KR20030070859A - 인산칼슘 콜로이드 이온용액, 반점, 섬, 박막, 과립 및그의 제조방법 - Google Patents

인산칼슘 콜로이드 이온용액, 반점, 섬, 박막, 과립 및그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저온에서 안정화된 인산칼슘 이온 용액을 제조하는방법 및 상기 인산칼슘 이온 용액을 이용하여 제조된 인산칼슘 콜로이드에 관한 것이다. 상기 인산칼슘 콜로이드는 고체기재 상에 부착하여 성장시킴으로써 인산칼슘 반점, 섬 또는 박막 형태를 제조할 수 있고, 용액 내에서 성장시킴으로서 인산칼슘 과립을 제조할 수 있다.

Description

인산칼슘 콜로이드 이온용액, 반점, 섬, 박막, 과립 및 그의 제조방법{CALCIUM PHOSPHATE COLLOIDS, DOTS, ISLANDS, THIN FILMS OR GRANULES AND ITS PREPARATION}
본 발명은 인산칼슘 이온 용액의 제조방법 및 인산칼슘 이온 용액을 이용하여 제조된 인산칼슘 콜로이드 이온용액에 관한 것이다. 또한 본 발명은 인산칼슘 콜로이드 이온용액을 고체기재에 적용하여 얻은 반점 또는 박막, 그리고 인산칼슘 콜로이드 이온용액을 용액 상에서 성장시켜 제조한 인산칼슘 과립에 관한 것이다.
인산칼슘(calcium phosphate)은 생체 적합성(biocompatibility)이 있고 유일하게 생체 석회화 조직에 존재하는 물질로서[H.-M. Kim et al.,J. Bone Miner. Res.1995, 10., 1589-1601; 미국특허 제5,565,502호; 및 미국특허 제5,691,397호], 뼈 대체 물질로 안전하게 사용될 수 있는 생체재료로 알려져 왔다.
이외에도 인산칼슘은 유기 및 무기 물질에 대한 흡착도가 높아 중금속이온 흡착, 탈취 등의 특성을 가지고 있어, 로드(rod)형, 침상, 플래트(flake), 박막, 봉상, 과립의 형태로서 중금속제거, 탈취제 등의 다방면에서 유용하게 활용되고 있다.
이러한 인산칼슘의 형태는 용도에 따라 다르게 제조될 수 있다. 가령, 인산칼슘 결정박막은 표면적을 넓히는 효과 및 중금속에 대한 높은 흡착력을 이용하여 수용액내에서 중금속을 효과적으로 제거할 수 있어 정수 등에 사용할 수 있다. 또한, 인산칼슘 결정박막은 생체재료의 물성을 유지한 채로 생체적합성을 증진시킬 수 있기 때문에 생체재료 표면개질 재료로서 널리 사용되고 있다.
그러나 이러한 결정박막의 형태는 고체기질 표면 전체에 형성됨으로써, 생체분해성 폴리머 상에 적용할 경우, 조직액과 직접 접촉을 차단하므로써 생체분해성이 저해되거나, 폴리머 또는 티타늄 고체기재 형태에 변형이 일어날때 결정박막이 고체기질로부터 쉽게 이탈하고 나아가 인산칼슘 상에 형성된 조직이 고체기재로부터 탈락하는 문제점이 지적되고 있다.
그러므로 고체기재 상에서 생체 반응이 원활하게 진행하도록 할 뿐 만 아니라, 외력 또는 고체기재의 변형에도 쉽게 탈락되지 않아야 하는 요구에 따라 새로운 인산칼슘의 형태는 지속적으로 연구되고 있다.
또한, 인산칼슘의 유용한 다른 형태로서, 과립의 형태가 물질전달 특히, 약물전달, 세포전달 또는 물질분리 목적으로 과립상 필터로 사용될 수 있다.
다양한 형태의 인산칼슘의 제조는 인산칼슘 이온용액으로부터 개시된다. 상기 인산칼슘이온 용액은 Ca2+이온 및 PO4 3 -이온을 포함하는 모든 화합물 중에서 선택하여 인산칼슘 이온 용액으로 제조하는 것이다. 이때, Ca2+이온을 포함하는 화합물의 일례로는 Ca(OH)2, CaCO3, Ca(NO3)2ㆍ4H2O, Ca(CH3COOH)2ㆍH2O, CaCl2, 또는 CaSO4ㆍ2H2O에서 선택될 수 있으며, PO4 3-이온을 포함하는 화합물의 일례로는 H3PO4, (NH4)2HPO4, 또는 H4P2O7에서 선택되어 사용될 수 있다. 또한 상기의 Ca2+이온 및 PO4 3-이온을 포함하는 화합물에 대한 Ca/P 몰 비가 0.8 ∼ 2.0인 인산칼슘 화합물을 제조하여 사용할 수 있다. 상기 제조된 인산칼슘 화합물의 일례로서, 인산이수소칼슘일수화물(Monocalcium Phosphate Monohydrate), 인산일수소칼슘이수화물(Dicalcium phosphate Didydrate), 인산일수소칼슘무수화물(Dicalcium Phosphate Anhydrate), 인산팔칼슘(Octacalcium Phosphate), 비정질인산칼슘(Amorphous Calcium Phosphate), 수산화아파타이트(Hydroxyapatite), 인산삼칼슘(Tricalcium Phosphate) 등이 있다.
상기 인산칼슘 화합물들은 Ca2+이온과 PO4 3-이온을 다양한 조건으로 수용액상에서 혼합하여 제조할 수 있는데 화합물의 종류와 형태는 이온의 농도, Ca/P 비율, 및 pH 조건에 크게 영향을 받는다고 알려져 있다[Ayako Oyane, Kazuo Onuma, Tadashi Kokubo, and Atsuo ItoJ. Phys. Chem. B 1999,103, 8230-8235, ElliottJ. C.In Structure and Chemistry of the Apatites and Other Calcium Orthophosphates, Studies in Inorganic Chemistry 18, Amsterdam: Elsevier, pp 111-190 (1994)].
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해서 고안한 것으로써, 본 발명의 목적은 제 1 실시 형태의 인산칼슘 이온용액 또는 제 2 실시 형태의 인산칼슘 이온 용액의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 인산칼슘 이온 용액을 저온으로 유지하여 형성되는 인산칼슘 콜로이드 이온용액을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 인산칼슘 콜로이드 이온용액을 이용하여 고체기재 상에서 형성시킨 인산칼슘 반점 또는 박막 형태을 제공하는 것이고, 인산칼슘 콜로이드 이온용액 내에서 제조된 인산칼슘 과립을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 인산칼슘 콜로이드 용액과 인산칼슘 콜로이드 형성 이전의 이온용액을 저온에서 유지하여 혼합한 후, 인산칼슘 콜로이드가 기질에 부착한 것을 투과 전자 현미경(×100,000)으로 관찰한 결과이고,
도 2는 본 발명의 인산칼슘 비결정 반점을 투과 전자 현미경(×100,000)으로 관찰한 결과이고,
도 3은 본 발명의 인산칼슘 비결정 반점이 결정으로 전환하는 것을 투과 전자 현미경(×100,000)으로 관찰한 결과이고,
도 4는 본 발명의 인산칼슘 비결정 반점이 결정으로 변환되고 성장하여 결정섬을 형성한 것을 투과전자현미경(x 100,000)으로 관찰한 결과이고,
도 5는 본 발명의 인산칼슘 점상결정이 성장하여 박막으로 전환한 것을 투과 전자 현미경(×100,000)으로 관찰한 결과이고,
도 6는 본 발명의 인산칼슘 과립을 주사 전자 현미경(×2,000)으로 관찰한 결과이고,
도 7은 본 발명의 인산칼슘 반점재료에 골모세포주를 배양한 결과를 위상차현미경 (×200)으로 관찰한 결과이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 1) 본 발명의 바람직한 첫 번째 구현으로, 인산칼슘 이온 용액을 제공한다.
제 1 실시 형태의 인산칼슘 이온 용액의 제조방법은
1) 칼슘 포스페이트 결정 또는 칼슘 염과 인산 염을 산 용액에 녹여 칼슘 이온과 인산 이온 용액을 제조하는 단계;
2) 단계 1에서 제조된 칼슘 이온과 인산 이온의 산 용액을 낮은 온도에서 알칼리 용액과 급속히 혼합하는 단계; 및
3) 단계 2에서 제조된 용액으로부터, 용액 내 핵 형성 및 결정 성장을 억제하기 위하여, 핵 형성 및 결정 성장의 핵으로 작용할 수 있는 무형 인산칼슘 과립 또는 결정을 제거하는 단계로 구성된 제조방법을 제공한다.
상기 제조방법은 산 용액과 알칼리 용액을 혼합하여 제조되는 것이며, 이때 산 용액과 알칼리 용액의 온도 및 단계 2의 반응온도는 0 ∼ 37℃에서 수행한다. 더욱 바람직하게는 0 ∼ 20oC에서 혼합하는 것이고, 가장 바람직하게는 상기 온도 범위에서 가능한 한 낮은 온도에서 수행하여 인산칼슘 침전물의 형성을 지연시키는 것이다. 가장 바람직하게는 0℃에서 수행하는 것이다.
또한, 제조된 인산칼슘 이온 용액은 완충 용액상태로 보관하며, 0 ∼ 10℃의 저온에서 유지하는 것이며, 이때, 상기 온도 범위에서 가능한 한 낮은 온도에서 수행하면, 안정하게 고농도의 인산칼슘 이온용액을 유지시킬 수 있다. 가장 바람직하게는 0℃에서 수행하는 것이다.
제 2 실시 형태의 인산칼슘 이온용액의 제조방법은
1) 인산이온을 포함하는 pH 6.0 ∼ 10.0의 이온용액을 제조하는 단계;
2) 칼슘이온을 포함하는 pH 6.0 ∼ 10.0의 이온용액을 제조하는 단계; 및
3) 상기 이온용액을 혼합하여 pH 6.0 ∼ 10.0의 인산칼슘 용액을 제조하는 단계로 구성된다.
본 발명에서 "인산칼슘 이온용액"은 인산이온을 포함하는 이온용액의 농도가 1 ∼ 25 mM이고, 칼슘이온을 포함하는 이온용액의 농도가 1 ∼ 25 mM이고, 인산칼슘 이온용액의 농도적이 1 ∼ 64 mM2로 제조되는 것이다.
단계 3에서 혼합시, 온도는 0 ∼ 37oC에서 수행하는데 더욱 바람직하게는 0 ∼ 20oC에서 유지하는 것이고, 가장 바람직하게는 상기 온도 범위에서 가능한 한 낮은 온도에서 수행하여 인산칼슘 침전물의 형성을 지연시키는 것이다. 또한, 혼합시 국소적 농도증가가 증가하여 인산칼슘 침전물이 형성되지 않도록 하기 위하여, 용액의 교반방법 및/또는 기계적인 방법을 이용하여 혼합용액을 소량으로 분배하여 저속으로 첨가하는 방법을 사용할 수 있다. 바람직하게는 혼합용액의 고른 분산을 목적으로 상기 기계적인 방법으로는 페리스탈틱 펌프를 사용하여 소량씩 지속적으로 첨가하거나, 스프레이를 이용하여 분산시키는 방법이 있다.
이때, 혼합용액의 저속 첨가 및 용액의 교반은 첨가되는 이온의 확산을 촉진하여, 인산칼슘 용액의 고농도에 기인한 자발적인 인산칼슘 화합물 생성을 억제 또는 지연한다. 따라서, 상기 제 2 실시 형태의 제조방법은 생성된 인산칼슘 화합물을 제거하기 위한 별도의 공정인 여과 또는 원심분리 단계를 생략하여, 대용량으로 제조할 수 있는 경제적인 제조방법이다.
또한, 본 발명의 다른 제조방법으로, 1) 인산이온 및 칼슘이온을 포함하는 pH 6.0 이하의 이온용액을 제조하는 단계; 및
2) 상기 이온용액에 염기 용액을 혼합하여, pH 6.0 ∼ 10.0인 인산칼슘 이온 용액을 제조할 수 있다.
단계 2의 혼합시 온도 및 첨가조건은 상기 방법과 동일하게 수행한다.
단계 2에서 혼합시, 온도는 0 ∼ 37oC에서 수행하는데 더욱 바람직하게는 0 ∼ 20oC에서 유지하는 것이고, 가장 바람직하게는 상기 온도 범위에서 가능한 한 낮은 온도에서 수행하여 인산칼슘 침전물의 형성을 지연시키는 것이다. 또한, 혼합시 국소적 농도증가가 증가하여 인산칼슘 침전물이 형성되지 않도록 하기 위하여, 용액의 교반방법 및/또는 기계적인 방법을 이용하여 혼합용액을 소량으로 분배하여 저속으로 첨가하는 방법을 사용할 수 있다. 바람직하게는 혼합용액의 고른 분산을 목적으로 상기 기계적인 방법으로는 페리스탈틱 펌프를 사용하여 소량씩 지속적으로 첨가하거나, 스프레이를 이용하여 분산시키는 방법이 있다.
또한, 제 2 실시 형태에서 제조된 인산칼슘 이온 용액은 완충 용액상태로 보관하며, 0 ∼ 10℃의 저온에서 유지하는 것이며, 이때, 상기 온도 범위에서 가능한 한 낮은 온도에서 수행하면, 안정하게 고농도의 인산칼슘 이온용액을 유지시킬 수있다. 가장 바람직하게는 0℃에서 수행하는 것이다.
본 발명의 인산칼슘 이온 용액의 제조과정에서, 1) pH, 2) 온도, 3) 혼합속도, 및 4) 이온의 농도 간의 영향에 따라, 고농도로 인한 자발적인 인산칼슘 침전물의 형성에 영향을 준다. 즉, pH가 낮을수록, 온도가 낮을수록, 혼합속도가 늦을수록, 이온의 농도가 낮을수록, 인산칼슘 침전물 형성이 억제 또는 지연된다.
본 발명의 인산칼슘 이온 용액의 제조방법의 과정에서 이온용액의 pH는 산 또는 염기를 사용하여 조절하고, 보다 구체적으로 통상의 무기산, 유기산, 무기염 또는 유기염을 사용한다.
이때, 무기산은 염산, 브롬산, 황산, 인산, 질산, 탄산, 과염소산, 붕산 등이 있으며, 유기산은 N-[2-히드록시에틸]피페라진-N'-[2-에탄설폰산](N-[2-hydroxyethyl]piperazine-N'-[2'-ethanesulfonic acid]), N-트리스-[히드록시메틸]메틸-2-아미노에탄설폰산(N-tris-[hydroxy methyl]methyl-2-aminoethanesulfonic acid), 1,4-피페라진디에탄설폰산(1,4-piperazinediethanesulfonic acid), (3-N-모르포리노)프로판설폰산((2-N-morpholino)propanesulfonic acid) 및 아세트산으로 구성된 군에서 선택되어 사용될 수 있다. 바람직하게는 염산 및 N-[2-히드록시에틸]피페라진-N'-[2-에탄설폰산]을 사용하는 것이다.
또한, 무기염기로는 NaOH, KOH, LiOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2, NH4OH 등에서 선택되고, 유기염기로는 트리스[히드록실메틸]아미노메탄(tirs[hydroxymethyl]aminomethane), 비스[2-히드록시에틸]이미노트리스[히드로메틸]메탄 (bis[2-hydroxyethyl]aminotris[hydroxymethyl]methane), 1,3-비스[트리스(히드록시메틸)메틸아미노]프로판 (1,3-bis[tris(hydroxymethyl)methylamino] propane) 등을 사용할 수 있다. 유기 염기는 원하는 pH 범위에 따라, 각 염기의 완충 허용 범위를 고려하여 선택한다.
이때, 완충용액을 사용하는 것이 균질한 인산칼슘 용액을 얻는데 바람직하며, 완충용액은 유기이온 또는 무기이온의 완충용액 모두를 사용할 수 있다.
2) 본 발명의 바람직한 두 번째 구현으로는 상기 제조된 제 1 또는 제 2의 실시 형태의 인산칼슘 이온 용액을 저온으로 유지하여 형성된 인산칼슘 콜로이드(colloid) 이온용액을 제공한다.
보다 구체적으로는, 상기 제조된 인산칼슘 이온 용액을 0 ∼ 60℃에서 방치하여 인산칼슘 이온 용액 내에 형성된 1 nm ∼ 1,000 nm 크기의 인산칼슘 콜로이드 이온용액을 제조할 수 있다.
즉, 인산칼슘 콜로이드는 저온의 인산칼슘 이온용액에서 최초 형성되는 인산칼슘 화합물로서, 고체기재 상에 부착력을 가지며, 이온 용액 내에서 분산되는 성질이 우수하다. 또한, 인산칼슘 콜로이드 이온용액은 온도와의 영향에 따라, 다양한 형태로 제조될 수 있다. 더욱 구체적으로, 고체기재 상에서는 온도가 낮을수록, 고체 기재 상에 부착이 더욱 용이하고 성장할 수 있으며, 용액 상에서는 온도가 높을수록 성장이 촉진된다.
도 1은 본 발명의 인산칼슘 콜로이드 용액과 인산칼슘 콜로이드를 형성하기 이전의 이온용액을 저온에서 유지하여 혼합한 후, 인산칼슘 콜로이드 이온용액이 기질에 부착한 것을 관찰한 결과이다.
본 발명의 인산칼슘 콜로이드 이온용액은 저온에서 장시간 동안 콜로이드 상태를 유지할 수 있고, 상기 특성을 응용하여 고체기재 상에서 콜로이드 자체의 부착력을 이용하여 부착되고 성장하여, 인산칼슘 반점 및 박막을 제조할 수 있고, 이온용액 상에서 인산칼슘 과립의 제조할 수 있다. 따라서, 인산칼슘 콜로이드는 반점 및 박막 또는 과립의 제조의 전구체(precursor)로 작용한다.
3) 본 발명의 바람직한 세 번째 구현으로는 인산칼슘 콜로이드 이온용액을 이용하여 고체기재 상에서 형성된 인산칼슘 반점 또는 박막 형태를 제공한다. 또한, 인산칼슘 콜로이드 이온용액을 이용하여 이온 용액 내에서 제조된 인산칼슘 과립을 제공한다.
본 발명의 인산칼슘 콜로이드 이온용액을 고체기재 또는 용액상에 적용함에 따라 다양한 형태의 인산칼슘이 제조된다.
가. 인산칼슘 콜로이드 이온용액을 고체기재 상에 적용하여 반점형태로 형성된 경우,
고체기재 상에 1 ∼ 60℃의 온도에서 인산칼슘 콜로이드 이온용액을 부어서 반점이 형성되며, 상기 반점을 포함하는 재료를 제공한다.
상기 인산칼슘 반점은 다양한 크기의 비결정질, 결정질, 또는 비결정 및 결정질이 혼재된 반점상으로 고체기재 상에 형성되며, 인산칼슘 반점이 불연속적으로 산재된 형태로서, 반점 및 반점 사이 빈 공간을 고체기재로 노출시킨 이중표면이다.
이러한 이중표면은 세포 부착에 충분한 밀도를 제공하는 생체재료로 이용할 수 있다. 구체적으로는 세포가 인산칼슘 나노반점 및 고체기재 상에 동시에 생체 반응할 수 있음으로써, 신생 조직이 고체기재에 직접 부착할 수 있기 때문에 조직과 고체기질간 접착력을 증진시킬 수 있다.
이러한 성질을 이용하여 상피세포(epithelial cell), 근육세포(muscle cell), 신경세포(nerve cell), 결합조직세포(connective tissue cell), 골모세포 등의 여러 가지 세포가 본 발명의 인산칼슘 반점 및 상기 반점 사이 빈 공간을 고체기재로 노출시킨 이중표면의 생체재료 상에 부착시켜 증식 분화시킬 수 있다.
상기 인산칼슘 반점의 크기를 조절하는 방법은 하기 세가지 방법이 있다.
첫번째 방법은 이온 용액의 온도 및 농도와의 관계이다. 구체적으로는, 이온용액의 온도가 낮을수록, 형성된 반점의 크기가 작고 작은 크기의 반점에서 결정으로 변환된다.
반면, 이온용액의 온도가 높을수록, 반점의 크기가 크고, 큰 크기의 반점에서 결정으로 변환된다. 따라서 적절한 크기의 반점은 이온용액의 온도를 조절하므로써 얻을 수 있는데, 바람직한 온도 조건은 1 ∼ 40℃ 범위에서 수행한다.
반점의 크기를 조절할 수 있는 두 번째 방법으로는, 이온용액의 pH를 pH 6.0 ~ 9.0에서 조절하는 것이다. 이때, 바람직한 범위는 pH 6.0 ~ 8.0에서 선택한다. 보다 구체적으로는 pH가 낮을수록, 형성되는 반점의 크기가 작아지며 결정변환도 크기가 작은 반점에서 성장한다. 반면에 pH가 높을수록, 형성되는 반점의 크기가 커지며 결정변환이 시작되는 반점의 크기도 크다.
반점의 크기를 조절할 수 있는 세 번째 방법으로는 반응시간을 조절하는 것으로, 시간이 경과함에 따라 형성되는 반점의 크기가 커지며 점차 결정으로 변환되고, 결정섬을 형성한다.
반점의 크기는 비결정질 반점이 5 ∼ 1,000 nm를, 결정섬은 5 nm ∼ 5,000 nm 크기를 얻을 수 있다.
도 2는 인산칼슘 콜로이드가 폼바 필름(formvar film) 상에 부착하여 형성된 비결정질의 반점형태를 관찰한 결과로서, 직경 20 ∼ 90 nm의 나노크기의 반점 형태로 보이며, 사방 1 ㎛2내에 20 ∼ 28 개 (n=4) 고밀도 나노간격으로 산재되어 있음을 보여주고 있다. 또한, 비결정질의 반점 및 반점 사이 빈 공간을 폼바 필름(formvar film)면으로 노출시킨 이중표면이다.
또한,도 3은 인산칼슘 반점이 폼바 필름(formvar film) 상에 형성되어 결정으로 변환하는 것을 투과 전자 현미경(×100,000)으로 관찰한 결과이다. 상기 결과로부터 인산칼슘 반점에서 섬유상의 결정체가 자라나는 것을 보여준다.
또한도 4에서 보는 바와 같이, 인산칼슘 비결정질의 반점이 폼바 필름(formvar film)상에서 결정으로 변환되고 더욱 성장하여 점상결정이 관찰되었다. 이때, 결정성 반점 및 반점 사이 빈 공간을 폼바 필름(formvar film)면으로 노출된 이중표면이다.
나. 인산칼슘 콜로이드 이온용액을 고체기재 상에 적용하여 박막형태로 형성된 경우,
인산칼슘 콜로이드 이온용액을 고체기재 상에 적용하여 얻을 수 있는 인산칼슘 재료의 다른 형태는 고체기재 상에 형성된 인산칼슘 박막이다. 이러한 인산칼슘 박막은 고체기재 상에서 인산칼슘 반점의 융합 및 성장을 통해 형성된다. 따라서, 고체기재 상에 1 ∼ 60℃의 온도에서 상기 인산칼슘 콜로이드 이온 용액을 부어 형성된 반점이 충분히 융합 및 성장할 수 있는 시간동안 방치하여 형성된 박막을 제조하고, 상기 박막을 포함하는 재료를 제공한다. 더욱 바람직하게는, 온도 조건이 1 ∼ 40℃ 범위에서 수행하는 것이다.
제조된 인산칼슘 박막은 고체기재 상에서 비결정질 박막 및 결정질 박막 또는 비결정질 및 결정질이 혼재된 박막형태를 포함한다.
이때, 이온 용액의 온도 및 농도를 조절하여 비결정 반점을 결정으로 변환시킬 수 있다. 다른 조건이 동일하다면, 이온 용액의 농도가 높을수록, 온도가 높을수록, 비결정질 인산칼슘 반점의 성장이 결정으로 용이하게 변환하기 때문에 비결정질 박막을 용이하게 제공할 수 있다.
인삼칼슘 박막으로 구성한 재료는 자체의 높은 생체적합성을 이용하여, 생체 재료표면에 형성시킬 수 있는 생체재료로 활용될 수 있고, 중금속에 대한 높은 흡착력 [Chen, X.-B., Wright, J. V., Conca, J. L., Peurrung, L. M.. Environ. Sci. Technol.1997; 31(3); 624-631., Lusvardi G, Malavasi G, Menabue L, Saladini M. Waste Manag. 2002;22(8):853-857]을 이용하여, 중금속 제거용 필터로 사용할 수 있고, 이러한 중금속 제거용 필터는 상수도 및 정수기 필터로 사용할 수 있다. 이외에도, 유기분자 및 무기분자에 대한 높은 흡착성질을 이용하여 냄새 또는 가스를 제거하는 탈취제로 유용하게 활용될 수 있다.
도 4에서 인산칼슘 결정 반점이 폼바 필름(formvar film) 상에서 서로 융합하여 박막으로 변환하는 것을 보이고 있다.
이때, 사용되는 고체기재는 인산칼슘 반점 및 박막을 제조할 수 있도록 제공되는 표면이며, 친수성 및 소수성의 모든 표면이 가능하다. 바람직하게는 유기 폴리머, 금속, 세라믹, 유리, 동물 및 식물의 생체 조직이 있다.
유기 폴리머는 천연 또는 인공적으로 합성된 모든 폴리머가 사용 가능하며, 그 예로서 폴리스타일렌(polystyrene), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리글리콜산(polyglycolic acid), 폴리락트산(polylactic acid) 및 폴리(락틴-글리콜산)(poly lactic glycolytic acid)으로 구성된 군에서 선택되는 것이다.
또한 금속은 고체금속이면 모두 사용할 수 있으며, 생체재료인 경우 가장 바람직하게는 티타늄을 사용한다.
이때, 고체기재로 사용되는 물질의 기하학적 모양에도 제한이 없다. 따라서, 평판형, 원통형, 입방체, 원뿔, 각주 또는 이들의 복합 형상 등 다양한 구조가 가능하며 상기 고체 표면은 전하를 띨 수도 또는 띠지 않을 수도 있다.
다. 인산칼슘 콜로이드 이온용액을 용액 상에 적용하여 과립형태로 형성된 경우,
인산칼슘 콜로이드 용액을 40 ∼ 100℃로 승온하여 용액 내에서 제조된 인산칼슘 과립(granules)을 제공한다.
상기 반응온도는 인산칼슘 반점 또는 박막을 형성하는 온도보다 높은 온도로 승온하면 용액 내에서 형성하고 성장한다. 이때, 온도는 100℃ 이하에서 인산칼슘 콜로이드 이온용액이 고체기질 상에 부착하는 것보다 높은 온도로 수행하여, 용액내에서 과립 형성을 우세하게 한다. 또한, 본 발명은 용액 내에서 인산칼슘 콜로이드는 비결정질로 성장을 시작하여 결정 과립으로 변환함으로써, 비결정질 과립 및 결정질 과립을 모두 제공할 수 있다.
승온 온도는 이온용액의 농도 및 pH에 따라 달라진다. 즉, 이온용액의 농도 및 pH가 높을수록, 승온 온도는 낮아진다. 또한 승온 온도, 이온용액의 농도 및 pH에 따라, 비결정질 과립 및 결정질 과립을 결정할 수 있다.
또한, 인산칼슘 과립은 인산칼슘 콜로이드 이온용액에 과량의 칼슘 이온 또는 인산이온을 추가하거나 또는 염기도 증가에 따라 제조할 수 있다.
도 5는 본 발명의 인산칼슘 결정과립을 주사 전자 현미경(×2,000)으로 관찰한 결과로서, 융합한 복합체 형태이며, 상기 크기가 2.5 ∼ 3.5 ㎛ (n=50)이다.
따라서, 본 발명의 인산칼슘 과립은 구형으로서 표면적이 높을 뿐만아니라 인산칼슘의 높은 표면 반응성 뿐 만 아니라, 인산칼슘이 유기분자 및 무기 이온에 대해 높은 흡착도를 보이기 때문에 물질전달 및 물질분리에 응용할 수 있다.
이하 실시예에 의하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하는 것일 뿐 본 발명의 내용이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
1. 인산칼슘 이온 용액 제조
<실시예 1> 인산칼슘 이온용액의 제조 1
인산농도가 4.0 mM인 인산완충용액을 제조하였고, 1 N NaOH를 이용하여 pH 7.5로 보정하고, 상기 인산완충용액 20 ㎖에 200 mM CaNO3수용액 400 ㎕을 2.5℃에서 분당 300 ㎕ 속도로 첨가하였다. 이때, 첨가속도를 느리게 조절하기 위하여 페리스탈틱 펌프를 사용하였다. 이때, 인산이온을 포함하는 인산완충용액을 빠른 속도로 교반하여, 첨가되는 칼슘이온을 포함하는 수용액과 침전이 생성되지 않도록 하였다. 반응과정에서 용액내에 침전의 생성여부는 입자분석장치(Zetasizer 3000, Malvern, United Kingdom)를 사용하여 확인하였다. 상기 제조된 인산칼슘이온 용액은 사용하기 전까지 2.5℃에서 보관하였다.
<실시예 2> 인산칼슘 이온용액의 제조 2
인산농도가 4.5 mM인 인산완충용액을 제조하였고, 1 N HCl을 이용하여 pH 5.0으로 보정하고, 상기 인산완충용액 20 ㎖에 450 mM CaNO3수용액 200 ㎕을 첨가하여 인산칼슘 산성 용액을 제조하였다. 상기 산성 수용액에 1 N NaOH를 2.5℃에서 pH 7.4 용액이 되도록 첨가하였다. 이때, 분당 300 ㎕ 속도로 첨가하기 위하여 페리스탈틱 펌프를 사용하였다. 이때, 인산이온을 포함하는 인산완충용액을 빠른 속도로 교반하여, 첨가되는 칼슘이온을 포함하는 수용액과 침전이 생성되지 않도록 하였다. 반응과정에서 용액내에 침전의 생성여부는 입자분석장치(Zetasizer 3000,Malvern, United Kingdom)를 사용하여 확인하였다. 상기 제조된 인산칼슘이온 용액은 사용하기 전까지 2.5℃에서 보관하였다.
<실시예 3> 인산칼슘 이온용액의 제조 3
인산완충용액 대신에 pH 7.4인 트리스[히드록실메틸]아미노메탄 (tirs[hydroxymethyl]aminomethane)-HCl 완충 용액을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 인산칼슘 이온용액을 제조하였다.
<실시예 4> 인산칼슘이온 용액의 제조 4
산 용액으로 HCl 대신에 N-[2-히드록시에틸]피페라진-N'-[2-에탄설폰산] (N-[2-hydroxyethyl]piperaczine-N'-[2'-ethanesulfonic acid])을 사용하고, 알칼리 용액은 NaOH 대신에 트리스[히드록실메틸]아미노메탄 (tirs[hydroxymethyl]aminomethane)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 수행하여 인산칼슘 이온용액을 제조하였다.
<실시예 5> 인산칼슘 이온 용액의 제조 5
Ca(NO3)2ㆍ4H2O 17.7 ㎎을 증류수 250 ㎖에 녹인 용액과 (NH4)2ㆍHPO440 ㎎과 암모니아수 1 ㎖를 증류수 500 ㎖에 녹인 용액을 급속히 혼합하여 여과한 후 냉동 건조시켜 인회석 결정을 제조하였다. 제조된 인회석 결정 400 ㎎을 0.2 M HCl 40㎖에 용해시켜 칼슘이온과 포스페이트이온을 포함하는 산성 이온용액을 제조하였다. 상기 산성이온 용액을 0.2 M HCl 용액으로 희석하여 칼슘포스페이트의 농도가 30%가 되도록 하고, 이 용액을 PBS로 1:1.7(w/w)로 희석하였다. 이후 상기용액을 PBS로 1:1.7(w/w)로 희석한 0.2 N NaOH 용액과 혼합하고 교반하여 pH 7.6의 이온용액을 제조하였다. 상기에서 모든 용액의 온도는 4℃로 유지하였다. 상기 이온용액을 4℃에서 10 분간 방치한 후, 0.2 ㎛ 필터를 사용하여 생성된 무형 칼슘포스페이트를 제거하여 중화 이온완충용액(neutralized ionic buffer solution)을 제조하였다. 얻어진 과포화 용액은 사용하기 전까지 4℃에서 보관하였다.
<실시예 6> 인산칼슘 이온용액의 제조 6
인산농도가 4.0 mM인 인산완충용액을 제조하였고, 1 N NaOH를 이용하여 pH 7.5으로 보정하고, 상기 인산완충용액 20 ㎖에 4 mM CaNO3수용액 20 ㎖을 2.5℃에서 분당 500 ㎕ 속도로 첨가하였다. 이때, 첨가속도를 느리게 조절하기 위하여 페리스탈틱 펌프를 사용하였다. 이때, 인산이온을 포함하는 인산완충용액을 빠른 속도로 교반하여, 첨가되는 칼슘이온을 포함하는 수용액과 침전이 생성되지 않도록 하였다. 반응과정에서 용액내에 침전의 생성여부는 입자분석장치(Zetasizer 3000, Malvern, Germany)를 사용하여 확인하였다. 상기 제조된 인산칼슘이온 용액은 사용하기 전까지 2.5℃에서 보관하였다.
2. 인산칼슘 콜로이드 이온용액 제조
<실시예 7> 인산칼슘 콜로이드 이온용액 제조
상기 실시예 1에서 제조된 이온 용액을 온도 및 시간에 따라 처리하여 인산칼슘 콜로이드 이온용액을 제조하였다.
이때, 제조된 인산칼슘 콜로이드 입자의 크기를 입자분석기(Zetasizer 3000, Malvern, United Kingdom)를 사용하여 측정하고표 1에 기재하였다.
온도 및 시간에 따른 인산칼슘 콜로이드 입자크기 변화(nm) ([Ca ×P] = 16 mM2, pH 7.5)
시간 온도 5℃ 18 ℃
0 분 0 0
15 분 0 212
30 분 0 734
60 분 0 963
120 분 0 1,286
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 제조된 인산칼슘 콜로이드 이온용액은 온도가 높을수록, 시간이 경과할수록, 입자의 크기가 커진다.
또한, pH를 달리하여 제조된 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 인산칼슘 이온용액을 시간에 따라 제조하여 하기표 2에 기재하였다.
이때, 제조된 인산칼슘 콜로이드 입자의 크기를 입자분석기(Zetasizer 3000, Malvern, United Kingdom)를 사용하여 측정하였다.
pH 및 시간에 따른 인산칼슘 콜로이드 입자크기 변화 (nm) ([Ca ×P] = 16 mM2, 18 ℃)
시간 pH 6.8 7.0 7.5
0 분 0 0 0
15 분 0 0 212
30 분 0 10.5 734
60 분 0 9.0 963
120 분 0 14.2 1,286
상기 결과로부터, 제조된 인산칼슘 콜로이드 이온용액은 pH가 낮을수록 지연되며, pH가 높을수록 인산칼슘 콜로이드의 성장이 촉진된다.
<실시예 8> 인산칼슘 콜로이드 이온용액의 제조 및 고체기재상 부착확인
인산 및 칼슘을 포함하는 수용액의 농도를 각각 8.2 mM 및 4.0 mM로 고정하고 실시예 1과 동일한 방법으로 인산칼슘이온 용액을 제조하였다. 제조된 인산칼슘 이온용액을 18℃에서 30 분간 방치한 후, 4℃까지 감온하여 준비하고, 4℃에서 방치하여 준비한 동일한 이온용액과 1:1 (v/v)로 혼합하였다. 이후, 투과전자현미경용 니켈 그리드에 형성시킨 폼바 필름(formvar film)을 이온용액 표면에 띄워 4℃에서 30 분간 방치한 후, 폼바 필름(formvar film)을 증류수로 세척하여 관찰한 결과, 이온용액을 혼합한 폼바 필름(formvar film) 상에서만 인산칼슘 콜로이드가 부착되었음을 관찰하여 인산칼슘 콜로이드가 부착력이 있음을 확인하였다(도 1).
3. 인산칼슘 콜로이드 이온용액을 고체기재 상에 적용한 경우
<실시예 9> 인산칼슘 반점의 제조 1
실시예 5에서 얻은 인산칼슘 이온용액을 세포배양용 배양 접시(Corning, 미국)에 부은 후 온도를 37℃까지 올리고, 상기 온도 조건에서 10 분간 방치하여 인산칼슘 결정섬으로 구성된 결정반점을 제조하였다.
<실시예 10> 인산칼슘 반점의 제조 2
단계 1: 인산칼슘 비결정질 반점의 제조
실시예 6에서 제조된 인산칼슘 콜로이드 이온용액을 투과전자현미경용 니켈 그리드에 형성시킨 폼바 필름(formvar film)을 이온용액 표면에 띄워 18℃로 120 분간 방치하여, 비결정질의 인산칼슘 반점을 제조하였다.
상기 제조단계에서 15, 30, 60 및 120 분의 시간별로 그리드를 수거하여 증류수로 수세한 후, 투과 전자현미경을 사용하여 폼바 필름(formvar film) 상에 형성된 인산칼슘 반점을 관찰하였다. 인산칼슘 반점은 비결정 반점으로 시작하여 시간이 경과함에 따라 반점의 크기가 커지는 것을 관찰하였다.도 2는 120 분에 수거된 인산칼슘 비결정 반점을 투과전자현미경으로 관찰한 것이다.
단계 2: 인산칼슘 반점의 결정으로 변환 관찰
단계1에서 제조된 인산칼슘 비결정질 반점을 투과전자현미경용 니켈 그리드에 형성시킨 폼바 필름(formvar film)를 띄워 18℃로 3 시간 동안 분간 방치하여, 인산칼슘 반점이 결정질로 변환하는 것을 확인하였다.도 3은 인산칼슘 비결정 반점이 결정으로 전환하는 것을 투과 전자 현미경으로 관찰한 것이다.
단계 3: 인산칼슘 결정섬의 제조
단계1에서 제조된 인산칼슘 비결정질 반점을 투과전자현미경용 니켈 그리드에 형성시킨 폼바 필름(formvar film)를 띄워 18℃로 6 시간동안 방치하여, 인산칼슘 반점이 결정질로 변환하고 성장하여 결정섬을 형성한 것을 확인하였다.도 4는 인산칼슘 결정섬이 형성된 것을 투과 전자 현미경으로 관찰한 것이다.
<실시예 11> 인산칼슘 박막 제조 1
실시예 5에서 제조된 인산칼슘 이온용액을 세포배양용 배양 접시(Corning, 미국)에 부은 후 온도를 8℃로 유지되는 항온조에서 2일간 방치하여 인산칼슘 박막을 제조하였다.
<실시예 12> 인산칼슘 박막 제조 2
실시예 6에서 제조된 인산칼슘 콜로이드 이온용액을 투과전자현미경용 니켈 그리드에 형성시킨 폼바 필름(formvar film) 을 띄워 18℃로 12시간 방치하여, 인산칼슘 박막을 제조하였다.
도 5는 인산칼슘 결정반점이 폼바 필름(formvar film) 상에 형성되어 서로 융합하므로서 박막으로 변환하는 것을 투과 전자 현미경으로 관찰한 것이다.
4. 인산칼슘 콜로이드 이온용액을 용액 상에 적용한 경우
<실시예 13> 인산칼슘 과립의 제조 1
실시예 5에서 제조된 인산칼슘 이온 용액을 폴리카보네이트 용기에 부은 후, 온도를 분당 5℃의 속도로 60℃까지 승온하여 인산칼슘 과립을 함유한 수용액을 얻었다. 이후, 상기 수용액을 원심분리하여 인산칼슘 과립을 수거한 후 증류수로 세척하고 투과전자현미경용 니켈 그리드에 형성시킨 폼바 필름(formvar film) 상에 올려 건조시킨 후 주사전자현미경을 사용하여 관찰하였다(도 6). 인산칼슘 과립은 가열 초기에는 비결정이고 시간이 경과함에 따라 인산칼슘의 결정과립으로 전환되었다.
<실시예 14> 인산칼슘 과립의 제조 2
상기 실시예 6에서 제조된 인산칼슘 콜로이드 이온용액을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 13과 동일한 방법으로 수행하여 인산칼슘 과립을 제조하였다.
<실시예 15> 인산칼슘 과립의 제조 3
실시예 1에서 제조된 인산칼슘 이온 용액 1 ml에 400 mM 칼슘 이온 100 ㎕을 추가하여 인산칼슘 과립을 함유한 수용액을 얻었다. 이후, 상기 수용액을 원심분리하여 인산칼슘 과립을 수거한 후 증류수로 세척하고 투과전자현미경용 니켈 그리드에 형성시킨 폼바 필름(formvar film) 상에 올려 건조시킨 후 주사전자현미경을 이용하여 관찰하였다. 제조된 인산칼슘 과립은 비결정 과립상으로 관찰되었다. 따라서, 가열과정없이, 인산칼슘 이온용액에서 직접 과립을 제조할 수 있었다.
<실시예 16> 인산칼슘 과립 제조 4
실시예 1에서 제조된 인산칼슘 이온 용액에 NaOH를 추가하여, pH 10까지 증가시켜 인산칼슘 과립을 함유한 수용액을 얻었다. 이후, 상기 수용액을 원심분리하여 인산칼슘 과립을 수거한 후 증류수로 세척하고 투과전자현미경용 니켈 그리드에 형성시킨 폼바 필름(formvar film) 상에 올려 건조시킨 후 주사전자현미경을 사용하여 관찰하였다. 제조된 인산칼슘 과립은 비결정 과립상으로 관찰되었다. 따라서, 가열과정없이, 인산칼슘이온 용액에서 직접 과립을 제조할 수 있었다.
<실험예 1> 인산칼슘 반점재료의 세포부착 실험
실시예 9에서 제조한 인산칼슘 반점의 생체적합성을 조사하기 위하여 세포부착 실험을 하였다.
상기 칼슘 포스페이트 인회석 결정반점이 형성된 세포배양용 배양접시에 골모세포주(MG63 osteoblast, ATCC)를 넣고 CO2항온조 내에 방치하여 95% 공기와 5%의 이산화탄소를 공급하여 37℃에서 배양하였다. 6 일 후, 상기 배양접시의 표면을 위상차현미경으로 (×200)으로 관찰하였다.
도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 실시예 9에서 제조된 고밀도의 인산칼슘 결정반점 상에 세포가 안정하게 부착되어 여러층으로 증식하였다. 따라서, 본 발명의 인산칼슘으로 구성된 결정반점은 생체적합성을 확인하였으며, 생체재료로 사용될 수 있다.
<실험예 2> 인산칼슘 박막의 금속이온 제거실험
상기 실시예 12와 같은 방법으로 4 well 세포배양접시에 인산칼슘 박막을 형성하고, 3.11 ㎍/ml 아연 또는 0.81 ㎍/ml 알루미늄 이온용액 1 ml을 부어 24 시간 방치하였다. 이후. 이온 용액 내 잔존하는 아연이온 또는 알루미늄 이온농도를 측정하였다.
그 결과 24 시간 경과후, 인산칼슘 박막 상에서 배양한 경우는 아연이온은 0.035 ㎍/ml이 검출되었고, 알루미늄 이온은 전혀 검출되지 않았다.
이러한 결과를 통해, 본 발명의 인산칼슘 박막은 높은 중금속 제거 능력을 가졌음을 확인하였다.
<실험예 3> 인산칼슘 과립의 무기 이온 흡착 시험
상기 실시예 13에서 제조된 인산칼슘 과립의 표면 반응성을 조사하기 위하여 불소 이온(F-)을 첨가하여 하기와 같이 실험하였다.
실시예 13에서 제조된 인산칼슘 결정과립을 함유한 용액 0.5 ㎖에 41.99 ppm의 NaF를 첨가한 후 37℃에서 1 시간동안 반응시켰다. 이후 결정과립을 1,000 ×g로 1 분간 원심분리하여 수집하여 증류수로 3 회 세척하고 결정과립을 0.1 N HCl에 용해시킨 후 결정과립에 부착한 불소 이온의 양을 불소이온측정 일렉트로라드(electrorod; Corning, 미국)를 사용하여 측정하였다.
상기 측정 결과, 칼슘 포스페이트 인회석 결정과립에 부착한 불소 이온(F-)의 양이 38.83 ppm으로서, 92%의 높은 부착률을 보였다.
<실험예 4> 인산칼슘 과립의 유기 분자 흡착 시험
실시예 13에서 제조된 인산칼슘 과립의 표면 반응성을 조사하기 위하여 알부민을 첨가하여 하기와 같이 실험하였다.
실시예 13에서 제조된 인산칼슘 과립을 함유한 용액 1 ㎖에 100 ㎍/㎖ 농도의 알부민을 첨가한 후 37℃에서 1 시간동안 교반하여 반응시켰다. 이 후 결정과립을 1,000 ×g로 1 분간 원심분리하여 수집하고 증류수로 3 회 세척하고 결정과립에 부착한 알부민의 농도를 단백질 정량 키트(Bio-Rad, 미국)를 사용하여 비색법으로 측정하였다.
상기 측정 결과, 사용된 칼슘 포스페이트 인회석 결정과립에 대해 부착한 알부민의 양이 1.1 ㎍으로서, 결정과립 표면에 알부민이 부착된 것을 확인하였다. 상기의 결과로부터, 본 발명의 칼슘 포스페이트 인회석 결정과립의 표면이 유기분자에 대한 반응성이 입증되었다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은
첫째, 저온혼합하여 인산칼슘 이온 용액을 제조하는 과정에서, 국소적 농도 증가를 억제하는 방법을 이용하여 혼합함으로써, 인산칼슘 용액의 고농도에 기인한 자발적인 인산칼슘 화합물 생성을 억제 또는 지연한다. 따라서, 본 발명의 인산칼슘 이온 용액은 인산칼슘 화합물을 제거하기 위한 별도의 공정인 여과 또는 원심분리 단계를 생략하여, 대용량으로 제조할 수 있고,
둘째, 본 발명의 인산칼슘 과포화 용액을 이용하여 인산칼슘 콜로이드를 제조함으로써, 상기 인산칼슘 콜로이드를 이용하여 고체기재 상에서 반점 및 박막으로 이루어진 생체재료를 제조할 수 있었고,
셋째, 고체기재 상에서 형성된 인산칼슘 반점으로 이루어진 생체재료는 고체기재 상에 불연속적으로 산재되고, 반점 및 반점 사이 빈 공간을 고체기재로 노출시킨 이중표면 형태로서 세포 부착이 용이하고, 부착된 세포가 탈락되지 않는 생체재료로 유용하고,
네째, 본 발명의 방법으로 제조된 비결정질의 인산칼슘 콜로이는 고체기재상에 적용하여 인산칼슘 박막을 포함하는 재료는 생체재료, 또는 생체재료 이외에 중금속 제거용 필터 또는 탈취제로 사용할 수 있고,
다섯째, 인산칼슘 콜로이드의 이온용액내 성장 및 결정변환 성질을 이용하여 이온용액내에서 비결정 및 결정질 인산칼슘 과립을 제조하였고, 여섯째, 인산칼슘 콜로이드를 이용하여 용액상에서 제조된 인산칼슘 과립은 물질전달 및 물질분리에 응용할 수 있다.

Claims (27)

1) 인산이온을 포함하는 pH 6.0 ∼ 10.0의 이온용액을 제조하는 단계;
2) 칼슘이온을 포함하는 pH 6.0 ∼ 10.0의 이온용액을 제조하는 단계; 및
3) 상기 이온용액을 혼합하여, pH 6.0 ∼ 10.0의 인산칼슘 용액을 제조하는 단계로 구성된 인산칼슘 이온 용액의 제조방법.
제 1 항에서, 인산이온을 포함하는 이온용액의 농도가 1 ∼ 25 mM, 칼슘이온을 포함하는 이온용액의 농도가 1 ∼ 25 mM, 인산칼슘 이온용액의 농도적이 1 ∼ 64 mM2인 것을 특징으로 하는 제조방법.
제 1 항에서, 상기 3) 단계는 0 ∼ 37oC의 온도에서 수행된 것을 특징으로 하는 제조방법.
제 1 항에서, 상기 3)단계는 혼합용액의 교반하는 방법 또는 기계적 방법을 사용하여 혼합용액을 소량씩 분배하여 저속으로 첨가하는 방법에서 선택된 방법을이용하여 수행된 것을 특징으로 하는 제조방법.
1) 인산이온 및 칼슘이온을 포함하는 pH 6.0 이하의 이온용액을 제조하는 단계; 및
2) 상기 이온용액에 염기 용액을 혼합하여 pH 6.0 ∼ 10.0인 인산칼슘 이온용액을 제조하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 제조방법.
제 5 항에서, 인산이온을 포함하는 이온용액의 농도가 1 ∼ 25 mM, 칼슘이온을 포함하는 이온용액의 농도가 1 ∼ 25 mM, 인산칼슘 이온용액의 농도적이 1 ∼ 64 mM2인 것을 특징으로 하는 제조방법.
제 5 항에 있어서, 상기 2) 단계는 0 ∼ 37oC의 온도에서 수행된 것을 특징으로 하는 제조방법.
제 5 항에서, 상기 3)단계는 혼합용액의 교반하는 방법 또는 기계적 방법을사용하여 혼합용액을 소량씩 분배하여 저속으로 첨가하는 방법에서 선택된 방법을 이용하여 수행된 것을 특징으로 하는 제조방법.
제 1 항 또는 제 5 항에서 있어서, pH는 무기산, 유기산 또는 그들의 혼합물을 사용하여 조절된 것을 특징으로 하는 제조방법.
제 9 항에 있어서, 상기 무기산은 염산, 브롬산, 황산, 인산, 질산, 탄산, 과염소산 및 붕산으로 구성된 군에서 선택되고, 유기산은 N-[2-히드록시에틸]피페라진-N'-[2-에탄설폰산], N-트리스-[히드록시메틸]메틸-2-아미노에탄설폰산, 1,4-피페라진디에탄설폰산, (3-N-모르포리노)프로판설폰산 및 아세트산으로 구성된 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 제조방법.
제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, pH는 무기염기, 유기염기, 또는 그들의 혼합물을 사용하여 조절된 것을 특징으로 하는 제조방법.
제 11 항에 있어서, 상기 무기염기가 NaOH, KOH, LiOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2및 NH4OH으로 구성된 군에서 선택되고, 유기염기는 트리스[히드록실메틸]아미노메탄, 비스[2-히드록시에틸]이미노트리스[히드로메틸]메탄 또는 1,3-비스[트리스(히드록시메틸)메틸아미노]프로판에서 선택된 것을 특징으로 하는 제조방법.
제 1 항 또는 제 5 항에서 제조된 인산칼슘 이온 용액을 0 ∼ 60℃에서 방치하여 인산칼슘 이온 용액 내에 형성된 1 nm ∼ 1,000 nm 크기의 인산칼슘 콜로이드 이온용액.
고체기재 상에 1 ∼ 60℃의 온도에서 제 13 항의 인산칼슘 콜로이드 이온용액을 부어서 형성된 반점을 포함하는 재료.
1) a) 칼슘 염 및 인산 염을 산 용액에 녹여 칼슘 이온 및 인산 이온용액을 제조하고; b) 상기 단계에서 제조된 칼슘 이온 및 인산 이온의 산 용액을 저온에서 알칼리 용액과 혼합하고; 및 c) 상기 단계에서 제조된 용액으로부터, 무형(amorphous) 인산칼슘 과립(granule) 또는 결정을 제거하여 제조된, 인산칼슘이온 용액을 제조하는 단계;
2) 제조된 인산칼슘 이온 용액을 0 ∼ 60℃에서 방치하여 인산칼슘 이온 용액 내에 인산칼슘 콜로이드 이온용액을 제조하는 단계; 및
3) 상기 제조된 인산칼슘 콜로이드 이온용액을 고체기재 상에 부어서 형성된 반점을 포함하는 재료.
제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 반점이 5 nm ∼ 15,000 nm의 크기인 것을 특징으로 하는 재료.
제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 반점이 비결정질, 결정질 또는 비결정질 및 결정질이 혼재된 것을 특징으로 하는 재료.
고체기재 상에 1 ∼ 60℃의 온도에서 제 13 항의 인산칼슘 콜로이드 이온용액을 부어서 형성된 반점이 충분히 융합 및 성장할 수 있도록 방치하여 형성된 박막을 포함하는 재료.
1) a) 칼슘 염 및 인산 염을 산 용액에 녹여 칼슘 이온 및 인산 이온용액을 제조하고; b) 상기 단계에서 제조된 칼슘 이온 및 인산 이온의 산 용액을 저온에서 알칼리 용액과 혼합하고; 및 c) 상기 단계에서 제조된 용액으로부터, 무형(amorphous) 인산칼슘 과립(granule) 또는 결정을 제거하여 제조된, 인산칼슘 이온 용액을 제조하는 단계;
2) 제조된 인산칼슘 이온 용액을 0 ∼ 60℃에서 방치하여 인산칼슘 이온 용액 내에 인산칼슘 콜로이드 이온용액을 제조하는 단계; 및
3) 상기 제조된 인산칼슘 콜로이드 이온용액을 고체기재 상에 부어서 형성된 박막을 포함하는 재료.
제 18 항 또는 제 19 항에 있어서, 상기 박막이 비결정질, 결정질 또는 비결정질 및 결정질이 혼재된 것을 특징으로 하는 재료.
제 14 항, 제 15 항, 제 18 항 또는 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고체기재가 유기 폴리머, 금속, 세라믹, 유리, 동물 생체 조직 및 식물의 생체 조직에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 재료.
제 18 항 또는 제 19 항의 재료를 포함하는 중금속 제거용 필터.
제 18 항 또는 제 19 항의 재료를 포함하는 탈취제.
제 13 항의 인산칼슘 콜로이드 용액을 40 ∼ 100℃로 승온하여 용액상에서 제조된 것을 특징으로 하는 인산칼슘 과립.
1) a) 칼슘 염 및 인산 염을 산 용액에 녹여 칼슘 이온 및 인산 이온용액을 제조하고; b) 상기 단계에서 제조된 칼슘 이온 및 인산 이온의 산 용액을 저온에서 알칼리 용액과 혼합하고; 및 c) 상기 단계에서 제조된 용액으로부터, 무형(amorphous) 인산칼슘 과립(granule) 또는 결정을 제거하여 제조된, 인산칼슘 이온 용액을 제조하는 단계;
2) 제조된 인산칼슘 이온 용액을 0 ∼ 60℃에서 방치하여 인산칼슘 이온 용액 내에 인산칼슘 콜로이드 이온용액을 제조하는 단계; 및
3) 상기 제조된 인산칼슘 콜로이드 용액을 40 ∼ 100℃로 승온하여 용액상에서 제조된 과립.
제 24 항 또는 제 25 항에 있어서, 상기 인산칼슘 과립의 직경이 5 nm ∼ 5,000 nm인 것을 특징으로 하는 과립.
제 24 항 또는 제 25 항에 있어서, 인산칼슘 콜로이드 이온에 칼슘 이온 또는 인산이온을 추가 또는 염기도를 증가하여 제조된 것을 특징으로 하는 과립.
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