JPH01100049A

JPH01100049A - リン酸カルシウム系硬化体の製造方法

Info

Publication number: JPH01100049A
Application number: JP62257940A
Authority: JP
Inventors: Masaya Sumida; 政哉澄田
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1987-10-13
Filing date: 1987-10-13
Publication date: 1989-04-18
Anticipated expiration: 2011-12-11
Also published as: JP2563187B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「技術分野」本発明は、例えば医科用あるいは歯科用セメントの材料
又は骨補填材として用いられるリン酸カルシウム系硬化
体の製造方法に関する。

「従来技術及びその問題点」近年、種々のリン酸カルシウム系化合物、特にハイドロ
キシアパタイトは、生体適合性に優れた材料として注目
されている。ハイドロキシアパタイトが骨及び歯質を構
成する無機成分であることは周知のことであり、生体材
料としてこれらのリン酸カルシウム系化合物の使用が種
々検討されている。

ところで、アパタイト以外のリン酸カルシウムは、加水
分解によりハイドロキシアパタイトに転化すると言われ
ているが、ある特定の条件下においては生成したハイド
ロキシアパタイトを硬化させることができることが見出
され、この性質を利用して歯科用あるいは医科用セメン
トとしてリン酸カルシウム粉末を用いることが盛んに研
究されている（例えば特開昭６２−１２７０５号、特開
昭６１−１６１２０６号、特開昭５９−１８２２６３号
、特開昭５９−８８３５１号公報等）。

現在、このようなリン酸カルシウム系硬化体の原料とな
る活性なリン酸カルシウムとしては、α−リン酸三カル
シウムＣＣａ５　（ＰＯ＃）　ｚ　）　、リン酸四カル
シウム（Ｃａａ（ＰＯ＊）ｚＯ）及びこれらの２種の混
合物が知られている。その製法としては、α−リン酸三
カルシウムについては、炭酸カルシウムとピロリン酸カ
ルシウムを混合して１２５０℃で焼成する方法、リン酸
四カルシウムについては、炭酸カルシウムとピロリン酸
カルシウムを摩砕混合し、１５００℃で焼成する方法、
また、これらの混合物については１．上記方法で製造さ
れた三者を摩砕混合する方法が採られている。

しかしながら、これらの製法は、いずれも固相反応であ
るために、得られる粉剤の組成は均一性を欠くものであ
った。このため、硬化時において反応が均一に進行せず
、硬化体の強度を低下させる原因の一つとなっていた。

また、焼成温度が高いために、得られる粉剤の活性を低
いものとしてしまい、硬化時間の長時間化や不完全硬化
による硬化体強度の低下を招くものとなっていた。

また、このようにして得られたリン酸カルシウムよりな
る粉剤と混練される硬化液としては、混練物のｐＨを低
下させ、中性領域において硬化反応を進行させることが
生体組織への為害性をなくす面から望まれることであり
、従来はこのような点からクエン酸水溶液が最良のもの
とされてきた。

しかし、この硬化液についても、なお改良の余地が残っ
ている。殊に、従来、広範に用いられていたアクリルセ
メント等と比べると、練和時に混練物の展延性がなく、
成形性が悪いという欠点があった。

「発明の目的」本発明の目的は、硬化反応を中性領域において均一かつ
充分に進行させ、練和時に優れた成形性を示し、硬化後
は、高い強度を有し、生体組織為害性のない硬化体を得
るリン酸カルシウム系硬化体の製造方法を提供すること
にある。

「発明の構成」本発明によるリン酸カルシウム系硬化体の製造方法は、
Ｃａ／Ｐ比が１．５を超え、１．８以下であるハイドロ
キシアパタイトを１１５０〜１４５０℃の温度で減圧条
件下で焼成して得られたα−リン酸三カルシウムとリン
酸四カルシウムの混合物よりなる粉剤と、グリセリン、
糖及び糖アルコールのうち１種以上を添加してなるクエ
ン酸水溶液に多糖類を溶解させてなる液剤とを混練する
ことによって硬化させることを特徴とするものである。

本明細書において、糖とは、単糖類及び少糖類を意味す
るものとする。

このように本発明の製造方法においては、湿式法により
容易に合成できるＣａ／Ｐ比が１．５を超え、１．８以
下であるハイドロキシアパタイト原料組成物を１１５０
〜１４５０℃の温度で減圧下で焼成し、ハイドロキシア
パタイトを熱分解させてα−リン酸三カルシウムとリン
酸四カルシウムを生成させることにより得られたα−リ
ン酸三カルシウムとリン酸四カルシウムの混合物を粉剤
として用いるものであるから、得られる混合物における
組成は均一となり、また、従来のリン酸カルシウムの製
法と比較して焼成温度が１１５０〜１４５０℃と比較的
低いために、得られる粉剤の活性をより高いものとする
ことができる。

従って、このようにして得られたα−リン酸三カルシウ
ムとリン酸四カルシウムの混合物を粉剤として用いれば
、硬化反応を均一かつ充分に進行させ、硬化強度の高い
硬化体が得られることが予想される。

ところが、このような粉剤に対する硬化液として従来好
適に用いられるクエン酸水溶液を用いて粉剤と混練し、
硬化反応を進行させたところ、上記のように本発明に係
る粉剤は高い活性を有するため、反応の進行がｉしすぎ
、発熱、硬化時間の早さが問題となり、また、硬化体に
クランクがはいりやすく、強度低下が起こることが明ら
かとなった。

硬化反応を遅延させるため、本発明者らは、クエン酸の
みではなく、グリセリン、糖及び塘アルコールのうち１
種以上を添加してなるクエン酸水溶液を硬化液として用
いることを提案した（特願昭６２−１７２４４６号明細
書）、グリセリン、糖及び糖アルコールのうち１種以上
を添加してなるクエン酸水溶液を硬化液として用いると
、反応が温和に進行し、発熱が少なく、硬化体にクラッ
クが入りにくくなるため強度が向上し、更にこのような
硬化液を用いた場合も、クエン酸のみを硬化液として用
いたときと同様に硬化反応は中性領域で進行する。

しかし、この硬化液を用いた場合にも混練物は展延性が
なく、成形性が悪いので、混練物に成形性を付与するた
め鋭意研究を進めた。その結果、グリセリン、塘及び糖
アルコールのうち１種以上を添加してなるクエン酸水溶
液に多糖類を溶解させたものを液剤として用いると、練
和時に混練物が展延性のあるガム状となり、硬化前に容
易に任意の形状に成形が可能となることを見出した。本
発明はこのような知見に基づいて完成されたものである
。

以下、本発明をより詳細に説明する。

本発明のリン酸カルシウム系硬化体の製造方法において
用いられる粉剤は、Ｃａ／Ｐ比が１．５を超え、１．８
以下であるハイドロキシアパタイトを、１１５０〜１４
５０℃の温度で減圧条件下に焼成して得られる。

この粉剤の調製において原料として用いられるハイドロ
キシアパタイトは、リン酸水溶液と水酸化カルシウム懸
濁液とを公知方法によって反応させる湿式法により容易
に合成できるが、そのＣａ／Ｐ比は１．５を超え、１．
８以下である範囲にあることが必要であり、より好まし
くは１．６〜１．８の範囲にあるものとされる。すなお
ち、Ｃａ／Ｐ比が１．５では、目的とする化合物の一つ
であるα−リン酸三カルシウムそのものとなってしまい
、Ｃａ／Ｐ比が１．８を超えるものであると、焼成時に
生体に対して悪影響を及ぼす酸化カルシウムが生成し、
好ましくないためである。

原料とするハイドロキシアパタイトのＣａ／Ｐ比は、製
造工程において反応させる水酸化カルシウムとリン酸と
の比率を変えることによって変化させることができる。

そして、原料とするハイドロキシアパタイトのＣａ／Ｐ
比を変化させることにより、最終的に生成するα−リン
酸三カルシウムとリン数匹カルシウムの比率を所望のも
のに変化させることができる。

また、原料とするハイドロキシアパタイトは、例えば湿
式法により合成した後、５濾過、遠心分離、噴霧乾燥等
の手段により粉末化することが望ましく、更には、後の
工程で焼成して熱分解する前に５００〜７００℃程度の
温度で仮焼するなどして充分に乾燥させ、水分をできる
だけ除去することが望ましい。

本発明の製造方法においては、上記のようなハイドロキ
シアパタイトを原料とし、１１５０〜１４５０℃の温度
で減圧条件下で焼成する。これは、１１５０℃未満の温
度では圧力を下げても、分解反応が起こらず、一方、１
４５０℃の温度を超えると、得られるα−リン酸三カル
シウムとリン数匹カルシウムの混合物の活性を低下させ
てしまうためであり、また、減圧条件下とするのは、こ
れにより焼成温度を低下させることが可能となるため、
生成物の活性を高くすることができ、更に工程の簡略化
及び製造コストの低下を図ることができるためである。

なお、減圧条件は、１０Ｐａ以下であるのが好ましくは
、更には１Ｏ−ｔＰａ以下であるのが好ましい。

このようにして調製されたα−リン酸三カルシウムとリ
ン数匹カルシウムの混合物は、必要に応じて機械的粉砕
等の手段により粉剤とされる。

一方、本発明の製造方法において上記のようにして調製
された粉剤を硬化させるために用いられる液剤としては
、グリセリン、糖及び糖アルコールのうち１種以上を添
加してなるクエン酸水溶液に多糖類を溶解させたものが
用いられる。

本発明に用いる液剤に添加する糖としては、例えば、グ
ルコース、フルクトース等の単糖類及びサッカロース、
マルトース、ラクトース、ラフィノース等の少糖類が挙
げられ、これらのうちの１種以上を使用することができ
る。また、糖アルコールとしては、ソルビトール、マン
ニトール、キシリトール等が挙げられ、これらのうちの
１種以上を使用することができる。

本発明に用いるクエン酸水溶液には、グリセリン、糖及
び糖アルコールをそれぞれ単独で用いてもよく、また、
複数種をｍｌみ合わせて用いてもよい０本発明において
は、前記のようなりエン酸水溶液に更に多糖類を溶解さ
せて用いる。多糖類としては、クエン酸に可溶性でかつ
生体組織為害性のないものであれば、任意のものであっ
てよく、例えばキトサン、デンプン等が挙げられ、特に
キトサンが好ましい。

この液剤においてクエン酸濃度は、好ましくは３０重量
％以上、より好ましくは４０〜５５重量％であり、また
、グリセリン、少糖類又は糖アルコールの濃度は、好ま
しくは５〜４０重量％、より好ましくは１０〜３０重量
％とする。更に、多ＩＩ類は、好ましくは０．０５重量
％以上の濃度でり　　　　−エン酸水溶液に溶解させる
。すなわち、クエン酸濃度が３０重量％未満であると、
硬化体の強度を弱（してしまう虞があり、グリセリン、
少糖類又は糖アルコールの濃度が５重量％未満であると
、添加効果が認められず、４０重量％を超えると、これ
らの添加剤がクエン酸水溶液に溶解しにくくなり、また
、多糖類の濃度が０．０５重量％未満であると、添加効
果が認められない。

本発明の製造方法においては、上記のようにして調製さ
れた粉剤と液剤とを混練することにより、α−リン酸三
カルシウムとリン数匹カルシウムの加水分解反応を起こ
させてハイドロキシアパタイトを生成させ、硬化体を得
る。その際、粉剤と液剤の混線比は、液剤に対する粉剤
の配合量（Ｐ／Ｌ）が重量比で０．４〜２．７となるよ
うにすることが好ましい。すなわち、この比が０．４未
満であると、固形分が少ないため、得られる硬化体の強
度か弱くなり、一方、２．７を超えると、粉剤と液剤の
均一な練和が困難となるためである。

「発明の実施例」次に、実施例に基づいて本発明を詳述するが、本発明は
これに限定されるものではない。

実施例１リン酸水溶液と水酸化カルシウム懸濁液を公知方法で反
応させ、乾燥させてハイドロキシアパタイトを得た。得
られた生成物の確認は、Ｘ線回折によって行った。この
Ｘ線回折チャートを第１図に示す、また、得られたハイ
ドロキシアパタイトのＣａ／Ｐ比は、化学分析によって
１．６７と算定された。

このハイドロキシアパタイトを温度１２００℃、圧力１
．３　Ｘ　１０−’Ｐａで１時間焼成した。得られた生
成物を上記と同様にＸ線回折により調べたところ、第２
図に示すようにα−リン酸三カルシウムのピークａとリ
ン数匹カルシウムのピークｂが発現し、ハイドロキシア
パタイトの熱分解によりα−リン酸三カルシウムとリン
数匹カルシウムの混合物が生成したことが確認できた。

このようにして得られたα−リン酸三カルシウムとリン
数匹カルシウムの混合物を粉剤とし、この粉剤２ｇと４
０％クエン酸水溶液１０ｇにサッカロース３ｇとキトサ
ン（商品名フローナックＮ：共和油脂工業■製）０．１
ｇを溶解した液剤１ｇを混練したところ、展延性のある
ガム状練和物となり、続いて約９分後に硬化し、高強度
の硬化体となった。

比較例１実施例１において、キトサンを添加しなかった液剤を用
いて粉剤と混練したところ、約２分後に硬化したが、硬
化前の練和物は展延性がなく、成形性が悪かった。

「発明の効果」以上説明したように本発明によれば、α−リン酸三カル
シウムとリン数匹カルシウムの混合物からなる粉剤を硬
化液と混練したときに、混練物は優れた展延性を示し、
硬化前に任意の形状に容易に成形することができ、硬化
反応は均一かつ充分にしかも適度に温和に進行し、硬化
強度の高く、生体組織為害性のない硬化体を得ることが
できる。

従って、本発明方法は歯科及び医科用セメントの製造の
ため有用であり、骨欠損部への補填材を製造するために
も好適に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例において合成したハイドロキシアパタイ
トのＸ線回折図、第２図は実施例において得られた本発
明に係る粉剤のＸ線回折図である。特許出願人　　　旭光学工業株式会社同　　　　　弁理士　三浦邦人同　　　　　弁理士　笹山善美

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｃａ／Ｐ比が１．５を超え、１．８以下であるハ
イドロキシアパタイトを１１５０〜１４５０℃の温度で
減圧条件下で焼成して得られたα−リン酸三カルシウム
とリン酸四カルシウムの混合物よりなる粉剤と、グリセ
リン、糖及び糖アルコールのうち１種以上を添加してな
るクエン酸水溶液に多糖類を溶解させてなる液剤とを混
練することによって硬化させることを特徴とするリン酸
カルシウム系硬化体の製造方法。
（２）液剤に対する粉剤の配合量が重量比で０．４〜２
．７である特許請求の範囲第１項に記載の製造方法。
（３）クエン酸水溶液中のクエン酸の濃度が３０重量％
以上であり、グリセリン、糖及び糖アルコールの合計濃
度が５〜４０重量％であり、多糖類の濃度が０．０５重
量％以上である特許請求の範囲第１項又は第２項に記載
の製造方法。
（４）前記の多糖類がキトサンである特許請求の範囲第
１項〜第３項に記載の製造方法。