JP6831564B2 - Composition gradient composite and its production method - Google Patents
Composition gradient composite and its production method Download PDFInfo
- Publication number
- JP6831564B2 JP6831564B2 JP2017026377A JP2017026377A JP6831564B2 JP 6831564 B2 JP6831564 B2 JP 6831564B2 JP 2017026377 A JP2017026377 A JP 2017026377A JP 2017026377 A JP2017026377 A JP 2017026377A JP 6831564 B2 JP6831564 B2 JP 6831564B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- collagen
- complex
- calcium
- phosphate
- calcium phosphate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 57
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 45
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 28
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 claims description 160
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 claims description 160
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 claims description 160
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 77
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 claims description 76
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 75
- 229960001714 calcium phosphate Drugs 0.000 claims description 71
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 claims description 71
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 39
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 27
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 26
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 claims description 26
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 claims description 18
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical group [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 claims description 18
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 17
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 15
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 12
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- FUFJGUQYACFECW-UHFFFAOYSA-L calcium hydrogenphosphate Chemical compound [Ca+2].OP([O-])([O-])=O FUFJGUQYACFECW-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- HUSUHZRVLBSGBO-UHFFFAOYSA-L calcium;dihydrogen phosphate;hydroxide Chemical compound O.[Ca+2].OP([O-])([O-])=O HUSUHZRVLBSGBO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 235000019700 dicalcium phosphate Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 5
- 229910000392 octacalcium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- YIGWVOWKHUSYER-UHFFFAOYSA-F tetracalcium;hydrogen phosphate;diphosphate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].OP([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O YIGWVOWKHUSYER-UHFFFAOYSA-F 0.000 claims description 5
- YYRMJZQKEFZXMX-UHFFFAOYSA-L calcium bis(dihydrogenphosphate) Chemical compound [Ca+2].OP(O)([O-])=O.OP(O)([O-])=O YYRMJZQKEFZXMX-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 229940062672 calcium dihydrogen phosphate Drugs 0.000 claims description 4
- ZBZJARSYCHAEND-UHFFFAOYSA-L calcium;dihydrogen phosphate;hydrate Chemical compound O.[Ca+2].OP(O)([O-])=O.OP(O)([O-])=O ZBZJARSYCHAEND-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 235000019691 monocalcium phosphate Nutrition 0.000 claims description 4
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 17
- 235000019688 fish Nutrition 0.000 description 17
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 16
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;fluoride;triphosphate Chemical class [F-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 11
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 8
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 8
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 7
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 241000276707 Tilapia Species 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 229940085991 phosphate ion Drugs 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 229960005069 calcium Drugs 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- 238000011033 desalting Methods 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 5
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 5
- 229910000391 tricalcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 5
- 235000019731 tricalcium phosphate Nutrition 0.000 description 5
- 229940078499 tricalcium phosphate Drugs 0.000 description 5
- 241000881711 Acipenser sturio Species 0.000 description 4
- 102000012422 Collagen Type I Human genes 0.000 description 4
- 108010022452 Collagen Type I Proteins 0.000 description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 4
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 4
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 4
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 4
- GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N hydron Chemical compound [H+] GPRLSGONYQIRFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 4
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 4
- IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M potassium bromide Chemical compound [K+].[Br-] IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 241000894007 species Species 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000251730 Chondrichthyes Species 0.000 description 3
- 102000000503 Collagen Type II Human genes 0.000 description 3
- 108010041390 Collagen Type II Proteins 0.000 description 3
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000004455 differential thermal analysis Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 210000003491 skin Anatomy 0.000 description 3
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 3
- 241000972773 Aulopiformes Species 0.000 description 2
- 241000271566 Aves Species 0.000 description 2
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910014497 Ca10(PO4)6(OH)2 Inorganic materials 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 102000001187 Collagen Type III Human genes 0.000 description 2
- 108010069502 Collagen Type III Proteins 0.000 description 2
- 102000012432 Collagen Type V Human genes 0.000 description 2
- 108010022514 Collagen Type V Proteins 0.000 description 2
- 206010016654 Fibrosis Diseases 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000276719 Oreochromis Species 0.000 description 2
- 241000276703 Oreochromis niloticus Species 0.000 description 2
- 241000237509 Patinopecten sp. Species 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N Tert-Butanol Chemical group CC(C)(C)O DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000004712 air sac Anatomy 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229940006460 bromide ion Drugs 0.000 description 2
- 210000000845 cartilage Anatomy 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 230000003176 fibrotic effect Effects 0.000 description 2
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M iodide Chemical compound [I-] XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229940006461 iodide ion Drugs 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 235000019515 salmon Nutrition 0.000 description 2
- 235000020637 scallop Nutrition 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 description 2
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 2
- FPQQSJJWHUJYPU-UHFFFAOYSA-N 3-(dimethylamino)propyliminomethylidene-ethylazanium;chloride Chemical compound Cl.CCN=C=NCCCN(C)C FPQQSJJWHUJYPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001111994 Acipenseroidei Species 0.000 description 1
- 241000270728 Alligator Species 0.000 description 1
- 241000272525 Anas platyrhynchos Species 0.000 description 1
- 241000272814 Anser sp. Species 0.000 description 1
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 1
- 101100283604 Caenorhabditis elegans pigk-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 241000283707 Capra Species 0.000 description 1
- 241001249586 Catla Species 0.000 description 1
- 241000282693 Cercopithecidae Species 0.000 description 1
- 241001597062 Channa argus Species 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000004266 Collagen Type IV Human genes 0.000 description 1
- 108010042086 Collagen Type IV Proteins 0.000 description 1
- 102000002734 Collagen Type VI Human genes 0.000 description 1
- 108010043741 Collagen Type VI Proteins 0.000 description 1
- 102000047200 Collagen Type XVIII Human genes 0.000 description 1
- 108010001463 Collagen Type XVIII Proteins 0.000 description 1
- 241000270722 Crocodylidae Species 0.000 description 1
- 241000252233 Cyprinus carpio Species 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 241000287828 Gallus gallus Species 0.000 description 1
- 241001660767 Labeo Species 0.000 description 1
- 241000124008 Mammalia Species 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001494479 Pecora Species 0.000 description 1
- 241000269908 Platichthys flesus Species 0.000 description 1
- 241000269978 Pleuronectiformes Species 0.000 description 1
- 241001000721 Plotosus lineatus Species 0.000 description 1
- 241000252143 Polyodon spathula Species 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 241000242583 Scyphozoa Species 0.000 description 1
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000272534 Struthio camelus Species 0.000 description 1
- 241000282887 Suidae Species 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003462 bioceramic Substances 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000010478 bone regeneration Effects 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940043430 calcium compound Drugs 0.000 description 1
- 150000001674 calcium compounds Chemical class 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005587 carbonate group Chemical group 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003848 cartilage regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009918 complex formation Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 1
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 1
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 1
- LNNWVNGFPYWNQE-GMIGKAJZSA-N desomorphine Chemical compound C1C2=CC=C(O)C3=C2[C@]24CCN(C)[C@H]1[C@@H]2CCC[C@@H]4O3 LNNWVNGFPYWNQE-GMIGKAJZSA-N 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 230000004761 fibrosis Effects 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000009878 intermolecular interaction Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 235000019645 odor Nutrition 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000008055 phosphate buffer solution Substances 0.000 description 1
- 125000002467 phosphate group Chemical group [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013074 reference sample Substances 0.000 description 1
- 238000001028 reflection method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000002076 thermal analysis method Methods 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009777 vacuum freeze-drying Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
Description
本発明は、組成傾斜複合体及びその製造方法に関する。本発明によれば、リン酸カルシウム結晶及びコラーゲン線維の組成が傾斜した複合体を得ることができる。 The present invention relates to a compositionally inclined composite and a method for producing the same. According to the present invention, it is possible to obtain a complex in which the composition of calcium phosphate crystals and collagen fibers is inclined.
リン酸カルシウム及びコラーゲンの組成を傾斜化させた材料を製造する方法として、カルシウム化合物の含有濃度を傾斜させた生体組織補填材を効率よく製造する装置が開示されている（特許文献１）。しかしながら、この装置で得られた生体組織補填材は、カルシウム濃度の異なるいくつかの層を重層させたものである。すなわち、組成が不連続に傾斜する生体組織補填材であり、組成を連続的に傾斜したものではなかった。 As a method for producing a material having an inclined composition of calcium phosphate and collagen, an apparatus for efficiently producing a living tissue filling material having an inclined content concentration of a calcium compound is disclosed (Patent Document 1). However, the biological tissue filling material obtained by this apparatus is obtained by stacking several layers having different calcium concentrations. That is, it was a biological tissue supplement material having a discontinuously inclined composition, and was not a continuously inclined composition.
本発明者らは、水酸アパタイト及びコラーゲンを、塩酸を含む酸性溶液に溶解させ、水の電気分解により、水酸アパタイト及びコラーゲンの組成を傾斜させることができることを見いだした（非特許文献１〜３）。しかしながら、この方法では形態の制御された複合体を得ることができなかった。
本発明の目的は、形態が制御されたリン酸カルシウム結晶及びコラーゲン線維の組成傾斜複合体を提供することである。
The present inventors have found that the composition of hydroxyapatite and collagen can be tilted by dissolving hydroxyapatite and collagen in an acidic solution containing hydrochloric acid and electrolyzing water (Non-Patent Documents 1 to 1). 3). However, this method did not give a morphologically controlled complex.
An object of the present invention is to provide a compositionally inclined complex of calcium phosphate crystals and collagen fibers whose morphology is controlled.
本発明者は、形態が制御されたリン酸カルシウム結晶及びコラーゲン線維の組成傾斜複合体について、鋭意研究した結果、驚くべきことに、水酸化物イオンよりイオン化傾向が低い陰イオンを実質的に含まない電解質溶液を用いて、リン酸カルシウムを結晶化させ、そしてコラーゲンを線維化させることによって形態の制御されたリン酸カルシウム結晶及びコラーゲン線維の組成傾斜複合体を製造できることを見出した。
本発明者は、形態の制御された複合体の製造できない原因が、電極から発生する泡であることを見いだした。すなわち、泡の発生が複合体の形成を妨害し、形態が制御された複合体を得ることができないことがわかった。そして、水酸化物イオンよりイオン化傾向が低い陰イオンを実質的に含まない電解質溶液を用いることにより、泡の発生が抑えられ、形態の制御された組成傾斜複合体が得られることを見いだした。
本発明は、こうした知見に基づくものである。
従って、本発明は、
［１］（１）リン酸カルシウム及びコラーゲンが溶解され、水素イオン、水酸化物イオン、カルシウムイオン及びリン酸イオンを含み、そして水酸化物イオンよりイオン化傾向が低い陰イオンを実質的に含まない電解質溶液において、水を電気分解することにより、リン酸カルシウム結晶及びコラーゲン線維の複合体ゲルを析出させる工程を含む、組成傾斜複合体の製造方法、
［２］（２）前記析出工程において得られた複合体ゲルを乾燥する工程、を更に含む、［１］に記載の組成傾斜複合体の製造方法、
［３］前記リン酸カルシウムが水酸アパタイト、非晶質リン酸カルシウム、リン酸二水素カルシウム、リン酸二水素カルシウム水和物、リン酸一水素カルシウム、リン酸一水素カルシウム水和物、リン酸八カルシウム、及びリン酸三カルシウムからなる群から選択される少なくとも１種のリン酸カルシウムである、［１］又は［２］に記載の組成傾斜複合体の製造方法、
［４］前記電解質溶液のｐＨが３．８以上である、［１］〜［３］のいずれかに記載の組成傾斜複合体の製造方法、
［５］リン酸カルシウム結晶とコラーゲン線維とを、９５：５〜２：９８の重量比で含み、リン酸カルシウムとコラーゲンの重量比が連続的に変化する複合体であって、水酸化物イオンよりイオン化傾向が低い陰イオンを実質的に含まないことを特徴とする組成傾斜複合体、
［６］前記複合体の少なくとも１つの方向の長さの１０％〜９０％の位置における、コラーゲン線維に対するリン酸カルシウム結晶の重量の連続的な傾斜率が、１８％以上である［５］に記載の組成傾斜複合体、
［７］複合体ゲル、多孔質複合体、又は膜状複合体である、［５］又は［６］に記載の組成傾斜複合体、及び
［８］前記リン酸カルシウムが水酸アパタイト、非晶質リン酸カルシウム、リン酸二水素カルシウム、リン酸二水素カルシウム水和物、リン酸一水素カルシウム、リン酸一水素カルシウム水和物、リン酸八カルシウム、及びリン酸三カルシウムからなる群から選択される少なくとも１種のリン酸カルシウムである、［５］〜［７］のいずれかに記載の組成傾斜複合体、
に関する。
As a result of diligent research on a compositionally inclined complex of calcium phosphate crystals and collagen fibers whose morphology was controlled, the present inventor surprisingly, an electrolyte which is substantially free of anions having a lower ionization tendency than hydroxide ions. It has been found that the solution can be used to crystallize calcium phosphate and then fibrose collagen to produce morphologically controlled calcium phosphate crystals and a compositionally inclined complex of collagen fibers.
The present inventor has found that the inability to produce a morphologically controlled complex is due to bubbles generated from the electrodes. That is, it was found that the generation of bubbles interfered with the formation of the complex, and the morphologically controlled complex could not be obtained. Then, they found that by using an electrolyte solution that substantially does not contain anions having a lower ionization tendency than hydroxide ions, the generation of bubbles is suppressed and a composition gradient complex having a controlled morphology can be obtained.
The present invention is based on these findings.
Therefore, the present invention
[1] (1) An electrolyte solution in which calcium phosphate and collagen are dissolved, containing hydrogen ions, hydroxide ions, calcium ions and phosphate ions, and substantially free of anions having a lower ionization tendency than hydroxide ions. A method for producing a composition-inclined complex, which comprises a step of precipitating a complex gel of calcium phosphate crystals and collagen fibers by electrolyzing water.
[2] (2) The method for producing a composition-inclined composite according to [1], further comprising a step of drying the composite gel obtained in the precipitation step.
[3] The calcium phosphate is hydroxyapatite, amorphous calcium phosphate, calcium dihydrogen phosphate, calcium dihydrogen phosphate hydrate, calcium monohydrogen phosphate, calcium monohydrogen phosphate hydrate, octacalcium phosphate, The method for producing a composition-inclined complex according to [1] or [2], which is at least one calcium phosphate selected from the group consisting of tricalcium phosphate and tricalcium phosphate.
[4] The method for producing a composition-inclined composite according to any one of [1] to [3], wherein the pH of the electrolyte solution is 3.8 or higher.
[5] A complex containing calcium phosphate crystals and collagen fibers in a weight ratio of 95: 5 to 2:98 and in which the weight ratio of calcium phosphate and collagen changes continuously, and has a higher ionization tendency than hydroxide ions. Compositional gradient complexes, characterized by being substantially free of low anions,
[6] The continuous inclination rate of the weight of calcium phosphate crystals with respect to collagen fibers at a position of 10% to 90% of the length in at least one direction of the complex is 18% or more [5]. Composition gradient complex,
[7] The composition gradient complex according to [5] or [6], which is a complex gel, a porous complex, or a membranous complex, and [8] the calcium phosphate is hydroxyapatite or amorphous calcium phosphate. , At least one selected from the group consisting of calcium dihydrogen phosphate, calcium dihydrogen phosphate hydrate, calcium monohydrogen phosphate, calcium monohydrogen phosphate hydrate, octacalcium phosphate, and tricalcium phosphate. The composition gradient complex according to any one of [5] to [7], which is a species of calcium phosphate.
Regarding.
本発明の組成傾斜複合体の製造方法によれば、形態が制御されたリン酸カルシウム結晶及びコラーゲン線維の組成傾斜複合体を製造することができる。また、リン酸カルシウム結晶とコラーゲン線維との組成の傾斜率が高い組成傾斜複合体を製造することができる。 According to the method for producing a composition-inclined complex of the present invention, a composition-inclined complex of calcium phosphate crystals and collagen fibers whose morphology is controlled can be produced. In addition, it is possible to produce a composition gradient complex having a high inclination ratio of the composition of calcium phosphate crystals and collagen fibers.
［１］組成傾斜複合体の製造方法
本発明の組成傾斜複合体の製造方法は、（１）リン酸カルシウム及びコラーゲンが溶解され、水素イオン、水酸化物イオン、カルシウムイオン及びリン酸イオンを含み、そして水酸化物イオンよりイオン化傾向が低い陰イオンを実質的に含まない電解質溶液において、水を電気分解することにより、リン酸カルシウム結晶及びコラーゲン線維の複合体ゲルを析出させる工程を含む。前記製造方法は、好ましくは（２）前記析出工程において得られた複合体ゲルを乾燥する工程、を更に含む。
[1] Method for Producing Composition-Inclined Complex In the method for producing a composition-inclined complex of the present invention, (1) calcium phosphate and collagen are dissolved and contain hydrogen ion, hydroxide ion, calcium ion and phosphate ion, and It comprises a step of precipitating a complex gel of calcium phosphate crystals and collagen fibers by electrolyzing water in an electrolyte solution that is substantially free of anions, which have a lower ionization tendency than hydroxide ions. The production method preferably further includes (2) a step of drying the composite gel obtained in the precipitation step.
《析出工程（１）》
本発明の析出工程（１）では、カルシウムイオン、リン酸イオン、及びコラーゲンを含む電解質溶液中で、水の電気分解を行うことにより、陰極側からリン酸カルシウム結晶及びコラーゲン線維の複合体ゲルを作製することができる。
図１に示すようにカルシウムイオン、リン酸イオン、及びコラーゲンを含む電解質溶液中で水の電気分解を行なった場合、陰極側が塩基性（アルカリ性）となり、陽極側が酸性となる。すなわち、陰極側から陽極側にかけて、アルカリ性から酸性へのｐＨの勾配が形成される。陰極のアルカリ性側にカルシウムイオンが、陽極の酸性側にリン酸イオンがそれぞれ移動し、陰極のアルカリ性側でリン酸カルシウムが多量に析出する。陰極から離れるにしたがって、リン酸イオンの量は増加するが、カルシウムイオンの量が減少するため、リン酸カルシウムの析出量が減少する。一方、陰極から離れるにしたがって、相対的に繊維化したコラーゲンの量が増加するため、陰極側ではリン酸カルシウムの濃度が高く、そして陰極から離れるにしたがって、コラーゲンの濃度が高い組成傾斜複合体が形成される。
<< Precipitation step (1) >>
In the precipitation step (1) of the present invention, a complex gel of calcium phosphate crystals and collagen fibers is prepared from the cathode side by electrolyzing water in an electrolyte solution containing calcium ions, phosphate ions, and collagen. be able to.
As shown in FIG. 1, when water is electrolyzed in an electrolyte solution containing calcium ions, phosphate ions, and collagen, the cathode side becomes basic (alkaline) and the anode side becomes acidic. That is, a pH gradient from alkaline to acidic is formed from the cathode side to the anode side. Calcium ions move to the alkaline side of the cathode and phosphate ions move to the acidic side of the anode, and a large amount of calcium phosphate precipitates on the alkaline side of the cathode. The amount of phosphate ions increases as the distance from the cathode increases, but the amount of calcium ions decreases, so that the amount of calcium phosphate precipitated decreases. On the other hand, since the amount of fibrous collagen increases relatively as the distance from the cathode increases, a composition gradient complex having a high concentration of calcium phosphate on the cathode side and a high concentration of collagen as the distance from the cathode is formed. To.
（カルシウムイオン）
本発明の製造方法において、カルシウムイオン（Ｃａ２＋）はリン酸カルシウムを電解質溶液に溶解することによって供給することができるが、リン酸カルシウム以外の物質（例えば水酸化カルシウム又は炭酸カルシウム）から供給されるカルシウムイオンが含まれてもよい。
カルシウムイオンの濃度は、リン酸カルシウムが析出する限りにおいて、特に限定されるものではないが、好ましくは０．００１〜０．０５ｍｏｌ／Ｌであり、より好ましくは０．００５〜０．０３ｍｏｌ／Ｌであり、最も好ましくは０．０１〜０．０２ｍｏｌ／Ｌである。
(Calcium ion)
In the production method of the present invention, calcium ions (Ca 2+ ) can be supplied by dissolving calcium phosphate in an electrolyte solution, but calcium ions supplied from a substance other than calcium phosphate (for example, calcium hydroxide or calcium carbonate) can be supplied. May be included.
The concentration of calcium ions is not particularly limited as long as calcium phosphate is precipitated, but is preferably 0.001 to 0.05 mol / L, and more preferably 0.005 to 0.03 mol / L. Most preferably, it is 0.01 to 0.02 mol / L.
（リン酸イオン）
本発明の製造方法において、リン酸イオンはリン酸カルシウムを電解質溶液に溶解することによって供給することができるが、リン酸カルシウム以外の物質から供給されるリン酸イオンが含まれてもよい。リン酸カルシウム以外の物質から供給されるリン酸イオンとしては、例えばリン酸水溶液から供給されるリン酸イオンを用いてもよい。
リン酸イオン濃度は、リン酸カルシウムが析出する限りにおいて、特に限定されるものではないが、好ましくは０．００２〜０．１ｍｏｌ／Ｌであり、より好ましくは０．０１〜０．０６ｍｏｌ／Ｌであり、最も好ましくは０．０２〜０．０４ｍｏｌ／Ｌである。
本明細書において、リン酸イオンとは、ＰＯ４ ３−、ＨＰＯ４ ２−、及びＨ２ＰＯ４ −、を意味する。
(Phosphate ion)
In the production method of the present invention, phosphate ions can be supplied by dissolving calcium phosphate in an electrolyte solution, but phosphate ions supplied from a substance other than calcium phosphate may be contained. As the phosphate ion supplied from a substance other than calcium phosphate, for example, a phosphate ion supplied from an aqueous phosphate solution may be used.
The phosphate ion concentration is not particularly limited as long as calcium phosphate is precipitated, but is preferably 0.002 to 0.1 mol / L, and more preferably 0.01 to 0.06 mol / L. Most preferably, it is 0.02 to 0.04 mol / L.
In this specification, the phosphate ions, PO 4 3-, HPO 4 2- , and H 2 PO 4 -, refers to.
（カルシウム／リンのモル比）
前記電解質溶液に含まれるカルシウム／リンのモル比は、本発明の効果が得られる限りにおいて、特に限定されるものではないが、好ましくは下限が０．５を超えることが好ましい。カルシウム／リンのモル比の上限は、好ましくは２．０未満であり、より好ましくは１．８未満であり、更に好ましくは１．５以下であり、最も好ましくは１．０以下である。カルシウム／リンのモル比が、前記範囲であることにより、優れた強度をもつ組成傾斜した複合体を作製することができる。
(Calcium / phosphorus molar ratio)
The molar ratio of calcium / phosphorus contained in the electrolyte solution is not particularly limited as long as the effect of the present invention can be obtained, but the lower limit is preferably more than 0.5. The upper limit of the calcium / phosphorus molar ratio is preferably less than 2.0, more preferably less than 1.8, still more preferably 1.5 or less, and most preferably 1.0 or less. When the molar ratio of calcium / phosphorus is in the above range, a composition-inclined complex having excellent strength can be produced.
（水素イオン及び水酸化物イオン）
図１に示すように、陰極においては水酸化物イオン（ＯＨ−）と水素（Ｈ２）が発生し、電解質溶液は塩基性（アルカリ性）となる。また陽極においては水素イオン（Ｈ＋）と酸素（Ｏ２）が発生し、電解質溶液は酸性になる。
電解質溶液における水酸化物イオン濃度は、特に限定されるものではないが、好ましくは１×１０−１〜１×１０−７ｍｏｌ／Ｌであり、より好ましくは１×１０−２〜１×１０−６ｍｏｌ／Ｌであり、最も好ましくは１×１０−３〜１×１０−５ｍｏｌ／Ｌである。また、水素イオン濃度は、特に限定されるものではない。
本発明に用いる電解質溶液の電気分解前のｐＨは、本発明の効果が得られる限りにおいて、特に限定されるものではないが、ｐＨの下限は、好ましくはｐＨ３．８であり、より好ましくはｐＨ４．０である。電解質溶液が酸性溶液でない場合、反応が進行しない。従って、上限は限定されるものでないが、ｐＨ７．５以下である。
(Hydrogen ion and hydroxide ion)
As shown in FIG. 1, hydroxide ions (OH − ) and hydrogen (H 2 ) are generated at the cathode, and the electrolyte solution becomes basic (alkaline). In addition, hydrogen ions (H + ) and oxygen (O 2 ) are generated at the anode, and the electrolyte solution becomes acidic.
The hydroxide ion concentration in the electrolyte solution is not particularly limited, but is preferably 1 × 10 -1 to 1 × 10 -7 mol / L, and more preferably 1 × 10 −2 to 1 × 10. It is −6 mol / L, and most preferably 1 × 10 -3 to 1 × 10 −5 mol / L. The hydrogen ion concentration is not particularly limited.
The pH of the electrolyte solution used in the present invention before electrolysis is not particularly limited as long as the effects of the present invention can be obtained, but the lower limit of pH is preferably pH 3.8, more preferably pH 4. It is 0.0. If the electrolyte solution is not an acidic solution, the reaction will not proceed. Therefore, the upper limit is not limited, but the pH is 7.5 or less.
（水酸化物イオンよりイオン化傾向が低い陰イオン）
本発明で用いる電解質溶液は、水酸化物イオンよりイオン化傾向が低い陰イオン（低イオン化傾向陰イオン）を実質的に含まない。低イオン化傾向陰イオンとしては、塩化物イオン（Ｃｌ−）、臭化物イオン（Ｂｒ−）、又はヨウ化物イオン（Ｉ−）を挙げることができる。
電解質溶液に低イオン化傾向陰イオンを含まれる場合、電解質溶液中で水酸化物イオンより先に低イオン化傾向陰イオンが酸化される。すなわち、陰極において水酸化物イオンの反応が進まず、低イオン化傾向陰イオンの反応が起こり、例えば塩素の泡が発生する。このような泡が発生することにより、形態の制御された組成傾斜複合体を得ることができなくなる。
本明細書において「水酸化物イオンよりイオン化傾向が低い陰イオンを実質的に含まない」とは、低イオン化傾向陰イオンの過剰な反応が発生せず、形態の制御された組成傾斜複合体を得ることができることを意味する。具体的には、電解質溶液中の低イオン化傾向陰イオンの濃度は、好ましくは１×１０−３ｍｏｌ／Ｌ以下であり、より好ましくは１×１０−５ｍｏｌ／Ｌ以下であり、最も好ましくは１×１０−６ｍｏｌ／Ｌ以下である。
(Anions with lower ionization tendency than hydroxide ions)
The electrolyte solution used in the present invention substantially does not contain anions having a lower ionization tendency than hydroxide ions (low ionization tendency anions). Examples of the low ionization tendency anion include chloride ion (Cl − ), bromide ion (Br − ), and iodide ion (I − ).
When the electrolyte solution contains low ionization tendency anions, the low ionization tendency anions are oxidized in the electrolyte solution before the hydroxide ions. That is, the reaction of hydroxide ions does not proceed at the cathode, and the reaction of low ionization tendency anions occurs, for example, chlorine bubbles are generated. The generation of such bubbles makes it impossible to obtain a compositionally inclined complex with a controlled morphology.
In the present specification, "substantially free of anions having a lower ionization tendency than hydroxide ions" means a composition gradient complex having a controlled morphology without excessive reaction of the low ionization tendency anions. It means that you can get it. Specifically, the concentration of low ionization tendency anions in the electrolyte solution is preferably 1 × 10 -3 mol / L or less, more preferably 1 × 10 -5 mol / L or less, and most preferably 1 × 10 -5 mol / L or less. It is 1 × 10 -6 mol / L or less.
（コラーゲン）
本発明で用いるコラーゲンは、組成傾斜複合体を得ることができる限りにおいて限定されるものではないが、例えばＩ型コラーゲン、II型コラーゲン、III型コラーゲン、IV型コラーゲン、Ｖ型コラーゲン、VI型コラーゲン、VII型コラーゲン、VIII型コラーゲン、IX型コラーゲン、Ｘ型コラーゲン、ＸＩ型コラーゲン、ＸII型コラーゲン、ＸIII型コラーゲン、ＸIV型コラーゲン、ＸＶ型コラーゲン、ＸVI型コラーゲン、ＸVII型コラーゲン、ＸVIII型コラーゲン、ＸIX型コラーゲン、ＸＸ型コラーゲン、ＸＸＩ型コラーゲン、ＸＸII型コラーゲン、ＸＸIII型コラーゲン、ＸＸIV型コラーゲン、ＸＸＶ型コラーゲン、ＸＸVI型コラーゲン、ＸＸVII型コラーゲン、ＸＸVIII型コラーゲン又はこれらの２つ以上の組み合わせを挙げることができる。
前記のコラーゲンのうち、例えばＩ型コラーゲン、II型コラーゲン、III型コラーゲン、及びＶ型コラーゲンは線維型コラーゲンであり、本発明で用いるコラーゲンとしては、線維型コラーゲンが好ましいが、線維型コラーゲンと非線維型コラーゲンとを組み合わせて用いてもよい。
(collagen)
The collagen used in the present invention is not limited as long as a compositionally inclined complex can be obtained, but for example, type I collagen, type II collagen, type III collagen, type IV collagen, type V collagen, type VI collagen. , VII type collagen, VIII type collagen, IX type collagen, X type collagen, XI type collagen, XII type collagen, XIII type collagen, XIV type collagen, XV type collagen, XVI type collagen, XVII type collagen, XVIII type collagen, XIX Type collagen, XX type collagen, XXI type collagen, XXII type collagen, XXIII type collagen, XXIV type collagen, XXV type collagen, XXVI type collagen, XXVII type collagen, XXVIII type collagen or a combination of two or more thereof can be mentioned. it can.
Among the above collagens, for example, type I collagen, type II collagen, type III collagen, and type V collagen are fibrous collagen, and fibrous collagen is preferable as the collagen used in the present invention, but fibrous collagen and non-fibrous collagen are not used. It may be used in combination with fibrous collagen.
コラーゲンを取得する動物種も、特に限定されるものではなく、例えば、哺乳類由来コラーゲン（例えば、ウシ由来コラーゲン、ブタ由来コラーゲン、ヒツジ由来コラーゲン、ヤギ由来コラーゲン、又はサル由来コラーゲン）、鳥類由来コラーゲン（例えば、ニワトリ由来コラーゲン、ガチョウ由来コラーゲン、アヒル由来コラーゲン、又はダチョウ由来コラーゲン）、爬虫類由来コラーゲン（例えば、ワニ由来コラーゲン）、両生類由来コラーゲン（例えば、カエル由来コラーゲン）、魚類由来コラーゲン（例えば、ティラピア由来コラーゲン、タイ由来コラーゲン、ヒラメ由来コラーゲン、チョウザメ由来コラーゲン、サメ由来コラーゲン、又はサケ由来コラーゲン）、又は無脊椎動物由来コラーゲン（例えば、クラゲ由来コラーゲン）、を挙げることができる。またコラーゲンを得る部位も限定されるものではなく、例えば、皮膚、骨、皮、筋肉、軟骨、鱗、又は浮袋を挙げることができる。更に様々な細胞から抽出・精製されたコラーゲン、遺伝子組み換え操作により製造される人工コラーゲン、又はコラーゲンの側鎖に他の官能基が結合した修飾コラーゲンなども挙げることができる。前記修飾コラーゲンとしては、例えばメチル化コラーゲン、エチル化コラーゲン、プロピル化コラーゲン、スクシニル化コラーゲン、エステル化コラーゲン、メチルエステル化コラーゲン、エチルエステル化コラーゲン、又はアシル化コラーゲンを挙げることができる。 The animal species that obtains collagen is also not particularly limited, and for example, collagen derived from mammals (for example, collagen derived from cows, collagen derived from pigs, collagen derived from sheep, collagen derived from goats, or collagen derived from monkeys), collagen derived from birds (for example, collagen derived from birds). For example, chicken-derived collagen, goose-derived collagen, duck-derived collagen, or ostrich-derived collagen (eg, crocodile-derived collagen), amphibian-derived collagen (eg, frog-derived collagen), fish-derived collagen (eg, tilapia-derived). Examples thereof include collagen, Thai-derived collagen, flatfish-derived collagen, butterfly shark-derived collagen, shark-derived collagen, or salmon-derived collagen), or invertebrate-derived collagen (for example, jellyfish-derived collagen). Further, the site where collagen is obtained is not limited, and examples thereof include skin, bone, skin, muscle, cartilage, scale, and swim bladder. Further, collagen extracted and purified from various cells, artificial collagen produced by gene recombination, modified collagen in which other functional groups are bound to the side chain of collagen, and the like can be mentioned. Examples of the modified collagen include methylated collagen, ethylened collagen, propylated collagen, succinylated collagen, esterified collagen, methyl esterified collagen, ethyl esterified collagen, and acylated collagen.
本発明に用いるコラーゲンの１例として、魚類由来コラーゲンについて以下に説明する。魚類由来コラーゲンとしては、特に限定されるものではないが、Ｉ型又はII型のコラーゲンを挙げることができる。Ｉ型コラーゲンとしては、魚鱗由来コラーゲンが好ましい。魚類の鱗由来のコラーゲンは、他のコラーゲンと比較して線維化しやすく、線維形成速度が著しく速いからである。更に、魚鱗由来コラーゲンから得られた線維化コラーゲン膜は線維間の相互作用が強いため、特に高い機械強度が得られると考えられる。魚類由来コラーゲンを取得する魚類の種類としては、例えば、ティラピア、ゴンズイ、ラベオ・ロヒータ、カトラ、コイ、雷魚、ピラルク、タイ、ヒラメ、サメ、及びサケなどを挙げることができるが、変性温度の観点から、水温の高い川、湖沼、又は海に生息する魚類が好ましい。このような魚類として、具体的には、オレオクロミス属の魚類を挙げる事ができ、特にはティラピアが好ましい。オレオクロミス属の魚類からは、変性温度が比較的高いコラーゲンを取得でき、例えば日本や中国で食用として養殖されているナイルティラピア（Oreochromis niloticus）は入手が容易であり、大量のコラーゲンを取得することができる。
魚類由来コラーゲンを取得する魚の部位も、限定されるものではない。例えば、鱗、皮、骨、軟骨、ひれ、筋肉及び臓器（例えば、浮き袋）等を挙げることができるが、鱗が好ましい。鱗は、魚臭の原因となる脂質が少ないからである。また、魚類の鱗由来のコラーゲンは、細胞との接着性に優れているからである。特に、魚鱗由来のコラーゲンは、分子間の相互作用が強いと考えられ、強度の高い成形体を得ることができる。
また、II型の魚類由来コラーゲンとして、チョウザメ由来コラーゲンを挙げることができる。チョウザメは、チョウザメ亜目（Acipenseroidei）に属し、２科６属２７種に分類されている。２つの科はチョウザメ科（２亜科、４属、２５種）とヘラチョウザメ科（２属、２種）とに分類される。
As an example of collagen used in the present invention, fish-derived collagen will be described below. The fish-derived collagen is not particularly limited, and examples thereof include type I or type II collagen. As the type I collagen, collagen derived from fish scales is preferable. This is because collagen derived from fish scales is more likely to be fibrotic than other collagens, and the rate of fibrosis is extremely high. Furthermore, since the fibrotic collagen membrane obtained from collagen derived from fish scale has strong interaction between fibers, it is considered that particularly high mechanical strength can be obtained. Examples of the types of fish that acquire fish-derived collagen include tilapia, striped eel catfish, labeo roheater, catla, carp, snakehead, piraluc, tie, flounder, shark, and salmon. Therefore, fish that live in hot rivers, lakes, or seas are preferable. Specific examples of such fish include fish of the genus Oreochromis, and tilapia is particularly preferable. Collagen with a relatively high denaturation temperature can be obtained from fish of the genus Oreochromis. For example, Nile tilapia (Oreochromis niloticus) cultivated for food in Japan and China is easily available and a large amount of collagen can be obtained. it can.
The part of the fish that obtains collagen derived from fish is also not limited. For example, scales, skin, bones, cartilage, fins, muscles and organs (eg, swim bladders) and the like can be mentioned, with scales being preferred. This is because scales are low in lipids that cause fishy odors. In addition, collagen derived from fish scales has excellent adhesion to cells. In particular, collagen derived from fish scales is considered to have strong intermolecular interaction, and a high-strength molded product can be obtained.
In addition, as type II fish-derived collagen, sturgeon-derived collagen can be mentioned. Sturgeon belongs to the suborder Sturgeon (Acipenseroidei) and is classified into 2 families, 6 genera and 27 species. The two families are classified into the sturgeon family (2 subfamilies, 4 genera, 25 species) and the paddlefish family (2 genera, 2 species).
（リン酸カルシウム）
リン酸カルシウム結晶に用いることのできるリン酸カルシウムとしては、Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２、Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２・Ｈ２Ｏ、ＣａＨＰＯ４、ＣａＨＰＯ４・２Ｈ２Ｏ、Ｃａ３（ＰＯ４）２、Ｃａ３（ＰＯ４）２・２Ｈ２Ｏ、Ｃａ８Ｈ２（ＰＯ４）６・５Ｈ２Ｏ、Ｃａ３（ＰＯ４）２、Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２、Ｃａ４Ｏ（ＰＯ４）２、ＣａＰ４Ｏ１１、Ｃａ（ＰＯ３）２、Ｃａ２Ｐ２Ｏ７、等の１群の化合物を挙げることができるが、特には、水酸アパタイト、非晶質リン酸カルシウム、リン酸二水素カルシウム、リン酸二水素カルシウム水和物、リン酸一水素カルシウム、リン酸一水素カルシウム水和物、リン酸一水素カルシウム水和物、リン酸八カルシウム、又はリン酸三カルシウムが好ましく、水酸アパタイトが最も好ましい。水酸アパタイトは、生体骨の成分の６０〜８０％を占めるリン酸カルシウムの１種であり、Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２の組成式で示される化合物を基本成分とする。水酸アパタイトのＣａ成分の一部分は、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｙ、Ｌａ、Ｎａ、Ｋ、Ｈ等から選ばれる１種以上で置換されてもよく、また（ＰＯ４）成分の一部分が、ＶＯ４、ＢＯ３、ＳＯ４、ＣＯ３、ＳｉＯ４等から選ばれる１種以上で置換されてもよく、更に、（ＯＨ）成分の一部分が、Ｆ、Ｃｌ、Ｏ、ＣＯ３等から選ばれる１種以上で置換されてもよい。また、これらの各成分の一部が欠損していてもよい。
上記のリン酸カルシウム結晶として、水酸アパタイトと非晶質リン酸カルシウム、水酸アパタイトとリン酸三カルシウムや、水酸アパタイトとリン酸一水素カルシウムや、水酸アパタイトとリン酸八カルシウムなどの１種以上のリン酸カルシウム結晶を含有していてもよい。
(Calcium phosphate)
The calcium phosphate can be used in the calcium phosphate crystals, Ca (H 2 PO 4) 2, Ca (H 2 PO 4) 2 · H 2 O, CaHPO 4, CaHPO 4 · 2H 2 O, Ca 3 (PO 4) 2 , Ca 3 (PO 4) 2 · 2H 2 O, Ca 8 H 2 (PO 4) 6 · 5H 2 O, Ca 3 (PO 4) 2, Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2, Ca 4 O A group of compounds such as (PO 4 ) 2 , CaP 4 O 11 , Ca (PO 3 ) 2 , Ca 2 P 2 O 7 , etc. can be mentioned, but in particular, hydroxyapatite, amorphous calcium phosphate, etc. Calcium dihydrogen phosphate, calcium dihydrogen phosphate hydrate, calcium monohydrogen phosphate, calcium monohydrogen phosphate hydrate, calcium monohydrogen phosphate hydrate, octacalcium phosphate, or tricalcium phosphate Preferably, hydroxide apatite is most preferred. Hydroxyapatite is a kind of calcium phosphate that accounts for 60 to 80% of the components of living bone, and contains the compound represented by the composition formula of Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 as a basic component. A part of the Ca component of the hydroxyapatite may be replaced with one or more selected from Sr, Ba, Mg, Fe, Al, Y, La, Na, K, H and the like, and the (PO 4 ) component. A part may be replaced with one or more selected from VO 4 , BO 3 , SO 4 , CO 3 , SiO 4, etc., and a part of the (OH) component may be replaced with F, Cl, O, CO 3, etc. It may be replaced with one or more selected from. Moreover, a part of each of these components may be deficient.
One or more of the above calcium phosphate crystals include hydroxyapatite and amorphous calcium phosphate, hydroxyapatite and tricalcium phosphate, hydroxyapatite and calcium monohydrogen phosphate, and hydroxyapatite and octacalcium phosphate. It may contain calcium phosphate crystals.
（リン酸カルシウム及びコラーゲンの電解質溶液への溶解）
本発明においては、リン酸カルシウム及びコラーゲンを電解質溶液に溶解する。コラーゲン及びリン酸カルシウムは、酸性溶液に溶解するため、酸性の電解質溶液が好ましい。本発明に用いる電解質溶液は、水素イオン、水酸化物イオン、カルシウムイオン及びリン酸イオンを含むものであるが、ベースとなる酸性溶液としては、リン酸溶液、硝酸溶液、硫酸溶液、炭酸溶液、クエン酸溶液、乳酸溶液、又は酢酸溶液を挙げることができる。
リン酸カルシウム及びコラーゲンの溶解量の重量比は、特に限定されるものではないが、好ましくは１：１〜１：１００であり、より好ましくは１：３〜１：２０であり、最も好ましくは１：１０〜１：２０である。前記の範囲内であることにより、優れた強度と組成傾斜をもつ複合体を得ることができる。
(Dissolution of calcium phosphate and collagen in electrolyte solution)
In the present invention, calcium phosphate and collagen are dissolved in an electrolyte solution. Since collagen and calcium phosphate dissolve in an acidic solution, an acidic electrolyte solution is preferable. The electrolyte solution used in the present invention contains hydrogen ion, hydroxide ion, calcium ion and phosphate ion, and the base acidic solution includes phosphoric acid solution, nitrate solution, sulfuric acid solution, carbonic acid solution and citric acid. A solution, a lactic acid solution, or an acetic acid solution can be mentioned.
The weight ratio of the dissolved amounts of calcium phosphate and collagen is not particularly limited, but is preferably 1: 1 to 1: 100, more preferably 1: 3 to 1:20, and most preferably 1: 1. It is 10 to 1:20. Within the above range, a complex having excellent strength and composition slope can be obtained.
（電気分解）
本発明の製造方法においては、水を電気分解することによって、陰極からリン酸カルシウム結晶及びコラーゲン線維の複合体ゲルを析出させる。図１に示すように、陰極では水に電子が与えられて還元反応が起こり、陽極では水から電子が奪われて酸化反応が起こる。そして、陰極では水酸化物イオンにより塩基性（アルカリ性）となり、陽極では水素イオンにより酸性となる。すなわち、陰極から陽極にかけて、塩基性から酸性へのｐＨの勾配が形成される。陰極の電解質溶液が塩基性の領域ではリン酸カルシウムの含有量が多い複合体が形成され、陽極に近い酸性の領域ではコラーゲンの含有量が多い複合体が形成されるため、リン酸カルシウム結晶及びコラーゲン線維の組成が傾斜した複合体を得ることができる。
電気分解の条件は、特に限定されず、適宜決定することができるが、定電流での電気分解が好ましい。定電圧で行うと、ゲルの形成に従い抵抗値が上昇して電流値が減少する。この電流値の低下により水酸化物イオンの発生量が減少し、反応効率が著しく悪くなる。
電気分解における電流密度は、組成の傾斜した複合体を得ることができる限りにおいて、限定されるものではないが、例えば、３０Ａ／ｍ２以下であり、好ましくは２５Ａ／ｍ２以下であり、より好ましくは２０Ａ／ｍ２以下であり、更に好ましくは１０Ａ／ｍ２以下である。電流密度が低いことにより、容易に複合体の形態を制御することができる。すなわち、電流密度が高すぎると、複合体ゲルの形態が歪むことがある。更に、実施例に示すように電流密度が低い方が、リン酸カルシウム結晶とコラーゲン線維との組成の傾斜率が高い複合体ゲルを得ることができる。従って、電流密度の下限は、特に限定されるものではないが、複合体の析出時間を考慮すると、電流密度は好ましくは１Ａ／ｍ２以上である。
なお、電流密度は、単位面積に垂直な方向に単位時間に流れる電気量（電荷）のことであり、電気量についての流束である。電気導体に電界Ｅが与えられたときの電流密度Ｊは、
Ｊ＝σＥ
であり、ここで比例定数σは電気伝導率又は導電率であり、単位はＳ／ｍである。電気伝導率の逆数ρ＝１／σ（Ω・ｍ）は、抵抗率又は固有抵抗である。
(Electrolysis)
In the production method of the present invention, a complex gel of calcium phosphate crystals and collagen fibers is precipitated from the cathode by electrolyzing water. As shown in FIG. 1, at the cathode, electrons are donated to water to cause a reduction reaction, and at the anode, electrons are deprived from the water to cause an oxidation reaction. Then, at the cathode, it becomes basic (alkaline) due to hydroxide ions, and at the anode, it becomes acidic due to hydrogen ions. That is, a pH gradient from basic to acidic is formed from the cathode to the anode. The composition of calcium phosphate crystals and collagen fibers is formed because a complex having a high calcium phosphate content is formed in the region where the electrolyte solution of the cathode is basic, and a complex having a high collagen content is formed in the acidic region near the anode. Can be obtained with an inclined complex.
The conditions for electrolysis are not particularly limited and can be appropriately determined, but electrolysis at a constant current is preferable. When the voltage is constant, the resistance value increases and the current value decreases as the gel is formed. Due to this decrease in the current value, the amount of hydroxide ions generated decreases, and the reaction efficiency becomes significantly worse.
The current density in electrolysis is not limited as long as a composite having an inclined composition can be obtained, but is, for example, 30 A / m 2 or less, preferably 25 A / m 2 or less, and more. It is preferably 20 A / m 2 or less, and more preferably 10 A / m 2 or less. Due to the low current density, the morphology of the complex can be easily controlled. That is, if the current density is too high, the morphology of the complex gel may be distorted. Further, as shown in Examples, when the current density is low, a complex gel having a high inclination ratio of the composition of calcium phosphate crystals and collagen fibers can be obtained. Therefore, the lower limit of the current density is not particularly limited, but the current density is preferably 1 A / m 2 or more in consideration of the precipitation time of the complex.
The current density is the amount of electricity (electric charge) that flows in a unit time in the direction perpendicular to the unit area, and is the flux of the amount of electricity. The current density J when an electric field E is applied to the electric conductor is
J = σE
Where the proportionality constant σ is the electrical conductivity or the conductivity, and the unit is S / m. The reciprocal of electrical conductivity ρ = 1 / σ (Ω · m) is the resistivity or intrinsic resistance.
定電流で電気分解を行う場合、実施例に示したように、一定時間経過後に電圧値が上昇する。電圧値の上昇は、電解質の結晶化が生じるために起きると考えられる。また、電圧が上昇することによって、泡が発生する。従って、電圧値が上昇した場合、複合体の製造を終了させることが好ましい。 When electrolysis is performed with a constant current, the voltage value rises after a certain period of time, as shown in the examples. The increase in voltage value is thought to occur due to the crystallization of the electrolyte. In addition, bubbles are generated as the voltage rises. Therefore, when the voltage value rises, it is preferable to end the production of the composite.
《乾燥工程（２）》
本発明の組成傾斜複合体の製造方法は、好ましくは（２）前記析出工程において得られた複合体ゲルを乾燥する工程、を更に含む。
乾燥工程（２）は、複合体ゲルを乾燥し、膜状複合体、又は多孔質複合体を得る工程である。乾燥方法は、特に限定されるものではなく、例えば、自然乾燥、通風乾燥、真空乾燥、減圧乾燥、凍結乾燥等が挙げられる。
なお、乾燥工程の前に、脱塩することが好ましい。脱塩は、前記組成傾斜複合体ゲルを、水混和性有機溶媒濃度を段階的に高めた水混和性有機溶媒と水との混合液に順次浸漬すことによって行うことができる。前記析出工程（１）で得られた組成傾斜複合体ゲルを、水混和性有機溶媒濃度を段階的に高めた水混和性有機溶媒と水との混合液に順次浸漬することにより脱塩する（以下、段階脱塩法と称する）。なお、この脱塩方法では水分も除去することができる。段階脱塩法は、組織切片作成に一般に用いられている手法であり、一例を挙げると、１段回目は水混和性有機溶媒／水が容量比で５０／５０の混合液（以下、５０／５０のように表記する）に組成傾斜複合体ゲルを浸漬し、２段回目は７０／３０、３段階目は９０／１０、４段階目は１００／０に順次浸漬する方法である。なお、水混和性有機溶媒／水の混合液の種類と浸漬時間は適宜設定し、効率的に脱塩することが望ましい。本脱塩においては、組成傾斜複合体ゲル中の水分が水混和性有機溶媒と完全に置換されることが望ましい。
<< Drying process (2) >>
The method for producing a composition-inclined composite of the present invention preferably further includes (2) a step of drying the composite gel obtained in the precipitation step.
The drying step (2) is a step of drying the composite gel to obtain a membranous composite or a porous composite. The drying method is not particularly limited, and examples thereof include natural drying, ventilation drying, vacuum drying, vacuum drying, freeze drying and the like.
It is preferable to desalt before the drying step. Desalination can be carried out by sequentially immersing the composition-graded composite gel in a mixture of water and a water-miscible organic solvent in which the concentration of the water-miscible organic solvent is gradually increased. The composition-graded complex gel obtained in the precipitation step (1) is desalted by sequentially immersing it in a mixed solution of water and a water-miscible organic solvent in which the concentration of the water-miscible organic solvent is gradually increased (1). Hereinafter referred to as a step desalting method). In addition, this desalting method can also remove water. The step desalting method is a method generally used for preparing tissue sections. For example, in the first step, a mixed solution containing a water-miscible organic solvent / water in a volume ratio of 50/50 (hereinafter, 50 /). This is a method in which the composition-inclined composite gel is immersed in (denoted as 50), the second stage is 70/30, the third stage is 90/10, and the fourth stage is 100/0. It is desirable to appropriately set the type and immersion time of the water-miscible organic solvent / water mixture to efficiently desalt. In this desalting, it is desirable that the water content in the composition gradient complex gel is completely replaced with the water-miscible organic solvent.
複合体ゲルは、例えば以下のように乾燥させ、膜状複合体を得ることができる。面方向の通気性を遮断した状態で乾燥させて膜状複合体を得る。ここで、面方向とは膜の上面と下面のことであり、面方向の通気性を遮断した状態で側面からのみ脱媒させることにより、面方向の強度を高くすることができる。通気性を遮断するための被覆材としては膜との密着性が高く且つ膜から剥離しやすい平滑なものであることが望ましく、例えば、ポリスチレン、シリコン、ポリエステル、ポリプロピレン、ガラス等を例示することができるが、これらのうちポリスチレンが特に好ましい。乾燥方法としては、脱媒することができ且つ膜強度の低下が少ない方法であれば特に制限はない。例えば、乾燥前に脱塩を行い、最後の有機溶媒が揮発性のアルコールの場合、常温でアルコールが揮発するため、複合体ゲルは自然乾燥により容易に乾燥することができる。 The complex gel can be dried, for example, as follows to obtain a membranous complex. A film-like composite is obtained by drying with the air permeability in the plane direction blocked. Here, the surface direction refers to the upper surface and the lower surface of the film, and the strength in the surface direction can be increased by removing the medium only from the side surface in a state where the air permeability in the surface direction is blocked. As the coating material for blocking the air permeability, it is desirable that the coating material has high adhesion to the film and is easy to peel off from the film, and examples thereof include polystyrene, silicon, polyester, polypropylene, and glass. However, polystyrene is particularly preferable among these. The drying method is not particularly limited as long as it can remove the medium and the film strength does not decrease much. For example, when desalting is performed before drying and the final organic solvent is volatile alcohol, the alcohol volatilizes at room temperature, so that the complex gel can be easily dried by natural drying.
また、複合体ゲルは、例えば以下のように凍結乾燥することにより、多孔質複合体を得ることができる。
凍結乾燥は、水分を含んだ複合体ゲルを凍結し、真空下（０．１〜３ｍｍＨｇ）で氷を昇華させることによって、乾燥する方法である。凍結乾燥を行うことにより、前記複合体ゲルは、多孔体化し、多孔質複合体となる。凍結乾燥を行うことにより、リン酸カルシウム結晶、コラーゲン線維、及びコラーゲン細線維などを破壊することなく、多孔体化することが可能である。
Further, the composite gel can be obtained by freeze-drying as follows, for example, to obtain a porous composite.
Freeze-drying is a method in which a complex gel containing water is frozen and dried by sublimating ice under vacuum (0.1 to 3 mmHg). By freeze-drying, the complex gel becomes porous and becomes a porous complex. By freeze-drying, calcium phosphate crystals, collagen fibers, collagen fibrils and the like can be made porous without being destroyed.
［２］組成傾斜複合体
本発明の組成傾斜複合体は、リン酸カルシウム結晶とコラーゲン線維とを、９５：５〜２：９８の重量比で含み、リン酸カルシウムとコラーゲンの重量比が連続的に変化する複合体であって、水酸化物イオンよりイオン化傾向が低い陰イオンを実質的に含まないことを特徴とする。
[2] Composition Inclined Complex The composition inclined complex of the present invention contains calcium phosphate crystals and collagen fibers in a weight ratio of 95: 5 to 2:98, and the weight ratio of calcium phosphate and collagen changes continuously. It is a body and is characterized by substantially free of anions having a lower ionization tendency than hydroxide ions.
本発明の組成傾斜複合体のリン酸カルシウム結晶とコラーゲン線維との重量比は、９５：５〜２：９８であり、好ましくは９０：１０〜５：９５であり、より好ましくは８５：１５〜１０：９０である。前記範囲であることにより、より弾性率の高い組成傾斜複合体を得ることができる。 The weight ratio of calcium phosphate crystals to collagen fibers of the composition gradient complex of the present invention is 95: 5 to 2:98, preferably 90: 10 to 5:95, and more preferably 85: 15 to 10: It is 90. Within the above range, a compositionally inclined composite having a higher elastic modulus can be obtained.
本明細書において、「リン酸カルシウムとコラーゲンの重量比が連続的に変化する」とは、リン酸カルシウムとコラーゲンの重量比が不連続的に変化する複合体でないことを意味する。すなわち、リン酸カルシウムとコラーゲンの重量比が異なるいくつかの層が積層された複合体は、リン酸カルシウムとコラーゲンの重量比が不連続的に変化するものであるが、本発明の複合体は、このような積層された複合体を含まない。 As used herein, "the weight ratio of calcium phosphate to collagen changes continuously" means that the complex does not have a discontinuous change in the weight ratio of calcium phosphate to collagen. That is, in a complex in which several layers having different weight ratios of calcium phosphate and collagen are laminated, the weight ratio of calcium phosphate and collagen changes discontinuously, but the complex of the present invention is such. Does not contain laminated complexes.
本発明の組成傾斜複合体に含まれるリン酸カルシウム及びコラーゲンは、前記の製造方法に記載のリン酸カルシウム及びコラーゲンである。また、「水酸化物イオンよりイオン化傾向が低い陰イオン（低イオン化傾向陰イオン）」は、前記の製造方法に記載のイオンであり、具体的には塩化物イオン（Ｃｌ−）、臭化物イオン（Ｂｒ−）、又はヨウ化物イオン（Ｉ−）である。また、「水酸化物イオンよりイオン化傾向が低い陰イオンを実質的に含まない」とは、前記低イオン化傾向陰イオンが全く含まれないことを意味するものではないが、低イオン化傾向陰イオンの含有量が、形態の制御された組成傾斜複合体を得ることを阻害しない限りにおいて限定されるものではない。 The calcium phosphate and collagen contained in the composition gradient complex of the present invention are the calcium phosphate and collagen described in the above-mentioned production method. Further, the "anion having a lower ionization tendency than the hydroxide ion (low ionization tendency anion)" is an ion described in the above-mentioned production method, and specifically, a chloride ion (Cl − ) and a bromide ion ( Br − ) or iodide ion (I − ). Further, "substantially free of anions having a lower ionization tendency than hydroxide ions" does not mean that the anions having a lower ionization tendency are not contained at all, but the anions having a lower ionization tendency The content is not limited as long as it does not prevent the acquisition of a morphologically controlled composition inclination complex.
「複合体の少なくとも１つの方向の長さの１０％〜９０％の位置」について、図３を用いて説明する。例えば、組成傾斜複合体が直方体の場合、縦（ａ）、横（ｂ）、及び高さ（ｃ）の３つの方向の長さが存在する。本発明の複合体は、リン酸カルシウム結晶とコラーゲン線維との組成が傾斜しているものであるが、縦（ａ）、横（ｂ）、及び高さ（ｃ）のいずれか１つの方向において組成が傾斜していればよい。そして、縦（ａ）、横（ｂ）、又は高さ（ｃ）の「少なくとも１つの方向の長さの１０％〜９０％の位置」とは、縦（ａ）、横（ｂ）、又は高さ（ｃ）の一方の端から１０％の位置から９０％の位置（他方の端から１０％の位置）までの長さを意味する。具体的には図３の縦（ａ）、横（ｂ）、及び高さ（ｃ）の、それぞれ両端矢印の実線で示した長さを意味する。 "Positions of 10% to 90% of the length in at least one direction of the complex" will be described with reference to FIG. For example, when the composition tilting complex is a rectangular parallelepiped, there are lengths in three directions of length (a), width (b), and height (c). The complex of the present invention has an inclined composition of calcium phosphate crystals and collagen fibers, but the composition is in any one of the vertical (a), horizontal (b), and height (c) directions. It suffices if it is inclined. The "position of 10% to 90% of the length in at least one direction" of the length (a), the width (b), or the height (c) is the length (a), the width (b), or the height (b). It means the length from one end of the height (c) to the 90% position (10% position from the other end). Specifically, it means the lengths of the vertical (a), horizontal (b), and height (c) of FIG. 3 indicated by the solid lines of the arrows at both ends.
本発明においては、図３の縦（ａ）、横（ｂ）、及び高さ（ｃ）のいずれか１つの方向において、リン酸カルシウム結晶とコラーゲン線維との組成が連続的に傾斜している。そして、前記実線で示された長さ（１０％〜９０％の位置の長さ）における傾斜率が１８％以上である。コラーゲン線維に対するリン酸カルシウム結晶の重量の連続的な傾斜率は、１８％以上であれば特に限定されるものではないが、好ましくは２０％以上であり、より好ましくは２２％以上であり、更に好ましくは２４％以上である。
本明細書においては、直方体を用いて説明したが、直方体以外の形態の複合体においても、少なくとも１つの方向の長さの１０％〜９０％の位置における、コラーゲン線維に対するリン酸カルシウム結晶の重量の連続的な傾斜率が１８％以上であることが好ましい。
In the present invention, the composition of the calcium phosphate crystal and the collagen fiber is continuously inclined in any one of the vertical (a), horizontal (b), and height (c) directions of FIG. The inclination ratio at the length indicated by the solid line (the length at the position of 10% to 90%) is 18% or more. The continuous inclination ratio of the weight of the calcium phosphate crystals with respect to the collagen fibers is not particularly limited as long as it is 18% or more, but is preferably 20% or more, more preferably 22% or more, still more preferably. It is 24% or more.
Although described using a rectangular parallelepiped in the present specification, even in a complex having a form other than the rectangular parallelepiped, the continuation of the weight of calcium phosphate crystals with respect to collagen fibers at a position of 10% to 90% of the length in at least one direction. The slope ratio is preferably 18% or more.
本発明の組成傾斜複合体の態様は、特に限定されるものではないが、例えば複合体ゲル、多孔質複合体、又は膜状複合体を挙げることができる。本発明の傾斜複合体の弾性度は高く、例えば複合体ゲルの粘弾性は、好ましくは０．１５ｔａｎδ以下であり、より好ましくは０．１４ｔａｎδ以下であり、更に好ましくは０．１３ｔａｎδ以下であり、最も好ましくは０．１２ｔａｎδ以下である。また、多孔質複合体の粘弾性は、好ましくは０．５ｔａｎδ以下であり、より好ましくは０．２ｔａｎδ以下であり、更に好ましくは０．１５ｔａｎδ以下であり、最も好ましくは０．１ｔａｎδ以下である。 The aspect of the composition gradient complex of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a complex gel, a porous complex, and a membranous complex. The elasticity of the inclined composite of the present invention is high, for example, the viscoelasticity of the composite gel is preferably 0.15 tan δ or less, more preferably 0.14 tan δ or less, still more preferably 0.13 tan δ or less. Most preferably, it is 0.12 tan δ or less. The viscoelasticity of the porous composite is preferably 0.5 tan δ or less, more preferably 0.2 tan δ or less, still more preferably 0.15 tan δ or less, and most preferably 0.1 tan δ or less.
本発明の組成傾斜複合体は、本発明の効果が得られる限りにおいて、リン酸カルシウム及びコラーゲン以外の成分を含んでもよい。その他の成分としては、酸化物のナノ粒子（例えば、酸化鉄又は酸化チタンのナノ粒子）を挙げることができる。例えば、酸化物のナノ粒子を電解質溶液に分散させ、前記組成傾斜複合体の製造方法を実施することにより、酸化物のナノ粒子を含む組成傾斜複合体を製造することができる。 The composition gradient complex of the present invention may contain components other than calcium phosphate and collagen as long as the effects of the present invention can be obtained. Other components include oxide nanoparticles (eg, iron oxide or titanium oxide nanoparticles). For example, the composition gradient composite containing the oxide nanoparticles can be produced by dispersing the oxide nanoparticles in an electrolyte solution and carrying out the method for producing the composition gradient composite.
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but these do not limit the scope of the present invention.
《実施例１》
本実施例では、リン酸水溶液にコラーゲン及び水酸アパタイトを溶解して、組成傾斜複合体を作製した。組成傾斜複合体の作製工程の概略を図４に示す。
（電解質溶液の調整）
０．０１２７ｍｏｌ／Ｌのリン酸水溶液に、湿式法により合成した水酸アパタイトを０．１０重量％になるように溶解し、ｐＨ４．１のカルシウムイオン及びリン酸イオンを含む水溶液を調整した。次いで、ティラピアのうろこから抽出したコラーゲン凍結乾燥物を、前記水溶液に加えて、混合撹拌し、コラーゲンが１．０重量％を含む電解質溶液を作製した。
<< Example 1 >>
In this example, collagen and hydroxyapatite were dissolved in an aqueous phosphoric acid solution to prepare a composition gradient complex. The outline of the manufacturing process of the composition inclined composite is shown in FIG.
(Adjustment of electrolyte solution)
Hydroxyapatite synthesized by the wet method was dissolved in a 0.0127 mol / L phosphoric acid aqueous solution so as to have a concentration of 0.10% by weight to prepare an aqueous solution containing calcium ions and phosphate ions having a pH of 4.1. Then, the collagen lyophilized product extracted from the tilapia scallop was added to the aqueous solution, mixed and stirred to prepare an electrolyte solution containing 1.0% by weight of collagen.
（電気分解）
長さ３０ｍｍ×高さ１０ｍｍ×厚さ０．２５ｍｍの大きさの白金を電極として用い、電極間距離を３ｃｍとした横型（直方体型）の電気化学反応容器を作製した。作製する複合体ゲルの高さを同じにするために、前記コラーゲン及び水酸アパタイトを含む５．０ｍＬの電解質溶液を反応容器に注入した。白金電極を電源装置と接続し、室温で、電流値が１．０、２．０、４．０ｍＡになるようにそれぞれ印加した。なお、電流密度は、それぞれ６、１２、２４Ａ／ｍ２である。作製した試料の表面を洗浄するため、超純水に浸漬させて１分間振とうさせた。電気密度６Ａ／ｍ２で作製した複合体ゲルの外観を図５に示す。
(Electrolysis)
Using platinum having a size of 30 mm in length × 10 mm in height × 0.25 mm in thickness as electrodes, a horizontal (rectangular parallelepiped) electrochemical reaction vessel having a distance between the electrodes of 3 cm was prepared. In order to make the height of the complex gel to be prepared the same, a 5.0 mL electrolyte solution containing the collagen and hydroxyapatite was injected into the reaction vessel. The platinum electrode was connected to the power supply device, and the current values were applied so as to be 1.0, 2.0, and 4.0 mA at room temperature, respectively. The current densities are 6, 12, and 24 A / m 2 , respectively. In order to clean the surface of the prepared sample, it was immersed in ultrapure water and shaken for 1 minute. The appearance of the complex gel prepared at an electric density of 6 A / m 2 is shown in FIG.
電気分解の各電流密度における、電圧値の時間変化、及び得られた複合体ゲルの外観を図６に示す。一定の時間経過すると、急激に電圧値が上昇する。従って、この時間を反応の終点とした。電圧値の上昇は、電流密度が高いほど早く、電流密度が低いほど遅くなる。また、電流密度が高いと得られる複合体ゲルの形状が歪むことがあり、電流密度が低いほど複合体ゲルの形態が整う傾向があった。 FIG. 6 shows the time variation of the voltage value at each current density of electrolysis and the appearance of the obtained composite gel. After a certain period of time, the voltage value rises sharply. Therefore, this time was set as the end point of the reaction. The increase in voltage value is faster as the current density is higher, and slower as the current density is lower. Further, the shape of the obtained complex gel may be distorted when the current density is high, and the morphology of the complex gel tends to be adjusted as the current density is low.
図７に電流密度と、複合体ゲルの析出方向の幅との関係を示す。電流密度が高いほど、析出する複合体ゲルの幅の増加する速度が速かったが、約１．０ｃｍになると、析出はほぼ停止した。この複合体の幅と印加時間は、図６の電圧値が急激に上昇する時間とほぼ一致していた。 FIG. 7 shows the relationship between the current density and the width of the composite gel in the precipitation direction. The higher the current density, the faster the rate of increase in the width of the complex gel to precipitate, but when it reached about 1.0 cm, the precipitation almost stopped. The width and application time of this complex were almost the same as the time when the voltage value in FIG. 6 rapidly increased.
《実施例２》
本実施例では、多孔質複合体を作製した。
実施例１で得られた複合体ゲルを−２０℃にした冷凍庫内で凍結し、凍結乾燥し、氷を昇華させて多孔体を作製した。凍結乾燥した多孔体の外観を図８に示す。
<< Example 2 >>
In this example, a porous composite was prepared.
The complex gel obtained in Example 1 was frozen in a freezer at −20 ° C., freeze-dried, and ice was sublimated to prepare a porous body. The appearance of the freeze-dried porous body is shown in FIG.
《無機物の同定》
実施例２で作製した多孔質複合体を細かく切断して、メノウ乳鉢で擂り潰した臭化カリウム粉末に、１：１００の割合で混合した。フーリエ変換型赤外線吸収分光計による拡散反射法を用い無機物を同定した。バックグラウンドには臭化カリウム粉末を用いた。測定範囲を４０００から４００ｃｍ−１、分解能を４．０ｃｍ−１、積算回数を２５６回として反射スペクトルを測定した。また、比較試料として、湿式法により合成した水酸アパタイトとティラピアのコラーゲンを用いた。測定結果を図９に示す。コラーゲンのアミドＩ、アミドII、及びアミドIIIに帰属されるピークが検出され、同時にアパタイトのリン酸基に帰属されるピークがそれぞれ検出された。また、アパタイトの格子内に置換した炭酸基のピークも１４５０ｃｍ−１付近に検出された。従って、得られた多孔体は、コラーゲンとアパタイトから構成される複合体であることが分かった。
<< Identification of inorganic substances >>
The porous composite prepared in Example 2 was cut into small pieces and mixed with potassium bromide powder mashed in an agate mortar at a ratio of 1: 100. Inorganic substances were identified using the diffuse reflection method using a Fourier transform infrared absorption spectrometer. Potassium bromide powder was used as the background. 400 cm -1 Measurement range 4000, a resolution 4.0 cm -1, was measured reflection spectrum as 256 times the number of integration. In addition, as comparative samples, hydroxyapatite and tilapia collagen synthesized by the wet method were used. The measurement results are shown in FIG. Peaks attributed to amide I, amide II, and amide III of collagen were detected, and at the same time, peaks attributed to the phosphate group of apatite were detected. In addition, the peak of the carbonate group substituted in the lattice of apatite was also detected near 1450 cm -1 . Therefore, it was found that the obtained porous body was a complex composed of collagen and apatite.
（組成傾斜の測定）
実施例２で作製した多孔質複合体を、電極に平行に四分割して、それぞれの部位ごとに熱重量・示差熱分析（ＴＧ・ＤＴＡ）を行った。昇温速度は、７℃／分として、６００℃まで測定した。基準試料にはアルミナを用いて、大気中で測定した。試料量は、５．０ｍｇとした。図１０に、ＴＧ曲線の結果の一例を示す。２００℃までは吸着水の脱離（１５重量％）が観測され、６００℃までにコラーゲンの分解と燃焼による減量（７３重量％）が観測された。残りの１２重量％はアパタイトである。コラーゲンとアパタイト成分の重量比は、６：１となり、電解質溶液中の混合比率１０：１と比較して、無機物が多いことが分かった。これは、カルシウムイオンが陰極に泳動したためと考えられる。
(Measurement of composition gradient)
The porous composite prepared in Example 2 was divided into four parts parallel to the electrodes, and thermogravimetric analysis / differential thermal analysis (TG / DTA) was performed for each part. The rate of temperature rise was 7 ° C./min and measured up to 600 ° C. Alumina was used as the reference sample, and the measurement was performed in the atmosphere. The sample amount was 5.0 mg. FIG. 10 shows an example of the result of the TG curve. Desorption of adsorbed water (15% by weight) was observed up to 200 ° C., and weight loss due to collagen decomposition and combustion (73% by weight) was observed up to 600 ° C. The remaining 12% by weight is apatite. The weight ratio of collagen and apatite component was 6: 1, and it was found that there were more inorganic substances than the mixing ratio of 10: 1 in the electrolyte solution. It is considered that this is because calcium ions migrated to the cathode.
前記の多孔質複合体を分割した各部位における熱重量・示差熱分析の結果から、各電流密度で作製した試料のアパタイト／コラーゲン重量比を算出した。試料の陰極側からの分割距離に対して、つまり析出した陽極側を１００％として横軸に示し、縦軸に算出した重量比をプロットした。その結果を図１１に示す。作製した試料は、いずれもアパタイト／コラーゲン重量比が傾斜していることが明らかであった。また、電流密度が低いと組成の傾斜率が大きくなる傾向がみられた。 The apatite / collagen weight ratio of the sample prepared at each current density was calculated from the results of thermogravimetric / differential thermal analysis at each site where the porous composite was divided. The weight ratio calculated with respect to the division distance from the cathode side of the sample, that is, the precipitated anode side is shown on the horizontal axis as 100%, and the calculated weight ratio is plotted on the vertical axis. The result is shown in FIG. It was clear that the apatite / collagen weight ratio was inclined in all the prepared samples. In addition, when the current density was low, the inclination rate of the composition tended to be large.
（多孔質複合体の内部構造）
実施例２で作製した多孔質複合体（電流密度：２４Ａ／ｍ２）のそれぞれの電極側における多孔構造を走査型電子顕微鏡により観察した。試料を、白金で約４０ｎｍだけコーティングした。観察は、加速電圧２０ｋＶで、作動距離は１０ｍｍで行った。図１２に形態観察の像を示す。陰極側では孔径が小さく、陽極側では孔径が大きかった。これは、コラーゲンの密度が陰極側で高いことを示唆していた。熱分析の結果とあわせると、陰極側ではコラーゲンやアパタイトの密度が高いことが予測される。
(Internal structure of porous composite)
The porous structure on each electrode side of the porous composite (current density: 24 A / m 2 ) prepared in Example 2 was observed with a scanning electron microscope. The sample was coated with platinum by about 40 nm. The observation was performed at an acceleration voltage of 20 kV and a working distance of 10 mm. FIG. 12 shows an image of morphological observation. The pore diameter was small on the cathode side and large on the anode side. This suggested that the density of collagen was high on the cathode side. Combined with the results of thermal analysis, it is predicted that the density of collagen and apatite is high on the cathode side.
《実施例３》
本実施例では、架橋した多孔質複合体を作製し、電子顕微鏡で観察した。
実施例１で得られた複合体ゲル（電流密度６Ａ／ｍ２及び２４Ａ／ｍ２）を超純水で１分間浸振とう後、水溶性カルボジイミドを１．５重量％溶解させた５０％エタノールに２時間だけ振とうさせてコラーゲンを架橋させた。続いて、７０％エタノール、９０％エタノールに１時間振とうさせ、さらに９０％エタノールに３０分間だけ、溶媒を置換して３回振とうさせた。最後にｔ−ブタノールに置換させて、０℃で凍結・凍結乾燥を行った。得られた多孔質複合体を陰極側と陽極側で、電極に対して垂直に切断し、各部位を２．５ｎｍだけオスミニウムプラズマコートを行った。フィールドエミッション型走査型電子顕微鏡により観察を行った。図１３に各部位での微細構造を示す。いずれの試料でもコラーゲン線維が観測された。また、小さな結晶がコラーゲン線維に絡まり存在していることが分かった。
<< Example 3 >>
In this example, a crosslinked porous complex was prepared and observed with an electron microscope.
The complex gel (current densities 6A / m 2 and 24A / m 2 ) obtained in Example 1 was immersed in ultrapure water for 1 minute, and then 1.5% by weight of water-soluble carbodiimide was dissolved in 50% ethanol. Was shaken for 2 hours to crosslink the collagen. Subsequently, 70% ethanol and 90% ethanol were shaken for 1 hour, and 90% ethanol was further shaken 3 times by substituting the solvent for 30 minutes. Finally, it was replaced with t-butanol, and freezed and freeze-dried at 0 ° C. The obtained porous composite was cut perpendicularly to the electrodes on the cathode side and the anode side, and each part was subjected to osminium plasma coating by 2.5 nm. Observation was performed with a field emission scanning electron microscope. FIG. 13 shows the microstructure at each part. Collagen fibers were observed in all samples. It was also found that small crystals were entwined with collagen fibers and existed.
《実施例４》
本実施例では、一方向性連通多孔質複合体を作製した。
実施例１で得られた複合体ゲル（電流密度１２Ａ／ｍ２及び６Ａ／ｍ２）の底面をペルチェ素子の上におき、−２０℃で底面のみを凍結させたのち、凍結乾燥により氷を昇華させて一方向性連通多孔体を作製した。作製した多孔体を電極に平行に切断し、多孔構造を観察した。顕微鏡写真を図１４に示す。孔が上下につながった一方向に整列した孔が観測された。
<< Example 4 >>
In this example, a unidirectional communication porous composite was prepared.
The bottom surface of the complex gel (current densities 12 A / m 2 and 6 A / m 2 ) obtained in Example 1 was placed on a Peltier element, only the bottom surface was frozen at −20 ° C., and then ice was freeze-dried. It was sublimated to prepare a unidirectional communication porous body. The prepared porous body was cut in parallel with the electrode, and the porous structure was observed. A photomicrograph is shown in FIG. A unidirectionally aligned hole was observed in which the holes were connected vertically.
《実施例５》
本実施例では、円柱型電気化学反応容器を用いて、複合体ゲルを作製した。
直径３０ｍｍ×厚さ０．２５ｍｍの大きさの白金を電極として用い、電極間距離を２０ｍｍとした、縦型の直径２５ｍｍ×高さ２０ｍｍの電気化学反応容器を作製した。実施例１で作製したコラーゲンを含む電解質溶液を１０ｍＬ反応容器に注入した。電流密度を６、１２、又は２４Ａ／ｍ２として電気分解を行った。得られた複合体ゲルは、超純水中で１０分間振とうさせて、洗浄した。
<< Example 5 >>
In this example, a complex gel was prepared using a cylindrical electrochemical reaction vessel.
A vertical electrochemical reaction vessel having a diameter of 25 mm and a height of 20 mm was prepared by using platinum having a diameter of 30 mm and a thickness of 0.25 mm as an electrode and a distance between the electrodes of 20 mm. The electrolyte solution containing collagen prepared in Example 1 was injected into a 10 mL reaction vessel. Electrolysis was performed with a current density of 6, 12, or 24 A / m 2 . The obtained complex gel was washed by shaking in ultrapure water for 10 minutes.
（粘弾性特性）
実施例５で作製した複合体ゲルの粘弾性、貯蔵弾性率、損失弾性率、ｔａｎδを算出した。図１５に電流密度とｔａｎδ及び貯蔵弾性率の変化を示す。電流密度を低くすると、ｔａｎδの値が小さくなり、すなわち弾性体になることが分かる。また、貯蔵弾性率は、電流密度を大きくすると高くなる傾向が割ることが分かった。
(Viscoelastic property)
The viscoelasticity, storage elastic modulus, loss elastic modulus, and tan δ of the composite gel prepared in Example 5 were calculated. FIG. 15 shows changes in current density, tan δ, and storage elastic modulus. It can be seen that when the current density is lowered, the value of tan δ becomes smaller, that is, it becomes an elastic body. It was also found that the storage elastic modulus tends to increase as the current density increases.
《実施例６》
本実施例においては、円筒形容器を用いて円柱状の複合体ゲルを作製した。
実施例１で作製したコラーゲンを含む電解質溶液を円筒形の容器に加え、直径０．５ｍｍで長さ２．５ｃｍの白金線を液面に垂直に差し込み、周りにメッシュ状の白金を円筒形容器の内壁に沿うように張り付けて電気化学反応容器を作製した。その後、ワニ口クリップを用いて白金電極を電源と接続した。白金線を陰極に、白金メッシュを陽極にして、４ｍＡの一定電流を４０分間印加した。作製した複合ゲルの写真を図１６に示す。
<< Example 6 >>
In this example, a cylindrical complex gel was prepared using a cylindrical container.
The electrolyte solution containing collagen prepared in Example 1 is added to a cylindrical container, a platinum wire having a diameter of 0.5 mm and a length of 2.5 cm is inserted vertically into the liquid surface, and mesh-shaped platinum is placed around the cylindrical container. An electrochemical reaction vessel was prepared by pasting it along the inner wall of the. After that, the platinum electrode was connected to the power supply using an alligator clip. A constant current of 4 mA was applied for 40 minutes using a platinum wire as a cathode and a platinum mesh as an anode. A photograph of the prepared composite gel is shown in FIG.
《実施例７》
本実施例では、管状の複合体（膜状複合体）を作製した。
実施例６得られた複合体ゲルから電極を抜き、中心に棒を差し込み、エタノールシリーズにて溶媒を脱水・置換した後、さらに室温で乾燥させ、それをリン酸緩衝溶液に浸漬させると、図１７に示すような、直径２ｍｍの管状の複合体（膜状複合体）が作製できた。
<< Example 7 >>
In this example, a tubular complex (membranous complex) was prepared.
Example 6 An electrode was removed from the obtained composite gel, a rod was inserted in the center, the solvent was dehydrated and replaced with an ethanol series, dried at room temperature, and immersed in a phosphate buffer solution. A tubular complex (membrane complex) having a diameter of 2 mm as shown in 17 could be produced.
《実施例８》
白金線を陽極とし、白金メッシュを陰極とし、電流値を７ｍＡにした以外は、実施例６の操作を繰り返して、複合体ゲルを作製した。作製した複合体ゲルの外観を図１８に示す。直径約２ｃｍの複合ゲルが得られた。このように電気化学反応を利用することで、任意の形状にコラーゲンを含む複合ゲルが簡便に作製できることが分かった。
<< Example 8 >>
A composite gel was prepared by repeating the operation of Example 6 except that the platinum wire was used as an anode, the platinum mesh was used as a cathode, and the current value was set to 7 mA. The appearance of the prepared complex gel is shown in FIG. A composite gel with a diameter of about 2 cm was obtained. It was found that by utilizing the electrochemical reaction in this way, a composite gel containing collagen in an arbitrary shape can be easily prepared.
《実施例９》
本実施例では、渦巻き状の複合体ゲルを作製した。
実施例１で作製したコラーゲンを含む電解質溶液を円筒形の容器に加え、渦巻き状に白金線を整形して電極とし、この対抗電極として白金箔を用いた。白金線を陰極に、白金箔を陽極にして、６ｍＡの一定電流を３０分間印加した。図１９に、電極の位置関係と析出させた複合ゲルの外観を示す。このように、電極の形状に応じて形態を制御できることが分かった。
<< Example 9 >>
In this example, a spiral complex gel was prepared.
The electrolyte solution containing collagen prepared in Example 1 was added to a cylindrical container, and a platinum wire was shaped into a spiral shape to form an electrode, and a platinum foil was used as a counter electrode. A constant current of 6 mA was applied for 30 minutes using a platinum wire as a cathode and a platinum foil as an anode. FIG. 19 shows the positional relationship of the electrodes and the appearance of the precipitated composite gel. In this way, it was found that the morphology can be controlled according to the shape of the electrode.
《比較例１》
本比較例では、塩酸溶液に水酸アパタイト及びコラーゲンを溶解して複合体の作製を行った。
（電解質溶液の調整）
湿式法により合成した水酸アパタイトを０．１重量％になるように、塩酸水溶液に溶解させ、ｐＨ３．０の水溶液を調整した。次いで、ティラピアのうろこから抽出したコラーゲン凍結乾燥物を、調整した水溶液に加えてよく混合撹拌して、コラーゲンが１．０重量％を含む電解質溶液を作製した。
<< Comparative Example 1 >>
In this comparative example, a complex was prepared by dissolving hydroxyapatite and collagen in a hydrochloric acid solution.
(Adjustment of electrolyte solution)
Hydroxyapatite synthesized by the wet method was dissolved in an aqueous hydrochloric acid solution so as to have a concentration of 0.1% by weight to prepare an aqueous solution having a pH of 3.0. Then, the collagen freeze-dried product extracted from the tilapia scallop was added to the prepared aqueous solution, mixed well and stirred to prepare an electrolyte solution containing 1.0% by weight of collagen.
（電気分解）
実施例１で用いた電気化学反応容器を用い、塩酸を含む電解質溶液を１０ｍＬ反応容器に注入した。印加した電流密度は、２２Ａ／ｍ２であった。得られた複合体の写真を図２０に示す。電気分解で泡が発生し、形態を制御することができなかった。
また、得られた複合体を用いて粘弾性試験を実施した。この結果、貯蔵弾性率は３．５ＫＰａであり、塩酸を用いることで貯蔵粘弾性率が優位に低いことが分かった。これは、電流値を印加する際に、泡が発生し、コラーゲンやアパタイトの析出状況が変化するためと考えられる。
(Electrolysis)
Using the electrochemical reaction vessel used in Example 1, an electrolyte solution containing hydrochloric acid was injected into a 10 mL reaction vessel. The applied current density was 22 A / m 2 . A photograph of the obtained complex is shown in FIG. Bubbles were generated by electrolysis, and the morphology could not be controlled.
In addition, a viscoelasticity test was carried out using the obtained composite. As a result, it was found that the storage elastic modulus was 3.5 KPa, and the storage viscoelasticity was remarkably low by using hydrochloric acid. It is considered that this is because bubbles are generated when the current value is applied, and the precipitation state of collagen and apatite changes.
本発明の組成傾斜複合体は、生体組織補填材、又は骨・軟骨再生材料などに用いることができる。 The composition-inclined composite of the present invention can be used as a living tissue filling material, a bone / cartilage regeneration material, or the like.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017026377A JP6831564B2 (en) | 2017-02-15 | 2017-02-15 | Composition gradient composite and its production method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017026377A JP6831564B2 (en) | 2017-02-15 | 2017-02-15 | Composition gradient composite and its production method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018130343A JP2018130343A (en) | 2018-08-23 |
| JP6831564B2 true JP6831564B2 (en) | 2021-02-17 |
Family
ID=63247626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017026377A Active JP6831564B2 (en) | 2017-02-15 | 2017-02-15 | Composition gradient composite and its production method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6831564B2 (en) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3916516B2 (en) * | 2002-06-10 | 2007-05-16 | 独立行政法人科学技術振興機構 | Scaffolding material for hard tissue-soft tissue interface regeneration |
| JP2004173941A (en) * | 2002-11-27 | 2004-06-24 | Olympus Corp | Calcium gradient material and its manufacturing method |
| JP4379679B2 (en) * | 2003-03-25 | 2009-12-09 | オリンパス株式会社 | Biological tissue filling material manufacturing equipment |
| JPWO2007061001A1 (en) * | 2005-11-25 | 2009-05-07 | 国立大学法人大阪大学 | Composite of gel carrier and hydroxyapatite and method for producing the same |
| WO2013005778A1 (en) * | 2011-07-04 | 2013-01-10 | 国立大学法人東京工業大学 | Porous complex with bioabsorbability gradient, artificial bone using same, and manufacturing method of these |
| CN104307047B (en) * | 2014-10-29 | 2017-02-01 | 中国科学院长春应用化学研究所 | Double-gradient bionic repair stent and making method thereof |
-
2017
- 2017-02-15 JP JP2017026377A patent/JP6831564B2/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2018130343A (en) | 2018-08-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7163965B2 (en) | Process for producing porous composite materials | |
| JP4643166B2 (en) | Method for controlling average pore diameter of porous material containing apatite / collagen composite fiber | |
| CN111034720A (en) | Preparation method of zinc oxide-metal organic framework composite antibacterial material | |
| WO2018003130A1 (en) | Calcium phosphate sintered body particles and method for producing same | |
| JP6831564B2 (en) | Composition gradient composite and its production method | |
| Toibah et al. | Effect of pH condition during hydrothermal synthesis on the properties of hydroxyapatite from eggshell waste | |
| JP2008295795A (en) | Porous body consisting of apatite/collagen composite and its production method | |
| Yunoki et al. | Three-dimensional porous hydroxyapatite/collagen composite with rubber-like elasticity | |
| Simon et al. | Embryonic States of Fluorapatite–Gelatine Nanocomposites and Their Intrinsic Electric‐Field‐Driven Morphogenesis: The Missing Link on the Way from Atomistic Simulations to Pattern Formation on the Mesoscale | |
| KR100821385B1 (en) | Manufacturing method of organic mineral salts by using contained in deep sea water mineral salts | |
| CN107789664B (en) | NaMgF in-situ growth on magnesium alloy surface3Method for producing nano-rod | |
| CN101856512B (en) | Degradable foamed iron-based calcium phosphate-chitosan composite bone implant material | |
| Cai et al. | Biomimetic formation of fluorapatite nanorods in confinement and the opposite effects of additives on the crystallization kinetics | |
| JP5024780B2 (en) | Method for producing unidirectional porous composite and unidirectional porous composite | |
| CN101766538B (en) | Rare earth element cerium slow-release type artificial tooth root based on nanometer tube array surface | |
| US20100233269A1 (en) | Mineralized polymer particles and the method for their production | |
| KR20240079206A (en) | Porous hydrophilic composite for use in promoting bone growth | |
| CN115607737A (en) | Composite bone bionic scaffold and preparation method thereof | |
| JP2008272297A (en) | Porous body containing apatite/collagen composite fiber and method for producing the same | |
| CN103628119A (en) | Preparation method for bionic porous octacalcium phosphate/silk fibroin composite film layer | |
| CN110898252B (en) | Bone repair material containing protein collagen base | |
| JP2001137858A (en) | Water treatment method and titanium oxide electrode to be used therein | |
| Balázsi et al. | Biogenic nanosized hydroxyapatite for tissue engineering applications | |
| CN114645291A (en) | Method for prolonging service life of seawater electrochemical hydrogen evolution electrode | |
| CN113913961B (en) | Mineralized collagen nanofiber doped with active elements and preparation method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191122 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200825 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200831 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20201023 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201217 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210105 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210115 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6831564 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |