JP2008050260A - 新規なミネラル類とその製造及び使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】改良されたミネラル類、およびその製造方法を提供する。
【解決手段】少なくとも一種類のカルシウム陽イオンと、少なくとも一種類の酸化剤と、リンのオキソアニオンを形成する酸化剤により酸化可能な少なくとも一種類の前駆体陰イオンとの水溶液を作製し、酸化−還元反応を開始させることにより、前記水溶液から、前記カルシウム陽イオンと前記リンのオキソアニオンとの塩を沈殿させる。
【選択図】なし

Description

本発明は、ミネラル類、特にリン含有ミネラル類の製造方法と、そのように製造されたミネラル類と、その使用方法とに関する。特定の実施例によれば、同時に実質的に均一でありかつ非化学量論的であるという点で新規であるミネラル類が得られる。これは、組成と形態とに優れた制御を提供する新規な低温技術によって製造することができる。

ミネラル組成物、特にリン含有ミネラル類の製造のための改良された方法は、従来から引き続き必要とされてきた。この長期にわたって存在してきた必要は、関連文献に見い出される大量の研究により、部分的には現わされている。そのような関心と必要は、多数の産業上の利益から生じるが、同時に、哺乳動物の骨の修復と交換との際に使用するための、哺乳動物の骨を忠実に模倣する材料を提供しようという願望が、主要な原動力となってきた。そのようなミネラル類は主として、歯と骨との中に見い出されるリン酸カルシウムアパタイト類である。例えば、タイプＢ炭酸塩化ヒドロキシアパタイト［Ｃａ₅（ＰＯ₄）_3-x（ＣＯ₃）_x（ＯＨ）］は、体内で見い出される主なミネラル相であり、そしてタンパク質と有機含量との変化が、それらから形成された体の諸部分の最終的な組成、結晶サイズ、形態及び構造を決定する。

リン酸カルシウムセラミックスは、成形体として、セメント類中に及びその他を含む多くの様々な形態でこれまで製造され、また哺乳動物に移植されてきた。様々な化学量論的組成物、例えばヒドロキシアパタイト（ＨＡｐ）、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）、及びリン酸四カルシウム（ＴＴＣＰ）は、全てこの目的のために、天然の骨の適応性、生体適合性、構造及び強度に合致させようと試みて用いられてきた。そのような使用のための改良されたリン酸カルシウムと前駆体ヒドロキシアパタイト材料との製造に、多大の努力が向けられたにもかかわらず、重大な欠点がなお残っている。

初期のセラミック生体材料は、化学量論的制御、結晶形態、表面特性、及び最終的には体内での反応性を制限するような化学上及び処理上の欠点から由来した問題を呈した。様々な組成の天然ミネラル類を徹底して粉砕し、粉末化する必要があり、続いて粉末ブレンディングと高温でのセラミック処理とを行って、生体内で使用するための新たな相を合成していた。

セラミック生体材料に関して多数の特許が発行されている。これらの中には、米国特許第4,880,610号、B.R．Constantz, ”In situ calcium phosphate minerals-method and composition”（特許文献１）;米国特許第5,047,031号、B.R．Constantz, ”In situ calcium phosphate minerals method” （特許文献２）;米国特許第5,129,905号、B.R．Constantz, ”Method for in situ prepared calcium phosphate minerals”（特許文献３）;米国特許第4,149,893号、H．Aoki，et al., ”Orthopaedic and dental implant ceramic composition and process for preparing same”（特許文献４）;米国特許第4,612,053号、W.E．Brown，et al., ”Combinations of sparingly soluble calcium phosphates in slurries and pastes as mineralizers and cements”（特許文献５）;米国特許第4,673,355号、E.T．Farris，et al., ”Solid calcium phosphate minerals”（特許文献６）;米国特許第4,849,193号、J.W．Palmer，et al., ”Process of preparing hydroxyapatite”（特許文献７）;米国特許第4,897,250号、M．Sumita, ”Process for producing calcium phosphate”（特許文献８）;米国特許第5,322,675号、Y．Hakamatsuka, ”Method of preparing calcium phosphate”（特許文献９）;米国特許第5,338,356号、M．Hirano，et al., ”Calcium phosphate granular cement and method for producing same”（特許文献１０）;米国特許第5,427,754号、F.Nagata，et al., ”Method for production of platelike hydroxyapatite”（特許文献１１）;米国特許第5,496,399号、I.C．Ison，et al., ”Storage stable calcium phosphate cements”（特許文献１２）;米国特許第5,522,893号、L C．Chow，et al.，”Calcium phosphate hydroxyapatite precursor and methods for making and using same”（特許文献１３）;米国特許第5,545,254号、L C．Chow，et al., ”Calcium phosphate hydroxyapatite precursor and methods for making and using same”（特許文献１４）;米国特許第3,679,360号、B.Rubin，et al., ”Process for the preparation of brushite crystals”（特許文献１５）;米国特許第5,525,148号、L.C．Chow，et al., ”Self-setting calcium phosphate cements and methods for preparing and using same”（特許文献１６）;米国特許第5,034,352号、J．Vit et al., ”Calcium phosphate materials”（特許文献１７）;及び米国特許第5,409,982号、A．Imura et al., ”Tetracalcium phosphate-based materials and process for their preparation"（特許文献１８）;がある。

米国特許第4,880,610号 米国特許第5,047,031号 米国特許第5,129,905号 米国特許第4,149,893号 米国特許第4,612,053号 米国特許第4,673,355号 米国特許第4,849,193号 米国特許第4,897,250号 米国特許第5,322,675号 米国特許第5,338,356号 米国特許第5,427,754号 米国特許第5,496,399号 米国特許第5,522,893号 米国特許第5,545,254号 米国特許第3,679,360号 米国特許第5,525,148号 米国特許第5,034,352号 米国特許第5,409,982号

セラミック処理技術において改良を行うことで、出発物質が及び最終的には最終生成物がより良好に制御されたセラミック生体材料がもたらされたが、改良された準備方法がなお非常に望まれている。加えて、改良された生物学的特性を示す生体材料を含むリン酸カルシウムをもたらす方法も、他の人々がそのような改良を実現しようと多大の努力を行っているにもかかわらず、非常に望まれている。

従って、本発明の主な目的は、改良されたミネラル類、特にリン含有ミネラル類を提供することにある。
本発明のさらなる目的は、改良された収率と、より低い処理温度と、生成物形成のためのより大きな柔軟性及び制御と、改良された均質性、生物活性、及び他特性を有するミネラルを生じるための能力と、を有する上述のミネラル類を形成するための方法を提供することにある。

別の目的は、合成ミネラル形成方法の収率と制御とを改良することにある。
さらに別の目的は、整形外科及び歯科処置において、骨の修復または交換の際に有用なセメント組成物を生じさせることにある。

さらなる目的は、実質的に均質でもあり非化学量論的でもあるミネラル類を提供することにある。
さらなる諸目的は、本明細書を検討することにより明瞭になろう。

本発明は、ミネラル類、特にリン含有ミネラル類の製造のための新方法を作り出すことを指向する。本発明はまた、組成上の均一性が改良されたミネラルをはじめとする独特に形成されたミネラル類と、変更された結晶構造を有するミネラル類とを生じる。新ミネラル類がまた本発明により得られ、このミネラル類に含まれる「非化学量論的」ミネラル類は、一般に見い出されるミネラル類とは、及び自然界に見い出される結晶構造とは、及び単位格子中の成分原子の従来「許された」比を有する構造とは異なる。

本発明により作り出された新たなパラダイムは、本発明において使用する用語の指定を必要とする。本一般的方法は、塩類、塩類の水溶液類、安定なヒドロゾル類または他の安定な分散系類、及び／又は無機酸類として本明細書において説明される原料から出発する。本発明の方法［レドックス沈殿反応（Redox Precipitation Reaction,“ＲＰＲ”）と水熱処理（Hydrothermal Processing,“ＨＹＰＲ”）］により製造された相は一般に、粉末、微粒子、スラリー、及び／又はペーストという物理的形態の中間前駆体ミネラル類である。こうした前駆体ミネラル類は、周知の及び実施済みの従来の技術と比較して穏当な焼成条件下での熱処理によって、周知の、及び幾つかの場合には、今までのところ同定されていないミネラル化学量論を持つ、無数の混合された及び純粋なミネラル相に容易に転換できる。

本発明の方法は、エネルギー効率が良好で、比較的低温で実行でき、高収率を有し、生成物純度、同一性及び品質の注意深い制御が容易である。生物学的セラミックスとして使用することは、改良された特性が存在する本発明の材料の主な用途である。本発明のミネラル類と方法の他の用途も、本発明の精神の範囲内である。

本発明によれば、少なくとも一種類の金属陽イオンと少なくとも一種類のオキソアニオンとの中間前駆体ミネラルを製造するための方法が規定される。こうした方法は、金属陽イオンと少なくとも一種類の酸化剤との水溶液を作ることを含む。沈殿剤オキソアニオンを生じるために、前記酸化剤により酸化可能な少なくとも一種類の可溶な前駆体陰イオンを、溶液に補う。上に述べたように考慮した酸化−還元反応を開始させるのに有効な温度と圧力との条件下で溶液を加熱することで、従来のように開始する。本発明の好適な実施例によれば、酸化−還元反応は、少なくとも一種類のガス状生成物を発生させ、また、所望の中間前駆体ミネラルを溶液から沈殿させる。

このように製造された中間前駆体ミネラルを、多数の方法で処理することができる。従って、一つ以上のパラダイムに従ってこれを熱処理して、予め選択された結晶構造または他の予め選択された形態構造をその中に生じてよい。

好適な実施例によれば、酸化剤は硝酸塩イオンであり、ガス状生成物は酸化窒素、一般にＮＯ_x(g)と示す、である。本方法により得られる前駆体ミネラルは実質的に均一であるのが好ましい。また、酸化−還元反応が達する温度は、反応を水熱条件下でまたは圧力容器中で行うのでなければ、約１５０℃を超えないのが好ましい。

他の好適な実施例によれば、本発明により得られる中間前駆体ミネラルは、リン酸カルシウムである。そのようなミネラル前駆体は、リン酸カルシウムのどの従来の結晶形態を用いても単独で同定できない固相を大きな割合で含むのが好ましい。同時に、本発明のリン酸カルシウムミネラル前駆体は、実質的に均一であり、かつ、天然に得られるかまたは従来の結晶相の物理的混和物を含まない。

好適な実施例によれば、本発明の低温方法により、高度に濃縮された溶液からの高純度粉末の均一沈殿が起きる。それに続く穏当な熱処理によって、中間体材料を例えば、新規な単相リン酸カルシウムミネラル類にまたは新規な二相β−リン酸三カルシウム（β−ＴＣＰ）十タイプＢ炭酸塩化アパタイト（ｃ−ＨＡｐ）［β−Ｃａ₃（ＰＯ₄）₂＋Ｃａ₅（ＰＯ₄）_3-x（ＣＯ₃）_x（ＯＨ）］微粒子に転換する。

他の好適な実施例においては、少なくとも一種類の前駆体陰イオン類はリンオキソアニオンであって、好ましくは次亜リン酸または可溶なアルカリまたはアルカリ土類次亜リン酸塩として導入されるような方法によって、リン酸カルシウム塩類が得られる。そのようなリン酸カルシウム類を製造するためには、好ましくは初期pHを約３未満に、さらに好ましくは約１未満に維持する。

本方法に従って製造された中間前駆体ミネラル類は、それ自体新規であり、かつ、先行する方法から予想できないはずである。かくて、そのような前駆体ミネラル類は、同時に非化学量論的でありかつ均質形態を所有することができる。

本発明の幾つかの好適な実施例に関して好ましいのは、本方法に従って製造された中間前駆体ミネラル類を、加熱または別の方法で処理してその特性を変えることである。従ってそのような材料は、３００℃もの低温から約７００℃までの温度で加熱して、特定の有益な変態を生じることができる。そのような加熱は、ミネラル前駆体から無関係な材料を除去し、幾つかの場合にはその組成と形態とを変え、及び、ミネラルに特定化され及び予め選択された結晶構造を与えることができる。そのような熱処理は、最終生成物のミネラル相を製造するために使用される先行方法に従って従来使用されたものよりも、かなり低い温度にして行う。従って本発明の熱処理は、必ずしもモネタイト、リン酸二カルシウムまたはリン酸三カルシウム、リン酸四カルシウム等の一般的な結晶形態構造を生じるものではなく、むしろ、本発明の実施において大きな有用性を有する新しく及び明白でない形態を生じる。

本発明によれば、本明細書によって形成されるミネラル類は、広く様々な産業、医療及び他の分野において有用である。従って、本発明の好適な実施例に従って製造されたリン酸カルシウムミネラル類は、骨、歯材料及びその他同様なものの修復のために、歯科外科学及び整形外科学において使用してよい。本ミネラル類はまた、化学的及びセラミック処理において、及び、多数の産業上の方法において、例えば結晶成長、セラミック処理、ガラス製造、触媒作用、バイオセパレーション、医薬賦形剤、宝石合成、及び他の用途のホストに、前駆体として使用してよい。本発明に従って製造されたミネラル類の独特の組成物の均質な微細構造は、そのようなミネラル類に広い有用性と大きな「付加価値」とを与える。

本発明により得られる改良された前駆体を化学的及びセラミック処理において使用する場合、より低い形成温度、相転移速度の加速、より大きな組成制御、均一性、及び柔軟性が得られる。加えて、こうした化学的に得たセラミック前駆体は、微細な結晶サイズと均質な形態とを有し、これは、体内に見い出される天然の構造をより忠実に似せるかまたは模倣するためのその後の可能性を有する。

金属陽イオン類とリン酸塩陰イオン類とを含む水溶液類からの特定の相の制御された沈殿は、困難な技術的課題である。カルシウムとリン酸塩イオンを含む系の場合、結晶化反応に関与することがある相の多様性により、並びに鉱化最中に進むことがある容易な相変態により、状況はさらに複雑になる。カルシウムとリン酸塩化学種を含む水性系における溶液化学は、pH、温度、濃度、陰イオンの特性、沈殿速度、温浸時間等の関数として綿密に調査されてきた（P．Koutsoukos，Z．Amjad，M.B．Tomson，and G.H．Nancollas, ”Crystallization of calcium phosphates．A constant composition study”, J．Am．Chem．Soc．102: 1553(1980); A.T.C．Wong，and J.T．Czernuszka, ”Prediction of precipitation and transformation behavior of calcium phosphate in aqueous media”, in Hydroxyapatite and Related Materials，pp 189-196(1994)，CRC Press，Inc.; G.H．Nancollas, ”In vitro studies of calcium phosphate crystallization”, in Biomineralization - Chemical and Biochemical Perspectives，pp 157-187（1989））。

溶解度積の問題点は、溶液化学に厳しい制限を課する。その上、特定のリン酸カルシウム相を生成するための方法は、多くの技術論文及び特許に説明されてきた（R.Z．LeGeros, ”Preparation of octacalcium phosphate (OCP): A direct fast method”, Calcif．Tiss．Int．37:194（1985））。上記に検討したように、この上述の技術のいずれも本発明を用いていない。

幾つかのわずかに可溶なリン酸カルシウム結晶相、いわゆる「塩基性」リン酸カルシウム類は、特徴付けされており、アルファ−及びベータ−リン酸三カルシウム（α−ＴＣＰ、β−ＴＣＰ、Ｃａ₃（ＰＯ₄）₂）、リン酸四カルシウム（ＴＴＣＰ、Ｃａ₄（ＰＯ₄）₂Ｏ）、リン酸八カルシウム（ＯＣＰ、Ｃａ₄Ｈ（ＰＯ₄）₃−ｎＨ₂Ｏ、式中２＜ｎ＜３）、及びカルシウムヒドロキシアパタイト（ＨＡｐ、Ｃａ₅（ＰＯ₄）₃（ＯＨ））を含む。可溶なリン酸カルシウム相、いわゆる「酸性」リン酸カルシウム結晶相は、リン酸二カルシウム二水和物（ブラッシャイト−ＤＣＰＤ、ＣａＨＰＯ₄・Ｈ₂Ｏ）、リン酸二カルシウム無水物（モネタイト−ＤＣＰＡ、ＣａＨＰＯ₄）、リン酸一カルシウム一水和物（ＭＣＰＭ、Ｃａ（Ｈ₂ＰＯ₄）₂−Ｈ₂Ｏ）、及びリン酸一カルシウム無水物（ＭＣＰＡ、Ｃａ（Ｈ₂ＰＯ₄）₂）を含む。こうしたリン酸カルシウム化合物は、骨セメントと骨移植材料との分野では非常に重要である。ＤＣＰＤ、ＤＣＰＡ、α−ＴＣＰ、β−ＴＣＰ、ＴＴＣＰ、ＯＣＰ及びＨＡｐの単独でのまたは組合せての使用は、生体適合性コーティング、充填材、セメント類、及び骨形成物質として詳細に記録が残されている（F.C.M．Driessens，M.G．Boltong，O．Bermudez，J.A．Planell，M.P．Ginebra，and E．Fernandez, ”Effective formulations for the preparation of calcium phosphate bone cements”, J．Mat．Sci.: Mat．Med．5:164(1994); R.Z. LeGeros, ”Biodegradation and bioresorption of calcium phosphate ceramics”, Clin．Mat．14(1): 65(1993); K．Ishikawa，S．Takagi，L.C．Chow，and Y．Ishikawa, ”Properties and mechanisms of fast-setting calcium phosphate cements”, J．Mat．Sci.: Mat．Med．6:528(1995); A.A．Mirtchi，J．Lemaitre，and E．Munting, ”Calcium phosphate cements: Effect of fluorides on the setting and hardening of beta-tricalcium phosphate - dicalcium phosphate-calcite cements”, Biomat．12: 505(1991); J.L．Lacout, ”Calcium phosphate as bioceramics”, in Biomaterials - Hard Tissue Repair and Replacement，pp 81-95(1992)，Elsevier Science Publishes）。

一般にこうした相は、（ａ）溶液から得た前駆体リン酸カルシウム材料、（ｂ）カルシウム塩類の物理的ブレンドまたは（ｃ）天然のサンゴの、熱または水熱転換によって得られる。合成リン酸カルシウム前駆体化合物からＴＣＰまたはＴＴＣＰへの熱変態は、約８００℃を超える高温での従来のセラミック処理形式によって実現する。従って、リン酸カルシウム前駆体類を製造するための合成経路は様々であるにもかかわらず、従来技術において使用された「塩基性」リン酸カルシウム材料は、一般に高温処理を、しばしば長時間受けてきた。本発明による他の「塩基性」リン酸カルシウム材料の製造に関しては、H．Monma，S．Ueno.，and T．Kanazawa, ”Properties of hydroxyapatite prepared by hydrolysis of tricalcium phosphate” J．Chem．Tech．Biotechnol．31:15(1981); H．Chaair，J.C．Heughebaert，and M．Heughebaert, ”Precipitation of stoichiometric apatitic tricalcium phosphate prepared by a continuous process” J．Mater. Chem．5(6): 895(1995); R．Famery，N．Richard，and P．Boch, ”Preparation of alpha- and beta-tricalcium phosphate ceramics，with and without magnesium addition”, Ceram．Int．20:327(1994); Y．Fukase，E.D．Eanes，S．Takagi，L C．Chow，and W.E．Brown, ”Setting reactions and compressive strengths of calcium phosphate cements”, J．Dent．Res．69(12): 1852(1990)も参照されたい。

本発明は、新規なレドックス沈殿反応（ＲＰＲ）を使用して材料を均一溶液から沈殿させるという点で、一般に金属リン酸塩ミネラル類を及び特にリン酸カルシウム粉末を合成するための従来方法から大幅に逸脱している。それに続いてこうした材料は、穏当な温度と短い焼成スケジュールを用いて、ＴＣＰ、ＨＡｐ及び／又はこれらの組合せに転換できる。その上、本発明による均一溶液からの沈殿（Precipitation from homogeneous solution,“ＰＦＨＳ”）は、従来技術ではこれまでに観察されていない形態であり、均質なサイズと組成とを持つ微粒子を製造する手段であることが見い出された。

次亜リン酸塩［Ｈ₂ＰＯ₂ ^-］陰イオンを、リン酸塩イオン生成のための前駆体として使用するのは好ましいことが見い出され、というのは、これは従来のリン酸カルシウム沈殿化学により課される多くの溶解度上の制約を回避し、その上、高固形分レベルでの均質沈殿を可能にするからである。例えば、反応を本発明に従って実行して、３０％を超える固形分を有する生成物スラリーを生じることができる。硝酸塩陰イオンが好ましい酸化剤であるが、他の酸化剤類も有用である。

次亜リン酸塩からリン酸塩への反応のための酸化剤としての、強酸性条件下での硝酸塩イオンの新規な使用は、幾つかの観点から有益である。硝酸塩は容易に入手可能で、かつ廉価な酸化剤である。これは、ステンレス鋼（タイプ３１６ＳＳ）を不動態化し、ガラス処理装置に対し非反応性である。その酸化副生成物（ＮＯ_x）は、周知の公害防止技術によって管理可能であり、また、残留硝酸塩は、この材料が通常受ける熱転換スケジュールの下で、ＮＯ_xとしては一時的なものであり、従って非常に純粋な最終材料が得られる。

試薬級金属硝酸塩類と次亜リン酸との使用を、本発明において実施すると、大きな純度を持つ金属リン酸塩相をもたらす。
有用なリン酸カルシウムに基づいた材料を製造するための方法は還元−酸化沈殿反応（ＲＰＲ）により実現され、この反応は一般に、周囲圧力及び比較的低温で、通常は２５０℃未満、好ましくは２００℃未満、最も好ましくは１５０℃未満で行う。そのような反応を開始する方法は、出発諸原料、その処理、及びそれらの間のレドックス電気化学的相互作用により決定される。

ＲＰＲの駆動力となるものは、溶液前駆体に由来する陰イオン化学種の、同時発生する還元と酸化である。出発溶液の利点は、イオン化学種の、特にカルシウムとリン化学種の初期濃度を高くすることにより現実のものとなる。還元されたリン化合物を使用すると、完全に酸化された［ＰＯ₄］^3-化学種を使用する場合に比べてかなり大きなイオン濃度において、溶液安定性がもたらされることが見い出された。従来の処理技術は、完全に酸化されたリンオキソアニオン化合物を使用しており、その結果として、リン酸塩陰イオンにより課されるpH、溶解度、及び反応温度上の制約により束縛される。

典型的な還元可能な化学種は、好ましくは硝酸、硝酸塩類（例えば、Ｃａ（ＮＯ₃）₂・４Ｈ₂Ｏ）または、水に高度に可溶な任意の他の還元可能な硝酸塩化合物である。他の還元可能な化学種としては、亜硝酸（ＨＮＯ₂）または亜硝酸（ＮＯ₂ ^-）塩類が挙げられる。

使用できる酸化可能な化学種の中には、次亜リン酸または水に高度に可溶な次亜リン酸塩類（例えばＣａ（Ｈ₂ＰＯ₂）₂）がある。有用性がある他の酸化可能な化学種としては、亜リン酸塩類（ＨＰＯ₃ ^2-）、ピロ亜リン酸塩類（Ｈ₂Ｐ₂Ｏ₅ ^2-）、チオ硫酸塩（Ｓ₂Ｏ₃ ^2-）、四チオン酸塩（Ｓ₄Ｏ₆ ^2-）、亜ジチオン酸塩（Ｓ₂Ｏ₄ ^2-）、三チオン酸塩（Ｓ₃Ｏ₆ ^2-）、亜硫酸塩（ＳＯ₃ ^2-）、及びジチオン酸塩（Ｓ₂Ｏ₆ ^2-）の酸類と塩類とが挙げられる。５Ｂ、６Ｂ、及び７Ｂ族元素のオキソアニオン類の無機化学が複雑であることを考慮すれば、酸化可能な陰イオン類の他の例を、本発明の精神において利用できることは予想できよう。

酸化剤または還元剤のいずれかまたは両方と共に反応混合物に導入する陽イオンは、好ましくは、酸化的に安定なものである（すなわち、その最高の酸化状態にある）。しかしながら、特定の製造においては、または特定の反応を生じさせるために、陽イオンを、部分的に還元された酸化状態で導入してよい。こうした状況の下では、ＲＰＲ最中の陽イオンの酸化の最中に遊離する電子を補償するために、酸化剤の量の調節が必要となる。

イオン性沈殿物と平衡状態にある溶液の場合、反応物イオン類の溶質濃度は、溶解度積関係と過飽和の制限とにより決定されることは、従来技術において周知である。Ｃａ²⁺−［ＰＯ₄］^3-系の場合、これを表わすと非常に複雑になり、その原因の大部分は過飽和状態を緩和するための非常に多くの経路（すなわち様々な固相）があることである。温度、pH、イオン強度、イオン対形成、無関係な陽イオン類と陰イオン類の存在は、全て、様々な溶質化学種平衡と到達可能なまたは維持可能な過飽和レベルとに影響することがある（F．Abbona，M．Franchini-Angela，and R．Boistelle, ”Crystallization of calcium and magnesium phosphates from solutions of medium and low concentrations”, Cryst．Res．Technol．27:41(1992); G.H．Nancollas, ”The involvement of calcium phosphates in biological mineralization and demineralization processes”, Pure Appl．Chem．64(11): 1673(1992); G.H．Nancollas and J．Zhang, ”Formation and dissolution mechanisms of calcium phosphates in aqueous systems”, in Hydroxyapatite and Related Materials，pp 73-81(1994)，CRC Press，Inc.; P．W．Brown，H．Hocker，and S．Hoyle, ”Variations in solution chemistry during the low temperature formation of hydroxyapatite”, J．Am．Ceram．Soc．74(8): 1848(1991); G．Vereecke and J．Lemaitre, ”Calculation of the solubility diagrams in the system Ca(OH)₂-H₃PO₄-KOH-HNO₃-CO₂-H₂O”, J．Cryst．Growth 104: 820(1990); A.T.C．Wong and J．T．Czernuszka, ”Prediction of precipitation and transformation behavior of calcium phosphate in aqueous media”, in Hydroxyapatite and Related Materials，pp 189-196(1994)，CRC Press，Inc.; G.H．Nancollas, ”In vitro studies of calcium phosphate crystallization”, in Biomineralization - Chemical and Biochemical Perspectives，pp 157-187(1989)）。

加えて、熱力学は、特定の反応が可能かどうかを決定するが、速度論的な影響は、沈殿反応最中に特定のリン酸カルシウム相が無いことまたは存在することを説明する際にはるかに重要なことがある。

リン酸カルシウム類を生じるための、本発明の特定の好適な実施例の実施において、自体も高モル濃度である可溶な次亜リン酸塩陰イオンの存在下で、可溶なカルシウムイオンを数モルの濃度に維持する。溶液はまた、硝酸及び次亜リン酸の存在が原因で非常にpHが低い。実に、カルシウムと次亜リン酸塩イオンとのそのような溶液は、室温以下では沈殿に関して無期限に安定になることができる。これに反して、（イオン錯形成またはキレート化剤の無い場合に）、カルシウムイオン類とリン酸塩陰イオン類とを同様の濃度で同時に維持することは可能ではなく、というのは、固相は直ちに沈殿して過飽和を綬和すると思われるからである。次亜リン酸塩イオンを亜リン酸塩に、そしてそれに続いてリン酸塩に酸化する際に、リン酸カルシウム相は、そのような材料の形成に独特の（濃度、pH、イオン強度）溶液条件下で均一溶液から速やかに沈殿する。沈殿陰イオンの均一生成と、大きな沈殿速度と、及び独特の熱力学形式とを組合せることで、独特のサイズ及び形態上の特徴と、表面特性と、反応性とを有するリン酸カルシウム前駆体類の形成がもたらされる。

上述の考慮すべき事柄はまた、リン酸カルシウム類以外のミネラル類にも当てはまる。しかしながら必然的に、相図、平衡条件及び成分ミネラル相は、ミネラル類の各族で異なることになる。

一種類以上の金属陽イオン類を一種類以上のオキソ酸陰イオン類と組合せて含む、均質なサイズでありかつ成形済みの金属塩類の粒子は、水溶液類からの前記金属塩類の制御された沈殿のための、本一般的方法から得ることができる。これは、一つ以上の非金属元素、５Ｂ及び６Ｂ族（カルコゲニド類）、及び７Ｂ族（ハロゲン化物類）の単純なまたは複雑なオキソ酸陰イオン類の現場での均一製造によって進む。第一のオキソ酸陰イオンは、沈殿剤陰イオン化学種を生成するための酸化（化学的酸化状態が上昇）を受け、加えて、第二の異なるオキソ酸陰イオンの非金属元素の同時発生する還元（化学的酸化状態が低下）が起き、全てのオキソ酸陰イオン類は最初は、一種類以上の金属陽イオン類と共に溶液中に存在し、この金属陽イオン類は、沈殿剤陰イオンと共に不溶性塩類を形成することが周知である。この金属陽イオン類は、好ましくは酸化的に安定であるが、特定の条件下でそれ自体が酸化状態の変化を受けてよい。

ＲＰＲは好ましくは、発熱レドックス反応の開始と持続とを促進するように均一溶液を加熱することで、引き起こされる。可溶な還元されたリン化学種が沈殿陰イオンに転換され、次にこの陰イオンが反応媒質からカルシウムイオンを均一に沈殿させるにつれて、発熱反応は、ガス類、通常様々な酸化窒素ガス類、例えばＮＯ_x、式中０．５＜ｘ＜２の生成を引き起こす。この段階で反応は本質的に完了し、予め定められたリン−カルシウム化学量論を持つ超微細沈殿粒子の集合を生じる。反応収率は高く、反応生成物の純度も同様に高い。

中間前駆体ミネラル粉末は、溶液から均一に沈殿する。温和な熱処理、温度＜５００℃、を使用して、様々なリン酸塩含有相への変態を促進する。化学的作用と過程とを適切に操作することで、独特の結晶形態を有する単相及び多相化合物［図１＆２］が得られている。

硝酸塩／次亜リン酸塩レドックス系は、次亜リン酸塩からリン酸塩への酸化（Ｐ⁺¹からＰ⁺⁵へ、４ｅ^-酸化）を含み、これは以下の式に示す通りであり（Ｅ_o／Ｖは、N.N．Greenwood and A．Earnshaw，”Oxoacids of phosphorus and their salts”, in Chemistry of the Elements，pp 586-595(1984)，Pergamon Pressより得た）：

及び、硝酸塩からＮＯ_xへの還元（Ｎ⁺⁵からＮ⁺³またはＮ⁺²へ、２ｅ^-または３ｅ^-還元）を含み、これは以下の式に示す通りである；

化学反応は、電子が一つの化学種から別の化学種に移動するような二つ（以上）の電気化学的半反応の和として、便利に表わされる。電気化学的な慣例によれば反応全体は、正反応が還元（電子の付加）として示されるような平衡として表わされる、すなわち：
酸化された化学種＋ｎｅ^-＝還元された化学種
pH＝０、２５℃で示された上記式の場合、Ｅ_o（還元電位）が０を超える場合、反応は左から右が自発的であり、Ｅ_oが０未満の場合、逆方向が自発的である。

上記反応と関連する電気化学ポテンシャルとから明らかなことは、硝酸塩は、次亜リン酸塩（Ｐ⁺¹）を亜リン酸塩（Ｐ⁺³）またはリン酸塩（Ｐ⁺⁵）に酸化できる強力な酸化剤であり、これは還元反応経路に関わらず、すなわち、還元過程が式４、５または６に従って起きるかどうかに関わらない。反応経路全体が、酸化反応（式３）（４ｅ^-交換）と還元反応（式６）（３ｅ^-交換）との組合せを含むと推定される場合、レドックス反応が完了まで進むためには、１モルの次亜リン酸塩イオンにつき４／３モルのＮＯ₃ ^-がＮＯに還元することで、十分な電子を提供しなければならないことが計算できる。示した酸化と還元反応の組合せを含んで、他のレドックス過程が起き得ることは、当業者には明白であろう。

酸化反応と還元反応の様々な対生成を使用して、本発明の精神に従って生成物を生成できる。実に、本発明は一般に、水溶液中での、単純なまたは複雑なオキソ酸陰イオン類の現場での均一製造を可能にし、ここで、一つ以上の非金属元素、例えば５Ｂ及び６Ｂ族（カルコゲニド類）、及び７Ｂ族（ハロゲン化物類）は第一のオキソ酸陰イオンを含み、沈殿剤陰イオン化学種を生成するための酸化を受け、加えて、第二の異なるオキソ酸陰イオンの非金属元素の同時発生する還元が起きる。

上記の一連の事柄の各々において重要なのは、高イオン濃度での還元−酸化反応であり、これが溶液から新規なリン酸カルシウム粉末の均一沈殿をもたらす。文献ではこれまで、そのような相、特にリン酸カルシウム相を形成するための能力は、本発明に説明される条件下で報告されたことはない。

反応条件を変えることで、生成物を調節できる。出発溶液中の陰イオン混合物の簡単な変更（すなわち、酢酸塩イオンを含ませる）は、炭酸塩が取り込まれたリン酸カルシウム相をもたらすことができ、これは骨への生体内転換には最も好都合であり、というのは骨それ自体はヒドロキシアパタイトミネラルの炭酸塩化型であり、炭酸塩の置換がリン酸塩格子位置で起きたもので、従ってタイプＢＨＡｐと呼ばれる。他の有益な置換は、Ｆ、フッ素、置換から得られ、歯みがき剤及び歯のエナメル質に望ましいフッ素アパタイトを生じる。硫酸塩陰イオンはさらに別の有益なカルシウム相を生じることができ、それによって半水和物化学種、ＣａＳＯ₄−１／２Ｈ₂Ｏは、水と接触した状態でさらに凝結反応を提供すると思われ、焼セッコウの場合と同様である。さらなる変化が、ドーパントまたは主成分として他の陽イオン類が存在することによって起きる。

本発明の具体的な実施例は、自己硬化型セメントまたはペーストを形成するために使用できる独特のリン酸カルシウム前駆体ミネラル類を、上述の方法を利用して与える。いったん体内に置かれると、こうしたリン酸カルシウムセメント類（ＣＰＣ）は、骨に吸収され、リモデリング（転換）される。様々なＣａ／Ｐ比を持つ二相ミネラル類からなる単一粉末を混合して、生体内でタイプＢ炭酸塩化アパタイト（骨ミネラル前駆体）に転換するような自己硬化型ペースト類を与えることができる。

リン酸カルシウムバイオセラミックの骨へのリモデリング挙動は、セラミックの表面のエネルギー論と、界面に接近する際の結果として起きる破骨細胞との相互作用とにより決定される。独特の微細構造は、生体内での反応性の加速と、最終的にはより迅速なリモデリングを生じることができる。本発明の微粒子には組成上の柔軟性があるため、生体内での反応性は調節可能となる。本発明の結果として起きる実施例の結晶子サイズと表面特性とは、予想されるスケールにより類似し、かつ、体内で見い出される細胞にとってより違和感が無い。本発明の方法から得られる粉末の混合物は、リン酸カルシウムセメント類（ＣＰＣｓ）として非常に大きな有用性を有する。

例えば、本発明に従って製造されたリン酸カルシウム粒子は、リン酸カルシウムの使用として周知の任意の整形外科または歯科処置、すなわち骨充填欠損修復、腫瘍学的欠損充填、頭蓋顎顔面空所の充填及び再建、抜歯部位充填、及び可能性として薬物送達用途に使用できる。

非常に多くの用途が予想される。酸化剤類、還元剤類、比、共反応物類及び他の付加物類、生成物及び模範となる用途は、上述の化学反応を検討することにより無機化学者には理解できよう。リン酸カルシウム類は、生物学的修復、歯科修復、バイオセパレーション媒質、及びイオンまたはタンパク質クロマトグラフィー用とすることができる。遷移金属リン酸塩類（Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ及びＺｎ）は、顔料、蛍光体、触媒類、電磁カップラ、マイクロ波カップラ、誘導性要素、ゼオライト類、ガラス、核廃棄物閉じ込めシステム及びコーティングとして、非常に多くの潜在的な用途を有する。希土類リン酸塩類を添加することで、挿入化合物、触媒類、ガラス及びセラミックス、放射性薬物、顔料及び蛍光体、医療用イメージング剤、核廃棄物固化、電子光学、電子セラミックス、及び表面改質としての用途をもたらすことができる。

リン酸アルミニウムとリン酸ジルコニウムとは、表面保護コーティング、研磨粒子、ポリシング剤、セメント類、及び顆粒形態でまたはコーティングとしてのろ過生成物のためには、理想的な候補である。アルカリ（Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ）及びアルカリ土類（Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）リン酸塩は、理想的な低温ガラス、セラミックス、生体材料、セメント類、ガラス金属間シール、及び他の非常に多くのガラス−セラミック材料、例えばポーセレン類、歯科用ガラス、電気光学ガラス、レーザーガラス、特定屈折率のガラス及び光学フィルターを生成すると思われる。

［実施例１］
新規な低温リン酸カルシウム粉末の製造
８．５１gの５０重量％次亜リン酸、Ｈ₃ＰＯ₂（Ａｌｆａ／Ａｅｓａｒ試薬＃１４１４２、ＣＡＳ＃６３０３−２１−５）、７１．９５重量％［ＰＯ₄］^3-に相当する、の水溶液を、８．００gの蒸留水と合わせて、２５０mlＰｙｒｅｘビーカー内で透明で無色の溶液を形成した。この溶液に、２２．８５gの硝酸カルシウム四水和物塩、Ｃａ（ＮＯ₃）₂・４Ｈ₂Ｏ（ＡＣＳ試薬、Aldrich Chemical Co.，Inc．＃２３，７１２−４、ＣＡＳ＃１３４７７−３４−４）、１６．９７重量％Ｃａに相当する、を加えた。この混合物中のＣａ／リン酸塩のモル比は３／２であり、相当する固形分レベル［Ｃａ₃（ＰＯ₄）₂として］は２５．４重量％だった。硝酸カルシウム四水和物の吸熱溶解は周囲温度条件下で進み、最終的には均一溶液を形成した。この溶液を２５℃を超える温度に温めることで反応を開始し、反応中、溶液は激しく泡立ち、同時にＮＯ_x(g)に特有の赤茶色の刺激のあるフュームを発生した。試料は白色のペースト状の塊に変わり、これは定期的にＮＯ_x(g)を放出しながら発泡し、脈動した。約２分後、反応は本質的に完了し、触ると暖かい白色でペースト状の塊が残った。室温に冷却後、固体（Ａ）をポリエチレンバイアル中に保管した。

この製造から３日後に、数グラムの湿りを帯びたペースト状の固体を３０mlの蒸留水中に浸漬し、未反応の水溶性成分を「洗い落した」。固体をスパチュラで練って、固体が最も水にさらされるようにした。約１５分後、固体をろ紙上に回収し、湿りを帯びた固体（Ｂ）をポリエチレンバイアル中に保管した。

Ｘ線回折（ＸＲＤ）パターンを充填した粉末試料から得るために、Ｒｉｇａｋｕ Ｇｅｉｇｅｒｆｌｅｘ機器のＣｕ−Ｋα線（λ＝１．７８８９オングストローム）を使用した。この機器を、４５kV／３０mAで、２θ角度範囲１５〜５０°以上の広さにわたって３度／分の走査速度を使用して動作させた。試料を製造したままで分析するか、または、Ｔｈｅｒｍｏｌｙｎｅタイプ４７９００またはＮｅｙモデル３−５５０実験室用炉内で空気中での熱処理に続いて分析した。ＸＲＤの結果は次の通り（図３、４、５、及び６を参照されたい）：

かなりの量のＮＯ_x(g)が、３００℃でまたは３００℃を超える温度で試料の焼成最中に発生した。

［実施例２］
新規な低温リン酸カルシウム粉末の製造
実施例１を、試薬の示された重量の５倍を使用して繰り返した。反応物を、５−１／２インチ直径のＰｙｒｅｘ結晶皿に入れ、ホットプレート上に撹拌せずに置いた。均一反応物溶液を２５℃を超える温度に温めることで、発熱反応を開始し、この反応は、ＮＯ_x(g)に特有の赤茶色の刺激のあるフュームを発生した。反応の開始に続いて数秒以内に、試料は白色のペースト状の塊に変わり、これは数分間、ＮＯ_x(g)を放出し続けた。約５分後、反応は本質的に完了し、触ると熱い湿りを帯びた固体塊が残った。この固体を周囲条件下で約２０分間室温に冷却後、二つの部分に分割してから熱処理した。

この固体の熱処理とＸ線回折とを、実施例１に説明したように行った。空気中での熱処理に続いて、ＸＲＤにより、焼成済み固形分は以下で構成されることが示された：

［実施例３］
新規な低温リン酸カルシウム粉末の製造
８．５１gの５０重量％Ｈ₃ＰＯ₂の水溶液を、８．００gの２５．０重量％酢酸カルシウム一水和物、Ｃａ（Ｏ₂ＣＣＨ₃）₂・Ｈ₂Ｏ（ＡＣＳ試薬、Aldrich Chemical Co.，Inc.＃４０，２８５−０、ＣＡＳ＃５７４３−２６−０）、５．６９重量％Ｃａに相当する、の水溶液と合わせて、２５０mlＰｙｒｅｘビーカー内で透明で無色の溶液を与えた。この溶液に、２０．１７gのＣａ（ＮＯ₃）₂・４Ｈ₂Ｏ塩を加えた。この混合物中のＣａ／リン酸塩のモル比は３／２であり、相当する固形分レベル［Ｃａ₃（ＰＯ₄）₂として］は２７．３重量％だった。硝酸カルシウム四水和物塩の吸熱溶解は進み、いったん試料が室温に温まると、均一溶液を与えた。さらにこの溶液をホットプレート上で＞２５℃に温めることで反応を開始し、この反応は、実施例１に説明したように進んだ。約３分後、反応は本質的に完了し、湿った白色の脆い固体が残り、これは触ると熱く、酢酸臭がした。室温に冷却後、固体をポリエチレンバイアル中に保管した。

この固体の熱処理とＸ線回折分析とを、実施例１に説明したように行った。５００℃で０．５または１時間、空気中での熱処理に続いて、ＸＲＤにより、固体は、一次相としてウィットロッカイトと、加えて二次相としてヒドロキシアパタイトとで構成されることが示された。ＸＲＤの結果から、二つのリン酸カルシウム相の相対比は、熱処理の持続時間と酢酸塩陰イオンの存在とに依存することが示されたが、依存性を定量することは試みなかった。

５００℃、１h加熱 （主） ウィットロッカイト［β−Ｃａ₃（ＰＯ₄）₂］
（副） Ｃａ₅（ＰＯ₄）_3-x（ＣＯ₃）_x（ＯＨ）
図７と８のＸＲＤスペクトルを比較すると、実施例１（酢酸塩無し）と実施例３（酢酸塩が存在する）のそれぞれの各副相に関して存在するＨＡｐ−Ｃａ₅（ＰＯ₄）_3-x（ＣＯ₃）_x（ＯＨ）の量の相違が示される。これは、結晶形成に及ぼす対陰イオンの影響を示している。

フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）スペクトルは、４００〜４０００cm^-1の範囲にわたって拡散反射率モードで動作する、Ｎｉｃｏｌｅｔ機器（型式番号５ＤＸＣ）を使用して得た。ＨＡｐの炭酸塩化形態が存在することは、図９のＦＴＩＲスペクトル（４００〜１６００cm^-1）により確認され、このスペクトルは、［ＰＯ₄］^3-（５８０〜６００、９５０〜１２５０cm^-1）と［ＣＯ₃］^2-（８８０、１４４０、＆１４５０cm^-1）とに特有のピークの存在を示す。Ｐ＝Ｏ伸縮は、１１５０〜１２５０cm^-1の強いピークで示され、炭酸塩イオンによるヒドロキシアパタイトの構造の乱れを示唆している。

［実施例４］
ＲＰＲによってリン酸カルシウム混合物に加えられたコロイド状ＳｉＯ ₂
８．００gの３４．０重量％ＳｉＯ₂ヒドロゾル（Nalco Chemical Co.，Inc.＃１０３４Ａ、バッチ＃Ｂ５Ｇ４５３Ｃ）のアリコートを、８．５１gの５０重量％Ｈ₃ＰＯ₂の水溶液に、素早く撹拌しながらゆっくり加えて、均一で弱く濁ったコロイド分散系を与えた。この分散系に、２２．８５gのＣａ（ＮＯ₃）₂・４Ｈ₂Ｏ塩を加え、混合物中のカルシウム／リン酸塩のモル比を３／２にした。硝酸カルシウム四水和物の吸熱溶解は進み、いったん試料が室温に温まると、均一なコロイド分散系を与えた。コロイド状ＳｉＯ₂は、試料中の高い酸性度とイオン強度にもかかわらずフロキュレートしなかった。試料をホットプレート上で＞２５℃に温めることで反応を開始し、この反応は、実施例１に説明したように進んだ。得られた白色のペースト状の固体を、ポリエチレンバイアル中に保管した。

この固体の熱処理とＸ線回折とを、実施例１に説明したように行った。５００℃で１時間、空気中での熱処理に続いて、ＸＲＤにより、固体は、ウィットロッカイトに加えてヒドロキシアパタイトで構成されることが示された。

［実施例５］
新規な低温リン酸カルシウム粉末の製造
実施例１を繰り返し、硝酸カルシウム塩の吸熱溶解に続いて、１０．００gのリン酸二カルシウム二水和物、ＤＣＰＤ、ＣａＨＰＯ₄・２Ｈ₂Ｏ（Aldrich Chemical Co.，Inc.＃３０，７６５−３、ＣＡＳ＃７７８９−７７−７）を均一溶液に加えた。ＤＣＰＤは、懸濁物質として及び沈殿した材料（撹拌は使用しなかった）の両方として存在した。試料を＞２５℃に温めることで、実施例１に説明したように発熱反応を開始し、白色のペースト状の固体の形成を引き起こした。この固体の熱処理とＸ線回折分析とを、実施例１に説明したように行った。５００℃で１時間、空気中での熱処理に続いて、ＸＲＤにより、固体は、一次相としてウィットロッカイトと、加えて二次相としてピロリン酸カルシウム（Ｃａ₂Ｐ₂Ｏ₇）とで構成されることが示された。
５００℃、１h加熱 （主） ウィットロッカイト［β−Ｃａ₃（ＰＯ₄）₂］
（副） Ｃａ₂Ｐ₂Ｏ₇

［実施例６］
新規な低温リン酸亜鉛粉末の製造
８．００gの蒸留水中の８．５１gの５０重量％Ｈ₃ＰＯ₂の水溶液を、実施例１に説明したように作製した。この溶液に、２８．７８gの硝酸亜鉛六水和物塩、Ｚｎ（ＮＯ₃）₂・６Ｈ₂Ｏ（ＡＣＳ試薬、Aldrich Chemical Co.，Inc．＃２２，８７３−７、ＣＡＳ＃１０１９６−１８−６）、２１．９７重量％Ｚｎに相当する、を加えた。この混合物中のＺｎ／リン酸塩のモル比は３／２であり、相当する固形分レベル［Ｚｎ₃（ＰＯ₄）₂として］は２７．５重量％だった。硝酸亜鉛六水和物の吸熱溶解は進み、いったん試料が室温に温まると、均一溶液を与えた。さらにこの溶液をホットプレート上で＞２５℃に温めることで反応を開始し、反応中、溶液は、ＮＯ_x(g)の赤茶色の刺激のあるフュームを激しく発生した。反応は約１０分間持続したが、試料は透明で無色の溶液のままで、５分間やや弱まり、次に激しく再開し、最終的に湿った白色の固体の塊の形成をもたらし、その幾らかは、反応容器として使用したＰｙｒｅｘビーカーの壁に対し非常に付着性があった。熱い固体を室温に冷却し、ポリエチレンバイアル中に保管した。

この固体の熱処理とＸ線回折とを、実施例１に説明したように行った。５００℃で１時間、空気中での熱処理に続いて、ＸＲＤにより、固体はＺｎ₃（ＰＯ₄）₂で構成されることが示された（図１０を参照されたい）。
５００℃、１h加熱 （主） Ｚｎ₃（ＰＯ₄）₂

［実施例７］
新規な低温リン酸鉄粉末の製造
１７．５０gの５０重量％Ｈ₃ＰＯ₂の水溶液を、１５．００gの蒸留水と合わせて、２５０mlＰｙｒｅｘビーカー内、ホットプレート／スターラー上で、透明で無色の溶液を形成した。この溶液に、５３．５９gの硝酸鉄九水和物塩、Ｆｅ（ＮＯ₃）₃・９Ｈ₂Ｏ（ＡＣＳ試薬、Ａｌｆａ／Ａｅｓａｒ試薬＃３３３１５、ＣＡＳ＃７７８２−６１−８）、１３．８２重量％Ｆｅに相当する、を加えた。この混合物中のＦｅ／リン酸塩のモル比は１／１であり、相当する固形分レベル［ＦｅＰＯ₄として］は２３．２重量％だった。硝酸鉄九水和物塩の吸熱溶解は、反応混合物を徐々に温めることで部分的に進み、最終的には淡いラベンダー色の溶液に加えて不溶の塩を形成した。＞２５℃のある温度で発熱反応を開始し、ＮＯ_x(g)を発生した。反応は約１５分間持続し、その間、反応混合物は粘度がシロップ状になった。反応は持続して、幾らかの淡黄色固体がビーカーの底部に形成され始めた。約４０分の反応の後、試料を室温に冷却した。生成物は、ビーカーの上部の低密度の黄色固体の不均一混合物と、生成物塊の中央のカラメルの粘稠度を有する茶色の液体と、ビーカーの底部の砂色の固体とからなった。固形分をできる限り別々の試料として集めた。

ビーカーの上部から集めた固体の熱処理とＸ線回折とを、実施例１に説明したように行った。５００℃で１時間、空気中での熱処理に続いて、ＸＲＤにより、固体は、グラフトン石［Ｆｅ₃（ＰＯ₄）₂］に加えて若干の非晶質材料で構成されることが示され、熱処理は、試料の完全な結晶化を引き起こすには十分ではなかったことが示唆された（図１１を参照されたい）。
５００℃、１h加熱 （主） グラフトン石［Ｆｅ₃（ＰＯ₄）₂］
Ｆｅ³⁺がＦｅ²⁺に還元されるような、ある機構が存在するようである。

［実施例８］
新規な低温リン酸カルシウム粉末の製造
１９．４１gの５０重量％Ｈ₃ＰＯ₂の水溶液を、５．００gの蒸留水と合わせて、２５０mlＰｙｒｅｘビーカー内で透明で無色の溶液を形成した。この溶液に、３４．７２gのＣａ（ＮＯ₃）₂・４Ｈ₂Ｏを加えた。この混合物中のＣａ／リン酸塩のモル比は１／１であり、相当する固形分レベル［ＣａＨＰＯ₄として］は３３．８重量％だった。硝酸カルシウム四水和物の吸熱溶解は周囲温度条件下で進み、いったん試料が室温に温まると最終的には均一溶液を形成した。この溶液を２５℃を超える温度に温めることで、激しい発熱反応を開始し、この反応は、ＮＯ_x(g)の発生と、＞１００℃までの試料の急速な温度上昇と、恐らく高い反応温度での水の突発的な沸騰が原因での、ビーカーの縁を越えての反応混合物の大量の発泡とを引き起こした。室温に冷却後、反応生成物を乾燥した白色の発泡体として集め、これを粉砕して粉末にすることで固めた。

この固体の熱処理とＸ線回折とを、実施例１に説明したように行った。結果は次の通り：

［実施例９］
新規な低温リン酸カルシウム粉末の製造
実施例３を、試薬の示された重量の１０倍を使用して繰り返した。反応物を、５−１／２インチ直径のＰｙｒｅｘ結晶皿に入れ、ホットプレート／スターラー上に置いた。反応物を、溶解と反応の段階の最中に絶えず撹拌した。化学反応は、溶液を＞２５℃に加熱することで開始し、数分間ＮＯ_x(g)の発生を引き起こしたが、系の安定性に及ぼす明らかな影響が見られず、すなわち、溶液は透明で無色のままであり、固体形成の証拠は無かった。数分間弱まった後、反応は強度を増して再開し、ＮＯ_x(g)の大量の生成とペースト状の白色の固体材料の速やかな出現とを引き起こした。反応容器と生成物とは両方とも、反応の発熱により熱くなっていた。生成物を空気中で冷却して白色の脆い固体にし、ポリエチレンバイアル中に保管した。

この固体の熱処理とＸ線回折とを、実施例１に説明したように行った。５００℃で０．５または１時間、空気中での熱処理に続いて、ＸＲＤにより、固体は、一次相としてウィットロッカイトと、加えて二次相としてヒドロキシアパタイトとで構成されることが示された。ＸＲＤの結果から、二つのリン酸カルシウム相の相対比は、熱処埋の持続時間に依存することが示されたが、依存性を定量することは試みなかった。
５００℃、１h加熱 （主） ウィットロッカイト［β−Ｃａ₃（ＰＯ₄）₂］
（副） Ｃａ₅（ＰＯ₄）_3-x（ＣＯ₃）_x（ＯＨ）

［実施例１０］
新規な低温リン酸アルミニウム粉末の製造
１０．８２gの５０重量％Ｈ₃ＰＯ₂の水溶液を、２．００gの蒸留水と合わせて、２５０mlＰｙｒｅｘビーカー内で透明で無色の溶液を形成した。この溶液に、３０．７８gの硝酸アルミニウム九水和物塩、Ａｌ（ＮＯ₃）₃・９Ｈ₂Ｏ（ＡＣＳ試薬、Ａｌｆａ／Ａｅｓａｒ試薬＃３６２９１、ＣＡＳ＃７７８４−２７−２）、７．１９重量％Ａｌに相当する、を加えた。この混合物中のＡｌ／リン酸塩のモル比は１／１であり、相当する固形分レベル［ＡｌＰＯ₄として］は２２．９重量％だった。硝酸アルミニウム九水和物の吸熱溶解は進み、いったん試料が室温に温まると、均一溶液を与えた。さらにこの溶液をホットプレート上で＞２５℃に温めることで反応を開始し、反応中、溶液はＮＯ_x(g)の赤茶色の刺激のあるフュームを激しく発生した。反応は約１５分間持続し、その間溶液粘度はかなり増大し、その後白色の固体を形成した。

この固体の熱処理とＸ線回折とを、実施例１に説明したように行った。５００℃で０．５時間、空気中での熱処埋に続いて、ＸＲＤにより、固体は、ＡｌＰＯ₄に加えて若干の非晶質材料で構成されることが示され、熱処理は、試料の完全な結晶化を引き起こすには十分ではなかったことが示唆された（図１２を参照されたい）。

［実施例１１］
新規な低温リン酸カルシウム粉末の製造
８．０６gの５０重量％Ｈ₃ＰＯ₂試薬の水溶液を、６．００gの蒸留水と合わせて、２５０mlＰｙｒｅｘビーカー内、ホットプレート／スターラー上で、透明で無色の溶液を形成した。この溶液に、１９．２３gのＣａ（ＮＯ₃）₂・４Ｈ₂Ｏを加えた。この試料中のＣａ／リン酸塩のモル比は４／３であり、相当する固形分［リン酸八カルシウム、Ｃａ₈Ｈ₂（ＰＯ₄）₆−５Ｈ₂Ｏとして］は３０．０重量％だった。硝酸カルシウム四水和物の吸熱溶解は周囲条件下で進み、いったん試料が室温に温まると最終的には均一溶液を形成した。この溶液を２５℃を超える温度に温めることで、実施例１に説明したような激しい発熱反応を開始した。約３分後、反応は本質的に完了し、湿った白色のペースト状の固体が残った。

この固体の熱処理とＸ線回折とを、実施例１に説明したように行った。５００℃で０．５時間、空気中での熱処理に続いて、ＸＲＤにより、固体は、一次相としてウィットロッカイトと、加えて二次相としてヒドロキシアパタイトとで構成されることが示された。初期試料の化学量論にもかかわらず、リン酸八カルシウム（ＯＣＰ）形成の証拠はなかった。この結果から、（ａ）ＯＣＰを結晶化するためには別の熱処理が必要である及び／又は（ｂ）過剰のＣａが中間体粉末中に存在することが示唆される。
５００℃、０．５h加熱 （主） ウィットロッカイト［β−Ｃａ₃（ＰＯ₄）₂］
（副） ＨＡｐ［Ｃａ₅（ＰＯ₄）₃（ＯＨ）］

［実施例１２］
新規な低温リン酸カルシウム粉末の製造
実施例１を繰り返し、ただし反応混合物の作製に蒸留水を使用しなかった。均一溶液を２５℃を超える温度に温めることで、実施例１１に説明したような発熱反応を開始した。約３分後、反応は本質的に完了し、湿った、ペースト状の白色の固体が残った。

この固体の熱処理とＸ線回折とを、実施例１に説明したように行った。５００℃で０．５時間、空気中での熱処理に続いて、ＸＲＤにより、固体はピロリン酸カルシウム（Ｃａ₂Ｐ₂Ｏ₇）で構成されることが示された。
５００℃、０．５h加熱 （主） Ｃａ₂Ｐ₂Ｏ₇

［実施例１３］
新規な低温水熱（ＨＹＰＲ）リン酸カルシウム粉末の製造
５０重量％の硝酸カルシウム四水和物、Ｃａ（ＮＯ₃）₂・４Ｈ₂Ｏ（ＡＣＳ試薬、Aldrich Chemical Co.，Inc.＃２３，７１２−４、ＣＡＳ＃１３４７７−３４−４）の水溶液は、２５０．０gのこの塩を２５０．０gの蒸留水に溶解させることで作製した。この溶液は、８．４９重量％Ｃａに相当した。合計４７．０gのこの溶液を素早く撹拌しながら、５０重量％の次亜リン酸ナトリウム一水和物ＮａＨ₂ＰＯ₂−Ｈ₂Ｏ（Ａｌｆａ／Ａｅｓａｒ試薬＃１４１０４、ＣＡＳ＃１００３９−５６−２）の水溶液、これも２５０．０gのこの塩を２５０．０gの蒸留水に溶解させることで作製した、に加えた。次亜リン酸ナトリウム溶液は、４４．８０重量％［ＰＯ₄］^3-に相当した。硝酸カルシウムと次亜リン酸ナトリウムとの透明で無色の溶液を、４０．３gの蒸留水を用いて次に希釈した。この混合物中のＣａ／リン酸塩のモル比は５／３であり、相当する固形分レベル［Ｃａ₅（ＰＯ₄）₃（ＯＨ）（ヒドロキシアパタイト）として］は１０．０重量％だった。試料を水熱処理するために、温度コントローラ／デジタルタコメータユニット（型式番号４８４２、Parr Instrument Co.）とダイヤル圧力計とを備えた３００cc体積の撹拌した高圧ベンチ反応器（型式番号４５６１Ｍｉｎｉ Ｒｅａｃｔｏｒ、Parr Instrument Co.，Moline，IL 61265）を使用した。反応器の全ての濡れた部分は、タイプ３１６ステンレス鋼から製造されていた。通常タイプ３１６ＳＳは、無機酸系、例えば本発明において使用される溶液前駆体用に選択される材料ではなく、というのは、リン酸は、高温、高圧ではステンレス鋼を攻撃し得るからである。しかしながら本発明の実施においては、反応器表面の直接接触（すなわち、濡れ）を、Ｐｙｒｅｘガラスライナーの使用によって避けた。スターラーと熱電対シースのみが反応物溶液中に浸漬し、腐食は観察されなかった。加えて、反応物混合物中の高い硝酸塩イオン濃度が、タイプ３１６ＳＳに不動態化環境を与えたと推定される。

１００グラム（約１００ml）の硝酸カルシウム−次亜リン酸ナトリウム溶液を反応器のＰｙｒｅｘライナ一中に置き、また、ガラスライナーと反応容器との間に介在する空間に、試料のレベルまで蒸留水を満たした。これにより試料への最大伝熱が確実になり、というのは反応器を電気マントルにより外部加熱したためである。試試体積は約１００mlだったので、反応器中には、高温での溶液膨張に対応するための十分なヘッドスペースが残った。反応器は、Ｔｅｆｌｏｎガスケットを圧縮することで密閉した。コントローラの最大速度で設定値２０２℃にし、一定の撹拌（５００r.p.m.）をしながら、反応器の加熱を実行した。加熱プロファイルを、反応物混合物中に浸漬した熱電対により監視し、これは次の通りだった：

２００＋／−３℃で１２分間保持した後、温度は急速に上昇して２１６℃になり、その結果として反応器の圧力は約３３０psiまで上昇した。この発熱状況は急速に弱まり、これは、ほぼ断熱過程によってＰａｒｒ反応器が熱平衡に近づくにつれ、反応器温度が速やかに低下して２分以内に２０８℃になったことで証拠付けられた。２００℃で１５分置いた後、反応器を加熱マントルから外し、冷水浴中でクエンチし、ヘッドスペースを通気して周囲圧力にした後に開けた。

白色の沈殿物がガラスライナー中に存在した。固体を真空ろ過により０．４５ミクロンメンブランフィルター（Millipore，Inc.，Bedford，MA，01730）上に集め、蒸留水を用いて数回洗浄し、強制対流オーブン中、約５５℃で乾燥させた。この固体のＸ線回折分析を、実施例１に説明したように行った。

Ｘ線回折の結果は、独特の、同定できない回折パターンを示している。図１３を参照されたい。

［実施例１４］
新規な低温水熱（ＨＹＰＲ）リン酸カルシウム粉末の製造
実施例１３を繰り返し、ただし蒸留水の代りに４０．３gの１．０M ＮａＯＨ溶液を素早く撹拌しながら、硝酸カルシウムと次亜リン酸ナトリウムとの均一溶液に加えた。この塩基添加により、恐らくＣａ（ＯＨ）₂の沈殿が原因で、乳白色の分散系の形成が引き起こされた。

試料を、実施例１３に説明したようにして、温度設定値２０７℃で水熱処理した。１６０℃（２５分）までの温度ランプは実施例１３に関して示した通りだった。実験を開始してから３０分で発熱が起き、反応混合物の温度を５分以内に最大２２１℃に上昇させ、対応して圧力は３７０psiまで上昇した。実験を開始してから３８分で、反応器をクエンチして室温にした。

反応生成物は、少量の白色の沈殿物からなった。この材料を実施例１３に説明したように集めた。乾燥済み試料のＸ線回折を、実施例１に説明したように行った。ＸＲＤの結果により、固体は、実施例１３で見い出されたのと同じ同定できないパターン（結晶相）と少量のＨＡｐ−［Ｃａ₅（ＰＯ₄）₃（ＯＨ）］とで構成されることが示された。（図１４を参照されたい）。

［実施例１５］
新規な低温水熱（ＨＹＰＲ）リン酸カルシウム粉末の製造
硝酸カルシウム四水和物塩の５０重量％水溶液の合計４７．０gを、５３．０gの蒸留水を用いて希釈した。次に、６．００gの次亜リン酸カルシウム塩、Ｃａ（Ｈ₂ＰＯ₂）₂（Ａｌｆａ／Ａｅｓａｒ試薬＃５６１６８、ＣＡＳ＃７７８９−７９−９）、２３．５７重量％Ｃａ及び１１１．７重量％［ＰＯ₄］^3-に相当する、を素早く撹拌しながらＣａ（ＮＯ₃）₂溶液中でスラリーにした。未知量の次亜リン酸カルシウムが、室温試料中に不溶のまま残った。高温でのＣａ（ＮＯ₃）₂中のＣａ（Ｈ₂ＰＯ₂）₂の溶解度挙動は未知である。この系内のＣａ／リン酸塩のモル比は１．９１だった。

試料を、実施例１３に説明したようにして、温度設定値２１２℃で水熱処理した。２００℃までの温度ランプは実施例１３に関して示した通りだった。実験を開始してから３９分で発熱が起き、反応混合物の温度を３分以内に最大２５２℃に上昇させ、対応して圧力は６４０psiまで上昇した。実験を開始してから４４分で、反応器をクエンチして室温にした。

反応生成物は、大量の白色の沈殿物に加えて若干の懸濁物質として現われた。この材料を実施例１３に説明したように集めた。乾燥済み固体のＸ線回折を、実施例１に説明したように行った。ＸＲＤにより、固体はモネタイト、ＣａＨＰＯ₄であることが示された。図１５を参照されたい。その独特の結晶形態を、図２の走査型電子顕微鏡の図で示す。

上記に説明したＲＰＲとＨＹＰＲの粉末の混合物は、歯科及び整形外科上の欠損修復のための自己硬化型リン酸カルシウムセメント類の形成において有用である。特定の成分と可溶化液体も加えて、本発明の前駆体骨ミネラル構成体を形成できる。

［実施例１６］
新規なセメント組成物
ＮａＯＨと蒸留水とを使用して形成した約１．４gのアルカリ溶液（７モル）を、１．１gのＨＹＰＲモネタイト［実施例１５］と１．１gのＲＰＲβ−ＴＣＰ−ＨＡｐ（ＣＯ₃）［実施例３］と共に、ガラス乳鉢と乳棒で〜４５秒間混合した。混合後、滑らかなペーストが形成され、これを３mlポリプロピレンシリンジ内にすくい入れ、妨げずに２０分間シールした。室温凝結が２０分後に観察され、これは４５４グラムギルモア針を使用することで示された。硬化したセメントをＸ線回折により分析し、所望の骨ミネラル前駆体相である、タイプＢ炭酸塩化アパタイトへの転換が主として起きたことが明らかになった（図１６を参照されたい）：
ＸＲＤにより明らかになったセメント
（主） Ｃａ₅（ＰＯ₄）_3-x（ＣＯ₃）_x（ＯＨ）
（副） ウィットロッカイト［β−Ｃａ₃（ＰＯ₄）₂］

［実施例１７］
新規なセメント組成物
実施例１で使用した約７M ＮａＯＨ溶液と１．０％ポリアクリル酸（ＰＡＡ）とを用いて、貯蔵溶液を形成した。ＰＡＡを、キレート化凝結添加剤及び湿潤剤として使用する。上記溶液を幾つかの粉末組合せと共に使用し、凝結セメント類を形成した。ＨＹＰＲモネタイト［実施例１５］とＲＰＲβ−ＴＣＰ−ＨＡｐ（ＣＯ₃）［実施例３］との５０／５０粉末混合物、約０．７g、をガラススパチュラを用いてガラスプレート上で０．３９gの１％ＰＡＡ−ＮａＯＨ溶液（粉末対液体比＝１．７３）と混合した。セメントを３mlシリンジによって押出し、２０分間、室温（２３℃）で妨げずにおいた後に凝結させた。

［実施例３５］
新規な低温リン酸ネオジム粉末の製造
１１．０４gの５０重量％Ｈ₃ＰＯ₂の水溶液を、５．００gの蒸留水を用いて希釈して、２５０mlフッ素ポリマー樹脂ビーカー内、ホットプレート／マグネチックスターラー上で、透明で無色の溶液を形成した。この溶液に、３６．６６gの硝酸ネオジム六水和物塩、Ｎｄ（ＮＯ₃）₃・６Ｈ₂Ｏ（Ａｌｆａ／Ａｅｓａｒ試薬＃１２９１２、ＣＡＳ＃１６４５４−６０−７）、３２．９０重量％Ｎｄに相当する、を加えた。この混合物中のＮｄ／Ｐのモル比は１／１であり、相当する固形分レベル（ＮｄＰＯ₄として）は３８重量％だった。硝酸ネオジム六水和物塩の吸熱溶解は、反応混合物を徐々に温めることで進み、最終的には室温で透明、均一なラベンダー色の溶液を形成した。一定の撹拌をしながらこの溶液を約７０℃に加熱することで、激しい吸熱反応を開始し、この反応は、ＮＯ_x(g)の発生と、約１００℃までの試料の急速な温度上昇と、最終的にペースト状のラベンダー色の塊の形成とを引き起こした。ペースト状の固体の熱処理と焼成済み固体のそれに続くＸ線回折分析とを、実施例１に説明したように行った。結果は次の通り（図１８Ａ及びＢを参照されたい）：
５００℃、45分加熱 （主）リン酸ネオジム水和物［ＮｄＰＯ₄−０．５Ｈ₂Ｏ］
７００℃、45分加熱 （主）モナザイト−Ｎｄ［ＮｄＰＯ₄］

［実施例３６］
新規な低温リン酸セリウム粉末の製造
１１．２３gの５０重量％Ｈ₃ＰＯ₂の水溶液を、５．００gの蒸留水を用いて希釈して、２５０mlフッ素ポリマー樹脂ビーカー内、ホットプレート／マグネチックスターラー上で、透明で無色の溶液を形成した。この溶液に、３６．９４gの硝酸セリウム六水和物塩、Ｃｅ（ＮＯ₃）₃・６Ｈ₂Ｏ（Ｊｏｈｎｓｏｎ−Ｍａｔｔｈｅｙ試薬＃１１３２９−３６）、３２．２７重量％Ｃｅに相当する、を加えた。この混合物中のＣｅ／Ｐのモル比は１／１であり、相当する固形分レベル（ＣｅＰＯ₄として）は３７．６重量％だった。硝酸ネオジム六水和物塩の吸熱溶解は、反応混合物を徐々に温めることで進み、最終的には室温で透明、均一な無色の溶液を形成した。一定の撹拌をしながらこの溶液を約６５℃に加熱することで、激しい吸熱反応を開始し、この反応は、ＮＯ_x(g)の発生と、約＞１００℃までの試料の急速な温度上昇と、最終的にペースト状の薄灰色の塊の形成とを引き起こした。ペースト状の固体の熱処理と焼成済み固体のそれに続くＸ線回折分析とを、実施例１に説明したように行った。結果は次の通り（図１８Ｃを参照されたい）：
７００℃、４５分加熱 （主） モナザイト−Ｃｅ［ＣｅＰＯ₄］

［実施例３７］
新規な低温リン酸イットリウム粉末の製造
１４．３６gの５０重量％Ｈ₃ＰＯ₂の水溶液を、５．００gの蒸留水を用いて希釈して、２５０mlフッ素ポリマー樹脂ビーカー内、ホットプレート／マグネチックスターラー上で、透明で無色の溶液を形成した。この溶液に、４１．６６gの硝酸イットリウム六水和物塩、Ｙ（ＮＯ₃）₃・６Ｈ₂Ｏ（Ａｌｆａ／Ａｅｓａｒ試薬＃１２８９８、ＣＡＳ＃１３４９４−９８−９）、２３．２１重量％Ｙに相当する、を加えた。この混合物中のＹ／Ｐのモル比は１／１であり、相当する固形分レベル（ＹＰＯ₄として）は３２．８重量％だった。硝酸イットリウム六水和物塩の吸熱溶解は、反応混合物を徐々に温めることで進み、最終的には室温で透明、均一な無色の溶液を形成した。一定の撹拌をしながらこの溶液を約７５℃に加熱することで、激しい吸熱反応を開始し、この反応は、ＮＯ_x(g)の発生と、約＞１００℃までの試料の急速な温度上昇と、最終的にペースト状の白色の塊の形成とを引き起こした。ペースト状の固体の熱処理と焼成済み固体のそれに続くＸ線回折分析とを、実施例１に説明したように行った。結果は次の通り（図１８Ｄを参照されたい）：
７００℃、４５分加熱 （主） ゼノタイム［ＹＰＯ₄］

［実施例３８］
広く様々なミネラル類を本発明に従って作ることができる。以下の二つの表に、酸化及び還元剤類を列挙する。列挙した任意の酸化剤は、列挙した任意の還元剤と反応でき、実に、各々のブレンドを用いてよい。上述の反応を進ませるような、適切な化学量論を用いる。さらにその上明記するのは、反応のために可能な添加剤類と充填材類である。予想される生成物を与え、同様に、この生成物の用途の予想される分野も若干与える。以下の全ては、上述の実施例の幾つかまたは全ての方法に従うと一般に予想される。

上記で製造したミネラル類は、広く様々な用途に使用してよい。こうした用途の模範例は、顔料、蛍光体、蛍光剤、ペイント添加剤、合成宝石、クロマトグラフィー媒質、ガススクラバー媒質、ろ過媒質、バイオセパレーション媒質、ゼオライト類、触媒類、触媒担体、セラミックス、ガラス、ガラス−セラミックス、セメント類、電子セラミックス、圧電セラミックス、バイオセラミックス、ルーフィング用顆粒、保護コーティング、フジツボ抑制剤、廃棄物固化、核廃棄物固化、研磨剤、ポリシング剤、ポリシングペースト、放射性薬物、医療用イメージング及び診断剤、薬物送達、賦形剤、錠剤形成用賦形剤、生物活性歯科及び整形外科用材料及び生物活性コーティング、複合充填材、複合添加剤、粘度調整添加剤、紙の仕上げ用添加剤、光学コーティング、ガラスコーティング、光学フィルター、肥料、土壌養分（類）添加剤である。

図１は、本発明の一つの実施例に従って製造された、ＲＰＲにより生成した、多相β−リン酸三カルシウム（β−ＴＣＰ）＋タイプＢ炭酸塩化アパタイト（ｃ−ＨＡｐ）［β−Ｃａ₃（ＰＯ₄）₂＋Ｃａ₅（ＰＯ₄）_3-x（ＣＯ₃）_x（ＯＨ）］のアグリゲートした物理的構造を図示する。アグロメレートした粒子全体は約１０μｍであり、個々の結晶子は典型的には約１μｍ未満でありかつ粒径と形状とが比較的均質である。 図２は、本発明に従って水熱沈殿により形成された、集合したモネタイト、ＣａＨＰＯ₄粒子を表わす。粒子集合全体は典型的には約３０μｍであり、またこれは、様々なサイズとアスペクト比とを持つ、比較的一様に矩形の立方体及び板状結晶子を含む。 図３は、１００℃で１時間加熱した、ＲＰＲにより生成したリン酸カルシウム前駆体ミネラルのＸ線回折（ＸＲＤ）図である。ピーク位置と相対強度とから、結晶相モネタイトの存在が示される。 図４は、３００℃で１時間加熱した、ＲＰＲにより生成したリン酸カルシウム前駆体ミネラルのＸ線回折（ＸＲＤ）図である。ピーク位置と相対強度とから、結晶相モネタイトの存在が示される。 図５は、５００℃で１時間加熱した、ＲＰＲにより生成したリン酸カルシウム前駆体ミネラルのＸ線回折（ＸＲＤ）図である。ピーク位置と相対強度とから、結晶相β−リン酸三カルシウム（β−ＴＣＰ）［主相］＋ピロリン酸カルシウム（ＣａＨ₂Ｐ₂Ｏ₇）［副相］の存在が示される。 図６は、７００℃で１時間加熱した、ＲＰＲにより生成したリン酸カルシウム前駆体ミネラルのＸ線回折（ＸＲＤ）図である。ピーク位置と相対強度とから、結晶相β−リン酸三カルシウム（β−ＴＣＰ）［主相］＋アパタイト（Ｃａ₅（ＰＯ₄）₃（ＯＨ））［副相］の存在が示される。 図７は、［ＣＯ₃］^2-を加えず、５００℃で１時間加熱した、ＲＰＲにより生成したリン酸カルシウム前駆体ミネラルのＸ線回折（ＸＲＤ）図である。ピーク位置と相対強度とから、結晶相β−リン酸三カルシウム（β−ＴＣＰ）［主相］＋アパタイト（Ｃａ₅（ＰＯ₄）₃（ＯＨ））［副相］の存在が示される。 図８は、［ＣＯ₃］^2-を加え、５００℃で１時間加熱した、ＲＰＲにより生成したリン酸カルシウム前駆体ミネラルのＸ線回折（ＸＲＤ）図である。ピーク位置と相対強度とから、結晶相β−リン酸三カルシウム（β−ＴＣＰ）［主相］＋アパタイト（Ｃａ₅（ＰＯ₄）₃（ＯＨ））［副相］の存在が示される。このスペクトルは、図７のものと比較して、ＨＡｐピークの強度にかなりの相違があることを示す。 図９は、図８に使用したリン酸カルシウムのフーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）スペクトルを図示し、それぞれ、８８０、１４００及び１４５０cm^-1の［ＣＯ₃］^2-の振動と、５４０〜６１０、１１００〜１２５０cm^-1の関連するＰ−Ｏ、Ｐ＝Ｏの振動との存在が示される。図７の材料の第二のＦＴＩＲ図（下側の図）も図示し、これから８８０cm^-1の炭酸塩ピークの無いことが示される。 図１０は、５００℃で１時間加熱した、ＲＰＲにより生成したリン酸亜鉛前駆体ミネラルのＸ線回折（ＸＲＤ）図である。ピーク位置と相対強度とから、結晶相Ｚｎ₃（ＰＯ₄）₂の存在が示される。 図１１は、５００℃で１時間加熱した、ＲＰＲにより生成したリン酸鉄前駆体ミネラルのＸ線回折（ＸＲＤ）図である。ピーク位置と相対強度とから、結晶相グラフトン石［Ｆｅ₃（ＰＯ₄）₂］の存在が示される。 図１２は、５００℃で１時間加熱した、ＲＰＲにより生成したリン酸アルミニウム前駆体ミネラルのＸ線回折（ＸＲＤ）図である。ピーク位置と相対強度とから、結晶相ＡｌＰＯ₄の存在が示される。 図１３は、５００℃で１時間加熟した、ＨＹＰＲにより生成したリン酸カルシウム前駆体ミネラルのＸ線回折（ＸＲＤ）図である。ピーク位置と相対強度とから、今までのところ同定されていないリン酸カルシウム結晶相の存在が示される。 図１４は、５００℃で１時間加熱した、ＨＹＰＲにより生成したリン酸カルシウム前駆体ミネラルのＸ線回折（ＸＲＤ）図である。ピーク位置と相対強度とから、今までのところ同定されていないリン酸カルシウム結晶相と少量のＨＡｐの存在が示される。 図１５は、５００℃で１時間加熱した、ＨＹＰＲにより生成したリン酸カルシウム前駆体ミネラルのＸ線回折（ＸＲＤ）図である。ピーク位置と相対強度とから、結晶相モネタイト［ＣａＨＰＯ₄］の存在が示される。 図１６は、５００℃で１時間加熱し、セメントとして混合した、ＲＰＲとＨＹＰＲにより生成したリン酸カルシウム前駆体ミネラルのＸ線回折（ＸＲＤ）図である。ピーク位置と相対強度とから、β−ＴＣＰ＋タイプＢ炭酸塩化アパタイト（ｃ−ＨＡｐ）［β−Ｃａ₃（ＰＯ₄）₂＋Ｃａ₅（ＰＯ₄）_3-x（ＣＯ₃）_x（ＯＨ）］結晶子と混合した結晶相モネタイトＣａＨＰＯ₄の存在が示される。 図１７Ａは、５００℃で１時間加熱した、ＲＰＲとＨＹＰＲにより生成したリン酸カルシウム前駆体ミネラルのＸ線回折（ＸＲＤ）図である。ピーク位置と相対強度とから、β−ＴＣＰ＋タイプＢ炭酸塩化アパタイト（ｃ−ＨＡｐ）［β−Ｃａ₃（ＰＯ₄）₂＋Ｃａ₅（ＰＯ₄）_3-x（ＣＯ₃）_x（ＯＨ）］結晶子と混合した結晶相モネタイト、ＣａＨＰＯ₄の存在が示される。 図１７Ｂは、５００℃で１時間加熱し、混合してセメントにした、ＲＰＲとＨＹＰＲにより生成したリン酸カルシウム前駆体ミネラルのＸ線回折（ＸＲＤ）図である。ピーク位置と相対強度とから、結晶相β−ＴＣＰ＋タイプＢ炭酸塩化アパタイト（ｃ−ＨＡｐ）［β−Ｃａ₃（ＰＯ₄）₂＋Ｃａ₅（ＰＯ₄）_3-x（ＣＯ₃）_x（ＯＨ）］結晶子の存在が示される。 図１８Ａは、５００℃で４５分間加熱した、ＲＰＲにより生成したリン酸ネオジム前駆体ミネラルのＸ線回折（ＸＲＤ）図である。ピーク位置と相対強度とから、結晶相リン酸ネオジム水和物［ＮｄＰＯ₄−０．５Ｈ₂Ｏ］の存在が示される。 図１８Ｂは、７００℃で４５分間加熱した、ＲＰＲにより生成したリン酸ネオジム前駆体ミネラルのＸ線回折（ＸＲＤ）図である。ピーク位置と相対強度とから、結晶相モナザイト−Ｎｄ［ＮｄＰＯ₄］の存在が示される。 図１８Ｃは、７００℃で１時間加熱した、ＲＰＲにより生成したリン酸セリウム前駆体ミネラルのＸ線回折（ＸＲＤ）図である。ピーク位置と相対強度とから、結晶相モナザイト−Ｃｅ［ＣｅＰＯ₄］の存在が示される。 図１８Ｄは、７００℃で１時間加熱した、ＲＰＲにより生成したリン酸イットリウム前駆体ミネラルのＸ線回折（ＸＲＤ）図である。ピーク位置と相対強度とから、結晶相ゼノタイム［ＹＰＯ₄］の存在が示される。

Claims (24)

1. 少なくとも一種類のカルシウム陽イオンと少なくとも一種類のリンのオキソアニオンとの塩を製造するための方法であって：
   ａ．ｉ． 前記カルシウム陽イオンと；
   ｉｉ． 少なくとも一種類の酸化剤と；
   ｉｉｉ． 前記リンのオキソアニオンを形成するために、前記酸化剤により酸化可能な、少なくとも一種類の前駆体陰イオンと；
   の水溶液を作ることと；
   ｂ． 前記酸化剤と前記前駆体陰イオンとの間に酸化−還元反応を開始させるのに有効な温度と圧力との条件下で、前記溶液を２５０℃以下の温度に加熱することと；を含み；
   ｃ． 前記反応は、少なくとも一種類のガス状生成物を発生させ；かつ前記リンのオキソアニオンを生じ；
   ｄ． 前記塩は前記溶液から沈殿する、方法。
2. 前記塩を加熱して、それに相転移及び／又は結晶化を与えるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記酸化剤は硝酸塩であり、前記ガス状生成物は酸化窒素である、請求項１に記載の方法。
4. 前記ガス状生成物はＮＯ₂である、請求項１に記載の方法。
5. 前記塩は実質的に均一である、請求項１に記載の方法。
6. 前記塩はリン酸カルシウムである、請求項１に記載の方法。
7. 前記溶液はアルコールを含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記前駆体陰イオン類の少なくとも一種類はリン含有オキソアニオンである、請求項１に記載の方法。
9. 少なくとも一種類の前駆体陰イオンは次亜リン酸塩である、請求項１に記載の方法。
10. 前記カルシウム陽イオンは前記酸化剤の一部を形成する、請求項１に記載の方法。
11. 前記酸化剤とカルシウム陽イオンは金属硝酸塩を含む、請求項１に記載の方法。
12. 前記酸化剤は硝酸塩である、請求項１に記載の方法。
13. 前記反応は酸性条件下で維持される、請求項１に記載の方法。
14. pH３未満で行われる、請求項１に記載の方法。
15. pH１．５未満で行われる、請求項１に記載の方法。
16. 実質的に均一なリン酸カルシウム塩であって：
    カルシウム陽イオンと、
    少なくとも一種類の酸化剤と、
    リンのオキソアニオンを形成するために、前記酸化剤により酸化可能な、少なくとも一種類の前駆体陰イオンと、
    の水溶液を作ることと；
    前記酸化剤と前記前駆体陰イオンとの間に酸化−還元反応を開始させるのに有効な温度と圧力との条件下で、前記溶液を加熱することと；
    によって形成され、
    前記反応は、少なくとも一種類のガス状生成物を発生させ、かつ前記リンのオキソアニオンを生じ、
    前記リン酸カルシウム塩は前記溶液から沈殿し、１μｍ以下の結晶サイズを有する個々の結晶からなる、塩。
17. 実質的に均質な形態を有する、請求項１６に記載のリン酸カルシウム塩。
18. 非化学量論的組成を有する、請求項１６に記載のリン酸カルシウム塩。
19. リンオキソ酸と硝酸カルシウムとの水溶液を作ることと；
    前記オキソ酸と前記硝酸カルシウムとの間に酸化−還元反応を開始させるのに有効な温度と圧力との条件下で、前記溶液を２５０℃以下の温度に加熱することと；
    によって製造される生物活性及び生体適合性リン酸カルシウムであって：
    前記反応は酸化窒素ガスを発生させ、該リン酸カルシウムは前記溶液から沈殿し、結晶サイズが１μｍ以下である個々の結晶から構成されるリン酸カルシウム。
20. １００℃を超える温度に加熱することによりさらに得られる、請求項１９に従って製造されるリン酸カルシウム。
21. 前記リンオキソ酸は次亜リン酸である、請求項１９に記載の生物活性及び生体適合性リン酸カルシウム。
22. 請求項１９に記載の生物活性及び生体適合性リン酸カルシウムを含む、骨欠損の修復のための生物活性セメント。
23. 薬学的に許容可能なキャリアまたは希釈剤と共に混和される、請求項１９に記載の生物活性及び生体適合性リン酸カルシウム。
24. 重合可能な材料と共に混和される、請求項１９に記載の生物活性及び生体適合性リン酸カルシウム。

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