JP2006008429A - リン酸カルシウムナノ粒子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】結晶核形成を誘導する官能基を有する有機化合物を含む有機マトリックスに囲まれた水系溶媒内部で、例えば、前記官能基を有する有機化合物及び反応物質の濃度を変えることにより、結晶核形成誘導能及び結晶成長に必要な反応物質の反応場への供給速度を制御して、リン酸カルシウムの結晶核形成・結晶成長を進行させることにより、サイズ、形状及び凝集状態を任意に制御したリン酸カルシウムナノ粒子を製造する方法、及びそれにより得られるリン酸カルシウムナノ粒子。
【選択図】なし
Description
(1)有機マトリックス内部に分散する水系溶媒よりなる結晶成長場で、無機結晶の核形成誘導及び結晶成長場への反応物質の供給制御により、リン酸カルシウムナノ粒子を製造する方法であって、1)有機マトリックスに反応物質のカルシウムイオン供給源とリン酸イオン供給源を含む水系溶媒を分散させる、2)有機マトリックスにおける結晶核形成誘導能及び反応物質の供給を制御する、3)有機マトリックスに包含される水系溶媒中でリン酸カルシウムの結晶核形成・結晶成長を促進させる、4)上記1)〜3)により、サイズ・構造を制御したリン酸カルシウムナノ粒子を作製する、ことを特徴とするリン酸カルシウムナノ粒子の製造方法。
(2)有機マトリックスとして、有機溶媒とアニオン系界面活性剤、脂肪酸及び結晶核形成を誘導する官能基を有する有機高分子のいずれかを使用することを特徴とする、前記(1)に記載のリン酸カルシウムナノ粒子の製造方法。
(3)結晶核形成を誘導する官能基が、−COOH基、−SO3H基、−PO4H2基又は−OH基であることを特徴とする、前記(2)に記載のリン酸カルシウムナノ粒子の製造方法。
(4)カルシウムの供給源として、水酸化カルシウム及び/又はハロゲン化カルシウム、リン酸イオン供給源としてオルトリン酸及び/又はそのアルカリ金属塩を使用することを特徴とする、前記(1)に記載のリン酸カルシウムナノ粒子の製造方法。
(5)反応を15〜35℃の温度範囲で行うことを特徴とする、前記(1)に記載のリン酸カルシウムナノ粒子の製造方法。
(6)反応系のpHを7.0以上に調整することを特徴とする、前記(1)に記載のリン酸カルシウムナノ粒子の製造方法。
(7)攪拌、ポンプによる液送又は超音波によって、有機マトリックスのマクロ構造を均一化し、水系溶媒の分散状態を制御することを特徴とする、前記(1)に記載のリン酸カルシウムナノ粒子の製造方法。
(8)反応物質の供給速度を制御することを特徴とする、前記(1)に記載のリン酸カルシウムナノ粒子の製造方法。
(9)反応物質の供給速度に対する結晶核形成の形成頻度を調整することにより、平均粒子径が10〜100nmで単分散状態のナノ粒子と、平均粒子径が100〜500nmで凝集状態のリン酸カルシウムナノ粒子の凝集体を作り分けることを特徴とする、前記(1)に記載のリン酸カルシウムナノ粒子の製造方法。
(10)前記(1)から(9)のいずれかに記載の方法により製造された、リン酸カルシウムナノ粒子であって、1)有機マトリックスに反応物質のカルシウムイオン供給源とリン酸イオン供給源を含む水系溶媒を分散させる、2)有機マトリックスにおける結晶核形成誘導能及び反応物質の供給を制御する、3)有機マトリックスに包含される水系溶媒中でリン酸カルシウムの結晶核形成・結晶成長を促進させる、4)上記1)〜3)により、サイズ・構造を制御したリン酸カルシウムナノ粒子を作製する、ことにより得られる、サイズ、形状及び凝集状態が制御されたことを特徴とするリン酸カルシウムナノ粒子。
(11)平均粒径10〜100nmで単分散状態のリン酸カルシウムナノ粒子であることを特徴とする、前記(10)に記載のリン酸カルシウムナノ粒子。
(12)平均粒径100〜500nmで凝集状態のリン酸カルシウムナノ粒子の凝集体であることを特徴とする、前記(10)に記載のリン酸カルシウムナノ粒子。
本発明は、有機マトリックス内部に分散する水系溶媒よりなる結晶成長場で、無機結晶の核形成誘導及び結晶成長場への反応物質の供給制御により、サイズ、形状及び凝集状態を制御したナノサイズのリン酸カルシウム粒子を製造することを特徴とするものである。
有機溶媒としてのシクロヘキサンと、リン酸カルシウムの結晶核形成を誘導する官能基を有する有機化合物としてのジ(2−エチルヘキシル)スルホこはく酸ナトリウムとの混合物に、反応物質の供給源としての水酸化カルシウム及びリン酸二水素カリウムを水溶液として混合し、攪拌してマイクロエマルジョンを形成維持した場合で説明すると、シクロヘキサンに囲まれた、中が反応物質を含む水系媒体が形成される。水系媒体のシクロヘキサンとの界面付近では、ジ(2−エチルヘキシル)スルホこはく酸ナトリウムが、親水基である−SO3 −基を水系溶媒側に、疎水基である2−エチルヘキシル基をシクロヘキサン側にして配向し、有機マトリックスに囲まれた水系溶媒が結晶成長場となる。−SO3 −基は、カルシウムイオンとの相互作用で、結晶核形成の誘導能を示すと考えられる。
本実施例では、結晶核形成の誘導能が高く、反応物質の供給速度が相対的に小さい系を作製した。有機マトリックスとして、シクロヘキサン及びジ(2−エチルヘキシル)スルホこはく酸ナトリウムの混合物を用い、リン酸カルシウムの結晶成長に必要なイオンの供給源として、水酸化カルシウム水溶液及びリン酸二水素カリウム水溶液を用いた。シクロヘキサン16.5g及びジ(2−エチルヘキシル)スルホこはく酸ナトリウム9.0gと、pHを7.1に調整した、水酸化カルシウム0.02g及びリン酸二水素カリウム0.02gの水溶液4.5gを混合し、72時間撹拌した。得られたリン酸カルシウムナノ粒子を、水及びエタノールによって洗浄し、乾燥させた。
得られたリン酸カルシウムナノ粒子のサイズ及び凝集状態について、透過型電子顕微鏡(TEM)によってキャラクタリゼーションを行なった。図2に、高分解能透過型電子顕微鏡写真を示す。観察された結晶格子はリン酸カルシウムの一種であるハイドロキシアパタイトの結晶構造に帰属され、得られたナノ粒子がハイドロキシアパタイトであることが確認された。また、図4に、透過型電子顕微鏡像を示す。この図から分かるように、結晶核形成の誘導能が相対的に高く、反応物質の供給が穏やかな系では、粒径100nm以下のナノ粒子が単分散の状態で得られた。
本実施例では、結晶核形成の誘導能が低く、反応物質の供給速度が相対的に大きい系を作製した。有機マトリックスとして、シクロヘキサン及びジ(2−エチルヘキシル)スルホこはく酸ナトリウムの混合物を用い、リン酸カルシウムの結晶成長に必要なイオンの供給源として、水酸化カルシウム水溶液及びリン酸二水素カリウム水溶液を用いた。シクロヘキサン21.0g及びジ(2−エチルヘキシル)スルホこはく酸ナトリウム6.0gと、pHを7.2に調整した、水酸化カルシウム0.45g及びリン酸二水素カリウム0.24gの水溶液3.6gを混合し、72時間撹拌した。得られたリン酸カルシウムナノ粒子を、水及びエタノールによって洗浄し、乾燥させた。
得られたリン酸カルシウムナノ粒子のサイズ及び凝集状態について、粉末X線回折及び透過型電子顕微鏡(TEM)によってキャラクタリゼーションを行なった。図3に、粉末X線回折による測定結果を示す。この図から、回折パターンのピークは、リン酸カルシウムの一種であるハイドロキシアパタイトの結晶構造に帰属され、得られたナノ粒子がハイドロキシアパタイトであることが確認された。図4に、透過型電子顕微鏡像を示す。この図から分かるように、結晶核形成の誘導能が相対的に低く、反応物質の供給が急激な系では、100〜500nmの板状ナノ粒子が凝集したカードハウス構造が形成された。
Claims (12)
- 有機マトリックス内部に分散する水系溶媒よりなる結晶成長場で、無機結晶の核形成誘導及び結晶成長場への反応物質の供給制御により、リン酸カルシウムナノ粒子を製造する方法であって、(1)有機マトリックスに反応物質のカルシウムイオン供給源とリン酸イオン供給源を含む水系溶媒を分散させる、(2)有機マトリックスにおける結晶核形成誘導能及び反応物質の供給を制御する、(3)有機マトリックスに包含される水系溶媒中でリン酸カルシウムの結晶核形成・結晶成長を促進させる、(4)上記(1)〜(3)により、サイズ・構造を制御したリン酸カルシウムナノ粒子を作製する、ことを特徴とするリン酸カルシウムナノ粒子の製造方法。
- 有機マトリックスとして、有機溶媒とアニオン系界面活性剤、脂肪酸及び結晶核形成を誘導する官能基を有する有機高分子のいずれかを使用することを特徴とする、請求項1に記載のリン酸カルシウムナノ粒子の製造方法。
- 結晶核形成を誘導する官能基が、−COOH基、−SO3H基、−PO4H2基又は−OH基であることを特徴とする、請求項2に記載のリン酸カルシウムナノ粒子の製造方法。
- カルシウムの供給源として、水酸化カルシウム及び/又はハロゲン化カルシウム、リン酸イオン供給源としてオルトリン酸及び/又はそのアルカリ金属塩を使用することを特徴とする、請求項1に記載のリン酸カルシウムナノ粒子の製造方法。
- 反応を15〜35℃の温度範囲で行うことを特徴とする、請求項1に記載のリン酸カルシウムナノ粒子の製造方法。
- 反応系のpHを7.0以上に調整することを特徴とする、請求項1に記載のリン酸カルシウムナノ粒子の製造方法。
- 攪拌、ポンプによる液送又は超音波によって、有機マトリックスのマクロ構造を均一化し、水系溶媒の分散状態を制御することを特徴とする、請求項1に記載のリン酸カルシウムナノ粒子の製造方法。
- 反応物質の供給速度を制御することを特徴とする、請求項1に記載のリン酸カルシウムナノ粒子の製造方法。
- 反応物質の供給速度に対する結晶核形成の形成頻度を調整することにより、平均粒子径が10〜100nmで単分散状態のナノ粒子と、平均粒子径が100〜500nmで凝集状態のリン酸カルシウムナノ粒子の凝集体を作り分けることを特徴とする、請求項1に記載のリン酸カルシウムナノ粒子の製造方法。
- 請求項1から9のいずれかに記載の方法により製造された、リン酸カルシウムナノ粒子であって、(1)有機マトリックスに反応物質のカルシウムイオン供給源とリン酸イオン供給源を含む水系溶媒を分散させる、(2)有機マトリックスにおける結晶核形成誘導能及び反応物質の供給を制御する、(3)有機マトリックスに包含される水系溶媒中でリン酸カルシウムの結晶核形成・結晶成長を促進させる、(4)上記(1)〜(3)により、サイズ・構造を制御したリン酸カルシウムナノ粒子を作製する、ことにより得られる、サイズ、形状及び凝集状態が制御されたことを特徴とするリン酸カルシウムナノ粒子。
- 平均粒径10〜100nmで単分散状態のリン酸カルシウムナノ粒子であることを特徴とする、請求項10に記載のリン酸カルシウムナノ粒子。
- 平均粒径100〜500nmで凝集状態のリン酸カルシウムナノ粒子の凝集体であることを特徴とする、請求項10に記載のリン酸カルシウムナノ粒子。
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