JPH02180706A - リン酸化合物粒子集合体及びその製造方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、リン酸化合物粒子集合体及びその製造方法
に関する。この発明のリン酸化合物粒子集合体は、細胞
や生理活性物質の分離吸着のためのクロマトグラフィー
充填剤及び動物細胞の培養用支持体、酵素の支持又は固
定化担体として用いることができる。

［従来の技術］ 従来より、ヒドロキシアパタイト等のリン酸化合物は、
細胞や生理活性物質の分離吸着、動物細胞の培養用支持
体、酵素や細胞の固定化担体として用いられている。し
かしながら、このような分離材や支持体として特に適し
た粒径、表面積、細孔容積、粒子形状、圧縮強度、カサ
比重等の組合わせは知られてはいない。

また、特定の粒径、比表面積、細孔容積、粒子形状、圧
縮強度、カサ比重等の組合わせを有するリン酸化合物粒
子を再現性良（製造する方法も知られてはいない、すな
わち、従来より、平均粒径１ｕ１１から１００ｕ＋ｎ程
度のリン酸化合物粒子は、遠心力法又は噴霧造粒法によ
り製造されている。しかしながら、遠心力法又は噴霧造
粒法によっては１００μ踵を超える平均粒径を有する大
粒径のリン酸化合物粒子を製造することはできない。

一方、平均粒径１００μｍないし２０００μｍのリン酸
化合物粒子は、有機バインダーを添加した転勤造粒法に
より製造されている。しかしながら、従来の転勤造粒法
では、有機バインダーを添加するために、焼成工程が必
須となり、この工程中。

バインダーの破裂により収率が低下したり、粒子性状１
例えば細孔容積、比表面積等の制御が困難になるという
ような問題がある。

また、無機物スラリーを原料とした一般的な造粒法とし
て、液中造粒法が知られている。この方法では、無機物
スラリーに高分子凝集材又は液体架橋剤を加え、スラリ
ーを撹拌することによってスラリーを造粒する。しかし
ながら、この方法をリン酸化合物粒子の造粒に適用する
と、高分子凝集剤又は液体架橋剤の故に、転勤造粒法に
ついて述べたのと同様な問題を生じる。

このように、従来技術においては、平均粒径が２０μｍ
ないし５０００μｍ程度のリン酸化合物粒子集合体を、
その孔体積、表面積等を精度良く制御しながら製造する
方法は知られていない。

本願発明者らは、上記事情に鑑み、先に、高分子凝集剤
又は液体架橋剤を含まないスラリーを回転翼を用いて撹
拌することにより、上記従来技術の諸問題を解決するこ
とができることを見出しな（特願昭６３−５８０５９号
明細書）、シかしながら。

容器内で生成した多孔質球状体は、多量の水分を含んで
おり、機械的強度が小さい、従って、この方法では、回
転翼を用いるため１回転速度が速く１回転時間が長くな
るほど生成した球状体は回転翼により破壊され、その結
果、より大きな粒径の球状体が生成しにくい、破壊によ
り球状体の収率が低下する、破壊したフレークが除去困
難な異形物として混入する、等の問題が生じる。

［発明が解決しようとする問題点］ 従って、本発明の目的は、クロマトグラフィーの充填剤
や動物細胞の支持体として用いた場合に優れた効果を発
揮する、特定の諸物性を有するリン酸化合物粒子集合体
を提供することである。

さらに１本発明の目的は、上記特定の諸物性を有する本
発明のリン酸化合物粒子集合体を再現性良く製造するこ
とができる製造方法を提供することである。

［問題点を解決するための手段］ 本願発明者らは、鋭意研究の結果、クロマトグラフィー
の充填剤や動物細胞の支持体として用いた場合に優れた
効果を発揮する諸物性の組合わせを見出し、かつ、容器
自体を回転して原料スラリーを撹拌することによりそれ
らが再現性良く得られることを見出し本発明を完成した
。

すなわち、本発明は、平均粒径が２０μｍないし５００
０μ−１全細孔容積が０．０１　ｍｌ／ｇないし１．０
ｗ＋ｌ／ｇ、比表面積が５　ｍ２／ｇないし１００　ｒ
＊２／ｇ、中心細孔直径が１０　ｎｍないし２００　ｎ
ｍ、圧縮強度が０．１ｋｇ／ａｒｍ”ないし５．０　ｋ
ｇ／ａｇｅ”、カサ比重が０．４ないし２．５、平均気
孔率が１％ないし８５％の実質的に球状のリン酸化合物
粒子集合体であって、球状以外の粒子を実質的に含まな
い多孔性リン酸化合物粒子集合体を提供する。

さらにまた、本発明は、有機バインダーを含まないリン
酸カルシウム化合物のスラリーを、傾斜した回転軸を有
する容器に装填する工程と、該容器を室温以上に加温し
ながら回転させる工程とを含む多孔性リン酸化合物粒子
集合体の製造方法を提供する。

〔発明の効果］ 本発明により、細胞や生理活性物質の分離剤、支持体と
して用いることにより優れた効果を発揮するリン酸化合
物粒子集合体が提供された。

また、この発明の方法によると、有機バインダーを用い
ることなく、平均粒径２０μ朧ないし５０００μ慣のリ
ン酸化合物粒子集合体を製造することができる。この発
明の方法では、有機バインダー等の不純物を添加しない
ので、リン酸化合物粒子を焼成することなくそのまま分
離剤や担体として用いることが可能になる。また、有機
バインダーの破裂による収率の低下がなく、細孔容積、
比表面積等の制御を容易に行なうことができる。

本発明のリン酸化合物粒子集合体は比較的巨大であり、
かつ実質的に球状であるので、これを分離剤として用い
ると、サイズの大きな細胞等の分離を効率良く行なうこ
とができ、バイオテクノロジー分野におけるダウンスト
リームプロセッシングに大いに貢献する。

さらに、上記諸物性を有する本発明の粒子集合体は、生
化学分野における支持体、担体として、すなわち、例え
ば動物細胞の培養用支持体。

酵素、細胞の固定化用担体等として特に有用である。

さらに、本発明の粒子集合体は、回転翼を用いることな
く製造されるので、粒子の破片等の異形混入物を実質的
に含まない。

［発明の詳細な説明］ 本発明のリン酸化合物粒子集合体の平均粒径は、２０μ
ｍないし５０００μ慣、好ましくは２０００μｍないし
５０００μｍである。平均粒径が２０μ廊よりも小さい
と、細胞培養の支持体としては小さすぎて効果が少なく
、５０口０ｕ１１を超えると、細胞培養の支持体として
は大きすぎて効果が少ない。

本発明の粒子集合体の全細孔容積は水銀圧入法で測定し
て０．０１　ｍｌ／Ｈないし１．０　ｍｌ／ｇ、好まし
くは０．１　ｌｌｌ１／ｇないし０．６　ｍｌ／ｇであ
る。全細孔体積が０．０１　ｍｌ／ｇ未満では緻密性が
高く分離能が低（、細胞分離効果が少ない、また、　１
．０　ｍｌ／ｇを超えると多孔性が高（、脆くなり、細
胞培養の支持体、細胞分離剤としての強度が十分でない
。

本発明の粒子集合体の比表面積は５　ｍ２／ｇないし１
００　ｒａ２／ｇ、好ましくは４０　ｍ２／ｇないしｇ
ｏ　ｍ２／ｇである。比表面積が５ＩＩ＋！／ｇ未満で
は、緻密性が高（分離能が低く細胞分離剤としての効果
が少ない、また、１００履２／ｇを超えると吸着性が多
様化し１選択的な細胞分離が困難になる。

本発明の粒子集合体の圧縮強度は、０．１ｋｇ／ｍｓ”
ないし５．０　ｋｇ／ａｓ”、好ましくは０．２　ｋｇ
／ｍ＊”ないし３．０　ｋｇ／ｍａｎ”である、圧縮強
度が０．１　ｋｇ／ｍｍ”よりも小さいと、圧縮強度が
小さすぎてクロマトグラフィー充填剤として用いた際に
破壊され易く、また、圧縮強度が５．０　ｋｇ／ｍａｒ
”を超えると、必然的に緻密性が高まり、分離能が低下
する。

本発明の粒子集合体の平均カサ比重は０．４ないし２．
５、好ましくは０．５ないし１．０である。カサ比重が
０．４よりも小さいと、多孔性が高まり。

機械強度の低下をもたらし、破壊され易く、２．５より
も大きいと緻密性が高まり分離能が低下する。

本発明の粒子集合体の平均気孔率は１％ないし８５％、
好ましくは４０％ないし７０％である。平均気孔率が１
％よりも小さいと緻密性が高まり１分離能が低下し、８
５％よりも大きいと機械強度が小さすぎて破壊され易い
、なお、ここで、気孔率とは粒子集合体における細孔の
占める容積率である。

本発明の粒子集合体は実質的に球状であり、球状以外の
粒子１例えば粒子破片のような異形粒子を実質的に含ま
ない、このような異形粒子を含むと、分離剤として用い
た場合の分離能にばらつきが生じる。

本発明における「リン酸化合物」とは、ヒドロキシアパ
タイト、リン酸カルシウム及びフッ素アパタイトを包含
する。

本発明の上記した粒子集合体は、以下のようにして製造
することができる。

まず、リン酸化合物のスラリーを調製し、それを回転軸
が傾斜した容器に入れる。リン酸化合物のスラリーは、
従来よりこの分野において周知のものを用いることがで
きる。もつとも１本発明の方法において、スラリーの濃
度は製造される粒子の粒径に影響を与え、濃度が高いほ
ど大きな粒径の粒子が製造される。後述のように、容器
の回転速度や回転時間も粒径に影響を与えるので、スラ
リーの濃度は、所望する粒径及び回転速度と回転時間と
のかね合いにより適宜選択される。もつとも、スラリー
中のリン酸化合物濃度が余りに低過ぎても高すぎてもリ
ン酸化合物の造粒が困難になるので、適当な水性スラリ
ーの濃度は１０重量％ないし６０重量％、特には２０重
量％ないし５０重量％程度である。スラリーの媒体は水
が最も好ましいが、製造される粒子の性能に悪影響を与
えないならば、水辺外の物質又は不純物を含んでいても
良い。

次に、上記容器を室温以上の温度に加温しながら、容器
を上記回転軸の回りに回転させる。容器の温度は室温か
ら１００℃程度が好ましい６容器の加温は、例えば、容
器を恒温槽内で回転させることにより行なうことができ
る。容器の回転速度は粒子の粒径に影響を与え、回転速
度が太き（なるほど粒径が小さくなる６回転速度は５　
ｒｐｍないし３００　ｒｐｍ　、特にはｆｏｒｐｍない
し１００　ｒｐｍが好ましい。

撹拌時間もまた、得られる粒子の粒径に影響を与え、撹
拌時間が長いほど得られる粒子の粒径が大きくなる。従
って、撹拌時間は、所望する粒径及びスラリー濃度と撹
拌速度とのかね合いにより適宜選択される。もっとも、
撹拌時間が余りにも短いと造粒の収率が悪いので、攪拌
時間は１時間以上であることが好ましい、加温すること
により撹拌時間を短（することができる、また、撹拌時
間が２０時間以上になると、粒径の成長がほぼ停止する
ので、経済性の観点から撹拌時間は２０時間以下が好ま
しい。

上記方法により、本発明の多孔性リン酸化合物粒子集合
体が上記容器内に再現性良く得られる。

上記方法により得られた多孔性リン酸化合物粒子集合体
は、そのまま分離剤又は細胞培養用支持体として用いる
こともできるが、さらに焼成することもできる。焼成す
ることにより、細孔径分布の制御が容易になり、機械強
度が向上するという効果が得られる。焼成条件は特に限
定されないが、２００℃ないし１２００℃、特には３０
０℃ないし９００℃で１時間ないし５０時間、特には３
時間ないし１０時間行なうことが好ましい。

上記本発明の方法は、例えば１図に模式的に示すような
装置を用いて行なうことができる。容器ｌの少なくとも
スラリー７が入っている部分は恒温槽６中に浸漬されて
いる。容器１の頂部には容器蓋２が設けられ、容器蓋２
は支持棒としてのＭ！１能を兼ねる。容器蓋２は回転軸
受３に枢支され、支持台５上に支持されながら、モータ
ー４により矢印の方向に回転する。

以下１本発明を実施例に基づき説明する０本発明は実施
例に限定されるものではない。

［実施例］ １適」ロー１区ユ 図に示す装置を用い、表１に示す製造条件により球状粒
子集合体を製造した。用いたリン酸化合物スラリーはヒ
ドロキシアパタイト水性スラリーであり、そのヒドロキ
シアパタイト濃度は表１に示す、製造後、粒子を５０℃
で１０時間乾燥させた。得られた粒子の平均粒径を測定
した。結果を表１に合わせて示す、なお、平均粒径は、
光学顕微鏡写真を撮り、その写真より測定した。顕微鏡
は対物レンズがロ、７〜４倍、接眼レンズがｌＯ倍程度
のものを用いた。

夫１五旦二二 実施例２で得られた試料を３００℃、５００℃又は７０
０℃で３時間焼成し、表２に示す諸物性値を測定、した
、結果を表２に示す。

なお、各物性値の具体的測定方法は次の通りであった。

゛比Ｊｕ駈禮 カル口・エルバ（Ｃａｒｌｏ　Ｅｒｂａ１社製Ｓｐｏｒ
ｔｍａｔｉｃＳｅｒｉｅｓ　１８００を用い、窒素ガス
の吸脱着等製線を測定することにより算出した。

ｉ鼠孔１１ 水銀圧入法に基づき、島津製作所の水銀圧入式ポロシメ
ーターｒＭｉｃｒｏｓ＋ｅｒｉｔｉｃｓ　Ａｕｒｏｐｏ
ｒｅ９２００Ｊを用いて測定した。

虹鉦皿且１１ 水銀圧入法に基づき、島津製作所の水銀圧入式ポロシメ
ーターｒＭｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ　Ａｕｒｏｐｏｒ
ｅ９２００Ｊを用い、細孔径分布図より決定した。この
細孔径分布図は「ボア・プロット・システム」（高滓製
作所作製のソフトプログラム）を用いて得られたもので
ある。

Ｌ１此１ 粒子集合体１０　ｎｉｌの乾燥重量を測定し、単位体積
当り（Ｃｍ”）の重量を算出した。

ｉ曳Ｘ五］ 粒子集合体中に存在する全細孔の占める比率で、細孔容
積とヒドロキシアパタイトの理論密度より計算した。

ｉユ圧星羞１ 高滓製作所製造の万能試験機オートグラフＡＧ−Ｂを用
いて以下の測定条件により測定した。

（テスト速度０．５　ｍｍ７分、ロードセル　１００ｇ
ｆ１

【図面の簡単な説明】

図は本発明のリン酸化合物粒子集合体を製造するための
製造装置の１実施例を模式的に示す図である。 ｌ・・・容器、２・・・容器蓋、３・・・軸受、４・・
・モーター、５・・・支持台、６・・・水槽、７・・・
原料スラリー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）平均粒径が２０μｍないし５０００μｍ、全細孔
   容積が０．０１ｍｌ／ｇないし１．０ｍｌ／ｇ、比表面
   積が５ｍ＾２／ｇないし１００ｍ＾２／ｇ、中心細孔直
   径が１０ｎｍないし２００ｎｍ圧縮強度が０．１ｋｇ／
   ｍｍ＾２ないし５．０ｋｇ／ｍｍ＾２、カサ比重が０．
   ４ないし２．５、平均気孔率が１％ないし８５％の実質
   的に球状のリン酸化合物粒子集合体であって、球状以外
   の粒子を実質的に含まない多孔性リン酸化合物粒子集合
   体。
2. （２）平均粒径が２０００μｍないし５０００μｍであ
   る請求項１記載の粒子集合体。
3. （３）有機バインダーを含まないリン酸カルシウム化合
   物のスラリーを、傾斜した回転軸を有する容器に装填す
   る工程と、該容器を室温以上に加温しながら回転させる
   工程とを含む多孔性リン酸化合物粒子集合体の製造方法
   。