JP6786227B2 - リン酸カルシウム合成装置及び合成方法 - Google Patents
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Description
[1]リン酸カルシウム合成装置であって、
リン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液をそれぞれを収容する第1の容器及び第2の容器と、
前記第1の容器及び第2の容器と第1供給管及び第2供給管を介して連通し、前記第1の容器及び第2の容器からそれぞれ供給されるリン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液を導入する反応器と、
リン酸含有溶液の前記反応器への供給速度、第1の容器におけるリン酸含有溶液の温度、又はその両方と、カルシウム含有溶液の前記反応器への供給速度、第2の容器におけるカルシウム含有溶液の温度、又はその両方とのうちの少なくとも一方を制御するための制御手段とを備え、
前記制御手段で前記温度及び供給速度の少なくとも一方を制御することにより、異なる結晶形態及び異なる組成のうちの少なくとも一方を有する少なくとも二種類のリン酸カルシウムを合成可能であることを特徴とする合成装置。
[2]前記反応器から導出された混合溶液を収容する熟成容器と、熟成容器における混合溶液の温度、攪拌速度、又はその両方を制御する制御手段とをさらに備え、前記制御手段によってリン酸カルシウムの前記結晶形態及び前記組成が制御されることを特徴とする項1に記載の合成装置。
[3]水又はアルカリ溶液を収容する第3の容器と、
前記水又はアルカリ溶液の前記反応器への供給速度、第3の容器における前記水又はアルカリ溶液の温度、又はその両方を制御するための制御手段とをさらに備える項1又は2に記載の合成装置。
[4]リン酸カルシウム合成装置であって、
リン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液それぞれを収容する第1の容器及び第2の容器と、
前記第1の容器及び第2の容器から第1供給管及び第2供給管を介してそれぞれ供給されるリン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液を導入する熟成容器と、
リン酸含有溶液の前記熟成容器への供給速度、第1の容器におけるリン酸含有溶液の温度、又はその両方と、カルシウム含有溶液の前記熟成容器への供給速度、第2の容器におけるカルシウム含有溶液の温度、又はその両方とのうちの少なくとも一方を制御するための制御手段とを備え、
前記制御手段で前記温度及び供給速度の少なくとも一方を制御することにより、異なる結晶形態及び異なる組成のうちの少なくとも一方を有する少なくとも二種類のリン酸カルシウムを合成可能であることを特徴とする合成装置。
[5]リン酸カルシウム合成装置であって、
リン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液の一方を収容する第1の容器と、
前記容器から第1供給管を介して供給されるリン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液の一方を導入する反応器と、
リン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液の他方を収容し、前記反応器から導出された溶液と前記リン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液の他方との混合溶液を収容する熟成容器と、
前記リン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液の一方の前記反応器への供給速度、前記第1の容器における前記リン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液の一方の温度、又はその両方と、熟成容器における混合溶液の温度、攪拌速度、又はその両方とのうちの少なくとも一方を制御するための制御手段とを備え、
前記制御手段で前記温度、前記供給速度、及び前記攪拌温度の少なくとも一つを制御することにより、異なる結晶形態及び異なる組成のうちの少なくとも一方を有する少なくとも二種類のリン酸カルシウムを合成可能であることを特徴とする合成装置。
[6]リン酸カルシウムの合成方法であって、
a)反応器内で、リン酸含有溶液と、カルシウム含有溶液とを第一の反応条件で混合することにより、第一の結晶形態又は組成のリン酸カルシウムを合成する工程と、
b)前記反応器内で、リン酸含有溶液と、カルシウム含有溶液とを第一の反応条件とは異なる第二の反応条件で攪拌、混合することにより、第一のリン酸カルシウムとは異なる第二の結晶形態又は組成の第二のリン酸カルシウムを合成する工程と、
を含み、前記工程a)で用いたリン酸含有溶液と前記工程b)で用いたリン酸含有溶液、及び前記工程a)で用いたカルシウム含有溶液と前記工程b)で用いたカルシウム含有溶液のうちの少なくとも一方が同じである方法。
ACP・・・非晶質リン酸カルシウム(Ca3(PO4)2・nH2O)
DCP・・・リン酸水素カルシウム(CaHPO4)
DCPD・・・リン酸水素カルシウム二水和物(CaHPO4・2H2O)
HA・・・ハイドロキシアパタイト(Ca10(PO4)6(OH)2
Ca欠損型HA・・・Ca欠損型HAハイドロキシアパタイト(Ca10 -xHx(PO4 )6(OH)2-x 、0≦x≦2)
化学量論的HA(Ca10(PO4)6(OH)2組成(Ca/Pのモル比=1.67)よりもCaが欠損した状態で存在するハイドロキシアパタイト。
本発明をリン酸カルシウム合成装置に具体化した一実施形態について図1に従って説明する。
○上記実施形態では、水又はアルカリ溶液10、リン酸含有溶液20、カルシウム含有溶液30が、容器12,22,32にそれぞれ収容されていたが、本発明はこのような溶液と容器の組み合わせに限らず、溶液10,20,30は容器12,22,32のいずれかに収容されていればよい。例えば、容器12が水又はアルカリ溶液10を収容し、容器22がカルシウム含有溶液30を収容し、容器32がリン酸含有溶液20を収容してもよい。また、一つの容器12又は容器22が、水又はアルカリ溶液10とリン酸含有溶液20とを収容してもよい。
○カルシウム含有溶液30が容器12又は容器22に収容される場合、第三の容器32と第三の供給管36は省略してもよい。逆に、溶液、容器、及び供給管を増やしてもよい。
○流量制御機構18,28,38を手動式にしてもよい。
○制御手段14,24,34及び18,28,38を統括制御するプロセッサを加えてもよい。○攪拌装置56を省略し、生成したリン酸カルシウムの沈殿物を熟成容器52内で一定時間放置して熟成させた後に、濾過してもよい。
○図1の多流型反応器40を省略し、第一の供給管16、第二の供給管26、及び第三の供給管36が、熟成容器52に直接通じる構成となっていてもよい。
○同一のリン酸含有溶液20及び同一のカルシウム含有溶液30を用いて異なる組成のリン酸カルシウムを合成する代わりに、リン酸含有溶液20及びカルシウム含有溶液30のうちの少なくとも一方を同一としてもよい。リン酸含有溶液20及びカルシウム含有溶液30のうちの少なくとも一方を交換せずに第一のリン酸カルシウムと第二のリン酸カルシウムを合成できれば効率が向上する。
○熟成容器52にあらかじめ溶液を収容しておき、熟成容器52内にてさらに反応を起こさせてもよい。この場合、溶液の種類は限定されないが、溶液10,20,30のいずれかであることが好ましい。熟成容器52内に溶液10,20,又は30、若しくはこれらの組み合わせを収容しておいた場合、容器12,22,又は32内には溶液10,20,又は30が収容されていてもよいし、熟成容器52内に溶液10,20,又は30、若しくはこれらの組み合わせを収容した分、容器12,22,又は32内の溶液10,20,又は30は省略してもよい。
○上記実施形態で説明したホットスターラー14,24,34;流量制御機構18,28,38;攪拌装置56;ホットプレート54からなる制御手段をすべて備える必要はなく、水又はアルカリ溶液10、リン酸含有溶液20、及びカルシウム含有溶液30の温度を制御するホットスターラー14,24,34か、混合溶液50の温度を制御するホットプレート54のうちの少なくとも一方、又は供給されるリン酸含有溶液20の供給速度及び/又は供給されるカルシウム含有溶液30の供給速度を制御する流量制御機構が最低限設けられていればよい。また、上記実施形態で説明した制御手段以外の追加の制御手段が設けられていてもよい。
1. OCPの合成
図1に示された合成装置を用いてOCPの合成を行った。
図1に示された合成装置を用いてACPの合成を行った。
図1に示された合成装置を用いてHAの合成を行った。
図1に示された合成装置を用いてOCP-Gelの合成を行った。
実施例1で合成したリン酸カルシウムのX線回折スペクトルを下記に示す条件で測定した。結果は図2〜5に示す。
測定装置:Rigaku MiniFlex
管電圧:40kV
管電流:15mA
対陰極:Cu
HAの結晶形態の制御
図1に示された合成装置を用いてHAを合成し、さらにその結晶形態の制御を行った。
OCPの結晶形態の制御
図1に示された合成装置を用いて、結晶形態の異なる2種のOCPを合成した。 本例においては容器12に純水1000ml、容器22に40mMのリン酸二水素ナトリウム水溶液500ml、容器32に40mMの酢酸カルシウム水溶液500mlをそれぞれ収容し、各溶液の温度は60〜80℃、流量は純水:リン酸溶液:カルシウム溶液=2:1:1となるように制御し、多流型反応器40へ導入した。反応器40内で混合され反応した生成物を含む混合溶液50を熟成容器52へ収容した。熟成温度は40〜70℃とした。
各種リン酸カルシウムに対する細胞応答性試験
表面に実施例4のOCP-A(A)、実施例4のOCP-B(B)、実施例1のOCP-Gel (C)、および従来品のOCP(D)の各々でそれぞれコーティングを施したマルチプレートを用いて細胞培養試験を行い、細胞応答性について比較した。4種のリン酸カルシウム結晶のSEM像を図10に示す。 細胞培養試験には、3mgの(A)−(D)の各 OCP/ wellのコーティングを施したマルチプレートを用いて、D1細胞をDMEM培地で一週間培養し、培養後、Thermo Fisher Scientific社の Invitrogen(商標) Quant-iT PicoGreen dsDNA Assay Kit を使用してアッセイを行い、DNA量から各OCPの細胞増殖能を比較した。測定値は((A)−(D)の各々の試料に対し3回の平均値とした。
Claims (11)
- 第8リン酸カルシウム(OCP)の合成装置であって、
リン酸含有溶液を収容する第1の容器と、
カルシウム含有溶液を収容する第2の容器と、
前記第1の容器及び第2の容器と第1供給管及び第2供給管を介して連通し、前記第1の容器及び第2の容器からそれぞれ供給されるリン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液を導入する反応器と、
リン酸含有溶液の前記反応器への供給速度を制御するための制御手段と、
第1の容器におけるリン酸含有溶液の温度を制御するための制御手段と、
カルシウム含有溶液の前記反応器への供給速度を制御するための制御手段と、
第2の容器におけるカルシウム含有溶液の温度を制御するための制御手段とを備え、
前記制御手段で前記リン酸含有溶液の供給速度、前記リン酸含有溶液の前記温度、前記カルシウム含有溶液の供給速度、及び前記カルシウム含有溶液の前記温度のうちの少なくとも一つを制御することにより、異なる結晶形態を有する少なくとも二種類の第8リン酸カルシウム(OCP)を合成可能であることを特徴とする合成装置。 - リン酸カルシウム合成装置であって、
リン酸含有溶液を収容する第1の容器と、
カルシウム含有溶液を収容する第2の容器と、
前記第1の容器及び第2の容器と第1供給管及び第2供給管を介して連通し、前記第1の容器及び第2の容器からそれぞれ供給されるリン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液を導入する反応器と、
リン酸含有溶液の前記反応器への供給速度を制御するための制御手段と、
第1の容器におけるリン酸含有溶液の温度を制御するための制御手段と、
カルシウム含有溶液の前記反応器への供給速度を制御するための制御手段と、
第2の容器におけるカルシウム含有溶液の温度を制御するための制御手段とを備え、
前記制御手段で前記リン酸含有溶液の前記温度、前記リン酸含有溶液の供給速度、前記カルシウム含有溶液の前記温度、前記カルシウム含有溶液の供給速度の少なくとも一つを制御することにより、異なる組成を有する少なくとも二種類のリン酸カルシウムを連続的に合成可能であり、
前記異なる組成を有する少なくとも二種類のリン酸カルシウムのうちの一つが第一のリン酸カルシウムであり、別の一つが第二のリン酸カルシウムであり、
前記第一のリン酸カルシウムは第8リン酸カルシウム(OCP)又はACP非晶質リン酸カルシウム(ACP)であり、第二のリン酸カルシウムは第8リン酸カルシウム(OCP)、非晶質リン酸カルシウム(ACP)、リン酸水素カルシウム(DCP)、リン酸水素カルシウム二水和物(DCPD)、ハイドロキシアパタイト(HA)、及びCa欠損型HAから選択されるリン酸カルシウムであって第一のリン酸カルシウムとは異なるものであり、
異なる組成の少なくとも二種類のリン酸カルシウムの製造に、同じリン酸含有溶液、同じカルシウム含有溶液、又はその両方が用いられることを特徴とする合成装置。 - リン酸カルシウム合成装置であって、
リン酸含有溶液を収容する第1の容器と、
カルシウム含有溶液を収容する第2の容器と、
前記第1の容器及び第2の容器と第1供給管及び第2供給管を介して連通し、前記第1の容器及び第2の容器からそれぞれ供給されるリン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液を導入する反応器と、
リン酸含有溶液の前記反応器への供給速度を制御するための制御手段と、
第1の容器におけるリン酸含有溶液の温度を制御するための制御手段と、
カルシウム含有溶液の前記反応器への供給速度を制御するための制御手段と、
第2の容器におけるカルシウム含有溶液の温度を制御するための制御手段とを備え、
前記制御手段で前記リン酸含有溶液の前記温度、前記リン酸含有溶液の供給速度、前記カルシウム含有溶液の前記温度、前記カルシウム含有溶液の供給速度の少なくとも一つを制御することにより、異なる組成を有する少なくとも二種類のリン酸カルシウムを連続的に合成可能であり、
前記異なる組成を有する少なくとも二種類のリン酸カルシウムのうちの一つが第一のリン酸カルシウムであり、別の一つが第二のリン酸カルシウムであり、
前記第一のリン酸カルシウムが第8リン酸カルシウム単体(OCP)であり、第二のリン酸カルシウムが第8リン酸カルシウムゼラチン複合体(OCP-Gel)であり、第8リン酸カルシウム単体(OCP)と第8リン酸カルシウムゼラチン複合体(OCP-Gel)の製造に、同じリン酸含有溶液及び同じカルシウム含有溶液が用いられることを特徴とする合成装置。 - 前記反応器から導出された混合溶液を収容する熟成容器と、熟成容器における混合溶液の温度、攪拌速度、又はその両方を制御する制御手段とをさらに備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の合成装置。
- 水又はアルカリ溶液を収容する第3の容器と、
前記水又はアルカリ溶液の前記反応器への供給速度、第3の容器における前記水又はアルカリ溶液の温度、又はその両方を制御するための制御手段とをさらに備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の合成装置。 - 第8リン酸カルシウム(OCP)の合成装置であって、異なる結晶形態を有する少なくとも二種類の第8リン酸カルシウム(OCP)を合成可能であることを特徴とする請求項5に記載の合成装置。
- 第8リン酸カルシウム(OCP)の合成装置であって、
リン酸含有溶液を収容する第1の容器と、
カルシウム含有溶液を収容する第2の容器と、
前記第1の容器及び第2の容器から第1供給管及び第2供給管を介してそれぞれ供給されるリン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液を導入する熟成容器と、
リン酸含有溶液の前記熟成容器への供給速度を制御するための制御手段と、
第1の容器におけるリン酸含有溶液の温度を制御するための制御手段と、
カルシウム含有溶液の前記熟成容器への供給速度を制御するための制御手段と、
第2の容器におけるカルシウム含有溶液の温度を制御するための制御手段とを備え、
前記制御手段で前記リン酸含有溶液の供給速度、前記リン酸含有溶液の前記温度、前記カルシウム含有溶液の供給速度、及び前記カルシウム含有溶液の前記温度のうちの少なくとも一つを制御することにより、異なる結晶形態を有する少なくとも二種類の第8リン酸カルシウム(OCP)を合成可能であることを特徴とする合成装置。 - リン酸カルシウム合成装置であって、
リン酸含有溶液を収容する第1の容器と、
カルシウム含有溶液を収容する第2の容器と、
前記第1の容器及び第2の容器から第1供給管及び第2供給管を介してそれぞれ供給されるリン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液を導入する熟成容器と、
リン酸含有溶液の前記熟成容器への供給速度を制御するための制御手段と、
第1の容器におけるリン酸含有溶液の温度を制御するための制御手段と、
カルシウム含有溶液の前記熟成容器への供給速度を制御するための制御手段と、
第2の容器におけるカルシウム含有溶液の温度を制御するための制御手段と
を備え、
前記制御手段で前記リン酸含有溶液の供給速度、前記リン酸含有溶液の前記温度、前記カルシウム含有溶液の供給速度、及び前記カルシウム含有溶液の前記温度、のうちの少なくとも一つを制御することにより、異なる組成を有する少なくとも二種類のリン酸カルシウムを連続的に合成可能であり、
前記異なる組成を有する少なくとも二種類のリン酸カルシウムのうちの一つが第一のリン酸カルシウムであり、別の一つが第二のリン酸カルシウムであり、
前記第一のリン酸カルシウムは第8リン酸カルシウム(OCP)又はACP非晶質リン酸カルシウム(ACP)であり、第二のリン酸カルシウムは第8リン酸カルシウム(OCP)、非晶質リン酸カルシウム(ACP)、リン酸水素カルシウム(DCP)、リン酸水素カルシウム二水和物(DCPD)、ハイドロキシアパタイト(HA)、及びCa欠損型HAから選択されるリン酸カルシウムであって第一のリン酸カルシウムとは異なるものであり、
異なる組成の少なくとも二種類のリン酸カルシウムの製造に、同じリン酸含有溶液及び同じカルシウム含有溶液のうちの少なくとも一方が用いられることを特徴とする合成装置。 - 第8リン酸カルシウム(OCP)の合成装置であって、
リン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液の一方を収容する第1の容器と、
前記第1の容器から第1供給管を介して供給されるリン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液の一方を導入する反応器と、
リン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液の他方を収容し、前記反応器から導出された溶液と前記リン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液の他方との混合溶液を収容する熟成容器と、
前記リン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液の一方の前記反応器への供給速度を制御するための制御手段と、
前記第1の容器における前記リン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液の一方の温度を制御するための制御手段と、
熟成容器における混合溶液の温度、攪拌速度、又はその両方とのうちの少なくとも一方を制御するための制御手段とを備え、
前記制御手段で前記リン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液の一方の反応器への供給速度、前記リン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液の一方の温度、前記混合溶液の温度、及び前記攪拌速度のうちの少なくとも一つを制御することにより、異なる結晶形態を有する少なくとも二種類の第8リン酸カルシウム(OCP)を合成可能であることを特徴とする合成装置。 - リン酸カルシウム合成装置であって、
リン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液の一方を収容する第1の容器と、
前記第1の容器から第1供給管を介して供給されるリン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液の一方を導入する反応器と、
リン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液の他方を収容し、前記反応器から導出された溶液と前記リン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液の他方との混合溶液を収容する熟成容器と、
前記リン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液の一方の前記反応器への供給速度を制御するための制御手段と、
前記第1の容器における前記リン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液の一方の温度を制御するための制御手段と、
熟成容器における混合溶液の温度、攪拌速度、又はその両方とのうちの少なくとも一方を制御するための制御手段とを備え、
前記制御手段で前記リン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液の一方の反応器への供給速度、前記リン酸含有溶液及びカルシウム含有溶液の一方の温度、前記混合溶液の温度、及び前記攪拌速度のうちの少なくとも一つを制御することにより、異なる組成を有する少なくとも二種類のリン酸カルシウムを連続的に合成可能であり、
前記異なる組成を有する少なくとも二種類のリン酸カルシウムのうちの一つが第一のリン酸カルシウムであり、別の一つが第二のリン酸カルシウムであり、
前記第一のリン酸カルシウムは第8リン酸カルシウム(OCP)又はACP非晶質リン酸カルシウム(ACP)であり、第二のリン酸カルシウムは第8リン酸カルシウム(OCP)、非晶質リン酸カルシウム(ACP)、リン酸水素カルシウム(DCP)、リン酸水素カルシウム二水和物(DCPD)、ハイドロキシアパタイト(HA)、及びCa欠損型HAから選択されるリン酸カルシウムであって第一のリン酸カルシウムとは異なるものであり、
異なる組成の少なくとも二種類のリン酸カルシウムの製造に、同じリン酸含有溶液及び同じカルシウム含有溶液のうちの少なくとも一方が用いられることを特徴とする合成装置。 - リン酸カルシウムの合成方法であって、
a)反応器内で、リン酸含有溶液と、カルシウム含有溶液とを第一の反応条件で混合することにより、第一の組成のリン酸カルシウムを合成する工程と、
b)前記反応器内で、リン酸含有溶液と、カルシウム含有溶液とを第一の反応条件とは異なる第二の反応条件で攪拌、混合することにより、第一のリン酸カルシウムとは異なる組成の第二のリン酸カルシウムを合成する工程と、を含み、
前記工程a)と前記工程b)を連続的に行い、
前記第一のリン酸カルシウムは第8リン酸カルシウム(OCP)又はACP非晶質リン酸カルシウム(ACP)であり、
第二のリン酸カルシウムは第8リン酸カルシウム(OCP)、非晶質リン酸カルシウム(ACP)、リン酸水素カルシウム(DCP)、リン酸水素カルシウム二水和物(DCPD)、ハイドロキシアパタイト(HA)、及びCa欠損型HAから選択されるリン酸カルシウムであって第一のリン酸カルシウムとは異なるものであり、
前記工程a)で用いたリン酸含有溶液と前記工程b)で用いたリン酸含有溶液、及び前記工程a)で用いたカルシウム含有溶液と前記工程b)で用いたカルシウム含有溶液のうちの少なくとも一方が同じである方法。
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