JP4707909B2 - カルシウム化合物およびタンパク質成分から成る複合材料 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、ナノ粒子低水溶性カルシウム塩およびタンパク質成分の複合材料に関し、該複合材料の組成および微細構造は、該複合材料を、骨および歯のエナメル質の修復を促進するのに特に好適なものにする。
【０００２】
（背景技術）
カルシウムの燐酸塩は、研磨成分として、および歯のエナメル質の再石灰化を促進するために、歯の洗浄用配合物および歯のケア用製剤に長期にわたって使用されている。これは、特に、ヒドロキシルアパタイトおよびフルオロアパタイトならびに非晶質燐酸カルシウムおよびブラッシュ石（燐酸二カルシウム二水化物）に当てはまる。弗化カルシウムも、歯の洗浄剤の成分として、および歯のエナメル質の強化および虫歯の予防用の成分として繰り返し文献に記載されている。
【０００３】
所望の再石灰化のためのカルシウム化合物の利用率は、歯のケア製剤に分散されるこれらの低水溶性成分の粒子寸法によって決定的に決まる。従って、これらの低水溶性カルシウム塩を、極めて微細な粒子の形態で使用することが提案されている。
【０００４】
歯のエナメル質および骨の支持組織は、主として無機ヒドロキシルアパタイトから成る。生物学的形成工程において、ヒドロキシルアパタイトはそれ自体で、主としてコラーゲンから成る骨または歯のタンパク質マトリックスに秩序のある仕方で付着する。硬質の極めて強い無機構造の発達は、コラーゲン以外の他のタンパク質によって形成されるいわゆるマトリックスタンパク質によって制御される。これらの他のタンパク質はそれ自体でコラーゲンに付着し、従って、生体石灰化としても知られる構造石灰化過程に影響を与える。
【０００５】
骨物質の修復において、重要な役割は、自然の生体石灰化過程を促進するいわゆる骨代替物が担う。これらの代替物は、引張力を伝達することさえできる骨とインプラントとの堅い結合を形成するために、インプラントを被覆することにも必要とされる。これに関して特に重要なのは、有効な複合骨形成を導く生物活性の高いコーティングである。先行技術によれば、G. WillmannによってMat.-wiss. u. Werkstofftech. 30(1999),317に記載されているように、一般にヒドロキシルアパタイトをインプラントに適用する。この方法の欠点は、生体石灰化過程のしばしば不充分な促進と、ヒドロキシルアパタイト層の剥離およびそれらの不充分な化学安定性である。
【０００６】
液体として注入できる骨代替材料を必要とするある種の用途が存在する。そのような用途には、特に小さい粒子寸法が必要とされるが、残念なことに、従来の骨代替物を使用して充分に小さい粒子寸法を得ることができない。
【０００７】
既知の骨代替物のうち、ヒドロキシルアパタイトとコラーゲンとの複合材料は、天然の骨物質の組成に似ているので特に重要である。約95%がヒドロキシルアパタイトから成る歯の物質の修復においても同様である。
【０００８】
前記の種類の複合材料は、例えばB.FlautreらによってJ. Mater. Sci.:Mater. in Medicine 7(1996),63に記載されている合成法によって得られる。しかし、これらの複合材料中のカルシウム塩の粒子寸法は1000nmより大きく、再石灰化剤としての充分な生物学的作用をするには大きすぎる。
【０００９】
これに対して、R.Z. Wangらは、J. Mater. Sci. Lett. 14(1995), 490において、2〜10nmの粒子寸法を有するヒドロキシルアパタイトを均一に分布した状態でコラーゲンマトリックスに付着させるヒドロキシルアパタイトとコラーゲンとの複合材料の製造方法を記載している。この複合材料は、ヒドロキシルアパタイトの粒子の細かさの故に、先行技術から既知の他のヒドロキシルアパタイト／コラーゲン複合材料より優れた生物学的活性を有すると考えられている。以下に記載するように、R.Z.Wangらによって記載されている複合材料も、天然の骨および歯の物質の組成およびミクロ構造に類似し、かつ、これらの天然物質の再石灰化に関する全ての面で好適な複合材料の条件を充分に満たしていない。
【００１０】
先行技術から既知のタンパク質含有複合材料は、動物由来のタンパク質、特にウシ材料から得られるタンパク質を含有する。しかし、ここ数年、特に化粧品分野において、動物由来成分を全く含有しない製品の必要性が高まっている。従って、動物由来のタンパク質成分を含有しない複合材料も必要とされている。
【００１１】
先行技術から既知のタンパク質含有複合材料の他の欠点は、それらの製造がしばしば複雑であることである。例えば、R.Z. Wangらによって記載されているヒドロキシルアパタイト／コラーゲン複合材料の製造において、極めて多量の溶媒中で不溶性コラーゲンを取扱い、分散しなければならず、これは大規模の場合に極めて困難である。この方法は、製造工程の間に蓄積する廃水の処理に関しても問題を生じる。
【００１２】
さらに、先行技術から既知のタンパク質含有複合材料は、不溶性および／または高分子量タンパク質成分の存在によって不利な分散性を示し、商業的適用に必要とされる配合物に組み込むのが困難であるか、または使用される製剤において不充分な分散安定性を示す。
【００１３】
（発明の開示）
ある種の複合材料が、前記の先行技術の欠点を克服するのに好適であることが見い出された。
本発明は、
ａ） ヒドロキシルおよび／またはカーボネート基を要すれば付加的に有し得る燐酸塩、弗化物およびフルオロ燐酸塩から選択される低水溶性カルシウム塩であって、平均粒子径10〜300nmを有するナノスケールの一次粒子の形態で存在する塩；および
ｂ） タンパク質、タンパク質水解物およびタンパク質水解物誘導体から選択されるタンパク質成分；
を含んで成る複合材料に関する。
【００１４】
本発明の開示における複合材料とは、ａ）およびｂ）に記載した成分を含んで成り、微視的に不均質であるが、巨視的に均質に見える凝集体であり、カルシウム塩の一次粒子がタンパク質成分の骨格に会合している複合材料であると理解されるものとする。複合材料におけるタンパク質成分の含有量パーセントは、複合材料の総重量に基づいて0.1〜60重量%、好ましくは0.5〜10重量%である。
【００１５】
一次粒子とは、前記のカルシウム塩の微結晶、即ちモノクリスタルであると理解されるものとする。粒子径は、本明細書において、それらの最も長い長さの方向における粒子の直径であると理解されるものとし、平均粒子径は、複合材料の全体量にわたって平均した値であると理解されるものとする。粒子径は、当業者に既知の方法、例えば、透過電子鏡検法（TEM）によって測定することができる。
【００１６】
ナノスケールの一次粒子の平均粒子径は、10〜150nmである。特に好ましい実施態様において、一次粒子は、2〜50nmの厚み、および10〜150nmの長さを有する小ロッド状の粒子の形態で存在する。本明細書において、厚みは、小ロッドの最も小さい直径であり、長さは、それらの最も大きい直径であると理解されるものとする。
【００１７】
タンパク質成分と低溶解性ナノ粒子カルシウム塩との本発明の複合材料の三次元構造は、例えば、ヒドロキシルアパタイトとA型ゼラチンとの複合材料の図1のTEM顕微鏡写真によって示される（倍率200,000倍、図1における1cmは40nmに相当する）。ヒドロキシルアパタイトの小ロッド状ナノ粒子は、そのアミノ酸配列によって本質的に決定される三次元構造を呈する高分子量タンパク質成分に重なる。言い換えるならば、ナノ粒子は、いわば、タンパク質成分の三次元構造を再現する。これは、ヒドロキシルアパタイトをエチレンジアミンテトラアセテートの溶液で溶解し去った後の同じ複合材料のA型ゼラチン骨格のTEM顕微鏡写真である図2に示されている（倍率56,000倍、図2における1.1cmは200nmに相当する）。無機粒子がタンパク質成分の基本骨格に結合する仕方は、一次構造（アミノ酸配列）、およびタンパク質成分の種類に依存して、その二次、三次および四次構造によって決まる。驚くことに、無機ナノ粒子のタンパク質成分へ空間的分布および量的結合度は、タンパク質成分に存在するアミノ酸の種類および量、従ってタンパク質成分の選択によって、影響を受けることが見い出された。従って、低溶解性カルシウム塩の特に高い装填度は、例えば、アミノ酸のアスパラギン酸、グルタミン酸またはシステインを多く含むタンパク質成分を選択することによって達成できる。さらに、タンパク質骨格におけるこれらのアミノ酸の空間的分布に依存して、低溶解性カルシウム塩のタンパク質成分への装填は、ある種の様式で空間的に構成することができる。
【００１８】
従って、本発明の複合材料は、ヒドロキシルアパタイトナノ粒子が均質に分布して存在するR.Z.Wangらによって記載されたヒドロキシルアパタイト／コラーゲン複合材料と対照的に、構造化された複合材料である。本発明と先行技術とのもう1つの重大な違いは無機成分の大きさおよび形態である。R.Z.Wangらによって記載されたヒドロキシルアパタイト／コラーゲン複合材料に存在するヒドロキシルアパタイト粒子は、2〜10nmの大きさを有する。この大きさのヒドロキシルアパタイト粒子は、非晶質または部分的X線非晶質材料の範囲に含まれる。
【００１９】
驚くことに、ナノ粒子が微視的に明らかに認識できる結晶形態を有する結晶質無機ナノ粒子を含有する複合材料を本発明によって製造することができる。図1は、無機ナノ粒子の小ロッド状構造を示す。本発明の構造化複合材料は、先行技術と対照的に、特に有効な生体石灰化工程に導くことも見い出された。これは、複合材料のミクロ構造、特にカルシウム塩結晶の大きさおよび形態に関係すると推測される。従って、カルシウム塩ナノ粒子の長手方向軸は、生体石灰化過程におけるさらなる結晶成長の優先方向を示すと推測される。
【００２０】
低水溶性塩は、1g/L未満の塩が20℃で溶解する塩である。好ましいカルシウム塩は、カルシウムヒドロキシホスフェート(Ca₅[OH(PO₄)₃])またはヒドロキシルアパタイト、カルシウムフルオロホスフェート(Ca[F(PO₄)₃])またはフルオロアパタイト、一般組成Ca₅(PO₄)₃(OH,F)を有する弗素添加ヒドロキシルアパタイトおよび弗化カルシウム(CaF₂)またはフルオライト（fluorspar）である。
【００２１】
ヒドロキシルおよび／またはカーボネート基を要すれば付加的に有し得る燐酸塩、弗化物およびフルオロ燐酸塩から成る群から選択される1つの塩または複数の塩の混合物は、本発明の複合材料にカルシウム塩として存在することができる。
【００２２】
基本的に、どのようなタンパク質でも、それらの由来またはそれらの生成に関わらず、本発明によってタンパク質として使用することができる。動物由来のタンパク質の例は、ケラチン、エラスチン、コラーゲン、フィブロイン、アルブミン、カゼイン、ホエータンパク質、プラセンタタンパク質である。これらのうち、コラーゲン、ケラチン、カゼインおよびホエータンパク質が本発明の目的に好ましい。植物由来のタンパク質、例えば、小麦または小麦麦芽タンパク質、米タンパク質、大豆タンパク質、オート麦タンパク質、エンドウタンパク質、馬鈴薯タンパク質、アーモンドタンパク質および酵母タンパク質も本発明の目的に使用するのが好ましい。
【００２３】
本発明の開示におけるタンパク質水解物とは、タンパク質自体の酸性、アルカリ性および／または酵素加水分解によって得られる、例えばコラーゲン、エラスチン、カゼイン、ケラチン、アーモンド、馬鈴薯、小麦、米および大豆タンパク質のようなタンパク質の分解生成物、または例えばゼラチンのようなそれらの分解生成物であると理解されるものとする。例えばアルカリ性プロテアーゼのようなどのような加水分解作用の酵素でも、酵素分解に使用することができる。他の好適な酵素および酵素加水分解法は、例えば、K.DrauzおよびH.Waldmann, Enzyme Catalysis in Organic Synthesis, VCH Verlag, Weinheim 1975に記載されている。それらの分解の間に、タンパク質は相対的に小さいサブユニットに分裂し、分解過程は、オリゴペプチドから個々のアミノ酸までのポリぺプチドの段階を経て進む。本発明の開示において、低分解タンパク質水解物は、例えば、分子量15,000〜250,000Ｄを有し得る本発明の目的に好ましいゼラチンを包含する。ゼラチンは、酸性条件（A型ゼラチン）またはアルカリ性条件（B型ゼラチン）下のコラーゲンの加水分解によって主として得られるポリペプチドである。ゼラチンのゲル強度は、その分子量に比例し、即ち、相対的に高度に加水分解されたゼラチンは相対的に低い粘性の溶液を生じる。ゼラチンのゲル強度は、ブルーム(Bloom)値で示される。ゼラチンの酵素加水分解において、ポリマーの大きさはかなり減少し、極めて低いブルーム値を生じる。
【００２４】
本発明によれば、他の好ましいタンパク質水解物は、600〜4,000、好ましくは2,000〜3,500の平均分子量を有する化粧品分野で使用されるタンパク質水解物である。タンパク質水解物の製造および使用についての概要が、例えば、G. SchusterおよびA. DomschによるSeifen, Oele, Fette, Wachse, 108, (1982) 177およびCosm. Toil. 99, (1984) 63、H.W. SteisslingerによるParf. Kosm. 72(1991) 556、およびF. AurichらによるTens. Surf. Det. 29, (1992) 389に記載されている。本発明によれば、コラーゲン、ケラチン、カゼイン、および例えば小麦グルテンまたは米タンパク質に基づく植物性タンパク質のタンパク質水解物を使用するのが好ましく、それらの製造についてはドイツ特許DE 19502167 C1およびDE 19502168 C1(Henkel)に開示されている。
【００２５】
本発明の開示におけるタンパク質水解物誘導体とは、化学的および／または化学酵素的に改質されたタンパク質水解物、例えば、ナトリウムココイル加水分解小麦タンパク質、ラウルジモニウムヒドロキシプロピル加水分解小麦タンパク質、カリウムココイル加水分解コラーゲン、カリウムウンデシレノイル加水分解コラーゲンおよびラウルジモニウムヒドロキシプロピル加水分解コラーゲンのINCI名によって知られている化合物であると理解されるものとする。本発明によれば、コラーゲン、ケラチンおよびカゼインのタンパク質水解物の誘導体、植物タンパク質水解物の誘導体、例えばナトリウムココイル加水分解小麦タンパク質またはラウルジモニウムヒドロキシプロピル加水分解小麦タンパク質が好ましい。
【００２６】
本発明に含まれるタンパク質水解物およびタンパク質水解物誘導体の他の例は、CTFA 1997 International Buyers' Guide, John. A. Wenningerら（編）、The Cosmetic, Toiletry and Fragrance Association, Washington DC 1997, 686-688に記載されている。
【００２７】
本発明の各複合材料において、タンパク質成分は、タンパク質、タンパク質水解物およびタンパク質水解物誘導体から成る群から選択される1つまたはそれ以上の物質によって形成される。
【００２８】
好ましいタンパク質成分は、構造形成性のタンパク質、タンパク質水解物およびタンパク質水解物誘導体であり、それらは、それらの化学構造の故に、タンパク質化学で二次、三次または四次構造として当業者に既知のある種の三次元構造を形成するタンパク質成分を意味する。
【００２９】
本発明の他の実施態様において、複合材料に存在するナノスケールカルシウム塩一次粒子は、1つまたはそれ以上の表面改質剤に封入し得る。
このようにして、例えば、ナノ粒子カルシウム塩が分散しにくい場合に、複合材料を製造しやすくすることができる。表面改質剤は、ナノ粒子の表面に吸着され、ナノ粒子を改質して、カルシウム塩の分散性を増加させ、ナノ粒子が凝集しないようにする。
【００３０】
さらに、複合材料の構造、およびタンパク質成分へのナノ粒子カルシウム塩の装填は、表面改質によって影響を受け得る。このようにして、複合材料を再石灰化過程に使用した場合に、再石灰化過程の進行および速度の両方に影響を与えることができる。
【００３１】
本発明の開示における表面改質剤は、微粒子の表面に物理的に付着するが、それらと化学的に反応しない物質であると理解されるものとする。表面に吸着された表面改質剤の個々の分子は、実質的に、相互に分子間結合しない。表面改質剤は、特に分散剤であると理解されるものとする。分散剤は、例えば、乳化剤、保護コロイド、湿潤剤、洗浄剤等のような名称によっても当業者に知られている。
【００３２】
好適な表面改質剤は、例えば、下記の群の少なくとも1つから選択されるノニオン界面活性剤型の乳化剤である。
・炭素原子数８〜２２の直鎖脂肪アルコール、炭素原子数１２〜２２の脂肪酸、およびアルキル基の炭素原子数８〜１５のアルキルフェノールの、エチレンオキシド２〜３０モルおよび／またはプロピレンオキシド０〜５モル付加物；
・グリセロールのエチレンオキシド１〜３０モル付加物の、Ｃ_12/18脂肪酸モノエステルおよびジエステル；
・飽和および不飽和Ｃ_6-22脂肪酸の、グリセロールモノエステルおよびジエステル、およびソルビタンモノエステルおよびジエステル、並びにそれらのエチレンオキシド付加物；
・アルキル基の炭素原子数８〜２２のアルキルモノ−およびオリゴグリコシド、並びにそれらのエトキシル化類似体；
・ヒマシ油および／または水素化ヒマシ油のエチレンオキシド１５〜６０モル付加物；
・ポリオールエステルおよびとりわけポリグリセロールエステル、例えばポリグリセロールポリリシノレート、ポリグリセロールポリ−１２−ヒドロキシステアレート、およびポリグリセロールダイメレート。複数の上記群の化合物の混合物も適当である；
【００３３】
・ヒマシ油および／または水素化ヒマシ油のエチレンオキシド２〜１５モル付加物；
・直鎖、分枝状、不飽和または飽和Ｃ_6/22脂肪酸、リシノール酸および１２−ヒドロキシステアリン酸と、グリセロール、ポリグリセロール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、糖アルコール(例えばソルビトール)、アルキルグルコシド（例えばメチルグルコシド、ブチルグルコシド、ラウリルグルコシド)およびポリグルコシド(例えばセルロース)との、部分エステル；
・モノ−、ジ−およびトリアルキルホスフェート、およびモノ−、ジ−および／またはトリ−ＰＥＧ−アルキルホスフェート、並びにそれらの塩；
・羊毛ワックスアルコール；
・ポリシロキサン／ポリアルキルポリエーテルコポリマーおよび対応する誘導体；
・ＤＥ−ＰＳ１１６５５７４による、ペンタエリスリトール、脂肪酸、クエン酸および脂肪アルコールの混合エステル、および／または炭素原子数６〜２２の脂肪酸、メチルグルコースおよびポリオール（好ましくはグリセロールまたはポリグリセロール）の混合エステル；並びに
・ポリアルキレングリコール。
【００３４】
脂肪アルコール、脂肪酸、アルキルフェノール、グリセロール脂肪酸モノエステルおよびジエステル、ソルビタン脂肪酸モノエステルおよびジエステル、またはヒマシ油の、エチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシド付加物は、既知の市販生成物である。それらは同族体混合物であって、その平均アルコキシル化度は、付加反応を行う基質化合物とエチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドとの量比に対応する。
【００３５】
Ｃ_8/18アルキルモノ−およびオリゴグリコシド、その製法並びにその使用は、従来の文献により知られている。そのようなグリコシドは、とりわけ、グルコースまたはオリゴ糖と、第一級Ｃ_8-18アルコールとの反応によって製造する。グリコシド成分に関しては、環状糖単位１個が脂肪アルコールにグリコシド結合によって結合したモノグリコシド、およびオリゴマー化度が好ましくは約８までのオリゴグリコシドのいずれも適当である。オリゴマー化度は、そのような工業用生成物の同族体分布の統計学的平均値である。
【００３６】
アニオン乳化剤の例は、石鹸、アルキルベンゼンスルホネート、アルカンスルホネート、オレフィンスルホネート、アルキルエーテルスルホネート、グリセロールエーテルスルホネート、α−メチルエステルスルホネート、スルホ脂肪酸、アルキルスルフェート、アルキルエーテルスルフェート、例えば脂肪アルコールエーテルスルフェート、グリセロールエーテルスルフェート、ヒドロキシ混合エーテルスルフェート、モノグリセリド(エーテル)スルフェート、脂肪酸アミド(エーテル)スルフェート、モノおよびジアルキルスルホスクシネート、モノおよびジアルキルスルホスクシナメート、スルホトリグリセリド、アミド石鹸、エーテルカルボン酸およびその塩、脂肪酸イセチオネート、脂肪酸サルコシネート、脂肪酸タウリド、Ｎ−アシルアミノ酸、例えばアシルグルタメートおよびアシルアスパルテート、アルキルオリゴグルコシドスルフェート、タンパク質脂肪酸縮合物(特に、小麦系植物性の生成物)、並びにアルキル(エーテル)ホスフェートである。アニオン性界面活性剤がポリグリコールエーテル鎖を有する場合、通常の同族体分布を有し得るが、狭い同族体分布を有することが好ましい。
【００３７】
他の適当な乳化剤は、双性イオン界面活性剤である。双性イオン界面活性剤は、分子中に少なくとも１個の第四級アンモニウム基および少なくとも１個のカルボキシレートおよびスルホネート基を有する界面活性化合物である。特に適当な双性イオン界面活性剤は、いわゆるベタイン、例えば、アルキルまたはアシル基の炭素原子数８〜１８の、Ｎ−アルキル−Ｎ,Ｎ−ジメチルアンモニウムグリシネート(例えばヤシ油アルキルジメチルアンモニウムグリシネート)、Ｎ−アシルアミノプロピル−Ｎ,Ｎ−ジメチルアンモニウムグリシネート(例えばヤシ油アシルアミノプロピルジメチルアンモニウムグリシネート)、および２−アルキル−３−カルボキシメチル−３−ヒドロキシエチルイミダゾリン、並びにヤシ油アシルアミノエチルヒドロキシエチルカルボキシメチルグリシネートである。ＣＴＦＡ名コカミドプロピルベタイン（Cocamidopropyl Betaine）として既知の脂肪酸アミド誘導体が、特に好ましい。
【００３８】
両性界面活性剤も、適当な乳化剤である。両性界面活性剤は、分子中に、Ｃ_8/18アルキルまたはアシル基に加えて、少なくとも１個の遊離アミノ基および少なくとも１個の−ＣＯＯＨまたは−ＳＯ₃Ｈ基を有する界面活性化合物で、分子内塩を形成し得る。適当な両性界面活性剤の例は、アルキル基の炭素原子数約８〜１８の、Ｎ−アルキルグリシン、Ｎ−アルキルプロピオン酸、Ｎ−アルキルアミノ酪酸、Ｎ−アルキルイミノジプロピオン酸、Ｎ−ヒドロキシエチル−Ｎ−アルキルアミドプロピルグリシン、Ｎ−アルキルタウリン、Ｎ−アルキルサルコシン、２−アルキルアミノプロピオン酸およびアルキルアミノ酢酸である。特に好ましい両性界面活性剤は、Ｎ−ヤシ油アルキルアミノプロピオネート、ヤシ油アシルアミノエチルアミノプロピオネート、およびＣ_12/18アシルサルコシンである。
本発明によると、両性界面活性剤以外に適当な他の乳化剤は第四級乳化剤であり、エステルクォート（esterquat）型のもの（好ましくはメチル第四級化ジ脂肪酸トリエタノールアミンエステル塩）が特に好ましい。
【００３９】
表面改質剤として好適な保護コロイドの例は、天然水溶性ポリマー、例えば、アラビアゴム、澱粉、水不溶性ポリマー天然物質の水溶性誘導体、例えば、セルロースエーテル、例えば、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロースまたは改質カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルスターチまたはヒドロキシプロピルグアール、および合成水溶性ポリマー、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアルキレングリコール、ポリアスパラギン酸およびポリアクリレートである。
【００４０】
表面改質剤は、カルシウム塩に基づいて一般に0.1〜50重量%、好ましくは1〜20重量%の濃度で使用される。
好ましい表面改質剤は、特に、カルシウム塩の重量に基づいて1〜20重量%の量のノニオン界面活性剤である。アルキル−Ｃ_8-16−（オリゴ）グルコシド型および水素化ヒマシ油エトキシレート型のノニオン界面活性剤が特に有効であることが示された。
【００４１】
本発明の複合材料は、水溶性カルシウム塩の水溶液、および水溶性燐酸塩および／または弗化物塩の水溶液からの沈殿反応によって製造され、該沈殿はタンパク質成分の存在下に行われる。これは好ましくは、純粋な、溶解した、またはコロイド形態のタンパク質成分を、燐酸塩および／または弗化物塩のアルカリ性水溶液またはカルシウム塩のアルカリ性溶液に、沈殿反応の前に添加することによって行われる。または、先ず、タンパク質成分を、純粋な、溶解した、またはコロイドの形態で導入し、次に、アルカリ性カルシウム塩溶液および燐酸塩および／または弗化物塩のアルカリ性溶液を、任意の順序で連続的にまたは同時に添加することができる。
本発明の製造方法において、個々の成分を、基本的にどのような順序でも合わせることができる。アンモニアをアルカリ化剤として使用するのが好ましい。
【００４２】
本発明の製造方法の他の態様において、タンパク質成分の存在下に水性アルカリまたはアンモニウムを使用してpHを高めることによって、pH5未満、好ましくはpH3未満の、水溶性カルシウム塩と理論量の水溶性燐酸塩および／または弗化物塩の酸性溶液から、またはヒドロキシルアパタイトの酸性溶液から、沈殿を行う。
【００４３】
本発明の製造方法の他の態様において、タンパク質成分を、好ましくは溶解または分散形態で、純粋かまたは分散した形態のナノ粒子カルシウム塩に添加するか、または水溶性カルシウム塩の水溶液と水溶性燐酸塩および／または弗化物塩の水溶液との沈殿反応によって製造されたナノ粒子カルシウム塩の分散物に添加する。該添加はどのような順序で行ってもよい。
好ましくは、初めにタンパク質成分の溶液または分散物を導入し、次に、ナノ粒子カルシウム塩の分散物を添加する。
【００４４】
アパタイトの沈殿を伴う全ての方法において、pH5未満、好ましくは3未満を維持するのが好ましい。前記の全ての製造方法において、形成された複合材料の分散物は、必要であれば、当業者に既知の方法、例えば濾過または遠心分離によって、溶媒および反応混合物の他の成分から分離し、次に、例えば凍結乾燥によって乾燥することによって溶媒不含形態で分離することができる。
全ての製造方法において、水を溶媒として使用するのが好ましいが、有機溶媒、例えばC_1-4アルコールまたはグリセロールを製造方法の個々の段階で使用することもできる。
【００４５】
カルシウム塩の一次粒子を表面改質する本発明の複合材料の製造は、前記と同様の沈殿法によって行うことができるが、但し、ナノ粒子カルシウム塩または複合材料の沈殿を、1つまたはそれ以上の表面改質剤の存在下に行う。
【００４６】
好ましい実施態様において、表面改質剤の存在下のカルシウム塩の水溶液と燐酸塩および／または弗化物塩の水溶液との沈殿反応によって、表面改質ナノ粒子カルシウム塩を先ず製造する。次に、表面改質ナノ粒子カルシウム塩を、例えば、減圧下の濃縮、次に透析によって、反応混合物の付随生成物から分離し得る。溶媒を除去することによって、所望の固形分を有する表面改質カルシウム塩の分散物をさらに調製し得る。次に、純粋な、溶解した、またはコロイドの形態のタンパク質成分を添加し（ここでもどのような順序で添加してもよい）、必要であれば、高温、好ましくは50〜100℃で、1〜100分間にわたって後反応させることによって、表面改質カルシウム塩とタンパク質成分との複合材料を形成する。
ドイツ特許出願DE 19858662.0に開示されているような他の方法を使用して、表面改質カルシウム塩の分散物を製造することができる。
【００４７】
本発明の複合材料、特に、ヒドロキシルアパタイト、フルオロアパタイトおよび弗化カルシウムの複合材料は、歯の洗浄および／または歯のケア用組成物の製造用の再石灰化成分として好適である。本発明の複合材料の構造形態およびそこに存在するカルシウム化合物の粒子寸法の故に、歯のエナメル質の強化ならびに病変部および象牙質溝の封止の作用が特に速くかつ充分に表れる。歯の洗浄および歯のケア用組成物は、例えば、ペースト、液体クリーム、ゲルまたは口内洗浄剤として調製することができる。本発明の複合材料は、液体製剤においてさえ容易に分散し、分散した状態を安定に維持し、即ち沈降傾向を有さない。
【００４８】
好ましい実施態様は、シリカ、研磨剤、湿潤剤、結合剤および香味剤を含有し、ヒドロキシルアパタイト、フルオロアパタイトおよび弗化カルシウムから成る群から選択されるナノ粒子カルシウム塩を含有する本発明の複合材料を0.1〜10重量%で含有する練り歯磨きである。
【００４９】
歯の洗浄および歯のケア用製剤は、そのような組成物に一般的な成分および補助剤を一般的な量で含有する。練り歯磨きについては、これらの例は以下のものである：
・ 研磨剤、例えば、白亜、シリカ、水酸化アルミニウム、珪酸アルミニウム、ピロ燐酸カルシウム、燐酸二カルシウム、不溶性メタ燐酸ナトリウムまたは合成樹脂粉末；
・ 湿潤剤、例えば、グリセロール、1,2−プロピレングリコール、ソルビトール、キシリトールおよびポリエチレングリコール；
・ 結合剤および稠度調節剤、例えば、天然および合成の水溶性ポリマー、ならびに天然物質の水溶性誘導体、例えば、セルロースエーテル、層状シリケート、微粒シリカ（エーロゲルシリカ、熱分解法シリカ）；
・ 香味剤、例えば、ペパーミント油、スペアミント油、ユーカリ油、アニス油、ウィキョウ油、キャラウェー油、酢酸メンチル、シンナムアルデヒド、アネトール、バニリン、チモールおよびこれらの混合物ならびに他の天然および合成香味剤；
・ 甘味剤、例えば、サッカリンナトリウム、ナトリウムシクラメート、アスパルテーム、アセスルファンＫ、ステビオシド、モネリン、グリシルリシン、ズルシトール、ラクトース、マルトースまたはフルクトース；
【００５０】
・ 防腐剤および抗微生物剤、例えば、p−ヒドロキシ安息香酸エステル、ソルビン酸ナトリウム、トリクロサン、ヘキサクロロフェン、フェニルサリチル酸エステル、チモール等；
・ 顔料、例えば、二酸化チタンまたは顔料色素（着色ストライプ形成用）；
・ 緩衝剤、例えば、第一級、第二級または第三級アルカリ金属燐酸塩またはクエン酸／クエン酸ナトリウム；
・ 創傷治癒および抗炎症剤、例えば、アラントイン、尿素、アズレン、パンテノール、アセチルサリチル酸誘導体、植物抽出物、ビタミン、例えばレチノールまたはトコフェロール。
【００５１】
本発明の複合材料、特にヒドロキシルアパタイトおよびフルオロアパタイトの複合材料は、骨組織における生体石灰化を誘発するかまたは促進することができる。従って、それらは、生体石灰化成分として、骨物質を修復するかまたは再形成する組成物、例えば骨欠損および骨折を治療する組成物の製造のために、ならびにインプラントの「成長」を促進するためにも好適である。
【００５２】
インプラントの被覆のためには、本発明の複合材料を、例えば、浸漬被覆またはプラズマ吹付のような当業者に既知の一般法によって適用することができる。
注射可能な骨代替材料としての使用のためには、本発明の複合材料を、好適な他の物質、例えばグリコサミノグリカンまたはタンパク質、ならびに好適な溶媒および補助剤、例えば稀燐酸緩衝水溶液と組み合わせ得る。
【００５３】
下記の実施例は、本発明を説明することを意図するものである。
実施例
１．タンパク質溶液または分散物の調製
１．１ A型ゼラチン：
水100mLをA型ゼラチン（ブタの皮膚の酸性加水分解によって得られるゼラチン）10gに添加し、マイクロ波で1回煮沸した。
１．２ A型ゼラチンおよびカゼイン：
水100mL、および20℃で飽和し、次に5,000r.p.m.で遠心分離したカゼイン溶液の上澄み相10mLを、A型ゼラチン10gに添加し、マイクロ波で1回煮沸した。
１．３ A型ゼラチンの水解物：
水100mL、およびゼラチン乾燥物に基づいて0.005%の酵素乾燥物濃度のアルカリ性プロテアーゼSavinase（製造会社:Novo Nordisk）を、A型ゼラチン10gに添加した。20℃で20時間攪拌した後、全体をマイクロ波で1回煮沸した。
１．４ A型ゼラチンおよびカゼインの水解物：
水100mLをA型ゼラチン10gおよびカゼイン1gに添加し、タンパク質成分の乾燥物に基づいて0.005%の酵素乾燥物濃度のアルカリ性プロテアーゼSavinase（製造会社:Novo Nordisk）を使用して、全体を室温で一晩加水分解し、マイクロ波で1回煮沸し、次に、濾過した。
【００５４】
１．５ B型ゼラチン：
水100mLをB型ゼラチン（ウシの皮のアルカリ性加水分解によって得られるゼラチン）10gに添加し、マイクロ波で1回煮沸した。
１．６ B型ゼラチンおよびカゼイン：
水100mL、および20℃で飽和し、次に5,000r.p.m.で遠心分離したカゼイン溶液の上澄み相10mLを、B型ゼラチン10gに添加し、マイクロ波で1回煮沸した。
１．７ B型ゼラチンの水解物：
水100mL、およびゼラチン乾燥物に基づいて0.005%の酵素乾燥物濃度のアルカリ性プロテアーゼSavinase（製造会社:Novo Nordisk）を、B型ゼラチン10gに添加した。20℃で20時間攪拌した後、全体をマイクロ波で1回煮沸した。
１．８ B型ゼラチンおよびカゼインの水解物：
水100mLをB型ゼラチン10gおよびカゼイン1gに添加し、タンパク質成分の乾燥物に基づいて0.005%の酵素乾燥物濃度のアルカリ性プロテアーゼSavinase（製造会社:Novo Nordisk）を使用して、全体を室温で一晩加水分解し、マイクロ波で1回煮沸し、次に、濾過した。
【００５５】
２．タンパク質成分の存在下の沈殿反応による複合材料の製造
２．１ ヒドロキシルアパタイトとA型ゼラチンとの複合材料：
2.21gの塩化カルシウムを137mLの脱イオン水に溶解し、25℃に加熱し、25重量%アンモニア水溶液でpH11に調節した。次に、実施例1.1によって製造し、水浴で30〜40℃に加熱したタンパク質溶液20mLを、勢いよく攪拌しながら添加した。次に、25℃に加熱し、アンモニア溶液でpH11に調節した脱イオン水26mL中の燐酸水素二アンモニウム1.58gの水溶液を、1時間にわたってゆっくり滴下し、その際に複合材料が沈殿した。滴下の開始時においてpHは10.4であり、さらにアンモニア溶液を添加することによってpHを約10に維持した。20時間の反応後（25℃で、攪拌しながら）、水性懸濁液のpHが9.5に低下した。複合材料沈殿物を5,000r.p.mで遠心分離して採取し、約30〜40℃に加熱した脱イオン水で洗浄し、凍結乾燥した。複合材料2.2gを得た。元素分析は、2.3%の炭素含有量を示し、これは、複合材料総量に基づいて5.6重量%のタンパク質材料含有量に相当する。
【００５６】
２．２−２．８ ヒドロキシルアパタイトと他のタンパク質成分との複合材料：
ヒドロキシルアパタイトと、1.2〜1.8に記載した他のタンパク質成分との複合材料を、実施例2.1に記載したのと同様の方法で得た。
【００５７】
３．タンパク質成分に表面改質カルシウム塩の分散物を組み込むことによる複合材料の製造
3.1 ヒドロキシルアパタイトとGelatine Bloom 300との複合材料：
先ず、溶液AおよびBを別々に調製した。
溶液A
硝酸カルシウム四水化物25.4gおよび燐酸水素二アンモニウム8.50gを別々に、脱イオン水100gに溶解した。次に、2つの溶液を合わして白色沈殿物を形成した。10mLの37重量%HClを添加した後、透明溶液を得た。

【００５８】
溶液B
200mLの脱イオン水、200mLの25重量%アンモニア水溶液、および20gのPlantacare（登録商標）1200を合わし、氷浴で0℃に冷却した。溶液Aを溶液Bに勢いよく攪拌しながら添加し、ヒドロキシルアパタイト沈殿物を形成させた。過剰のアンモニアを除去した後、分散物を透析によって精製した。次に、分散物の固形分がヒドロキシルアパタイトとして7.5重量%となる程度に分離水量を測定することによって回転蒸発器で蒸発させて分散物を濃縮した。
【００５９】
この分散物を、実施例1.1に従って調製したGelatine Bloom 300（製造会社：Fluka）の10重量%水溶液100mLに、室温で添加し、次に、80℃に加熱し、その温度で5分間攪拌した。次に、全体を室温で放置して凝固させて複合材料を形成した。
【００６０】
４．カルシウム塩複合材料を含有する歯用クリーム
【表１】

【００６１】
下記市販生成物を使用した：
Plantacare（登録商標）1200:
C_12-16 アルキルグリコシド, 水中約50％
製造者: HENKEL KGaA
Sident（登録商標）8:
合成非晶シリカ, BET 60 m²/g, 圧縮嵩密度: 350 g/l
製造者: DEGUSSA
Sident（登録商標）22S:
ヒドロゲルシリカ, BET 140 m²/g, 圧縮嵩密度: 100 g/l
製造者: DEGUSSA

【００６２】
Polywachs（登録商標）1550:
ポリエチレングリコール, 分子量1550, 軟化点: 45-50℃
製造者: RWE/DEA
Texapon（登録商標）K 1296:
ラウリル硫酸ナトリウム粉末
製造者: HENKEL KGaA
Cekol（登録商標）500 T:
カルボキシメチルセルロースナトリウム, 粘度 (水中2％, ブルックフィールドLVF 20℃): 350-700 mPa.s
供給者: Nordmann-Rassmann
Tagat（登録商標）S:
ポリオキシエチレン-(20)-グリセリルモノステアレート
製造者: Tego Cosmetics (Goldschmidt)

【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、ヒドロキシルアパタイトとA型ゼラチンとの複合材料のTEM顕微鏡写真である（倍率200,000倍、図1における1cmは40nmに相当する）。
【図２】 図２は、ヒドロキシルアパタイトをエチレンジアミンテトラアセテートの溶液で溶解し去った後の同じ複合材料のA型ゼラチン骨格のTEM顕微鏡写真である（倍率56,000倍、図2における1.1cmは200nmに相当する）。

Claims (10)

1. ａ） 燐酸塩ならびにヒドロキシルおよび／またはカーボネート基を付加的に有する燐酸塩から選択される低水溶性カルシウム塩であって、最も小さい直径が2〜50nmであり、最も大きい直径が10〜150nmである小ロッド状の一次粒子の形態で存在する塩；および
   ｂ） ゼラチン；
   を含んで成り、ゼラチンの存在下に行う水溶性カルシウム塩の水溶液および水溶性燐酸塩の水溶液からの沈殿反応によって製造された複合材料であって、成型体ではない複合材料。
2. カルシウム塩が、ヒドロキシルアパタイトである請求項1に記載の複合材料。
3. 複合材料におけるゼラチンの含有量パーセントが、複合材料の総量に基づいて0.5〜10重量%である請求項1または2に記載の複合材料。
4. 水溶性カルシウム塩の水溶液および水溶性燐酸塩の水溶液からの沈殿反応によって、請求項1〜3のいずれかに記載の複合材料を製造する方法であって、沈殿をゼラチンの存在下に行う方法。
5. ゼラチンの存在下に水性アルカリまたはアンモニアを使用してpHを高めることによって、水溶性カルシウム塩と理論量の水溶性燐酸塩のpH3未満の酸性溶液から、沈殿させることによって行う請求項4に記載の複合材料の製造方法。
6. 請求項1〜3のいずれかに記載の複合材料からなる、歯の洗浄および／または歯のケア用の組成物における再石灰化成分。
7. 請求項1〜3のいずれかに記載の複合材料からなる、歯または骨の欠損の治療用の組成物における生体石灰化誘発または促進成分。
8. 請求項1〜3のいずれかに記載の複合材料からなる、インプラントの未成型被覆剤。
9. 請求項1〜3のいずれかに記載の複合材料を含有する練り歯磨き。
10. 請求項1〜3のいずれかに記載の複合材料を含有する新しい骨組織の形成を誘発または促進する組成物。

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