JPH0797201A - リン酸カルシウム系球状アパタイトの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 自己硬化型リン酸カルシウム粉体と
酸を主成分とする液材を混合した練和物、又は自己硬化
型リン酸カルシウム粉体と難溶性フッ化物と酸を主成分
とする液材を混合した練和物を、水に難溶性の有機溶媒
に滴下させるリン酸カルシウム系球状アパタイトの製造
方法。 【効果】 粒径の球状アパタイトを繁雑な操作
もなく、簡易な装置により製造が可能。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラム吸着剤、分離用担
体材料等のバイオ関連材料として有用な球状アパタイト
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】アパタ
イトとは、一般式Ｍ_１０（ＺＯ_４）_６Ｙ_２で表される化
合物を言い、この式でＭはＣａ、Ｐｂ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｍ
ｇ、Ｎｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｆｅ、Ａｌ等、ＺはＰ、Ａｓ、
Ｖ、Ｓ、Ｓｉ、Ｃ等、ＹはＦ、ＯＨ、Ｃｌ、Ｏ等であり
広範囲な化合物群の総称である。

【０００３】本発明に於いて、上記一般式のＭが実質的
にＣａであり、ＺがＰである化合物を対象としているヒ
ドロキシアパタイト（以下、アパタイトと略する）は、
近年生体親和性の良さを利用して蛋白質、核酸、酵素、
ウィルス等の高分子物質の分離を目的としたクロマトグ
ラフィー用の充填剤として有望視されている。

【０００４】従来アパタイトの合成法としては、固体間
反応によってアパタイトを合成する乾式法、または水溶
液中でカルシウムイオンとリン酸イオンを反応させアパ
タイトの沈殿を得る湿式法が良く知られているが、得ら
れたアパタイト粒子は不定形であるため嵩密度が小さく
充填密度が上がらず、分離能が低い等の問題点があっ
た。これらの問題点を解決する方法としてアパタイトを
球状にして充填密度を向上させたものが用いられるよう
になってきた。

【０００５】従来の球状アパタイトの製造方法として知
られている主要なものは以下の通りである。 １）アパタイトの微粒子を懸濁させた溶液を加熱帯域中
に噴霧する製造方法 ２）リン酸塩とカルシウム塩が溶解した溶液を噴霧熱分
解する製造方法 しかしながら、１）及び２）の方法では噴霧された液滴
からの溶媒の蒸発量を制御することが難しく、球状アパ
タイト粒子が得られる条件範囲が狭いこと及び高温を要
する等のエネルギーの莫大な消費及び繁雑な操作、高価
な装置を必要とする欠点があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等はかかる状況
に鑑み、球状のアパタイトについて鋭意検討を重ねた結
果、自己硬化型リン酸カルシウムと酸を主成分とする液
材を混合した練和物を水に難溶性の有機溶媒に滴下し、
攪拌することにより、品位に優れた球状アパタイトを簡
易に得ることを見いだし、本発明を完成するに至ったも
のである。

【０００７】即ち、本発明は第１に、自己硬化型リン酸
カルシウム粉体と酸を主成分とする液材を混合した練和
物を水に難溶性の有機溶媒に滴下させることを特徴とす
るリン酸カルシウム系球状アパタイトの製造方法、第２
に、自己硬化型リン酸カルシウム粉体と難溶性フッ化物
と酸を主成分とする液材を混合した練和物を水に難溶性
の有機溶媒に滴下させることを特徴とするリン酸カルシ
ウム系球状アパタイトの製造方法に関する。

【０００８】以下、更に本発明を詳細に説明する。本発
明でいう自己硬化型リン酸カルシウムとは、水もしくは
酸等の硬化促進剤を添加した水で練ったとき、水和によ
って硬化性を示すものであって、例示するとα型リン酸
三カルシウム、リン酸四カルシウム等の自硬化型リン酸
カルシウムもしくはα型リン酸三カルシウムとリン酸四
カルシウムの混合物もしくはこれらとリン酸八カルシウ
ム、β型リン酸三カルシウム、リン酸水素カルシウム等
の非自硬化型リン酸カルシウムとの混合物である。

【０００９】カルシウムとリンの原子比はＣａ／Ｐ＝
１．３〜２．０の範囲が好ましく、更に好ましくはＣａ
／Ｐ＝１．４〜１．８の範囲である。該範囲外の組成の
ものはアパタイトの理論組成のＣａ／Ｐ比との差が大き
すぎるため、リン酸カルシウムを酸等の硬化促進剤を含
んだ水と練和しても硬化してアパタイト構造に転化しに
くく、良好な球状アパタイトが得られにくいので好まし
くない。

【００１０】これらの製造方法は特に制限しないが、例
えば、α型リン酸三カルシウムの場合、リン酸第二カル
シウムを約５５０℃で約２時間加熱して得られたγ型ピ
ロリン酸カルシウムを炭酸カルシウムと混合して約１２
００℃で焼成、粉砕したものが特に好ましく、粒径は１
００μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下のものが好適に
使用できる。

【００１１】また本発明のリン酸カルシウム系粉体で
は、更に必要に応じて、難溶性フッ化物と混合すること
ができる。リン酸カルシウムに難溶性フッ化物を添加す
るとアパタイトとした場合にフッ化アパタイトになるこ
とが確認されている。このフッ化アパタイトはアパタイ
トの中でも特に安定な形態として知られている。

【００１２】難溶性フッ化物の量は、フッ素がアパタイ
トに取り込まれるにはＣａ／Ｆ（グラムアトム比）は少
なくとも４．２以上であり、硬化時間が数時間以内であ
るためには実際上約Ｃａ／Ｆは６０以下が好ましい。難
溶性フッ化物の具体的な例としてはフッ化カルシウム、
フッ化マグネシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化バ
リウムのアルカリ土類金属フッ化物、フッ化リチウム、
フッ化クロム、フッ化鉛、フッ化ニッケル、フッ化鉄、
フッ化アルミニウムなどの金属フッ化物、ケイフッ化ナ
トリウム、ケイフッ化カリウム、ケイフッ化カルシウ
ム、ケイフッ化バリウム等があげられ、単独でも複数の
混合物として用いてもよい。リン酸カルシウム系粉体と
難溶性フッ化物と混合する場合は、均一に混合できれば
特に混合方法、混合時間等の制限はない。

【００１３】次に本発明に於いてはリン酸カルシウム粉
体と水もしくは酸等の硬化促進剤を添加した液材とを充
分に混合して練和物をスラリー状にする。リン酸カルシ
ウムのアパタイト促進剤として使用される酸類としては
有機酸及び無機酸等があげられる。

【００１４】有機酸としては、蟻酸、酢酸、プロピオン
酸等の低級一塩基酸、リンゴ酸、グリコール酸、乳酸、
クエン酸、糖酸、アスコルビン酸等のヒドロキシカルボ
ン酸、グルタミン酸、アスパラギン酸等の酸性アミン
酸、蓚酸、マロン酸、コハク酸、グルタール酸、アジピ
ン酸等の二塩基酸、ピルビン酸、アセト酢酸等のケト
酸、サリチル酸、安息香酸、ケイ皮酸等の芳香族カルボ
ン酸等が挙げられる。また、無機酸としては、リン酸、
塩酸、硝酸、硫酸等が挙げられる。次に上記の練和物を
撹拌中の有機溶媒中に滴下する。

【００１５】有機溶媒は常温で液体であり水に難溶性の
ものであれば良く、具体的な例としてはパラフィン、オ
レフィン、ナフテン系の炭化水素類、ベンゼン等の芳香
族炭化水素類、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素
類、ジメチルエーテル等のエーテル類、灯油、潤滑油、
シリンダー油等の油類が挙げられ、単独でも複数の混合
物として用いてもよい。また、上記有機溶媒の中には僅
かに水を溶解して、練和物中の水及び酸等の硬化促進剤
の一部が有機溶媒中に溶けて、滴下した練和物の硬化時
間が延びることも考えられるため、有機溶媒を水で飽和
して使用してもよい。

【００１６】練和物を滴下する際の撹拌速度は、得られ
る球状アパタイトの粒径に影響を与え、撹拌速度が大き
い程粒径が小さくなる。従って、撹拌速度は製造したい
粒径により適宣選択される。撹拌速度があまりに小さす
ぎても大きすぎても滴下する練和物が球状になるのが困
難である。したがって、目的とする粒径にもよるが撹拌
速度は１０〜１０００ｒｐｍが好ましい。また、撹拌温
度は有機溶媒の沸点以下で行うのが好ましいが、操作及
び安全上室温で行うのが好ましい。

【００１７】撹拌時間は滴下した練和物が硬化する時間
以上であればよく、練和物の硬化時間に影響を与える液
材中の硬化促進剤の濃度及び混合する粉液比により、撹
拌時間は適宣選択される。得られた球状の粒子は、静置
してアパタイト化を行う。アパタイト化後、有機溶媒を
洗浄等で除去、乾燥して球状のアパタイト微粒子を得
る。また、粒子はアパタイト化を促進するために有機溶
媒から取り出して水中に移してもよい。更に、アパタイ
トを促進するために水を加温してもよい。本発明のリン
酸カルシウム系球状アパタイトは、高温を要する等のエ
ネルギーの莫大な消費及び繁雑な操作、高価な装置を必
要とせず簡易に製造することができる。

【００１８】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明する。 実施例１ α型リン酸三カルシウム（α−ＴＣＰ）粉体２ｇと１モ
ルのクエン酸溶液（但し、アンモニア水にてｐＨ３．０
に調製）１．２ｍｌを数分間充分に混合したスラリー状
の練和物を得た。この混合したスラリー状の練和物を３
００ｒｐｍで撹拌中の、水で飽和した２００ｍｌのシリ
ンダー油（約３２℃）に滴下し、約１時間撹拌後、１日
静置した。その後、シリンダー油を洗浄して３７℃の水
中で約１週間保存した後、約１０５℃で３時間乾燥し
た。得られた粒子の形態を評価するために、走査型電子
顕微鏡（日本電子社製Ｔ−３３０）により粒子構造を撮
影した。その結果、粒子は球状であることが分かった。
該粒子の平均粒子径は２００μｍであった。更に、粒子
を粉砕して粉末Ｘ線回析計にて測定した結果、粒子はア
パタイトであることを確認した。測定結果を図１に示す

【００１９】実施例２ シリンダー油の撹拌速度を６００ｒｐｍに変更した以外
は、実施例１と同一条件で行った。得られたアパタイト
の粒子形態を評価するために、走査型電子顕微鏡（日本
電子社製Ｔー３３０）により粒子構造を撮影した。その
結果、粒子は球状であることが分かった。該粒子の平均
粒子径は１００μｍであった。更に、粒子を粉砕して粉
末Ｘ線回析計にて測定した。その結果、粒子はアパタイ
トであることを確認した。

【００２０】実施例３ シリンダー油をベンゼンに変更した以外は、実施例１と
同一条件で行った。得られたアパタイトの粒子形態を評
価するために、走査型電子顕微鏡（日本電子社製Ｔー３
３０）により粒子構造を撮影した。その結果、粒子は球
状であることが分かった。該粒子の平均粒子径は１６０
μｍであった。更に、粒子を粉砕して粉末Ｘ線回析計に
て測定した。その結果、粒子はアパタイトであることを
確認した。

【００２１】実施例４ α型リン酸三カルシウム（α−ＴＣＰ）粉体２ｇとフッ
化カルシウム０．０５ｇに１モルのクエン酸溶液（但
し、アンモニア水にてｐＨ３．０に調製）１．２ｍｌを
数分間充分に混合したスラリー状の練和物を得た。この
混合したスラリー状の練和物を３００ｒｐｍで撹拌中
の、水で飽和した２００ｍｌのシリンダー油（約３２
℃）に滴下し、約１時間撹拌後、１日静置した。その
後、シリンダー油を洗浄して３７℃の水中で約１週間保
存した後、約１０５℃で３時間乾燥した。得られた粒子
の形態を評価するために、走査型電子顕微鏡（日本電子
社製Ｔ−３３０）により粒子構造を撮影した。その結
果、粒子は球状であることが分かった。該粒子の平均粒
子径は２２０μｍであった。更に、粒子を粉砕して粉末
Ｘ線回析計にて測定した。その結果、粒子はアパタイト
であることを確認した。

【００２２】実施例５ 実施例４のフッ化カルシウムをフッ化マグネシウムに変
更した以外は、実施例４と同様に行った。得られた粒子
の形態を評価するために、走査型電子顕微鏡（日本電子
社製Ｔ−３３０）により粒子構造を撮影した。その結
果、粒子は球状であることが分かった。該粒子の平均粒
子径は１８０μｍであった。更に、粒子を粉砕して粉末
Ｘ線回析計にて測定した。その結果、粒子はアパタイト
であることを確認した。

【００２３】比較例１ 実施例１のシリンダー油に変えてメタノールを用いて、
実施例１と同様に行ったが、スラリー状の練和物がメタ
ノール中に分散し、球状のものは得られなかった。

【００２４】

【発明の効果】本発明の方法によれば、従来技術では達
成されなかった粒子の得られる条件範７囲が狭い、高温
を要しエネルギーの莫大な消費及び繁雑な操作及び高価
な装置を必要とする欠点が解決される。即ち、本発明で
は練和物を水に難溶性の有機溶媒に滴下し、攪拌するこ
とにより、目的の粒径の球状アパタイトを繁雑な操作も
なく、簡易な装置により製造することができる。また、
得られた球状アパタイトは生化学分野の各種担体材料及
び吸着剤として有用である。

【００２５】

【図面の簡単な説明】

【図１】 粒子を粉砕して測定したＸ線回析計による結
果

【符号の説明】

１ アパタイト ２ アパタイト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 諸隈 辰馬 山口県下関市彦島迫町七丁目１番１号 三 井東圧化学株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自己硬化型リン酸カルシウム粉体と酸
   を主成分とする液材を混合した練和物を、水に難溶性の
   有機溶媒に滴下させることを特徴とするリン酸カルシウ
   ム系球状アパタイトの製造方法。
2. 【請求項２】 自己硬化型リン酸カルシウム粉体と難
   溶性フッ化物と酸を主成分とする液材を混合した練和物
   を、水に難溶性の有機溶媒に滴下させることを特徴とす
   るリン酸カルシウム系球状アパタイトの製造方法。
3. 【請求項３】 リン酸カルシウム粉体がα型リン酸三
   カルシウムである請求項１または２項記載の製造方法。
4. 【請求項４】 難溶性フッ化物がアルカリ土類金属で
   ある請求項２記載の製造方法。