JP2005313150A - Calcium phosphate-based adsorbent and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は大きな機械的強度を有するとともに、タンパク質等の吸着容量が大きいリン酸カルシウム系吸着剤に関する。 The present invention relates to a calcium phosphate adsorbent having a large mechanical strength and a large adsorption capacity for proteins and the like.
ハイドロキシアパタイトはリン酸イオン、カルシウムイオン及び水酸化物イオンで構成されたイオン結晶性物質であり、種々のイオンや化合物を吸着する性質を有することが知られている。ハイドロキシアパタイトを構成するイオンは、いずれも生体中に存在するものであるので、ハイドロキシアパタイトは生体物質との親和性を有する。吸着性と生体物質との親和性を兼ね備えているという理由で、ハイドロキシアパタイトは医薬品等の製造プロセスにおいて吸着剤として利用されている。 Hydroxyapatite is an ionic crystalline substance composed of phosphate ions, calcium ions and hydroxide ions, and is known to have a property of adsorbing various ions and compounds. Since all the ions constituting hydroxyapatite are present in the living body, hydroxyapatite has an affinity for biological substances. Hydroxyapatite is used as an adsorbent in the manufacturing process of pharmaceuticals and the like because it has both an adsorptivity and an affinity for biological substances.
ハイドロキシアパタイトを吸着剤として使用する場合、カラムと呼ばれる円筒状容器に造粒した多孔質ハイドロキシアパタイトを充填する。これに医薬品原料等を流し、カラム内で吸着分配させることにより、精製された目的物質を得ることができる。製造規模が大きい場合には、内容量が数百リットルにも及ぶ長いカラムを用いるので、カラムの最下部に充填された粒子は相当な圧力を受けることになる。そのため、最下部に充填された粒子が破砕され、生じた微小粒子がカラム内部及び出口のフィルターを閉塞させてしまうという問題が起こる。閉塞したフィルターを復元することは、製造ラインの無菌性を確保しなければならない現場においては難題である。したがって、吸着剤として用いられるハイドロキシアパタイト粒子には、吸着容量に加えて機械的強度も求められる。 When hydroxyapatite is used as an adsorbent, the porous hydroxyapatite is packed in a cylindrical container called a column. A purified raw material can be obtained by flowing a pharmaceutical raw material or the like and adsorbing and distributing it in the column. When the production scale is large, a long column having an internal volume of several hundred liters is used, so that the particles packed at the bottom of the column are subjected to considerable pressure. Therefore, the particle | grains filled into the lowest part are crushed, and the problem that the produced | generated microparticle obstruct | occludes the filter inside a column and an exit arises. Restoring a clogged filter is a challenge in the field where sterility of the production line must be ensured. Accordingly, the hydroxyapatite particles used as the adsorbent are required to have mechanical strength in addition to the adsorption capacity.
医薬品のカラムクロマトグラフィーに限らず、一般的な液体クロマトグラフィー分離においても、機械的強度と吸着容量を兼ね備えた吸着剤は商業的に重要である。特開平06-300746号（特許文献１）には、800℃未満の温度域で合成されたヒドロキシアパタイト粒子と、800℃以上の温度域で合成されたヒドロキシアパタイト粒子とを、所定の割合で混合して得られたスラリーを800℃以上の温度で焼成した多孔質ヒドロキシアパタイトからなる液体クロマトグラフィー用充填剤が記載されている。この充填剤は造粒した粒子の焼成によって得られたものであるため、均一な粒度と、大きな機械的強度とを有する。しかしながら、吸着容量は多孔質ハイドロキシアパタイトの表面積に比例するものであるところ、焼成の過程で細孔が減少し、表面積が減少してしまうため、十分な吸着容量を有していないという問題がある。 In general liquid chromatography separations as well as pharmaceutical column chromatography, an adsorbent having both mechanical strength and adsorption capacity is commercially important. In Japanese Patent Laid-Open No. 06-300746 (Patent Document 1), hydroxyapatite particles synthesized in a temperature range of less than 800 ° C. and hydroxyapatite particles synthesized in a temperature range of 800 ° C. or more are mixed at a predetermined ratio. A liquid chromatography filler comprising porous hydroxyapatite obtained by firing the slurry obtained at a temperature of 800 ° C. or higher is described. Since this filler is obtained by firing the granulated particles, it has a uniform particle size and a large mechanical strength. However, since the adsorption capacity is proportional to the surface area of the porous hydroxyapatite, there is a problem that the pores are reduced and the surface area is reduced during the firing process, so that the adsorption capacity is not sufficient. .
従って本発明の目的は、優れた機械的強度と、大きな吸着容量とを兼ね備えた吸着剤及びその製造方法を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an adsorbent having excellent mechanical strength and a large adsorption capacity, and a method for producing the adsorbent.
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、ハイドロキシアパタイト焼結体の表面に微細なハイドロキシアパタイト結晶を析出させることにより、優れた機械的強度と吸着容量を兼ね備えた吸着剤を得られることを発見し、本発明に想到した。 As a result of diligent research in view of the above object, the present inventors can obtain an adsorbent having excellent mechanical strength and adsorption capacity by precipitating fine hydroxyapatite crystals on the surface of the sintered hydroxyapatite. I discovered this and came up with the present invention.
すなわち、本発明のリン酸カルシウム系吸着剤は、焼結したリン酸カルシウム粒子の表面がリン酸カルシウム微粒子で被覆されていることを特徴とする。 That is, the calcium phosphate-based adsorbent of the present invention is characterized in that the surface of the sintered calcium phosphate particles is coated with calcium phosphate fine particles.
リン酸カルシウム粒子を焼結することにより吸着剤の機械的強度を高め、焼結したリン酸カルシウム粒子の表面にリン酸カルシウム微粒子を被覆することにより、焼結によるリン酸カルシウム粒子の表面積の減少を補い、所望の表面積を有する吸着剤を得ることができる。これにより機械的強度と吸着容量の両方を満足する吸着剤を得ることができる。 The calcium phosphate particles are sintered to increase the mechanical strength of the adsorbent, and the surface of the sintered calcium phosphate particles is coated with calcium phosphate fine particles to compensate for the decrease in the surface area of the calcium phosphate particles due to sintering and to have the desired surface area. An adsorbent can be obtained. Thereby, an adsorbent satisfying both mechanical strength and adsorption capacity can be obtained.
焼結したリン酸カルシウム粒子の平均粒径は１〜10000μmであるのが好ましく、リン酸カルシウム微粒子の粒径は20〜500 nmであるのが好ましい。リン酸カルシウム粒子は400〜1400℃で焼結されているのが好ましい。リン酸カルシウム粒子及びリン酸カルシウム微粒子はハイドロキシアパタイトからなるのが好ましい。また焼結したリン酸カルシウム粒子の気孔率は80％以下であるのが好ましく、吸着剤の表面積は3〜50 m2／gであるのが好ましい。このような構成にすることにより機械的強度と吸着容量の両方を満足させることができる。 The average particle size of the sintered calcium phosphate particles is preferably 1 to 10,000 μm, and the particle size of the calcium phosphate fine particles is preferably 20 to 500 nm. The calcium phosphate particles are preferably sintered at 400-1400 ° C. The calcium phosphate particles and calcium phosphate particles are preferably made of hydroxyapatite. The porosity of the sintered calcium phosphate particles is preferably 80% or less, and the surface area of the adsorbent is preferably 3 to 50 m 2 / g. With this configuration, both mechanical strength and adsorption capacity can be satisfied.
本発明のリン酸カルシウム系吸着剤の製造方法は、リン酸カルシウム粒子を焼結した後、前記焼結したリン酸カルシウム粒子の存在下で、カルシウムを含有する水溶液とリン酸を含有する水溶液をpHが6.4〜10になるように混合し、前記焼結したリン酸カルシウム粒子の表面にリン酸カルシウムの微粒子を析出させることを特徴とする。 In the method for producing a calcium phosphate adsorbent of the present invention, after the calcium phosphate particles are sintered, the aqueous solution containing calcium and the aqueous solution containing phosphoric acid are adjusted to pH 6.4 to 10 in the presence of the sintered calcium phosphate particles. It mixes so that it may become, and the fine particle of calcium phosphate is deposited on the surface of the sintered calcium phosphate particle.
本発明の好ましい実施例では、400〜1200℃で焼結したリン酸カルシウム粒子を水酸化カルシウムの飽和水溶液中に浸漬し、この溶液中にpHが７になるまでリン酸水溶液を添加し、リン酸カルシウム粒子の表面にリン酸カルシウム微粒子を析出させる。pHをほぼ７とすることによりハイドロキシアパタイトの微粒子を生成させることができる。吸着剤の表面積を十分に大きくするためには、リン酸カルシウム粒子を焼結して平均粒径が１〜10000μmの焼結したリン酸カルシウム粒子を作製し、焼結したリン酸カルシウム粒子の表面にリン酸カルシウム微粒子を平均粒径が20〜500 nmとなるまで析出させるのが好ましい。 In a preferred embodiment of the present invention, calcium phosphate particles sintered at 400 to 1200 ° C. are immersed in a saturated aqueous solution of calcium hydroxide, and an aqueous phosphoric acid solution is added to this solution until a pH of 7 is reached. Calcium phosphate fine particles are deposited on the surface. By setting the pH to about 7, fine particles of hydroxyapatite can be generated. In order to sufficiently increase the surface area of the adsorbent, the calcium phosphate particles are sintered to produce sintered calcium phosphate particles having an average particle diameter of 1 to 10,000 μm, and the calcium phosphate fine particles are averaged on the surface of the sintered calcium phosphate particles. It is preferable to deposit until the diameter reaches 20 to 500 nm.
本発明の吸着剤は、焼結したリン酸カルシウム粒子の表面がリン酸カルシウム微粒子で被覆されているので、機械的強度が高く、かつ表面積が大きい。そのためタンパク質等の吸着能に優れ、カラムに充填しても破損するおそれが小さい。したがってフィルターの目詰まり等によって製造効率を低下させる心配がない。 The adsorbent of the present invention has high mechanical strength and a large surface area because the surface of the sintered calcium phosphate particles is coated with calcium phosphate fine particles. Therefore, it has an excellent ability to adsorb proteins and the like, and is less likely to break even when packed in a column. Therefore, there is no concern that the production efficiency is lowered due to clogging of the filter.
[1] リン酸カルシウム系吸着剤
本発明のリン酸カルシウム系吸着剤は、焼結したリン酸カルシウム（以後「焼結リン酸カルシウム」と記す。）と、その表面を被覆するリン酸カルシウムの微粒子とからなる。焼結リン酸カルシウムを主成分とする吸着剤は、大きな機械的強度を有する。またリン酸カルシウムの微粒子によって被覆された吸着剤は、大きな表面積を有するためにタンパク質等の吸着能に優れている。吸着剤の表面積は3〜50 m2／gであるのが好ましく、３〜10 m2／gであるのがより好ましく、５〜７ m2／gであるのが更に好ましい。表面積が３ m2／gより小さいと吸着能が小さ過ぎ、50 m2／gより大きいと吸着剤が脆過ぎる。タンパク質の吸着量は吸着剤１gあたり25 g以上であるのが好ましい。吸着剤の平均粒径は１〜10000μmが好ましく、1〜1000μmがより好ましく、１〜100μmが更に好ましい。平均粒径が１μmより小さいとカラムを流れる溶離液の流速が小さ過ぎ、分離に要する時間が長過ぎるので好ましくない。10000μmより大きいと吸着剤の表面積が小さ過ぎ、分離能が低過ぎる。
[1] Calcium Phosphate Adsorbent The calcium phosphate adsorbent of the present invention comprises sintered calcium phosphate (hereinafter referred to as “sintered calcium phosphate”) and fine particles of calcium phosphate covering the surface thereof. The adsorbent mainly composed of sintered calcium phosphate has a large mechanical strength. Further, the adsorbent coated with the fine particles of calcium phosphate has a large surface area and therefore has an excellent ability to adsorb proteins and the like. The surface area of the adsorbent is preferably 3 to 50 m 2 / g, more preferably 3 to 10 m 2 / g, and still more preferably 5 to 7 m 2 / g. If the surface area is less than 3 m 2 / g, the adsorption capacity is too small, and if it is greater than 50 m 2 / g, the adsorbent is too brittle. The amount of protein adsorbed is preferably 25 g or more per gram of adsorbent. The average particle diameter of the adsorbent is preferably 1 to 10,000 μm, more preferably 1 to 1000 μm, and still more preferably 1 to 100 μm. An average particle size of less than 1 μm is not preferable because the flow rate of the eluent flowing through the column is too small and the time required for separation is too long. If it is larger than 10000 μm, the surface area of the adsorbent is too small and the resolution is too low.
リン酸カルシウム微粒子により吸着剤の表面積を増大させ、吸着能を高めるためには、焼結リン酸カルシウム粒子／リン酸カルシウム微粒子の粒径比は、１〜500,000であるのが好ましく、10〜100,000であるのがより好ましく、10〜10,000であるのがさらに好ましい。 In order to increase the surface area of the adsorbent with the calcium phosphate fine particles and increase the adsorption capacity, the particle size ratio of the sintered calcium phosphate particles / calcium phosphate fine particles is preferably 1 to 500,000, more preferably 10 to 100,000. 10 to 10,000 is more preferable.
(A) 焼結リン酸カルシウム粒子
焼結リン酸カルシウムの構成材料としては、ハイドロキシアパタイト、フッ素アパタイト、炭酸アパタイト等のアパタイト類、リン酸二カルシウム、リン酸三カルシウム、リン酸四カルシウム、リン酸八カルシウム等が挙げられる。中でも機械的強度が高いハイドロキシアパタイトが好ましい。リン酸カルシウム粒子は多孔質体であるのが好ましい。多孔質のリン酸カルシウム粒子は大きな表面積を有するので、優れた吸着能を示す。より好ましいリン酸カルシウム粒子は400〜1400℃で焼結したものであり、さらに好ましいのは900〜1200℃で焼結したものである。焼結したリン酸カルシウム粒子は十分な機械的強度を有しており、力を加えられても破損し難い。したがって焼結したリン酸カルシウム粒子を主成分とする吸着剤は、カラム中でフィルター詰まりを生じ難い。
(A) Sintered calcium phosphate particles The constituent materials of sintered calcium phosphate include apatites such as hydroxyapatite, fluorine apatite, carbonate apatite, dicalcium phosphate, tricalcium phosphate, tetracalcium phosphate, octacalcium phosphate, etc. Can be mentioned. Of these, hydroxyapatite having high mechanical strength is preferred. The calcium phosphate particles are preferably a porous body. Since the porous calcium phosphate particles have a large surface area, they exhibit excellent adsorption ability. More preferable calcium phosphate particles are those sintered at 400 to 1400 ° C, and more preferable are those sintered at 900 to 1200 ° C. The sintered calcium phosphate particles have a sufficient mechanical strength and are not easily damaged even when a force is applied. Therefore, an adsorbent mainly composed of sintered calcium phosphate particles is less likely to clog the filter in the column.
図１に示すように、リン酸カルシウム粒子を焼結すると、焼結する際の熱により粒子表面の細孔がある程度塞がり、リン酸カルシウム粒子の気孔率が低下する。しかしながら、リン酸カルシウム粒子が高い吸着能を示すには、焼結後においてもなお高い気孔率を有することが望ましい。焼結リン酸カルシウム粒子の気孔率は80％以下であるのが好ましく、30〜50％であるのがより好ましい。気孔率が80％超であると機械的強度が低過ぎるので好ましくない。なお焼結リン酸カルシウム粒子の平均粒径は、1〜10000μｍが好ましく、１〜100μmがより好ましい。 As shown in FIG. 1, when the calcium phosphate particles are sintered, the pores on the particle surface are blocked to some extent by the heat at the time of sintering, and the porosity of the calcium phosphate particles is lowered. However, in order for the calcium phosphate particles to exhibit a high adsorption capacity, it is desirable to have a high porosity even after sintering. The porosity of the sintered calcium phosphate particles is preferably 80% or less, and more preferably 30 to 50%. If the porosity exceeds 80%, the mechanical strength is too low, which is not preferable. The average particle size of the sintered calcium phosphate particles is preferably 1 to 10,000 μm, and more preferably 1 to 100 μm.
(B) リン酸カルシウム微粒子
焼結リン酸カルシウム粒子の表面は、リン酸カルシウム微粒子によって被覆される。焼結リン酸カルシウム粒子が微粒子によって被覆された吸着剤は、焼結リン酸カルシウム粒子より大きな表面積を有し、優れた吸着能を示す。リン酸カルシウム微粒子の平均粒径は20〜500 nmであるのが好ましく、20〜150 nｍであるのがより好ましい。平均粒径が20 nmより小さいとカラムを流れる溶離液の流速が小さ過ぎ、分離に時間がかかり過ぎる。平均粒径が500 nmより大きいと吸着剤の表面積を増大させる効果が小さ過ぎ、吸着能を十分に向上させることができない。リン酸カルシウム微粒子としては、上述の焼結リン酸カルシウム粒子の構成材料として挙げたリン酸カルシウムからなる微粒子を用いることができる。中でも機械的強度及び溶液耐性の観点からハイドロキシアパタイトが特に好ましい。
(B) Calcium phosphate fine particles The surface of the sintered calcium phosphate particles is covered with the calcium phosphate fine particles. The adsorbent in which the sintered calcium phosphate particles are coated with fine particles has a larger surface area than the sintered calcium phosphate particles and exhibits an excellent adsorption ability. The average particle diameter of the calcium phosphate fine particles is preferably 20 to 500 nm, and more preferably 20 to 150 nm. If the average particle size is smaller than 20 nm, the flow rate of the eluent flowing through the column is too small, and the separation takes too long. If the average particle size is larger than 500 nm, the effect of increasing the surface area of the adsorbent is too small, and the adsorption ability cannot be sufficiently improved. As the calcium phosphate fine particles, fine particles made of calcium phosphate mentioned as the constituent material of the above-mentioned sintered calcium phosphate particles can be used. Of these, hydroxyapatite is particularly preferred from the viewpoint of mechanical strength and solution resistance.
[2] 吸着剤の製造方法
本発明のリン酸カルシウム系吸着剤の製造方法として、焼結ハイドロキシアパタイト粒子にハイドロキシアパタイト微粒子を被覆する場合を例にとって説明するが、本発明の方法はハイドロキシアパタイト以外の焼結リン酸カルシウム粒子及びリン酸カルシウム微粒子からなる吸着剤にも適用することができる。
[2] Method for producing adsorbent As a method for producing the calcium phosphate adsorbent of the present invention, a case where hydroxyapatite fine particles are coated on sintered hydroxyapatite particles will be described as an example. The present invention can also be applied to an adsorbent composed of calcium phosphate particles and calcium phosphate particles.
(A) ハイドロキシアパタイトの合成
ハイドロキシアパタイトの合成方法は特に限定されず、一般的な方法によることができる。ハイドロキシアパタイトの合成方法は、例えば金澤孝文、門間秀毅著 「リン酸カルシウムの化学」（化学の領域 27巻、No.8、22〜32頁及びNo.9、28〜37頁、1973年）、J.C.Elliott,Elsevier著,「Structure and chemistry of the apatites and other calcium orthophosphates」（Elsevier, Studies in Inorganic Chemistry 18、1994年）に記載されている。ハイドロキシアパタイトの合成方法のうち好ましいのは、湿式法である。湿式法によると、簡便かつ安価に大量のハイドロキシアパタイトを合成できる。
(A) Synthesis of Hydroxyapatite The method for synthesizing hydroxyapatite is not particularly limited, and can be a general method. For example, Takafumi Kanazawa and Hideaki Kadama, “Chemistry of Calcium Phosphate” (Chemistry 27, No. 8, 22-32 and No. 9, 28-37, 1973), JCElliott, Elsevier, “Structure and chemistry of the apatites and other calcium orthophosphates” (Elsevier, Studies in Inorganic Chemistry 18, 1994). Of the methods for synthesizing hydroxyapatite, the wet method is preferred. According to the wet method, a large amount of hydroxyapatite can be synthesized easily and inexpensively.
具体的には、まずカルシウム塩水溶液とリン酸（塩）水溶液を混合することによりハイドロキシアパタイトを析出させ、ハイドロキシアパタイトを含有するスラリーを得る。カルシウム塩水溶液とリン酸（塩）水溶液の混合方法は特に限定されず、例えば反応容器内でカルシウム塩水溶液にリン酸（塩）水溶液を滴下し混合する方法などを用いることが出来る。 Specifically, first, hydroxyapatite is precipitated by mixing an aqueous calcium salt solution and an aqueous phosphoric acid (salt) solution to obtain a slurry containing hydroxyapatite. The mixing method of the calcium salt aqueous solution and the phosphoric acid (salt) aqueous solution is not particularly limited. For example, a method of dropping and mixing the phosphoric acid (salt) aqueous solution into the calcium salt aqueous solution in a reaction vessel can be used.
ハイドロキシアパタイトのスラリーに、水溶性高分子化合物、界面活性剤等を添加してもよい。これらを添加することによりスラリーを発泡させ、多孔質体を形成することができる。水溶性高分子化合物は水溶液又は水分散液の状態で添加するのが好ましい。水分散液はコロイド溶液、エマルジョン及び懸濁液のいずれでもよい。水溶性高分子化合物の例としては、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、カードラン等の多糖類、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン等の合成重合体等が挙げられる。中でもメチルセルロースが好ましい。水溶性高分子化合物を含有する水溶液又は水分散液を添加した後、加熱等の手段を施すことによりスラリーをゲル化させることができる。ポリビニルアルコールの場合、硼酸又は硼砂を添加することによりゲル化させることができる。 A water-soluble polymer compound, a surfactant or the like may be added to the hydroxyapatite slurry. By adding these, the slurry can be foamed to form a porous body. The water-soluble polymer compound is preferably added in the form of an aqueous solution or an aqueous dispersion. The aqueous dispersion may be any of a colloidal solution, an emulsion and a suspension. Examples of the water-soluble polymer compound include cellulose derivatives such as methylcellulose and carboxymethylcellulose, polysaccharides such as curdlan, synthetic polymers such as polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyacrylamide, and polyvinylpyrrolidone. Of these, methylcellulose is preferred. After adding the aqueous solution or water dispersion containing the water-soluble polymer compound, the slurry can be gelled by applying means such as heating. In the case of polyvinyl alcohol, it can be gelled by adding boric acid or borax.
界面活性剤としては、強い撹拌により微細な気泡を多数形成するとともに、ゲル化のための加熱工程で気泡を消失させないものが好ましい。具体的には非イオン系界面活性剤を用いるのが好ましい。非イオン系界面活性剤としては、脂肪酸アルカノールアミド、ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボキシレート、ポリオキシエチレンアルキルエーテル（例えばポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル）等が挙げられる。中でも、ハイドロキシアパタイトの存在下での起泡性の観点から、脂肪酸アルカノールアミド系界面活性剤（例えばN,N-ジメチルドデシルアミンオキサイド）を用いるのが好ましい。発泡剤としては上記の化合物以外にも過酸化水素水、熱分解樹脂ビーズ等を使用することができる。添加剤の種類は特に制限されず、本発明の目的を損なわない範囲で使用可能である。 The surfactant is preferably one that forms a large number of fine bubbles by vigorous stirring and that does not cause the bubbles to disappear in the heating step for gelation. Specifically, it is preferable to use a nonionic surfactant. Examples of the nonionic surfactant include fatty acid alkanolamides, polyoxyethylene alkyl ether carboxylates, polyoxyethylene alkyl ethers (for example, polyoxyethylene octyl phenyl ether) and the like. Among these, from the viewpoint of foaming properties in the presence of hydroxyapatite, it is preferable to use a fatty acid alkanolamide surfactant (for example, N, N-dimethyldodecylamine oxide). As the foaming agent, hydrogen peroxide, pyrolysis resin beads, and the like can be used in addition to the above compounds. The kind of additive is not particularly limited, and can be used as long as the object of the present invention is not impaired.
ハイドロキシアパタイトのスラリーに水溶性高分子化合物及び非イオン系界面活性剤を添加した後、撹拌することによりスラリーを発泡させ、気泡を保持した状態でスラリーをゲル化し、乾燥することによりハイドロキシアパタイトの多孔質体を得ることができる。水溶性高分子化合物及び界面活性剤の添加量は、ハイドロキシアパタイトを100質量部とするとき、水溶性高分子化合物が１〜10質量部、非イオン系界面活性剤が１〜10質量部であるのが好ましい。スラリー中のハイドロキシアパタイト＋水溶性高分子化合物＋非イオン系界面活性剤の合計濃度は20〜50質量％であるのが好ましい。これらの成分の合計濃度が20質量％未満であると、ゲル化した後の乾燥に時間がかかりすぎ、また乾燥後にゲルがつぶれて多孔質形状を維持できない。一方、合計濃度が50質量％超であるとスラリーの粘度が高すぎ、撹拌起泡が困難である。より好ましい合計濃度は25〜40質量％である。 After adding a water-soluble polymer compound and a nonionic surfactant to the slurry of hydroxyapatite, the slurry is foamed by stirring, and the slurry is gelled in a state where air bubbles are retained, and dried to make the pores of hydroxyapatite A mass can be obtained. The addition amount of the water-soluble polymer compound and the surfactant is 1 to 10 parts by mass of the water-soluble polymer compound and 1 to 10 parts by mass of the nonionic surfactant when the hydroxyapatite is 100 parts by mass. Is preferred. The total concentration of hydroxyapatite + water-soluble polymer compound + nonionic surfactant in the slurry is preferably 20 to 50% by mass. When the total concentration of these components is less than 20% by mass, it takes too much time for drying after gelation, and the gel is crushed after drying, so that the porous shape cannot be maintained. On the other hand, when the total concentration is more than 50% by mass, the viscosity of the slurry is too high, and stirring and foaming are difficult. A more preferable total concentration is 25 to 40% by mass.
(B) 造粒・分級
造粒方法は特に限定されないが、吸着剤粒子を比較的簡単に作製することができるスプレードライ法が好ましい。図２はスプレードライ装置の一例を示す。図２に示すスプレードライ装置はスラリー供給タンク１と、ドライチャンバ２と、エアヒータ３と、分級機４と、フィルタ５と、回収タンク６とを具備する。ドライチャンバ２の塔頂部にはエアヒータ３から出た送風管11が接続されており、さらにスラリー供給タンク１から供給されたスラリーを噴霧するためのアトマイザ７が取り付けられている。ドライチャンバ２の下部は輸送管12を介して分級機４に接続されている。
(B) Granulation / Classification The granulation method is not particularly limited, but a spray-drying method capable of producing adsorbent particles relatively easily is preferable. FIG. 2 shows an example of a spray drying apparatus. The spray drying apparatus shown in FIG. 2 includes a slurry supply tank 1, a dry chamber 2, an air heater 3, a classifier 4, a filter 5, and a recovery tank 6. A blower pipe 11 coming out of the air heater 3 is connected to the tower top of the dry chamber 2, and an atomizer 7 for spraying the slurry supplied from the slurry supply tank 1 is attached. The lower part of the dry chamber 2 is connected to the classifier 4 via a transport pipe 12.
ハイドロキシアパタイトのスラリーを造粒するには、バルブ17を備えたスラリー供給タンク１にスラリーを充填した後、バルブ17を開き、ポンプ13によりスラリーをドライチャンバ２の塔頂部に送給し、アトマイザ７を回転させてチャンバ内に噴霧する。同時に送風機14によりエアヒータ３からの熱風をドライチャンバ内に送給し、噴霧されたスラリーを直ちに乾燥し、ハイドロキシアパタイトの粒子を生成させる。生成したハイドロキシアパタイト粒子を分級機４に送り所定の粒度に分級した後、分級したハイドロキシアパタイト粒子を回収タンク６に貯蔵する。その際、水蒸気と微粉末を含む空気をフィルタ５で分離し、水蒸気及び空気を排風機15を介して排出する。分級法は特に限定されず、乾式法でも湿式法でもよい。例えば、粒子の落下速度の違いを利用する重力分級機、ルーバ状構造等により粒子の慣性力の違いを利用する慣性分級機、回転流を利用する遠心分級機、コアンダ流等を利用する気流分級機等を用いることができる。 In order to granulate the slurry of hydroxyapatite, the slurry supply tank 1 equipped with the valve 17 is filled with the slurry, then the valve 17 is opened, and the slurry is fed to the top of the dry chamber 2 by the pump 13, and the atomizer 7 Rotate to spray into chamber. At the same time, hot air from the air heater 3 is fed into the dry chamber by the blower 14, and the sprayed slurry is immediately dried to generate hydroxyapatite particles. The produced hydroxyapatite particles are sent to the classifier 4 and classified to a predetermined particle size, and the classified hydroxyapatite particles are stored in the recovery tank 6. At that time, air containing water vapor and fine powder is separated by the filter 5, and the water vapor and air are discharged through the exhaust fan 15. The classification method is not particularly limited, and may be a dry method or a wet method. For example, a gravity classifier that uses the difference in particle fall speed, an inertia classifier that uses the difference in inertial force of particles by a louver-like structure, a centrifugal classifier that uses a rotating flow, an airflow classification that uses a Coanda flow, etc. A machine or the like can be used.
(C) 焼結
分級したハイドロキシアパタイトを焼結する前に、水溶性高分子化合物及び界面活性剤を除去するため必要に応じて脱脂処理を行ってもよい。脱脂処理は300〜400℃でハイドロキシアパタイト粒子を加熱することにより行うことができる。次いでハイドロキシアパタイト粒子を400〜1400℃で焼結する。焼結温度が400℃未満であると、十分な強度を有するハイドロキシアパタイトが得られず、また1400℃超であるとハイドロキシアパタイトはリン酸三カルシウムと酸化カルシウムに分解してしまう。焼結時間は焼結温度に応じて適宜設定すれば良い。焼結温度に達するまで徐々に昇温することにより脱脂を兼ねることができる。例えば、室温から約10〜100℃／時の昇温速度で約600℃〜700℃まで昇温し、次に約400℃／時の昇温速度で焼結温度まで昇温し、焼結温度で保持するのが好ましい。焼結温度では、3〜10時間程度保持するのが好ましい。焼結完了後は徐冷する。
(C) Sintering Before sintering the classified hydroxyapatite, a degreasing treatment may be performed as necessary to remove the water-soluble polymer compound and the surfactant. The degreasing treatment can be performed by heating the hydroxyapatite particles at 300 to 400 ° C. The hydroxyapatite particles are then sintered at 400-1400 ° C. When the sintering temperature is less than 400 ° C., hydroxyapatite having sufficient strength cannot be obtained, and when it exceeds 1400 ° C., hydroxyapatite is decomposed into tricalcium phosphate and calcium oxide. What is necessary is just to set sintering time suitably according to sintering temperature. Degreasing can be performed by gradually raising the temperature until the sintering temperature is reached. For example, the temperature is raised from room temperature to about 600 ° C. to 700 ° C. at a temperature rising rate of about 10 to 100 ° C./hour, and then heated to the sintering temperature at a temperature rising rate of about 400 ° C./hour, It is preferable to hold it. The sintering temperature is preferably maintained for about 3 to 10 hours. Slowly cool after completion of sintering.
(D) 被覆
焼結したハイドロキシアパタイト粒子の表面に以下の方法によりリン酸カルシウムの微粒子を析出させ、焼結ハイドロキシアパタイト粒子の表面がリン酸カルシウム微粒子で被覆された吸着剤を作製する。
(D) Coating Calcium phosphate fine particles are deposited on the surface of the sintered hydroxyapatite particles by the following method to produce an adsorbent in which the surface of the sintered hydroxyapatite particles is coated with the calcium phosphate fine particles.
焼結したハイドロキシアパタイト粒子の表面に、所定の粒径を有するリン酸カルシウム微粒子を均一に析出させるのが好ましい。リン酸カルシウム微粒子を均一に析出させる方法として、例えば、焼結した粒子をカルシウム塩水溶液中に浸漬し、この溶液にリン酸（塩）水溶液を滴下し撹拌する方法、焼結した粒子をカルシウム塩水溶液とリン酸（塩）水溶液に交互に浸漬する方法等が挙げられる。カルシウム塩水溶液中のカルシウム塩の濃度、リン酸（塩）水溶液中のリン酸（塩）の濃度、反応時のpH等の条件は上述の焼結ハイドロキシアパタイト粒子用のハイドロキシアパタイトの合成と同じでよい。リン酸カルシウム微粒子の析出を妨げない範囲であれば、カルシウム塩水溶液及びリン酸（塩）水溶液に他のイオンを含有していてもよい。 It is preferable to uniformly deposit calcium phosphate fine particles having a predetermined particle diameter on the surface of the sintered hydroxyapatite particles. As a method for uniformly depositing calcium phosphate fine particles, for example, a method in which sintered particles are immersed in a calcium salt aqueous solution, a phosphoric acid (salt) aqueous solution is dropped into this solution and stirred, and the sintered particles are combined with a calcium salt aqueous solution. The method etc. which are immersed in phosphoric acid (salt) aqueous solution alternately are mentioned. Conditions such as the concentration of calcium salt in the aqueous solution of calcium salt, the concentration of phosphoric acid (salt) in the aqueous solution of phosphoric acid (salt), the pH during the reaction, etc. are the same as the synthesis of hydroxyapatite for sintered hydroxyapatite particles described above. Good. Other ions may be contained in the calcium salt aqueous solution and the phosphoric acid (salt) aqueous solution as long as the precipitation of calcium phosphate fine particles is not hindered.
焼結ハイドロキシアパタイト粒子の表面にリン酸カルシウム微粒子を析出させる方法の好ましい一例を示す。まず、焼結ハイドロキシアパタイト粒子を水酸化カルシウムの飽和水溶液中に浸漬し、この溶液に溶液全体のpHが７になるまでリン酸水溶液を滴下する。反応液のpHを中性付近にすることでアパタイト型構造にすることができる。リン酸水溶液のリン酸濃度は0.15モル／リットル程度が好ましい。滴下終了後焼結ハイドロキシアパタイト粒子を回収し、水洗した後水分を除去する。この工程を繰り返すことにより、焼結ハイドロキシアパタイト粒子表面に所望の粒径のハイドロキシアパタイト微粒子を形成することができる。 A preferred example of a method for precipitating calcium phosphate fine particles on the surface of sintered hydroxyapatite particles is shown. First, the sintered hydroxyapatite particles are immersed in a saturated aqueous solution of calcium hydroxide, and an aqueous phosphoric acid solution is dropped into this solution until the pH of the entire solution becomes 7. By making the pH of the reaction solution near neutral, an apatite structure can be obtained. The phosphoric acid concentration of the phosphoric acid aqueous solution is preferably about 0.15 mol / liter. After the dropping is completed, the sintered hydroxyapatite particles are recovered, washed with water, and then water is removed. By repeating this step, hydroxyapatite fine particles having a desired particle diameter can be formed on the surface of the sintered hydroxyapatite particles.
本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto.
合成例１
(A) 焼結ハイドロキシアパタイト粒子の作製
(1) ハイドロキシアパタイト粒子の作製
リン酸塩溶液とカルシウム塩溶液を公知の方法によって反応させて、ハイドロキシアパタイトを生成させた。得られたハイドロキシアパタイトスラリーから上澄み水を除き、ハイドロキシアパタイトの含有量を10容量％に調整した。このスラリーを図２に示すスプレードライ装置を用いて造粒し、生成した粒子をサイクロン分級機（ターボクラシファイアーTC-15N、株式会社日清製粉製）により分級し、平均粒子径が約40μmのハイドロキシアパタイト粒子を得た。
Synthesis example 1
(A) Preparation of sintered hydroxyapatite particles
(1) Preparation of hydroxyapatite particles A phosphate solution and a calcium salt solution were reacted by a known method to produce hydroxyapatite. The supernatant water was removed from the obtained hydroxyapatite slurry, and the hydroxyapatite content was adjusted to 10% by volume. This slurry is granulated using the spray drying apparatus shown in FIG. 2, and the generated particles are classified by a cyclone classifier (Turbo Classifier TC-15N, manufactured by Nisshin Flour Milling Co., Ltd.), and the average particle diameter is about 40 μm. Hydroxyapatite particles were obtained.
(2) 焼結
ハイドロキシアパタイト粒子を約50℃／時の昇温速度で約700℃まで昇温し、1200℃で４時間保持して焼結した。焼結後ハイドロキシアパタイト粒子を室温まで放冷し、平均粒径が約32μmの焼結ハイドロキシアパタイト粒子を得た。この焼結ハイドロキシアパタイト粒子を110℃の恒温槽で一昼夜乾燥させた。
(2) Sintering The hydroxyapatite particles were heated to about 700 ° C. at a temperature increase rate of about 50 ° C./hour, and held at 1200 ° C. for 4 hours for sintering. After sintering, the hydroxyapatite particles were allowed to cool to room temperature to obtain sintered hydroxyapatite particles having an average particle size of about 32 μm. The sintered hydroxyapatite particles were dried overnight in a constant temperature bath at 110 ° C.
(B) 測定
(1) X線回折分析
焼結ハイドロキシアパタイト粒子の結晶相をX線回折装置（理学電機（株）製）を用いて分析した。X線回折ピークを図３に示す。図３に示すように、得られたX線回折パターンはハイドロキシアパタイトに典型的なものであった。ハイドロキシアパタイトに特徴的なX線回折強度ピークを表１に示す。
(B) Measurement
(1) X-ray diffraction analysis The crystal phase of the sintered hydroxyapatite particles was analyzed using an X-ray diffractometer (manufactured by Rigaku Corporation). The X-ray diffraction peak is shown in FIG. As shown in FIG. 3, the obtained X-ray diffraction pattern was typical for hydroxyapatite. Table 1 shows X-ray diffraction intensity peaks characteristic of hydroxyapatite.
(2) 走査電子顕微鏡（SEM）観察
焼結ハイドロキシアパタイト粒子を試料台に載せ、白金−パラジウムを蒸着して走査電子顕微鏡（S-4200、（株）日立製作所製）により観察した。1050℃で焼結させたハイドロキシアパタイト粒子のSEM画像を図11に示す。図11に示すように約200〜400 nmの一次粒子が形成しており、一次粒子の表面は平滑であった。これは焼結の過程で粒子成長が起こったためであると考えられる。一次粒子は粒界により結合しており、多孔質焼結体の典型的なSEM像であった。焼結ハイドロキシアパタイト粒子の表面形状の焼結温度による変化を確認するために、平均粒子径が約40μmであって未焼結のハイドロキシアパタイト粒子、同平均粒子径で焼結温度をそれぞれ400℃、550℃、700℃、850℃、1000℃及び1150℃としたハイドロキシアパタイト粒子を作製し、各焼結温度で得られた試料を上記と同様に試料台に載せ、白金−パラジウムを蒸着して走査電子顕微鏡（S-4200、（株）日立製作所製）により観察した。図４は未焼結のハイドロキシアパタイト粒子のSEM写真であり、図５〜図10はそれぞれ400℃、550℃、700℃、850℃、1000℃及び1150℃で焼結したハイドロキシアパタイト粒子のSEM写真である。
(2) Observation with Scanning Electron Microscope (SEM) Sintered hydroxyapatite particles were placed on a sample stage, platinum-palladium was deposited, and observed with a scanning electron microscope (S-4200, manufactured by Hitachi, Ltd.). An SEM image of hydroxyapatite particles sintered at 1050 ° C. is shown in FIG. As shown in FIG. 11, primary particles of about 200 to 400 nm were formed, and the surface of the primary particles was smooth. This is thought to be because particle growth occurred during the sintering process. The primary particles are bound by the grain boundary, which is a typical SEM image of the porous sintered body. In order to confirm the change due to the sintering temperature of the surface shape of the sintered hydroxyapatite particles, the average particle size is about 40 μm, the unsintered hydroxyapatite particles, the sintering temperature at the same average particle size is 400 ° C, Prepare hydroxyapatite particles at 550 ° C, 700 ° C, 850 ° C, 1000 ° C, and 1150 ° C, place the sample obtained at each sintering temperature on the sample table in the same way as above, deposit platinum-palladium and scan The observation was made with an electron microscope (S-4200, manufactured by Hitachi, Ltd.). Fig. 4 shows SEM photographs of unsintered hydroxyapatite particles, and Figs. 5 to 10 show SEM photographs of hydroxyapatite particles sintered at 400 ° C, 550 ° C, 700 ° C, 850 ° C, 1000 ° C and 1150 ° C, respectively. It is.
(3) 表面積測定
1050℃で焼結したハイドロキシアパタイト粒子の比表面積を流動式比表面積自動測定装置（フローソーブ2300、株式会社島津製作所製）を用い、N2ガス吸着法による一点BET法により測定した。結果を表２に示す。表２に示すように吸着剤の平均粒径が約40μmのとき焼結ハイドロキシアパタイト粒子（焼結アパタイト）の表面積は1.4 m2／gであり、吸着剤の平均粒径が約80μmのとき焼結アパタイトの表面積は1.6 m2／gであった。
(3) Surface area measurement
The specific surface area of hydroxyapatite particles sintered at 1050 ° C. was measured by a one-point BET method using an N 2 gas adsorption method using a flow type specific surface area automatic measuring device (Flowsorb 2300, manufactured by Shimadzu Corporation). The results are shown in Table 2. As shown in Table 2, the surface area of the sintered hydroxyapatite particles (sintered apatite) is 1.4 m 2 / g when the average particle size of the adsorbent is about 40 μm, and the calcined when the average particle size of the adsorbent is about 80 μm. The surface area of the sintered apatite was 1.6 m 2 / g.
(4) 粒度分布測定
焼結ハイドロキシアパタイト粒子を試料とし、レーザー回折型粒度分布測定装置（Microtrac社製）を用い、水を分散媒として粒度分布を測定した。結果を表３及び図12に示す。得られた焼結ハイドロキシアパタイト粒子の平均粒径は32.39μmであった。
(4) Particle size distribution measurement Using sintered hydroxyapatite particles as a sample, a particle size distribution was measured using a laser diffraction particle size distribution measuring device (manufactured by Microtrac) using water as a dispersion medium. The results are shown in Table 3 and FIG. The obtained sintered hydroxyapatite particles had an average particle size of 32.39 μm.
(5) クロマトグラフィー測定
焼結ハイドロキシアパタイト粒子によるタンパク質の分離・吸着能を液体クロマトグラフ装置LC-6Aにより測定した。まず、1.2 gの焼結ハイドロキシアパタイト粒子を直径７mm、長さ15 mmのフィルター付カラム容器に充填し分析カラムを作製した。カラム使用前にpH7.0の400 mMリン酸ナトリウム緩衝液によりカラムを洗浄した後、pH7.0の10 mMリン酸ナトリウム緩衝液を少なくとも20 ml加え平衡化した。
(5) Chromatographic measurement Protein separation / adsorption ability by sintered hydroxyapatite particles was measured by a liquid chromatograph LC-6A. First, 1.2 g of sintered hydroxyapatite particles were packed into a column container with a filter having a diameter of 7 mm and a length of 15 mm to prepare an analytical column. Before the column was used, the column was washed with a pH 7.0 400 mM sodium phosphate buffer, and then equilibrated by adding at least 20 ml of pH 7.0 10 mM sodium phosphate buffer.
タンパク質試料としてシトクロムc（SIGMA社製）、ミオグロビン（SIGMA社製）、ウシ血清アルブミン（SIGMA社製）及びオボアルブミン（SIGMA社製）をそれぞれ10 mg／ml、20 mg／ml、20 mg／ml及び20 mg／mlとなるようにpH7.0の10 mMリン酸ナトリウム緩衝液に溶解し、タンパク質混合試料液を調製した。このタンパク質混合試料液40 mlを10 mMリン酸ナトリウム緩衝液で平衡化したカラムに１ml／分で注入し、吸着させた。次いで10 mMリン酸ナトリウム緩衝液を３ml流し非吸着物質を溶出除去した後、溶離液を連続的に交換する濃度勾配溶出法により10分間かけて流し、吸着タンパク質をカラムより溶出させた。溶出タンパク質の検出は波長280 nmの紫外線の吸光度を測定することにより行った。タンパク質混合試料液のクロマトグラムを図13に示す。焼結ハイドロキシアパタイトカラムによりタンパク質混合物は非吸着分画１つと、吸着成分分画２つであった。各溶出分画の割合は、クロマトグラムの面積の総和に対する割合として非吸着分画約56％、第二分画約23％及び第三分画約20％であった。これらの分画中に含まれるタンパク質をSDS-PAGE法により分析した結果を表４に示す。 As protein samples, cytochrome c (manufactured by SIGMA), myoglobin (manufactured by SIGMA), bovine serum albumin (manufactured by SIGMA) and ovalbumin (manufactured by SIGMA) were respectively 10 mg / ml, 20 mg / ml and 20 mg / ml. And it melt | dissolved in 10 mM sodium phosphate buffer of pH 7.0 so that it might become 20 mg / ml, and the protein mixed sample solution was prepared. 40 ml of this protein mixed sample solution was injected at 1 ml / min into a column equilibrated with 10 mM sodium phosphate buffer and adsorbed. Next, 3 ml of 10 mM sodium phosphate buffer was flowed to remove the non-adsorbed substances, and then flowed for 10 minutes by a concentration gradient elution method in which the eluent was continuously exchanged to elute the adsorbed protein from the column. The eluted protein was detected by measuring the absorbance of ultraviolet light having a wavelength of 280 nm. A chromatogram of the protein mixed sample solution is shown in FIG. Due to the sintered hydroxyapatite column, the protein mixture was one non-adsorbed fraction and two adsorbed component fractions. The ratio of each elution fraction was about 56% of the non-adsorbed fraction, about 23% of the second fraction, and about 20% of the third fraction as a percentage of the total area of the chromatogram. Table 4 shows the results of analyzing the proteins contained in these fractions by SDS-PAGE.
(6) タンパク質の吸着量測定
焼結ハイドロキシアパタイト粒子を20 mlのカラムに充填し、液体クロマトグラフ装置（LC-6A、（株）島津製作所製）によりタンパク質の吸着量を測定した。カラムに充填した焼結ハイドロキシアパタイト粒子を400 mMリン酸ナトリウム緩衝液で洗浄後、10 mMリン酸ナトリウム緩衝液で洗浄し平衡化した。リゾチウム（SIGMA社製）を10 mMリン酸ナトリウム緩衝液に溶解し、10 mg／mlとしたものを試料とし、この試料を0.02 ml／秒の速度でカラムに注入し、吸着させた。次いで10 mMリン酸ナトリウム緩衝液を流して非吸着物質を除去した後、400 mMリン酸ナトリウム緩衝液を流して吸着タンパク質をカラムより溶出させた。溶出タンパク質は280 nmの紫外線の吸光度を測定することにより検出した。溶出タンパク質を含む分画液の体積及びカラムに充填した吸着剤の乾燥質量により吸着したリゾチウムの量を算出した。結果を表５に示す。表５に示すように焼結ハイドロキシアパタイト粒子１gあたりのタンパク質の吸着量は22.5 mgであった。
(6) Measurement of protein adsorption amount Sintered hydroxyapatite particles were packed in a 20 ml column, and the protein adsorption amount was measured with a liquid chromatograph (LC-6A, manufactured by Shimadzu Corporation). Sintered hydroxyapatite particles packed in the column were washed with 400 mM sodium phosphate buffer and then washed with 10 mM sodium phosphate buffer to equilibrate. Lysotium (manufactured by SIGMA) was dissolved in 10 mM sodium phosphate buffer to give 10 mg / ml as a sample, and this sample was injected into the column at a rate of 0.02 ml / second and adsorbed. Next, 10 mM sodium phosphate buffer was flowed to remove non-adsorbed substances, and then 400 mM sodium phosphate buffer was flowed to elute the adsorbed protein from the column. The eluted protein was detected by measuring the absorbance of UV light at 280 nm. The amount of lysozyme adsorbed was calculated from the volume of the fraction containing the eluted protein and the dry mass of the adsorbent packed in the column. The results are shown in Table 5. As shown in Table 5, the amount of protein adsorbed per 1 g of sintered hydroxyapatite particles was 22.5 mg.
実施例１
合成例１(A)で作製した焼結ハイドロキシアパタイト粒子を用い、以下の工程により焼結ハイドロキシアパタイト粒子の表面にリン酸カルシウム微粒子を被覆した。
Example 1
Using the sintered hydroxyapatite particles produced in Synthesis Example 1 (A), the surface of the sintered hydroxyapatite particles was coated with calcium phosphate fine particles by the following steps.
反応容器内に飽和水酸化カルシウム水溶液を10 ml調製し、その中に合成例１で得られた焼結ハイドロキシアパタイト粒子5.14 gを加え、十分に撹拌した。この分散水溶液中に0.15モル／リットルのリン酸水溶液を溶液全体のpHが７になるまで徐々に滴下した。滴下終了後、反応溶液を遠心分離機（1500 rpm、1分間）により固液分離した。上清を取り除いた後、沈殿物を蒸留水で洗浄し、遠心分離（1500 rpm、1分間）により固液分離する操作を３回繰り返した。洗浄後の沈殿物に対して、上述の一連の工程、すなわち飽和水酸化カルシウム水溶液が10 ml入った反応容器に入れ、pHが７になるまでリン酸水溶液を加え、固液分離及び洗浄するまでの工程を５回繰り返した。その後、得られたハイドロキシアパタイト粒子を乾燥機で乾燥させた。以上の工程により焼結ハイドロキシアパタイト粒子の表面がリン酸カルシウム微粒子で被覆されたリン酸カルシウム系吸着剤を得た。 10 ml of a saturated aqueous solution of calcium hydroxide was prepared in the reaction vessel, and 5.14 g of the sintered hydroxyapatite particles obtained in Synthesis Example 1 were added thereto, and the mixture was sufficiently stirred. A 0.15 mol / liter phosphoric acid aqueous solution was gradually added dropwise to this dispersed aqueous solution until the pH of the entire solution reached 7. After completion of dropping, the reaction solution was subjected to solid-liquid separation using a centrifuge (1500 rpm, 1 minute). After removing the supernatant, the precipitate was washed with distilled water, and solid-liquid separation was repeated three times by centrifugation (1500 rpm, 1 minute). The washed precipitate is put into the above-described series of steps, that is, into a reaction vessel containing 10 ml of a saturated calcium hydroxide aqueous solution, and an aqueous phosphoric acid solution is added until the pH reaches 7, until solid-liquid separation and washing are performed. This process was repeated 5 times. Thereafter, the obtained hydroxyapatite particles were dried with a dryer. Through the above steps, a calcium phosphate-based adsorbent in which the surface of sintered hydroxyapatite particles was coated with calcium phosphate fine particles was obtained.
(1) X線回折分析
リン酸カルシウム結晶を析出させた焼結ハイドロキシアパタイト粒子に対して、合成例１(B)(1)と同様にX線回折分析を行った。その結果を図14に示す。図14に示すようにハイドロキシアパタイト特有の回折ピークが観察された。
(1) X-ray diffraction analysis The sintered hydroxyapatite particles on which calcium phosphate crystals were precipitated were subjected to X-ray diffraction analysis in the same manner as in Synthesis Example 1 (B) (1). The results are shown in FIG. As shown in FIG. 14, a diffraction peak peculiar to hydroxyapatite was observed.
(2) 走査電子顕微鏡（SEM）観察
リン酸カルシウム結晶を析出させた焼結ハイドロキシアパタイト粒子の走査電子顕微鏡（SEM）観察結果を図15に示す。図15に示すように、平滑な一次粒子からなる焼結ハイドロキシアパタイト粒子の表面にリン酸カルシウム結晶を析出させた粒子表面は直径20〜150 nmの微粒子で被覆されていた。また焼結ハイドロキシアパタイト粒子の表面には細孔が観察され、多孔質構造が保持されていることが分かる。
(2) Scanning Electron Microscope (SEM) Observation FIG. 15 shows the scanning electron microscope (SEM) observation results of the sintered hydroxyapatite particles on which calcium phosphate crystals were precipitated. As shown in FIG. 15, the surface of the sintered hydroxyapatite particles composed of smooth primary particles, on which the calcium phosphate crystals were precipitated, was coated with fine particles having a diameter of 20 to 150 nm. Moreover, pores are observed on the surface of the sintered hydroxyapatite particles, and it can be seen that the porous structure is maintained.
(3) 表面積測定
リン酸カルシウム結晶を析出させた焼結ハイドロキシアパタイト粒子の表面積を合成例１(B)(3)と同様にして測定した。表面積の測定結果を表２に併せて示す。表２に示すように、吸着剤の平均粒径が約40μmのときリン酸カルシウム結晶を析出させた焼結ハイドロキシアパタイト粒子（微粒子被覆アパタイト）の表面積は5.6 m2／gであり、吸着剤の平均粒径が約80μmのとき微粒子被覆アパタイトの表面積は6.1 m2／gであった。
(3) Surface area measurement The surface area of the sintered hydroxyapatite particles on which calcium phosphate crystals were precipitated was measured in the same manner as in Synthesis Example 1 (B) (3). The measurement results of the surface area are also shown in Table 2. As shown in Table 2, the surface area of sintered hydroxyapatite particles (fine particle-coated apatite) on which calcium phosphate crystals were precipitated when the average particle size of the adsorbent was about 40 μm was 5.6 m 2 / g. When the diameter was about 80 μm, the surface area of the fine particle-coated apatite was 6.1 m 2 / g.
(4) 粒度分布測定
合成例１(B)(4) と同様にして測定したリン酸カルシウムを析出させた焼結ハイドロキシアパタイト粒子の粒度分布を表６及び図16に示す。リン酸カルシウムを析出させた焼結ハイドロキシアパタイトの平均粒径は34.66μmであった。
(4) Measurement of particle size distribution Table 6 and Fig. 16 show the particle size distribution of sintered hydroxyapatite particles on which calcium phosphate was measured in the same manner as in Synthesis Example 1 (B) (4). The average particle diameter of the sintered hydroxyapatite on which calcium phosphate was deposited was 34.66 μm.
(5) 質量測定
リン酸カルシウム微粒子被覆後の質量を秤量した。リン酸カルシウム結晶を析出させた焼結ハイドロキシアパタイト粒子の乾燥質量は5.29 gであった。
(5) Mass measurement The mass after the calcium phosphate fine particle coating was weighed. The dry mass of the sintered hydroxyapatite particles on which calcium phosphate crystals were precipitated was 5.29 g.
(6) クロマトグラフィー測定
リン酸カルシウム微粒子を被覆した焼結ハイドロキシアパタイト粒子を吸着剤としてカラムに充填した以外、合成例１(B)(5)と同様にして得たタンパク質のクロマトグラムを図17に示す。タンパク質混合試料は３つに分画され、各溶出分画の割合は、クロマトグラムの面積の総和に対する割合として非吸着分画約37％、第二分画約41％及び第三分画約21％であった。これらの分画中に含まれるタンパク質をSDS-PAGE法により分析した結果を表４に示す。
(6) Chromatographic measurement Fig. 17 shows the chromatogram of the protein obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 (B) (5) except that the column was packed with sintered hydroxyapatite particles coated with calcium phosphate fine particles as an adsorbent. . The protein mixed sample is fractionated into three, and the ratio of each eluted fraction is about 37% of the non-adsorbed fraction, about 41% of the second fraction, and about 21 of the third fraction as a percentage of the total area of the chromatogram. %Met. Table 4 shows the results of analyzing the proteins contained in these fractions by SDS-PAGE.
(7) タンパク質の吸着量測定
リン酸カルシウム結晶を析出させた焼結ハイドロキシアパタイト粒子をカラムに充填した以外合成例１(B)(6)と同様にしてタンパク質の吸着量を測定した。結果を表５に併せて示す。表５に示すようにリン酸カルシウム結晶を析出させた焼結ハイドロキシアパタイト粒子１gあたりのタンパク質吸着量は31.1 mgであった。
(7) Protein adsorption amount measurement The protein adsorption amount was measured in the same manner as in Synthesis Example 1 (B) (6) except that the column was packed with sintered hydroxyapatite particles on which calcium phosphate crystals were precipitated. The results are also shown in Table 5. As shown in Table 5, the protein adsorption amount per 1 g of sintered hydroxyapatite particles on which calcium phosphate crystals were precipitated was 31.1 mg.
（評価）
実施例１から、リン酸カルシウム結晶を析出させた焼結ハイドロキシアパタイトのXRDパターンは、ハイドロキシアパタイト特有のピークを示すものであり、析出したリン酸カルシウムの結晶相はハイドロキシアパタイトであることが分かる。またSEM像から析出したハイドロキシアパタイト微粒子の大きさは20〜150 nmであり、このハイドロキシアパタイト微粒子が焼結ハイドロキシアパタイト粒子の表面を被覆したことにより表面積が大幅に向上したと考えられる。
(Evaluation)
From Example 1, it can be seen that the XRD pattern of sintered hydroxyapatite on which calcium phosphate crystals were precipitated shows a peak specific to hydroxyapatite, and the crystal phase of the precipitated calcium phosphate is hydroxyapatite. Moreover, the size of the hydroxyapatite fine particles deposited from the SEM image is 20 to 150 nm, and it is considered that the surface area was greatly improved by covering the surface of the sintered hydroxyapatite fine particles with the hydroxyapatite fine particles.
実施例１と合成例１のクロマトグラフィーの測定結果から、ハイドロキシアパタイト微粒子を被覆した吸着剤を使用した場合に非吸着分画のピーク面積が減少していることから、タンパク質の吸着能が向上していることが分かる。また実施例１と合成例１のタンパク質の吸着量の測定結果から、ハイドロキシアパタイト微粒子を被覆することによりタンパク質の吸着量が増大したことが分かる。これらはハイドロキシアパタイト微粒子の被覆により表面積が増大したことに起因するものと考えられる。 From the chromatographic measurement results of Example 1 and Synthesis Example 1, the peak area of the non-adsorbed fraction was reduced when the adsorbent coated with hydroxyapatite fine particles was used, so that the protein adsorption ability was improved. I understand that Moreover, it can be seen from the measurement results of the protein adsorption amount of Example 1 and Synthesis Example 1 that the protein adsorption amount was increased by coating the hydroxyapatite fine particles. These may be attributed to the increase in surface area due to the coating of hydroxyapatite fine particles.
参考例１
焼結ハイドロキシアパタイト粒子を含まない点を除いて実施例１と同様にして、リン酸カルシウム化合物の沈澱を得た。得られたリン酸カルシウム化合物を、乾燥機で乾燥した。乾燥したリン酸カルシウム化合物のX線回折分析パターンを図18に示す。得られたX線回折分析パターンは、ハイドロキシアパタイトに典型的なものであった。ここで、参考例１における乾燥したリン酸カルシウム化合物は、実施例１における微粒子と同条件により合成したものである。したがって実施例１における微粒子もハイドロキシアパタイトであることが分かる。
Reference example 1
A calcium phosphate compound precipitate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the sintered hydroxyapatite particles were not included. The obtained calcium phosphate compound was dried with a dryer. FIG. 18 shows an X-ray diffraction analysis pattern of the dried calcium phosphate compound. The obtained X-ray diffraction analysis pattern was typical of hydroxyapatite. Here, the dried calcium phosphate compound in Reference Example 1 was synthesized under the same conditions as the fine particles in Example 1. Therefore, it can be seen that the fine particles in Example 1 are also hydroxyapatite.
以上の結果から、高強度のハイドロキシアパタイト焼結体の表面に微細なハイドロキシアパタイト結晶を析出させた本発明のリン酸カルシウム系吸着剤は、優れた機械的強度を有するとともにハイドロキシアパタイト微粒子で被覆しないものに比べて表面積が大きいため、優れた吸着能を示す。 From the above results, the calcium phosphate-based adsorbent of the present invention in which fine hydroxyapatite crystals are precipitated on the surface of a high-strength hydroxyapatite sintered body has excellent mechanical strength and is not coated with hydroxyapatite fine particles. Compared to its large surface area, it exhibits excellent adsorption capacity.
１・・・スラリー供給タンク
２・・・ドライチャンバ
３・・・エアヒータ
４・・・分級機
５・・・フィルタ
６・・・回収タンク
７・・・アトマイザ
11・・・送風管
12・・・輸送管
13・・・ポンプ
14・・・送風機
15・・・排風機
17・・・バルブ
100・・・リン酸カルシウム
101・・・気孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Slurry supply tank 2 ... Dry chamber 3 ... Air heater 4 ... Classifier 5 ... Filter 6 ... Collection tank 7 ... Atomizer
11 ... Blower pipe
12 ... Transport pipe
13 ... Pump
14 ... Blower
15 ... Ventilator
17 ... Valve
100 ... calcium phosphate
101 ... Porosity
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