JPH08225312A - Oh基炭酸水酸アパタイトの製造法 - Google Patents

Oh基炭酸水酸アパタイトの製造法

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JPH08225312A
JPH08225312A JP575795A JP575795A JPH08225312A JP H08225312 A JPH08225312 A JP H08225312A JP 575795 A JP575795 A JP 575795A JP 575795 A JP575795 A JP 575795A JP H08225312 A JPH08225312 A JP H08225312A
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JP
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hydroxyapatite
carbon dioxide
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carbonic acid
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JP575795A
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English (en)
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Atsuo Ito
敦夫 伊藤
Sadao Tsutsumi
貞夫 堤
Etsuko Watanabe
悦子 渡辺
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Mitsubishi Materials Corp
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】水酸アパタイトのOH基のみの一部をCO3
に置換させたOH基炭酸水酸アパタイトの製造法であっ
て、水酸アパタイトを1気圧以上の炭酸ガス分圧下で5
00℃〜1100℃に加熱することを特徴とするOH基
炭酸水酸アパタイトの製造法。特に前記加熱の時間、前
記炭酸ガス分圧、炭酸ガス分圧以上の分圧下における炭
酸ガス分圧等を制御して、得られるOH基炭酸水酸アパ
タイトのCO3含有量を制御するOH基炭酸水酸アパタ
イトの製造法。 【効果】前記製造法では、OH基炭酸水酸アパタイトを
効率良く、且つ容易に製造することができ、しかも加熱
温度及び/又は炭酸雰囲気中等の炭酸ガス分圧を制御す
ることにより、製造物のCO3含有量を制御することが
できると共に、最も効率の良い合成条件を選択して、C
3含有量を所望量に制御したOH基炭酸水酸アパタイ
トを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水酸アパタイトのOH
基のみの一部をCO3基に置換させたOH基炭酸水酸ア
パタイトの製造法に関し、特に製造物のCO3含有量を
制御することを可能にしたOH基炭酸水酸アパタイトの
製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】水酸アパタイトは、Ca10(PO4)6(OH)2
組成式で表わされる化合物であるが、この(PO4)サイト
及び/又は(OH)サイトの一部が、(CO3)で置換された炭
酸水酸アパタイトの存在が知られている。この炭酸水酸
アパタイトのうち、(OH)サイトのみの一部が(CO3)で置
換されたアパタイト(Ca10(PO4)6(CO3)x(OH)2_2x)を、O
H基炭酸水酸アパタイトといい、(PO4)サイトのみの一
部が(CO3)で置換されたアパタイト(Ca10[(P,C)O4]6(OH)
2)をPO4基炭酸水酸アパタイトという。
【0003】水酸アパタイトは、脊椎動物の骨や歯を構
成する主要無機成分であるが、この水酸アパタイトは、
構造中に他のイオンを微量成分として取り込みやすく、
生体のアパタイトでは、CO3 2~、HPO4 2~、F~、C
l~、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウ
ムイオン等のイオンが含まれている。これらの微量成分
は、水酸アパタイトの結晶性、溶解性、硬度等の物理化
学的特性を変化させ、その結果、骨や歯に係わる生理現
象に影響を与える。上記のような不純物イオンのうち、
CO3 2~は含有量が最も多く、生体の水酸アパタイトの
物理化学的特性に強く影響を与えていると考えられてい
る。更にOH基炭酸水酸アパタイトは、歯のエナメル質
に、より近い組成を有するものであるため、歯のう蝕や
自然治癒等のような現象を解明するために、現在までに
様々な方法で合成が試みられている。
【0004】例えば1932年 Hendricks et al. は、
幾何学的な観点から、CO3 2~はOHサイトを置換する
と提唱したが、その後McConnel et al.は、水熱法によ
る合成では、PO4基とOH基との両方をCO3基が置換
することを示した。従来OH基炭酸水酸アパタイトは、
脱水した水酸アパタイトを、常圧で炭酸ガス中において
約1000℃に加熱することにより得られることが知ら
れている。一方PO4基炭酸水酸アパタイトは、100
℃以下に保持して湿式法により沈澱させる方法によって
合成できることが知られている。
【0005】しかしながら、従来の合成法では、CO3
基の置換サイトと炭酸含有量とを制御することは困難で
あると考えられているのが実状である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、水酸アパタイトのOH基のみの一部をCO3基で置
換した、OH基炭酸水酸アパタイトを効率良く、且つ容
易に製造することができ、しかもその炭酸含有量をある
程度制御することが可能なOH基炭酸水酸アパタイトの
製造法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、水酸ア
パタイトのOH基のみの一部をCO3基に置換させたO
H基炭酸水酸アパタイトの製造法であって、水酸アパタ
イトを1気圧以上の炭酸ガス分圧下で500℃〜110
0℃に加熱することを特徴とするOH基炭酸水酸アパタ
イトの製造法が提供される。また本発明によれば、水酸
アパタイトを1気圧以上の炭酸ガス分圧下で500℃〜
1100℃に加熱して、水酸アパタイトのOH基のみの
一部をCO3基に置換させるOH基炭酸水酸アパタイト
の製造法であって、前記加熱の時間及び/又は炭酸ガス
分圧を制御して、得られるOH基炭酸水酸アパタイトの
CO3含有量を制御することを特徴とするOH基炭酸水
酸アパタイトの製造法が提供される。更に本発明によれ
ば、水酸アパタイトを大気中の炭酸ガス分圧以上の分圧
下で500℃〜1100℃に加熱して、水酸アパタイト
のOH基のみの一部をCO3基に置換させるOH基炭酸
水酸アパタイトの製造法であって、炭酸ガス分圧を制御
して、得られるOH基炭酸水酸アパタイトのCO3含有
量を制御することを特徴とするOH基炭酸水酸アパタイ
トの製造法が提供される。
【0008】以下本発明を更に詳細に説明する。本発明
の製造法では、水酸アパタイトを炭酸ガス分圧下、特に
1気圧以上の炭酸ガス分圧下で、若しくは大気中の炭酸
ガス分圧以上の分圧下で500℃〜1100℃、好まし
くは700℃〜1000℃に加熱する。加熱温度が50
0℃〜1100℃の範囲外の場合には、所望のOH基炭
酸水酸アパタイトが得られない。このような加熱は、電
気炉等の炉を利用して行うことができる。前記炭酸ガス
分圧下とは、炭酸雰囲気中又は炭酸ガスと、空気、水蒸
気等との混合ガス雰囲気中のいずれであっても良く、炭
酸ガス流量は、好ましくは20ml/分となるように反応
系に炭酸ガスを流通させる方法等により作り出すことが
できる。また炭酸ガス分圧下の圧力は、好ましくは2k
g/cm2以上であるのが望ましい。この炭酸ガス分圧
下で合成反応させることにより、得られるOH基炭酸水
酸アパタイトのCO3含有量を高くすることができる。
また同じCO3含有量のOH基炭酸水酸アパタイトを調
製する場合には、加圧下とすることにより合成時間を短
縮させることができる。また前記加熱の時間は、2〜2
4時間が望ましい。
【0009】本発明の製造法に用いる原料としての水酸
アパタイトは、水熱法、湿式法等の公知の方法で合成さ
れたものを使用することができる。この水酸アパタイト
の形状は、前記炭酸ガスとの接触が良好となる形状であ
れば特に限定されるものではないが、粉体で結晶性の良
くない、未仮焼のものが好ましい。
【0010】本発明の製造法では、前記各条件を適宜設
定することにより、水酸アパタイト(Ca10(PO4)6(OH)2)
の(OH)サイトのみの一部が(CO3)で置換されたOH基炭
酸水酸アパタイト(Ca10(PO4)6(CO3)x(OH)2_2x)を得るこ
とができる。この際得られるOH基炭酸水酸アパタイト
のCO3含有量は、OH基炭酸水酸アパタイト全量に対
して、0.5〜5.0重量%のものが好ましく得られ
る。
【0011】本発明の製造法では、前記加熱の時間、前
記炭酸雰囲気等の炭酸ガス分圧、又はこれらの条件を組
み合わせて、好ましくは前述の範囲内で制御することに
より、所望のCO3含有量であるOH基炭酸水酸アパタ
イトを調製することができる。更に前記加熱温度をコン
トロールすることによってもCO3含有量を制御するこ
とができるが、CO3含有量の微調整には、前記加熱時
間及び/又は前記炭酸雰囲気等の炭酸ガス分圧を制御す
るのが好ましい。
【0012】
【発明の効果】本発明の製造法では、OH基炭酸水酸ア
パタイトを効率良く、且つ容易に製造することができ、
しかも加熱温度及び/又は炭酸雰囲気中等の炭酸ガス分
圧を制御することにより、製造物のCO3含有量を制御
することができると共に、最も効率の良い合成条件を選
択して、CO3含有量を所望量に制御したOH基炭酸水
酸アパタイトを得ることができる。
【0013】
【実施例】以下実施例及び比較例により更に詳細に説明
するが本発明はこれらに限定されるものではない。
【0014】
【実施例1】湿式法により合成し、乾燥させた水酸アパ
タイト粉末2〜5gを、白金板又は白金箔を敷設したア
ルミナ板上に、炭酸ガスとの接触が良好となるように満
遍なく敷いた。続いて予め900℃の温度に熱し、炭酸
ガスを流通しておいた電気炉(西村工業株式会社、商品
名「AT−5型雰囲気横型管状炉」)中に、前記調製し
た白金板上水酸アパタイト粉末を導入した。炭酸ガスを
流通させたままで、まず前記白金板上の水酸アパタイト
粉末を、炉芯管の端から10cm(約300℃)の位置
に載置して10分間乾燥させてから、炉芯管中央部の目
的合成加熱温度(900℃)の位置まで押し込み、24
時間静置加熱させた。静置中は、中央に穴を設けたふた
で炉にふたをして、このふたの穴から炭酸ガスを流通さ
せて系の圧力を2kg/cm2に保持した。この際合成
加熱温度は、電気炉に接続した関熱器材株式会社製のコ
ントローラーを用いて制御した。
【0015】前記加熱後、炉芯管の出口から10cm
(約300℃)の位置まで白金板上のアパタイト粉末反
応物を引出し、炭酸ガスを流通させた状態で、10分間
冷却させた後に取り出した。得られた合成物の赤外線吸
収スペクトルを測定したところ、1550cm~1、14
62cm~1、882cm~1付近に炭酸の吸収ピークが観
察され、3576cm~1、637cm~1付近の水の吸収
帯が水酸アパタイトのものに比べて小さくなっているこ
とが判る。更にMontel et al.(1964)のOH基炭
酸水酸アパタイトの文献値と比較したところ、得られた
合成物は、OH基炭酸水酸アパタイトであることが確認
できた。この赤外線吸収スペクトルを水酸アパタイトの
赤外線吸収スペクトルと共に図1に示す。
【0016】
【実施例2】合成加熱温度を、600℃、650℃、7
00℃、800℃及び850℃に変えた以外は、実施例
1と同様にOH基炭酸水酸アパタイトを調製した。得ら
れたそれぞれのOH基炭酸水酸アパタイト及び実施例1
で得られた(合成加熱温度900℃)OH基炭酸水酸ア
パタイトのCO3含有量を、X線回折により求められた
格子定数(a軸、c軸)を用いて計算した。その結果を
図2に示す。
【0017】2kg/cm2、24時間加熱の条件のも
と、合成温度を600℃、650℃、700℃、800
℃、850℃及び900℃にした場合の合成物のCO3
含有量は、図2に示す通りであり、合成温度を調整する
ことによって、0.5重量%〜4.9重量%のCO3
有量のOH基炭酸水酸アパタイトが得られていることが
判る。
【0018】
【実施例3】合成時間を2〜24時間の間で変化させ、
実施例1と同様にOH基炭酸水酸アパタイトを調製し
た。得られたそれぞれのOH基炭酸水酸アパタイト及び
実施例1で得られた(合成時間24時間)OH基炭酸水
酸アパタイトのCO3含有量を、X線回折により求めら
れた格子定数(a軸、c軸)を用いて計算した。その結
果を図3に示す。
【0019】図3より、OH基炭酸水酸アパタイトのC
3含有量は、合成時間の増加に伴い、直線的に増加し
ていることが判る。また図2に示す合成加熱温度を制御
した場合に比して、合成時間を制御した図3の結果で
は、CO3含有量の変化量が小さいことが判る。従っ
て、OH基炭酸水酸アパタイトのCO3含有量の粗調整
には、合成加熱温度の制御が向いており、CO3含有量
の微調整には合成時間の制御が向いていることが判る。
【0020】
【実施例4】合成加熱温度を800℃とし、炭酸ガス分
圧を常気圧から2.5kg/cm2まで変化させて合成
した以外は、実施例1と同様にOH基炭酸水酸アパタイ
トを調製した。得られたそれぞれのOH基炭酸水酸アパ
タイトのCO3含有量を、X線回折により求められた格
子定数(a軸、c軸)を用いて計算した。その結果を図
4に示す。
【0021】図4より、炭酸ガス分圧を上げることで、
得られるOH基炭酸水酸アパタイトのCO3含有量を増
加させることができ、しかも合成時間を短縮できること
が判る。
【0022】
【実施例5】合成加熱温度を900℃とし、炭酸ガスと
空気との全圧1気圧の混合ガスを、炭酸ガスの比を0〜
100%に変化させて合成した以外は、実施例1と同様
にOH基炭酸水酸アパタイトを調製した。得られたOH
基炭酸水酸アパタイトのCO3含有量を電量滴定によっ
て求めた。その結果を図5に示す。
【0023】図5より、混合ガス中においても炭酸ガス
分圧を上げることで、得られるOH基炭酸水酸アパタイ
トのCO3含有量を増加させることができることが判
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)は水酸アパタイトの赤外線吸収スペ
クトルを示すチャートであり、図1(b)は実施例1で
得られたOH基炭酸水酸アパタイトの赤外線吸収スペク
トルを示すチャートである。
【図2】実施例2で調整した合成加熱温度とOH基炭酸
水酸アパタイトのCO3含有量との関係を示すグラフで
ある。
【図3】実施例3で調整した合成時間とOH基炭酸水酸
アパタイトのCO3含有量との関係を示すグラフであ
る。
【図4】実施例4で調整した炭酸ガス圧とOH基炭酸水
酸アパタイトのCO3含有量との関係を示すグラフであ
る。
【図5】実施例5で調整した混合ガス中の炭酸ガスの比
と、OH基炭酸水酸アパタイトのCO3含有量との関係
を示すグラフである。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年1月24日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】水酸アパタイトの赤外線吸収スペクトル(a)
と、実施例1で得られたOH基炭酸水酸アパタイトの赤
外線吸収スペクトル(b)とを示すチャートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堤 貞夫 千葉県市川市中国分4丁目10番6号 (72)発明者 渡辺 悦子 埼玉県大宮市北袋町1−297 三菱マテリ アル株式会社中央研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水酸アパタイトのOH基のみの一部をC
    3基に置換させたOH基炭酸水酸アパタイトの製造法
    であって、水酸アパタイトを1気圧以上の炭酸ガス分圧
    下で500℃〜1100℃に加熱することを特徴とする
    OH基炭酸水酸アパタイトの製造法。
  2. 【請求項2】 水酸アパタイトを1気圧以上の炭酸ガス
    分圧下で500℃〜1100℃に加熱して、水酸アパタ
    イトのOH基のみの一部をCO3基に置換させるOH基
    炭酸水酸アパタイトの製造法であって、前記加熱の時間
    を制御して、得られるOH基炭酸水酸アパタイトのCO
    3含有量を制御することを特徴とするOH基炭酸水酸ア
    パタイトの製造法。
  3. 【請求項3】 水酸アパタイトを1気圧以上の炭酸ガス
    分圧下で500℃〜1100℃に加熱して、水酸アパタ
    イトのOH基のみの一部をCO3基に置換させるOH基
    炭酸水酸アパタイトの製造法であって、炭酸ガス分圧を
    制御して、得られるOH基炭酸水酸アパタイトのCO3
    含有量を制御することを特徴とするOH基炭酸水酸アパ
    タイトの製造法。
  4. 【請求項4】 水酸アパタイトを大気中の炭酸ガス分圧
    以上の分圧下で500℃〜1100℃に加熱して、水酸
    アパタイトのOH基のみの一部をCO3基に置換させる
    OH基炭酸水酸アパタイトの製造法であって、炭酸ガス
    分圧を制御して、得られるOH基炭酸水酸アパタイトの
    CO3含有量を制御することを特徴とするOH基炭酸水
    酸アパタイトの製造法。
JP575795A 1995-01-18 1995-01-18 Oh基炭酸水酸アパタイトの製造法 Pending JPH08225312A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2349877A (en) * 1999-05-10 2000-11-15 Abonetics Ltd Preparing carbonated hydroxyapatite
JP2010100521A (ja) * 1997-12-22 2010-05-06 Apatech Ltd 単相カーボネート置換ヒドロキシアパタイト組成物

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