素、四酸化二窒素、硫酸、オゾン、酸素、過塩素酸、塩素酸、亜塩素酸、次亜塩素酸、さらし粉、ペルオキソ硫酸を用いることができる。酸化剤は上記の種類が挙げられるが、これに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせても良い。
本発明のヒドロキシアパタイトは、溶媒に、カルシウムと塩または錯体を作っている化合物と、少なくともリン化合物とを加える第1の工程と、酸化剤を加える第2の工程を含む方法により製造されるものである。
ここで、ヒドロキシアパタイトは、球状の形態を有する場合がある。
ここで、ヒドロキシアパタイトは、球状の形態を有する場合がある。
本発明のヒドロキシアパタイトの製造方法は、溶媒に、カルシウムと塩または錯体を作っている化合物と、酸化剤と、少なくともリン化合物とを加える方法である。
ここで、カルシウムと塩または錯体を作っている化合物として、アミノポリカルボン酸のカルシウム塩または錯体を用いることができる。また、カルシウムと塩または錯体を作っている化合物として、アミノポリホスホン酸のカルシウム塩または錯体を用いることができる。アミノポリカルボン酸のカルシウム塩として、エチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸カルシウム塩を用いることができる。また、アミノポリカルボン酸のカルシウム塩として、ニトリロ三酢酸カルシウム塩を用いることができる。これらの化合物はカルシウム以外に水溶性金属イオンを含有しても構わないが、高純度なヒドロキシアパタイトを合成するためにはカルシウム以外の金属がないことが望ましい。
リン化合物が、リン酸化合物を用いることができる。
リン酸化合物として、リン酸を用いることができる。
さらにアミンを加えることができる。アミンとしては、ジ−n−ブチルアミンを用いることができる。
または、さらにアンモニウムイオンを有する化合物を加えることができる。アンモニウムイオンを有する化合物としては、水酸化アンモニウムを用いることができる。
リン酸化合物として、リン酸を用いることができる。
さらにアミンを加えることができる。アミンとしては、ジ−n−ブチルアミンを用いることができる。
または、さらにアンモニウムイオンを有する化合物を加えることができる。アンモニウムイオンを有する化合物としては、水酸化アンモニウムを用いることができる。
酸化剤としては、過酸化水素、硝酸、亜硝酸、三酸化二窒素、四酸化二窒素、硫酸、オゾン、酸素、過塩素酸、塩素酸、亜塩素酸、次亜塩素酸、さらし粉、ペルオキソ硫酸を用いることができる。酸化剤は上記の種類が挙げられるが、これに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせても良い。
本発明のヒドロキシアパタイトは、溶媒に、カルシウムと塩または錯体を作っている化合物と、酸化剤と、少なくともリン化合物とを加える方法により製造されるものである。
ここで、ヒドロキシアパタイトは、球状の形態を有する場合がある。
ここで、ヒドロキシアパタイトは、球状の形態を有する場合がある。
本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。
本発明は、溶媒に、カルシウムと塩または錯体を作っている化合物と、少なくともリン化合物とを加える第1の工程と、酸化剤を加える第2の工程を含むので、ヒドロキシアパタイトの新規な製造方法を提供することができる。
本発明は、溶媒に、カルシウムと塩または錯体を作っている化合物と、少なくともリン化合物とを加える第1の工程と、酸化剤を加える第2の工程を含むので、ヒドロキシアパタイトの新規な製造方法を提供することができる。
本発明は、溶媒に、カルシウムと塩または錯体を作っている化合物と、酸化剤と、少なくともリン化合物とを加えるので、ヒドロキシアパタイトの新規な製造方法を提供することができる。
本発明のヒドロキシアパタイトは、上述の方法により製造されるので、新規なヒドロキシアパタイトを提供することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
まず、ヒドロキシアパタイトの製造方法について説明する。
ヒドロキシアパタイトの製造方法は、溶媒に、カルシウムと塩または錯体を作っている化合物と、少なくともリン化合物とを加える第1の工程と、酸化剤を加える第2の工程を含む方法である。
まず、ヒドロキシアパタイトの製造方法について説明する。
ヒドロキシアパタイトの製造方法は、溶媒に、カルシウムと塩または錯体を作っている化合物と、少なくともリン化合物とを加える第1の工程と、酸化剤を加える第2の工程を含む方法である。
第1の工程における、カルシウムと塩または錯体を作っている化合物としては、アミノポリカルボン酸のカルシウム塩または錯体を挙げることができる。アミノポリカルボン酸のカルシウム塩としては、たとえばエチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸カルシウム塩、ニトリロ三酢酸カルシウム塩などを挙げることができる。これらの化合物はカルシウム以外に水溶性金属イオンを含有しても構わないが、高純度なヒドロキシアパタイトを合成するためにはカルシウム以外の金属がないことが望ましい。
アミノポリカルボン酸のカルシウム塩または錯体は、アミノポリカルボン酸またはその化合物とカルシウム化合物から作られる。
本発明に用いられるアミノポリカルボン酸としては、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、1,2−プロパンジアミン四酢酸、1,3−プロパンジアミン四酢酸、N−ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、N,N’−ジヒドロキシエチルエチレンジアミン二酢酸、2−ヒドロキシ1,3−プロパンジアミン四酢酸、トリエチレンテトラミン六酢酸、ニトリロ三酢酸、ニトリロ三プロピオン酸、カルボキシエチルイミノ二酢酸、カルボキシエチルイミノ二プロピオン酸、イミノ二酢酸、イミノ二プロピオン酸、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、ヒドロキシエチルイミノ二プロピオン酸、メトキシエチルイミノ二酢酸、アラニン−N,N−二酢酸、セリン−N,N−二酢酸、イソセリン−N,N−二酢酸、アスパラギン酸−N,N−二酢酸、グルタミン酸−N,N−二酢酸など、およびその塩が挙げられるが、これに限定されない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせても良い。
本発明に用いられるカルシウム化合物としては臭化カルシウム、塩化カルシウム、炭酸カルシウム、ヨウ化カルシウム、硝酸カルシウム、蓚酸カルシウム、酢酸カルシウム、水酸化カルシウム、ジメトキシカルシウム、ジエトキシカルシウム、ジプロポキシカルシウム、ジ−i−プロポキシカルシウム、ジ−i−ブトキシカルシウム、ジブトキシカルシウム、ジ−sec−ブトキシカルシウムなどが挙げられるがこれらに限定されない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせても良い。
第1の工程における、カルシウムと塩または錯体を作っている化合物としては、アミノポリホスホン酸のカルシウム塩または錯体を挙げることができる。これらの化合物はカルシウム以外に水溶性金属イオンを含有しても構わないが、高純度なヒドロキシアパタイトを合成するためにはカルシウム以外の金属がないことが望ましい。
アミノポリホスホン酸のカルシウム塩または錯体は、アミノポリホスホン酸またはその化合物とカルシウム化合物から作られる。
本発明に用いられるアミノポリホスホン酸としては、エチレンジアミン−N,N’−ビス(メチレンホスホン酸)、エチレンジアミンテトラキスメチレンホスホン酸、ニトリロトリスメチレンホスホン酸など、およびその塩が挙げられるが、これに限定されない。
本発明に用いられるカルシウム化合物としては、上述したものを用いることができる。
本発明に用いられるカルシウム化合物としては、上述したものを用いることができる。
第1の工程における、カルシウムと塩または錯体を作っている化合物は、上述のアミノポリカルボン酸のカルシウム塩または錯体、ならびにアミノポリホスホン酸のカルシウム塩または錯体に限定されない。このほか、例えば、グリシンなどのアミノ酸類、シュウ酸などのカルボン酸類、乳酸などのヒドロキシ酸類、エチレンジアミンなどのアミン類のカルシウム塩または錯体などカルシウムと錯体や塩を形成する物質全てを用いることができる。
本発明に用いられるリン化合物としては、オルトリン酸、メタリン酸、二リン酸、次リン酸、リン酸ジメチル、リン酸ジエチル、リン酸ジブチル、リン酸ジイソプロピルリン酸メチル、リン酸エチル、リン酸プロピル、リン酸イソプロピル、リン酸ブチル、リン酸ラウリル、リン酸ステアリル、リン酸2−エチルヘキシル、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリプロピル、リン酸トリ−i−ブチル、リン酸トリブチル、リン酸トリ−sec−ブチル、リン酸トリオクチル、リン酸トリクレジル、リン酸トリス(2−エチルヘキシル)、リン酸トリス(2−ブトキシエチル)、リン酸トリトル、亜リン酸ジエチル、亜リン酸トリメチル、亜リン酸トリエチル、ホスホノ酢酸、ホスホノ蟻酸、ホスホノプロピオン酸、トリフェニルホスフィンオキサイド、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸テトラブチルアンモニウム、アデノシン一リン酸、アデノシン二リン酸、アデノシン三リン酸、イノシン酸、グアニル酸等、およびその塩などが挙げられるがカルシウム以外の金属を含有しないリン酸および亜リン酸化合物であればこれらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせても良い。
リン化合物は、組成物中のCa/P比が0.1〜10.0、より好ましくは1.0〜2.0となる様に添加される。
第1の工程では、さらにアミンを加えることができる。本発明に用いられるアミンとしては、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、イソブチルアミン、sec−ブチルアミン、t−ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、アミルアミン、ジアミルアミン、ジブチルアミン、ジ−sec−ブチルアミン、ジ−ter−ブチルアミン、ジイソブチルアミンン、エチル−ブチルアミン、エチル−プロピルアミン、エチル−イソプロピルアミン、イソプロピル−ブチルアミン、ジヘキシルアミン、ジオクチルアミン、ジペンチルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ベンジルアミン、アニリン、ジメチルアニリン、フェニルメチルアミン、フェニルエチルアミン、アミノピリジン、ジメチルアミノピリジンなどが挙げられるがこれらに限定されない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせても良い。
第1の工程では、さらにアンモニウムイオンを有する化合物を加えることができる。本発明に用いられるアンモニウムイオンを有する化合物としては、水酸化アンモニウム、硝酸アンモニウム、塩化アンモニウム、過塩素酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、亜硫酸アンモニウム、フッ化アンモニウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸三アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、チオシアン酸アンモニウム、チオ硫酸アンモニウム、ギ酸アンモニウム、シュウ酸アンモニウム、シュウ酸水素アンモニウム、クエン酸三アンモニウム、クエン酸二水素アンモニウム、酒石酸水素アンモニウム、酒石酸アンモニウムなどが挙げられるがこれらに限定されない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせても良い。
第1の工程で加えることができるものとしては、上述のアミン、またはアンモニウムイオンを有する化合物に限定されない。このほか、水酸化ナトリウム、酢酸ナトリウム等のナトリウム塩、水酸化カリウム、酢酸カリウム等のカリウム塩など溶媒中でカルシウムの錯体または塩と反応して可溶化できるカチオン類の物質全てを挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせても良い。
本発明に用いられる極性溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール等の低級アルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル、水などが挙げられるが、これらに限定されない。またこれらの極性溶媒は単独で用いてもよく、2種以上組み合わせても良い。
第1の工程では、pHが3〜13の範囲にあることが好ましい。pHが3以上であると、合成時、反応系に二酸化炭素が混入しないため、単一相のヒドロキシアパタイトが合成できるという利点がある。pHが13以下であると、結晶性の高いヒドロキシアパタイトが合成できるという利点がある。
第2の工程では、第1の工程により得られた溶液を脱溶媒した後、生成物を溶媒に分散させて酸化剤を加えることができる。
また、第2の工程では、第1の工程により得られた溶液中に酸化剤を加えることができる。この場合、溶液は透明であることが好ましい。その理由は、溶液中のカルシウム化合物とリン化合物が完全に均一に混合していることを確認するためである。
また、第2の工程では、第1の工程により得られた溶液中に酸化剤を加えることができる。この場合、溶液は透明であることが好ましい。その理由は、溶液中のカルシウム化合物とリン化合物が完全に均一に混合していることを確認するためである。
酸化剤としては、過酸化水素、硝酸、亜硝酸、三酸化二窒素、四酸化二窒素、硫酸、オゾン、酸素、過塩素酸、塩素酸、亜塩素酸、次亜塩素酸、さらし粉、ペルオキソ硫酸などを挙げることができるが、これに限定されるものではない。。これらの酸化剤は単独で用いてもよく、2種以上組み合わせても良い。
第1の工程により得られた生成物の酸化方法は、上述の脱溶媒した後に酸化剤を加える方法、または第1の工程により得られた溶液中に酸化剤を加える方法に限定されず、他の酸化方法と組み合わせてもよい。他の酸化方法としては、空気雰囲気中高温で焼成する方法、酸素雰囲気中高温で焼成する方法、溶液中に気体の酸化剤、酸素やオゾンなどを単独もしくは2種以上組み合わせてバブリングする方法などを挙げることができる。
つぎに、ヒドロキシアパタイトの他の製造方法について説明する。
ヒドロキシアパタイトの製造方法は、溶媒に、カルシウムと塩または錯体を作っている化合物と、酸化剤と、少なくともリン化合物とを加える方法である。
ヒドロキシアパタイトの製造方法は、溶媒に、カルシウムと塩または錯体を作っている化合物と、酸化剤と、少なくともリン化合物とを加える方法である。
カルシウムと塩または錯体を作っている化合物としては、アミノポリカルボン酸のカルシウム塩または錯体を挙げることができる。アミノポリカルボン酸のカルシウム塩としては、たとえばエチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸カルシウム塩、ニトリロ三酢酸カルシウム塩などを挙げることができる。これらの化合物はカルシウム以外に水溶性金属イオンを含有しても構わないが、高純度なヒドロキシアパタイトを合成するためにはカルシウム以外の金属がないことが望ましい。
アミノポリカルボン酸のカルシウム塩または錯体は、アミノポリカルボン酸またはその化合物とカルシウム化合物から作られる。本発明に用いられるアミノポリカルボン酸は、上述した例と同様である。本発明に用いられるカルシウム化合物は、上述した例と同様である。
第1の工程における、カルシウムと塩または錯体を作っている化合物としては、アミノポリホスホン酸のカルシウム塩または錯体を挙げることができる。これらの化合物はカルシウム以外に水溶性金属イオンを含有しても構わないが、高純度なヒドロキシアパタイトを合成するためにはカルシウム以外の金属がないことが望ましい。
アミノポリホスホン酸のカルシウム塩または錯体は、アミノポリホスホン酸またはその化合物とカルシウム化合物から作られる。本発明に用いられるアミノポリホスホン酸は、上述した例と同様である。本発明に用いられるカルシウム化合物は、上述した例と同様である。
カルシウムと塩または錯体を作っている化合物は、上述のアミノポリカルボン酸のカルシウム塩または錯体、ならびにアミノポリホスホン酸のカルシウム塩または錯体に限定されない。このほかの化合物は、上述した例と同様である。
本発明に用いられるリン化合物は、上述した例と同様である。リン化合物は、組成物中のCa/P比が上述した例と同様な範囲となる様に添加される。
さらにアミンを加えることができる。本発明に用いられるアミンは、上述した例と同様である。
さらにアンモニウムイオンを有する化合物を加えることができる。本発明に用いられるアンモニウムイオンを有する化合物は、上述した例と同様である。
加えることができるものとしては、上述のアミン、またはアンモニウムイオンを有する化合物に限定されない。このほか、加えることができるものは、上述した例と同様である。
本発明に用いられる極性溶媒は、上述した例と同様である。
本発明におけるpHの範囲は、上述したpHの範囲と同様である。
本発明におけるpHの範囲は、上述したpHの範囲と同様である。
本発明に用いる酸化剤は、上述した例と同様である。酸化方法は、他の酸化方法と組み合わせてもよい。他の酸化方法は、上述した例と同様である。
つぎに、上述の方法により生成されたヒドロキシアパタイトについて説明する。
上述の方法により得られたヒドロキシアパタイトは、純度が95〜98質量%の範囲内にある。このヒドロキシアパタイトの純度をさらに高くする方法としては、合成時に酸性条件下で反応を行う、二酸化炭素の溶解度が小さい溶媒の選定、脱気した溶媒を用いるなどを挙げることができる。
上述の方法により得られたヒドロキシアパタイトは、純度が95〜98質量%の範囲内にある。このヒドロキシアパタイトの純度をさらに高くする方法としては、合成時に酸性条件下で反応を行う、二酸化炭素の溶解度が小さい溶媒の選定、脱気した溶媒を用いるなどを挙げることができる。
上述の方法により得られたヒドロキシアパタイトの不純物としては、一部炭酸で置換されたカルシウム欠損型のヒドロキシアパタイトの存在が考えられる。その理由は、酸化剤による有機物分解時に発生する二酸化炭素や空気中の二酸化炭素が溶媒に溶解して、一部炭酸で置換されたカルシウム欠損型のヒドロキシアパタイトが発生すると考えられる。
上述の方法により得られたヒドロキシアパタイトは球状の形態を有している。具体的には、(球の中心から360度全方向に棒状のヒドロキシアパタイトの結晶が同じ長さに成長して球形を形成している。
以上のことから、本発明を実施するための最良の形態によれば、溶媒に、カルシウムと塩または錯体を作っている化合物と、少なくともリン化合物とを加える第1の工程と、酸化剤を加える第2の工程を含むので、ヒドロキシアパタイトの新規な製造方法を提供することができる。
本発明は、溶媒に、カルシウムと塩または錯体を作っている化合物と、酸化剤と、少なくともリン化合物とを加えるので、ヒドロキシアパタイトの新規な製造方法を提供することができる。
本発明のヒドロキシアパタイトは、上述の方法により製造されるので、新規なヒドロキシアパタイトを提供することができる。
なお、本発明は上述の発明を実施するための最良の形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。
つぎに、本発明にかかる実施例について具体的に説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではないことはもちろんである。
[実施例1]
高純度ヒドロキシアパタイト粉体の合成
1000mLのビーカーに900mLの精製水をホットスターラーで75℃まで加熱して、撹拌しながらエチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸40.88g(139.88mmol)を加えて懸濁溶液を得た。これに酢酸カルシウム一水和物24.88g(141.22mmol)を添加した後、75℃を保持したまま約60分間加熱撹拌した。その後、室温まで放冷して24時間放置した後、析出した結晶を濾取して水洗、エタノール洗浄、エーテル洗浄し、44.8g(122.29mmol)の白色結晶を得た。得られた結晶は、元素分析、赤外線吸収スペクトル、NMRによってエチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸カルシウム塩の二水和物であることが確認できた。
高純度ヒドロキシアパタイト粉体の合成
1000mLのビーカーに900mLの精製水をホットスターラーで75℃まで加熱して、撹拌しながらエチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸40.88g(139.88mmol)を加えて懸濁溶液を得た。これに酢酸カルシウム一水和物24.88g(141.22mmol)を添加した後、75℃を保持したまま約60分間加熱撹拌した。その後、室温まで放冷して24時間放置した後、析出した結晶を濾取して水洗、エタノール洗浄、エーテル洗浄し、44.8g(122.29mmol)の白色結晶を得た。得られた結晶は、元素分析、赤外線吸収スペクトル、NMRによってエチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸カルシウム塩の二水和物であることが確認できた。
得られたエチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸カルシウム塩二水和物5.48g(14.96mmol)を200mLの三角フラスコの中でエタノール46.22g(1.00mol)に分散させ、ジ−n−ブチルアミン4.42g(34.20mmol)を加えて約75℃で16時間還流した後、さらにジ−n−ブチルアミン1.76g(13.62mmol)を加えて透明溶液を得た。この透明液をマグネチックスターラーで撹拌しながら純度85%リン酸1.04g(リン酸9.02mmol)を含むエタノールを滴下してCa:P=1.7:1である透明な組成物を得た。
この組成物をホットプレート上で80℃に加熱した蒸発皿上で脱溶媒して透明な高粘性の組成物を得た。この組成物を300℃に予熱したマッフル炉中で30分間焼成した後、600℃まで昇温して更に30分間焼成し、黒褐色の粉体を得た。この粉体0.8gを30%過酸化水素水20ml中に分散してホットスターラーで50℃まで加熱して、3時間加熱撹拌した後、濾過して灰色の粉体を得た。この粉体を空気雰囲気下でマッフル炉中、室温から600℃まで昇温した後30分間焼成して白色粉体0.6gを得た。
得られた粉体の同定は、マックサイエンス製のMXP−18AHF22を用いたX線回折測定と、Shimadzu社製FT−IR1600を用いた赤外線吸収スペクトル測定にて行った。その結果、X線回折測定からはヒドロキシアパタイトに帰属されるピーク以外は観測されなかった(図1)。赤外線吸収スペクトル測定からはリン酸に帰属される吸収ピークのみが観察された(図2)。
以上の結果から、単一相のヒドロキシアパタイト粉体が得られたことを確認した。
以上の結果から、単一相のヒドロキシアパタイト粉体が得られたことを確認した。
[比較例1]
実施例1の過酸化水素水による酸化処理がない実験結果
実施例1と同様の方法で作成したCa:P=1.7:1である透明な組成物を合成した。この組成物をホットプレート上で80℃に加熱した蒸発皿上で脱溶媒して透明な高粘性の組成物を得た。この組成物を500℃に予熱したマッフル炉中、空気雰囲気下で30分間焼成た後、600℃まで昇温して更に60分間焼成し、黒褐色の粉体を得た。
実施例1の過酸化水素水による酸化処理がない実験結果
実施例1と同様の方法で作成したCa:P=1.7:1である透明な組成物を合成した。この組成物をホットプレート上で80℃に加熱した蒸発皿上で脱溶媒して透明な高粘性の組成物を得た。この組成物を500℃に予熱したマッフル炉中、空気雰囲気下で30分間焼成た後、600℃まで昇温して更に60分間焼成し、黒褐色の粉体を得た。
得られた黒褐色の粉体は、実施例1と同じX線回折測定を行った。その結果、アモルファス成分の中に結晶性の低いヒドロキシアパタイトに帰属されるピークがごく僅か観測された。この黒褐色の粉体を更に700℃で空気雰囲気中、90分間焼成したが褐色のままであった。更に800℃で空気雰囲気中120分間焼成したが結局白色の粉体には変化せず、灰色の粉体になった。この灰色の粉体のX線回折測定を行ったところ、帰属が困難なピークが多数観測され、物質の同定は不可能であった。
この結果から、溶液中での酸化処理行程がないと単一相のヒドロキシアパタイトは合成できないことが判明した。
この結果から、溶液中での酸化処理行程がないと単一相のヒドロキシアパタイトは合成できないことが判明した。
脱溶媒・焼成した際にできた黒褐色の粉体は、ヒドロキシアパタイトと、有機物が燃焼した際に生じた耐熱性の黒褐色のアモルファス成分を含んでいると考えられる。。このアモルファス成分を過酸化水素が容易に酸化分解することによって、実施例1では高純度なヒドロキシアパタイトを合成できた。
[実施例2]
ヒドロキシアパタイト粉体の合成
300mLの三角フラスコ中に実施例1で合成したエチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸カルシウム塩二水和物9.18g(25.06mmol)、Ca:P=1.7:1になるようリン酸水素二アンモニウム1.98g(14.99mmol)加えた。精製水36.12gと28%アンモニア水2.14g(NH3として35.18mmol)を加え常温撹拌して透明な均一水溶液を得た。この水溶液に30%過酸化水素水80.79g(過酸化水素0.71mol)gを添加してホットスターラーで50℃まで加熱して、3時間加熱撹拌した後、過熱還流を7時間行った。析出した結晶を濾取して水洗、エタノール洗浄して2.83gの淡黄色の粉体を得た。この粉体を600℃に予熱したマッフル炉中で30分間焼成して白色粉体を得た。
ヒドロキシアパタイト粉体の合成
300mLの三角フラスコ中に実施例1で合成したエチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸カルシウム塩二水和物9.18g(25.06mmol)、Ca:P=1.7:1になるようリン酸水素二アンモニウム1.98g(14.99mmol)加えた。精製水36.12gと28%アンモニア水2.14g(NH3として35.18mmol)を加え常温撹拌して透明な均一水溶液を得た。この水溶液に30%過酸化水素水80.79g(過酸化水素0.71mol)gを添加してホットスターラーで50℃まで加熱して、3時間加熱撹拌した後、過熱還流を7時間行った。析出した結晶を濾取して水洗、エタノール洗浄して2.83gの淡黄色の粉体を得た。この粉体を600℃に予熱したマッフル炉中で30分間焼成して白色粉体を得た。
得られた粉体の同定は、実施例1と同じX線回折測定と赤外線吸収スペクトル測定を行った。その結果、X線回折測定からはヒドロキシアパタイトに帰属されるピーク以外は観測されなかった(図3)。赤外線吸収スペクトルには、ヒドロキシアパタイトのリン酸に帰属される大きな吸収ピークと炭酸に帰属される微小な吸収ピークが観察された(図4)。これらの結果から、不純物としての炭酸イオンはごく微量で、高純度なヒドロキシアパタイト粉体が得られたことを確認した。
実施例2の方法は、実施例1と比較して優れる点としては、合成プロセスが簡単な上、短時間で合成できることにより省エネルギー化が図れること、ジ-n-ブチルアミンの代わりにアンモニアを使用することにより、酸化分解を速めることができかつ酸化剤の使用量を減らすことができること、使用溶媒としてより環境低負荷の水での合成に成功したことにより、安全かつより環境低負荷な合成方法で、短時間で効率よくヒドロキシアパタイトを合成できることである。
比較例2
実施例2の過酸化水素水による酸化処理がない実験結果、アルカリ条件下で実験
300mLの三角フラスコ中に実施例1で合成したエチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸カルシウム塩二水和物6.24g(17.10mmol)、精製水72.86g,28%アンモニア水3.76g(NH3として61.82mmol)とCa:P=1.7:1になるよう85%リン酸1.16g(10.06mmol)を加え常温撹拌して透明な均一水溶液(pH9)を得た。
実施例2の過酸化水素水による酸化処理がない実験結果、アルカリ条件下で実験
300mLの三角フラスコ中に実施例1で合成したエチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸カルシウム塩二水和物6.24g(17.10mmol)、精製水72.86g,28%アンモニア水3.76g(NH3として61.82mmol)とCa:P=1.7:1になるよう85%リン酸1.16g(10.06mmol)を加え常温撹拌して透明な均一水溶液(pH9)を得た。
この均一水溶液をホットスターラー上で21時間加熱還流を行い、析出した結晶を濾取して水洗、エタノール洗浄して0.04gの白色の粉体を得た。この白色の粉体を実施例1と同じX線回折測定を行った結果、帰属が困難なピークが多数観測され、物質の同定は不可能であった。
この結果から、酸化処理行程がないと高純度のヒドロキシアパタイトは合成できないことが判明した。
この結果から、酸化処理行程がないと高純度のヒドロキシアパタイトは合成できないことが判明した。
実施例2は酸化処理を行うことにより、エチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸カルシウム塩が徐々に分解して溶液中にカルシウムイオンを徐放し、溶液中のリン酸イオンと反応したためヒドロキシアパタイトが合成できた。
[比較例3]
実施例2の過酸化水素水による酸化処理がない実験結果、酸性条件下で実験
300mLの三角フラスコ中に実施例1で合成したエチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸カルシウム塩二水和物6.28g(17.13mmol)、精製水72.41g、28%アンモニア水1.86g(NH3として30.58mmol)とCa:P=1.7:1になるよう85%リン酸1.16g(10.06mmol)を加え常温撹拌して透明な均一水溶液(pH4)を得た。
実施例2の過酸化水素水による酸化処理がない実験結果、酸性条件下で実験
300mLの三角フラスコ中に実施例1で合成したエチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸カルシウム塩二水和物6.28g(17.13mmol)、精製水72.41g、28%アンモニア水1.86g(NH3として30.58mmol)とCa:P=1.7:1になるよう85%リン酸1.16g(10.06mmol)を加え常温撹拌して透明な均一水溶液(pH4)を得た。
この均一水溶液をホットスターラー上で21時間加熱還流を行い析出した結晶を濾取して水洗、エタノール洗浄して0.22gの白色の粉体を得た。この白色の粉体を実施例1と同じX線回折測定を行った結果、帰属が困難なピークが多数観測され、物質の同定は不可能であった。
この結果から、酸化処理行程がないと単一相のヒドロキシアパタイトは合成できないことが判明した。
この結果から、酸化処理行程がないと単一相のヒドロキシアパタイトは合成できないことが判明した。
実施例2は酸化処理を行うことにより、エチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸カルシウム塩が徐々に分解して溶液中にカルシウムイオンを徐放し、溶液中のリン酸イオンと反応したためヒドロキシアパタイトが合成できた。
[実施例3]
ヒドロキシアパタイト粉体の合成
500mLビーカー中の450mLの精製水をホットスターラー上で80℃まで加熱して、撹拌しながらニトリロ三酢酸21.02g(109.97mmol)を加えて懸濁溶液を得た。これに酢酸カルシウム一水和物17.73g(100.64mmol)を加えて透明な水溶液を得た。80℃を保持したまま180分間加熱撹拌した後、室温まで放冷して析出した結晶を濾取してエタノール洗浄、エーテル洗浄して21.2g(79.93mmol)の白色結晶を得た。得られた結晶は、赤外線吸収スペクトル、元素分析によってニトリロ三酢酸カルシウム塩の二水和物であることが確認できた。
ヒドロキシアパタイト粉体の合成
500mLビーカー中の450mLの精製水をホットスターラー上で80℃まで加熱して、撹拌しながらニトリロ三酢酸21.02g(109.97mmol)を加えて懸濁溶液を得た。これに酢酸カルシウム一水和物17.73g(100.64mmol)を加えて透明な水溶液を得た。80℃を保持したまま180分間加熱撹拌した後、室温まで放冷して析出した結晶を濾取してエタノール洗浄、エーテル洗浄して21.2g(79.93mmol)の白色結晶を得た。得られた結晶は、赤外線吸収スペクトル、元素分析によってニトリロ三酢酸カルシウム塩の二水和物であることが確認できた。
500mLの三角フラスコ中に合成したニトリロ三酢酸カルシウム塩の2水和物6.64g(25.03mmol)、Ca:P=1.7:1になるようリン酸水素二アンモニウム1.98g(14.99mmol)、精製水300.12gを加え、10分間常温で超音波撹拌機を用いて撹拌して透明な均一水溶液を得た。この水溶液に30%過酸化水素水56.77g(過酸化水素0.50mol)を添加してホットスターラーで50℃まで加熱して、3時間加熱撹拌した後、さらに加熱還流を7時間行った。析出した結晶を濾取して水洗、エタノール洗浄して2.71gの淡黄色の粉体を得た。この粉体を600℃に予熱したマッフル炉中で30分間焼成して白色粉体を得た。
得られた粉体の同定は、実施例1と同じX線回折測定と赤外線吸収スペクトル測定を行った。X線回折測定からは実施例2と同じヒドロキシアパタイトに帰属されるピーク以外は観測されなかった。赤外線吸収スペクトルには、実施例2と同じヒドロキシアパタイトのリン酸に帰属される吸収ピークと、炭酸に帰属される微小な吸収ピークが観察された。これらの結果から、不純物の炭酸がごく微量の高純度なヒドロキシアパタイト粉体が得られたことを確認した。
実施例3では、カルシウム化合物の合成にエチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸より、炭素と窒素の含有量が少ないニトリロ三酢酸を用いている。このため有機物の分解に必要な酸化剤が少なくてすむ。また、ニトリロ三酢酸カルシウム塩はエチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸カルシウム塩に比べて半分のアンモニア量で溶解が可能であった。これらの特徴から低コスト化をはかることができる。
[実施例4]
ヒドロキシアパタイト粉体の合成、アルカリ条件下で合成
300mLの三角フラスコ中に実施例1で合成したエチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸カルシウム塩二水和物5.25g(14.33mmol)、精製水36.48gと28%アンモニア水3.77g(NH3として61.98mmol)を加え、85%リン酸1.15g(9.97mmol)加えた。常温撹拌して透明な均一水溶液(pH9)を得た。この水溶液に30%過酸化水素水48.75g(過酸化水素0.43mol)gを添加してホットスターラー上で加熱して、90分間加熱還流を行った。析出した結晶を濾取して水洗、エタノール洗浄して1.51gの淡黄色の粉体を得た。この粉体を450℃に予熱したマッフル炉中で30分間焼成して白色粉体を得た。
ヒドロキシアパタイト粉体の合成、アルカリ条件下で合成
300mLの三角フラスコ中に実施例1で合成したエチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸カルシウム塩二水和物5.25g(14.33mmol)、精製水36.48gと28%アンモニア水3.77g(NH3として61.98mmol)を加え、85%リン酸1.15g(9.97mmol)加えた。常温撹拌して透明な均一水溶液(pH9)を得た。この水溶液に30%過酸化水素水48.75g(過酸化水素0.43mol)gを添加してホットスターラー上で加熱して、90分間加熱還流を行った。析出した結晶を濾取して水洗、エタノール洗浄して1.51gの淡黄色の粉体を得た。この粉体を450℃に予熱したマッフル炉中で30分間焼成して白色粉体を得た。
得られた粉体の同定は、実施例1と同じX線回折測定と赤外線吸収スペクトル測定を行った。その結果、X線回折測定からは結晶子径が大きく、高結晶化度を示す半値幅の狭いヒドロキシアパタイトに帰属されるピーク以外は観測されなかった(図5)。赤外線吸収スペクトル測定からはヒドロキシアパタイトのリン酸に帰属される吸収ピークと炭酸に帰属される微小な吸収ピークが観察された(図6)。これらの結果から、不純物の炭酸がごく微量な高純度ヒドロキシアパタイト粉体が得られたことを確認した。
合成したヒドロキシアパタイトの粒子状態をFE-SEMを用いて観察したところ球形の粒子の集合体であることが確認できた(図7)。さらに高倍率で球形の粒子の表面観察を行ったところ、直径2〜6μmの球形粒子で球の中心から360度全方向に棒状のヒドロキシアパタイトの結晶が同じ長さに成長して球形を形成している極めて高度に結晶化したヒドロキシアパタイト粒子であることが分かった(図8)。
実施例4より、反応条件をアルカリ性の条件下(pH9)で合成することにより、結晶子径が大きく、高度に結晶化した高純度ヒドロキシアパタイト粉体を合成することができる。
実施例4の方法が上記の実施例と比較して優れることは、アルカリ条件で合成を行うことにより、ヒドロキシアパタイトの結晶性を高くすることができる。この実施例4では上記の実施例より結晶性がより高いヒドロキシアパタイトが合成できるので骨ペーストなど体に吸収されにくい部所への使用に適している。
[実施例5]
ヒドロキシアパタイト粉体の合成、酸性条件下で合成
300mLの三角フラスコ中に30%過酸化水素水48.85g(過酸化水素0.43mol)、85%リン酸1.17g(10.15mmol)、実施例1で合成したエチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸カルシウム塩二水和物5.26g(14.36mmol)、28%アンモニア水1.92g(NH3として31.57mmol)を加えた。常温撹拌して透明な均一水溶液(pH3.5)を得た。この水溶液をホットスターラーで加熱して、90分間加熱還流を行った。析出した結晶を濾取して水洗、エタノール洗浄して1.58gの淡黄色の粉体を得た。この粉体を450℃に予熱したマッフル炉中で30分間焼成した後、600℃に昇温して30分間焼成して白色粉体を得た。
ヒドロキシアパタイト粉体の合成、酸性条件下で合成
300mLの三角フラスコ中に30%過酸化水素水48.85g(過酸化水素0.43mol)、85%リン酸1.17g(10.15mmol)、実施例1で合成したエチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸カルシウム塩二水和物5.26g(14.36mmol)、28%アンモニア水1.92g(NH3として31.57mmol)を加えた。常温撹拌して透明な均一水溶液(pH3.5)を得た。この水溶液をホットスターラーで加熱して、90分間加熱還流を行った。析出した結晶を濾取して水洗、エタノール洗浄して1.58gの淡黄色の粉体を得た。この粉体を450℃に予熱したマッフル炉中で30分間焼成した後、600℃に昇温して30分間焼成して白色粉体を得た。
得られた粉体の同定は、実施例1と同じX線回折測定と赤外線吸収スペクトル測定を行った。その結果、X線回折測定からは結晶子径が小さく、低結晶化を示す半値幅の大きいヒドロキシアパタイトに帰属されるピーク以外は観測されなかった(図9)。赤外線吸収スペクトルには、ヒドロキシアパタイトのリン酸に帰属される吸収ピークと、炭酸に帰属されるごく微小な吸収ピークが観察された(図10)。これらの結果から、不純物の炭酸をごく微量な高純度ヒドロキシアパタイト粉体が得られたことを確認した。
実施例5より、反応条件を酸性側の条件下(pH3.5)で合成することにより、結晶子径が小さく、結晶化度が比較的低いヒドロキシアパタイト粉体を合成することができる。
実施例5の方法が上記の実施例と比較して優れることは初期の溶媒を用いることなく、直接酸化剤である過酸化水素水中にエチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸カルシウム塩二水和物、アンモニア、リン酸を加えて合成できる点である。この方法は製造工程に溶媒としての精製水が不要なので、上記の実施例より更なる低コスト化をはかることができる。また、この実施例5では酸性条件で合成すると結晶性が低いヒドロキシアパタイトを合成することができる。このため置換型骨材料など一定期間後、体に吸収され自骨と置換される部所への使用に適している。
以上のことから、本実施例によれば、カルシウムイオンとリン酸イオンが共存する組成物を脱溶媒し、焼成して得られた黒褐色の粉体を酸化処理することにより高純度な単一相ヒドロキシアパタイトが合成できる。また、カルシウムイオンとリン酸イオンが共存する水溶液系組成物を酸化処理して迅速かつ容易なプロセスによって不純物としての炭酸をごく微量含む、高純度ヒドロキシアパタイトを得ることができる。また、反応条件のpHを変えることにより、ヒドロキシアパタイトの結晶子径や結晶化度を作り分けることができる。
Claims (35)
- 溶媒に、カルシウムと塩または錯体を作っている化合物と、少なくともリン化合物とを加える第1の工程と、
酸化剤を加える第2の工程を含む
ことを特徴とするヒドロキシアパタイトの製造方法。 - カルシウムと塩または錯体を作っている化合物は、アミノポリカルボン酸のカルシウム塩または錯体であるか、アミノポリホスホン酸のカルシウム塩または錯体である
ことを特徴とする請求項1記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - カルシウムと塩または錯体を作っている化合物が、アミノポリカルボン酸のカルシウム塩である
ことを特徴とする請求項2記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - アミノポリカルボン酸のカルシウム塩が、エチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸カルシウム塩である
ことを特徴とする請求項3記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - アミノポリカルボン酸のカルシウム塩が、ニトリロ三酢酸カルシウム塩である
ことを特徴とする請求項3記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - リン化合物が、リン酸化合物である
ことを特徴とする請求項1記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - リン酸化合物が、リン酸である
ことを特徴とする請求項6記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - 第1の工程では、さらにアンモニウムイオンを有する化合物、またはアミンを加える
ことを特徴とする請求項7記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - アンモニウムイオンを有する化合物は、水酸化アンモニウムであり、
アミンは、ジ−n−ブチルアミンである
ことを特徴とする請求項8記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - リン酸化合物が、リン酸水素二アンモニウムである
ことを特徴とする請求項6記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - 第1の工程では、さらにアンモニウムイオンを有する化合物を加える
ことを特徴とする請求項10記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - アンモニウムイオンを有する化合物は、水酸化アンモニウムである
ことを特徴とする請求項11記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - 第2の工程では、脱溶媒した後に、酸化剤を加える
ことを特徴とする請求項1記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - 酸化剤は、過酸化水素、硝酸、亜硝酸、三酸化二窒素、四酸化二窒素、硫酸、オゾン、酸素、過塩素酸、塩素酸、亜塩素酸、次亜塩素酸、さらし粉、ペルオキソ硫酸である
ことを特徴とする請求項13記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - 酸化剤は、過酸化水素である
ことを特徴とする請求項14記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - 第2の工程では、溶液中に酸化剤を加える
ことを特徴とする請求項1記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - 酸化剤は、過酸化水素、硝酸、亜硝酸、三酸化二窒素、四酸化二窒素、硫酸、オゾン、酸素、過塩素酸、塩素酸、亜塩素酸、次亜塩素酸、さらし粉、ペルオキソ硫酸である
ことを特徴とする請求項16記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - 酸化剤は、過酸化水素である
ことを特徴とする請求項17記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - 溶媒に、カルシウムと塩または錯体を作っている化合物と、少なくともリン化合物とを加える第1の工程と、酸化剤を加える第2の工程を含む方法により製造される
ことを特徴とするヒドロキシアパタイト。 - 球状の形態を有する
ことを特徴とする請求項19記載のヒドロキシアパタイト。 - 溶媒に、カルシウムと塩または錯体を作っている化合物と、酸化剤と、少なくともリン化合物とを加える
ことを特徴とするヒドロキシアパタイトの製造方法。 - カルシウムと塩または錯体を作っている化合物は、アミノポリカルボン酸のカルシウム塩または錯体であるか、アミノポリホスホン酸のカルシウム塩または錯体である
ことを特徴とする請求項21記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - カルシウムと塩または錯体を作っている化合物が、アミノポリカルボン酸のカルシウム塩である
ことを特徴とする請求項22記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - アミノポリカルボン酸のカルシウム塩が、エチレンジアミンN,N,N’,N’四酢酸カルシウム塩である
ことを特徴とする請求項23記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - アミノポリカルボン酸のカルシウム塩が、ニトリロ三酢酸カルシウム塩である
ことを特徴とする請求項23記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - リン化合物が、リン酸化合物である
ことを特徴とする請求項21記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - リン酸化合物が、リン酸である
ことを特徴とする請求項26記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - さらにアミンを加える
ことを特徴とする請求項27記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - アミンは、ジ−n−ブチルアミンである
ことを特徴とする請求項28記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - さらにアンモニウムイオンを有する化合物を加える
ことを特徴とする請求項27記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - アンモニウムイオンを有する化合物は、水酸化アンモニウムである
ことを特徴とする請求項28記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - 酸化剤は、過酸化水素、硝酸、亜硝酸、三酸化二窒素、四酸化二窒素、硫酸、オゾン、酸素、過塩素酸、塩素酸、亜塩素酸、次亜塩素酸、さらし粉、ペルオキソ硫酸である
ことを特徴とする請求項21記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - 酸化剤は、過酸化水素である
ことを特徴とする請求項32記載のヒドロキシアパタイトの製造方法。 - 溶媒に、カルシウムと塩または錯体を作っている化合物と、酸化剤と、少なくともリン化合物とを加える方法により製造される
ことを特徴とするヒドロキシアパタイト。 - 球状の形態を有する
ことを特徴とする請求項34記載のヒドロキシアパタイト。
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2003
- 2003-10-29 JP JP2003369385A patent/JP2005132659A/ja active Pending
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