JP2018069691A - Laminated film - Google Patents
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Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Description
本発明は積層フィルム及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a laminated film and a method for producing the same.
水酸アパタイトやフッ素アパタイト等は生物の歯や骨を構成する材料として知られており、またそれらは高い生体親和性を有する性質を利用して、人工骨や骨充填剤として利用される。
特に、フッ素アパタイトは歯のエナメル質を構成し、強固な構造を有するので、より耐う蝕性に優れる。
また、生体内のアパタイトは方位が揃ったナノ結晶集積体の形態で存在するため、上記のアパタイトの結晶も、そのサイズ、形状、方位、集積状態を制御することが重要である。特に、アパタイトの結晶には板状結晶や柱状結晶等の種類があり、どの構造の結晶を得るかは、その利用性の点において極めて重要である。
Hydroxyapatite, fluorapatite, and the like are known as materials constituting biological teeth and bones, and they are used as artificial bones and bone fillers because of their high biocompatibility.
In particular, fluorapatite constitutes the tooth enamel and has a strong structure, so it is more excellent in caries resistance.
In addition, since apatite in a living body exists in the form of a nanocrystal aggregate with a uniform orientation, it is important to control the size, shape, orientation, and accumulation state of the apatite crystal. In particular, there are various types of apatite crystals, such as plate crystals and columnar crystals, and the structure of the crystals to be obtained is extremely important in terms of its availability.
そして、例えば特許文献１において有機高分子を主成分とする基材表面をシランカップリング剤で処理した後、カルシウムイオンとリン酸イオンを含有する水溶液中に浸漬して、該基材表面に生体活性水酸アパタイト膜を設けることが知られている。しかしながら、得られた生体活性水酸アパタイト膜を構成する結晶が、どのようなサイズ、形状、方位、集積状況を有するのかまでは不明である。 For example, in Patent Document 1, the surface of a base material containing an organic polymer as a main component is treated with a silane coupling agent, and then immersed in an aqueous solution containing calcium ions and phosphate ions. It is known to provide an active hydroxyapatite film. However, it is unclear to what size, shape, orientation, and accumulation state the crystals constituting the obtained bioactive hydroxyapatite film.
特許文献２には、有機高分子からなる基材を、カルシウムとリンを含む第一の水溶液と接触させた後に乾燥する第一工程と、第一工程を経た基材を、飽和ないし過飽和の濃度のアパタイト成分を含む第二の水溶液に接触させる第二工程と、を含む水酸アパタイト膜の製造方法が記載されている。しかしながら、この文献によっても、得られたアパタイト膜を構成する結晶が、どのようなサイズ、形状、方位、集積状況を有するのかまでは不明である。 In Patent Document 2, a base material made of an organic polymer is contacted with a first aqueous solution containing calcium and phosphorus and then dried, and the base material subjected to the first step is saturated or supersaturated. And a second step of contacting with a second aqueous solution containing the apatite component. A method for producing a hydroxyapatite film is described. However, according to this document as well, it is not clear what size, shape, orientation, and integration state the crystals constituting the obtained apatite film have.
従来のアパタイト膜の製造によっては、結晶構造を制御することが困難であった。さらに、製造条件や方法が複雑であると共に十分に厚みを有するアパタイト膜を得ることができなかった。中でも制御されたフッ素アパタイトの柱状結晶からなる膜を得ることができなかった。
そのため、アパタイト膜を生体に適用して、骨や歯等の再生を行う場合においても、十分に再生効果を得ることが困難であった。
本発明はそのような実情を考慮してなされたもので、十分な生体適合性と厚みを有するアパタイト膜を提供することを目的とする。
Depending on the production of conventional apatite films, it has been difficult to control the crystal structure. Furthermore, it is impossible to obtain an apatite film having complicated production conditions and methods and having a sufficient thickness. In particular, it was not possible to obtain a controlled film composed of columnar crystals of fluorapatite.
Therefore, even when an apatite film is applied to a living body and bones and teeth are regenerated, it is difficult to obtain a sufficient regenerating effect.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an apatite film having sufficient biocompatibility and thickness.
上記課題を解決する本発明は以下の通りである。
１. ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの少なくとも一面にフッ素アパタイトの柱状結晶からなる層が形成されてなる積層フィルム。
２．フッ素アパタイトの柱状結晶がｃ軸配向されている１に記載の積層フィルム。
３．柱状結晶からなる層は、ｃ軸配向されたフッ素アパタイトの結晶がそのｃ軸方向に複数層形成されている２に記載の積層フィルム。
４．ポリビニルアルコール系樹脂フィルムが水溶性である１〜３のいずれかに記載の積層フィルム。
５．４０℃未満のフッ化物イオン含有リン酸カルシウム水溶液、又はアニオン性有機化合物を添加したフッ化物イオン含有リン酸カルシウム水溶液に、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを浸漬し、該ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの少なくとも一面にフッ素アパタイトの柱状結晶を形成させる工程を有する１〜４のいずれかに記載の積層フィルムの製造方法。
６．４０℃以上の水で１〜４のいずれかに記載の積層フィルムを処理し、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを溶解・除去し、フッ素アパタイトの柱状結晶からなる層を取り出す工程を有するフッ素アパタイト柱状結晶のフィルムの製造方法。
７．フッ素アパタイトの柱状結晶からなる層からなるフィルム。
The present invention for solving the above problems is as follows.
1. A laminated film in which a layer composed of columnar crystals of fluorapatite is formed on at least one surface of a polyvinyl alcohol-based resin film.
2. 2. The laminated film according to 1, wherein the columnar crystals of fluorapatite are c-axis oriented.
3. 3. The laminated film according to 2, wherein the layer made of columnar crystals has a plurality of c-axis oriented fluorapatite crystals formed in the c-axis direction.
4). The laminated film according to any one of 1 to 3, wherein the polyvinyl alcohol-based resin film is water-soluble.
5. A polyvinyl alcohol-based resin film is immersed in a fluoride ion-containing calcium phosphate aqueous solution of less than 40 ° C. or a fluoride ion-containing calcium phosphate aqueous solution to which an anionic organic compound is added, and at least one surface of the polyvinyl alcohol-based resin film is fluorapatite The manufacturing method of the laminated | multilayer film in any one of 1-4 which has the process of forming columnar crystal of.
6. Treating the laminated film according to any one of 1 to 4 with water of 40 ° C. or higher, dissolving and removing the polyvinyl alcohol-based resin film, and taking out a layer composed of columnar crystals of fluorapatite. Crystalline film manufacturing method.
7). A film comprising a layer made of columnar crystals of fluorapatite.
本発明によれば、大きさ等が制御された柱状結晶のフッ素アパタイトからなる膜を得ることができ、しかも膜厚を十分に厚くすることができるので、生体の必要な箇所に対して適用し、骨や歯の再生に十分に寄与することができる。また、柱状結晶構造を有するため、生体適合性が高く、細胞培養用シートとしての利用も可能である。 According to the present invention, it is possible to obtain a film made of columnar crystal fluorapatite whose size and the like are controlled, and the film thickness can be sufficiently increased. Can contribute enough to the regeneration of bones and teeth. In addition, since it has a columnar crystal structure, it is highly biocompatible and can be used as a cell culture sheet.
（ポリビニルアルコール系樹脂フィルム）
本発明において使用するポリビニルアルコール系樹脂フィルムとしては、その表面にフッ素アパタイトの結晶を付着させて成長できるものであること、加えて、任意の温度の水やエタノール等の有機溶媒に適度に可溶性であること、及び／又は分解性であることが必要である。
(Polyvinyl alcohol resin film)
The polyvinyl alcohol-based resin film used in the present invention is capable of growing by attaching fluorapatite crystals to the surface, and in addition, is suitably soluble in organic solvents such as water and ethanol at any temperature. It must be present and / or be degradable.
本発明で使用されるポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、変性又は未変性のいずれでもよい。変性の場合は、主鎖中に本発明の効果を阻害しない範囲で、例えば１０モル％以下、好ましくは７モル％以下の範囲において、他の単量体を共重合させることができる。かかる単量体としては、例えば、エチレン、プロピレン、イソブチレン、α−オクテン、α−ドデセン、α−オクタデセン等のオレフィン類、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸等の不飽和酸類あるいはその塩あるいはモノまたはジアルキルエステル等、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル等のニトリル類、アクリルアミド、メタクリルアミド等のアミド類、エチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、メタアリルスルホン酸等のオレフィンスルホン酸あるいはその塩、アルキルビニルエーテル類、ポリオキシエチレン（メタ）アリルエーテル、ポリオキシプロピレン（メタ）アリルエーテル等のポリオキシアルキレン（メタ）アリルエーテル、ポリオキシエチレン（メタ）アクリレート、ポリオキシプロピレン（メタ）アクリレート等のポリオキシアルキレン（メタ）アクリレート、ポリオキシエチレン（メタ）アクリルアミド、ポリオキシプロピレン（メタ）アクリルアミド等のポリオキシアルキレン（メタ）アクリルアミド、ポリオキシエチレン（１−（メタ）アクリルアミド−１，１−ジメチルプロピル）エステル、ポリオキシエチレンビニルエーテル、ポリオキシプロピレンビニルエーテル、ポリオキシエチレンアリルアミン、ポリオキシプロピレンアリルアミン、ポリオキシエチレンビニルアミン、ポリオキシプロピレンビニルアミン、ジアクリルアセトンアミド、Ｎ−アクリルアミドメチルトリメチルアンモニウムクロライド、アリルトリメチルアンモニウムクロライド、ジメチルジアリルアンモニウムクロリド、ジメチルアリルビニルケトン、Ｎ−ビニルピロリドン、塩化ビニル、塩化ビニリデン等が挙げられる。これらの他の単量体は、単独でも複数を組み合わせて用いてもよい。 The polyvinyl alcohol resin film used in the present invention may be either modified or unmodified. In the case of modification, other monomers can be copolymerized in the main chain as long as the effects of the present invention are not inhibited, for example, in the range of 10 mol% or less, preferably 7 mol% or less. Examples of such monomers include olefins such as ethylene, propylene, isobutylene, α-octene, α-dodecene, α-octadecene, acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, maleic anhydride, itaconic acid, and the like. Unsaturated acids or salts thereof, mono- or dialkyl esters, nitriles such as acrylonitrile and methacrylonitrile, amides such as acrylamide and methacrylamide, olefin sulfonic acids such as ethylene sulfonic acid, allyl sulfonic acid and methallyl sulfonic acid, or Its salts, alkyl vinyl ethers, polyoxyethylene (meth) allyl ether, polyoxyalkylene (meth) allyl ether such as polyoxypropylene (meth) allyl ether, polyoxyethylene (meth) acrylate, Polyoxyalkylene (meth) acrylates such as reoxypropylene (meth) acrylate, polyoxyethylene (meth) acrylamide, polyoxyalkylene (meth) acrylamides such as polyoxypropylene (meth) acrylamide, polyoxyethylene (1- (meta ) Acrylamide-1,1-dimethylpropyl) ester, polyoxyethylene vinyl ether, polyoxypropylene vinyl ether, polyoxyethylene allylamine, polyoxypropylene allylamine, polyoxyethylene vinylamine, polyoxypropylene vinylamine, diacrylacetone amide, N -Acrylamidomethyltrimethylammonium chloride, allyltrimethylammonium chloride, dimethyldiallylammonium chloride, Methyl allyl vinyl ketone, N- vinylpyrrolidone, vinyl chloride, vinylidene chloride and the like. These other monomers may be used alone or in combination.
そしてポリビニルアルコール系樹脂フィルムの中でも、フッ素アパタイトの柱状結晶の形成及び水への溶解度を適切な範囲とすることを考慮すると、重合度が３００〜５０００が好ましく、５００〜３０００がさらに好ましく、及び／又は、けん化度が９５．０ｍｏｌ％以上が好ましく、９９．０ｍｏｌ％以上がさらに好ましく、及び／又は、水（７３ｍＮ／ｍ）に対する表面の接触角は８度以上５０度以下が好ましく、２０度以上３０度以下がさらに好ましく、及び／又は、Ｊ．Ｆ．Ｋｅｎｎｙ法（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐａｒｔ Ａ−１ ｖｏｌ．４ ６７９−６９８（１９６６））で測定されたポリビニルアルコール系樹脂フィルムの結晶化度が５０％以上であることが好ましく、６０％以上がさらに好ましい。重合度、けん化度、接触角や結晶化度がこの範囲を外れる場合には、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムが膨潤し過ぎたり、溶解したりして、その表面のフッ素アパタイトの柱状結晶を形成できない可能性がある。ただし、けん化度が７０．０ｍｏｌ％以上の範囲において、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、ホウ酸、ホルムアルデヒド、酒石酸、クエン酸、金属化合物、ジオール化合物、両末端にビニルスルホン基を有する化合物等でポリビニルアルコール系樹脂フィルムを部分的に架橋することが可能であり、この場合、４０℃未満の水温で溶解せず、４０℃以上の水温で溶解することが好ましい。 Among the polyvinyl alcohol-based resin films, when considering the formation of columnar crystals of fluorapatite and the solubility in water within an appropriate range, the degree of polymerization is preferably 300 to 5000, more preferably 500 to 3000, and / or Alternatively, the saponification degree is preferably 95.0 mol% or more, more preferably 99.0 mol% or more, and / or the contact angle of the surface with respect to water (73 mN / m) is preferably 8 degrees or more and 50 degrees or less, and 20 degrees or more. 30 degrees or less is more preferable, and / or F. The degree of crystallinity of the polyvinyl alcohol-based resin film measured by the Kenny method (Journal of Polymer science Part A-1 vol. 4 679-698 (1966)) is preferably 50% or more, more preferably 60% or more. . If the polymerization degree, saponification degree, contact angle and crystallization degree are outside this range, the polyvinyl alcohol-based resin film may swell or dissolve, making it impossible to form columnar crystals of fluorapatite on the surface. There is sex. However, boric acid, formaldehyde, tartaric acid, citric acid, metal compounds, diol compounds, and vinyl sulfone groups at both ends are provided as long as the saponification degree is in the range of 70.0 mol% or more and does not inhibit the effects of the present invention. It is possible to partially crosslink the polyvinyl alcohol-based resin film with a compound or the like. In this case, it is preferable that the polyvinyl alcohol resin film is not dissolved at a water temperature of less than 40 ° C., but is dissolved at a water temperature of 40 ° C. or more.
ポリビニルアルコール系樹脂フィルムは、必要に応じてグリセリン、ジグリセリン、エチレングリコール、トリメチノールプロパンなどの多価アルコール系、ソルビトール、グルコース、キシリトールなどの糖アルコール系の化合物を可塑剤として含んでいてもよく、及び／又は、シリカ、タルク、澱粉、ガラスビーズ、スチレン系共重合体、アクリル系共重合体などをフィルムの密着防止剤として含んでいてもよい。
ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの膜厚は、表面に形成されたフッ素アパタイトの柱状結晶を保持できること、フッ素アパタイトの柱状結晶を形成後に、加温した水等によって速やかに溶解できることが可能な範囲の膜厚でよく、１０μｍ〜５００μｍ程度の厚みを有することが好ましい。また、寸法安定性の向上を目的として、必要に応じて一軸延伸や二軸延伸をしておくこともできる。
またポリビニルアルコール系樹脂フィルムの形状は、いわゆる平面のフィルム状であってもよく、あるいは用途に応じて、環状、Ｕ字状、半球状、又は歯や骨等の組織の少なくとも一部形状に沿った形状等の任意の形状とすることができる。このような任意の形状を維持するための樹脂板、金型等の治具にポリビニルアルコール系樹脂フィルムをテープ等で固定することができ、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの少なくとも一方の面に粘着層を設けることによっても固定することができる。
ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの少なくとも１方の面に溶解性及び／又は分解性を向上させるため、又はフッ素アパタイトの結晶の表面に凹凸を設けるために、凹凸を設けることができる。
The polyvinyl alcohol-based resin film may contain a polyhydric alcohol-based compound such as glycerin, diglycerin, ethylene glycol, or trimethinolpropane, or a sugar alcohol-based compound such as sorbitol, glucose, or xylitol as a plasticizer as necessary. In addition, and / or silica, talc, starch, glass beads, a styrene copolymer, an acrylic copolymer, and the like may be included as an adhesion preventive agent for the film.
The film thickness of the polyvinyl alcohol-based resin film is such that the columnar crystals of fluorapatite formed on the surface can be retained, and the film can be dissolved quickly by warmed water after forming the columnar crystals of fluorapatite. It is preferable that it has a thickness of about 10 μm to 500 μm. Further, for the purpose of improving dimensional stability, uniaxial stretching or biaxial stretching can be performed as necessary.
Moreover, the shape of the polyvinyl alcohol-based resin film may be a so-called flat film shape, or according to the use, annular, U-shaped, hemispherical, or along at least a partial shape of tissues such as teeth and bones An arbitrary shape such as a curved shape can be used. A polyvinyl alcohol resin film can be fixed to a jig such as a resin plate or a mold for maintaining such an arbitrary shape with a tape, and an adhesive layer is provided on at least one surface of the polyvinyl alcohol resin film. It can also be fixed by providing.
In order to improve solubility and / or decomposability on at least one surface of the polyvinyl alcohol-based resin film, or to provide irregularities on the surface of the fluorapatite crystal, irregularities can be provided.
（フッ化物イオン含有リン酸カルシウム水溶液、又はアニオン性有機化合物を添加したフッ化物イオン含有リン酸カルシウム水溶液）
フッ化物イオン含有リン酸カルシウム水溶液、又はアニオン性有機化合物を添加したフッ化物イオン含有リン酸カルシウム水溶液としては、公知の人造体液（又は疑似体液という）にフッ化物イオンを添加して得た人造体液を使用することができる。人造体液は、人の血液から赤血球、白血球及び血漿板等の有機物を除去してなる液体に相当する組成を有するものであり、リン酸水素イオンやカルシウムイオンを含み骨組織成分が形成され得るものであり、リン酸水素イオン濃度は１．００ｍｍｏｌ／ｄｍ３である。
このときのフッ化物イオン含有リン酸カルシウム水溶液、又はアニオン性有機化合物を添加したフッ化物イオン含有リン酸カルシウム水溶液中のフッ化物イオン濃度としては、０．２０〜２．００ｍｍｏｌ／ｄｍ３以下であることが好ましく、さらに好ましくは０．５０〜１．５０ｍｍｏｌ／ｄｍ３である。
また、フッ化物イオン含有リン酸カルシウム水溶液、又はアニオン性有機化合物を添加したフッ化物イオン含有リン酸カルシウム水溶液中のリン酸水素イオン濃度としては、１．００ｍｍｏｌ／ｄｍ３（１倍濃度とする）以上が好ましく、さらに好ましくは１．２５〜５．００ｍｍｏｌ／ｄｍ３、より好ましくは１．５０〜２．５０ｍｍｏｌ／ｄｍ３である。そしてカルシウムイオン濃度としては、上記の各濃度のリン酸水素イオンと反応してリン酸カルシウムとなるために必要な濃度であればよい。
また、フッ化物イオン、カルシウムとリン酸を含有する溶液としては、例えば、リン酸二水素ナトリウム、塩化カルシウム二水和物、塩化ナトリウム、塩酸、及び必要に応じて、フッ化ナトリウム等を溶解させてフッ化物イオンを含有する溶液であり、条件によって、水酸アパタイト、フッ素アパタイト、リン酸八カルシウム及びβ−リン酸三カルシウム等を析出することができる溶液である。
(Fluoride ion-containing calcium phosphate aqueous solution or fluoride ion-containing calcium phosphate aqueous solution to which an anionic organic compound is added)
As a fluoride ion-containing calcium phosphate aqueous solution or a fluoride ion-containing calcium phosphate aqueous solution to which an anionic organic compound is added, an artificial body fluid obtained by adding fluoride ions to a known artificial body fluid (or pseudo body fluid) is used. Can do. An artificial body fluid has a composition corresponding to a liquid obtained by removing organic substances such as red blood cells, white blood cells, and a plasma plate from human blood, and a bone tissue component containing hydrogen phosphate ions or calcium ions can be formed. And the hydrogen phosphate ion concentration is 1.00 mmol / dm 3 .
The fluoride ion concentration in the fluoride ion-containing calcium phosphate aqueous solution at this time or the fluoride ion-containing calcium phosphate aqueous solution to which the anionic organic compound is added is preferably 0.20 to 2.00 mmol / dm 3 or less, more preferably from 0.50~1.50mmol / dm 3.
Further, the hydrogen phosphate ion concentration in the fluoride ion-containing calcium phosphate aqueous solution or the fluoride ion-containing calcium phosphate aqueous solution to which the anionic organic compound is added is preferably 1.00 mmol / dm 3 (concentration is 1 time) or more. More preferably, it is 1.25-5.00 mmol / dm < 3 >, More preferably, it is 1.50-2.50 mmol / dm < 3 >. And as calcium ion concentration, what is necessary is just a density | concentration required in order to react with hydrogen phosphate ion of said each density | concentration and to become calcium phosphate.
Examples of the solution containing fluoride ion, calcium and phosphoric acid include, for example, sodium dihydrogen phosphate, calcium chloride dihydrate, sodium chloride, hydrochloric acid, and sodium fluoride as required. The solution contains fluoride ions and can precipitate hydroxyapatite, fluorapatite, octacalcium phosphate, β-tricalcium phosphate, and the like depending on conditions.
（本発明の積層フィルムの製造方法）
本発明の積層フィルムは、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの少なくとも一面にフッ素アパタイトの結晶を積層させてなる積層フィルムである。そのような積層フィルムを製造する方法としては、上記のポリビニルアルコール系樹脂フィルムの少なくとも一方の面を、好ましくは３０〜４０℃の人造体液、又はカルシウムとリン酸等を含有する溶液（これらを合わせて以下溶液と総称する）と接触させることを基本とする。
そのため、上記のポリビニルアルコール系樹脂フィルムを、例えば枠内に固定し、次いでその枠ごと上記溶液中に３〜１５０時間浸漬し、溶液から取り出し、必要に応じて乾燥する。このような浸漬工程は１回でもよく、また、複数回浸漬工程を行うことによって、該ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの少なくとも一方の面に、アパタイトの結晶からなる層を形成させることもできる。
ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを枠内に固定する際に、該ポリビニルアルコール系樹脂フィルムが溶液によって膨潤する性質を有する場合には、予め一軸延伸や二軸延伸しておく等の処理をしたり、例えば板状の基材上に接着、溶着等の手段によって、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムが膨潤しても寸法変化することを極力抑制したりすることができる。
なお、溶液中にアニオン性の有機化合物を、アニオン基の濃度が好ましくは０．５０〜３．００ｍｍｏｌ／ｄｍ３、好ましくは０．５０〜１．００ｍｍｏｌ／ｄｍ３となるように、含有させておくことにより、ａ軸方向への結晶成長を抑制でき、さらにナノロッドの径がより小さい結晶を得ることができる。アニオン性の有機化合物としては、Ｄ−アスパラギン酸、L-アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン、グルタミン酸、アラニン、アルギニン、システイン、グリシン、ヒスチジン、ロイシン、イソロイシン、リシン、メチオニン、フェニルアラニン、プロリン、セリン、トレオニン、トリプトファン、チロシン、バリン等のアミノ基とカルボキシル基を有するアミノ酸が生体適合性の点から望ましい。
(Method for producing laminated film of the present invention)
The laminated film of the present invention is a laminated film obtained by laminating fluorapatite crystals on at least one surface of a polyvinyl alcohol-based resin film. As a method for producing such a laminated film, at least one surface of the polyvinyl alcohol-based resin film is preferably an artificial fluid at 30 to 40 ° C. or a solution containing calcium and phosphoric acid (a combination of these) (Hereinafter collectively referred to as a solution).
Therefore, said polyvinyl alcohol-type resin film is fixed in a frame, for example, Then, the whole frame is immersed in the said solution for 3 to 150 hours, taken out from a solution, and is dried as needed. Such a dipping process may be performed once, and a layer composed of apatite crystals can be formed on at least one surface of the polyvinyl alcohol-based resin film by performing the dipping process a plurality of times.
When fixing the polyvinyl alcohol-based resin film in the frame, if the polyvinyl alcohol-based resin film has a property of swelling by the solution, it may be treated in advance such as uniaxial stretching or biaxial stretching, Even if the polyvinyl alcohol-based resin film swells on the plate-like base material by means such as adhesion or welding, it is possible to suppress the dimensional change as much as possible.
An anionic organic compound is contained in the solution such that the concentration of the anionic group is preferably 0.50 to 3.00 mmol / dm 3 , preferably 0.50 to 1.00 mmol / dm 3. Accordingly, crystal growth in the a-axis direction can be suppressed, and a crystal having a smaller nanorod diameter can be obtained. Examples of anionic organic compounds include D-aspartic acid, L-aspartic acid, asparagine, glutamine, glutamic acid, alanine, arginine, cysteine, glycine, histidine, leucine, isoleucine, lysine, methionine, phenylalanine, proline, serine, threonine, An amino acid having an amino group and a carboxyl group such as tryptophan, tyrosine, and valine is desirable from the viewpoint of biocompatibility.
フッ素アパタイトの結晶は六方晶系の結晶であり、その結晶はａ面とｃ面を有し、ａ軸配向した結晶とｃ軸に沿って成長したフッ素アパタイト結晶がある。本発明における柱状結晶はｃ軸配向したものである。
このような柱状結晶を得るために、上記溶液中に浸漬し、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの少なくとも一面にフッ素アパタイト結晶を析出する浸漬工程を１回行うことができる。このときポリビニルアルコール系樹脂フィルム上に形成されるフッ素アパタイトの結晶の構造としては、例えば図１（ａ）に示す通りとなる。このときには、結晶の表面における各結晶の向きが多様である。これに対して結晶を成長させるための浸漬工程を２回行うと、フッ素アパタイトの結晶も２段階で成長する。その結果、図１（ｂ）に示すように、１段階目において成長した結晶の上にさらに２段階目の層の結晶が成長する。その結果、２段階目の結晶の表面は、結晶の向きが図１（ａ）で示した結晶の向きに比べて、よりｃ軸（ポリビニルアルコール系樹脂フィルムの表面に垂直方向の軸）に揃った向きとなり、生体に適用する際には、より適合性に優れる可能性がある。
なお、複数回行う場合には、それぞれの浸漬工程が同じ条件の工程であっても良い。
又は図２（ａ）に示すように、１回目の浸漬工程は、特に高濃度の溶液を使用し、比較的短時間の浸漬を行い、ポリビニルアルコール系樹脂フィルム表面にその後の結晶成長のための種結晶を析出させるに留め、次いで１回目の浸漬工程に使用した溶液よりも低濃度の溶液によって、浸漬工程を１回行って図２（ｂ）に示す状態とし、さらに必要に応じて、図２（ｃ）に示すように、同じ浸漬工程をもう一回行うことによって、該種結晶を基にして実質的に結晶成長をさせても良い。なお、本発明において複数回の浸漬工程によりフッ素アパタイト結晶を得る際には、このような１回目の浸漬工程による種結晶の層は、複数層にカウントしない。
The fluorapatite crystal is a hexagonal crystal. The crystal has an a-plane and a c-plane, and includes an a-axis oriented crystal and a fluorapatite crystal grown along the c-axis. The columnar crystal in the present invention is c-axis oriented.
In order to obtain such columnar crystals, an immersion step of immersing in the above solution and depositing fluorapatite crystals on at least one surface of the polyvinyl alcohol-based resin film can be performed once. At this time, the structure of the fluorapatite crystal formed on the polyvinyl alcohol-based resin film is, for example, as shown in FIG. At this time, the orientation of each crystal on the surface of the crystal varies. On the other hand, when the dipping process for growing the crystal is performed twice, the fluorapatite crystal also grows in two stages. As a result, as shown in FIG. 1B, a crystal in the second stage layer is further grown on the crystal grown in the first stage. As a result, the surface of the second stage crystal is more aligned with the c-axis (axis perpendicular to the surface of the polyvinyl alcohol resin film) than the crystal orientation shown in FIG. When applied to a living body, it may be more compatible.
In addition, when performing several times, each immersion process may be a process of the same conditions.
Alternatively, as shown in FIG. 2 (a), in the first dipping step, a high concentration solution is used, dipping for a relatively short time, and subsequent crystal growth on the polyvinyl alcohol-based resin film surface. The seed crystal is allowed to precipitate, and then the immersion process is performed once with a solution having a lower concentration than the solution used in the first immersion process to obtain the state shown in FIG. 2 (b). As shown in 2 (c), the same dipping step may be performed once again to cause crystal growth substantially based on the seed crystal. In the present invention, when the fluorapatite crystal is obtained by a plurality of dipping steps, the seed crystal layer by the first dipping step is not counted as a plurality of layers.
フッ素アパタイト層を複数層設けるには、１回の浸漬工程のみではなく、上記図１に示すように、その後に長いアパタイト層を設けるための浸漬工程を１回以上行うことが好ましく、さらに、上記図２に示すように、１回目の浸漬工程を種結晶層を得る工程とし、その後長いフッ素アパタイト層を形成させるための浸漬工程を２回以上行うことが各フッ素アパタイト層の結晶がより緻密になり好ましい。図２（ｂ）（ｃ）に示すように、図２（ｂ）よりも図２（ｃ）の方が、フッ素アパタイト結晶の表面が、よりｃ軸に沿っていることがわかる。
このように、種結晶層を設けた後に１回以上の浸漬工程を採用することによって、１回の浸漬工程のみで結晶（ナノロッド）を得るよりも、全体として厚い膜厚の結晶層を得ることができる。それと同時に、２回目以降の各浸漬工程により得られた結晶層をより緻密な層として、さらにポリビニルアルコール系樹脂フィルム表面に対して垂直方向、つまりｃ軸方向に伸びた結晶（ナノロッド）を得ることができる。
このようにして得た長いナノロッドのフッ素アパタイト層はより正確に並んでｃ軸方向に伸びることによって、得られたフッ素アパタイト結晶を生体に適合させたときに、より高い強度を備え、かつより速やかに生体の骨成分と同化し易くなる可能性がある。
In order to provide a plurality of fluorapatite layers, it is preferable to perform not only a single dipping step but also a dipping step for providing a long apatite layer one or more times thereafter, as shown in FIG. As shown in FIG. 2, the first immersing step is a step of obtaining a seed crystal layer, and then the immersing step for forming a long fluorapatite layer is performed twice or more so that the crystals of each fluorapatite layer are more dense. It is preferable. As shown in FIGS. 2B and 2C, it can be seen that the surface of the fluorapatite crystal is more along the c-axis in FIG. 2C than in FIG. 2B.
Thus, by providing one or more dipping steps after providing the seed crystal layer, it is possible to obtain a thick crystal layer as a whole rather than obtaining crystals (nanorods) by only one dipping step. Can do. At the same time, a crystal layer (nanorod) extending in the direction perpendicular to the polyvinyl alcohol-based resin film surface, that is, in the c-axis direction, is obtained by using the crystal layer obtained by each of the second and subsequent dipping steps as a denser layer. Can do.
The long nanorod fluorapatite layer thus obtained is aligned more accurately and extends in the c-axis direction, so that when the obtained fluorapatite crystal is adapted to a living body, it has higher strength and more quickly. There is a possibility that it becomes easy to assimilate with the bone component of the living body.
（積層フィルム）
上記の方法等により得られる本発明の積層フィルムは、上記のポリビニルアルコール系樹脂フィルムの少なくとも一方の面に、フッ素アパタイトの柱状結晶が成長してなるものであり、人造体液等の溶液に浸漬する回数分だけ、柱状結晶がその高さ方向に積層された構造を有する。
そのため、用途に応じて、溶液の濃度や温度、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを溶液に浸漬する回数や時間等を調整して、フッ素アパタイト結晶の層の厚さや緻密さを調整することができる。
フッ素アパタイトの層が１層形成された積層フィルム上のフッ素アパタイトの柱状結晶の層は、その膜厚が３．０〜８．０μｍ、好ましくは４．０〜７．０μｍである。なおこの膜厚は積層フィルムの断面のＳＥＭ画像上において無作為に選んだ５０点の各点の膜厚を平均して得た。
そのフッ素アパタイト結晶の最上層の表面における１つ１つの結晶の平均径は３００〜６００ｎｍ、好ましくは４００〜５５０ｎｍである。なお１つ１つの結晶の平均径は、ＳＥＭ画像上にて、無作為に選んだ５０個の結晶の径を平均して得た。
以下、膜厚及び結晶の平均径はこれらの方法によって求めたものである。
(Laminated film)
The laminated film of the present invention obtained by the above method is such that columnar crystals of fluorapatite grow on at least one surface of the polyvinyl alcohol resin film, and is immersed in a solution such as an artificial body fluid. It has a structure in which columnar crystals are stacked in the height direction by the number of times.
Therefore, the thickness and density of the fluorapatite crystal layer can be adjusted by adjusting the concentration and temperature of the solution, the number of times the polyvinyl alcohol-based resin film is immersed in the solution, the time, and the like.
The columnar crystal layer of fluorapatite on the laminated film on which one layer of fluorapatite is formed has a film thickness of 3.0 to 8.0 μm, preferably 4.0 to 7.0 μm. This film thickness was obtained by averaging the film thicknesses of 50 points randomly selected on the SEM image of the cross section of the laminated film.
The average diameter of each crystal on the surface of the uppermost layer of the fluorapatite crystal is 300 to 600 nm, preferably 400 to 550 nm. The average diameter of each crystal was obtained by averaging the diameters of 50 randomly selected crystals on the SEM image.
Hereinafter, the film thickness and the average diameter of the crystal are obtained by these methods.
フッ素アパタイトの層が２層以上形成された積層フィルム上のフッ素アパタイトの柱状結晶の層は、そのフッ素アパタイト層１層あたりの膜厚が３．０〜８．０μｍ、好ましくは４．０〜７．０μｍであり、そのフッ素アパタイト結晶の各層の（先端部）最上部における１つ１つの結晶の平均径は２５０〜５００ｎｍ、好ましくは３００〜４５０ｎｍ、各層の結晶の最下部（その直下の層のフッ素アパタイト結晶の頂部から新規に成長した直ぐ上のフッ素アパタイト層の最下部）の平均径は３５〜６０ｎｍである。
である。
なお、溶液中にＤ−アスパラギン酸を含有するときには、形成されたフッ素アパタイト層１層あたりの膜厚が２．０〜６．０μｍ、好ましくは２．５〜５．０μｍであり、そのフッ素アパタイト結晶の各層の（先端部）最上部における１つ１つの結晶の平均径は１５０〜３００ｎｍ、好ましくは１８０〜２７０ｎｍ、各層の結晶の最下部（その下のアパタイト結晶から新規に成長した直ぐ上のフッ素アパタイト層の最下部）の平均径は２０〜３５ｎｍである。
The layer of fluorapatite columnar crystals on the laminated film on which two or more fluorapatite layers are formed has a film thickness of 3.0 to 8.0 μm, preferably 4.0 to 7 per fluorapatite layer. The average diameter of each crystal in the uppermost part (tip part) of each layer of the fluorapatite crystal is 250 to 500 nm, preferably 300 to 450 nm, and the lowest part of the crystal of each layer (the layer immediately below it) The average diameter of the lowermost part of the fluorapatite layer immediately above newly grown from the top of the fluorapatite crystal is 35 to 60 nm.
It is.
When D-aspartic acid is contained in the solution, the film thickness per formed fluorapatite layer is 2.0 to 6.0 μm, preferably 2.5 to 5.0 μm. The average diameter of each crystal at the uppermost part (tip part) of each crystal layer is 150 to 300 nm, preferably 180 to 270 nm, and the lowermost part of the crystal of each layer (immediately above newly grown apatite crystal) The average diameter of the lowermost part of the fluorapatite layer is 20 to 35 nm.
（アパタイト自立膜）
上記積層フィルムを例えば４０℃以上の水に浸漬する等して、ポリビニルアルコール系樹脂フィルムを溶解することができる。その結果、フッ素アパタイト層のみからなるフッ素アパタイト自立膜を得ることができる。その厚さや結晶の構造等は上記した積層フィルムの一部の層として形成されたフッ素アパタイト層に由来する。
(Apatite free-standing film)
For example, the polyvinyl alcohol resin film can be dissolved by immersing the laminated film in water at 40 ° C. or higher. As a result, it is possible to obtain a fluorapatite free-standing film composed only of a fluorapatite layer. The thickness, crystal structure, and the like are derived from the fluorapatite layer formed as a partial layer of the above laminated film.
（本発明の積層フィルムの用途）
本発明の積層フィルムは、その少なくとも一面にフッ素アパタイトの柱状結晶層が形成されているという構造を利用して、生体内、例えば、歯、骨、軟骨等に対する生体インプラント、エナメル質の再生、骨成分の再生、さらに、生体に埋設又は非埋設にて直接接して使用される部材表面として使用される。また、細胞培養用シートとしても使用できる。
このときポリビニルアルコール系樹脂フィルムの少なくとも一方の面にアパタイト膜が形成された状態にて使用することができる。特にポリビニルアルコール系樹脂フィルムが生体内にて分解性を有するときには好ましい。
あるいは、フッ素アパタイト自立膜として、単独のフッ素アパタイト膜として生体に適用することもできる。
(Use of the laminated film of the present invention)
The laminated film of the present invention utilizes a structure in which a columnar crystal layer of fluorapatite is formed on at least one surface thereof, for example, a living body implant for enamel, bone, cartilage, enamel regeneration, bone It is used as a component surface that is used for regeneration of components and for direct contact with a living body in an embedded or non-embedded state. It can also be used as a cell culture sheet.
At this time, it can be used in a state where an apatite film is formed on at least one surface of the polyvinyl alcohol-based resin film. It is particularly preferable when the polyvinyl alcohol-based resin film is degradable in vivo.
Alternatively, as a fluorapatite free-standing film, it can be applied to a living body as a single fluorapatite film.
（準備）
ＮａＣｌを４０．５ｇ、ＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏを１．８４７５ｇ、Ｎａ２ＨＰＯ４を０．７３５ｇ、３５ｗｔ％ＨＣｌを８．８７５ｇを、純水に溶解して、５００ｃｍ３のリン酸カルシウム水溶液を調製した。このときのリン酸水素イオン濃度は１０ｍｍｏｌ／ｄｍ３である。以下、この溶液を１０倍濃度リン酸カルシウム水溶液と総称する。なお、人造体液は１倍濃度リン酸カルシウム水溶液（リン酸水素イオンの濃度は１．０ｍｍｏｌ／ｄｍ３）である。
上記１０倍濃度リン酸カルシウム水溶液Ａを下記に示される実施例および比較例に記載の濃度に希釈し、フッ化物イオン濃度はＮａＦを添加することにより調製した。
各種高分子樹脂フィルムをポリプロピレン製樹脂板に固定し、表１に示される試料を準備した。ポリビニルアルコールフィルムの結晶化度は熱処理温度にて調整した。
(Preparation)
40.5 g of NaCl, 1.8475 g of CaCl 2 .2H 2 O, 0.735 g of Na 2 HPO 4 and 8.875 g of 35 wt% HCl were dissolved in pure water to prepare a 500 cm 3 aqueous calcium phosphate solution. . The hydrogen phosphate ion concentration at this time is 10 mmol / dm 3 . Hereinafter, this solution is collectively referred to as a 10-fold concentrated aqueous calcium phosphate solution. The artificial body fluid is a 1 × concentrated calcium phosphate aqueous solution (hydrogen phosphate ion concentration is 1.0 mmol / dm 3 ).
The 10-fold aqueous solution of calcium phosphate A was diluted to the concentrations described in Examples and Comparative Examples shown below, and the fluoride ion concentration was prepared by adding NaF.
Various polymer resin films were fixed to a polypropylene resin plate, and samples shown in Table 1 were prepared. The crystallinity of the polyvinyl alcohol film was adjusted at the heat treatment temperature.
（評価方法）
ポリビニルアルコールのけん化度
試料１〜５に使用されるポリビニルアルコールのけん化度についてＪＩＳ Ｋ ６７２６（１９９４）に準拠して測定した。
(Evaluation method)
Degree of saponification of polyvinyl alcohol The degree of saponification of polyvinyl alcohol used in Samples 1 to 5 was measured in accordance with JIS K 6726 (1994).
ポリビニルアルコールフィルムの結晶化度
試料１〜５のポリビニルアルコールフィルムについてＦＴ−ＩＲ（ＴＥＲＭＯ ＡＶＡＴＡＲ ３６０）を用いて式１に示されるＪ．Ｆ．Ｋｅｎｎｙ法（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐａｒｔ Ａ−１ ｖｏｌ．４ ６７９−６９８（１９６６））により測定した。
結晶化度（％）＝ ９２×（１１４０ｃｍ−１付近のピーク強度）
／（１４２０ｃｍ−１付近のピーク強度）―１８ （式１）
The degree of crystallinity of the polyvinyl alcohol film The polyvinyl alcohol films of Samples 1 to 5 were subjected to J.E. 1 shown in Formula 1 using FT-IR (TERMO AVATAR 360). F. It measured by Kenny method (Journal of Polymer science Part A-1 vol.4 679-698 (1966)).
Crystallinity (%) = 92 × (peak intensity around 1140 cm −1 )
/ (Peak intensity around 1420 cm −1 ) -18 (Formula 1)
接触角測定
試料１〜９の各高分子樹脂フィルムについて、水（７３ｍＮ／ｍ）に対する接触角を接触角計（協和界面科学：ＤＲＯＰ ＭＡＳＴＥＲ）にて測定した。
Contact angle measurement About each polymer resin film of samples 1-9, the contact angle with respect to water (73 mN / m) was measured with the contact angle meter (Kyowa Interface Science: DROP MASTER).
ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）による観察
試料の表面をＳＥＭによって観察した。試料台に張り付けた導電性テープにフッ素アパタイト結晶（又はポリビニルアルコールフィルム上に形成されたフッ素アパタイト結晶）を載せ、オスミウムプラズマコーティング装置（真空デバイス：ＨＰＣ―１Ｓ）によってコーティングを行った。コーティング済みの試料をＳＥＭ（キーエンス：ＶＥ−９８００）により観察した。
Observation by SEM (Scanning Electron Microscope) The surface of the sample was observed by SEM. A fluorapatite crystal (or a fluorapatite crystal formed on a polyvinyl alcohol film) was placed on a conductive tape affixed to a sample stage, and coating was performed using an osmium plasma coating apparatus (vacuum device: HPC-1S). The coated sample was observed by SEM (Keyence: VE-9800).
ＸＲＤ（Ｘ線解析）
試料ホルダーを固定し、Ｘ線回析装置（リガク：ＭｉｎｉＦｌｅｘＩＩ）で解析を行った。Ｘ線源としてＣｕＫαを使用し、管電圧５０ｋＶ、管電流１２０ｍＡの条件で、連続スキャン法により２θ―３〜６０°の走査範囲で測定を行った。
XRD (X-ray analysis)
The sample holder was fixed, and the analysis was performed with an X-ray diffraction apparatus (Rigaku: MiniFlex II). Using CuKα as an X-ray source, measurement was performed in a scanning range of 2θ-3 to 60 ° by a continuous scanning method under the conditions of a tube voltage of 50 kV and a tube current of 120 mA.
[実施例１]
試料１について下記のサンプルａ〜ｅにより、リン酸カルシウム水溶液中のフッ化物イオン濃度が異なることにより、得られた結晶の形態を確認した。
ポリビニルアルコールフィルム表面上のＳＥＭ画像を図３に、ＸＲＤパターンを図４に示す。なお、ＳＥＭ画像を得るにあたり、ポリビニルアルコールフィルムを９０℃の温水により溶解して、フッ素アパタイトの層のみからなるシートを得た。
[Example 1]
Regarding the sample 1, the crystal form obtained was confirmed by the difference in the fluoride ion concentration in the calcium phosphate aqueous solution according to the following samples a to e.
FIG. 3 shows an SEM image on the surface of the polyvinyl alcohol film, and FIG. 4 shows an XRD pattern. In obtaining an SEM image, a polyvinyl alcohol film was dissolved in warm water at 90 ° C. to obtain a sheet consisting only of a fluorapatite layer.
（サンプルａ）
フッ化物イオン濃度が１．５０ｍｍｏｌ／ｄｍ３で、３７℃の、２．０倍濃度リン酸カルシウム水溶液（ｐＨ７．２）中に、試料１を２４時間浸漬した。その結果の拡大倍率が異なるＳＥＭ画像を図３のａ１〜３に示す。
(Sample a)
Sample 1 was immersed in a 2.0-fold aqueous solution of calcium phosphate (pH 7.2) at 37 ° C. with a fluoride ion concentration of 1.50 mmol / dm 3 for 24 hours. SEM images with different magnifications as a result are shown as a1 to a3 in FIG.
（サンプルｂ）
フッ化物イオン濃度が１．０５ｍｍｏｌ／ｄｍ３で、３７℃の、２．０倍濃度リン酸カルシウム水溶液（ｐＨ７．２）中に試料１を２４時間浸漬した。その結果の拡大倍率が異なるＳＥＭ画像を図３のｂ１〜３に示す。
(Sample b)
Sample 1 was immersed in a 2.0-fold aqueous solution of calcium phosphate (pH 7.2) at 37 ° C. with a fluoride ion concentration of 1.05 mmol / dm 3 for 24 hours. The resulting SEM images with different magnifications are shown in FIGS.
（サンプルｃ）
フッ化物イオン濃度が０．５３ｍｍｏｌ／ｄｍ３で、３７℃の、２．０倍濃度リン酸カルシウム水溶液（ｐＨ７．２）中に、試料１を２４時間浸漬した。その結果の拡大倍率が異なるＳＥＭ画像を図３のｃ１〜３に示す。
(Sample c)
Sample 1 was immersed in a 2.0-fold aqueous solution of calcium phosphate (pH 7.2) at 37 ° C. with a fluoride ion concentration of 0.53 mmol / dm 3 for 24 hours. The resulting SEM images with different magnifications are shown in c1 to c3 of FIG.
（サンプルｄ）
フッ化物イオン濃度が０．２６ｍｍｏｌ／ｄｍ３で、３７℃の、２．０倍濃度リン酸カルシウム水溶液（ｐＨ７．２）中に、試料１を２４時間浸漬した。その結果の拡大倍率が異なるＳＥＭ画像を図３のｄ１〜３に示す。
(Sample d)
Sample 1 was immersed in a 2.0-fold aqueous solution of calcium phosphate (pH 7.2) at 37 ° C. with a fluoride ion concentration of 0.26 mmol / dm 3 for 24 hours. The resulting SEM images with different magnifications are shown in d1 to d3 of FIG.
（サンプルｅ）
フッ化物イオン濃度が０ｍｍｏｌ／ｄｍ３で、３７℃の、２．０倍濃度リン酸カルシウム水溶液（ｐＨ７．２）中に、試料１を２４時間浸漬した。その結果の拡大倍率が異なるＳＥＭ画像を図３のｅ１〜３に示す。
(Sample e)
Sample 1 was immersed in a 2.0-fold concentration aqueous calcium phosphate solution (pH 7.2) at 37 ° C. with a fluoride ion concentration of 0 mmol / dm 3 for 24 hours. The resulting SEM images with different magnifications are shown in e1 to e3 of FIG.
（実施例１の結果）
図３によれば、フッ化物イオン濃度が０ｍｍｏｌ／ｄｍ３であって、フッ化物イオンを含有しないサンプルｅでは、ポリビニルアルコールフィルム表面に何ら変化がみられないが、フッ化物イオン濃度が低いサンプルｄでは、ポリビニルアルコールフィルム表面の５０％程度の範囲にフッ素アパタイトの結晶が確認された。
さらに、サンプルｃ、ｂ及びａとフッ化物イオン濃度が高くなるに従い、ポリビニルアルコールフィルム表面でのフッ素アパタイトの被覆量が増加したことがわかる。またフッ素アパタイトの結晶はｃ軸方向に結晶が成長してなる柱状（ロッド状）であることもわかる。また、図４によれば、サンプルａ〜ｃにはフッ素アパタイトの結晶に由来するピーク（００２）（２１１）が現れている。サンプルｄにはフッ素アパタイトの結晶に由来するピーク（２１１）が現れている。
この原因として、フッ化物イオン濃度が高くなると、フッ化物イオンとポリビニルアルコールフィルムのヒドロキシル基との相互作用が高まり、これを起点に結晶核生成が誘起されることが考えられる。
なお、図４によれば、サンプルｃ以上のフッ化物イオンの濃度であればフッ素アパタイトの結晶に由来するピークが生成することがわかる。
(Result of Example 1)
According to FIG. 3, in the sample e having a fluoride ion concentration of 0 mmol / dm 3 and containing no fluoride ions, no change is observed on the surface of the polyvinyl alcohol film, but the sample d having a low fluoride ion concentration. Then, fluorapatite crystals were confirmed in the range of about 50% of the surface of the polyvinyl alcohol film.
Furthermore, it can be seen that the coating amount of fluorapatite on the surface of the polyvinyl alcohol film increased with increasing the fluoride ion concentration with samples c, b and a. It can also be seen that the fluorapatite crystals are columnar (rod-like) formed by growing crystals in the c-axis direction. Further, according to FIG. 4, peaks (002) and (211) derived from the crystals of fluorapatite appear in samples a to c. In sample d, a peak (211) derived from the crystals of fluorapatite appears.
As a cause of this, it is considered that when the fluoride ion concentration is increased, the interaction between the fluoride ion and the hydroxyl group of the polyvinyl alcohol film is increased, and crystal nucleation is induced from this interaction.
In addition, according to FIG. 4, if the density | concentration of the fluoride ion more than the sample c is found, the peak derived from the crystal | crystallization of a fluorapatite will produce | generate.
［比較例１］
試料１について下記のサンプルａ〜ｃにより、高濃度のリン酸カルシウム水溶液中における結晶の形態を確認した。
ポリビニルアルコールフィルム表面上のＳＥＭ画像を図５に示す。
[Comparative Example 1]
With respect to Sample 1, the form of crystals in a high concentration aqueous calcium phosphate solution was confirmed by the following samples a to c.
An SEM image on the surface of the polyvinyl alcohol film is shown in FIG.
（サンプルａ）
フッ化物イオン濃度が０ｍｍｏｌ／ｄｍ３で、３７℃の、２．５倍濃度リン酸カルシウム水溶液（ｐＨ７．２）中に、試料１を２４時間浸漬した。その結果の拡大倍率が異なるＳＥＭ画像を図５のａ１〜３に示す。
(Sample a)
Sample 1 was immersed in a 2.5-fold concentration aqueous calcium phosphate solution (pH 7.2) at 37 ° C. with a fluoride ion concentration of 0 mmol / dm 3 for 24 hours. The SEM images with different magnifications as a result are shown in a1 to a3 of FIG.
（サンプルｂ）
フッ化物イオン濃度が１．０５ｍｍｏｌ／ｄｍ３で、３７℃の、２．５倍濃度リン酸カルシウム水溶液（ｐＨ７．２）中に、試料１を２４時間浸漬した。その結果の拡大倍率が異なるＳＥＭ画像を図５のｂ１〜３に示す。
(Sample b)
Sample 1 was immersed in a 2.5-fold concentration aqueous calcium phosphate solution (pH 7.2) at 37 ° C. with a fluoride ion concentration of 1.05 mmol / dm 3 for 24 hours. The resulting SEM images with different magnifications are shown in FIGS.
（サンプルｃ）
フッ化物イオン濃度が１．５０ｍｍｏｌ／ｄｍ３で、３７℃の、２．５倍濃度リン酸カルシウム水溶液（ｐＨ７．２）中に、試料１を２４時間浸漬した。その結果の拡大倍率が異なるＳＥＭ画像を図５のｃ１〜３に示す。
(Sample c)
Sample 1 was immersed in a 2.5-fold concentration aqueous calcium phosphate solution (pH 7.2) at 37 ° C. with a fluoride ion concentration of 1.50 mmol / dm 3 for 24 hours. The resulting SEM images with different magnifications are shown in c1 to c3 of FIG.
（比較例１の結果）
比較例１によれば、いずれのサンプルにおいても、浸漬時において均一核が形成し、結晶が容器内に沈殿した。サンプルａによれば、柱状結晶ではなくシート状結晶が形成されていた。フッ化物イオン濃度が１．０５ｍｍｏｌ／ｄｍ３及び１．５０ｍｍｏｌ／ｄｍ３であるサンプルｂ及びｃによると小さい柱状（ロッド状）結晶の集積体が形成されるが、濃度が高いために、その上に別の結晶体がランダムな方向に形成されてｃ軸に配向した結晶ではなかった。
(Results of Comparative Example 1)
According to Comparative Example 1, in any sample, uniform nuclei were formed during immersion, and crystals were precipitated in the container. According to sample a, not a columnar crystal but a sheet crystal was formed. Although the fluoride ion concentration 1.05 mmol / dm 3 and 1.50 mmol / dm 3 are due to the sample b and c the small columnar is (rod) crystal aggregations are formed, due to the high concentration, on the However, the crystal was not a crystal in which another crystal was formed in a random direction and oriented in the c-axis.
［実施例２］
試料１について下記のサンプルａ〜ｃにより、リン酸カルシウム水溶液中に浸漬する時間をより長時間にすることによって得られた結晶の形態の変化を確認した。
ポリビニルアルコールフィルム表面上のＳＥＭ画像を図６に、浸漬時間毎のＳＥＭ画像とナノロッド（柱状結晶）径の関係を図７に、下記のサンプルａのときと同じフッ化物イオン濃度での場合において、浸漬時間を変化させたときのＸＲＤパターンを図８に示す。なお、図８中の（ｄ）は浸漬前のポリビニルアルコールフィルムの測定結果である。
なお、フッ素アパタイト自立膜を得るにあたり、サンプルａ〜ｃのポリビニルアルコールフィルムを９０℃の温水により溶解した。
[Example 2]
With respect to sample 1, the following samples a to c confirmed changes in the form of crystals obtained by making the immersion time in the calcium phosphate aqueous solution longer.
FIG. 6 shows the SEM image on the surface of the polyvinyl alcohol film, and FIG. 7 shows the relationship between the SEM image for each immersion time and the nanorod (columnar crystal) diameter. In the case of the same fluoride ion concentration as in Sample a below, FIG. 8 shows an XRD pattern when the immersion time is changed. In addition, (d) in FIG. 8 is a measurement result of the polyvinyl alcohol film before immersion.
In order to obtain a fluorapatite free-standing film, the polyvinyl alcohol films of Samples a to c were dissolved in 90 ° C. hot water.
（サンプルａ）
フッ化物イオン濃度が１．５０ｍｍｏｌ／ｄｍ３で、３７℃の２．０倍濃度リン酸カルシウム水溶液（ｐＨ７．２）中に、試料１を１２０時間浸漬した。その結果の拡大倍率が異なるＳＥＭ画像を図６のａ１〜３に示す。
(Sample a)
Sample 1 was immersed in an aqueous 2.0-fold concentration calcium phosphate solution (pH 7.2) at 37 ° C. with a fluoride ion concentration of 1.50 mmol / dm 3 for 120 hours. The SEM images with different magnifications as a result are shown in a1 to a3 of FIG.
（サンプルｂ）
フッ化物イオン濃度が１．０５ｍｍｏｌ／ｄｍ３で、３７℃の、２．０倍濃度リン酸カルシウム水溶液（ｐＨ７．２）中に、試料１を１２０時間浸漬した。その結果の拡大倍率が異なるＳＥＭ画像を図６のｂ１〜３に示す。
(Sample b)
Sample 1 was immersed in a 2.0-fold concentrated aqueous calcium phosphate solution (pH 7.2) at 37 ° C. with a fluoride ion concentration of 1.05 mmol / dm 3 for 120 hours. The resulting SEM images with different magnifications are shown in FIGS.
（サンプルｃ）
フッ化物イオン濃度が０ｍｍｏｌ／ｄｍ３で、３７℃の、２．０倍濃度リン酸カルシウム水溶液（ｐＨ７．２）中に、試料１を１２０時間浸漬した。その結果の拡大倍率が異なるＳＥＭ画像を図６のｃ１〜３に示す。
(Sample c)
Sample 1 was immersed in a 2.0-fold aqueous solution of calcium phosphate (pH 7.2) at 37 ° C. with a fluoride ion concentration of 0 mmol / dm 3 for 120 hours. The resulting SEM images with different magnifications are shown in c1 to c3 of FIG.
（実施例２の結果）
図６のサンプルａ及びｂの結果によれば、フッ化物イオンを含有しないサンプルｃに比べて結晶が形成されない領域が減少し、かつ、上記実施例１のサンプルａ及びｂと比較すると、結晶がより密に、かつ１つ１つの結晶がより太く形成されていることがわかる。
また図７に示した、浸漬時間毎のＳＥＭ画像とナノロッド径の関係によれば、浸漬時間が２４時間のときには、ナノロッド径は１０１ｎｍ程度であるが、１２０時間の浸漬により６０３ｎｍと大幅にロッド径が増加した。
実施例１に記載の図４のサンプルａおよびｂと図８のサンプルａおよびｂを比較すると、浸漬時間が２４〜１２０時間と時間経過につれて、ｃ軸配向に由来する（００２）ピークが強くなり、本来の最強ピークである（２１１）を上回った。
なお、サンプルａ〜ｃについて得られたフッ素アパタイト層を有するポリビニルアルコールフィルムを９０℃の温水に浸漬してポリビニルアルコールを溶解・除去することで、サンプルａおよびｂではフッ素アパタイト自立膜を得たが、崩壊し易い脆い膜であった。サンプルｃについてはポリビニルアルコールの溶解過程で膜が崩壊した。
(Results of Example 2)
According to the results of the samples a and b in FIG. 6, the area where no crystals are formed is reduced as compared with the sample c that does not contain fluoride ions, and when compared with the samples a and b in Example 1, the crystals are not formed. It can be seen that each crystal is formed denser and thicker.
Further, according to the relationship between the SEM image for each immersion time and the nanorod diameter shown in FIG. 7, when the immersion time is 24 hours, the nanorod diameter is about 101 nm, but by immersion for 120 hours, the rod diameter is greatly increased to 603 nm. increased.
When comparing the samples a and b in FIG. 4 and the samples a and b in FIG. 8 described in Example 1, the (002) peak derived from the c-axis orientation becomes stronger as the immersion time is 24-120 hours. , Exceeding the original strongest peak (211).
In addition, although the polyvinyl alcohol film which has the fluorapatite layer obtained about sample ac was immersed in 90 degreeC warm water, and polyvinyl alcohol was melt | dissolved and removed, the fluorapatite self-supporting film | membrane was obtained in samples a and b. It was a brittle film that was easy to collapse. For sample c, the film collapsed during the dissolution of polyvinyl alcohol.
［比較例２］
試料１についてフッ化物イオンを含有しない２．０倍濃度リン酸カルシウム水溶液（ｐＨ７．２）に、ポリアスパラギン酸をカルボキシル基の濃度が０．５０ｍｍｏｌ／ｄｍ３又は１．５０ｍｍｏｌ／ｄｍ３となるように添加した。得られた３７℃の２．０倍濃度リン酸カルシウム水溶液に、試料１を２４〜１２０時間浸漬した。
浸漬後のＳＥＭ画像を図９に示す。図９の（ａ）はカルボキシル基０．５０ｍｍｏｌ／ｄｍ３で２４時間浸漬、（ｂ）はカルボキシル基０．５０ｍｍｏｌ／ｄｍ３で１２０時間浸漬、（ｃ）はカルボキシル基１．５０ｍｍｏｌ／ｄｍ３で２４時間浸漬、（ｄ）はカルボキシル基１．５０ｍｍｏｌ／ｄｍ３で１２０時間浸漬したものである。
比較例２によれば、ポリアスパラギン酸の濃度に関わらずポリビニルアルコールフィルム上には柱状（ロッド状）結晶を得ることができなかった。カルボキシル基の濃度が１．５０ｍｍｏｌ／ｄｍ３である場合には、半球状の薄く拡がった形状の結晶を確認するのみである。リン酸カルシウム中のカルシウムイオンがポリアスパラギン酸に吸着されるためにこのような現象が起きたと考えられる。
[Comparative Example 2]
2.0-fold concentration phosphate solution containing no fluoride ion for Sample 1 (pH 7.2), added polyaspartic acid so that the concentration of carboxyl groups is 0.50 mmol / dm 3 or 1.50 mmol / dm 3 did. Sample 1 was immersed in the obtained 37 ° C. 2.0 times aqueous calcium phosphate solution for 24-120 hours.
The SEM image after immersion is shown in FIG. (A) of FIG. 9 is immersed in the carboxyl group 0.50 mmol / dm 3 24 hours, (b) is immersed in the carboxyl group 0.50 mmol / dm 3 120 hours, (c) a carboxyl group 1.50 mmol / dm 3 Soaked for 24 hours, (d) is immersed for 120 hours at 1.50 mmol / dm 3 of carboxyl groups.
According to Comparative Example 2, columnar (rod-shaped) crystals could not be obtained on the polyvinyl alcohol film regardless of the concentration of polyaspartic acid. When the concentration of the carboxyl group is 1.50 mmol / dm 3, it is only necessary to confirm a hemispherical thin expanded crystal. It is considered that this phenomenon occurred because calcium ions in calcium phosphate were adsorbed on polyaspartic acid.
［比較例３］
試料１についてフッ化物イオンを含有しない２．０倍濃度リン酸カルシウム水溶液（ｐＨ７．２）に、Ｄ−アスパラギン酸を８．３ｍｍｏｌ／ｄｍ３となるように添加した。得られた３７℃の２．０倍濃度リン酸カルシウム水溶液に、試料１を２４〜１２０時間浸漬した。
浸漬後のＳＥＭ画像を図１０に示す。図１０の（ａ）は２４時間浸漬したもの、（ｂ）は１２０時間浸漬したものである。
比較例３によれば、Ｄ−アスパラギン酸を添加するとポリビニルアルコールフィルム上には柱状（ロッド状）結晶を得ることができなかった。リン酸カルシウム中のカルシウムイオンがＤ−アスパラギン酸に吸着されるためにこのような現象が起きたと考えられる。
[Comparative Example 3]
For sample 1, D-aspartic acid was added to a 2.0-fold concentration calcium phosphate aqueous solution (pH 7.2) containing no fluoride ions so as to be 8.3 mmol / dm 3 . Sample 1 was immersed in the obtained 37 ° C. 2.0 times aqueous calcium phosphate solution for 24-120 hours.
The SEM image after immersion is shown in FIG. (A) of FIG. 10 is what was immersed for 24 hours, (b) is what was immersed for 120 hours.
According to Comparative Example 3, when D-aspartic acid was added, columnar (rod-shaped) crystals could not be obtained on the polyvinyl alcohol film. It is considered that this phenomenon occurred because calcium ions in calcium phosphate were adsorbed by D-aspartic acid.
［実施例３］
試料１についてフッ化物イオン含有リン酸カルシウム水溶液中に浸漬する工程を２回行うことによって、２段階の結晶成長を行った。
（第１段階（下地形成））
フッ化物イオン濃度が１．５０ｍｍｏｌ／ｄｍ３で３７℃の、２．５倍濃度リン酸カルシウム水溶液（ｐＨ７．２）中に、試料１を６時間浸漬した。その結果の拡大倍率が異なるＳＥＭ画像を図１１のａ〜ｃに示す。大きさが２ｎｍのフッ素アパタイトのナノロッド構造体が高密度に成長していた。
（第２段階（結晶成長））
フッ化物イオン濃度が１．５０ｍｍｏｌ／ｄｍ３で３７℃の、２．０倍濃度リン酸カルシウム水溶液（ｐＨ７．２）中に、第１段階により得た、表面に大きさが２ｎｍのフッ素アパタイトのナノロッド構造体が高密度に成長している試料１を、２４時間浸漬、及び１２０時間浸漬した。
[Example 3]
By performing the step of immersing Sample 1 in a fluoride ion-containing calcium phosphate aqueous solution twice, two-stage crystal growth was performed.
(First stage (base formation))
Sample 1 was immersed in a 2.5-fold concentration aqueous calcium phosphate solution (pH 7.2) at 37 ° C. with a fluoride ion concentration of 1.50 mmol / dm 3 for 6 hours. SEM images with different magnifications as a result are shown in FIGS. Fluoroapatite nanorod structures having a size of 2 nm were grown at a high density.
(Second stage (crystal growth))
Fluoroapatite nanorod structure having a size of 2 nm on the surface obtained in a 2.0-fold concentration calcium phosphate aqueous solution (pH 7.2) at 37 ° C. with a fluoride ion concentration of 1.50 mmol / dm 3 Sample 1 with the body growing at high density was immersed for 24 hours and immersed for 120 hours.
（実施例３の結果）
実施例３の結果を図１２及び図１３に示す。図１２の（ａ１）及び（ａ２）は、第２段階において２４時間浸漬した試料１の表面のＳＥＭ画像であり、（ｂ）はその結晶が形成されたポリビニルアルコールフィルムの断面、（ｃ１）及び（ｃ２）は、第２段階において１２０時間浸漬した試料１の表面のＳＥＭ画像であり、（ｄ）はその結晶が形成されたポリビニルアルコールフィルムの断面である。
この断面によれば、フッ素アパタイトのナノロッドがポリビニルアルコールフィルム表面から垂直方向に成長していることを確認でき、２４時間浸漬したときに形成されたフッ素アパタイトの厚さは５．８±０．３μｍ、ナノロッドのロッド径は４４０±９１ｎｍ、１２０時間浸漬したときのフッ素アパタイトの厚さは６．４±０．２μｍ、ナノロッドのロッド径は５１２±９２ｎｍであった。
(Result of Example 3)
The results of Example 3 are shown in FIGS. (A1) and (a2) in FIG. 12 are SEM images of the surface of the sample 1 immersed for 24 hours in the second stage, (b) is a cross section of the polyvinyl alcohol film on which the crystals are formed, (c1) and (C2) is an SEM image of the surface of the sample 1 immersed for 120 hours in the second stage, and (d) is a cross section of the polyvinyl alcohol film on which the crystals are formed.
According to this cross section, it can be confirmed that the nanorods of fluorapatite are growing vertically from the surface of the polyvinyl alcohol film, and the thickness of the fluorapatite formed when immersed for 24 hours is 5.8 ± 0.3 μm. The rod diameter of the nanorods was 440 ± 91 nm, the thickness of the fluorapatite when immersed for 120 hours was 6.4 ± 0.2 μm, and the rod diameter of the nanorods was 512 ± 92 nm.
図１３はＸＲＤパターンの測定結果である。図中（ａ）は第２段階において１２０時間浸漬後のパターン、（ｂ）は第２段階において２４時間浸漬後のパターン、（ｃ）は第１段階終了後のパターン、（ｄ）はフッ化物イオン濃度が１．５０ｍｍｏｌ／ｄｍ３で３７℃の、２．０倍濃度リン酸カルシウム水溶液（ｐＨ７．２）中に、試料１を１２０時間浸漬したときのパターンである。
（ｃ）においては、フッ素アパタイト由来のパターンを確認できなかったが（ｂ）さらに（ａ）と浸漬時間を長くするほど（００２）（００４）のピークが強くなり、ナノロッドがｃ軸配向することを確認できた。（ｄ）のように１段階で１２０時間浸漬するよりもこれらのピークが強いことがわかる。
なお、図１２の（ａ１）及び（ａ２）にあたるフッ素アパタイトの結晶層が形成されたポリビニルアルコールフィルムを、温水に浸漬して該ポリビニルアルコールフィルムを溶解すると、フッ素アパタイト自立膜が得られたが非常に脆い膜であった。
FIG. 13 shows the measurement result of the XRD pattern. In the figure, (a) is a pattern after 120 hours immersion in the second stage, (b) is a pattern after immersion for 24 hours in the second stage, (c) is a pattern after completion of the first stage, and (d) is fluoride. It is a pattern when the sample 1 is immersed for 120 hours in a 2.0 times concentration calcium phosphate aqueous solution (pH 7.2) at 37 ° C. with an ion concentration of 1.50 mmol / dm 3 .
In (c), a pattern derived from fluorapatite could not be confirmed, but (b) and (a) and the longer the immersion time, the stronger the peaks (002) and (004), and the nanorods were c-axis oriented. Was confirmed. It can be seen that these peaks are stronger than the immersion for 120 hours in one step as shown in (d).
In addition, when the polyvinyl alcohol film in which the fluorapatite crystal layer corresponding to (a1) and (a2) in FIG. 12 was formed was immersed in warm water to dissolve the polyvinyl alcohol film, a fluorapatite free-standing film was obtained. It was a brittle film.
［実施例４］
試料２について実施例３と同様な実験を実施した。実施例３と同様にポリビニルアルコールフィルム表面にフッ素アパタイトに由来する柱状結晶の生成が観察された。
[Example 4]
The same experiment as in Example 3 was performed on Sample 2. As in Example 3, the formation of columnar crystals derived from fluorapatite was observed on the surface of the polyvinyl alcohol film.
［実施例５］
試料３について実施例３と同様な実験を実施した。実施例３と同様にポリビニルアルコールフィルム表面にフッ素アパタイトに由来する柱状結晶の生成が観察された。
[Example 5]
The same experiment as in Example 3 was performed on Sample 3. As in Example 3, the formation of columnar crystals derived from fluorapatite was observed on the surface of the polyvinyl alcohol film.
［実施例６］
試料４について実施例３と同様な実験を実施した。実施例３と同様にポリビニルアルコールフィルム表面にフッ素アパタイトに由来する柱状結晶の生成が観察された。
[Example 6]
The same experiment as in Example 3 was performed on Sample 4. As in Example 3, the formation of columnar crystals derived from fluorapatite was observed on the surface of the polyvinyl alcohol film.
［比較例４］
試料５について実施例３と同様な実験を実施した。結晶成長工程にてポリビニルアルコールフィルムが溶解したため、フッ素アパタイトに由来する柱状結晶は観察されなかった。
[Comparative Example 4]
The same experiment as in Example 3 was performed on Sample 5. Since the polyvinyl alcohol film was dissolved in the crystal growth step, columnar crystals derived from fluorapatite were not observed.
［比較例５］
試料６について実施例３と同様な実験を実施した。ポリビニルブチラール表面にフッ素アパタイトに由来する柱状結晶がわずかに確認できるに過ぎなかった。
[Comparative Example 5]
The same experiment as in Example 3 was performed on Sample 6. Only a few columnar crystals derived from fluorapatite could be confirmed on the surface of polyvinyl butyral.
［比較例６］
試料７について実施例３と同様な実験を実施した。ポリウレタン表面にフッ素アパタイトに由来する柱状結晶がわずかに確認できるに過ぎなかった。
[Comparative Example 6]
The same experiment as in Example 3 was performed on Sample 7. Only a few columnar crystals derived from fluorapatite could be confirmed on the polyurethane surface.
［比較例７］
試料８について実施例３と同様な実験を実施した。ポリアミド６６表面にフッ素アパタイトに由来する柱状結晶がわずかに確認できるに過ぎなかった。
[Comparative Example 7]
The same experiment as in Example 3 was performed on Sample 8. Only a few columnar crystals derived from fluorapatite could be confirmed on the polyamide 66 surface.
［比較例８］
試料９について実施例３と同様な実験を実施した。ポリプロピレン表面にはフッ素アパタイトの結晶が析出しなかった。
[Comparative Example 8]
The same experiment as in Example 3 was performed on Sample 9. Fluorapatite crystals did not precipitate on the polypropylene surface.
［実施例７］
試料１についてフッ化物イオン含有リン酸カルシウム水溶液中に浸漬する工程を３回以上行うことによって、３段階以上の結晶成長を行った。
このため、上記実施例３の第１段階（下地形成）及び第２段階（２４時間浸漬による結晶成長）の工程をそのまま実施し、次いで一旦乾燥させた後に、この第２段階の工程をそのままさらに１回以上実施した。なおその第２段階に相当する工程の前には乾燥工程を設けた。
[Example 7]
By performing the step of immersing the sample 1 in the fluoride ion-containing calcium phosphate aqueous solution three times or more, three or more stages of crystal growth were performed.
For this reason, the first stage (underlying formation) and second stage (crystal growth by immersion for 24 hours) of Example 3 are carried out as they are, and then once dried, the second stage process is further carried out as it is. Performed once or more. A drying process was provided before the process corresponding to the second stage.
（実施例７の結果）
得られたフッ素アパタイト層を有するポリビニルアルコールフィルムの面に垂直な断面のＳＥＭ画像を図１４に示す。
図１４の（ａ）は上記実施例３における第２段階を合計で２回行ったときの断面図、（ｂ）（ｃ）（ｄ）は順に３回、４回及び５回行ったときの断面図である。このように結晶成長させる工程を複数回行った際の断面の模式図を図２に示す。実施例３に示される第２段階を１回行う１層構造と、本実施例の２回行う２層構造とでは、本実施例では第２層が第１層より厚みを増すように結晶が成長しており、さらにポリビニルアルコールフィルムの面に対して垂直方向（ｃ軸方向）に結晶が伸びている。この傾向は第２段階を５回行う５層構造においても同様であり、工程を増加させた分だけフッ素アパタイトの結晶層を積層させることができた。
(Result of Example 7)
FIG. 14 shows an SEM image of a cross section perpendicular to the surface of the obtained polyvinyl alcohol film having a fluorapatite layer.
14A is a cross-sectional view when the second stage in Example 3 is performed twice in total, and FIGS. 14B, C, and D are three times, four times, and five times in order. It is sectional drawing. FIG. 2 shows a schematic diagram of a cross section when the step of crystal growth is performed a plurality of times. In the one-layer structure in which the second stage shown in Example 3 is performed once and the two-layer structure in which the second stage is performed twice in this embodiment, crystals are formed so that the second layer is thicker than the first layer in this embodiment. Further, the crystal grows in a direction perpendicular to the surface of the polyvinyl alcohol film (c-axis direction). This tendency is the same in the five-layer structure in which the second stage is performed five times, and the fluorapatite crystal layer can be laminated by an amount corresponding to the increased number of steps.
図１５は、上記図１３において（ａ）のときの構造を示す。図１５（ａ）（ｄ）及び（ｅ）はポリビニルアルコールフィルムの厚さ方向に切断して得た断面図、図１５（ｂ）及び（ｃ）はフッ素アパタイト表面の図である。他にも図１４の（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に相当する場合においても、各層は図１５（ａ）の場合と同様の構造を示す。
第２段階を１回行うと、得られたフッ素アパタイトの厚さは５．８±０．３μｍ、同様に２回行うと厚さは２７．１±５．４μｍ、３回行うと厚さは４７．２±８．９μｍ、４回行うと厚さは６６．４±１１．３μｍ、５回行うと厚さは８７．５±２２．９μｍ、であった。
FIG. 15 shows the structure at (a) in FIG. 15A, 15D, and 15E are cross-sectional views obtained by cutting the polyvinyl alcohol film in the thickness direction, and FIGS. 15B and 15C are views of the surface of the fluorapatite. In addition, in the case corresponding to (b), (c) and (d) of FIG. 14, each layer has the same structure as that of FIG. 15 (a).
When the second stage is performed once, the thickness of the obtained fluorapatite is 5.8 ± 0.3 μm. Similarly, when the second stage is performed twice, the thickness is 27.1 ± 5.4 μm. 47.2 ± 8.9 μm, the thickness was 66.4 ± 11.3 μm after 4 runs, and the thickness was 87.5 ± 22.9 μm after 5 runs.
また、図１６に、これらの得られたフッ素アパタイトのＸＲＤパターンを示す。図１６の（ａ）は上記第２段階を５回行って得たフッ素アパタイトのパターン、（ｂ）は同じく４回行って得たもの、（ｃ）は同じく３回行って得たもの、（ｄ）は同じく２回行って得たもの、（ｅ）は１回行って得たものである。
このＸＲＤパターンによれば、フッ素アパタイトのｃ軸配向に由来する（００２）及び（００４）のピークが、本来の最強ピーク（２１１）よりも強く、フッ素アパタイトを多層積層して得たナノロッドはｃ軸配向していることがわかる。
FIG. 16 shows XRD patterns of these obtained fluorapatites. (A) in FIG. 16 is a pattern of fluorapatite obtained by performing the second stage 5 times, (b) is obtained by performing 4 times, (c) is obtained by performing 3 times, d) is obtained twice, and (e) is obtained once.
According to this XRD pattern, the (002) and (004) peaks derived from the c-axis orientation of fluorapatite are stronger than the original strongest peak (211). It can be seen that they are axially oriented.
上記の第２段階を５回行って得た積層されたフッ素アパタイトの各層について、詳細に測定すると、下層のナノロッド先端から、径が５０ｎｍ程度の新規ナノロッドが新たに生成して多層構造を形成させている。そして上層のナノロッドは直下の層のナノロッドの方位を引き継いでエピタキシャル成長している。
各層のナノロッドの先端の最大径は３５０ｎｍ程度であり、その先端から新たに生成するナノロッドの径は５０ｎｍ程度であった。つまり、ナノロッドの径が３５０ｎｍ程度になるまで成長し、そこから５０ｎｍ程度の径で新たなナノロッドが成長することになり、これを繰り返して各層が形成される。
図１４の（ｄ）に示す上記第２段階を５回行って形成されたフッ素アパタイトの各層のナノロッドの先端の径は、ポリビニルアルコールフィルム側から順に第１層が３８２±５９ｎｍ、第２層が３９９±１０３ｎｍ、第３層が４３４±１８１ｎｍ、第４層が３４２±８１ｎｍ、第５層が３２５±６５ｎｍであり、各層の最下部のナノロッドの径は４８±１０ｎｍであった。
When each layer of the fluorinated apatite obtained by performing the second step 5 times is measured in detail, a new nanorod having a diameter of about 50 nm is newly generated from the tip of the lower nanorod to form a multilayer structure. ing. The upper nanorods are epitaxially grown, taking over the orientation of the nanorods directly below.
The maximum diameter of the nanorod tip of each layer was about 350 nm, and the diameter of the nanorod newly generated from the tip was about 50 nm. That is, it grows until the diameter of the nanorod becomes about 350 nm, and a new nanorod grows with a diameter of about 50 nm therefrom, and this is repeated to form each layer.
The diameters of the tips of the nanorods in each layer of fluorapatite formed by performing the second step shown in FIG. 14D five times are 382 ± 59 nm for the first layer and the second layer for the second layer in order from the polyvinyl alcohol film side. 399 ± 103 nm, the third layer was 434 ± 181 nm, the fourth layer was 342 ± 81 nm, the fifth layer was 325 ± 65 nm, and the diameter of the bottom nanorod of each layer was 48 ± 10 nm.
（フッ素アパタイト自立膜）
図１４の（ｄ）に示す上記第２段階を５回行って形成されたフッ素アパタイトが形成されたポリビニルアルコールフィルムにおいて、該ポリビニルアルコールフィルムを溶解するために、これを９０℃の温水に１５分間浸漬した。その結果、フッ素アパタイトのみからなるシート状物が得られた。
(Fluorapatite free-standing film)
In the polyvinyl alcohol film formed with the fluorapatite formed by performing the second step shown in FIG. 14 (d) five times, in order to dissolve the polyvinyl alcohol film, it was dissolved in 90 ° C. warm water for 15 minutes. Soaked. As a result, a sheet-like material composed only of fluorapatite was obtained.
［実施例８］
実施例３の第１段階と同じ工程を行った後、Ｄ−アスパラギン酸濃度が１．５ｍｍｏｌ／ｄｍ３、フッ化物イオン濃度が１．５０ｍｍｏｌ／ｄｍ３で３７℃の、２．０倍濃度リン酸カルシウム水溶液（ｐＨ７．２）中に２４時間浸漬した。そしてこの工程を合計で５回繰り返した。その結果５層構造のフッ素アパタイトのナノロッド配向構造体を得た。
[Example 8]
After performing the same process as the first step of Example 3, the 2.0-fold concentration of calcium phosphate with a D-aspartic acid concentration of 1.5 mmol / dm 3 and a fluoride ion concentration of 1.50 mmol / dm 3 at 37 ° C. It was immersed in an aqueous solution (pH 7.2) for 24 hours. This process was repeated 5 times in total. As a result, a 5-layer fluorapatite nanorod alignment structure was obtained.
（実施例８の結果）
ポリビニルアルコールフィルム側から順に、柱状結晶の長さは、第１層が２５０±６３ｎｍ、第２層が２３１±５３ｎｍ、第３層が２５１±５４ｎｍ、第４層が２１７±５９ｎｍ、第５層が１９６±４６ｎｍであり、各層の最下部のナノロッドの径は２９±８ｎｍであった。
Ｄ−アスパラギン酸を添加することによりａ軸方向への結晶成長を抑制できること、さらにナノロッドの径や長さもより小さくなった。
(Results of Example 8)
In order from the polyvinyl alcohol film side, the lengths of the columnar crystals are 250 ± 63 nm for the first layer, 231 ± 53 nm for the second layer, 251 ± 54 nm for the third layer, 217 ± 59 nm for the fourth layer, and 217 ± 59 nm for the fifth layer. The diameter of the nanorod at the bottom of each layer was 29 ± 8 nm.
By adding D-aspartic acid, it was possible to suppress crystal growth in the a-axis direction, and the diameter and length of the nanorods were further reduced.
１・・・ポリビニルアルコール系樹脂フィルム
２・・・フッ素アパタイトの柱状結晶
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Polyvinyl alcohol-type resin film 2 ... Columnar crystal of fluorapatite
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