JPH04182305A - 針状ヒドロキシアパタイト - Google Patents

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】 （イ）発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特に生体高分子等の吸着及び分離に有効な湿
式合成された針状ヒドロキシアパタイトに関する。

〔従来技術〕

ヒドロキシアパタイトの合成法には、湿式法と乾式法と
があるが、安価な合成法として湿式法か存利である。

ヒドロキシアパタイトは、その形状により、板状又は針
状のものに分類され、板状ヒドロキシアパタイトは、塩
基性生体高分子の吸着性に優れているが、酸性生体高分
子の吸着性か劣り、又カラムに充填すると、通液性か悪
いという問題がある。

一方、釘状ヒドロキシアパタイトは、カラムに充填した
際の通液性か良く、酸性生体高分子の吸着性に優れてい
るが、塩基性生体高分子の吸着性か劣るという問題かあ
る。

又、今までに合成された板状及び針状のいずれのヒドロ
キシアパタイトも、カラム充填して生体高分子等の吸着
及び分離を行うと、吸着及び分離を再現性良く行うこと
かできなかった。即ち、カラム内のヒドロキシアパタイ
トに生体高分子等を一旦吸着させた後、希薄な状態から
高濃度へ濃度を一定速度で変化させなから溶離液をカラ
ム内へ通液すると、生体高分子等の脱離を開始する溶離
液濃度（以下開始濃度という）は、本来一定であるへき
ところ、長時間通液したり、同し操作を複数回行ったり
すると、開始濃度が変化してしまうという再現性欠如の
問題かある。

〔発明か解決しようとする課題〕

本発明は、特に生体高分子等の吸着及び分離に有効な湿
式合成された針状ヒドロキシアパタイトであって、生体
高分子の吸着及び分離に際して、酸性生体高分子及び塩
基性生体高分子のいずれに対しても良好な吸着・分離特
性を示し、かつ再現性に優れたものを提供することを課
題とするものである。

（ロ）発明の構成 〔課題を解決する手段〕 湿式合成された針状ヒドロキシアパタイトは、陽イオン
であるカルシウムイオンと陰イオンであるリン酸イオン
及びリン酸水素イオンを主成分とする他、陰イオン成分
として水酸イオン及び炭酸イオン等を含有する化合物で
あるが、本発明者か鋭意検討した結果、水酸イオン及び
炭酸イオン等の陰イオン成分の含有量が特定の範囲にあ
る化合物は、従来のヒドロキシアパタイトに比較して、
吸着・分離特性か極めて良好であることを見出し、本発
明を完成するに到った。

即ち、本発明は、リン酸イオン及びリン酸水素イオン以
外の陰イオン成分（以下、特定陰イオン成分という）の
含有量が、７０〜９．０ｗｔ％であることを特徴とする
、湿式合成された針状ヒドロキシアパタイト（以下単に
ヒドロキシアバタイＩ・という）である。

以下、本発明について詳細に説明する。

先ず、ヒドロキシアバタイ１〜の湿式合成法について述
へる。

ヒドロキシアパタイトの湿式合成法は、既知の方法をい
ずれも採用することができるが、特に次の方法は、吸着
・分離特性に優れたものか得られる点て好ましい。

即ち、六角柱状又は針状のモネタイトと水酸化カリウム
及び／又は水酸化リチウムを加熱下に反応させる方法で
ある。

六角柱状又は針状のモネタイトを得るには、リン酸２ナ
トリウム又はリン酸２カリウムと塩化カルシウムを高温
で混合攪拌して合成する方法が好ましい。この際、モネ
タイトの原料であるカルシウム化合物中のカルシウムと
リン化合物中のリンのモル比は、０９〜Ｉ　Ｉの範囲に
あることか好ましい。又、一般に水溶液として供給され
る、モネタイトの原料であるカルシウム化合物とリン化
合物の濃度は、各々００５〜２０モル／ｐの範囲か好ま
しく、更に好ましくは０１〜ＩＯモル／βである。この
範囲からずれて製造したモネタイトを用いてヒドロキシ
アパタイトを製造すると、ヒドロキシアパタイト以外に
副生成物か生しる結果、吸着・分離特性か低下する恐れ
かある。

モネタイトを得る際の反応温度は、ブラッシャイ１−の
脱水転位温度である７５°Ｃ以」二であることか望まし
く、より望ましくは９０°Ｃ以−ヒ、特に望ましくは９
５°Ｃ以上である。９０°Ｃ未満では、−部未反応なブ
ラッシャイトか残り、純粋なモネタイトを得ることか困
難となる恐れかある。

次いて得られたモネタイトと水酸化カリウム及び／又は
水酸化リチウムとを加熱下に反応させることにより、ヒ
ドロキンアバタイＩ・を得ることかてきる。この際の加
熱温度は、前記のモネタイ１〜の反応と同様に、ブラッ
シャイトの転移温度以上であることか好ましく、より好
ましくは９０〜１００°Ｃの範囲である。加熱温度が、
ブラッシャイトの転移温度未満ては、得られるヒドロキ
シアパタイトの粒径か小さくなる傾向かある。

水溶液として用いる水酸化カリウム及び／又は水酸化リ
チウムの濃度は、低い程、大粒径のヒドロキシアパタイ
ト凝集体を得ることかできるが、低すぎると生産効率が
恕くなるのて、モネタイトを存在させた熱水中に添加す
る場合、０１〜５モル／ｌの範囲か好ましく、更に好ま
しくは０２〜２モル／ｌの範囲である。

水酸化カリウム及び／又は水酸化リチウムの使用量は、
モネタイト１モルに対して、０４モル以」二か好ましく
、更に高純度のヒドロキシアパタイトを得るには、０．
６モル以上とすることか好ましい。

上記アルカリの使用量は、多すぎると反応の結果得られ
るヒドロキシアパタイトの水洗に時間がかかり効率的て
はないので、好ましくはモネタイ１−１モルに対して１
モル以下である。

」１記のようにして得たヒドロキシアパタイト特定陰イ
オンの含有量か多過ぎるため、後述する方法により、特
定陰イオンの含有量を７　０〜９０ｗｔ％としなければ
ならない。

特定陰イオンは、ヒドロキシアパタイトにおける、リン
酸イオン及びリン酸水素イオン以外の陰イオンであり、
具体的には水酸イオン、炭酸イオン又はフッ素イオン等
の陰イオンである。

特定イオンのうち、炭酸イオン及びフッ素イオンは、合
成により容易にヒドロキシアバタイ１〜の陰イオンとし
て導入されることか知られており、これらの陰イオンを
少量導入した場合にも、優れた吸着・分離特性を発揮す
るが、合成反応を容易に行うことかできるという点から
、本発明においては、水酸イオンか主な陰イオンであり
、その他の特定陰イオンとしては、大気中の炭酸ガスに
起因する炭酸イオンが、湿式合成中又は湿式合成後にお
いて微量導入される程度である。

特定陰イオン成分の含有量が７．０ｗｔ％未満であると
、吸着・分離の再現性はかなりあるが、塩基性生体高分
子の吸着容量か小さいと同時に酸性生体高分子及び塩基
性生体高分子の相互分離か不可能であるという問題かあ
り、一方特定陰イオン成分の含有量か９，０ｗｔ％を越
えると、酸性生体高分子に対する吸着容量か低下すると
同時に吸着・分離の再現性かなくなるという問題かある
。

ヒドロキシアパタイトにおける水酸基及び炭酸基の合計
量の割合を調整する方法には特に制限かないが、最も一
般的には、上記のように湿式合成により得た生成物を、
常圧下、１００〜３００°Ｃの温度て２〜５０時間乾燥
すれば良い。なお、−船釣傾向として、高温又は長時間
で乾燥する程、ヒドロキシアパタイトにおけろ水酸基及
び炭酸基の合計量の割合は、小さくなり、乾燥温度及び
乾燥時間は、上記範囲内で適宜調整すれば良い。

又、湿式合成後の上記乾燥は、常圧上以外に、減圧下又
は加圧下でもよ（、減圧下の乾燥、特に真空凍結乾燥で
は、常圧下より低温、短時間の乾燥で所望の調整が可能
である。

本発明のヒドロキシアパタイトを保存するに際しては、
変質を防止するために、真空乾燥器等に入れておくこと
が望ましい。

ヒドロキシアパタイトにおける特定陰イオン成分の含有
量を分析する方法は、−船釣な分析方法でよく、例えば
ＩＣＰ（高周波プラズマ発光）分析及び赤外線吸収スペ
クトル分析かある。

ヒドロキシアパタイト中における特定陰イオンの含有量
は、例えば以下のようにして算出される。

即ち、上記分析方法により、カルシウムイオン及びリン
酸イオンの合計量（Ａ）を求め、試料重量（Ｂ）から合
計量（Ａ）を除いた量の試料重量に対する割合（　（Ｂ
−Ａ）　ｘ　１　０　０／Ｂ）　）として算出される。

なお、特定陰イオンの分析に際しては、分析試料から付
着水を除去するために、例えば６０″Ｃて数時間から２
４時間乾燥することか望ましい。

〔実施例〕

以下、本発明を更に具体的に説明する。

参考例１。

先ず、針状ヒドロキシアパタイトを以下のようにして合
成した。

即ち、攪拌機及び冷却管を取りつけた３１フラスコに純
水１１を仕込み、９５°Ｃに加熱した後、０、５モル／
ｌの塩化カルシウム水溶液と０．５モル／ｌのリン酸２
ナトリウム水溶液各１１を５時間かけて滴下し、針状結
晶のモネタイトからなる凝集体を得た。

引き続き同温度で、１モル／βの水酸化カリウム水溶液
３００ｍｌを１時間かけて滴下し、針状ヒドロキシアパ
タイトを得た。

実施例１。

上記参考例１において合成した針状ヒドロキシアパタイ
トを２００°Ｃて４時間乾燥することにより、特定陰イ
オンの含有量が８．３ｗｔ％である針状ヒドロキシアパ
タイトを得た。

実施例２。

上記参考例１において合成した針状ヒドロキシアパタイ
トを３００°Ｃて４時間乾燥することにより、特定陰イ
オンの含有量か７．５ｗｔ％である針状ヒドロキシアパ
タイトを得た。

比較例１ 上記参考例１において合成した剣状ヒドロキシアパタイ
トを６０°Ｃて４時間乾燥することにより、特定陰イオ
ンの含有量が９．７ｗｔ％である針状ヒドロキシアパタ
イトを得た。

比較例２゜ 上記参考例１において合成した針状ヒドロキシアパタイ
トを４００°Ｃで４時間乾燥することにより、特定陰イ
オンの含有量か６．７ｗｔ％である針状ヒドロキシアパ
タイトを得た。

比較例３ 上記参考例１において合成した針状ヒドロキシアパタイ
トを５００°Ｃで４時間乾燥することにより、特定陰イ
オンの含有量か６．５ｗｔ％である剣状ヒドロキシアパ
タイトを得た。

（吸着特性試験） 上記て得た針状ヒドロキシアパタイトを用いて、酸性蛋
白質及び塩基性蛋白質の吸着量を以下のようにして測定
した。

即ち、先ず、酸性蛋白質である牛血清アルブミン（Ｂｏ
ｖｉｎｅ−３ｅｒｕｍ−ａｌｂｕｍｉｎ　Ｆｒａｃｔｉ
ｏｎ　Ｖ　、以下ＢＳＡという）〔（ａ）シグマ社製試
薬〕を、５ミリモル／ｌのリン酸塩緩衝液（ＰＨ７，０
）と混合することにより、ｌ　ｍｇ／ｍｌの試料溶液と
した。

この試料溶液の５ｍｌを上記で得た針状ヒドロキシアパ
タイトの０，１ｇに加え、４°Ｃに保温しなから、１５
分毎に２時間振盪した。なお、予備実験により、２時間
の振盪により、吸着は平衡に達することか確認されてい
る。

上記のように、ヒドロキシアパタイトと充分接触させた
試料溶液の上清液を濾過し、波長が２８０ｎｍの吸光度
を測定することにより、試料溶液に残存するＢＳＡの濃
度を求め、ヒドロキシアパタイトにおけるＢＳＡの吸着
量を算出した。

ＢＳＡを塩基性蛋白質であるリゾチームクロライド（以
下単にリゾチームという）〔東京化成（ＩＩｊ製、試薬
卵白〕に変えた以外は、ＢＳＡの濃度を求めた方法と同
様にして、リゾチームの吸着量を算出した。

それらの結果を、表１に示した。

表１ 上記表１から、実施例１及び実施例２て得たヒドロキシ
アパタイトは、比較例２及び３の場合に比較して、酸性
蛋白質及び塩基性蛋白質の吸着容量か大きいことかわか
る。

なお、比較例１て得たヒドロキシアパタイトは、酸性蛋
白質及び塩基性蛋白質の吸着容量は大きが、後述するよ
うに酸性蛋白質と塩基性蛋白質とを分離することができ
ない欠点かある。

（蛋白質の溶離試験） □上記で得た針状ヒドロキシアパタイトを用いて、酸性
蛋白質及び塩基性蛋白質の溶離か開始する濃度（以下単
に開始濃度という）を以下のようにして測定した。

即ち、先ず、内径８ｍｍ、高さ３０ｃｍのガラス製オー
プンカラムに、］−記で得たヒトロギシアパタイ１〜を
ベツドボリュームて１Ｏｃｃ充填し、これに上記吸着特
性試験において調製したＢＳＡ及びリゾチームの試料溶
液１００μｌを通液することにより、ＢＳＡ及びリゾチ
ームを吸着させた。

次にリン酸塩緩衝液（ＰＨ７，０）を、５ミリモル／ｌ
から３００ミリモル／βまて、リニアクラジエント法に
より３０分間通液し、吸着したＢＳＡ及びリゾチームを
溶離させた。

上記のように濃度を上昇させながらリン酸塩緩衝液を通
液した際において、ＢＳＡ及びリゾチームか溶離し始め
た濃度を、全く同じ操作で５回測定した。それらの結果
における１、３及び５回目の結果を表２に示した。

表２ ＊１）ミリモル／ｌ ＊２）実施例１ ＊３）比較例１ ＊４）比較例２ 才５）比較例３ 上記表２から、実施例１て得たヒドロキシアパタイトを
用いた場合、再現性に優れており、更にＢＳＡかりゾチ
ームより低濃度において溶出することから、酸性蛋白質
及び塩基性蛋白質の分離に有効であることかわかる。

一方、比較例１．２及び３て得たヒドロキノアパタイト
を用いた場合は、いずれも再現性に欠けている。但し、
比較例１て得たヒドロキシアパタイトを用いた場合は、
やや再現性か良いが、ＢＳＡとりゾチームか同じ濃度で
溶離することから、酸性蛋白質及び塩基性蛋白質の分離
は不可能であることかわかる。

（ハ）発明の効果 本発明のヒドロキシアパタイトは、特に生体高分子等の
吸着及び分離に有効であって、生体高分子の吸着及び分
離に際して、酸性生体高分子及び塩基性生体高分子のい
ずれに対しても良好な吸着・分離特性を示し、かつ再現
性に優れたものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、リン酸イオン及びリン酸水素イオン以外の陰イオン
   成分の含有量が、７．０〜９．０ｗｔ％であることを特
   徴とする、湿式合成された針状ヒドロキシアパタイト。