JPS62105950A - アパタイト構造体の製造方法 - Google Patents

アパタイト構造体の製造方法

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JPS62105950A
JPS62105950A JP60247486A JP24748685A JPS62105950A JP S62105950 A JPS62105950 A JP S62105950A JP 60247486 A JP60247486 A JP 60247486A JP 24748685 A JP24748685 A JP 24748685A JP S62105950 A JPS62105950 A JP S62105950A
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JP
Japan
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apatite
molded body
carbonate
apatite structure
temperature
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Pending
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JP60247486A
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English (en)
Inventor
田窪 宏
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Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Publication date
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  • Dental Preparations (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

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】 (発明の利用分野) 本発明はアパタイト構造体の製造方法に関し、更に詳細
にはCaCO3を主体どする炭酸塩を用いた湿式法によ
る生体材料用アパタイト構造体の製造方法に関するもの
である。
(従来技術) 近年、アパタイトセラミックスは人工骨や1↑充填材と
して注目され、多くの製造方法が提案されている。この
様なアパタイトの製造方法を大別すると乾式法(固相反
応)、水熱法、フラックス法及び湿式法(水溶液反応)
に分類される。乾式法はCa3(P 04 )2 + 
Ca O或いはCa 2 P x O7+Ca C03
等の約1000 ”cの温度で水蒸気中で反応させて結
晶性の良好なアパタイトを得る方法で、水熱法ではオー
トクレーブ巾約200℃でCa I(P O午を処理す
ると数龍の単結晶が得られる。又フラツクス性では更に
大きい単結晶が得られると言われている。他方湿式法は
低温でアパタイトを合成できて経済的なため古(から検
討されており、Ca  (NO3)2  + (NII
4 )2HPO4、Ca  (OH)2+H3P0.或
いはCa C12+H3PO4等の例がよく知られてい
る。
しかし原料として他のCa化合物に比較して廉価である
CaCO3を用いる場合には、湿式反応では反応速度が
小さく、アパタイト化は原料粒子の内部まで進行し難い
。また従来アパタイト構造体は上記製造方法により得ら
れた粉末を結合剤と混合し、成形後乾燥し、焼結せしめ
る方法が取られており、特定形状に予め成形したものを
アパタイト化する方法は知られていない。
(発明が解決しようとする問題点) かかる事情下に鑑み本発明者らは、C,acO3を主体
とする炭酸塩を湿式法によりアパタイト化せしめること
、更には従来法よりも成形体を得るに操作が容易でエネ
ルギーコストが低いアパタイト構造体の製造方法の開発
を目的とし鋭意検討した結果、CaCO3を主体とする
炭酸塩を予め活性化せしめ、これを成形、焼成後アパタ
イト化する場合には上記目的が達成されることを見出し
、本発明方法を完成するに至った。
(問題点を解決するための手段) すなわち本発明は、MC03(式中MはCa或いはCa
とMg及び/又はSrとの固溶体を示す)を活性化した
後成形し、該成形体中の炭酸塩が分解はしないが有機物
を焼失し得る温度で焼成し、次いで得られた成形体を特
定の蛋白質を添加したp 116.5〜10のリン酸塩
水溶液中、温度100℃以下の条件でアパタイト化反応
せしめ、必要により焼結することを特徴とするアパタイ
ト構造体の製造方法を提供するにある。
以下、本発明方法を更に詳細に説明する。
本発明方法の実施に際し、使用するCaCO3を主体と
する炭酸塩としては合成或いは天然の石灰岩、霞石、氷
用石、大理石、方解石、苦灰石、真珠や牡蛎等の貝殻等
が挙げられる。これら炭酸カルシウムを主体とする原料
炭酸塩含有物は通常100〜数百μに粉砕されて使用さ
れているが、本発明においてはこれを更に機械的な高圧
力又は超音波を加えることにより平均粒径1 tt以下
、好ましくは0.1μ以下に粉砕、活性化されることを
必須とする。かかる粉砕処理により炭酸塩粒子の表面及
び炭酸塩含有材料内部に集連双晶及び構造欠陥が導入さ
れ、(0001)、(0112)、(02211等の滑
り面や双晶面が形成され、粉体は活性化され、しいては
アパタイト化反応の促進による成形体の強度付与効果を
発現せしめ得るのである。なお、Mg及び/又はSrを
含むCaCO3を主体とする炭酸塩は粉砕により集連双
晶が生じ易く、活性化が容易である。
粉砕によるCaCO3を主体とする炭酸塩含有原料の活
性化はボールミル、ジェットミル等の通常の機械的な高
圧力によっても効果はあるが、播潰機やフレットミル、
超音波加工機等の磨砕方式の粉砕が推奨される。
この様にして活性化された炭酸塩原料は次いで公知の成
形方法、例えば水、有機バインダー等を用いて押出成形
、スリップ成形、乾式プレス成形、更には繊維、布或い
はスポンジ等の成形補助材料を基体とし、泥漿状の炭酸
塩原料を含浸、塗布せしめる方法等でバイブ状、ハニカ
ム状、更には人工骨等所望の任意形状に成形される。
成形体は必要に応じ乾燥した後、該成形体中の炭酸塩は
分解も、粒成長もしないが、成形体中に含有される有機
物を焼失せしめ得る温度、通常は900°C以下、好ま
しくは300〜500″Cの温度で焼成される。焼成温
度が900℃を越える場合には成形体中にCaOが生成
し、アパタイト化反応が急速かつ不均一に進行し、成形
体が崩壊するので好ましくない。他方、焼成温度が低い
場合には有機物が残存し、アバタイ1−化反応が抑制さ
れるので好ましくない。
焼成された成形体は次いで、N H4112P 04、
Klr2PO4、NaT12PO4′!4のリン酸塩に
NIN、10N−1,Na 0)ISKOI−1,Ca
 (0)I)2H3P O午等全p +!出1整剤とし
2で添1叫し2、p )lを665へ−10、好4:1
、くば7−9の範囲に調整した水溶液中、l 00 ’
c:以ド、好ましく tit: 30−・に0°Cの温
度条件マ・アバタ゛4 )化度y、ちを行わ)する。
反応61′際し、本発明においではす゛・・酸塩水溶液
中に特定の蛋白質、例えばコラーゲン、ゼラチン等を存
在せし7めることを必須とする。これら蛋白質の添加]
は液中の蛋白質の濃度として2重量%を越える場合には
蛋白質がり:/酸塩水溶液中で分離、析出12、成形体
は不向−にアパタイト化されるので好ましくない。
またアバター(1−化反応においてp■1が6.5未満
の場合にはCン13(PO4)2が生成し易<、(Ih
方p HがlOを越える場合には塩類が成形体内部に残
存し、反応後洗浄Cごよる除去が困難となり好ましくな
い。更に反応温度が100℃を越える場合には添加蛋白
質が変質し2易く、ヌアバタイト化反応が成形体表面で
ガ1速ζ1こ生(5、内部層1−で)ii行j8難い。
加えてCa Cc、、+ 3の溶解度も!口i温で11
口!t−T−するので適当ではない。
、ト発明j、乙I5いてアパタイト化段Ii?、’、K
’−原料炭酸塩のl’!f類、活性化度、p H1温度
等の反応条(11、更には成形体の大小&:、教29−
・τ的−Cはないが、jll常1ケ月以内で完結ずろ。
アバタイ!・化反応に際17、。
リン酸塩水溶液中にN a C、Q 、K C/! 、
 N [4+4. Ce等の塩化物’PN a F、、
 K F、 ’Ex目N4.F等の弗(:1物を添加存
在−1・+2、め、千〜の際その種JIと添加隨を調整
すること1、こより炭酸塩のアパタイト化の反応iJ七
度を制御できると同時にりt、+ a7ペタ・イト、”
フルオロアパタイト及びこれらの固溶体を得る、−とも
本発明乙こおいては可能である。
この様に1.、て得られたアパタイト成形体は、そのま
まで1分C1こ取扱に耐バ得・5強度を有す、うが、更
に必要により1200 ′t: ha ]:ノay3ニ
ーc焼N古1y 7用いてもよい。
(発明の実施例) 以下、本発明を更に実施例により4゛C−細に説明する
が、実施例は本発明の一実施態様であり、本発明の範囲
を限定するものではない。
実施例1 塩化カルシウム19市早%、塩化マグネシウム1重量%
を含む水溶液を20℃に保ち、55 k Hzの超音波
を照射し、なから炭酸アンモニウム水溶液を滴下し、粒
径15μ以下の含マグネシウム方解石を合成し7、濾別
した後自然乾燥させた。得られた粉体の光学顕微鏡写真
を第1図(倍率800)に示す。。
次いでこの※2燥物を高アルミナ質乳鉢を容器とする捕
潰機で12時間磨砕し、粒径I It以下の活性化粉体
とした。得られた粉体の光学顕微鏡写真を第2図(倍率
800)に示す。
れを年輪状断面を保つようにロールと積層を繰り返して
棒状とした。その形状断面を第3図己こ示ず。
次いで棒状成形体を50゛Cで乾燥し、た後、電気炉に
入れ、5時間かけて500 ”(、: 、t7C昇湛加
熱し7、そのまま3時間焼成した。1−のようにし、て
+4られた焼成後の成形体をNHQ、)12PO/+を
20重量%含有する水溶液2にアンモニア水を加え、p
 +1を7〜8に調整し、更にコラーゲンを7重量?4
含むコロイド水溶液を10Ocnff加え、t6tt’
l’して得たアパタイト化反応用の母液中に浸漬(−1
,50℃の温度で7「1間保持した。、二の1111間
中成形体表、面からの002.の発生状況を監視し、適
宜母液の追加補給及び7ンモニア水によるp T−(調
節を行った。
次いでアパタイト化後の成形体を母液より取り出し、0
゜05%のアンモニアを含む温水で反(W洗浄し、可溶
性塩類を水洗除去した後、50”C(7)温度で乾燥し
5た。
このようC: +−て(Vられた成形体は亀裂、表面剥
離、溶食を件うことなく原形を保持j〜でお幻、その状
況を第41で1.=示す。粉末X線回折と偏光顕微鏡観
察の結床、成形体は中心部まで完全1.、ニハ・イドロ
キシアバタイト化しており、C:、aCO3、Ca3 
(P O4゜)2 等の不純物は認めら杓なかった。
実施例2 アパタイト化反応用母液としてNH4H2PO4を20
重量%含有液に代えてN II 4 HI P 04を
15重量%、KFを5重量%含有液とし、浸漬時間を4
日間とした他は実施例1と同様の条件で実施したところ
、成形体は亀裂、表面剥離、溶食等はなく原形を保持し
ており、粉末X線回折と偏光顕微鏡観察の結果、成形体
は中心部まで完全にフロロアパタイト化していた。
実施例3 実施例1において、播潰機により粉砕することにより得
た粒径工μ以下の活性化された含マグネシウム方解石粉
体を方解石に対する相対密度の65%に圧縮し、円柱状
成形体とした後、コラーゲン7重量%だけを含む水溶液
中に浸漬し、アスピレータを用いて減圧含浸させた。更
に該成形体を別に用意したNH4H2PO4を10重量
%、NaFを0.05重量%、コラーゲン0.2M量%
を含むpH8のアパタイト化反応用母液中に浸漬し、5
0℃の温度下14日保持した。
このようにして得た成形体も亀裂、表面剥離、溶食等は
なく原形を保持していた。又この成形体のfffffi
は当初の方解石からなる円柱状成形体に比較し、約13
%増加したが、体積は不変であった。
比較例1 実施例1において、含マグネシウム方解石を磨砕しない
で用いた他は実施例1と同様の方法で実施し、成形体を
得た。この成形体は電気炉での焼成過程でその一部が損
壊し、この損壊はアパタイト化反応時、更に進行した。
又成形体を分析したところアパタイト化は成形体を構成
する炭酸塩粒子の外套部のみであった。
比較例2 含マグネシウム方解石を磨砕をしないで用いた他は実施
例2と同様の方法で実施し、成形体を得た。その結果、
成形体は比較例1と同様損壊が見られ、又構成粒子のう
ち2μ以上の粗い粒子については外套部のみフルオロア
パタイト化が認められた。
比較例3 実施例3において、アパタイト化反応用母液中にコラー
ゲンのコロイド水溶液を添加しないで、かつ成形体への
コラーゲンの減圧含浸を行わなかった他は実施例3と同
様の方法を実施し、成形体を得た。得られた成形体は表
面に剥離が見られ、中心部に多量の炭酸塩が残存した。
以上の実施例及び比較例から明らかな如〈従来の方法で
は進行し難いCaCO3を主体とする炭酸塩のアパタイ
ト化が炭酸塩の活性化と特定の蛋全に進行することが分
かる。
(発明の効果) 以上詳述した本発明方法によれば、CaCO3を微粒に
粉砕し、活性化するという極めて簡単な操作で、従来湿
式法ではアパタイト原料としては使用し難いと言われて
いたカルシウムを主体とする炭酸塩の使用を可能とし、
加えてCaCO3をリン酸塩水溶液と接触し、アパタイ
ト化反応を生起せしめる前に成形体を構成し、次いでこ
れをアパタイト化することにより、焼結なくして取扱に
必要な強度を有するアパタイト成形体となし得ることを
見出したもので、従来法に比較して製造コストが廉価で
あるとともにブロック伏の構造体は勿論、海綿状、積層
状、管状等種々の形態のアパタイト構造体の提供を可能
ならしめたもので、その工業的価値は頗る大なるもので
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図はアパタイト構造体の製造に用いられるCaCO
3を主体とする合成炭酸塩の光学顕微鏡写真、第2図は
第1図の合成炭酸塩を磨砕した粉体の光学顕微鏡写真、
第3図はアパタイト化反応前の成形体およびその断面写
真、及び第4図は各種アバタイi・成形体の実物写真で
ある。 ド 1、゛5゛ブ1          〉、?手!1
−7i市止害(方式4) 2、発明の名称 ?バタ・イ1構造体のシl造方法 3、Ni正ベニする腎 !1汀1との関係 特許出ltn人 住 所 大阪小束l>(北浜5目−ロj3番地名 称 
住人アルミニウノ、製錬株Δ:、会社代表考 高幅 碩
人 4、代理人 居 所 東京都中央区[1本1烏2 T−L17番0憂
住友アルミニウム製錬株式会ン(技術部内5、補正命令
の11付 と=象り2二署亡ジグ)月  111](D  和G 
 1 ’11 )−−ミイ】民−;く二「1)”1 \やル・、i″’                 
 16、補正の対象 説明」の各欄、並びに図面 7、?lIi正の内容 1)明細古筆9 Ii第18行の(その形状断面を第3
図に示1−01を削除ずろ。 2)明gal書第10頁第16〜17行の[保持してお
りその状況を第4N0こ示才、j全「保持している。J
と禄i正す、4゜ 3)明0+1第i 、+頁第12〜16行の「h成炭酸
塩の光学顕微鏡・・・・の実物写真である。」を1−合
成炭酸塩の粒7−構造を示す図面Cコ代わる(1800
倍800伯の光学顕微鏡写真である。4と補正する。 4)願居にh5υ1に〆、各間した図面の第1〜2図を
別紙の4$、ex(1M′e11!UyJ、eKm−1
gz゛−−m−k、N・リ ゛

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)MCO_3(式中MはCa或いはCaとMg及び/
    又はSrとの固溶体を示す)を活性化した後成形し、該
    成形体中の炭酸塩が分解はしないが有機物を焼失し得る
    温度で焼成し、次いで得られた成形体を特定の蛋白質を
    添加したpH6.5〜10のリン酸塩水溶液中、温度1
    00℃以下の条件でアパタイト化反応を生起せしめ、必
    要により焼結することを特徴とするアパタイト構造体の
    製造方法。 2)MCO_3がCaCO_3である特許請求の範囲第
    1項記載のアパタイト構造体の製造方法。 3)特定の蛋白質がコラーゲン或いはゼラチンである特
    許請求の範囲第1項記載のアパタイト構造体の製造方法
    。 4)成形体の焼成温度が300〜500℃である特許請
    求の範囲第1項記載のアパタイト構造体の製造方法。 5)成形体のアパタイト化に際し、リン酸水溶液中に塩
    化物、弗化物を存在せしめ、クロロアパタイト、フルオ
    ロアパタイトを生成させる特許請求の範囲第1項記載の
    アパタイト構造体の製造方法。
JP60247486A 1985-11-05 1985-11-05 アパタイト構造体の製造方法 Pending JPS62105950A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6434371A (en) * 1987-07-31 1989-02-03 Nitta Gelatin Kk Periosteal bone forming material
JPH10216214A (ja) * 1996-11-13 1998-08-18 Katsunari Nishihara 医用材料
EP1380313A1 (en) * 2002-07-11 2004-01-14 MERCK PATENT GmbH Method of preparing porous calcium phosphate morsels and granules via Gelatin processing

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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