WO1999058447A1

WO1999058447A1 - Hydroxyapatite, composite, procede de production et utilisation de ceux-ci

Info

Publication number: WO1999058447A1
Application number: PCT/JP1998/003461
Authority: WO
Inventors: Mitsuru Akashi; Tetsushi Tagushi; Akio Kishida; Akio Hayashi
Original assignee: Nof Corporation
Priority date: 1998-05-08
Filing date: 1998-08-04
Publication date: 1999-11-18
Also published as: EP1000902B1; EP1000902A1; DE69819513T2; EP1000902A4; JP4254057B2; US6395037B1; KR20010021578A; DE69819513D1; KR100384184B1

Description

明細書

ハイドロキシァパタイト、複合体、これらの製造方法及び用途技術分野

本発明は、骨の構成成分に近似し、人工骨等の各種生体組織、並びに医療用材料等に利用可能な新規なハイドロキシァパタイト、このハイドロキシァパタイトを備える複合体及びこれらの製造方法に関する。また本発明は、前記ハイドロキシァパタイト又は複合体を利用した人工生体組織及び医療用材料を製造するための前記ハイドロキシァパタイト又は複合体の使用に関する。背景技術

生体組織の中の骨、歯等の主要構成層は、ハイドロキシァパタイト（以下、 H A p と略す場合がある）に近似した無機固体物質で構成されている。そして、骨や歯が損傷した場合の修復には、生体適合性を有するセラミックス材料等が使用できることが知られている。例えば、主に歯周充填材として使用される、商品名 " Bioglass (Nippon Electric Glass Co. Ltd. , Otsu. Siga. Japan 製、成分； N a ₂0- C a O- S i 0₂_ P₂0₅)、主に骨充填材として使用される、 H A pの焼結体（C a ₁₀(P〇₄) ₆ (OH)₂)、人工すい体及び腸骨スぺ—サ—等として使用される、アパタイトとウォラストナイト（C a O-

S i 0₂)とを含む結晶化ガラス（商品名 "Cerabone A- W'、 Nippon Electric Glass Co. Ltd. , Otsu. Siga. Japan 製）等力 s知られてレヽる。

これらのセラミックス材料は、骨の代替に使用するために、例えば、金属等の強度の高い材料表面に形成する試みがなされている。また、柔軟性、耐久性に富み、骨以外の人工生体組織等への応用を期待して、加工が容易な各種有機高分子材料の表面上に H A p層を形成する方法、いわゆる生体模倣反応と呼ばれる方法が開発されている。

この生体模倣反応は、ヒト体液に等しいイオン濃度を有する水溶液（疑似体液）に、 & 〇と 3 1 0 ₂とを主成分とするガラス粒子を浸し、次いで、有機高分子材料を浸漬し、有機高分子材料の表面に多数のァパタイト核を生成させた後、この有機高分子材料のみを疑似体液の 1 . 5倍のイオン濃度を有する水溶液に浸漬させて反応させる方法である。この生体模傲反応によれば、ァパタイト核が有機高分子材料上で自然に成長し、緻密で均質な骨類似の H A p層が任意の厚さだけ形成されることが報告されている（J. Biomed. Mater. Res. vol . 29， p349- 357 (1995) )。

しかし、この生体模倣反応は、 H A pの生成速度が遅く、 2週間以上の長期間反応させても、有機高分子材料上に、人工骨に使用し得る程度の H A p を生成させることができないのが実状である。

ところで、前述のセラミックス材料は、例えば、生きている骨と結合する程度の生体親和性を有することが要求され、組成及び形態を中心とする研究が行われている。また最近、生体親和性の向上は、セラミックス材料の組成及び形態だけでなく、その結晶構造も重要であることが判っている。例えば、ヒトの骨の結晶構造は、 X線回折により、図 1 0に示す特異回折ピークを示すことが知られている（Biomaterials, 11, p568- 572， 1990)。

しかし、これに近似した結晶構造を有する H A pは従来知られていない。例えば、骨類似の H A p層が形成されることが報告されている、前述の生体模倣反応によって得られる H A p も、このような結晶構造は有していない。発明の開示

本発明の第 1の目的は、骨の構成成分の組成及び結晶構造に近似し、優れた生体親和性が期待できる新規なハイドロキシァパタイト及びその製造方法を提供することにある。

本発明の第 2の目的は、骨の構成成分の組成及び結晶構造に近似し、優れた生体親和性が期待できるハイドロキシァパタイトを、極めて速い生成速度で効率良く製造しうるハイドロキシァパタイトの製造方法を提供することにめ。

本発明の第 3の目的は、生体親和性に優れ、骨に近似した結晶構造を有するハイドロキシァパタイトを備え、医療用材料、人工骨、並びに骨以外の柔軟性等が要求される各種生体組織等に有用な複合体及びその製造方法を提供することにある。

本発明の第 4の目的は、生体親和性に優れ、骨に近似した結晶構造を有するハイドロキシァパタイトを極めて速い速度で効率良く生成させ、医療用材料、人工骨、並びに骨以外の柔軟性等が要求される各種生体組織等に有用な複合体を容易に得ることができる複合体の製造方法を提供することにある。本発明の第 5の目的は、骨の構成成分の組成及び結晶構造が近似し、優れた生体親和性が期待できるハイドロキシァパタイトを備える人工骨等の生体組織を提供することにある。

本発明者らは、人工骨をはじめ、柔軟性及び耐久性等に優れた各種生体組織に利用しうる、生体親和性に富んだ材料を開発するにあたり、組成だけでなく、その結晶構造も骨の構成成分である無機固体物質に近似した新規なハィドロキシァパタイトの製造方法について鋭意検討した。その結果、有機高分子重合体、各種金属等の基体を、カルシウムイオンを含み、且つリン酸ィオンを実質的に含まない水溶液及びリン酸イオンを含み、且つカルシウムィオンを実質的に含まない水溶液に別個に浸漬させることにより、組成だけでなく、結晶構造も骨に近似した、新規なハイドロキシアパタイトが製造しうることを見い出し本発明を完成した。

即ち、本発明によれば、実質的に C a _{1 (}) ( Ρ 0 ₄ ) ₆ ( Ο Η からなり、且つ X線回折において、少なくとも 3 1〜 3 2度及び 2 6度にそれぞれ回折ピークを有する結晶構造であるハイドロキシァパタイト（以下、本発明の H A p と略す）が提供される。

また本発明によれば、前記本発明の H A pの製造方法であって、カルシゥムイオンを含み、且つ実質的にリン酸イオンを含まない第 1 の水溶液と、リン酸イオンを含み、且つ実質的にカルシウムイオンを含まない第 2の水溶液とに、基体を浸漬させて、基体の少なくとも表面に本発明の H A pを生成させる工程（A )と、基体から本発明の H A pを回収する工程（B )とを含むハイドロキシァパタイトの製造方法が提供される。

更に本発明によれば、基体の少なくとも表面に、前記本発明の H A pを備えた複合体が提供される。

更にまた本発明によれば、カルシウムイオンを含み、且つ実質的にリン酸イオンを含まない第 1 の水溶液と、リン酸イオンを含み、且つ実質的にカルシゥムイオンを含まない第 2の水溶液とに、基体を浸漬させて、基体の少なくとも表面に本発明の H A pを生成させる工程（A )を含む前記複合体の製造方法が提供される。

また本発明によれば、前記本発明の H A p又は前記複合体から実質的になる人工生体組織が提供される。

更に本発明によれば、医療用材料の製造のための前記本発明の H A p又は前記複合体の使用が提供される。

図面の簡単な説明

図 1 は、ポリビニルアルコール（以下、 P V Aと略記する）ゲルを、塩化力ルシゥム溶液とリン酸水素ナトリゥム溶液とに浸漬させて、本発明の H A p を生成させる実施例 1における工程を説明するための概略図である。

図 2は、 P V Aゲルを、塩化カルシウム溶液とリン酸水素ナトリゥム溶液とに浸漬させた際の時間と膨潤度との関係を示すグラフである。

図 3は、膨潤度 1 0 . 4の P V Aゲルの X線回折の結果、この P V Aゲルを塩化カルシウム溶液とリン酸水素ナトリゥム溶液とに交互に 1回浸漬させた後の X線回折の結果、並びにこの P V Aゲルを塩化カルシウム溶液とリン酸水素ナトリゥム溶液とに交互に 5回浸漬させた後の X線回折の結果を示すチヤ一トである。

図 4は、 P V Aゲルに本発明の H A pを形成させる状態を示す顕微鏡写真であって、（ a )は P V Aゲルの写真、（b )は P V Aゲルを塩化カルシウム溶液とリン酸水素ナトリゥム溶液とに交互に 1回浸漬させた後の写真、（ c )は P V Aゲルを塩化カルシゥム溶液とリン酸水素ナトリゥム溶液とに交互に 5 回浸漬させた後の写真である。

図 5は、 P V Aゲルに本発明の H A pを形成させる状態を示す P V Aゲル断面の顕微鏡写真であって、（ a )は P V Aゲルを塩化カルシウム溶液とリン酸水素ナトリゥム溶液とに交互に 1回浸漬させた後の P V Aゲル断面の写真、 ( b )は P V Aゲルを塩化カルシウム溶液とリン酸水素ナトリゥム溶液とに交互に 5回浸漬させた後の P V Aゲル断面の写真、（ c )は P V Aゲルを塩化力ルシゥム溶液とリン酸水素ナトリゥム溶液とに交互に 1 0回浸漬させた後の P V Aゲル断面の写真である。（ d )は P V Aゲルを塩化カルシウム溶液とリン酸水素ナトリゥム溶液とに交互に 1 5回浸漬させた後の P V Aゲル断面の写真である。

図 6は、塩化カルシウム溶液とリン酸水素ナトリゥム溶液とに膨潤度 4〜 3 0の P V Aゲルを交互に 1回浸漬させる操作を 1サイクルとした際の、サィクル毎の P V Aゲルに形成される本発明の H A p量と、 P V Aゲルの膨潤度との関係を示すグラフである。

図 7は、塩化カルシウム溶液とリン酸水素ナトリゥム溶液とに P V Aゲルを交互に 1回浸漬させる操作を 1サイクルとした際の、 P V Aゲルの各膨潤度におけるサイクル数と P V Aゲルに形成される本発明の H A p量との関係を示すダラフである。

図 8は、塩化カルシウム溶液とリン酸水素ナトリゥム溶液とに P VAゲルを交互に 1回浸漬させる操作を 1サイクルとした際の、 P V Aゲルの各膨潤度におけるサイクル数と P V Aゲルに形成される本発明の H A p形成割合との関係を示すグラフである。

図 9は、比較例 1で行った生体模倣反応により形成させた HApの結晶構造を、 X線回折により測定した結果を示すチヤ一トである。

図 1 0は、ヒトの骨の結晶構造を、 X線回折により測定した結果を示すチヤートである。

発明の好ましい実施の態様

本発明の HA pは、組成が実質的に C a _1(D ( P 0₄) ₆ (O H) ₂を示し、且つ X線回折によって測定した結晶構造が、ヒ卜の骨の結晶構造において特異的な回折ピークである、少なくとも 3 1〜 3 2度及ぴ 2 6度にそれぞれ回折ピークを有する。この X線回折に用いる装置としては、商品名 "Geigerflex 2 013" (Rigaku Co. , Tokyo, Japan 製）等が使用できる。また X線回折の条件としては、 X線； C u K a 3 0 k vノ 1 5 mA、スキャンスピード； 2度 /分の条件等が挙げられる。

本発明の H A pにおいて、組成が実質的に C a ^CP Oj OH を示すとは、製造時等における不可避成分が含まれていても良く、また、製造時における溶存する炭酸イオンの影響による炭酸アバタイト及び又は C aがー部欠損したアパタイトを含んでいても良い意味である。更に、本発明の HA Pの結晶構造は、ヒトの骨と近似するものであれば、 X線回折において、前記特異的な回折ピーク以外に他のピークを有していても良い。

本発明の H A pを製造するには、例えば、特定の第 1の水溶液と、特定の第 2の水溶液とに、基体を浸漬させて、基体の少なくとも表面に本発明の H A pを生成させる工程（A)と、基体から本発明の HA pを回収する工程（B) とを必須の工程として行う方法等により得ることができる。

前記工程（A)に用いる特定の第 1の水溶液は、カルシウムイオンを含み、且つ実質的にリン酸ィオンを含まない水溶液である。リン酸イオンが存在する場合は、本発明の H A pの生成速度が低下する恐れがあるので、第 1の水溶液は、通常、カルシウムイオンを含み、且つリン酸イオンを全く含まない水溶液である。第 1の水溶液としては、例えば、塩化カルシウム水溶液、酢酸カルシウム水溶液、塩化カルシウムのトリス緩衝溶液、酢酸カルシウムのトリス緩衝溶液又はこれらの混合物等が挙げられる。

第 1の水溶液において、カルシウムイオン濃度は、本発明の HA pの生成速度及び生成効率を考慮した場合、好ましくは 0. 0 1〜 1 0モル/リットル、特に好ましくは 0. 1〜 1モル/ リットルである。第 1の水溶液の p H は特に限定されないが、トリス緩衝溶液を用いる場合には、好ましくは p H 6〜 1 0、特に好ましくは p H 7. 4である。

前記工程（A)に用いる特定の第 2の溶液は、リン酸イオンを含み、且つ実質的にカルシウムイオンを含まない水溶液である。カルシウム酸イオンが存在する場合は、本発明の HA pの生成速度が低下する恐れがあるので、第 2 の水溶液は、通常、リン酸イオンを含み、且つカルシウムイオンを全く含まない水溶液である。第 2の水溶液としては、リン酸水素ナトリウム水溶液、リン酸二水素ナトリウムアンモニゥム水溶液、リン酸水素ナトリウムのトリス緩衝溶液、リン酸ニ水素ナトリウムアンモニゥムのトリス緩衝溶液又はこれらの混合物等が挙げられる。

第 2の水溶液において、リン酸イオン濃度は、本発明の HA pの生成速度及び生成効率を考慮した場合、好ましくは 0. 0 1〜 1 0モルノリットル、特に好ましくは 0. 1〜 1モル Zリットルである。第 2の水溶液の p Hは特に限定されないが、トリス緩衝溶液を用いる場合には、好ましくは p H 6〜 1 0、特に好ましくは p H 7 . 4である。

前記第 1 の水溶液及び第 2の水溶液の組合わせは特に限定されず、例えば、塩化カルシウム水溶液とリン酸水素ナトリゥム水溶液の組合わせ、酢酸カルシゥム水溶液とリン酸二水素ナトリゥムアンモニゥム水溶液との組合せ等が挙げられる。

前記第 1の水溶液及び第 2の水溶液には、本発明の所望の目的が損なわれない範囲において他のイオンが存在していても良いが、 2 . 5 m M以上のマグネシゥムイオン（M g ^{2 +} ) が存在する場合には、リン酸三カルシウム（T C P ) が形成される恐れがあるので好ましくない。

前記工程（A )に用いる基体は、前記第 1及び第 2の水溶液に対して不溶性であれば特に限定されず、例えば、有機高分子重合体、各種金属、各種セラミックス等が挙げられる。

前記有機高分子重合体としては、例えば、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、ポリカーボネート、テフロン、シリコーン系エラストマ一等が挙げられる。これらの有機高分子重合体の分子量は特に限定されない。また形態も特に限定されず、板状、フィルム状、膜状、筒状、メッシュ状、繊維状等が好ましく挙げられる。

特に好ましい有機高分子重合体としては、水溶液に接触させることによりゲル化する、親水性の架橋高分子重合体が挙げられる。親水性の架橋高分子重合体を使用することにより、基体の表面だけでなく、基体の内部にも本発明の H A pを容易に形成させることができる。また、得られる本発明の H A Pの形状を、予め所望形状に設計し易いという利点もある。

前記親水性の架橋高分子重合体の架橋度は特に限定されず、前記第 1 の水溶液及び第 2の水溶液に膨潤してゲル化するハイドロゲル材料が好ましく、本発明の H A pの生産効率をより高くするためには、膨潤度が高いハイドロゲル材料が好ましい。例えば、ポリビュルアルコール、ポリエチレングリコ —ノレ、ポリ一ーグノレタミン酸、コラーゲン、グノレコシノレエチノレメタクリレ — ト（G E M A〉、部分硫酸化 G E M A、ムコ多糖（ヒアルロン酸等）、フイブロネクチン等の合成又は天然の有機ポリマ一及びこれらの共重合体を主要原材料としたハイドロゲル材料等が挙げられる。特に、ハイドロゲルを形成する、部分架橋した親水性の樹脂が好ましい。具体的には、例えば、架橋ポリビュルアルコール、ポリアクリノレアミド、ポリエチレンァガロース、コラ一ゲン等が挙げられる。前記架橋ポリビニルアルコールは、ポリビニルアルコールを、一部グルタルアルデヒド等の 2官能のアルデヒドにより架橋することにより得られる。

前記各種金属としては、ステンレス、チタン、プラチナ、タンタル、コバルト、クロム、モリブデン、又はこれら 2種以上の金属の合金；チタニアゲル等のチタンを使用したゾルゲル法生成物等が挙げられる。

前記工程（A )において、第 1 の水溶液と第 2の水溶液とに基体を浸漬させる方法としては、（1)第 1 の水溶液に基体を浸漬させた後に、第 2の水溶液に基体を浸漬させる操作を 1 回以上行う方法、（2)第 2の水溶液に基体を浸漬させた後に、第 1 の水溶液に基体を浸漬させる操作を 1回以上行う方法等が挙げられる。この際、前記各操作を繰り返して行うことにより、本発明の H A pの生成量を増大させることができる。前記操作の繰り返し回数は、通常 2〜 2 0回、好ましくは 5〜 1 0回である。前記操作を繰り返す場合、前記（1)の方法において、必ずしも最終が、第 2の水溶液に基体を浸漬させることにより終了させる必要はなく、第 1 の水溶液に基体を浸漬させて終了させても良い。同様に、前記（2)の方法において、必ずしも最終が、第 1の水溶液に基体を浸漬させることにより終了させる必要はなく、第 2の水溶液に基体を浸漬させて終了させても良い。

前記第 1の水溶液に基体を浸漬させる浸漬時間は、本発明の H A pの生成速度及び生成効率を考慮して適宜選択できる。通常、トータルの浸漬時間は、 1 0分間〜 7 日間、好ましくは 3 0分間〜 3 日間、特に好ましくは 1時間〜 2 4時間である。一方、前記第 2の水溶液に基体を浸漬させる浸漬時間も本発明の H A pの生成速度及び生成効率を考慮して適宜選択できる。通常、ト —タルの浸漬時間は、 1 0分間〜 7 日間、好ましくは 3 0分間〜 3 日間、特に好ましくは 1時間〜 2 4時間である。第 1 の水溶液及び第 2の水溶液に基体を浸漬させる操作を繰り返す場合の各 1回あたりの浸漬時間は、前記好ましいトータルの浸漬時間を考慮して適宜選択することができる。

前記各水溶液に基体を浸漬させる際の各水溶液の液温は、本発明の H A p の生成速度及び生成効率を考慮して適宜選択することができ、通常、 0〜 9 0 °C、好ましくは 4〜 8 0 °Cである。

以上の工程（A )により、基体の少なくとも表面、基体の種類及び形態等によっては、基体の内部にまで本発明の H A pを付着形成させることができる。通常、基体の表面においては、本発明の H A pは層状に付着形成される。この工程（A )により得られる本発明の H A p と基体との複合体は、後述する本発明の複合体、人工生体組織、医療用材料に使用することができる。

本発明の H A pを製造するには、次いで、基体から本発明の H A pを回収する工程（B )を行う。

前記回収方法は、本発明の H A pが分離できれば特に限定されない。例えば、基体として有機高分子重合体を用いた場合には、前記工程（A )により得られた本発明の H A p と基体との複合体を、好ましくは 6 0 0 °C以上の高温で焼結し、有機高分子重合体を燃焼 ' 除去することにより、本発明の H A p を回収することができる。得られる本発明の H A pは、そのまま、若しくは所望形状に成型加工したり、各種公知の焼結処理や表面処理等を行うことにより、各種医療用材料の製造に使用することができる。

本発明の複合体は、基体の少なくとも表面に、また基体の種類及び形態によっては、基体の内部にまで前記本発明の H A pを備えている。基体上に形成された本発明の H A pは、通常、層状であるが、層の厚さは、基体の種類や形状、若しくは複合体を用いる用途等によつて適宜選択することができる。例えば、複合体における本発明の H A p層の厚さは、 0 . 0 0 0 1〜 5 m m 程度が適当である。

複合体の形状は、基体の形状を適宜選択することにより、また複合体を所望形状に加工することによって様々な形状とすることができる。

従って、本発明の複合体は、基体の種類や形態を適宜選択し、また、複合体を所望形状に加工することにより、人工骨をはじめとする様々な人工生体組織とすることができる。例えば、複合体の基体が、前述の有機高分子重合体の中でも柔軟性を有する、ハイドロゲル材料等の有機高分子重合体である場合、弾力性に富、軟骨様の形状維持と、本発明の H A pによる優れた生体適合性を兼ね備えた複合体とすることができる。このような複合体は、生体内における肉組織との密着性も良好であり、弾力性にも富み、ねじれ等に対する耐久性にも優れるので、従来のセラミックス材料では実施が困難であつた様々な人工生体組織への応用が可能である。

本発明の複合体を製造するには、例えば、前述した工程（A )により製造することができる。基体の種類は、前述の具体例のものが好ましく挙げられ、用途に応じて適宜選択することができる。また、工程（A)の後、所望形状に加工したり、公知の焼結工程、表面処理工程等を行うことができる。

本発明の H A pは、骨に近似した組成と結晶構造の両方を備えるので、人ェ骨をはじめとする各種生体組織として有用である。

実施例

以下本発明を、合成例、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。

尚、例中の分析及び各測定は、以下の記載にしたがって行った。

(1) X線回折は、商品名 "Geigerflex 2013" (Rigaku Co.， Tokyo, Japan 製）を用い、 X線； C u K aZ3 0 k v/ 1 5 mA、スキャンスピード； 2度/ 分の条件で行った。

(2)ハイド口ゲルの膨潤度（S 1 %；))は、 2 5°Cにおいて、架橋高分子重合体を各水溶液に所定時間浸漬して架橋ゲルを形成させ、表面に残存する水分を拭き除いて重量を測定し、以下の計算式により求めた。

( S R！ (%)) = ((W-Wo) /Wo) x 1 0 0

式中、 S はハイド口ゲルの膨潤度、 W。は処理前の試料基体重量、 Wは含水させた後の試料基体重量をそれぞれ示す。

(3)架橋重合体の P V Aゲルに形成された H A p形成量は、以下の計算式により求めた。

HA p形成量 =(P VAと HA pとの複合体の乾燥重量） _( P V Aの乾燥重量） = (PVAと HApとの複合体の乾燥重量）一（PV Aの湿潤重量）/ + SR₂) 式中、 S R₂は、（S RiZ l O O) を示す。

合成例 1

平均重合度 2 0 00、ケン化度 9 9. 5 %の P V A (和光純薬社製）の 1 0 重量％水溶液に、所定濃度のグルタルアルデヒド（半井化学社製、架橋濃度は 0. 2〜 3モル％の範囲で変化させた）及び 1規定（N)の H C 1 (和光純薬社製）を添加し、 2日間放置して厚さ 1 mmの 4種類の P V Aゲルを合成した。得られた P VAゲルを 3 日間水中で膨潤させたところ、各 PVAゲルの膨潤度は、 4. 1、 1 0. 4、 1 6. 8及ぴ 3 0. 1であった。これらの PVAゲルを洗浄した後、直径 1 c mの円形に打ち抜き、以下に示す実施例の試料基体に使用した。

比較例 1 (生体模倣反応による H A pの形成）

ヒトの血漿に近いイオン濃度を有する疑似体液（S B F ： N a ⁺ 1 2 mM, K+5. 0 mM, M g ²⁺ 1. 5 mM, C a ^{2 +} 2. 5 mM, C I— 1 4 8 mM, HC0₃— 4. 2 mM, H P 0₄ ²— 1. 0 mM, S 0₄ ^2_ 0. 5 mM) 3 0m l 中に、生体活性ガラス（C a O— S i 0₂) (glass G)粒子を混合し、 PVA ゲル（架橋剤濃度 1モル。/。、膨潤度 1 8)のディスク状ゲル素材約 1 0 0 m g を 2 日間浸漬した。浸漬中の疑似体液の液温は 3 6. 5 °Cに保持した。

次に、前記浸漬後の P V Aゲルを、 1. 5倍のイオン濃度の疑似体液 3 0 m l 中において、更に 8 日間浸漬した。浸漬中の液温は 3 6. 5°Cに保ち、この疑似体液は 2 日毎に交換した。浸漬終了後、 P VAゲルを蒸留水で洗浄し、室温で乾燥させた。得られた H A pを X線回折により分析した結果を図 9に示す。

図 9の結果より、生体模倣反応によって形成された H A pは、図 3に示す本発明の H A p及び図 1 0に示すヒトの骨と結晶構造において異なることが判る。

また、上記生体模倣反応において、核形成後、反応 24時間後の HAp形成量を測定したところ、 3 7でにぉぃて約 0. 0 8 m gであった。

実施例 1

合成例 1で得られた 4種類の P V Aゲル試料基体を、それぞれ 2 0 0 mM C a C 1₂/T r i s— HC 1 ( p H 7. 4，液温 3 7°C) 水溶液 1 0m l に 2時間浸漬した（このカルシウムイオンを含む溶液への浸漬を "浸漬（ i )' という）。その後、試料基体表面の水分をキムワイプで拭き取り、次に、 1 2 0 mM N a ₂HP〇₄水溶液（液温 3 7°C) 1 0 m l に 2時間浸漬した（このリン酸イオンを含む溶液への浸漬を "浸漬（ ii)' という）。これら浸漬（ i ) 及び浸漬（ ii )の交互浸漬操作を 1サイクルとして、 1 ~ 1 5サイクル行って以下に示す種々の観察、測定及び分析を行った。図 1にこの交互浸漬操作の概略図を示す。図 1において、 1 0は試料基体（ P V Aゲル）、 1 1はじ & C 1₂/T r i s - H C 1 ( p H 7. 4 , 液温 3 7°C) 水溶液、 1 2は N a ₂ H P 0₄水溶液（液温 3 7°C) をそれぞれ示す。

(1)浸漬（ i )及び浸漬（ii)の時間と、試料基体である PV Aゲルの膨潤度との関係を測定した。結果を図 2に示す。図 2において、 2 1は浸漬（ i )における時間と膨潤度との関係、 2 2は浸漬（ ii )における時間と膨潤度との関係をそれぞれ示す。

図 2の結果より、 PVAゲルの膨潤度は、浸漬（ i )及び浸漬（ ii )の時間が 2時間程度から略横這いになることが判る。

(2)膨潤度 1 0. 4の試料基体（PVAゲル）の交互浸漬を行った際に生成し、試料基体に付着形成された HA pを X線回折により分析した。結果を図 3に示す。図 3において、 3 0は交互浸漬を行う前の試料基体の X線回折の結果、 3 1は交互浸漬を 1回行った後に試料基体に形成された HA pの X線回折の結果、 3 2は交互浸漬を 5回行った後に試料基体に形成された H A p の X線回折の結果である。尚、交互浸漬 1回及び 5回によって試料基体に形成されたものは、 E P M A (Electron Probe Micro Analyzer)法（装置名： Shimadzu EMX-SM (Shimazu Co.， Kyoto, Japan 製））に従って分析した結果、実質的に C a ₁₀(P O 4) 6 (O H) 2の組成であることが判った。

図 3の結果より、交互浸漬 1回及び 5回の HA pは、共に 3 1〜 3 2度及び 2 6度にそれぞれ回折ピークを有しており、交互浸漬回数を増やすことによって、これらのピーク強度が高くなることが判る。 (3)膨潤度 1 0 . 4の試料基体（ P V Aゲル）の交互浸漬を行った際に生成し、試料基体の表面に付着形成される HA pの状態を写真により観察した。結果を図 4に示す。図 4において、（ a )は試料基体（P V Aゲル）の写真、

( b )は交互浸漬を 1回行った後の試料基体表面の写真、（ c )交互浸漬を 5回行った後の試料基体表面の写真である。

図 4の結果より、サイクル数を增加させることにより、徐々に試料基体の P V Aゲルが白くなることが判る。また、交互浸漬 5回後の（ c )の写真では、試料基体の P V Aゲルが僅かに収縮していることが判る。

(4)膨潤度 1 0. 4の試料基体（ P V Aゲル）の交互浸漬を行った際に生成し、試料基体の内部に形成される HA pの状態を、試料基体断面の顕微鏡写真（倍率約 1 3倍）により観察した。結果を図 5に示す。図 5において、（ a ) は交互浸漬を 1回行った後の試料基体（P V Aゲル）断面の写真、（b )は交互浸漬を 5回行った後の試料基体（P V Aゲル）断面の写真、（ c )は交互浸漬を 1 0回行った後の試料基体（P VAゲル）断面の写真、（ d )は交互浸漬を 1 5 回行った後の試料基体（ P V Aゲル）断面の写真である。

図 5の結果より、交互浸漬 1回では、試料基体の極表面に H A pの白色結晶が認められ、交互浸漬を 5回、 1 0回、 1 5回と多くすることにより試料基体表面から内部へ結晶形成が進行する様子が確認できる。

(5) 4種類の膨潤度の試料基体により、サイクル毎の試料基体に形成される HA p形成量と、試料基体の膨潤度との関係を測定した。結果を図 6 に示す。図 6において、 6 0は膨潤度 4. 1 の試料基体の結果、 6 1 は膨潤度 1 0.

4の試料基体の結果、 6 2は膨潤度 1 6 . 8の試料基体の結果、 6 3は膨潤度 3 0 . 1の試料基体の結果である。

また、前記 4種類の試料基体の各膨潤度におけるサイクル数と試料基体に形成される H A p形成量との関係をダラフにした。結果を図 7に示す。更に、前記 4種類の試料基体のサイクル毎の試料基体に形成される H A p 形成割合と、試料基体の膨潤度との関係をグラフにした。結果を図 8に示す。図 8において、 8 0は膨潤度 4. 1の試料基体の結果、 8 1は膨潤度 1 0. 4の試料基体の結果、 8 2は膨潤度 1 6. 8の試料基体の結果、 8 3は膨潤度 3 0. 1の試料基体の結果である。

図 6〜 8の結果より、試料基体の膨潤度が高いほど H A pの形成量及び形成割合が高くなる傾向にあり、 HA pの生産効率が、浸漬時間とサイクル数によって、ある程度決定できることが判る。また、例えば、図 6の 6 2で示される、膨潤度 1 6. 8の試料基体においては、 6サイクル目の浸漬開始から 2 4時間後には、約 8 m gの HA pが生成されていることが判る。この結果を前述の比較例 1の結果と比較すると、本実施例の方法では、従来の生体模倣反応に比較して H A p生成速度が約 1 0 0倍速いことが判る。

Claims

請求の範囲

1) 実質的に C a _{1 0} ( Ρ 0 ( Ο Η ) ₂からなり、且つ X線回折において、少なくとも 3 1〜 3 2度及び 2 6度にそれぞれ回折ピークを有する結晶構造であるハイドロキシァパタイト。

2) 請求の範囲 1 に記載のハイドロキシァパタイトの製造方法であって、カルシウムイオンを含み、且つ実質的にリン酸イオンを含まない第 1の水溶液と、リン酸イオンを含み、且つ実質的にカルシウムイオンを含まない第 2の水溶液とに、基体を浸漬させて、基体の少なくとも表面に請求の範囲 1 に記載のハイドロキシァパタイトを生成させる工程（A) と、基体から前記ハイドロキシァパタイトを回収する工程（B )とを含むハイドロキシァパタイトの製造方法。

3) 基体の少なくとも表面に、請求の範囲 1 に記載のハイド口キシァパタイトを備えた複合体。

4) カルシウムイオンを含み、且つ実質的にリン酸イオンを含まない第 1の水溶液と、リン酸イオンを含み、且つ実質的にカルシウムイオンを含まない第 2の水溶液とに、基体を浸漬させて、基体の少なくとも表面に請求の範囲 1 に記載のハイドロキシァパタイトを生成させる工程（A)を含む請求の範囲 3に記載の複合体の製造方法。

5) 請求の範囲 1 に記載のハイドロキシァパタイト又は請求の範囲 3に記載の複合体から実質的になる人工生体組織。

6) 医療用材料の製造のための請求の範囲 1 に記載のハイドロキシァパタイト又は請求の範囲 3に記載の複合体の使用。