JP7474454B1 - 結晶質リン酸カルシウム粒子を湿式粉砕してアモルファスリン酸カルシウムに改質する方法 - Google Patents
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Abstract
ビーズミル装置を用いて結晶質リン酸カルシウム粒子を湿式粉砕して粒子の凝集を生じさせることなくアモルファスリン酸カルシウムに改質する方法を提供する。ビーズミル装置のベッセルに、結晶質リン酸カルシウム粒子の粉体とビーズを、見掛け体積の比１：２～４となる量投入し、ベッセル中のリン酸カルシウム粒子粉体とビーズの混合物に対してアセトンを両者の重量比が１：５～１０となる量ベッセルに投入して攪拌することによって、アセトンにリン酸カルシウム粒子とビーズを含んだスラリーを調製し、スラリーがベッセルに収容された状態で、ビーズミル装置を所定の回転毎分で回転させることによって、スラリーに含まれた結晶質リン酸カルシウム粒子の粉体を凝集させることなく微細に粉砕し、結晶質リン酸カルシウム粒子を部分的にアモルファス化させる。【選択図】図１
Description
本発明は、ビーズミル装置を用いて結晶質リン酸カルシウム粒子を湿式粉砕してアモルファスリン酸カルシウムに改質する方法、及び改質したアモルファスリン酸カルシウム粒子に金属又は半金属イオンを担持させる方法、さらには、そのような方法で製造されたアモルファスリン酸カルシウム粒子を含む、骨再生材料及びその製造方法に関する。
近時、生分解性樹脂にリン酸カルシウム粒子を複合した生分解性繊維からなる綿形状の人工骨が骨再生材料として用いられている。骨再生材料が患部に埋植されて体液に接すると、生分解性繊維に含有されているリン酸カルシウム粒子からカルシウムイオン、リン酸イオンが適切な濃度で供給されることで骨形成性細胞を刺激し、その活動に影響を与える。
骨再生材料に含有させるリン酸カルシウムとして水酸アパタイト（ＨＡｐ）、β型リン酸三カルシウム（β―ＴＣＰ）が用いられているが、ＨＡｐは体液に接してほとんど溶解されない。β―ＴＣＰは体液によって溶解されるが、その溶解速度が小さいので、骨再生材料を患部に埋植した後長期間体内に残存し、カルシウムイオンとリン酸イオンをわずかずつ溶出しながら徐々にゆっくりと吸収されていく。
カルシウムイオン、リン酸イオンと共に、生体機能イオンである金属又は半金属イオンを患部に供給することで、骨形成がさらに促進されることが報告されている（非特許文献１）。マグネシウムは、細胞接着を促進する効果があることが知られている。ホウ素を含んだ生体材料は免疫反応において良い影響を与え、ホウ酸イオンは骨修復と密接にかかわる生体反応の一つである血管新生を促すことが知られている。ケイ素は骨芽細胞を刺激することが知られている。また、生分解性繊維に銀を担持させることで、繊維から銀イオンが溶出して抗菌性を発揮する。
リン酸カルシウム等のセラミック粒子は衝撃エネルギーを加えることによって、その結晶構造を変化させて改質することが可能である。ボールミルによって衝撃エネルギーを加えてβ―ＴＣＰ粒子を湿式粉砕すると、メカノケミカル反応によって結晶性粒子がアモルファス化して溶解性が増すことが報告されている（非特許文献２）。
メカノケミカル反応を利用して結晶質リン酸カルシウム粒子を湿式粉砕によってアモルファスリン酸カルシウムに改質するためには粒子に大きな衝撃エネルギーを加えることが必要であるが、そのためには粉砕能力の高い遊星型ミル装置を用いると共にメディア径が小さいビーズによって粒子に大きな衝撃エネルギーを加えることが効果的である。しかし、ビーズミルを用いて湿式粉砕すると、ボールミルを用いる場合と比べて粒子が微細に粉砕されて比表面積が格段に大きくなる反面、それによって微細化された粒子の粉体に凝集が生じてしまうという問題があった。粉体に凝集が生じると、溶剤に粒子を投入して攪拌することによって粒子を紡糸溶液中に均一に分散させることが困難になり、分散溶媒溶液の紡糸の際に用いるシリンジの底付近に凝集粒子が沈降してしまい、紡糸のために通過させるノズルの入口付近を塞いで紡糸を困難にしてしまうという不都合が生じる。
以上のような状況下で、ビーズミルを用いて結晶質リン酸カルシウム粒子を粉体の凝集を生じさせずに微細に粉砕してアモルファスリン酸カルシウムに改質することによって体液に対する溶解性を高める又は獲得する方法、さらには、このように粉砕して改質したリン酸カルシウム粒子に金属・半金属イオンを徐放可能に担持させるための方法が求められていた。
骨芽細胞の活性化機序に基づく金属イオン徐放足場材の創製 まてりあ第５９巻第１１号（２０２０）小幡亜希子、春日敏宏
Mechanical activation and cement formation of β-tricalcium phosphate Biomaterials Volume 24, Issue 23, October 2003 pages 4123-4131
上記課題を解決するために本発明の発明者は鋭意検討した結果、粉砕によって結晶質リン酸カルシウム粒子の表面は結合が切れてＰ－Ｏグループの末端に水素がついて、Ｐ－ＯＨというグループになり、このＯＨ基と水とが水素結合を作り出し、それが他のＰ－ＯＨ基とまた結合することによって粒子同士がくっついて凝集物を形成してしまうことを発見した。本発明の発明者はこの発見に基づき、湿式粉砕にＨ＋を解離せず、極性を有しない溶剤を用いることによって、粉砕された粒子同士が水素結合することを有効に防ぐことができることに想到した。
上記想到に基づき本発明の発明者は、ビーズミル装置を用いて結晶質リン酸カルシウム粒子を湿式粉砕してアモルファスリン酸カルシウムに改質する方法であって、
ビーズミル装置のベッセルに、１～５μｍの径を有する結晶質リン酸カルシウム粒子の粉体とメディア径０．０１５～２．０ｍｍのビーズを、前者と後者の見掛け体積の比が１：２～４となる量投入し、
前記ベッセル中の前記結晶質リン酸カルシウム粒子粉体と前記ビーズの混合物に対してアセトンを、前者と後者の重量比が1：５～１０となる量投入して攪拌することによって、前記アセトンに前記リン酸カルシウム粒子とビーズを含んだスラリーを調製し、
前記スラリーが前記ベッセルに収容された状態で、前記ビーズミル装置を所定の回転毎分で所定の時間回転させ、それによって、前記スラリーに含まれた前記結晶質リン酸カルシウム粒子の粉体を凝集させることなく０．１～１．２μｍの粒径に粉砕し、前記ビーズから衝撃を受けて前記結晶質リン酸カルシウム粒子が部分的にアモルファス化して結晶化度が５０～１０％に低下する 、
前記ビーズミル装置を用いて結晶質リン酸カルシウム粒子を湿式粉砕してアモルファス質に改質する方法、という発明に到達した。
ビーズミル装置のベッセルに、１～５μｍの径を有する結晶質リン酸カルシウム粒子の粉体とメディア径０．０１５～２．０ｍｍのビーズを、前者と後者の見掛け体積の比が１：２～４となる量投入し、
前記ベッセル中の前記結晶質リン酸カルシウム粒子粉体と前記ビーズの混合物に対してアセトンを、前者と後者の重量比が1：５～１０となる量投入して攪拌することによって、前記アセトンに前記リン酸カルシウム粒子とビーズを含んだスラリーを調製し、
前記スラリーが前記ベッセルに収容された状態で、前記ビーズミル装置を所定の回転毎分で所定の時間回転させ、それによって、前記スラリーに含まれた前記結晶質リン酸カルシウム粒子の粉体を凝集させることなく０．１～１．２μｍの粒径に粉砕し、前記ビーズから衝撃を受けて前記結晶質リン酸カルシウム粒子が部分的にアモルファス化して結晶化度が５０～１０％に低下する 、
前記ビーズミル装置を用いて結晶質リン酸カルシウム粒子を湿式粉砕してアモルファス質に改質する方法、という発明に到達した。
好ましくは、前記ビーズミル装置は自転・公転の機能を備える遊星型の装置を用いる。
好ましくは、前記結晶質リン酸カルシウム粒子はβ―ＴＣＰ又はＨＡｐである。
好ましくは、前記金属塩はリン酸銀である。
好ましくは、前記半金属塩はケイ酸塩又はホウ酸塩である。
好ましくは、結晶質リン酸カルシウム粒子の粉体と金属塩粒子又は半金属塩粒子の粉体を重量比０．９９～０．９対０．０１～０．１の割合で混合し、前記粉体の混合物を遊星型ビーズミル装置のベッセルに所定量のアセトン及びビーズと共に投入して、前記遊星型ビーズミル装置を所定の回転毎分で高速回転させ、それによって、アモルファス化したリン酸カルシウム粒子のリン酸イオンに前記金属塩粒子又は半金属塩粒子から分離した金属イオン又は半金属イオンを配位させる。
本発明の発明者はさらに、金属イオン又は半金属イオンが徐放可能に担持されたリン酸カルシウム粒子であって、
前記リン酸カルシウム粒子はビーズミル処理を施すことによって、前記リン酸カルシウム粒子の結晶構造が部分的にアモルファス質に改質されており、
前記リン酸カルシウム粒子がアモルファス化した部分に、金属又は半金属イオンが配位することによって、前記金属又は半金属イオンが前記リン酸カルシウム粒子に徐放可能に担持されており、
前記金属又は半金属イオンを担持したリン酸カルシウム粒子を生体内に埋植して体液と接触させると、前記アモルファス化したリン酸カルシウム粒子が溶かされて、カルシウムイオンとリン酸イオンと共に前記金属又は半金属イオンが徐放される、
前記金属イオン又は半金属イオンが徐放可能に担持されたリン酸カルシウム粒子、という発明に到達した。
前記リン酸カルシウム粒子はビーズミル処理を施すことによって、前記リン酸カルシウム粒子の結晶構造が部分的にアモルファス質に改質されており、
前記リン酸カルシウム粒子がアモルファス化した部分に、金属又は半金属イオンが配位することによって、前記金属又は半金属イオンが前記リン酸カルシウム粒子に徐放可能に担持されており、
前記金属又は半金属イオンを担持したリン酸カルシウム粒子を生体内に埋植して体液と接触させると、前記アモルファス化したリン酸カルシウム粒子が溶かされて、カルシウムイオンとリン酸イオンと共に前記金属又は半金属イオンが徐放される、
前記金属イオン又は半金属イオンが徐放可能に担持されたリン酸カルシウム粒子、という発明に到達した。
好ましくは、前記ビーズミル処理は自転・公転の機能を備える遊星型の装置を用いる。
好ましくは、前記結晶質リン酸カルシウム粒子はβ―ＴＣＰ又はＨＡｐである。
好ましくは、前記金属塩はリン酸銀である。
好ましくは、半金属塩はケイ酸塩又はホウ酸塩である。
本発明の発明者はさらに、アモルファス質に改質されたリン酸カルシウム粒子を含有する生分解性繊維からなる骨再生材料の製造方法であって、
ビーズミル装置のベッセルに、１～５μｍの径を有する結晶質リン酸カルシウム粒子の粉体とメディア径０．０１５～２．０ｍｍのビーズを、前者と後者の見掛け体積の比が１：２～４となる量投入し、
前記ベッセル中の前記結晶質リン酸カルシウム粒子粉体と前記ビーズの混合物に対してアセトンを、前者と後者の重量比が１：５～１０となる量投入して攪拌することによって、前記アセトンに前記リン酸カルシウム粒子とビーズを含んだスラリーを調製し、
前記スラリーが前記ベッセルに収容された状態で、前記ビーズミル装置を所定の回転毎分で所定の時間回転させ、それによって、前記スラリーに含まれた前記結晶質リン酸カルシウム粒子の粉体を凝集させることなく０．１～１．２μｍの粒径に粉砕し、前記ビーズから衝撃を受けて前記結晶質リン酸カルシウム粒子が部分的にアモルファス化して結晶化度が５０～１０％に低下し、
前記アモルファス化したリン酸カルシウム粒子の粉体を生分解性樹脂と共に溶剤に投入して攪拌することによって、前記アモルファス化したリン酸カルシウム粒子が分散した紡糸溶液を調製し、
前記紡糸溶液を紡糸装置のシリンジに充填してノズルから押し出して紡糸された生分解性繊維をコレクターに堆積させて回収する工程を含む、
前記アモルファス質に改質されたリン酸カルシウム粒子を含有する生分解性繊維からなる骨再生材料の製造方法、という発明に到達した。
ビーズミル装置のベッセルに、１～５μｍの径を有する結晶質リン酸カルシウム粒子の粉体とメディア径０．０１５～２．０ｍｍのビーズを、前者と後者の見掛け体積の比が１：２～４となる量投入し、
前記ベッセル中の前記結晶質リン酸カルシウム粒子粉体と前記ビーズの混合物に対してアセトンを、前者と後者の重量比が１：５～１０となる量投入して攪拌することによって、前記アセトンに前記リン酸カルシウム粒子とビーズを含んだスラリーを調製し、
前記スラリーが前記ベッセルに収容された状態で、前記ビーズミル装置を所定の回転毎分で所定の時間回転させ、それによって、前記スラリーに含まれた前記結晶質リン酸カルシウム粒子の粉体を凝集させることなく０．１～１．２μｍの粒径に粉砕し、前記ビーズから衝撃を受けて前記結晶質リン酸カルシウム粒子が部分的にアモルファス化して結晶化度が５０～１０％に低下し、
前記アモルファス化したリン酸カルシウム粒子の粉体を生分解性樹脂と共に溶剤に投入して攪拌することによって、前記アモルファス化したリン酸カルシウム粒子が分散した紡糸溶液を調製し、
前記紡糸溶液を紡糸装置のシリンジに充填してノズルから押し出して紡糸された生分解性繊維をコレクターに堆積させて回収する工程を含む、
前記アモルファス質に改質されたリン酸カルシウム粒子を含有する生分解性繊維からなる骨再生材料の製造方法、という発明に到達した。
好ましくは、前記ビーズミル装置は自転・公転の機能を備える遊星型の装置を用いる。
好ましくは、前記リン酸カルシウム粒子はβ―ＴＣＰ又はＨＡｐである。
好ましくは、前記アモルファス質に改質されたリン酸カルシウム粒子に金属又は半金属イオンを結合させる。
本発明の発明者はさらに、アモルファス質に改質されたリン酸カルシウム粒子を含有する生分解性繊維からなる骨再生材料であって、前記骨再生材料は、
ビーズミル装置のベッセルに、１～５μｍの径を有する結晶質リン酸カルシウム粒子の粉体とメディア径０．０１５～２．０ｍｍのビーズを、前者と後者の見掛け体積の比が１：２～４となる量投入し、
前記ベッセル中の前記結晶質リン酸カルシウム粒子粉体と前記ビーズの混合物に対してアセトンを、前者と後者の重量比が１：５～１０となる量投入して攪拌することによって、前記アセトンに前記リン酸カルシウム粒子とビーズを含んだスラリーを調製し、
前記スラリーが前記ベッセルに収容された状態で、前記ビーズミル装置を所定の回転毎分で所定の時間回転させ、それによって、前記スラリーに含まれた前記結晶質リン酸カルシウム粒子の粉体を凝集させることなく０．１～１．２μｍの粒径に粉砕し、前記ビーズから衝撃を受けて前記結晶質リン酸カルシウム粒子が部分的にアモルファス化して結晶化度が５０～１０％に低下し、
前記アモルファス化したリン酸カルシウム粒子の粉体を生分解性樹脂と共に溶剤に投入して攪拌することによって、前記アモルファス化したリン酸カルシウム粒子が分散した紡糸溶液を調製し、
前記紡糸溶液を紡糸装置のシリンジに充填してノズルから押し出して紡糸された生分解性繊維をコレクターに堆積させて回収する工程を含む方法によって製造される、
前記アモルファス質に改質されたリン酸カルシウム粒子を含有する生分解性繊維からなる骨再生材料、という発明に到達した。
ビーズミル装置のベッセルに、１～５μｍの径を有する結晶質リン酸カルシウム粒子の粉体とメディア径０．０１５～２．０ｍｍのビーズを、前者と後者の見掛け体積の比が１：２～４となる量投入し、
前記ベッセル中の前記結晶質リン酸カルシウム粒子粉体と前記ビーズの混合物に対してアセトンを、前者と後者の重量比が１：５～１０となる量投入して攪拌することによって、前記アセトンに前記リン酸カルシウム粒子とビーズを含んだスラリーを調製し、
前記スラリーが前記ベッセルに収容された状態で、前記ビーズミル装置を所定の回転毎分で所定の時間回転させ、それによって、前記スラリーに含まれた前記結晶質リン酸カルシウム粒子の粉体を凝集させることなく０．１～１．２μｍの粒径に粉砕し、前記ビーズから衝撃を受けて前記結晶質リン酸カルシウム粒子が部分的にアモルファス化して結晶化度が５０～１０％に低下し、
前記アモルファス化したリン酸カルシウム粒子の粉体を生分解性樹脂と共に溶剤に投入して攪拌することによって、前記アモルファス化したリン酸カルシウム粒子が分散した紡糸溶液を調製し、
前記紡糸溶液を紡糸装置のシリンジに充填してノズルから押し出して紡糸された生分解性繊維をコレクターに堆積させて回収する工程を含む方法によって製造される、
前記アモルファス質に改質されたリン酸カルシウム粒子を含有する生分解性繊維からなる骨再生材料、という発明に到達した。
好ましくは、前記ビーズミル装置は自転・公転の機能を備える遊星型の装置を用いる。
好ましくは、前記リン酸カルシウム粒子はβ―ＴＣＰ又はＨＡｐである。
好ましくは、前記アモルファス質に改質されたリン酸カルシウム粒子に金属又は半金属イオンが徐放可能に担持されている。
本発明のビーズミル処理によって結晶質リン酸カルシウム粒子をアモルファス化することによって、水溶液に溶解しないＨＡｐに溶解性を獲得させ、溶解速度が遅いβ-ＴＣＰの溶解性を高くすることができる。
本発明のビーズミル処理を施すことによって微細化・アモルファス化したリン酸カルシウム粒子を生体内に埋植することによって、埋植後リン酸カルシウム粒子からカルシウムイオン、リン酸イオンを早期に供給することができる。
本発明のビーズミル処理を施すことによってリン酸カルシウム粒子を微細化・アモルファス化することによって、粒子の表面が電荷を帯びて金属・半金属イオンが粒子に担持され、その粒子同士がぶつかって一体化され、という現象が次々と生じることで、金属・半金属イオンを含有させることが可能になる。金属・半金属イオンを粒子に含有させたリン酸カルシウム粒子を生体内に埋植することによって、埋植した後リン酸カルシウム粒子からカルシウムイオン、リン酸イオンと共に金属又は半金属イオンを徐放することができる。
本発明のビーズミル処理を施すことによって微細化・アモルファス化されたリン酸カルシウム粒子は凝集していないので、粒子の粉体を生分解性樹脂と共に溶剤に投入して攪拌することによって紡糸溶液に微細化された粉体を容易に分散含有させることが可能である。そのようにして調製された紡糸溶液を用いて、エレクトロスピニング法又は湿式紡糸法によってリン酸カルシウム粒子が生分解性繊維中に均一に分散して含有された骨再生材料を製造することができる。
本発明で微細化・アモルファス化して金属又は半金属イオンを担持させたリン酸カルシウム粒子を分散含有させた紡糸溶液を調製し、エレクトロスピニング法、または湿式紡糸法を用いて紡糸した生分解性に含有させることで、高い骨形成能と抗菌性及び又は血管新生能を合わせ持つ、優れた骨再生材料を製造することができる。
以下、本発明の好ましい実施態様を図面を参照しながら説明する。
用語の定義
用語の定義
＜ビーズミル処理＞
本発明において「ビーズミル処理」とは、メカノケミカル処理に使用するミリング装置の粉砕メディアとして直径の小さいビーズを用いる処理をいう。通常のボールミル処理の粉砕メディアであるボールの直径が１０～５０ｍｍであるのに対し、ビーズミル処理の粉砕メディアとして用いるビーズの直径は０．０１５～０．５ｍｍである。径が小さいビーズを粉砕メディアとして用いることによって、径が１０～５０ｍｍのボールを用いる場合と比べてリン酸カルシウム粒子に対して１００～５００倍の強いエネルギーを粒子に与えることが可能である。
本発明において「ビーズミル処理」とは、メカノケミカル処理に使用するミリング装置の粉砕メディアとして直径の小さいビーズを用いる処理をいう。通常のボールミル処理の粉砕メディアであるボールの直径が１０～５０ｍｍであるのに対し、ビーズミル処理の粉砕メディアとして用いるビーズの直径は０．０１５～０．５ｍｍである。径が小さいビーズを粉砕メディアとして用いることによって、径が１０～５０ｍｍのボールを用いる場合と比べてリン酸カルシウム粒子に対して１００～５００倍の強いエネルギーを粒子に与えることが可能である。
＜ボールミル装置＞
本発明において、「ボールミル装置」とは、粒子にメカノケミカル処理を施すために用いる粉砕機であって、粉砕メディアとして直径１０～５０ｍｍのボールを用いるものをいう。遊星型のボールミル装置は、ベッセル（ポット）に投入した粒子に対して自転と公転を交互に繰り返すことによって衝撃を加えることで、粒子をより高い効率で粉砕することができる。
本発明において、「ボールミル装置」とは、粒子にメカノケミカル処理を施すために用いる粉砕機であって、粉砕メディアとして直径１０～５０ｍｍのボールを用いるものをいう。遊星型のボールミル装置は、ベッセル（ポット）に投入した粒子に対して自転と公転を交互に繰り返すことによって衝撃を加えることで、粒子をより高い効率で粉砕することができる。
＜ビーズミル装置＞
本発明において、「ビーズミル装置」とは、粒子にメカノケミカル処理を施すために用いる粉砕機であって、粉砕メディアとして直径０．０１５～０．５ｍｍのビーズを用いるものをいう（図１（A）参照）。遊星型のビーズミル装置は、ベッセルに投入した粒子を自転と公転を交互に繰り返すことによって、粉砕メディアとして用いるビーズによって粒子に強い衝撃エネルギーを加えてより高い粉砕効率で粉砕することができる（図１（B）参照）。ビーズミル装置には、異なるタイプ、型式のものが存在するが、リン酸カルシウム粒子をビーズによって微細に粉砕することが可能である限り、そのいずれであっても本発明のビーズミル装置として用いることができる。
本発明において、「ビーズミル装置」とは、粒子にメカノケミカル処理を施すために用いる粉砕機であって、粉砕メディアとして直径０．０１５～０．５ｍｍのビーズを用いるものをいう（図１（A）参照）。遊星型のビーズミル装置は、ベッセルに投入した粒子を自転と公転を交互に繰り返すことによって、粉砕メディアとして用いるビーズによって粒子に強い衝撃エネルギーを加えてより高い粉砕効率で粉砕することができる（図１（B）参照）。ビーズミル装置には、異なるタイプ、型式のものが存在するが、リン酸カルシウム粒子をビーズによって微細に粉砕することが可能である限り、そのいずれであっても本発明のビーズミル装置として用いることができる。
＜湿式粉砕＞
本発明において「湿式粉砕」とは、粉体と液体（溶剤）の混合であるスラリーとボール又はビーズを容器に投入して攪拌して粉砕する方法をいい、液体を混ぜずに（空気中で）粉砕する乾式粉砕と対置される。ボールミル処理／ビーズミル処理において乾式で粉砕すると、粉砕された粒子同士にどんどん荷重がかけられて詰まってしまい、粉砕中に固い凝集物ができやすくなってしまうので、本発明では湿式粉砕が用いられる。しかし、湿式粉砕でも、溶剤にＨ＋を解離し、極性を有する液体を用いると、粉砕された粒子が水素結合して凝集してしまうので、粉砕された粒子の凝集を避けるための方策を講じる必要がある。
本発明において「湿式粉砕」とは、粉体と液体（溶剤）の混合であるスラリーとボール又はビーズを容器に投入して攪拌して粉砕する方法をいい、液体を混ぜずに（空気中で）粉砕する乾式粉砕と対置される。ボールミル処理／ビーズミル処理において乾式で粉砕すると、粉砕された粒子同士にどんどん荷重がかけられて詰まってしまい、粉砕中に固い凝集物ができやすくなってしまうので、本発明では湿式粉砕が用いられる。しかし、湿式粉砕でも、溶剤にＨ＋を解離し、極性を有する液体を用いると、粉砕された粒子が水素結合して凝集してしまうので、粉砕された粒子の凝集を避けるための方策を講じる必要がある。
＜水素結合＞
講学上、水素結合（hydrogen bond）とは、電気陰性度が大きな原子（陰性原子）に共有結合で結びついた水素原子が、近傍に位置した窒素、酸素、硫黄、フッ素、π電子系などの孤立電子対とつくる非共有結合性の引力的相互作用をいうが、本発明において「水素結合」とは、ビーズミルによって微細に粉砕されてアモルファス化したリン酸カルシウム粒子に湿式粉砕に用いる溶剤から解離したＨ+が結合することによって電気的陰性度δ-を帯び、その状態で隣接するリン酸カルシウム粒子に結合したＨ+と電気的に引き合うことによって粒子相互に弱い電気的結合を生じる現象をいう。ビーズミルによる湿式粉砕の溶剤として水を用いると、水は極性分子であり、かつＨ＋を解離するので、ビーズミルで粉砕したリン酸カルシウム粒子は互いに水素結合しやすく、その結果粒子の凝集を生じやすい。アセトン（C3H6O）は、Ｈ＋を解離しない非極性分子であるので、水素結合を生じさせず、本発明の湿式粉砕に好適に用いることができる。粉砕時に水が多く存在すると、粉砕されたリン酸カルシウムが水と反応して生体内で溶解しにくいHAｐに変化してしまうため、アセトンを用いることによってこれを防ぐことが可能になるという利点もある。
講学上、水素結合（hydrogen bond）とは、電気陰性度が大きな原子（陰性原子）に共有結合で結びついた水素原子が、近傍に位置した窒素、酸素、硫黄、フッ素、π電子系などの孤立電子対とつくる非共有結合性の引力的相互作用をいうが、本発明において「水素結合」とは、ビーズミルによって微細に粉砕されてアモルファス化したリン酸カルシウム粒子に湿式粉砕に用いる溶剤から解離したＨ+が結合することによって電気的陰性度δ-を帯び、その状態で隣接するリン酸カルシウム粒子に結合したＨ+と電気的に引き合うことによって粒子相互に弱い電気的結合を生じる現象をいう。ビーズミルによる湿式粉砕の溶剤として水を用いると、水は極性分子であり、かつＨ＋を解離するので、ビーズミルで粉砕したリン酸カルシウム粒子は互いに水素結合しやすく、その結果粒子の凝集を生じやすい。アセトン（C3H6O）は、Ｈ＋を解離しない非極性分子であるので、水素結合を生じさせず、本発明の湿式粉砕に好適に用いることができる。粉砕時に水が多く存在すると、粉砕されたリン酸カルシウムが水と反応して生体内で溶解しにくいHAｐに変化してしまうため、アセトンを用いることによってこれを防ぐことが可能になるという利点もある。
＜金属イオン、半金属イオン＞
本発明において、「金属イオン」とは、マグネシウム、銀等の金属の金属塩粒子の粉体がビーズミルによる衝撃エネルギーを受けて金属塩粒子から金属イオンが分離したものをいう。本発明の好ましい実施態様において、金属塩粒子から分離した金属イオンはビーズミルによる衝撃エネルギーを受けて化学的ポテンシャルが高くなったリン酸カルシウム粒子と再結合する。
本発明において、「半金属イオン」とは、ケイ素、ホウ素等の半金属の半金属塩粒子の粉体がビーズミルによる衝撃エネルギーを受けて半金属塩粒子から半金属イオンが分離したものをいう。本発明の好ましい実施態様において、半金属塩粒子から分離した半金属イオンはビーズミルによる衝撃エネルギーを受けて化学的ポテンシャルが高くなったリン酸カルシウム粒子と再結合する。
本発明において、「金属イオン」とは、マグネシウム、銀等の金属の金属塩粒子の粉体がビーズミルによる衝撃エネルギーを受けて金属塩粒子から金属イオンが分離したものをいう。本発明の好ましい実施態様において、金属塩粒子から分離した金属イオンはビーズミルによる衝撃エネルギーを受けて化学的ポテンシャルが高くなったリン酸カルシウム粒子と再結合する。
本発明において、「半金属イオン」とは、ケイ素、ホウ素等の半金属の半金属塩粒子の粉体がビーズミルによる衝撃エネルギーを受けて半金属塩粒子から半金属イオンが分離したものをいう。本発明の好ましい実施態様において、半金属塩粒子から分離した半金属イオンはビーズミルによる衝撃エネルギーを受けて化学的ポテンシャルが高くなったリン酸カルシウム粒子と再結合する。
実施態様１（β－ＴＣＰ粒子にビーズミル処理を施してアモルファス化する。）
（１）１～５μｍの径を有するβ―ＴＣＰ粒子の粉体を遊星型ビーズミル装置のジルコニアポット（体積容量３０～６０ｍｌ）に直径０．６～１．４ｍｍのビーズ３５～５０ｇと共に両者の見掛け体積の比が１：２～４になる量投入する（ビーズのメディア径が大きいとビーズ間の隙間が大きくなって見掛け体積は大きくなり、逆にビーズのメディア径が小さいとビーズ間の隙間が小さくなって見掛け体積は小さくなる）。それに、アセトン１５～２０ｍｌを加え、遊星型ボールミル装置を所定の速度で公転及び自転させる。
（２）ビーズから衝撃を受けて、β―ＴＣＰ粒子が粉砕されて粒子径が０．１～１．２μｍに減少して（図２、３）比表面積が３～５倍に増大する（図４）と共に、β―ＴＣＰ粒子の結晶構造が部分的にアモルファス化して、結晶化度が５０～１０％に低下する（図５、図６）。粉砕によって微細化されたβ―TCP粒子の粉体は凝集を生じていない。
（３）アモルファス化したβ―ＴＣＰ粒子の粉体を水溶液（ｐＨ７．４０のｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝溶液）に浸すとβ―ＴＣＰが溶解して粒子からカルシウムイオンとリン酸イオンを溶出する（図７）。
（１）１～５μｍの径を有するβ―ＴＣＰ粒子の粉体を遊星型ビーズミル装置のジルコニアポット（体積容量３０～６０ｍｌ）に直径０．６～１．４ｍｍのビーズ３５～５０ｇと共に両者の見掛け体積の比が１：２～４になる量投入する（ビーズのメディア径が大きいとビーズ間の隙間が大きくなって見掛け体積は大きくなり、逆にビーズのメディア径が小さいとビーズ間の隙間が小さくなって見掛け体積は小さくなる）。それに、アセトン１５～２０ｍｌを加え、遊星型ボールミル装置を所定の速度で公転及び自転させる。
（２）ビーズから衝撃を受けて、β―ＴＣＰ粒子が粉砕されて粒子径が０．１～１．２μｍに減少して（図２、３）比表面積が３～５倍に増大する（図４）と共に、β―ＴＣＰ粒子の結晶構造が部分的にアモルファス化して、結晶化度が５０～１０％に低下する（図５、図６）。粉砕によって微細化されたβ―TCP粒子の粉体は凝集を生じていない。
（３）アモルファス化したβ―ＴＣＰ粒子の粉体を水溶液（ｐＨ７．４０のｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝溶液）に浸すとβ―ＴＣＰが溶解して粒子からカルシウムイオンとリン酸イオンを溶出する（図７）。
実施態様２（β－ＴＣＰ粒子をアモルファス化して金属イオンを担持させる）
（１）β―ＴＣＰ粒子の粉体と金属塩粒子の粉体を重量比０．９９～０．９9対０．０１～０．１の割合で混合し、粉体の混合物を遊星型ボールミル装置のジルコニアベッセル（体積容量３０～６０ｍｌ）にアセトン１５～２０ｍｌ及び直径０．６～１．４ｍｍのビーズ３５～５０ｇと共に投入し、遊星型ボールミル装置を所定の速度で公転及び自転させる。
（２）ビーズから衝撃を受けて、β―ＴＣＰ粒子が粉砕されて粒子径が減少して比表面積が増大すると共に、β―ＴＣＰ粒子の結晶構造が部分的にアモルファス化する。遊星型ボールミル装置のジルコニアベッセルに投入された金属塩粒子はビーズから衝撃を受けて粒子から金属イオンが分離し、分離した金属イオンがアモルファス化したβ―ＴＣＰ粒子のリン酸イオンに配位する。
（３）遊星型ボールミル装置の高速回転を一定時間継続した後静置することによって、前記アモルファス化したβ―ＴＣＰ粒子のリン酸イオンに金属塩粒子から分離した金属イオンが配位結合した状態で固定化される（図８，図９）。その後、粉体の混合物から金属塩粒子をふるいにかけて洗い流すことによって分離して、金属イオンを含有するβ―ＴＣＰ粒子を回収する。
（１）β―ＴＣＰ粒子の粉体と金属塩粒子の粉体を重量比０．９９～０．９9対０．０１～０．１の割合で混合し、粉体の混合物を遊星型ボールミル装置のジルコニアベッセル（体積容量３０～６０ｍｌ）にアセトン１５～２０ｍｌ及び直径０．６～１．４ｍｍのビーズ３５～５０ｇと共に投入し、遊星型ボールミル装置を所定の速度で公転及び自転させる。
（２）ビーズから衝撃を受けて、β―ＴＣＰ粒子が粉砕されて粒子径が減少して比表面積が増大すると共に、β―ＴＣＰ粒子の結晶構造が部分的にアモルファス化する。遊星型ボールミル装置のジルコニアベッセルに投入された金属塩粒子はビーズから衝撃を受けて粒子から金属イオンが分離し、分離した金属イオンがアモルファス化したβ―ＴＣＰ粒子のリン酸イオンに配位する。
（３）遊星型ボールミル装置の高速回転を一定時間継続した後静置することによって、前記アモルファス化したβ―ＴＣＰ粒子のリン酸イオンに金属塩粒子から分離した金属イオンが配位結合した状態で固定化される（図８，図９）。その後、粉体の混合物から金属塩粒子をふるいにかけて洗い流すことによって分離して、金属イオンを含有するβ―ＴＣＰ粒子を回収する。
ビーズミル処理によって結晶構造が部分的にアモルファス化したβ－ＴＣＰ粒子は、ビーズミル処理を経ていないβ－ＴＣＰ粒子よりも、水溶液や体液に対する溶解性が高く、水溶液や体液によって溶解されて早期にカルシウムイオンとリン酸イオンを溶出する（図７）。また、アモルファス化してイオン化したβ－ＴＣＰ粒子に結合している金属イオンは、β－ＴＣＰ粒子の溶解と伴い、カルシウムイオン・リン酸イオンと共に溶出される(図１０)。
ビーズミルによる粒子の粉砕とアモルファス相の形成、金属・半金属イオンの担持のメカニズムは必ずしも明らかでないが、本発明の発明者の知見によれば、ビーズミル装置のベッセルにビーズ（直径１ｍｍ程度）を入れて、リン酸カルシウム（β―ＴＣＰ）粉体と金属塩粒子粉体を投入して高速で回転させると、粉体を構成する粒子に激しい機械的衝撃による大きなエネルギーが与えられ、それによって、粒子を構成する結合が切れたりゆがめられたりすることが起こる。リン酸カルシウム粒子の結合が切れたり歪んだりすると、それらの化学ポテンシャル（これに物質量をかければエネルギーになる）は高い状態になる。一旦切れた結合では周囲状況によってはいつまでもその状態（イオン）ではいられないので、近傍のイオンと再結合してポテンシャルを下げようとする。リン酸カルシウム粒子にリン酸銀、酸化マグネシウムなどの金属塩粒子、又はケイ酸塩、ホウ素化合物等の半金属塩粒子が混在していると、これらの化合物にも同様なことが生じる。金属塩粒子又は半金属塩粒子から金属又は半金属イオンが分離し、分離した金属又は半金属イオンが、化学ポテンシャルが高い状態になったリン酸カルシウム粒子と再結合する。ボールミルを高速で回転させている間は、常に衝撃エネルギーはかかって来るので、最もポテンシャルの低い元通りの結合を作る時間が十分に与えられず、きれいに整列することができない状況が続く。少々エネルギーが高い状態でも単独で存在するよりはエネルギーは下がるので、イオンの配置はランダムな状態となり、粉砕が終了すると外からのエネルギーがかからなくなり、結果としてイオンの移動もできなくなるので、ほぼそのまま固化してアモルファスリン酸カルシウムとなる。粉砕混合されている環境下で、カルシウムイオンと銀イオンとリン酸イオン又はホウ酸イオンが共存している状態となり、それらがランダムに配置された（本来の化合物の結合より弱い）結合状態（アモルファス質）となる。
実施態様３（β―ＴＣＰ粒子をアモルファス化して半金属イオンを担持させる。）
（１）実施態様２と同様の方法で、β―ＴＣＰ粒子の粉体と半金属塩粒子の粉体を重量比０．９９～０．９対０．０１～０．１の割合で混合し、粉体の混合物を遊星型ボールミル装置のジルコニアベッセルに、所定量のアセトンとビーズと共に投入する。遊星型ボールミル装置を一定の速度で公転及び自転させ、それによって、β―ＴＣＰ粒子を粉砕することによって粒子径を減少させ、比表面積を増大させる。
（２）ビーズから衝撃を受けて、β―ＴＣＰ粒子の結晶構造が部分的にアモルファス化して部分的にイオン化し、半金属塩粒子から半金属イオンが分離して、前記分離した半金属イオンが前記β―ＴＣＰ粒子のリン酸イオンに配位する。
（３）遊星型ボールミル装置の高速回転を一定時間継続した後静置することによって、前記アモルファス化したβ―ＴＣＰ粒子のリン酸イオンに前記半金属塩粒子から分離した半金属イオンが配位結合した状態で固定化させ、固定化工程の後、前記粉体の混合物から半金属塩粒子をふるいにかけて洗い流すことによって分離して、半金属イオンを含有するβ―ＴＣＰ粒子を回収する。
（１）実施態様２と同様の方法で、β―ＴＣＰ粒子の粉体と半金属塩粒子の粉体を重量比０．９９～０．９対０．０１～０．１の割合で混合し、粉体の混合物を遊星型ボールミル装置のジルコニアベッセルに、所定量のアセトンとビーズと共に投入する。遊星型ボールミル装置を一定の速度で公転及び自転させ、それによって、β―ＴＣＰ粒子を粉砕することによって粒子径を減少させ、比表面積を増大させる。
（２）ビーズから衝撃を受けて、β―ＴＣＰ粒子の結晶構造が部分的にアモルファス化して部分的にイオン化し、半金属塩粒子から半金属イオンが分離して、前記分離した半金属イオンが前記β―ＴＣＰ粒子のリン酸イオンに配位する。
（３）遊星型ボールミル装置の高速回転を一定時間継続した後静置することによって、前記アモルファス化したβ―ＴＣＰ粒子のリン酸イオンに前記半金属塩粒子から分離した半金属イオンが配位結合した状態で固定化させ、固定化工程の後、前記粉体の混合物から半金属塩粒子をふるいにかけて洗い流すことによって分離して、半金属イオンを含有するβ―ＴＣＰ粒子を回収する。
ビーズミル処理によって結晶構造が部分的にアモルファス化したβ－ＴＣＰ粒子は、ビーズミル処理を経ていないβ－ＴＣＰ粒子よりも、体液に対する溶解性が高く、体液によって溶解されてカルシウムイオンとリン酸イオンを溶出する。また、アモルファス化してイオン化したβ－ＴＣＰ粒子に結合している半金属イオンは、β－ＴＣＰ粒子の溶解と伴い、カルシウムイオンとリン酸イオンと共に体内の患部に溶出されて、骨形成を促進する。
実施態様４（ＨＡｐ粒子をアモルファス化して金属イオン又は半金属イオンを担持させる）
（１）実施態様２と同様の方法で、HAｐ粒子の粉体と金属塩粒子又は半金属塩粒子の粉体を重量比０．９９～０．９対０．０１～０．１の割合で混合し、次いで、粉体の混合物を、遊星型ボールミル装置のジルコニアベッセルに、所定量のアセトン及び所定の直径を有するビーズと共に投入する。遊星型ボールミル装置を所定の速度で公転及び自転させる。
（２）ビーズから衝撃を受けて、ＨＡｐ粒子が粉砕されることによって粒子径が減少し、比表面積が増大して、ＨＡｐ粒子の結晶構造が部分的にアモルファス化して部分的にイオン化する。金属塩粒子又は半金属塩粒子から金属イオン又は半金属イオンが分離して、前記分離したイオンが前記ＨＡｐ粒子のリン酸イオンに配位する。
（３）前記遊星型ボールミル装置の高速回転を一定時間継続した後静置することによって、前記アモルファス化したＨＡｐ粒子のリン酸イオンに前記金属塩粒子又は半金属塩粒子から分離した金属又は半金属イオンが配位結合した状態で固定化させ、固定化工程の後、前記粉体の混合物から金属又は半金属塩粒子をふるいにかけて洗い流すことによって分離して、金属イオン又は半金属イオンを含有するＨＡｐ粒子を回収する。ＨＡｐをビーズミル処理すると、本来水に溶けないＨＡｐがアモルファス化した部分において溶解性を獲得する。
（１）実施態様２と同様の方法で、HAｐ粒子の粉体と金属塩粒子又は半金属塩粒子の粉体を重量比０．９９～０．９対０．０１～０．１の割合で混合し、次いで、粉体の混合物を、遊星型ボールミル装置のジルコニアベッセルに、所定量のアセトン及び所定の直径を有するビーズと共に投入する。遊星型ボールミル装置を所定の速度で公転及び自転させる。
（２）ビーズから衝撃を受けて、ＨＡｐ粒子が粉砕されることによって粒子径が減少し、比表面積が増大して、ＨＡｐ粒子の結晶構造が部分的にアモルファス化して部分的にイオン化する。金属塩粒子又は半金属塩粒子から金属イオン又は半金属イオンが分離して、前記分離したイオンが前記ＨＡｐ粒子のリン酸イオンに配位する。
（３）前記遊星型ボールミル装置の高速回転を一定時間継続した後静置することによって、前記アモルファス化したＨＡｐ粒子のリン酸イオンに前記金属塩粒子又は半金属塩粒子から分離した金属又は半金属イオンが配位結合した状態で固定化させ、固定化工程の後、前記粉体の混合物から金属又は半金属塩粒子をふるいにかけて洗い流すことによって分離して、金属イオン又は半金属イオンを含有するＨＡｐ粒子を回収する。ＨＡｐをビーズミル処理すると、本来水に溶けないＨＡｐがアモルファス化した部分において溶解性を獲得する。
実施態様５（アモルファス化したβ―ＴＣＰ粒子に銀イオンを担持させる。）
（１）β―ＴＣＰ粒子の粉体とリン酸銀塩粒子の粉体を重量比０．９９～０．９対０．０１～０．１の割合で混合する。粉体の混合物を、遊星型ボールミル装置のジルコニアベッセルに、所定量のアセトン及び所定の直径を有するビーズと共に投入する。遊星型ボールミル装置を一定の速度で公転及び自転させ、それによって、β―ＴＣＰ粒子を粉砕することによって粒子径を減少・比表面積を増大させる。
（２）ビーズから衝撃を受けて、β―ＴＣＰ粒子の結晶構造が部分的にアモルファス化して部分的にイオン化し、リン酸銀塩粒子から銀イオンが分離して、分離した銀イオンがβ―ＴＣＰ粒子のリン酸イオンに配位する。
（３）遊星型ボールミル装置の高速回転を一定時間継続した後静置することによって、アモルファス化したβ―ＴＣＰ粒子のリン酸イオンに金属塩粒子から分離した銀イオンが配位結合した状態で固定化させる。固定化工程の後、前記粉体の混合物からリン酸銀塩粒子をふるいにかけて洗い流すことによって分離して、銀イオンを含有するβ―ＴＣＰ粒子を回収する。
（１）β―ＴＣＰ粒子の粉体とリン酸銀塩粒子の粉体を重量比０．９９～０．９対０．０１～０．１の割合で混合する。粉体の混合物を、遊星型ボールミル装置のジルコニアベッセルに、所定量のアセトン及び所定の直径を有するビーズと共に投入する。遊星型ボールミル装置を一定の速度で公転及び自転させ、それによって、β―ＴＣＰ粒子を粉砕することによって粒子径を減少・比表面積を増大させる。
（２）ビーズから衝撃を受けて、β―ＴＣＰ粒子の結晶構造が部分的にアモルファス化して部分的にイオン化し、リン酸銀塩粒子から銀イオンが分離して、分離した銀イオンがβ―ＴＣＰ粒子のリン酸イオンに配位する。
（３）遊星型ボールミル装置の高速回転を一定時間継続した後静置することによって、アモルファス化したβ―ＴＣＰ粒子のリン酸イオンに金属塩粒子から分離した銀イオンが配位結合した状態で固定化させる。固定化工程の後、前記粉体の混合物からリン酸銀塩粒子をふるいにかけて洗い流すことによって分離して、銀イオンを含有するβ―ＴＣＰ粒子を回収する。
ビーズミル処理によって結晶構造が部分的にアモルファス化したβ－ＴＣＰ粒子は、ビーズミル処理を経ていないβ－ＴＣＰ粒子よりも、体液に対する溶解性が高く、体液によって溶解されて早期にカルシウムイオンとリン酸イオンを溶出する。また、アモルファス化してイオン化したβ－ＴＣＰ粒子に結合している銀イオンは、β－ＴＣＰ粒子の溶解と伴い、カルシウムイオンとリン酸イオンと共に体内の患部に溶出されて、抗菌性を発揮する。
実施態様６（アモルファス化したβ―TCP粒子を生分解性繊維に含有させる。）
（１）β―ＴＣＰ粒子とアモルファス化したβ―ＴＣＰ粒子とＰＤＬＬＧＡをアセトンに入れて攪拌混合し粒子分散液を調製する。β―ＴＣＰ粒子とアモルファス化したβ―ＴＣＰ粒子とＰＤＬＬＧＡの重量比は、３５％：３５％：３０％を代表例とする。
（２）調製した粒子分散液を紡糸溶液として、湿式紡糸法によって繊維径１００～１５０μｍの繊維を紡糸する。ＰＤＬＬＧＡはアモルファス質で、固有粘度が低いため、エレクトロスピニングによる紡糸・綿形状化は難しい。しかし、ＰＤＬＬＧＡはＬ体のみからなるＰＬＬＧＡよりも体液に接して分解されやすいので、早期の骨形成には適している。
（１）β―ＴＣＰ粒子とアモルファス化したβ―ＴＣＰ粒子とＰＤＬＬＧＡをアセトンに入れて攪拌混合し粒子分散液を調製する。β―ＴＣＰ粒子とアモルファス化したβ―ＴＣＰ粒子とＰＤＬＬＧＡの重量比は、３５％：３５％：３０％を代表例とする。
（２）調製した粒子分散液を紡糸溶液として、湿式紡糸法によって繊維径１００～１５０μｍの繊維を紡糸する。ＰＤＬＬＧＡはアモルファス質で、固有粘度が低いため、エレクトロスピニングによる紡糸・綿形状化は難しい。しかし、ＰＤＬＬＧＡはＬ体のみからなるＰＬＬＧＡよりも体液に接して分解されやすいので、早期の骨形成には適している。
アモルファス化したβ―ＴＣＰ粒子を含有するＰＤＬＬＧＡ樹脂繊維からなる骨再生材料を患部に埋植するとＰＤＬＬＧＡ樹脂が早期に溶解される。ＰＤＬＬＧＡ樹脂繊維に含有されたアモルファス化したβ―ＴＣＰ粒子は体液に接して早期に溶解して、カルシウムイオンとリン酸イオンを早期に患部に溶出する。
実験１
実験１
＜実験１の内容＞
（１）遊星型ビーズミル装置のジルコニアベッセル（体積容量４５ｍｌ）に直径１ｍｍのビーズ４０．５ｇとアセトン１３．５ｇ（＝１７ｍｌ）を入れた。ビーズ／アセトンを入れた状態で、ベッセルの８分目まで浸かった。
（２）そこに、β―TCP粒子（太平化学産業β－ＴＣＰ－１００, 粒径１～５μｍ）をビーズに対する見掛け体積の比が１：３になる量（β―ＴＣＰ粒子とビーズの合計に対するアセトンの重量比は１：７．５）を投入した。その状態で遊星型ボールミル装置を公転４００ｒｐｍ、自転８００ｒｐｍで高速回転させた。
（３）得られたβ―ＴＣＰ粒子（ｍ－ＴＣＰ粒子）をＳＥＭを用いて観察した後、粒径を測定した（ｎ＝２００）。また、窒素脱着法によって、粒子の比表面積を測定し、ＸＲＤ及びＴＥＭを用いて構造評価を行った。また、ｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝溶液（３７℃、ｐＨ７．４０）にｍ－ＴＣＰ粒子を浸漬し、ＩＣＰ－ＡＥＳ及びＸＲＤによってイオン溶出挙動と粒子の変化を調べた、
（１）遊星型ビーズミル装置のジルコニアベッセル（体積容量４５ｍｌ）に直径１ｍｍのビーズ４０．５ｇとアセトン１３．５ｇ（＝１７ｍｌ）を入れた。ビーズ／アセトンを入れた状態で、ベッセルの８分目まで浸かった。
（２）そこに、β―TCP粒子（太平化学産業β－ＴＣＰ－１００, 粒径１～５μｍ）をビーズに対する見掛け体積の比が１：３になる量（β―ＴＣＰ粒子とビーズの合計に対するアセトンの重量比は１：７．５）を投入した。その状態で遊星型ボールミル装置を公転４００ｒｐｍ、自転８００ｒｐｍで高速回転させた。
（３）得られたβ―ＴＣＰ粒子（ｍ－ＴＣＰ粒子）をＳＥＭを用いて観察した後、粒径を測定した（ｎ＝２００）。また、窒素脱着法によって、粒子の比表面積を測定し、ＸＲＤ及びＴＥＭを用いて構造評価を行った。また、ｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝溶液（３７℃、ｐＨ７．４０）にｍ－ＴＣＰ粒子を浸漬し、ＩＣＰ－ＡＥＳ及びＸＲＤによってイオン溶出挙動と粒子の変化を調べた、
＜実験１の結果＞
（i）ビーズミル処理によって、β－TCP粒子は平均径が約０．３５μｍまで減少し（図３）、比表面積は約４．４倍（８．８ｍ２／ｇ）になった（図４）。メディアが１ｍｍφと小さく、自転速度が高いことで、粒子に大きな力がかかり、１２０分という短時間で効果的に粉砕された。処理後に篩いにかけてビーズを粉末スラリーと分離して得られた粉末スラリーを乾燥して親指と人差し指ですってみると指頭に粉体を感じなかった。
（ii）ビーズミル処理した粒子のＸＲＤパターンでは、β―ＴＣＰに帰属されるピークと共にブロードなピークが見られた（図５）。この粒子の電子回折像では粒子全体でβ―ＴＣＰに帰属される回折点と共にハローパターンが確認された（図１１）。
（iii）ビーズミル処理した粒子を浸漬したｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝溶液では、浸漬開始から２４ｈまでにカルシウムイオンとリン酸イオンの急激な上昇がみられた。浸漬後の粒子のＸＲＤパターンではハイドロキシアパタイト（ＨＡ）に帰属されるピークが新たに見られた（図１２）。急激なイオン濃度の上昇によってリン酸カルシウム相の過飽和度が上昇し、ＨＡが析出したと考えられる。
（vi）実験から、ビーズミル処理を行うことで、β―ＴＣＰ粒子の一部を短時間でアモルファス化することができ、粒子の溶解性を向上できることがわかった。
（i）ビーズミル処理によって、β－TCP粒子は平均径が約０．３５μｍまで減少し（図３）、比表面積は約４．４倍（８．８ｍ２／ｇ）になった（図４）。メディアが１ｍｍφと小さく、自転速度が高いことで、粒子に大きな力がかかり、１２０分という短時間で効果的に粉砕された。処理後に篩いにかけてビーズを粉末スラリーと分離して得られた粉末スラリーを乾燥して親指と人差し指ですってみると指頭に粉体を感じなかった。
（ii）ビーズミル処理した粒子のＸＲＤパターンでは、β―ＴＣＰに帰属されるピークと共にブロードなピークが見られた（図５）。この粒子の電子回折像では粒子全体でβ―ＴＣＰに帰属される回折点と共にハローパターンが確認された（図１１）。
（iii）ビーズミル処理した粒子を浸漬したｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝溶液では、浸漬開始から２４ｈまでにカルシウムイオンとリン酸イオンの急激な上昇がみられた。浸漬後の粒子のＸＲＤパターンではハイドロキシアパタイト（ＨＡ）に帰属されるピークが新たに見られた（図１２）。急激なイオン濃度の上昇によってリン酸カルシウム相の過飽和度が上昇し、ＨＡが析出したと考えられる。
（vi）実験から、ビーズミル処理を行うことで、β―ＴＣＰ粒子の一部を短時間でアモルファス化することができ、粒子の溶解性を向上できることがわかった。
比較実験１
実験１と同様の条件で、遊星型ビーズミル装置を用いてβ―ＴＣＰ粒子を湿式粉砕した。但し、湿式粉砕の溶剤として同量の水を用いた。
結果は、水を使って粉砕した場合には、篩いにあけて分離する際にすぐには流れずビーズ場に絡まっている感じであった。得られた粉末スラリーを乾燥して親指と人差し指ですってみるとざらついた感じを指頭に受けた。発明者の経験では、ざらついた感じを受ける場合はおよそ径が１０μｍ以上に凝集している。
また、水で粉砕したもののＸＲＤから、アセトンで粉砕したものはβ-ＴＣＰのピークが残存し、アモルファス相の生成によるハローピークが２５～４０°に見られた一方、水で粉砕したものは、β－ＴＣＰのピークは見られず、ＨＡのピークのみが見られた。ハローピークは確認できなかった。（図１３）。粉砕によって一旦アモルファス化したリン酸カルシウムが水と反応してアパタイトが生成したと考えられる。
実験１と同様の条件で、遊星型ビーズミル装置を用いてβ―ＴＣＰ粒子を湿式粉砕した。但し、湿式粉砕の溶剤として同量の水を用いた。
結果は、水を使って粉砕した場合には、篩いにあけて分離する際にすぐには流れずビーズ場に絡まっている感じであった。得られた粉末スラリーを乾燥して親指と人差し指ですってみるとざらついた感じを指頭に受けた。発明者の経験では、ざらついた感じを受ける場合はおよそ径が１０μｍ以上に凝集している。
また、水で粉砕したもののＸＲＤから、アセトンで粉砕したものはβ-ＴＣＰのピークが残存し、アモルファス相の生成によるハローピークが２５～４０°に見られた一方、水で粉砕したものは、β－ＴＣＰのピークは見られず、ＨＡのピークのみが見られた。ハローピークは確認できなかった。（図１３）。粉砕によって一旦アモルファス化したリン酸カルシウムが水と反応してアパタイトが生成したと考えられる。
実験２
＜実験２の内容＞
（１）β―ＴＣＰ粉体とＡｇ３ＰＯ４粉体を重量比９９対１または９５対５の割合で混合して、混合粉体１．８ｇを調製した。
（２）遊星型ボールミル装置のジルコニアベッセル（体積容量４５ｍｌ）に、直径１ｍｍのビーズ４０．５ｇとアセトン１３．５ｇ（＝１７ｍｌ）を入れた。ビーズ／アセトンを入れた状態で、ベッセルの８分目程度まで浸かった。そこに、前記調製した混合粉体１．８ｇを投入して、ボールミル装置を公転４００ｒｐｍ、自転８００ｒｐｍで高速回転させた。
（３）遊星型ボールミル装置を高速回転させると、β―ＴＣＰ粒子の結晶構造がビーズから衝撃を受けて部分的にアモルファス化した。ビーズの衝撃を受けてＡｇ３ＰＯ４粒子からＡｇイオンが分離して、分離したＡｇイオン（正）がβ―ＴＣＰ粒子のリン酸イオン（負）に配位した。
（４）前記遊星型ボールミル装置の高速回転を２時間継続した後静置することによって、アモルファス化したβ―ＴＣＰ粒子のリン酸イオンにＡｇ３ＰＯ４粒子から分離したＡｇイオンが配位結合した状態で固定化させた。
（５）前記固定化工程の後、前記粉体の混合物からＡｇ３ＰＯ４粒子をふるいにかけて洗い流すことによって分離して、銀イオンを含有するβ―ＴＣＰ粒子を回収した。
＜実験２の内容＞
（１）β―ＴＣＰ粉体とＡｇ３ＰＯ４粉体を重量比９９対１または９５対５の割合で混合して、混合粉体１．８ｇを調製した。
（２）遊星型ボールミル装置のジルコニアベッセル（体積容量４５ｍｌ）に、直径１ｍｍのビーズ４０．５ｇとアセトン１３．５ｇ（＝１７ｍｌ）を入れた。ビーズ／アセトンを入れた状態で、ベッセルの８分目程度まで浸かった。そこに、前記調製した混合粉体１．８ｇを投入して、ボールミル装置を公転４００ｒｐｍ、自転８００ｒｐｍで高速回転させた。
（３）遊星型ボールミル装置を高速回転させると、β―ＴＣＰ粒子の結晶構造がビーズから衝撃を受けて部分的にアモルファス化した。ビーズの衝撃を受けてＡｇ３ＰＯ４粒子からＡｇイオンが分離して、分離したＡｇイオン（正）がβ―ＴＣＰ粒子のリン酸イオン（負）に配位した。
（４）前記遊星型ボールミル装置の高速回転を２時間継続した後静置することによって、アモルファス化したβ―ＴＣＰ粒子のリン酸イオンにＡｇ３ＰＯ４粒子から分離したＡｇイオンが配位結合した状態で固定化させた。
（５）前記固定化工程の後、前記粉体の混合物からＡｇ３ＰＯ４粒子をふるいにかけて洗い流すことによって分離して、銀イオンを含有するβ―ＴＣＰ粒子を回収した。
＜実験２の結果＞
(i) 使用したビーズは、直径が１ｍｍのものを用いたが、１ｍｍであれば、１２５μｍ程度の目開きのふるいにかけてアセトンで洗い流すだけで、おおよそ回収できた。ビーズの直径が１ｍｍよりも小さいものを用いると、粉砕の効果は上がるが、ビーズが落ちない目開きの小さいふるいを使わねばならなくなるので、回収に時間を要する。
(ii) Ａｇ３ＰＯ４粒子とβ―ＴＣＰ粒子に湿式ビーズミル処理を行うことで調製した粒子の粉体をＨＥＰＥＳ緩衝溶液（ｐＨ７．４０）に浸漬した後ＩＣＰ―ＡＥＳを用いて溶液のイオン濃度を測定したところ、Ａｇイオンの溶出が確認された（図１０）。
(i) 使用したビーズは、直径が１ｍｍのものを用いたが、１ｍｍであれば、１２５μｍ程度の目開きのふるいにかけてアセトンで洗い流すだけで、おおよそ回収できた。ビーズの直径が１ｍｍよりも小さいものを用いると、粉砕の効果は上がるが、ビーズが落ちない目開きの小さいふるいを使わねばならなくなるので、回収に時間を要する。
(ii) Ａｇ３ＰＯ４粒子とβ―ＴＣＰ粒子に湿式ビーズミル処理を行うことで調製した粒子の粉体をＨＥＰＥＳ緩衝溶液（ｐＨ７．４０）に浸漬した後ＩＣＰ―ＡＥＳを用いて溶液のイオン濃度を測定したところ、Ａｇイオンの溶出が確認された（図１０）。
実験３
＜実験３の内容＞
（１）β―ＴＣＰ粉体（太平化学産業製）とB2O3粉体（特級、キシダ化学製）を重量比１０～３０対９０～７０の割合で混合して、混合粉体１．８ｇを調製した。
（２）遊星型ボールミル装置のジルコニアベッセル（体積容量４５ｍｌ）に、直径１ｍｍのビーズ４０．５ｇとアセトン１３．５ｇ（＝１７ｍｌ）を入れた。ビーズ／アセトンを入れた状態で、ベッセルの８分目程度まで浸かった。そこに、前記調製した混合粉体１．８ｇを投入して、ボールミル装置を公転４００ｒｐｍ、自転８００ｒｐｍで高速回転させた。
（３）遊星型ボールミル装置を高速回転させると、β―ＴＣＰ粒子の結晶構造がビーズから衝撃を受けて部分的にアモルファス化した。同時に、ビーズの衝撃によりＢ２Ｏ３粒子の結合の一部にもひずみや破壊あるいは新たな結合を生じさせてアモルファス化した。
（４）前記遊星型ボールミル装置の高速回転を２時間継続した後静置することによって、前記アモルファス化したβ―TCP相にアモルファスＢ２Ｏ３粒子が融合した状態とした。
（５）前記固定化工程の後、前記処理物をふるいにかけてアセトンで洗い流すことによって分離して、ホウ素イオンを含有するリン酸カルシウム粒子を回収した。
＜実験３の内容＞
（１）β―ＴＣＰ粉体（太平化学産業製）とB2O3粉体（特級、キシダ化学製）を重量比１０～３０対９０～７０の割合で混合して、混合粉体１．８ｇを調製した。
（２）遊星型ボールミル装置のジルコニアベッセル（体積容量４５ｍｌ）に、直径１ｍｍのビーズ４０．５ｇとアセトン１３．５ｇ（＝１７ｍｌ）を入れた。ビーズ／アセトンを入れた状態で、ベッセルの８分目程度まで浸かった。そこに、前記調製した混合粉体１．８ｇを投入して、ボールミル装置を公転４００ｒｐｍ、自転８００ｒｐｍで高速回転させた。
（３）遊星型ボールミル装置を高速回転させると、β―ＴＣＰ粒子の結晶構造がビーズから衝撃を受けて部分的にアモルファス化した。同時に、ビーズの衝撃によりＢ２Ｏ３粒子の結合の一部にもひずみや破壊あるいは新たな結合を生じさせてアモルファス化した。
（４）前記遊星型ボールミル装置の高速回転を２時間継続した後静置することによって、前記アモルファス化したβ―TCP相にアモルファスＢ２Ｏ３粒子が融合した状態とした。
（５）前記固定化工程の後、前記処理物をふるいにかけてアセトンで洗い流すことによって分離して、ホウ素イオンを含有するリン酸カルシウム粒子を回収した。
＜実験３の結果＞
（ｉ）β―ＴＣＰ粉体とＢ２Ｏ３粉体を共存させて粉砕して得られた粒子の大きさは約０．１μｍ～１μｍで、形状は様々だった（図１４）。また、ホウ素の添加量増加に伴い、凝集している粒子が増加した。固液分離や乾燥の過程でホウ素が大気中の水と反応したことで凝集が起こったと考えられ、水分との反応性の高い粉体であると考えられた。
（ｉｉ）ＥＤＳの元素マッピング（図１５）から、Ｂ，Ｃａ，Ｐが均一に分布していることが示された。ホウ素 (Ｂ＿Ｋα) は低エネルギー位置に検出されるため精度的に問題はあるものの、スペクトルからは存在していることは言えると判断できる。そこで、マッピングした場合、粒子全体に分布している様子が見られ、カルシウム (Ｃａ＿Ｋα) やリン (Ｐ＿Ｋα) と同じ場所に存在した。よって、作製した粒子中にホウ素が分散して取り込まれていると考えられる。
（ｉｉｉ）得られた粒子のＸＲＤパターン（図１６）では、β－ＴＣＰに帰属されるピーク（●）と、アモルファス相に起因するハローピークが確認された。ホウ素の導入はメカノケミカル処理によるβ－ＴＣＰのアモルファス化を阻害しないと考えられ、図３の結果と合わせてホウ素もアモルファス相に取り込まれていると考えられた。また、２０％および３０％B2O3を混合した場合にはホウ酸に帰属されるピーク（◇）が確認された。粉砕後の過程や測定時に大気中の水と酸化ホウ素が反応してホウ酸が生成したと考えられる。
（ｉｖ） 図１７に得られた粒子の１１Ｂ ＭＡＳ－ＮＭＲスペクトルを示す。ホウ素はＴ構造（酸素３配位）、Ｑ構造（酸素４配位）で存在することが示された。図１８に３１Ｐ ＭＡＳ－ＮＭＲスペクトルを示す。ホウ素の添加により、高磁場側 (－５ｐｐｍ付近) にＢ－Ｏ－Ｐ結合に関係するピークが新たに確認された。つまり、このメカノケミカル処理によって、ホウ素はリン酸カルシウムとともにアモルファス相に取り込まれて化学結合を作っている。
（ｖ）ｔｒｉｓ－Ｈｃｌ緩衝溶液への浸漬試験 (図１９) から、ホウ酸イオンの溶出量はホウ素の添加量に大きく依存した。浸漬６ｈ以降にイオン濃度に変化が見られず、ホウ素は全て浸漬初期に溶出した。ホウ素添加しないものは、初期に溶出したカルシウムイオン、リン酸イオンの濃度が浸漬２４ｈ以降に減少した。これは、浸漬後のＸＲＤパターン (図２０) からＨＡの析出に起因すると考えられる。ホウ素を含む試料については、イオン濃度の減少が速く、ＸＲＤパターンにおいてＨＡの析出が活発であることがわかった。ホウ酸塩ガラス(アモルファス質)は化学耐久性が低く、溶液中でＢ－Ｏネットワーク構造が急速に分解されることで各種イオンが溶出する。これにより、カルシウムイオン、リン酸イオンの濃度が高くなり、またｐＨも高まるので、ＨＡの析出が起こりやすくなる。擬似生理環境下でのＨＡの生成は材料の骨形成性に優れることと関係しており、その速度を高められることは、Ｂ２Ｏ３を含有させることの生体材料としての有用さを示している。
（ｉ）β―ＴＣＰ粉体とＢ２Ｏ３粉体を共存させて粉砕して得られた粒子の大きさは約０．１μｍ～１μｍで、形状は様々だった（図１４）。また、ホウ素の添加量増加に伴い、凝集している粒子が増加した。固液分離や乾燥の過程でホウ素が大気中の水と反応したことで凝集が起こったと考えられ、水分との反応性の高い粉体であると考えられた。
（ｉｉ）ＥＤＳの元素マッピング（図１５）から、Ｂ，Ｃａ，Ｐが均一に分布していることが示された。ホウ素 (Ｂ＿Ｋα) は低エネルギー位置に検出されるため精度的に問題はあるものの、スペクトルからは存在していることは言えると判断できる。そこで、マッピングした場合、粒子全体に分布している様子が見られ、カルシウム (Ｃａ＿Ｋα) やリン (Ｐ＿Ｋα) と同じ場所に存在した。よって、作製した粒子中にホウ素が分散して取り込まれていると考えられる。
（ｉｉｉ）得られた粒子のＸＲＤパターン（図１６）では、β－ＴＣＰに帰属されるピーク（●）と、アモルファス相に起因するハローピークが確認された。ホウ素の導入はメカノケミカル処理によるβ－ＴＣＰのアモルファス化を阻害しないと考えられ、図３の結果と合わせてホウ素もアモルファス相に取り込まれていると考えられた。また、２０％および３０％B2O3を混合した場合にはホウ酸に帰属されるピーク（◇）が確認された。粉砕後の過程や測定時に大気中の水と酸化ホウ素が反応してホウ酸が生成したと考えられる。
（ｉｖ） 図１７に得られた粒子の１１Ｂ ＭＡＳ－ＮＭＲスペクトルを示す。ホウ素はＴ構造（酸素３配位）、Ｑ構造（酸素４配位）で存在することが示された。図１８に３１Ｐ ＭＡＳ－ＮＭＲスペクトルを示す。ホウ素の添加により、高磁場側 (－５ｐｐｍ付近) にＢ－Ｏ－Ｐ結合に関係するピークが新たに確認された。つまり、このメカノケミカル処理によって、ホウ素はリン酸カルシウムとともにアモルファス相に取り込まれて化学結合を作っている。
（ｖ）ｔｒｉｓ－Ｈｃｌ緩衝溶液への浸漬試験 (図１９) から、ホウ酸イオンの溶出量はホウ素の添加量に大きく依存した。浸漬６ｈ以降にイオン濃度に変化が見られず、ホウ素は全て浸漬初期に溶出した。ホウ素添加しないものは、初期に溶出したカルシウムイオン、リン酸イオンの濃度が浸漬２４ｈ以降に減少した。これは、浸漬後のＸＲＤパターン (図２０) からＨＡの析出に起因すると考えられる。ホウ素を含む試料については、イオン濃度の減少が速く、ＸＲＤパターンにおいてＨＡの析出が活発であることがわかった。ホウ酸塩ガラス(アモルファス質)は化学耐久性が低く、溶液中でＢ－Ｏネットワーク構造が急速に分解されることで各種イオンが溶出する。これにより、カルシウムイオン、リン酸イオンの濃度が高くなり、またｐＨも高まるので、ＨＡの析出が起こりやすくなる。擬似生理環境下でのＨＡの生成は材料の骨形成性に優れることと関係しており、その速度を高められることは、Ｂ２Ｏ３を含有させることの生体材料としての有用さを示している。
実験４
＜実験４の内容＞
（１）β―ＴＣＰ粉体（太平化学産業製）と非晶質シリカ粉体（ＳＹＬＩＳＩＡ，富士シリシア製）を重量比９５～９０対５～１０の割合で混合して、混合粉体１．８ｇを調製した。
（２）遊星型ボールミル装置のジルコニアベッセル（体積容量４５ｍｌ）に、直径１ｍｍのビーズ４０．５ｇとアセトン１３．５ｇ（＝１７ｍｌ）を入れた。ビーズ／アセトンを入れた状態で、ベッセルの８分目程度まで浸かった。そこに、前記調製した混合粉体１．８ｇを投入して、ボールミル装置を公転４５０ｒｐｍ、自転８２０ｒｐｍで高速回転させた。
（３）遊星型ボールミル装置を高速回転させると、β―ＴＣＰ粒子の結晶構造がビーズから衝撃を受けて部分的にアモルファス化した。シリカ原料はゾルゲル法で作製されたアモルファス粉体である。
（４）前記遊星型ボールミル装置の高速回転を２時間継続した後静置することによって、前記アモルファス化したβ―ＴＣＰ相にアモルファスシリカ粒子が融合した状態とした。
（５）前記固定化工程の後、前記処理物をふるいにかけてアセトンで洗い流すことによって分離して、ケイ酸イオンを含有するリン酸カルシウム粒子を回収した。
＜実験４の内容＞
（１）β―ＴＣＰ粉体（太平化学産業製）と非晶質シリカ粉体（ＳＹＬＩＳＩＡ，富士シリシア製）を重量比９５～９０対５～１０の割合で混合して、混合粉体１．８ｇを調製した。
（２）遊星型ボールミル装置のジルコニアベッセル（体積容量４５ｍｌ）に、直径１ｍｍのビーズ４０．５ｇとアセトン１３．５ｇ（＝１７ｍｌ）を入れた。ビーズ／アセトンを入れた状態で、ベッセルの８分目程度まで浸かった。そこに、前記調製した混合粉体１．８ｇを投入して、ボールミル装置を公転４５０ｒｐｍ、自転８２０ｒｐｍで高速回転させた。
（３）遊星型ボールミル装置を高速回転させると、β―ＴＣＰ粒子の結晶構造がビーズから衝撃を受けて部分的にアモルファス化した。シリカ原料はゾルゲル法で作製されたアモルファス粉体である。
（４）前記遊星型ボールミル装置の高速回転を２時間継続した後静置することによって、前記アモルファス化したβ―ＴＣＰ相にアモルファスシリカ粒子が融合した状態とした。
（５）前記固定化工程の後、前記処理物をふるいにかけてアセトンで洗い流すことによって分離して、ケイ酸イオンを含有するリン酸カルシウム粒子を回収した。
＜実験４の結果＞
図２１のXRDパターンから、シリカを混合してもβ-TCPのアモルファス化は進むことがわかった。混合したシリカはゾルゲル法で作製されたアモルファス粉体であるため、XRDパターンには現れない。
図２２のEDSマッピング結果より、ケイ素はリンやカルシウムとほぼ同じ位置に存在し、１～５の各ポイントでもスペクトルに大きな違いはなく、全体に分布していることがわかった。
５％のシリカを混合した粒子５０ｍｇをｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝溶液（３７℃、ｐＨ７．４０）２０ｍｌに浸漬した後のイオン量を調べたところ（図２３）、カルシウムイオンとリン酸イオンは浸漬後１ｈで急激に増加しその後徐々に減少した。図２４のＸＲＤパターンからＨＡが生成していることがわかった。このためカルシウムイオンとリン酸イオンが消費されたため減少した。一方、ケイ素は時間とともに徐々に溶出していくことがわかったが、２４ｈ以降では徐々に溶出量が減少していくように見える。これは生成するＨＡ中に一部取り込まれているためと予想される。ケイ酸イオンは骨形成を促進する効果があることが知られているので、このような溶出挙動は好ましいものである。
図２１のXRDパターンから、シリカを混合してもβ-TCPのアモルファス化は進むことがわかった。混合したシリカはゾルゲル法で作製されたアモルファス粉体であるため、XRDパターンには現れない。
図２２のEDSマッピング結果より、ケイ素はリンやカルシウムとほぼ同じ位置に存在し、１～５の各ポイントでもスペクトルに大きな違いはなく、全体に分布していることがわかった。
５％のシリカを混合した粒子５０ｍｇをｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝溶液（３７℃、ｐＨ７．４０）２０ｍｌに浸漬した後のイオン量を調べたところ（図２３）、カルシウムイオンとリン酸イオンは浸漬後１ｈで急激に増加しその後徐々に減少した。図２４のＸＲＤパターンからＨＡが生成していることがわかった。このためカルシウムイオンとリン酸イオンが消費されたため減少した。一方、ケイ素は時間とともに徐々に溶出していくことがわかったが、２４ｈ以降では徐々に溶出量が減少していくように見える。これは生成するＨＡ中に一部取り込まれているためと予想される。ケイ酸イオンは骨形成を促進する効果があることが知られているので、このような溶出挙動は好ましいものである。
実験５
＜実験５の内容＞
実験１で調製したビーズミル処理リン酸カルシウム粒子粉体（ｍ－ＴＣＰ）とポリ（D,L乳酸ーグルコール酸）共重合体（ＰＤＬＬＧＡ）のペレットを７０：３０の重量比で混合し、混合物をアセトン溶液に投入して攪拌して分散させることで、紡糸溶液を調製した。粉体量とアセトンの比率を１：６とした。
調製した紡糸溶液を湿式紡糸法装置のシリンジに充填して、充填された紡糸溶液をノズルから押し出すことによって、ＰＤＬＬＧＡ３０重量％、リン酸カルシウム粒子７０重量％含む、生分解性繊維を作製した（Ｆｉｂｅｒ Ａ）。
また、β－ＴＣＰ：ｍ－ＴＣＰ：ＰＤＬＬＧＡの重量比が３５：３５：３０とした繊維（Ｆｉｂｅｒ Ｂ）、ｍ－ＴＣＰを含まないβ－ＴＣＰ：ＰＤＬＬＧＡの重量比が７０：３０とした繊維（Ｆｉｂｅｒ Ｃ）を比較のために上記と同様の方法にて作製した。ただし、粉体量とアセトンの比率を１：５とした。
＜実験５の結果＞
（ｉ）ｍ－ＴＣＰ粒子粉体は凝集していないので、粉体を樹脂と共に溶剤に投入して攪拌することによって、粒子が液中に分散した紡糸溶液を容易に調製することができた。
（ｉｉ）一方、β－ＴＣＰとｍ－ＴＣＰをともに含有する繊維（Ｆｉｂｅｒ Ｂ）を作製するためには、それらの粒度が異なるために粒径の大きいβ－ＴＣＰの沈降をできる限り防ぐ必要があったため、粘性を上げた紡糸溶液を作製することで、比較的良好に粒子分散した繊維を得ることができた。β－ＴＣＰのみを分散した場合（Fiber C）も同様に、粘性を上げた紡糸溶液（粉体量とアセトンの比率が１：５）を作製することで、比較的良好に粒子分散した繊維を得ることができた。
（ｉｉｉ）Ｆｉｂｅｒ Ａ，Ｂ，Ｃのそれぞれ２０ｍｇを、ｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝溶液（３７℃、ｐＨ７．４０）２０ｍｌに浸漬した後のイオン量を調べたところ（図２５）、６ｈ浸漬において、Ｆｉｂｅｒ Ａ，ＢではＦｉｂｅｒ Ｃと比較して６～７倍のカルシウムイオン、リン酸イオンを溶出した。ｍ－ＴＣＰ中のアモルファス相の溶解に起因すると考えられる。Ｆｉｂｅｒ Ａでは７２ｈ浸漬後の各イオン量が減少した。ＸＲＤからＨＡが生成していることが確認された（図２６）。このため、カルシウムイオンとリン酸イオンが消費されたため減少したといえる。
これらの結果から、ｍ－ＴＣＰを生分解性繊維として用いることで積極的なカルシウムイオンとリン酸イオンを溶出させる機能が付与されることが明らかとなった。
＜実験５の内容＞
実験１で調製したビーズミル処理リン酸カルシウム粒子粉体（ｍ－ＴＣＰ）とポリ（D,L乳酸ーグルコール酸）共重合体（ＰＤＬＬＧＡ）のペレットを７０：３０の重量比で混合し、混合物をアセトン溶液に投入して攪拌して分散させることで、紡糸溶液を調製した。粉体量とアセトンの比率を１：６とした。
調製した紡糸溶液を湿式紡糸法装置のシリンジに充填して、充填された紡糸溶液をノズルから押し出すことによって、ＰＤＬＬＧＡ３０重量％、リン酸カルシウム粒子７０重量％含む、生分解性繊維を作製した（Ｆｉｂｅｒ Ａ）。
また、β－ＴＣＰ：ｍ－ＴＣＰ：ＰＤＬＬＧＡの重量比が３５：３５：３０とした繊維（Ｆｉｂｅｒ Ｂ）、ｍ－ＴＣＰを含まないβ－ＴＣＰ：ＰＤＬＬＧＡの重量比が７０：３０とした繊維（Ｆｉｂｅｒ Ｃ）を比較のために上記と同様の方法にて作製した。ただし、粉体量とアセトンの比率を１：５とした。
＜実験５の結果＞
（ｉ）ｍ－ＴＣＰ粒子粉体は凝集していないので、粉体を樹脂と共に溶剤に投入して攪拌することによって、粒子が液中に分散した紡糸溶液を容易に調製することができた。
（ｉｉ）一方、β－ＴＣＰとｍ－ＴＣＰをともに含有する繊維（Ｆｉｂｅｒ Ｂ）を作製するためには、それらの粒度が異なるために粒径の大きいβ－ＴＣＰの沈降をできる限り防ぐ必要があったため、粘性を上げた紡糸溶液を作製することで、比較的良好に粒子分散した繊維を得ることができた。β－ＴＣＰのみを分散した場合（Fiber C）も同様に、粘性を上げた紡糸溶液（粉体量とアセトンの比率が１：５）を作製することで、比較的良好に粒子分散した繊維を得ることができた。
（ｉｉｉ）Ｆｉｂｅｒ Ａ，Ｂ，Ｃのそれぞれ２０ｍｇを、ｔｒｉｓ－ＨＣｌ緩衝溶液（３７℃、ｐＨ７．４０）２０ｍｌに浸漬した後のイオン量を調べたところ（図２５）、６ｈ浸漬において、Ｆｉｂｅｒ Ａ，ＢではＦｉｂｅｒ Ｃと比較して６～７倍のカルシウムイオン、リン酸イオンを溶出した。ｍ－ＴＣＰ中のアモルファス相の溶解に起因すると考えられる。Ｆｉｂｅｒ Ａでは７２ｈ浸漬後の各イオン量が減少した。ＸＲＤからＨＡが生成していることが確認された（図２６）。このため、カルシウムイオンとリン酸イオンが消費されたため減少したといえる。
これらの結果から、ｍ－ＴＣＰを生分解性繊維として用いることで積極的なカルシウムイオンとリン酸イオンを溶出させる機能が付与されることが明らかとなった。
以上、本発明を本発明の実施態様に即して説明したが、本発明の範囲はこれらの実施態様に限定されるものではなく、本出願の特許請求の範囲の記載によってのみ限定されるべきものである。
Claims (13)
- ビーズミル装置を用いて結晶質リン酸カルシウム粒子を湿式粉砕してアモルファスリン酸カルシウムに改質する方法であって、
ビーズミル装置のベッセルに、１～５μｍの径を有する結晶質リン酸カルシウム粒子の粉体とメディア径０．０１５～２．０ｍｍのビーズを、前者と後者の見掛け体積の比が１：２～４となる量投入し、
前記ベッセル中の前記結晶質リン酸カルシウム粒子粉体と前記ビーズの混合物に対してアセトンを、前者と後者の重量比が1：５～１０となる量投入して攪拌することによって、前記アセトンに前記リン酸カルシウム粒子とビーズを含んだスラリーを調製し、
前記スラリーが前記ベッセルに収容された状態で、前記ビーズミル装置を所定の回転毎分で所定の時間回転させ、それによって、前記スラリーに含まれた前記結晶質リン酸カルシウム粒子の粉体を凝集させることなく０．１～１．２μｍの粒径に粉砕し、前記ビーズから衝撃を受けて前記結晶質リン酸カルシウム粒子が部分的にアモルファス化して結晶化度が５０～１０％に低下する 、
前記ビーズミル装置を用いて結晶質リン酸カルシウム粒子を湿式粉砕してアモルファスリン酸カルシウムに改質する方法。
- 前記ビーズミル装置は自転・公転の機能を備える遊星型の装置を用いる、請求項１に記載の方法。
- 前記結晶質リン酸カルシウム粒子はβ―TCP又はHAｐである、請求項１又は２に記載の方法。
- 前記結晶質リン酸カルシウム粒子の粉体と金属塩粒子又は半金属塩粒子の粉体を重量比0.99～0.9対0.01～0.1の割合で混合し、前記粉体の混合物を遊星型ビーズミル装置のベッセルに所定量のアセトン及びビーズと共に投入して、前記遊星型ビーズミル装置を所定の回転毎分で高速回転させ、それによって、アモルファス化したリン酸カルシウム粒子のリン酸イオンに前記金属塩粒子又は半金属塩粒子から分離した金属イオン又は半金属イオンを配位させる、請求項１又は２に記載の方法。
- 前記金属塩はリン酸銀である、請求項４に記載の方法。
- 前記半金属塩はケイ酸塩又はホウ酸塩である、請求項４に記載の方法。
- アモルファス質に改質されたリン酸カルシウム粒子を含有する生分解性繊維からなる骨再生材料の製造方法であって、
ビーズミル装置のベッセルに、１～５μｍの径を有する結晶質リン酸カルシウム粒子の粉体とメディア径０．０１５～２．０ｍｍのビーズを、前者と後者の見掛け体積の比が１：２～４となる量投入し、
前記ベッセル中の前記結晶質リン酸カルシウム粒子粉体と前記ビーズの混合物に対してアセトンを、前者と後者の重量比が１：５～１０となる量投入して攪拌することによって、前記アセトンに前記リン酸カルシウム粒子とビーズを含んだスラリーを調製し、
前記スラリーが前記ベッセルに収容された状態で、前記ビーズミル装置を所定の回転毎分で所定の時間回転させ、それによって、前記スラリーに含まれた前記結晶質リン酸カルシウム粒子の粉体を凝集させることなく０．１～１．２μｍの粒径に粉砕し、前記ビーズから衝撃を受けて前記結晶質リン酸カルシウム粒子が部分的にアモルファス化して結晶化度が５０～１０％に低下し、
前記アモルファス化したリン酸カルシウム粒子の粉体を生分解性樹脂と共に溶剤に投入して攪拌することによって、前記アモルファス化したリン酸カルシウム粒子が分散した紡糸溶液を調製し、
前記紡糸溶液を紡糸装置のシリンジに充填してノズルから押し出して紡糸された生分解性繊維をコレクターに堆積させて回収する工程を含む、
前記アモルファス質に改質されたリン酸カルシウム粒子を含有する生分解性繊維からなる骨再生材料の製造方法。
- 前記ビーズミル装置は、自転・公転の機能を備える遊星型の装置を用いる、請求項７に記載の骨再生材料の製造方法。
- 前記結晶質リン酸カルシウム粒子はβ―TCP又はHAｐである、請求項７又は８に記載の骨再生材料の製造方法。
- 前記アモルファス質に改質されたリン酸カルシウム粒子に金属又は半金属イオンを結合させる、請求項７又は８に記載の骨再生材料の製造方法。
- アモルファス質に改質されたリン酸カルシウム粒子を含有する生分解性繊維からなる骨再生材料であって、前記骨再生材料は、
ビーズミル装置のベッセルに、１～５μｍの径を有する結晶質リン酸カルシウム粒子の粉体とメディア径０．０１５～２．０ｍｍのビーズを、前者と後者の見掛け体積の比が１：２～４となる量投入し、
前記ベッセル中の前記結晶質リン酸カルシウム粒子粉体と前記ビーズの混合物に対してアセトンを、前者と後者の重量比が１：５～１０となる量投入して攪拌することによって、前記アセトンに前記リン酸カルシウム粒子とビーズを含んだスラリーを調製し、
前記スラリーが前記ベッセルに収容された状態で、前記ビーズミル装置を所定の回転毎分で所定の時間回転させ、それによって、前記スラリーに含まれた前記結晶質リン酸カルシウム粒子の粉体を凝集させることなく０．１～１．２μｍの粒径に粉砕し、前記ビーズから衝撃を受けて前記結晶質リン酸カルシウム粒子が部分的にアモルファス化して結晶化度が５０～１０％に低下し、
前記アモルファス化したリン酸カルシウム粒子の粉体を生分解性樹脂と共に溶剤に投入して攪拌することによって、前記アモルファス化したリン酸カルシウム粒子が分散した紡糸溶液を調製し、
前記紡糸溶液を紡糸装置のシリンジに充填してノズルから押し出して紡糸された生分解性繊維をコレクターに堆積させて回収する工程を含む方法によって製造される、
前記アモルファス質に改質されたリン酸カルシウム粒子を含有する生分解性繊維からなる骨再生材料。
- 前記ビーズミル装置は、自転・公転の機能を備える遊星型の装置を用いる、請求項１１に記載の骨再生材料。
- 前記アモルファス質に改質されたリン酸カルシウム粒子に金属又は半金属イオンが徐放可能に担持されている、請求項１１又は１２に記載の骨再生材料。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US202263421538P | 2022-11-01 | 2022-11-01 | |
| US63/421,538 | 2022-11-01 | ||
| US202363448282P | 2023-02-25 | 2023-02-25 | |
| US63/448,282 | 2023-02-25 | ||
| PCT/JP2023/039070 WO2024095956A1 (ja) | 2022-11-01 | 2023-10-30 | 結晶質リン酸カルシウム粒子を湿式粉砕してアモルファスリン酸カルシウムに改質する方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP7474454B1 true JP7474454B1 (ja) | 2024-04-25 |
Family
ID=90735716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2024506227A Active JP7474454B1 (ja) | 2022-11-01 | 2023-10-30 | 結晶質リン酸カルシウム粒子を湿式粉砕してアモルファスリン酸カルシウムに改質する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7474454B1 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1772603A (zh) | 2005-09-28 | 2006-05-17 | 浙江大学 | 一种缓释金属离子的纳米磷酸三钙粉末的制备方法 |
| CN103159197A (zh) | 2013-04-09 | 2013-06-19 | 厦门合众思创生物工程有限公司 | 一种含银磷酸钙的制备方法 |
| WO2022113888A1 (ja) | 2020-11-24 | 2022-06-02 | 国立大学法人 名古屋工業大学 | 綿形状の骨再生用材料の製造方法 |
-
2023
- 2023-10-30 JP JP2024506227A patent/JP7474454B1/ja active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1772603A (zh) | 2005-09-28 | 2006-05-17 | 浙江大学 | 一种缓释金属离子的纳米磷酸三钙粉末的制备方法 |
| CN103159197A (zh) | 2013-04-09 | 2013-06-19 | 厦门合众思创生物工程有限公司 | 一种含银磷酸钙的制备方法 |
| WO2022113888A1 (ja) | 2020-11-24 | 2022-06-02 | 国立大学法人 名古屋工業大学 | 綿形状の骨再生用材料の製造方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| GBURECK, U. et al.，Mechanical activation and cement formation of β-tricalcium phosphate，Biomaterials，2003年，Volume 24, Issue 23，PP.4123-4131，ISSN:0142-9612, DOI:10.1016/S0142-9612(03)00283-7 |
| SCHNEIDER, Oliver D., et al.，Flexible, silver containing nanocomposites for the repair of bone defects:antimicrobial effect against E. coli infection and comparison to tetracycline containing scaffolds，Journal of Materials Chemistry，2008年，Vol.18，PP.2679-2684，ISSN:0959-9428, DOI:10.1039/b800522b |
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