JP2008056513A - Manufacturing method of calcium phosphate particle, almost spherical calcium phosphate particle, use of phosphorous ester or phosphoric ester and phosphoric acid source - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リン酸カルシウム粒子の製造方法および略球状リン酸カルシウム粒子(亜)リン酸エステルの使用、リン酸源に関する。 The present invention relates to a method for producing calcium phosphate particles, the use of substantially spherical calcium phosphate particles (phosphite) phosphate, and a phosphate source.
従来からリン酸カルシウム粒子およびリン酸カルシウム粒子の製造方法に関する研究はなされている。リン酸カルシウム粒子の生成法には水溶液反応などの液中反応を用いる湿式法や熱および圧力を加える乾式法、水熱法など従来から様々な方法があるが、大量に効率よく生産できることから一般的には水溶液反応などの液中反応を用いる場合が多い。リン酸カルシウム粒子たるアパタイト粒子がある。 Conventionally, studies on calcium phosphate particles and methods for producing calcium phosphate particles have been made. There are various conventional methods for producing calcium phosphate particles, such as a wet method using an in-liquid reaction such as an aqueous solution reaction, a dry method in which heat and pressure are applied, and a hydrothermal method. In many cases, a reaction in liquid such as an aqueous solution reaction is used. There is apatite particles which are calcium phosphate particles.
アパタイトは、生体親和性に優れた材料として知られており、アパタイトは、人間身体の骨を構成する物質と非常に類似の成分からなっているため、人工骨移植物質として脚光を浴びている。また、アパタイトは、生体用セラミックスの強化材、骨欠損部の充填材、重金属イオンの交換体、カラムクロマトグラフィの充填材、蛋白質及び核酸などの生体高分子物質やアミノ酸などの吸着材、抗菌及び防臭用材料として非常に様々な分野に適用されている。 Apatite is known as a material excellent in biocompatibility, and apatite is attracting attention as an artificial bone grafting material because it is composed of a component that is very similar to a substance constituting the bone of the human body. In addition, apatite is a reinforcing material for biological ceramics, a filler for bone defects, an exchanger for heavy metal ions, a filler for column chromatography, an adsorbent for biopolymers such as proteins and nucleic acids, and amino acids, antibacterial and deodorant. It is applied to a wide variety of fields as materials for use.
アパタイトの中でもハイドロキシアパタイト(以下HApともいう)粒子を挙げると、下記特許文献1、2の報告がある。ハイドロキシアパタイトは、一般式Ca10(PO4)6(OH)2-x・nH2O(0≦n≦2.5、0≦x≦2.5)で表わされる。 Among hydroxyapatite (hereinafter also referred to as HAp) particles among apatites, there are reports of Patent Documents 1 and 2 below. Hydroxyapatite is represented by the general formula Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2−x · nH 2 O (0 ≦ n ≦ 2.5, 0 ≦ x ≦ 2.5).
特許文献1では界面活性剤―水―無極性有機液体を用いてW/Oマイクロエマルション相を形成させ、その溶液中でリン酸カルシウム粒子たるハイドロキシアパタイト粒子を合成する方法が開示されている。この系では温度を制御することでハイドロキシアパタイト粒子の形状や、粒子の配向性を制御しているものであり、数10nm〜数μmの球状、ロッド状、柱状のハイドロキシアパタイト粒子が調製できることが報告されている。 Patent Document 1 discloses a method of forming a W / O microemulsion phase using a surfactant-water-nonpolar organic liquid and synthesizing hydroxyapatite particles as calcium phosphate particles in the solution. In this system, the shape of the hydroxyapatite particles and the orientation of the particles are controlled by controlling the temperature, and it is reported that spherical, rod-shaped and columnar hydroxyapatite particles of several tens of nm to several μm can be prepared. Has been.
また、特許文献2では、水存在下でα型第三リン酸カルシウムとリン酸水素アルカリ金属塩を反応させることで、短時間かつ穏和な条件下でハイドロキシアパタイト粒子を合成する方法が開示されている。 Patent Document 2 discloses a method of synthesizing hydroxyapatite particles in a short time and under mild conditions by reacting α-type tricalcium phosphate with an alkali metal hydrogen phosphate in the presence of water.
ここで、生体材料について説明する。従来から人工骨としては耐磨耗性、生体親和性に優れるアルミナ(Al2O3)が用いられてきた。しかし、アルミナは体内に埋植すると繊維状の結合組織により被覆されてしまい、骨と直接接する部分が少なく、また骨と化学的に結合しない場合がある。これはアルミナだけでなく、これまで検討されてきた後述のバイオセラミックスなどに同様の課題があることが多い。これに対してハイドロキシアパタイトなどのリン酸カルシウムは骨などの生体硬組織の主成分であることから、骨と化学的に強く結合することが知られている。さらに動物実験などにより、ハイドロキシアパタイトなどのリン酸カルシウムは体内に埋植しても繊維性被膜による被包化は起こらず、新生骨と直接結合することが分かっており、その性質の特徴などから着目されている。 Here, the biomaterial will be described. Conventionally, alumina (Al 2 O 3 ) having excellent wear resistance and biocompatibility has been used as an artificial bone. However, when alumina is implanted in the body, it is covered with a fibrous connective tissue, and there are few portions that are in direct contact with bone, and it may not be chemically bonded to bone. This often has the same problem not only in alumina but also in bioceramics, which will be described later, which have been studied so far. On the other hand, since calcium phosphate such as hydroxyapatite is a main component of living hard tissues such as bone, it is known to bind chemically strongly to bone. In addition, animal experiments have shown that calcium phosphates such as hydroxyapatite do not encapsulate with a fibrous coating even when implanted in the body, and bind directly to new bone. ing.
これについて詳しく説明する。従来、脛骨や大腿骨等の大きな荷重がかかる部位の代替材料としては、ステンレス鋼、コバルト‐クロム系合金、チタン合金等の金属系材料、超高分子量ポリエチレン、アルミナ、ジルコニア等のセラミックスが用いられていたが、生体硬組織代替材料として利用されている上記のようなセラミックスは、バイオセラミックスと呼ばれている。このバイオセラミックスは、高強度であり、生体内で安定に存在する生体不活性セラミックスと、生体内において生体骨と直接結合する生体活性セラミックスとに大別することができる。前記生体不活性セラミックスは、生体との親和性には優れているが、直接結合することはほとんどない。このため、生体不活性セラミックスをインプラント材として用いた場合には、該インプラント材が骨等の生体組織と接する界面に薄い結合組織が形成され、周囲の骨とは機械的な嵌合によって固定されているにすぎなく長時間の使用により、緩み(ルーズニング)や脱落が生じるおそれがあるとも報告されている。これに対してハイドロキシアパタイト(HAp)、β‐リン酸三カルシウム(β‐TCP)などのリン酸カルシウムは、優れた生体親和性および骨伝導能を有していることから、人工骨、人工関節、人工歯根等として臨床応用がなされている。例えば、HApは、骨補填材として生体内に埋入した場合、これを足場として速やかに骨修復が行われ、新生骨と直接結合するという優れた骨伝導能を発揮すると報告されている。また、β‐TCPも、生体内で分解され、徐々に新生骨に置換するという特徴を有していると報告されている。 This will be described in detail. Conventionally, as an alternative material for parts that are subjected to large loads such as tibia and femur, metal materials such as stainless steel, cobalt-chromium alloy, titanium alloy, ceramics such as ultra high molecular weight polyethylene, alumina, zirconia, etc. have been used. However, the ceramics as described above that are used as a substitute for living body hard tissue are called bioceramics. This bioceramic is high-strength and can be broadly classified into bioinert ceramics that exist stably in the living body and bioactive ceramics that directly bond with living bone in the living body. The bioinert ceramic is excellent in affinity with a living body, but hardly bonds directly. For this reason, when bioinert ceramics are used as an implant material, a thin connective tissue is formed at the interface where the implant material is in contact with a living tissue such as bone, and is fixed to the surrounding bone by mechanical fitting. However, it has been reported that loosening or falling off may occur due to long-term use. In contrast, calcium phosphates such as hydroxyapatite (HAp) and β-tricalcium phosphate (β-TCP) have excellent biocompatibility and osteoconductivity. It has been clinically applied as a tooth root. For example, it has been reported that when HAp is implanted into a living body as a bone grafting material, bone repair is quickly performed using this as a scaffold, and it exhibits excellent bone conduction ability to directly bond to new bone. In addition, β-TCP is also reported to have a feature of being decomposed in vivo and gradually replacing new bone.
上記のように生体材料等としてリン酸カルシウム材料は着目を集めているが、形態制御の精度向上など製造方法に関する課題も多い。 As described above, calcium phosphate materials are attracting attention as biomaterials and the like, but there are many problems related to the manufacturing method, such as improvement in accuracy of shape control.
上記特許文献2に記載の方法では、生成された個々のハイドロキシアパタイト粒子の形状を制御する方法が具体的に開示されているものではない。 The method described in Patent Document 2 does not specifically disclose a method for controlling the shape of each generated hydroxyapatite particle.
また、上記特許文献1については、生成された個々のハイドロキシアパタイト粒子の形状を制御する方法が開示されてはいるものの、O/WエマルションやW/Oエマルションを利用して水と油の界面を利用してハイドロキシアパタイト粒子の形態制御を行うものである。この形態制御方法では、ハイドロキシアパタイト粒子の形状を変化させる程度に留まるのが通常であり、球状や中空構造などハイドロキシアパタイト粒子が持つ性質を十分に活用できるまで生成させることができない場合も多い。 Moreover, although the method of controlling the shape of the produced | generated individual hydroxyapatite particle | grains is disclosed about the said patent document 1, the interface of water and oil is utilized using O / W emulsion or W / O emulsion. This is used to control the morphology of hydroxyapatite particles. In this form control method, it is usual that the shape of the hydroxyapatite particles is changed, and it is often impossible to generate the hydroxyapatite particles until the properties of the hydroxyapatite particles such as a spherical shape and a hollow structure can be fully utilized.
特にハイドロキシアパタイト粒子は生体親和性や吸着能といった性質より、ドラッグデリバリーシステムの担体としての応用が見込まれているが、薬物を内包するためには、ハイドロキシアパタイト粒子が中空構造を有するカプセル形状を有していることが望ましい。また、その粒子サイズも人間の毛細血管内に収まることができる粒子径200nm程度以下であると好適である。しかしながら上記特許文献1、2に記載される方法ではこれらの条件を満たしたハイドロキシアパタイト粒子の製造方法とならないのが通常である。 In particular, hydroxyapatite particles are expected to be used as carriers in drug delivery systems due to their properties such as biocompatibility and adsorption ability. However, in order to encapsulate drugs, hydroxyapatite particles have a capsule shape with a hollow structure. It is desirable that In addition, the particle size is preferably about 200 nm or less that can be accommodated in human capillaries. However, the methods described in Patent Documents 1 and 2 generally do not provide a method for producing hydroxyapatite particles that satisfy these conditions.
また、ハイドロキシアパタイト(HAp)、β‐リン酸三カルシウム(β‐TCP)などのリン酸カルシウムは、基本的に脆弱な材料であるため、その焼結体を人工骨や人工歯根に利用する場合には、機械的強度が問題となりやすい。HApやβ‐TCPの緻密体は、骨や歯と比較して、圧縮強度は十分である傾向だが、破壊靱性値、引張強度、曲げ強度等が不十分である傾向であるという課題を有している。また、これらの緻密体は、実際の骨と比較して、弾性率が高く、周囲の骨がやせ細る等の悪影響を及ぼすことも懸念され、荷重のかかる部位に使用することは困難である傾向にある。したがって、これらの問題をより改善するために、より優れた形態制御方法により個々のリン酸カルシウム粒子を制御して製造するリン酸カルシウム粒子の製造方法が望まれている。 In addition, since calcium phosphates such as hydroxyapatite (HAp) and β-tricalcium phosphate (β-TCP) are basically fragile materials, when the sintered body is used for artificial bones and dental roots, Mechanical strength is likely to be a problem. HAp and β-TCP dense bodies tend to have sufficient compressive strength compared to bones and teeth, but have a problem that their fracture toughness, tensile strength, bending strength, etc. tend to be insufficient. ing. In addition, these dense bodies have a higher elastic modulus than actual bones, and there are concerns about adverse effects such as thinning and thinning of the surrounding bones, and they tend to be difficult to use in areas where load is applied. is there. Therefore, in order to further improve these problems, there is a demand for a method for producing calcium phosphate particles, in which individual calcium phosphate particles are controlled and produced by a better form control method.
本発明は、上記課題等を解決することに鑑みてなされたものであり、より優れた形態制御方法により個々のリン酸カルシウム粒子を制御できるリン酸カルシウム粒子の製造方法、および新たな形状を有する略球状リン酸カルシウム粒子、以上等に好適な(亜)リン酸エステルの使用、リン酸源を提供することをその主な目的とする。 The present invention has been made in view of solving the above-mentioned problems and the like, and is a method for producing calcium phosphate particles capable of controlling individual calcium phosphate particles by a more excellent form control method, and a substantially spherical calcium phosphate particle having a new shape. The main object of the present invention is to use a phosphorous ester suitable for the above and to provide a phosphoric acid source.
本発明は、リン酸カルシウム粒子の製造方法であって、カチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との混合により液中でベシクル形状の分子鋳型を形成させる分子鋳型形成工程と、前記分子鋳型を形成する界面活性剤分子の表面においてカルシウム源とリン酸源とを反応させ、リン酸カルシウムを生成させる生成工程とを含むことを特徴とする。 The present invention relates to a method for producing calcium phosphate particles, the molecular template forming step of forming a vesicle-shaped molecular template in a liquid by mixing a cationic surfactant molecule and an anionic surfactant molecule, and the molecular template And a production step of producing calcium phosphate by reacting a calcium source and a phosphate source on the surface of the surfactant molecule forming the surface.
前記リン酸カルシウムはアパタイトであると好適である。 The calcium phosphate is preferably apatite.
前記リン酸カルシウムはハイドロキシアパタイトであると好適である。 The calcium phosphate is preferably hydroxyapatite.
前記カルシウム源は、硝酸カルシウム、炭酸カルシウム、塩化カルシウム、水酸化カルシウム、酢酸カルシウムなどからなる群より選択された1種以上の塩であると好適である。 The calcium source is preferably one or more salts selected from the group consisting of calcium nitrate, calcium carbonate, calcium chloride, calcium hydroxide, calcium acetate and the like.
前記リン酸源は、リン酸、第1リン酸ナトリウム、第2リン酸ナトリウム、第1リン酸カリウム、第2リン酸カリウム、第1リン酸アンモニウム、第2リン酸アンモニウムなどからなる群より選択された1種以上の塩であると好適である。 The phosphoric acid source is selected from the group consisting of phosphoric acid, primary sodium phosphate, secondary sodium phosphate, primary potassium phosphate, secondary potassium phosphate, primary ammonium phosphate, secondary ammonium phosphate, etc. It is preferable that the salt is one or more kinds of salts.
前記分子鋳型の粒子径の大きさが20nm〜200nmであると好適である。 The particle size of the molecular template is preferably 20 nm to 200 nm.
前記生成工程における反応時間が60分〜90分であると好適である。 The reaction time in the production step is preferably 60 minutes to 90 minutes.
前記リン酸カルシウム粒子の製造方法は、予め求められた前記カチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との組成比と、リン酸カルシウムの生成速度との相関関係に応じて、所望の前記カチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との組成比を選択する選択工程とを含むと好適である。 The method for producing the calcium phosphate particles depends on the correlation between the previously determined composition ratio of the cationic surfactant molecule and the anionic surfactant molecule and the rate of formation of calcium phosphate. It is preferable to include a selection step of selecting the composition ratio between the activator molecule and the anionic surfactant molecule.
前記リン酸カルシウム粒子の製造方法であって、前記リン酸源はリン酸アルコキシドを含むと好適である。 In the method for producing the calcium phosphate particles, it is preferable that the phosphate source contains a phosphate alkoxide.
前記リン酸エステルとして亜リン酸トリエチルを用いると好適である。 It is preferable to use triethyl phosphite as the phosphate ester.
本発明は、略球状リン酸カルシウム粒子であって、径の大きさ40nm〜200nmであり、かつ、中空構造を有することを特徴とする。 The present invention is a substantially spherical calcium phosphate particle having a diameter of 40 nm to 200 nm and a hollow structure.
本発明は、略球状リン酸カルシウム粒子であって、径の大きさ500nm〜2000nmであり、かつ、中空構造を有することを特徴とする。 The present invention is substantially spherical calcium phosphate particles having a diameter of 500 nm to 2000 nm and a hollow structure.
前記リン酸カルシウムはアパタイトであると好適である。 The calcium phosphate is preferably apatite.
前記リン酸カルシウムはハイドロキシアパタイトであると好適である。 The calcium phosphate is preferably hydroxyapatite.
また、本発明は、リン酸源とカルシウム源とを反応させリン酸カルシウム粒子を製造する際に、前記リン酸源としての(亜)リン酸アルコキシドの使用を特徴とする。 In addition, the present invention is characterized by the use of (phosphite) phosphate alkoxide as the phosphate source when the calcium phosphate particles are produced by reacting the phosphate source with the calcium source.
また、本発明は、リン酸源とカルシウム源とを反応させリン酸カルシウム粒子を生成する際のリン酸源であって、(亜)リン酸アルコキシドを含むことを特徴とする。 In addition, the present invention is a phosphoric acid source for producing calcium phosphate particles by reacting a phosphoric acid source and a calcium source, and includes (phosphite) phosphoric acid alkoxide.
本発明は、より優れた形態制御方法により個々のリン酸カルシウム粒子を制御できるリン酸カルシウム粒子の製造方法、および新たな形状を有する略球状リン酸カルシウム粒子、以上等に好適な(亜)リン酸エステルの使用、リン酸源を提供することができる。 The present invention relates to a method for producing calcium phosphate particles capable of controlling individual calcium phosphate particles by a more excellent form control method, substantially spherical calcium phosphate particles having a new shape, use of a (sub) phosphate suitable for the above, phosphorus An acid source can be provided.
本発明者は、より優れたリン酸カルシウム粒子の形態制御方法として水中などの単一溶媒中で界面活性剤が形成する分子集合体を鋳型としての形態制御に着目し、この形態制御方法を用いたリン酸カルシウム粒子の製造方法(テンプレート法)について鋭意検討した。その結果、アニオン/カチオン界面活性剤混合系では、界面活性剤の親水基間に静電的相互作用が働き、擬似二鎖型構造を有する界面活性剤を形成、単独系と異なる形態を有することを利用でき、また、組成比に依存して分子集合体の形状が大きく変化し、球状ミセルよりも大きな棒状ミセル、ベシクル、液晶、沈殿などの多種多様な分子集合体を形成制御でき、アニオン性界面活性剤が多量に含まれる領域では、この擬似二鎖型構造を利用して閉鎖小胞体であるベシクルを特異的に形成できることなどの利点があることを利用すれば、このアニオン/カチオン界面活性剤混合系が形成するナノ分子集合体を鋳型としたテンプレート法とすることで、規則的細孔構造や中空構造といった特異的構造を有する材料が調製できやすく、個々のリン酸カルシウム粒子をより形状を適切に制御できることを見出した。特に中空構造を有するリン酸カルシウム粒子のカプセルは内包物を選択的、および段階的に放出できるため、この内包物を選択的、および段階的に放出することが出来る分野(例えば香粧品や医薬分野など)で特に有用である。 The present inventor paid attention to the form control using a molecular assembly formed by a surfactant in a single solvent such as water as a template as a more excellent form control method of calcium phosphate particles, and calcium phosphate using this form control method. The method for producing particles (template method) was studied earnestly. As a result, in an anionic / cationic surfactant mixed system, an electrostatic interaction acts between the hydrophilic groups of the surfactant to form a surfactant having a quasi-double-chain structure, and has a form different from that of a single system. In addition, the shape of the molecular assembly changes greatly depending on the composition ratio, and the formation of a wide variety of molecular aggregates such as rod-like micelles, vesicles, liquid crystals, and precipitates can be controlled. In regions containing a large amount of surfactant, this anionic / cationic surface activity can be obtained by taking advantage of the fact that vesicles that are closed endoplasmic reticulum can be specifically formed using this pseudo-double-stranded structure. By using the template method with the nanomolecular assembly formed by the agent mixture system as a template, it is easy to prepare a material having a specific structure such as a regular pore structure or a hollow structure. Found that can be appropriately controlled more shapes calcium particles. In particular, since capsules of calcium phosphate particles having a hollow structure can release inclusions selectively and stepwise, fields in which the inclusions can be selectively and stepwise released (for example, cosmetics and pharmaceutical fields). Is particularly useful.
また、本発明者は上記リン酸カルシウム粒子の形態制御方法を用いると、新たな形状を有するリン酸カルシウム粒子を提供できることを見出すことが出来た。例えば、中空構造を有するカプセル形状を有しているリン酸カルシウム粒子および/または粒子径が40〜200nmであり、よりその形状を制御されたリン酸カルシウム粒子を提供することができることがわかった。 Moreover, this inventor was able to find that the calcium phosphate particle which has a new shape can be provided if the form control method of the said calcium phosphate particle is used. For example, it has been found that calcium phosphate particles having a capsule shape having a hollow structure and / or particle diameters of 40 to 200 nm and calcium phosphate particles having a more controlled shape can be provided.
以下本実施形態に係るリン酸カルシウム粒子およびリン酸カルシウム粒子の製造方法について説明する。なお、本実施形態は、本発明を実施するための一形態に過ぎず、本発明は本実施形態によって限定されるものではない。 Hereinafter, the calcium phosphate particles and the method for producing calcium phosphate particles according to the present embodiment will be described. In addition, this embodiment is only one form for implementing this invention, and this invention is not limited by this embodiment.
「リン酸カルシウム粒子およびその製造方法」
本実施形態に係るリン酸カルシウム粒子の製造方法は、カチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との混合により液中でベシクル形状の分子鋳型を形成させる分子鋳型形成工程と、前記分子鋳型を形成する界面活性剤分子の表面においてカルシウム源とリン酸源とを反応させ、リン酸カルシウムを生成させる生成工程とを含むことを特徴とする。
"Calcium phosphate particles and method for producing the same"
The method for producing calcium phosphate particles according to the present embodiment includes a molecular template forming step of forming a vesicle-shaped molecular template in a liquid by mixing a cationic surfactant molecule and an anionic surfactant molecule; And a generation step of generating calcium phosphate by reacting a calcium source and a phosphate source on the surface of the surfactant molecule to be formed.
リン酸系カルシウム粒子としては、特に限られることなく適宜選択して採用することが出来るが、ハイドロキシアパタイト(Ca10(PO4)6(OH)2)、β‐リン酸三カルシウム、アパタイト(アパタイトは、ハイドロキシアパタイトの化学式において水酸基(OH-)の位置に炭酸基(CO3 2-)、酸素基(O2-)、フッ素基(F-)、塩素基(Cl-)などの陰イオンが置換されたものを含む)などを主成分として含むものを好適例として、燐酸一カルシウム一水和物、燐酸一カルシウム無水物、燐酸二カルシウム二水和物、燐酸二カルシウム無水物、燐酸四カルシウム、オルト燐酸カルシウム燐酸塩、CaHPO4、Ca3(PO4)2、Ca4O(PO4)2、CaP4O11、Ca(PO3)2、Ca2P2O7、Ca(H2PO4)2、Ca2P2O7、Ca(H2PO4)2・H2Oを主成分として含むなどの粒子を挙げることができる。 The phosphate-based calcium particles are not particularly limited and can be appropriately selected and employed. Hydroxyapatite (Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ), β-tricalcium phosphate, apatite (apatite) In the chemical formula of hydroxyapatite, anions such as carbonate group (CO 3 2- ), oxygen group (O 2- ), fluorine group (F − ), and chlorine group (Cl − ) are located at the position of hydroxyl group (OH − ). (Including substituted ones) as the main component, monocalcium phosphate monohydrate, monocalcium phosphate anhydride, dicalcium phosphate dihydrate, dicalcium phosphate anhydride, tetracalcium phosphate , Calcium orthophosphate, CaHPO 4 , Ca 3 (PO 4 ) 2 , Ca 4 O (PO 4 ) 2 , CaP 4 O 11 , Ca (PO 3 ) 2 , Ca 2 P 2 O 7 , Ca (H 2) Examples thereof include particles containing PO 4 ) 2 , Ca 2 P 2 O 7 , Ca (H 2 PO 4 ) 2 .H 2 O as a main component.
カチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子としては液中でベシクル形状の分子鋳型を形成させるものであれば特に限られることなく適宜選択して用いることができる。 The cationic surfactant molecule and the anionic surfactant molecule are not particularly limited and can be appropriately selected and used as long as they can form a vesicle-shaped molecular template in a liquid.
カチオン性界面活性剤分子としては、例えばセチルトリメチルアンモニウムブロミド(CH3(CH2)15N(CH3)3Br:CTAB)、第4級アンモニウム塩型[例えばテトラアルキル(C4〜100)アンモニウム塩(例えばラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ジデシルジメチルアンモニウムクロライド、ジオクチルジメチルアンモニウムブロマイドおよびステアリルトリメチルアンモニウムブロマイド)、トリアルキル(C3〜80)ベンジルアンモニウム塩(例えばラウリルジメチルベンジルアンモニウムクロライド(塩化ベンザルコニウム)、アルキル(C2〜60)ピリジニウム塩(例えばセチルピリジニウムクロライド)、ポリオキシアルキレン(C2〜4)トリアルキルアンモニウム塩(例えばポリオキシエチレントリメチルアンモニウムクロライド)およびサパミン型第4級アンモニウム塩(例えばステアラミドエチルジエチルメチルアンモニウムメトサルフェート)]およびアミン塩型[例えば高級脂肪族アミン(C12〜60、例えばラウリルアミン、ステアリルアミン、セチルアミン、硬化牛脂アミンおよびロジンアミン)の無機酸(例えば塩酸、硫酸、硝酸およびリン酸)塩または有機酸(C2〜22、例えば酢酸、プロピオン酸、ラウリル酸、オレイン酸、安息香酸、コハク酸、アジピン酸およびアゼライン酸)塩、脂肪族アミン(C1〜30)のEO付加物などの無機酸(上記のもの)塩または有機酸(上記のもの)塩および3級アミン(C3〜30、例えばトリエタノールアミンモノステアレートおよびステアラミドエチルジエチルメチルエタノールアミン)の無機酸(上記のもの)塩または有機酸(上記のもの)塩]などを挙げることができる。 Examples of the cationic surfactant molecule include cetyltrimethylammonium bromide (CH 3 (CH 2 ) 15 N (CH 3 ) 3 Br: CTAB), quaternary ammonium salt type [for example, tetraalkyl (C4-100) ammonium salt (E.g., lauryl trimethyl ammonium chloride, didecyl dimethyl ammonium chloride, dioctyl dimethyl ammonium bromide and stearyl trimethyl ammonium bromide), trialkyl (C3-80) benzyl ammonium salts (e.g., lauryl dimethyl benzyl ammonium chloride (benzalkonium chloride), alkyl ( C2-60) pyridinium salts (eg cetylpyridinium chloride), polyoxyalkylene (C2-4) trialkylammonium salts (eg polyoxye) Tylene trimethylammonium chloride) and sapamine type quaternary ammonium salts (eg stearamide ethyl diethyl methyl ammonium methosulfate)] and amine salt types [eg higher aliphatic amines (C12-60, eg laurylamine, stearylamine, cetylamine, cure) Inorganic acids (eg hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid and phosphoric acid) or organic acids (C2-22, eg acetic acid, propionic acid, lauric acid, oleic acid, benzoic acid, succinic acid, adipic acid and azelain) Acid) salts, inorganic acid (above) salts such as EO adducts of aliphatic amines (C1-30) or organic acid (above) salts and tertiary amines (C3-30, eg triethanolamine monostearate) Rate and stearamide ethyl diethyl And inorganic acids methylethanolamine) (described above) salts or organic acids (as mentioned above) salt] can be exemplified.
アニオン性界面活性剤分子としては、例えばオクチル硫酸ナトリウム(CH3(CH2)7SO4Na:SOS)またはその塩、カルボン酸(例えばC8〜22の飽和または不飽和脂肪酸およびエーテルカルボン酸)またはその塩、硫酸エステル塩〔例えば高級アルコール硫酸エステル塩(例えばC8〜18の脂肪族アルコールの硫酸エステル塩)および高級アルキルエーテル硫酸エステル塩[例えばC8〜18の脂肪族アルコールのEO(1〜10モル)付加物の硫酸エステル塩]〕、スルホン酸塩[C10〜20、例えばアルキルベンゼンスルホン酸塩(例えばドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム)、アルキルスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、スルホコハク酸ジアルキルエステル型、ハイドロカーボン(例えばアルカン、α−オレフィン)スルホン酸塩およびイゲポンT型]およびリン酸エステル塩[例えば高級アルコール(C8〜60)EO付加物リン酸エステル塩およびアルキル(C4〜60)フェノールEO付加物リン酸エステル塩]、さらに上記の塩として、例えばアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アルキルアミン(C1〜20)塩およびアルカノールアミン(C2〜12、例えばモノ−、ジ−およびトリエタノールアミン)塩などを挙げることができる。 Examples of the anionic surfactant molecule include sodium octyl sulfate (CH 3 (CH 2 ) 7 SO 4 Na: SOS) or a salt thereof, carboxylic acid (eg, C8-22 saturated or unsaturated fatty acid and ether carboxylic acid) or Salts thereof, sulfate esters [e.g. higher alcohol sulfates (e.g. sulfate esters of C8-18 aliphatic alcohols) and higher alkyl ether sulfates [e.g. EO of C8-18 aliphatic alcohols (1-10 mol) ) Sulfuric acid ester salts of adducts]], sulfonates [C10-20, such as alkyl benzene sulfonates (eg, sodium dodecylbenzene sulfonate), alkyl sulfonates, alkyl naphthalene sulfonates, dialkyl ester sulfosuccinates, hydro Carbon (eg Al , Α-olefin) sulfonate and Igepon T type] and phosphate esters [eg higher alcohol (C8-60) EO adduct phosphate ester and alkyl (C4-60) phenol EO adduct phosphate ester salt Further, as the above-mentioned salts, for example, alkali metal salts, alkaline earth metal salts, ammonium salts, alkylamine (C1-20) salts and alkanolamine (C2-12, for example mono-, di- and triethanolamine) salts And so on.
カチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との混合によりベシクル形状の分子鋳型を形成させる液としては、特に限られることなく適宜選択して用いることができるが、水、水溶液、無機溶媒、有機溶媒を挙げることができる。 A liquid for forming a vesicle-shaped molecular template by mixing a cationic surfactant molecule and an anionic surfactant molecule is not particularly limited and can be appropriately selected and used. Water, aqueous solution, inorganic solvent And organic solvents.
カチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との全濃度は、ベシクル形状の分子鋳型を形成させる全濃度であれば特に限られることなく適宜選択して用いることができるが、全濃度が20mM〜120mMであることを挙げることができる。 The total concentration of the cationic surfactant molecule and the anionic surfactant molecule can be appropriately selected without particular limitation as long as it is a total concentration capable of forming a vesicle-shaped molecular template. It can be mentioned that it is 20 mM-120 mM.
カチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との組成比は、ベシクル形状の分子鋳型を形成させる組成比であれば特に限られることなく適宜選択して用いることができるが、カチオン性界面活性剤分子:アニオン性界面活性剤分子が1:9〜3:7であるとベシクルのみが形成する相であるため好適である。 The composition ratio between the cationic surfactant molecule and the anionic surfactant molecule is not particularly limited as long as it is a composition ratio for forming a vesicle-shaped molecular template. Activator molecule: Anionic surfactant molecule having a ratio of 1: 9 to 3: 7 is preferable because it is a phase formed only by vesicles.
カチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子がベシクル形状の分子鋳型を形成させる方法については、特に限られることなく適宜選択して採用することができるが、例えば、以下の(1)式で示される臨界充填パラメーター(CP)を用いてその方法を判断することもできる。 The method of forming a vesicle-shaped molecular template using a cationic surfactant molecule and an anionic surfactant molecule is not particularly limited and can be appropriately selected and employed. For example, the following formula (1) The method can also be judged using the critical filling parameter (CP) shown in FIG.
この臨界充填パラメーター(CP)値により形成される分子集合体が決定され、CP<1/3では分子が円錐形となるので球状ミセルが、1/3<CP<1/2では棒状ミセル、1/3<CP<1では二分子膜ベシクル、CP=〜1では平面上二分子膜が幾何学的に安定な充填形態となることが知られている。また、CP>1のときは逆ミセルが形成されるとされている。 The molecular assembly formed is determined by the critical packing parameter (CP) value. When CP <1/3, the molecule is conical, so that the spherical micelle is 1/3 <CP <1/2, and the rod-like micelle is 1 It is known that bilayer vesicles in a case of / 3 <CP <1 and bilayer membranes on a plane in a geometrical stable form when CP = ˜1. When CP> 1, reverse micelles are formed.
分子鋳型形成工程後に、ベシクル形状の分子鋳型が形成しているかどうかを確認すると好適である。確認する方法は特に限られることなく適宜選択して採用することができるが、例えば、目視にてベシクル形状の分子鋳型特有の色が生成しているかを目視で確認する方法、cryo−TEMを用いてベシクルを直接観察する方法などを挙げることができる。 It is preferable to confirm whether or not a vesicle-shaped molecular template is formed after the molecular template forming step. The confirmation method is not particularly limited and can be appropriately selected and adopted. For example, a method for visually confirming that a color specific to a vesicle-shaped molecular template is visually generated, using a cryo-TEM And a method of directly observing the vesicle.
また、分子鋳型形成工程後にベシクル形状の分子鋳型が所望の粒子径となっているかどうかを確認すると好適である。確認する方法は特に限られることなく適宜選択して採用することができるが、例えば、動的光散乱法により界面活性剤水溶液の粒子径分布測定を行うことにより確認する方法、cryo−TEMを用いてベシクルを直接観察することでベシクル径を確認する方法などを挙げることができる。 Further, it is preferable to confirm whether the vesicle-shaped molecular template has a desired particle size after the molecular template forming step. The confirmation method is not particularly limited and can be appropriately selected and employed. For example, a method of confirming particle size distribution measurement of a surfactant aqueous solution by a dynamic light scattering method, using cryo-TEM For example, the vesicle diameter can be confirmed by directly observing the vesicle.
分子鋳型の粒子径の大きさは、製造されるリン酸カルシウム粒子の大きさなどの要因によってその粒子径とすればよいが、例えばリン酸カルシウム粒子を40nm〜200nm
とするには分子鋳型の粒子径の大きさを20nm〜200nmとすると好適である。
The particle size of the molecular template may be determined depending on factors such as the size of the calcium phosphate particles to be produced. For example, the calcium phosphate particles may be 40 nm to 200 nm.
For this purpose, it is preferable that the particle size of the molecular template is 20 nm to 200 nm.
カルシウム源とリン酸源とを反応させ、リン酸カルシウムを生成させる生成工程について、カルシウム源およびリン酸源についてはリン酸カルシウムを生成させるものを、特に限られることなく適宜選択して用いることができる。 About the production | generation process which makes a calcium source and a phosphate source react and produces | generates calcium phosphate, what produces calcium phosphate can be suitably selected and used for a calcium source and a phosphate source, without being specifically limited.
カルシウム源としては、例えば、硝酸カルシウム(Ca(NO3)2)、炭酸カルシウム(CaCO3)、塩化カルシウム(CaCl2)、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)又は酢酸カルシウム(Ca(CH3COO)2)などからなる群より選択された1種以上の塩などを挙げることできる。これらカルシウム源は一種または複数種混合して用いてもよい。 Examples of the calcium source include calcium nitrate (Ca (NO 3 ) 2 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), calcium chloride (CaCl 2 ), calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ), or calcium acetate (Ca (CH 3). One or more salts selected from the group consisting of COO) 2 ) and the like can be mentioned. These calcium sources may be used alone or in combination.
リン酸源としては、例えばリン酸(H3PO4)、第1リン酸ナトリウム(NaH2PO4)、第2リン酸ナトリウム(Na2HPO4)、第1リン酸カリウム(KH2PO4)、第2リン酸カリウム(K2HPO4)、第1リン酸アンモニウム(NH4H2PO4)又は第2リン酸アンモニウム((NH4)2HPO4)などからなる群より選択された1種以上の塩などを挙げることができる。これらリン酸源は一種または複数種混合して用いてもよい。 Examples of the phosphate source include phosphoric acid (H 3 PO 4 ), primary sodium phosphate (NaH 2 PO 4 ), secondary sodium phosphate (Na 2 HPO 4 ), and primary potassium phosphate (KH 2 PO 4). ), Dibasic potassium phosphate (K 2 HPO 4 ), primary ammonium phosphate (NH 4 H 2 PO 4 ) or dibasic ammonium phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 ), etc. One or more kinds of salts can be mentioned. These phosphoric acid sources may be used alone or in combination.
カルシウム源とリン酸源とを反応させ、リン酸カルシウムを生成させる際の反応液のpHは、適宜選択して採用することができるが、例えばpH8〜pH12の範囲とすることが下記不純物の混入を防ぐためやリン酸カルシウムの生成促進などの観点などから好適である。pHが8未満であると反応液中で不純物たる難溶性リン酸カルシウム化合物として、主にpH4〜6でのCaHPO4・2H2O(DCPD)またはCaHPO4、pH6〜7でのCa8H2(PO4)65H2O(OCP)などが生じやすくなる。またpH12を超えると反応液中で不純物たる水酸化カルシウムCa(OH)2が生成しやすくなる。 The pH of the reaction solution for producing calcium phosphate by reacting the calcium source and the phosphate source can be selected as appropriate. For example, the range of pH 8 to pH 12 prevents the following impurities from being mixed. Therefore, it is suitable from the viewpoint of promoting the production of calcium phosphate. When the pH is less than 8, the hardly soluble calcium phosphate compound which is an impurity in the reaction solution is mainly CaHPO 4 .2H 2 O (DCPD) or CaHPO 4 at pH 4 to 6 and Ca 8 H 2 (PO at pH 6 to 7). 4 ) 6 5H 2 O (OCP) is likely to occur. On the other hand, when the pH exceeds 12, calcium hydroxide Ca (OH) 2 which is an impurity in the reaction solution is easily generated.
カルシウム源とリン酸源とを反応させ、リン酸カルシウムを生成させる際の反応液の温度は、適宜選択して採用することができるが、例えば20℃〜30℃の範囲を挙げることができる。 Although the temperature of the reaction liquid at the time of making a calcium source and a phosphate source react and producing | generating calcium phosphate can be selected suitably, it can mention the range of 20-30 degreeC, for example.
カルシウム源とリン酸源とを反応させ、リン酸カルシウムを生成させる際の反応時間は適宜選択して採用することができるが、例えば60分〜90分の範囲を挙げることができる。この反応時間であれば粒子内部までリン酸カルシウムが生成した充填構造となることを好適に防止することができ、中空構造を保つことができやすい。 Although the reaction time at the time of making a calcium source and a phosphate source react and producing | generating calcium phosphate can be selected suitably and can be employ | adopted, the range for 60 minutes-90 minutes can be mentioned, for example. If it is this reaction time, it can prevent suitably that it becomes the filling structure which calcium phosphate produced | generated to the inside of a particle | grain, and it is easy to maintain a hollow structure.
また、リン酸カルシウムの生成中、反応液を適宜攪拌すると好適である。 Further, it is preferable to appropriately stir the reaction solution during the formation of calcium phosphate.
生成工程後、リン酸カルシウム粒子/ベシクル鋳型複合溶液を得る。生成工程後、凝集物を除去するために濾過等してしてもよい。 After the production step, a calcium phosphate particle / vesicle template complex solution is obtained. After the production step, filtration may be performed to remove aggregates.
リン酸カルシウム粒子からベシクル鋳型を取り除きリン酸カルシウム粒子単独体を得ることもできる。リン酸カルシウム粒子からベシクル鋳型を取り除く方法は特に限られることなく適宜選択して採用することができるが、焼成処理によりベシクル鋳型を熱分解する方法などを挙げることができる。 It is also possible to remove the vesicle template from the calcium phosphate particles to obtain calcium phosphate particles alone. The method for removing the vesicle template from the calcium phosphate particles is not particularly limited and can be appropriately selected and employed. Examples thereof include a method of thermally decomposing the vesicle template by a baking treatment.
本実施形態によるリン酸カルシウム粒子の製造方法により、より優れた形態制御方法により個々のリン酸カルシウム粒子を制御できる。すなわち、アニオン/カチオン界面活性剤混合系では、界面活性剤の親水基間に静電的相互作用が働き、擬似二鎖型構造を有する界面活性剤を形成、単独系と異なる形態を有することを利用し、また、組成比に依存して分子集合体の形状が大きく変化し、球状ミセルよりも大きな棒状ミセル、ベシクル、液晶、沈殿などの多種多様な分子集合体を形成制御でき、アニオン性界面活性剤が多量に含まれる領域では、閉鎖小胞体であるベシクルを特異的に形成できることなどの利点を利用したリン酸カルシウム粒子の製造方法を提供することが出来る。これにより中空構造を有した微細な粒子等、新たな形状を有するリン酸カルシウム粒子を提供することができる。 With the method for producing calcium phosphate particles according to the present embodiment, individual calcium phosphate particles can be controlled by a more excellent form control method. That is, in the anionic / cationic surfactant mixed system, electrostatic interaction acts between the hydrophilic groups of the surfactant to form a surfactant having a pseudo double chain structure, and has a different form from the single system. Depending on the composition ratio, the shape of the molecular assembly changes greatly, and the formation of a wide variety of molecular aggregates such as rod-like micelles, vesicles, liquid crystals, and precipitates can be controlled. In a region where the active agent is contained in a large amount, a method for producing calcium phosphate particles utilizing advantages such as the ability to specifically form vesicles that are closed endoplasmic reticulum can be provided. Thereby, calcium phosphate particles having a new shape such as fine particles having a hollow structure can be provided.
特に略球状リン酸カルシウム粒子であって、粒子径の大きさが40nm〜200nmであり、かつ、中空構造を有する略球状リン酸カルシウム粒子を得る方法として好適である。 It is particularly suitable as a method for obtaining substantially spherical calcium phosphate particles having a particle size of 40 nm to 200 nm and having a hollow structure.
このリン酸カルシウム粒子であると粒子径200nm程度以下であるので人間の毛細血管内に収まることができる。また、中空構造を有するカプセル形状を有しているので薬物などを内包することができ、ドラッグデリバリーシステムの担体としての応用ができ好適である。特に生体親和性度の大きなアパタイト、特にハイドロキシアパタイトであると好適である。 These calcium phosphate particles have a particle diameter of about 200 nm or less and can fit in human capillaries. In addition, since it has a capsule shape having a hollow structure, it can enclose drugs and the like and can be applied as a carrier of a drug delivery system. In particular, apatite having a high biocompatibility, particularly hydroxyapatite is preferable.
また、本実施形態によって製造された略球状のリン酸カルシウム粒子は、特に限られること苦なく適宜選択して適応した用途に用いることができる。例えば、アパタイトであると、人体移植用高強度アパタイト複合体、骨充填材及びゴムと製紙の充填材として用いられるためのアパタイト粒子、人体に供給される蛋白質或いは医薬品伝達体用に適したアパタイト粒子、及び抗菌及び防臭用材料として利用可能な様々な金属イオンと陰イオンあるいは各種の触媒を含有したアパタイト粒子などとして有用である。 Moreover, the substantially spherical calcium phosphate particles produced according to the present embodiment can be appropriately selected and used without any particular limitation. For example, if it is apatite, it is a high-strength apatite composite for human body transplantation, bone filler and apatite particles for use as a filler for rubber and paper, apatite particles suitable for proteins supplied to the human body or pharmaceutical mediators It is useful as apatite particles containing various metal ions and anions or various catalysts that can be used as antibacterial and deodorant materials.
また、本発明者は、リン酸源としてリン酸エステルを用いるとリン酸カルシウムの生成速度を抑制し、粒子形状をより真の球形に近づけることができるなどの形状制御が可能になることや、疎水性であるエステルを用いることで、反応を鋳型であるベシクル表面近傍、もしくはベシクルを形成する界面活性剤分子の二分子膜中で選択的に起こさせることができ、溶液中でなくできるだけベシクル表面中近傍や二分子膜で起こさせることで生成効率を向上させることができることを見出した。 In addition, when the present inventors use a phosphate ester as a phosphate source, the formation rate of calcium phosphate can be suppressed and the shape of the particle can be made closer to a true spherical shape. By using an ester, the reaction can be selectively caused in the vicinity of the template vesicle surface or in the bilayer of surfactant molecules forming the vesicle, and as close to the vesicle surface as possible rather than in solution. It has been found that the production efficiency can be improved by raising it with a bilayer membrane.
リン酸カルシウム粒子とするには上記リン酸などのリン酸源とカルシウム源とを反応生成させることでリン酸カルシウム粒子を生成させるわけであるが、この生成反応は極めて起こりやすく、反応速度が大きい性格のものである。したがって、鋳型であるベシクル表面近傍に至る前にリン酸源とカルシウム源とが反応しリン酸カルシウム粒子が生成してしまいやすくなる。そこでそのままでは直接カルシウム源と反応することができず、上記リン酸などの直接カルシウム源と反応することができるリン酸源へ転換する性質があるリン酸エステルを用いることで反応速度を抑制することができる。これにより、リン酸源とカルシウム源とが鋳型であるベシクル表面近傍に至る前に反応しリン酸カルシウム粒子が生成してしまいやすくなることを防止すると共に、生成速度自体も抑制することができ、長時間のリン酸カルシウム結晶成長過程においても中空構造を維持できたり、粒子形状をより真の球形状に近づけることができるなどの形状制御が可能になる。 To make calcium phosphate particles, calcium phosphate particles are produced by reacting and producing a phosphoric acid source such as phosphoric acid as described above, but this production reaction is very likely to occur and has a high reaction rate. is there. Therefore, the phosphoric acid source and the calcium source react with each other before reaching the vicinity of the surface of the vesicle as a template, and calcium phosphate particles are likely to be generated. Therefore, the reaction rate can be suppressed by using a phosphate ester that cannot be directly reacted with a calcium source as it is and can be converted into a phosphate source capable of reacting with a direct calcium source such as phosphoric acid. Can do. This prevents the phosphoric acid source and calcium source from reacting easily before reaching the vesicle surface, which is the template, and easily produces calcium phosphate particles, and also suppresses the production rate itself, In the calcium phosphate crystal growth process, the hollow structure can be maintained, and the shape can be controlled such that the particle shape can be made closer to a true spherical shape.
さらにリン酸エステルは疎水性であるので水溶液中よりも疎水基を持つ界面活性剤分子からなる鋳型であるベシクル表面近傍に選択的に集まりやすくなり、リン酸源がベシクル表面近傍、もしくは二分子膜中に選択的に集まることになる。この選択的な集中作用によってリン酸源とカルシウム源とが反応するリン酸カルシウム粒子もベシクル表面近傍、もしくは二分子膜中で選択して生成されることになり、選択性が向上する。 Furthermore, since the phosphate ester is hydrophobic, it is more likely to be selectively collected near the vesicle surface, which is a template made of a surfactant molecule having a hydrophobic group, than in an aqueous solution. You will gather selectively. By this selective concentration action, calcium phosphate particles in which a phosphate source and a calcium source react with each other are also generated by being selected in the vicinity of the vesicle surface or in a bilayer, thereby improving selectivity.
(亜)リン酸エステルとしては溶液中で直接カルシウム源と反応することができるリン酸源へ転換する性質を持つものであれば特に限られることなく適宜採用して選択することができるが、好適例としては亜リン酸トリエチルを挙げることができる。(亜)リン酸エステルとして亜リン酸トリエチルは亜リン酸トリイソプロピルよりも温和な条件で加水分解反応がおこり、また、亜リン酸トリメチルよりも加水分解反応が遅いため、本実施形態において好適である。 The (sub) phosphate ester can be appropriately selected without particular limitation as long as it has the property of being converted into a phosphate source that can directly react with a calcium source in a solution. An example is triethyl phosphite. As a (phosphite) ester, triethyl phosphite undergoes a hydrolysis reaction under milder conditions than triisopropyl phosphite, and also has a slower hydrolysis reaction than trimethyl phosphite. is there.
ここで、直接カルシウム源と反応することができるリン酸源であるためにはオルトリン酸、またはオルト亜リン酸などのリン酸液類であることが必要である。また、直接カルシウム源と反応することができるリン酸源に転化できる条件としては、メトキシ基やエトキシ基を有する(亜)リン酸エステルであることが通常必要である。 Here, in order to be a phosphoric acid source that can directly react with a calcium source, it is necessary to be a phosphoric acid solution such as orthophosphoric acid or orthophosphorous acid. Moreover, as conditions which can be converted into the phosphoric acid source which can react directly with a calcium source, it is usually necessary to be a (phosphite) phosphate ester having a methoxy group or an ethoxy group.
これにより、リン酸源とカルシウム源とを反応させリン酸カルシウム粒子を製造する際に、前記リン酸源としての(亜)リン酸エステルの使用であると、本実施形態のベシクル鋳型でのリン酸カルシウム粒子の製造に限られることなく、反応速度を抑制して様々なリン酸カルシウム粒子を製造することができる。リン酸源とカルシウム源とを反応させリン酸カルシウム粒子を生成する際のリン酸源であって、(亜)リン酸エステルを含ませると、従来公知の様々なリン酸カルシウム粒子の製造方法について反応速度を抑制して様々なリン酸カルシウム粒子を製造することができる。例えば、略球状リン酸カルシウム粒子であって、径の大きさ500nm〜2000nmであり、かつ、中空構造を有させることができる。500nm以上の粒径のリン酸カルシウム粒子では、結晶成長速度が大きく、内部まで結晶が成長し、充填構造となるがリン酸源として(亜)リン酸エステルを使用することによって反応速度を抑制させることができ、中空構造のリン酸カルシウム粒子を形成させることができる。 Thereby, when the calcium phosphate particles are produced by reacting the phosphate source with the calcium source, the use of the (phosphite) phosphate ester as the phosphate source indicates that the calcium phosphate particles in the vesicle template of the present embodiment Without limiting to the production, various calcium phosphate particles can be produced while suppressing the reaction rate. Phosphoric acid source used when phosphoric acid source and calcium source are reacted to produce calcium phosphate particles. When (phosphite) phosphate is included, the reaction rate of various conventionally known methods for producing calcium phosphate particles is suppressed. Thus, various calcium phosphate particles can be produced. For example, it is a substantially spherical calcium phosphate particle having a diameter of 500 nm to 2000 nm and a hollow structure. With calcium phosphate particles having a particle size of 500 nm or more, the crystal growth rate is large and the crystal grows to the inside to form a packed structure, but the reaction rate can be suppressed by using (phosphite) phosphate as a phosphate source. It is possible to form calcium phosphate particles having a hollow structure.
また、本発明者は、カチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との組成比と、リン酸カルシウムの生成速度とに相関関係があることを見出すに至った。 Further, the present inventor has found that there is a correlation between the composition ratio of the cationic surfactant molecule and the anionic surfactant molecule and the production rate of calcium phosphate.
これにより、カチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との組成比と、リン酸カルシウムの生成速度との相関関係を例えば幾つかをサンプリングすることによりこれを相関関係のデータとして取得し、この相関関係に応じて所望の前記カチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との組成比を選択するシステムとすれば、所望の得たいリン酸カルシウム粒子の形状や大きさを得ることができるようになる。すなわち、所望の得たいリン酸カルシウム粒子の中空構造、充填構造といった形状や外観構造、大きさがある場合には、予め取得したリン酸カルシウムの生成速度との相関関係に基づいてカチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との組成比を求め、この組成比のカチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子を採用することで所望の得たいリン酸カルシウム粒子の中空構造、充填構造といった形状や外観構造、大きさを得ることができる。 As a result, the correlation between the composition ratio of the cationic surfactant molecule and the anionic surfactant molecule and the formation rate of calcium phosphate is obtained as a correlation data by sampling, for example, several samples. If the system selects the composition ratio of the desired cationic surfactant molecule and anionic surfactant molecule according to the correlation, the shape and size of the desired calcium phosphate particles can be obtained. become. That is, when there is a desired shape, appearance structure, size, etc., of a hollow structure or a packed structure of calcium phosphate particles, a cationic surfactant molecule and an anion based on the correlation with the calcium phosphate formation rate obtained in advance. Shape and appearance such as hollow structure and packed structure of calcium phosphate particles desired to be obtained by calculating the composition ratio with the surfactant surfactant molecule and adopting the cationic surfactant molecule and the anionic surfactant molecule of this composition ratio Structure and size can be obtained.
相関関係は、例えばカチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との組成比に対して単位時間当たりのリン酸カルシウム粒子の大きさを求め、これからリン酸カルシウムの生成速度を算出した生成速度を用いることもできる。 For the correlation, for example, the size of calcium phosphate particles per unit time is obtained with respect to the composition ratio of the cationic surfactant molecule and the anionic surfactant molecule, and the production rate calculated from the calcium phosphate production rate is used. You can also.
このようにして用いた生成速度を用い、あるカチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との組成比であると生成速度がどの程度であるかを解析し、カチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との組成比と生成速度をプロットする。好ましくはカチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との組成比を変化させた複数固の鋳型についてそれぞれの組成比であると生成速度がどの程度を解析し、カチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との組成比と生成速度の複数個のプロットによる相関関係を求めておくことが好ましい。 Using the generation rate used in this way, the composition ratio of a certain cationic surfactant molecule and an anionic surfactant molecule is analyzed to determine the generation rate, and the cationic surfactant molecule is analyzed. And the composition ratio and production rate of the anionic surfactant molecule are plotted. Preferably, for a plurality of solid templates in which the composition ratio between the cationic surfactant molecule and the anionic surfactant molecule is changed, the composition rate is analyzed to determine how much the composition rate is, and the cationic surfactant molecule It is preferable to obtain a correlation between a plurality of plots of the composition ratio and the production rate of the anionic surfactant molecule.
求められた相関関係は記憶装置などに予め記憶しておくと好ましい。記憶装置は特に限られることがないが読み取り専用の記憶装置(ROM等)、読み書き可能な記憶装置(RAM等)など相関関係を記憶できる装置であれば特に限られることがない。 The obtained correlation is preferably stored in a storage device or the like in advance. The storage device is not particularly limited, but is not particularly limited as long as it is a device that can store a correlation such as a read-only storage device (ROM or the like) or a readable / writable storage device (RAM or the like).
所望の形状のリン酸カルシウム粒子を得るための選択方法は、予め取得された相関関係に応じてカチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との組成比を選択する適切な方法であればよい。 The selection method for obtaining calcium phosphate particles having a desired shape may be any suitable method for selecting the composition ratio between the cationic surfactant molecule and the anionic surfactant molecule according to the correlation acquired in advance. .
上記製造方法としては、例えば図20に示すような処理フローを実行するコンピュータを用いたシステムを用いた製造方法が挙げられる。コンピュータには予め記憶されたカチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との組成比と製造されるリン酸カルシウム粒子の形状や大きさにするための生成速度の相関関係に応じて、カチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との組成比を選択するステップを含むコンピュータプログラムが読み込まれている。 Examples of the manufacturing method include a manufacturing method using a system using a computer that executes a processing flow as shown in FIG. Depending on the correlation between the pre-stored composition ratio of the cationic surfactant molecule and the anionic surfactant molecule and the formation rate for the shape and size of the calcium phosphate particles to be produced, A computer program is loaded that includes a step of selecting a composition ratio between the surfactant molecule and the anionic surfactant molecule.
リン酸カルシウム粒子を製造する製造者が所望とする大きさや形状のリン酸カルシウム粒子を製造することをキーボードなどの入力手段によってコンピュータ内のCPUに要求する(S1)。コンピュータ内のCPUはその所望とする大きさや形状のリン酸カルシウム粒子を得るためにその生成速度とするにはどの程度のカチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との組成比を選択すればよいかが記憶された記憶装置にアクセスし(S2)、記憶装置に記憶された相関関係を読み出す(S3)。CPUは、読み出された相関関係に基づいてどの程度のカチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との組成比を得ることができるのかを判断する(S4)。CPUによって判断されたカチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との組成比の情報は、カチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との組成比をその情報の組成比に選別する選別装置に伝達される(S5)。選別装置はその情報によって適切なカチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との組成比を選別する(S6)。選別されカチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との組成比を用いて、本実施形態に係るリン酸カルシウム粒子を製造する方法によって製造者が所望とする形状、大きさのリン酸カルシウム粒子を得る(S7)。 The CPU in the computer is requested by an input means such as a keyboard to manufacture calcium phosphate particles having a size and shape desired by the manufacturer who manufactures the calcium phosphate particles (S1). The CPU in the computer should select the composition ratio between the cationic surfactant molecule and the anionic surfactant molecule in order to obtain the calcium phosphate particles of the desired size and shape in terms of the production rate. The storage device that stores the information is accessed (S2), and the correlation stored in the storage device is read (S3). The CPU determines how much of the composition ratio between the cationic surfactant molecule and the anionic surfactant molecule can be obtained based on the read correlation (S4). The composition ratio information of the cationic surfactant molecule and the anionic surfactant molecule determined by the CPU is the composition ratio of the cationic surfactant molecule and the anionic surfactant molecule. It is transmitted to the sorting device for sorting (S5). The sorting device sorts the composition ratio between the appropriate cationic surfactant molecule and the anionic surfactant molecule based on the information (S6). Using the selected composition ratio of the cationic surfactant molecule and the anionic surfactant molecule, calcium phosphate particles having a shape and size desired by the manufacturer are obtained by the method for producing calcium phosphate particles according to the present embodiment. (S7).
上記システムを用いれば製造者が所望とする形状(構造も含む)、大きさのリン酸カルシウム粒子を得たい場合に、カチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との組成比を選択することができることになる。略球状リン酸カルシウム粒子であって、粒子径の大きさが40nm〜200nmであり、かつ、中空構造を有する略球状リン酸カルシウム粒子を得ることも容易に出来ることになる。 Select the composition ratio between the cationic surfactant molecule and the anionic surfactant molecule to obtain calcium phosphate particles of the shape (including structure) and size desired by the manufacturer using the above system. Will be able to. It is possible to easily obtain substantially spherical calcium phosphate particles having a particle diameter of 40 nm to 200 nm and having a hollow structure.
上記システムでリン酸源としてリン酸エステルを用いるとリン酸カルシウムの生成速度を抑制し、長時間のリン酸カルシウム結晶成長過程においても中空構造を維持できたり、粒子形状をより真の球形に近づけることができたりするなどの形状制御を可能とでき、さらに、疎水性であるエステルを用いることで、反応を鋳型であるベシクル表面近傍、もしくはベシクルを形成する界面活性剤分子の二分子膜中で選択的に起こさせることができ、溶液中でなくできるだけベシクル表面中近傍や二分子膜で起こさせることで生成効率を向上させることもできる。 When phosphate ester is used as the phosphate source in the above system, the formation rate of calcium phosphate is suppressed, the hollow structure can be maintained even during the long calcium phosphate crystal growth process, and the particle shape can be made closer to a true spherical shape. Furthermore, by using a hydrophobic ester, the reaction can be selectively caused in the vicinity of the vesicle surface as a template or in a bilayer film of surfactant molecules forming the vesicle. The generation efficiency can be improved by causing it to occur in the vicinity of the vesicle surface or in a bimolecular film as much as possible instead of in the solution.
以下、本実施形態を実施例によりリン酸カルシウム粒子のうちハイドロキシアパタイト粒子の製造方法を挙げて、さらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されることはない。 Hereinafter, the present embodiment will be described more specifically with reference to examples of the production method of hydroxyapatite particles among calcium phosphate particles, but the present invention is not limited to these examples.
「実施例1」
25mlの超純水にアニオン性のオクチル硫酸ナトリウム(CH3(CH2)7SO4Na:SOS)およびカチオン性のセチルトリメチルアンモニウムブロミド(CH3(CH2)15N(CH3)3Br:CTAB)を全濃度60mMとなるように種々の組成比(SOS:CTAB=9:1,8:2,7:3)で添加し、溶解させた。
"Example 1"
Anionic sodium octyl sulfate (CH 3 (CH 2 ) 7 SO 4 Na: SOS) and cationic cetyltrimethylammonium bromide (CH 3 (CH 2 ) 15 N (CH 3 ) 3 Br in 25 ml of ultrapure water: CTAB) was added at various composition ratios (SOS: CTAB = 9: 1, 8: 2, 7: 3) to a total concentration of 60 mM and dissolved.
調製した界面活性剤水溶液の目視観察より、全ての混合比においてベシクル溶液に特有である青白い色が目視により確認されたことから、ベシクルの形成が目視により確認された。 From the visual observation of the prepared aqueous surfactant solution, the pale color that is peculiar to the vesicle solution was visually confirmed at all the mixing ratios, and thus the formation of vesicles was visually confirmed.
次に、ベシクルの粒子径を確認するため、動的光散乱法により界面活性剤水溶液の粒子径分布測定を行ったところ、SOS/CTAB混合系では検討したいずれの混合比においてもベシクル径は約60nmであることが判明した。 Next, in order to confirm the particle size of the vesicle, the particle size distribution of the aqueous surfactant solution was measured by the dynamic light scattering method. As a result, the vesicle size was about any mixture ratio studied in the SOS / CTAB mixed system. It was found to be 60 nm.
「実施例2」
実施例1で調製した界面活性剤水溶液中でハイドロキシアパタイト粒子の調製を試みた。
"Example 2"
Attempts were made to prepare hydroxyapatite particles in the aqueous surfactant solution prepared in Example 1.
<リン酸源にH3PO4を用いたHAp/界面活性剤複合粒子の調製および評価結果>
界面活性剤水溶液にCaCl2およびH3PO4を添加し、水酸化ナトリウム水溶液を用いてpH8に調製した。その後、種々の時間撹拌し、ろ過により、凝集物を捕集することでハイドロキシアパタイト粒子/ベシクル複合溶液を得た。
<Preparation and Evaluation Results of HAp / Surfactant Composite Particles Using H 3 PO 4 as Phosphate Source>
CaCl 2 and H 3 PO 4 were added to the surfactant aqueous solution, and the pH was adjusted to 8 using an aqueous sodium hydroxide solution. Thereafter, the mixture was stirred for various times and the aggregate was collected by filtration to obtain a hydroxyapatite particle / vesicle composite solution.
始めに、撹拌時間(反応時間)を12時間とし、種々のSOS/CTAB混合比で調製した溶液中でハイドロキシアパタイト粒子の調製を行った。図1に得られたハイドロキシアパタイト粒子/ベシクル複合溶液の動的光散乱測定結果、図2に透過型電子顕微鏡観察結果を示す。 First, the stirring time (reaction time) was 12 hours, and hydroxyapatite particles were prepared in solutions prepared at various SOS / CTAB mixing ratios. FIG. 1 shows the results of dynamic light scattering measurement of the obtained hydroxyapatite particle / vesicle composite solution, and FIG. 2 shows the results of transmission electron microscope observation.
図1より、SOS:CTABの混合モル比8:2,7:3では約150nmの粒子および凝集物由来のピークが確認されたが、混合比を9:1にすることにより、約100nmの均一なナノ粒子を調製できることが判明した。 From FIG. 1, peaks derived from particles and aggregates of about 150 nm were confirmed at a mixing molar ratio of SOS: CTAB of 8: 2, 7: 3, but by setting the mixing ratio to 9: 1, the uniformity of about 100 nm was confirmed. It has been found that simple nanoparticles can be prepared.
また図2より、粒子径約200nmの球状粒子が確認されたが、中空構造を確認することはできなかった。これは、ハイドロキシアパタイト粒子の粒子成長がベシクルの内部にまで進行したためと考えられる。よって以後、反応時間を短くし、ハイドロキシアパタイト粒子の粒子成長を抑える必要があることが判明した。 Further, from FIG. 2, spherical particles having a particle diameter of about 200 nm were confirmed, but a hollow structure could not be confirmed. This is presumably because the particle growth of hydroxyapatite particles progressed to the inside of the vesicle. Therefore, it has been found that it is necessary to shorten the reaction time and suppress the growth of hydroxyapatite particles.
次に、ハイドロキシアパタイト粒子の粒子成長を抑えるため、撹拌時間(反応時間)を1時間として同様にハイドロキシアパタイト粒子の調製を行った。図3に得られたハイドロキシアパタイド/ベシクル複合溶液の動的光散乱測定結果を示し、図3の結果と合わせて表1に撹拌時間による粒子径の変化を示した。 Next, in order to suppress particle growth of the hydroxyapatite particles, the stirring time (reaction time) was set to 1 hour, and hydroxyapatite particles were similarly prepared. FIG. 3 shows the results of dynamic light scattering measurement of the obtained hydroxyapatide / vesicle composite solution, and together with the results of FIG.
表1より、撹拌時間を1hにすることにより、粒子径が小さくなっていることが確認された。これは撹拌時間の減少に伴い、反応の進行が抑えられたことによるものと推測される。 From Table 1, it was confirmed that the particle size was reduced by setting the stirring time to 1 h. This is presumably due to the fact that the progress of the reaction was suppressed as the stirring time decreased.
次に、得られた溶液について透過型電子顕微鏡観察を行った。図4に混合比8:2,1h撹拌で調製した粒子の透過型電子顕微鏡観察結果を示す。図4より、粒子径約100nmの中空構造を有する球状粒子が確認されたことから、ベシクルを鋳型としたハイドロキシアパタイト粒子/界面活性剤複合粒子の調製に成功した。 Next, the obtained solution was observed with a transmission electron microscope. FIG. 4 shows the results of observation with a transmission electron microscope of particles prepared with stirring at a mixing ratio of 8: 2, 1 h. From FIG. 4, since spherical particles having a hollow structure with a particle diameter of about 100 nm were confirmed, hydroxyapatite particle / surfactant composite particles using vesicles as templates were successfully prepared.
以上の結果より、界面活性剤の混合比により調製できる粒子の形態やそのサイズが変化しているが、球状の粒子が多数生成していることから、ベシクルが鋳型となり、中空構造を有するリン酸カルシウム粒子が生成していると考えられる。 From the above results, the form and size of the particles that can be prepared vary depending on the mixing ratio of the surfactant, but since many spherical particles are generated, the vesicle serves as a template and the calcium phosphate particles have a hollow structure. Is considered to be generated.
「実施例3」
実施例1で調製した界面活性剤水溶液中でハイドロキシアパタイト粒子の調製を試みた。
"Example 3"
Attempts were made to prepare hydroxyapatite particles in the aqueous surfactant solution prepared in Example 1.
<リン酸源に亜リン酸トリエチル:P(OC2H5)3を用いたHAp/界面活性剤複合粒子の調製および評価結果>
界面活性剤水溶液にP(OC2H5)3を添加し、1時間撹拌した後、水酸化ナトリウム水溶液を用いてpH12に調製した。その後、CaCl2水溶液を加え、24時間撹拌することでリン酸カルシウム粒子/ベシクル複合溶液を得た。
<Preparation and evaluation results of HAp / surfactant composite particles using triethyl phosphite: P (OC 2 H 5 ) 3 as a phosphoric acid source>
P (OC 2 H 5 ) 3 was added to the surfactant aqueous solution, stirred for 1 hour, and adjusted to pH 12 using an aqueous sodium hydroxide solution. Thereafter, an aqueous CaCl 2 solution was added and stirred for 24 hours to obtain a calcium phosphate particle / vesicle composite solution.
図5〜図8に得られた粒子の透過型電子顕微鏡観察結果を示す。 The transmission electron microscope observation result of the particle | grains obtained in FIGS. 5-8 is shown.
図5〜図8では500nm〜2000nm(2μm)の球状の粒子が確認された。また、図5および図6では、粒子の端よりも内部の方が明るく、電子線が透過しやすくなっていることから、中空形状であると考えられる。よって、中空構造を有する球状のリン酸カルシウム粒子が生成していることが確認された。
リン酸源としてリン酸エステルを用いず直接カルシウム源と反応するリン酸源を用いた場合結晶成長が内部まで進行するため24時間を経過した後も中空構造を維持していることはないと考えられる。これに対してリン酸源としてリン酸エステルを用いるとリン酸カルシウムの生成速度を抑制し、粒子形状をより真の球形に近づけたり、中空構造を形成できるという形状制御ができることがわかった。
5 to 8, spherical particles of 500 nm to 2000 nm (2 μm) were confirmed. Further, in FIGS. 5 and 6, the inside is brighter than the end of the particle and the electron beam is easily transmitted, so that it is considered to be a hollow shape. Therefore, it was confirmed that spherical calcium phosphate particles having a hollow structure were generated.
When a phosphoric acid source that reacts directly with a calcium source is used without using a phosphate ester as the phosphoric acid source, the crystal growth proceeds to the inside, so it is considered that the hollow structure is not maintained even after 24 hours. It is done. On the other hand, it was found that when phosphate ester is used as the phosphate source, the formation rate of calcium phosphate can be suppressed, the shape of the particles can be made closer to a true sphere, or a hollow structure can be formed.
「参考例」
以下、参考例としてヘキサゴナル液晶を鋳型に用いたメソポーラスHAp粒子の調製を示す。
Reference example
Hereinafter, preparation of mesoporous HAp particles using hexagonal liquid crystal as a template is shown as a reference example.
<試料>カチオン性界面活性剤としては、セチルトリメチルアンモニウムクロリド(CH3(CH2)15N(CH3)3Cl:CTAC,Aldrich製)を使用した。 <Sample> Cetyltrimethylammonium chloride (CH 3 (CH 2 ) 15 N (CH 3 ) 3 Cl: CTAC, manufactured by Aldrich) was used as the cationic surfactant.
アニオン性界面活性剤としては、ドデシル硫酸ナトリウム(CH3(CH2)11SO4Na:SDS,和光純薬工業(株)製)を使用した。 As the anionic surfactant, sodium dodecyl sulfate (CH 3 (CH 2 ) 11 SO 4 Na: SDS, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used.
HAp前駆体として塩化カルシウム(CaCl2,和光純薬工業(株)製)、およびリン酸(H3PO4,和光純薬工業(株)製)を使用した。 Calcium chloride (CaCl 2 , manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and phosphoric acid (H 3 PO 4, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were used as HAp precursors.
界面活性剤/HAp前駆体混合溶液のpH調製剤として水酸化ナトリウム(NaOH, 関東化学(株)製)を使用した。 Sodium hydroxide (NaOH, manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) was used as a pH adjuster for the surfactant / HAp precursor mixed solution.
溶媒として超純水(>18.2MΩcm-1)を使用した。 Ultrapure water (> 18.2 MΩcm −1 ) was used as the solvent.
「参考例1」
<カチオン性界面活性剤を用いたHAp/界面活性剤複合粒子の調製および評価結果>
種々の濃度のCTAC水溶液にCaCl2およびH3PO4を添加し、NaOHを用いてpHを8に調製した。その後、種々の時間撹拌し、得られた生成物をろ過、洗浄、乾燥(120℃, 10h)することで、HAp/界面活性剤複合粒子を得た。
"Reference Example 1"
<Preparation and Evaluation Results of HAp / Surfactant Composite Particles Using Cationic Surfactant>
CaCl 2 and H 3 PO 4 were added to various concentrations of the CTAC aqueous solution, and the pH was adjusted to 8 using NaOH. Thereafter, the mixture was stirred for various times, and the obtained product was filtered, washed, and dried (120 ° C., 10 h) to obtain HAp / surfactant composite particles.
得られた粒子の構造特性、結晶性の評価をX線回折装置(理学電気(株)製,RINT1100,CuKα線)を用いて行った。なお、測定サンプルは乳鉢により細かくすりつぶしたものを用いた。 The structural characteristics and crystallinity of the obtained particles were evaluated using an X-ray diffractometer (manufactured by Rigaku Corporation, RINT1100, CuKα ray). The measurement sample used was finely ground with a mortar.
得られた粒子がもつ構造の評価を透過型電子顕微鏡(TEM)(日立ハイテクノロジーズ製,H−7650)観察して行った。サンプルには、乳鉢により細かくすりつぶした生成物を少量のエタノールに分散させ、カーボン補強済コロジオン膜貼付銅メッシュ(応研商事製)に数滴滴下し、乾燥させたものを用いた。 The structure of the obtained particles was evaluated by observation with a transmission electron microscope (TEM) (manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation, H-7650). As the sample, a product finely ground with a mortar was dispersed in a small amount of ethanol, a few drops were dropped on a carbon reinforced collodion film-attached copper mesh (manufactured by Oken Shoji), and dried.
鋳型となる界面活性剤濃度がHApの構造特性に与える影響を調べるため、CTAC濃度をを60−780mMの範囲で変化させてHAp/界面活性剤複合粒子の調製を行った。得られた粒子の粉末X線回折測定(XRD)結果を図9、10に示す。なお、比較試料として、HAP−100(太平化学産業製)を市販のHApとし、XRD測定結果を示した。 In order to examine the influence of the surfactant concentration as a template on the structural properties of HAp, HAp / surfactant composite particles were prepared by changing the CTAC concentration in the range of 60-780 mM. The powder X-ray diffraction measurement (XRD) results of the obtained particles are shown in FIGS. As a comparative sample, HAP-100 (manufactured by Taihei Chemical Industrial Co., Ltd.) was used as a commercially available HAp, and the XRD measurement results were shown.
図9より、全ての粒子において、規則的細孔構造に起因するピークは確認されなかった。これより、鋳型となるCTAC濃度が構造特性に与える影響は無いことが示唆された。 From FIG. 9, no peak due to the regular pore structure was confirmed in all particles. From this, it was suggested that the CTAC concentration as a template has no influence on the structural characteristics.
一方、図10より、全ての粒子においてHApに帰属されるピークが確認されたことから、得られた粒子はHApであることが判明した。しかし、いずれの粒子もHApの結晶化が進行しているため、この結晶化が規則的細孔構造の形成を阻害していると考えられる。 On the other hand, from FIG. 10, since the peak attributed to HAp was confirmed in all the particles, it was found that the obtained particles were HAp. However, since crystallization of HAp is progressing in any particle, it is considered that this crystallization inhibits the formation of a regular pore structure.
以上の結果より、HApの結晶化が規則的細孔構造の形成を阻害していることが示唆された。そこで、以後の実験では、CTAC濃度を60mMに固定して、結晶化を抑える方法について検討を行った。 From the above results, it was suggested that crystallization of HAp inhibits the formation of a regular pore structure. Therefore, in the subsequent experiments, a method for suppressing crystallization by fixing the CTAC concentration to 60 mM was examined.
HApの結晶化を抑えるため、CTAC濃度を60mMに固定し、撹拌時間を0−24hの範囲で変化させてHAp/界面活性剤複合粒子の調製を行った。得られた粒子の粉末X線回折測定(XRD)結果を図11、12に示す。 In order to suppress crystallization of HAp, the HAC / surfactant composite particles were prepared by fixing the CTAC concentration at 60 mM and changing the stirring time in the range of 0-24 h. The powder X-ray diffraction measurement (XRD) results of the obtained particles are shown in FIGS.
図11より、いずれの粒子においても規則的細孔構造に起因するピークは確認されなかった。これより、撹拌時間が構造特性に与える影響は無いことが示唆された。 From FIG. 11, no peak due to the regular pore structure was observed in any of the particles. This suggested that the stirring time had no effect on the structural properties.
一方、図12より、撹拌時間が減少するに従い、HApの結晶化度が僅かながらに低下していることが確認されたが、撹拌時間0hにおいても結晶化が進行していることが確認された。このことより、撹拌時間によりHApの結晶化を抑えることは困難であることが確認された。 On the other hand, from FIG. 12, it was confirmed that the crystallinity of HAp slightly decreased as the stirring time decreased, but it was confirmed that crystallization progressed even at the stirring time of 0 h. . From this, it was confirmed that it was difficult to suppress crystallization of HAp by the stirring time.
以上の結果より、HApは短い反応時間においても結晶化してしまうことが確認された。これは、HApが鋳型のミセル表面上ではなく、バルクで生成していることが考えられる。 From the above results, it was confirmed that HAp crystallizes even in a short reaction time. This may be because HAp is generated not in the template micelle surface but in bulk.
「参考例2」
<アニオン性界面活性剤を用いたHAp/界面活性剤複合粒子の調製および評価結果>
種々の濃度のSDS水溶液にH3PO4を添加し、NaOHを用いてpHを12に調整した。その後、塩化カルシウム水溶液を加えて24h撹拌し、得られた生成物をろ過、洗浄、乾燥(120℃,10h)することで、HAp/界面活性剤複合粒子を得た。なお、調製は室温および60℃加温下で行った。
"Reference Example 2"
<Preparation and evaluation results of HAp / surfactant composite particles using anionic surfactant>
H 3 PO 4 was added to various concentrations of SDS aqueous solution, and the pH was adjusted to 12 using NaOH. Thereafter, an aqueous calcium chloride solution was added and stirred for 24 hours, and the resulting product was filtered, washed, and dried (120 ° C., 10 hours) to obtain HAp / surfactant composite particles. In addition, preparation was performed under room temperature and 60 degreeC heating.
得られた粒子の構造特性、結晶性の評価をX線回折装置(理学電気(株)製,RINT1100,CuKα線)を用いて行った。なお、測定サンプルは乳鉢により細かくすりつぶしたものを用いた。 The structural characteristics and crystallinity of the obtained particles were evaluated using an X-ray diffractometer (manufactured by Rigaku Corporation, RINT1100, CuKα ray). The measurement sample used was finely ground with a mortar.
得られた粒子がもつ構造の評価を透過型電子顕微鏡(TEM)(日立ハイテクノロジーズ製,H‐7650)観察により行った。サンプルには、乳鉢により細かくすりつぶした生成物を少量のエタノールに分散させ、カーボン補強済コロジオン膜貼付銅メッシュ(応研商事製)に数滴滴下し、乾燥させたものを用いた。 The structure of the obtained particles was evaluated by observation with a transmission electron microscope (TEM) (H-7650, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation). For the sample, the product finely ground with a mortar was dispersed in a small amount of ethanol, and a few drops were dropped onto a carbon reinforced collodion film-attached copper mesh (manufactured by Oken Shoji) and dried.
界面活性剤濃度がHApの構造特性に与える影響を調べるため、SDS濃度を8−96mMの範囲で変化させてHAp/界面活性剤複合粒子の調製を行った。得られた粒子の粉末X線回折測定(XRD)結果を図13、14に示す。なお、比較試料として、HAP−100(太平化学産業製)を市販のHApとし、XRD測定結果を示した。 In order to examine the influence of the surfactant concentration on the structural properties of HAp, HAp / surfactant composite particles were prepared by changing the SDS concentration in the range of 8-96 mM. The powder X-ray diffraction measurement (XRD) results of the obtained particles are shown in FIGS. As a comparative sample, HAP-100 (manufactured by Taihei Chemical Industrial Co., Ltd.) was used as a commercially available HAp, and the XRD measurement results were shown.
図13より、SDS濃度96mMで調製した粒子においてのみ、ラメラ構造に起因するピークが確認された。また、面間距離は一次ピークの回折角よりブラッグの式を用いて算出したところ、約3.09nmであることが判明した。 From FIG. 13, only the particles prepared with an SDS concentration of 96 mM confirmed a peak due to the lamellar structure. The inter-surface distance was calculated from the diffraction angle of the primary peak using the Bragg equation, and was found to be about 3.09 nm.
一方、図14より、全ての粒子においてHApに帰属されるピークが確認された。しかし、SDS濃度96mMで調製した粒子では不純物とみられるピークも確認された。このことより、SDS濃度96mMで調製した粒子には多少の不純物が含まれていることが判明した。 On the other hand, from FIG. 14, a peak attributed to HAp was confirmed in all particles. However, a peak that appears to be an impurity was also confirmed in particles prepared at an SDS concentration of 96 mM. From this, it was found that the particles prepared with an SDS concentration of 96 mM contained some impurities.
続いて、SDS濃度96mMで調製した粒子の構造を確認するため、TEM観察を行った。TEM観察結果を図15に示す。 Subsequently, TEM observation was performed to confirm the structure of the particles prepared at an SDS concentration of 96 mM. The TEM observation result is shown in FIG.
図15より、規則的な層状構造が確認された。また、TEM像より見積もられた面間距離は約3nmであり、XRD測定結果とほぼ一致していることが判明した。 From FIG. 15, a regular layered structure was confirmed. Further, the inter-surface distance estimated from the TEM image was about 3 nm, which was found to be almost in agreement with the XRD measurement result.
以上の結果より、SDS濃度96mMで調製した粒子は、多少の不純物がみられるものの、ラメラ構造を有するHAp/界面活性剤複合粒子であると推測された。 From the above results, it was speculated that the particles prepared at an SDS concentration of 96 mM were HAp / surfactant composite particles having a lamellar structure although some impurities were observed.
室温下では水溶液中でSDSとカルシウムイオンは反応し、ジドデシル硫酸カルシウム(CaDDS)として析出することが知られている。そこで、この粒子による影響を調べるためにCaDDS粒子を調製し、XRD測定を行った。図16、17において調製したCaDDSと調製した粒子(SDS濃度96mM)のXRDパターンによる比較を行った。 It is known that SDS and calcium ions react in an aqueous solution at room temperature and precipitate as calcium didodecyl sulfate (CaDDS). Therefore, in order to investigate the influence of the particles, CaDDS particles were prepared and XRD measurement was performed. A comparison was made between the CaDDS prepared in FIGS. 16 and 17 and the prepared particles (SDS concentration 96 mM) by XRD patterns.
図16ではラメラ構造に起因するピーク、図17では不純物のピークが一致したため、上述で確認されたラメラ構造および不純物は析出したCaDDSに起因するものであることが確認された。 In FIG. 16, the peak attributed to the lamellar structure coincided with the impurity peak in FIG. 17. Thus, it was confirmed that the lamellar structure and the impurity confirmed above were attributed to precipitated CaDDS.
CaDDSの析出を抑える為に、CaDDSのクラフト点(50℃)以上である、60℃加温下で調製を行った。得られた粒子の粉末X線回折測定(XRD)結果を図18、19に示す。 In order to suppress the precipitation of CaDDS, the preparation was performed under heating at 60 ° C., which is higher than the craft point (50 ° C.) of CaDDS. 18 and 19 show the results of powder X-ray diffraction measurement (XRD) of the obtained particles.
図18より規則的細孔構造に起因するピークは確認されず、図19からはHApのみに帰属されるピークが確認された。 From FIG. 18, no peak due to the regular pore structure was confirmed, and from FIG. 19, a peak attributed only to HAp was confirmed.
以上の結果より、60℃加温下で調製したHAp粒子自体には規則的細孔構造は付与されていないことが確認された。これは、粒子形成後すぐに柱状に成長してしまうHAp粒子が曲率の大きなミセル表面上では生成しにくいことに起因するものではないかと考えられる。 From the above results, it was confirmed that the regular pore structure was not imparted to the HAp particles themselves prepared by heating at 60 ° C. This is considered to be caused by the fact that HAp particles that grow in a columnar shape immediately after the formation of the particles are hardly generated on the micelle surface having a large curvature.
Claims (16)
カチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との混合により液中でベシクル形状の分子鋳型を形成させる分子鋳型形成工程と、
前記分子鋳型を形成する界面活性剤分子の表面においてカルシウム源とリン酸源とを反応させ、リン酸カルシウムを生成させる生成工程とを含むリン酸カルシウム粒子の製造方法。 A method for producing calcium phosphate particles,
A molecular template forming step of forming a vesicle-shaped molecular template in a liquid by mixing a cationic surfactant molecule and an anionic surfactant molecule;
A method for producing calcium phosphate particles, comprising a step of reacting a calcium source and a phosphate source on the surface of a surfactant molecule forming the molecular template to generate calcium phosphate.
前記リン酸カルシウムはアパタイトであるリン酸カルシウム粒子の製造方法。 A method for producing calcium phosphate particles according to claim 1,
The method for producing calcium phosphate particles, wherein the calcium phosphate is apatite.
前記アパタイトはハイドロキシアパタイトであるリン酸カルシウム粒子の製造方法。 A method for producing calcium phosphate particles according to claim 1 or 2,
The method for producing calcium phosphate particles, wherein the apatite is hydroxyapatite.
前記カルシウム源は、硝酸カルシウム、炭酸カルシウム、塩化カルシウム、水酸化カルシウム、酢酸カルシウムなどからなる群より選択された1種以上の塩であるリン酸カルシウム粒子の製造方法。 A method for producing calcium phosphate particles according to any one of claims 1 to 3,
The method for producing calcium phosphate particles, wherein the calcium source is at least one salt selected from the group consisting of calcium nitrate, calcium carbonate, calcium chloride, calcium hydroxide, calcium acetate and the like.
前記リン酸源は、リン酸、第1リン酸ナトリウム、第2リン酸ナトリウム、第1リン酸カリウム、第2リン酸カリウム、第1リン酸アンモニウム、第2リン酸アンモニウムなどからなる群より選択された1種以上の塩であるリン酸カルシウム粒子の製造方法。 A method for producing calcium phosphate particles according to any one of claims 1 to 4,
The phosphoric acid source is selected from the group consisting of phosphoric acid, primary sodium phosphate, secondary sodium phosphate, primary potassium phosphate, secondary potassium phosphate, primary ammonium phosphate, secondary ammonium phosphate, etc. The manufacturing method of the calcium-phosphate particle | grains which are 1 or more types of salt made.
前記分子鋳型の粒子径の大きさが20nm〜200nmであるリン酸カルシウム粒子の製造方法。 A method for producing calcium phosphate particles according to any one of claims 1 to 5,
A method for producing calcium phosphate particles, wherein the molecular template has a particle size of 20 nm to 200 nm.
前記生成工程における反応時間が60分〜90分であるリン酸カルシウム粒子の製造方法。 A method for producing calcium phosphate particles according to any one of claims 1 to 6,
The manufacturing method of the calcium phosphate particle whose reaction time in the said production | generation process is 60 minutes-90 minutes.
予め求められた前記カチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との組成比と、リン酸カルシウムの生成速度との相関関係に応じて、所望の前記カチオン性界面活性剤分子とアニオン性界面活性剤分子との組成比を選択する選択工程とを含むリン酸カルシウム粒子の製造方法。 A method for producing calcium phosphate particles according to any one of claims 1 to 7,
Depending on the correlation between the composition ratio of the cationic surfactant molecule and the anionic surfactant molecule determined in advance and the formation rate of calcium phosphate, the desired cationic surfactant molecule and the anionic surfactant are obtained. The manufacturing method of a calcium phosphate particle including the selection process which selects a composition ratio with an agent molecule | numerator.
前記リン酸源は(亜)リン酸エステルを含むリン酸カルシウム粒子の製造方法。 A method for producing calcium phosphate particles according to any one of claims 1 to 8,
The said phosphoric acid source is a manufacturing method of the calcium phosphate particle containing (phosphite) phosphate ester.
前記(亜)リン酸エステルとして亜リン酸トリエチル:P(OC2H5)3を用いるリン酸カルシウム粒子の製造方法。 A method for producing calcium phosphate particles according to claim 9,
A method for producing calcium phosphate particles using triethyl phosphite: P (OC 2 H 5 ) 3 as the (phosphite) ester.
かつ、中空構造を有する略球状リン酸カルシウム粒子。 Substantially spherical calcium phosphate particles having a particle size of 40 nm to 200 nm,
And the substantially spherical calcium phosphate particle which has a hollow structure.
あり、かつ、中空構造を有する略球状リン酸カルシウム粒子。 Substantially spherical calcium phosphate particles having a particle size of 500 nm to 2000 nm and a hollow structure.
前記リン酸カルシウムはアパタイトである略球状リン酸カルシウム粒子。 The substantially spherical calcium phosphate particles according to claim 11 or 12,
The substantially spherical calcium phosphate particles, wherein the calcium phosphate is apatite.
前記アパタイトはハイドロキシアパタイトである略球状リン酸カルシウム粒子。 The substantially spherical calcium phosphate particles according to claim 13,
The said apatite is a substantially spherical calcium phosphate particle which is a hydroxyapatite.
前記リン酸源としての(亜)リン酸エステルの使用。 When producing calcium phosphate particles by reacting a phosphate source with a calcium source,
Use of (phosphite) phosphate ester as the phosphate source.
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