JPH04198007A - ヒドロキシアパタイト及びその製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、骨充填材などの生体材料に適したアルカリ成
分不溶出性ヒドロキシアパタイト及びその製造方法に関
するものである。

［従来の技術］ ヒドロキシアパタイトはを推動物の骨や歯を構成する生
体硬組織の主要成分である。そのため、生体親和性に優
れたセラミックス材料として注目されており、人工骨、
人工歯根、人工歯、骨充填剤などの生体材料への応用が
活発に進められている。

通常、ヒドロキシアパタイトはカルシウム塩とリン酸塩
を原料として、 （１）必要に応じて水蒸気雰囲気中で、約１０００℃の
高温で反応させる（乾式法）、 （２）特定ｐＨの溶液中で約１００℃の温度で反応させ
る（湿式法）、 （３）約４００℃の高温、数千気圧以上の高圧下に水蒸
気中で反応させる（水熱合成法）などで合成することが
できる。

このようにして合成されたヒドロキシアパタイトは、極
めて純粋である為、天然骨、歯などの硬組織に含まれる
カルシウム及びリン以外の微量金属を含んでいないので
、生体適合性は天然骨に比べて劣る６ 一方、天然骨由来のヒドロキシアパタイトの開発も進め
られているが、家畜骨を原料として用いる方法は、家畜
の成育環境が必ずしも清浄とは言い難く、そのために、
家畜骨には有害元素の含有という生体材料への応用に際
して基本的な問題を有する。

本発明者らは、清浄な環境で成育する魚の骨を利用して
、天然骨由来のヒドロキシアパタイトを提供すべく、鋭
意研究を重ね、精製魚骨を原料とし、酵素処理、アルカ
リ処理して蛋白質成分を除去し、１２００℃以下の温度
で焼成することによりヒドロキシアパタイトを製造する
方法を提案した（特願平１−３０６０５１号）。

しかしながら、この方法で得られるヒドロキシアパタイ
トの粉末又は顆粒を水中に分散すると、ヒドロキシアパ
タイトからアルカリ成分が溶出し、液のｐＨが上昇する
という現象が起きることが判明した。このようなアルカ
リ溶出現象は生体材料として使用する際の障害になり、
このような現象を生じない魚骨を原料としたヒドロキア
パタイトの開発が要望されている。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、本
発明の目的は、魚骨を原料として用いたアルカリ溶出現
象の生じない生体適合性の優れたヒドロキシアパタイト
及びその製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は５Ｒ製魚骨を原料とした、アルカリ成分不溶出
性ヒドロキシアパタイトを提供する。

本発明のヒドロキシアパタイトは、その粉末又は顆粒１
重量部を１０重量部の水に分散した分散液のｐＨは１０
未満である。

このようなアルカリ成分不溶出のヒドロキシアパタイト
は、本発明方法によって製造することができる。

すなわち、本発明のヒドロキシアパタイトの製造方法は
、精製魚骨を酵素処理しで残存する蛋白質を除去し、次
いでアルカリ処理し水洗して得られる粗製ヒドロキシア
パタイトを３５０℃〜１２００°Ｃの温度で一次焼成し
た後、ｐＨ２以上１０未満の水性洗浄液で洗浄処理し、
３５０℃〜６００℃の温度で二次焼成することを特徴と
している。

本発明に用いる魚骨としては、原料供給量が多く且つ安
定しているスケトウダラ、イワシ、サバ、サンマなどの
骨が好適であり、特に成育海域が清浄で、有害成分を殆
ど含んでいないスケトウダラの骨が好ましい。

本発明において、精製魚骨が原料として用いられる。精
製魚骨は、魚肉の付着している魚骨を酵素処理して魚肉
及び蛋白質を出来るだけ取除き、更に殺菌処理、例えば
０５〜３％の過酸化水素溶液で２０〜１８０分間煮沸し
て後、十分に水洗し乾燥して得られる、有機物含有量が
約３０％以下の一般生菌数の少ない保存性の良好な魚骨
精製物である。

上記精製魚骨を、更に蛋白質分解酵素で処理して残存す
る蛋白質を除去する。

すなわち、精製魚骨を純水中に入れ、−旦煮沸した後、
温度を５０〜７０℃に下げ、撹拌しながら蛋白質分解酵
素を精製魚骨中の蛋白質量の０．１重量％〜２重量％、
好ましくは、０．４〜１．０重量％添加して反応させる
。蛋白質分解酵素の作用により蛋白質のペプチド結合が
分解していくにつれて反応液が酸性となりｐＨが低下す
るので、水酸化ナトリウム水溶液を適宜添加してｐＨを
７〜９に保持して酵素活性を維持する。

蛋白質分解酵素としては、動物、植物及び微生物を起源
とするものを用いることができる。これら蛋白質分解酵
素のうちアルカリプロテアーゼ又は中性プロテアーゼが
好ましい。更に、その至適温度が３５℃以上のものが好
ましい。

精製魚骨を再度酵素処理することにより、残存有機物量
を１０％以下にする。残存有機物量が多すぎると、次に
行なう焼成工程で適切な温度制御が不可能となり、過昇
温する事故が多発するので好ましくない。

精製魚骨を酵素処理した後、アルカリ処理を施して粗製
ヒドロキシアパタイトを得る。

アルカリ処理は、上記蛋白質分解酵素による分解反応が
緩慢になった時点で、反応液中に水酸化ナトリウム水溶
液を添加し、水酸化ナトリウム濃度を１〜４重量％にし
、液温を９０℃〜９８℃に上昇し、約３０〜６０分間撹
拌することにより行なう。

アルカリ処理は、酵素の失活及び残存有機物の分解ばか
りでなく、次に行なわれる焼成工程中に燐酸三カルシウ
ムが生成するのを抑制する効果がある。このアルカリ処
理により焼成後のヒドロキシアパタイトの燐酸三カルシ
ウム含有量を１５％以下、好ましくは１０％以下、更に
好ましくは５％以下に減少させることができる。

アルカリ処理が完了して後、反応液を冷却し、骨分を分
離し、純水で十分洗浄して粗製ヒドロキシアパタイトを
得る。

上記のようにして得られた粗製ヒドロキシアパタイトを
一次焼成処理する。

一次焼成処理は、粗製ヒドロキシアパタイトに残存する
少量の有機物を完全に焼却除去し、最終目的物であるヒ
ドロキシアパタイトの気孔率、比表面積、結晶性などの
物性を所定の値に調整する目的で実施される。

一次焼成温度は３５０℃〜１２００℃の温度範囲で適宜
選択される。焼成温度が低過ぎると有機物の焼却除去が
不完全で、最終製品が生体材料として適切でなくなり、
一方、焼成温度が高過ぎてもヒドロキシアパタイトが分
解し、燐酸三カルシウムなどが生成し好ましくない。焼
成時間は通常約３０〜３００分間である。

焼成工程は、酸化雰囲気、即ち、酸素ガスを多量に含む
雰囲気中、例えば大気雰囲気中で行なわれる。酸素濃度
は、焼成工程の全ての段階で、５％以上、好ましくは１
５％以上である。酸素濃度が５％未満であると、焼成時
に残存有機物を完全に焼却することができず、未燃焼有
機物や炭素が残留するので好ましくない。

一次焼成が終了したヒドロキシアパタイトをｐＨ２以上
１０未満、好ましくはｐＨ３〜８、更に好ましくはｐＨ
３，５〜５の水性洗浄液で洗浄処理する。この洗浄処理
を施すことにより、最終的に得られるヒドロキシアパタ
イトからアルカリ成分が溶出しなくなるという驚くべき
効果が得られる６ 洗浄液のｐＨが２より低過ぎるとヒドロキシアパタイト
が溶解し好ましくなく、一方ｐＨが１０以上になると洗
浄処理の効果が得られない。

洗浄処理は、−次焼成処理終了後のヒドロキシアパタイ
トを水中に分散させ静置又は撹拌することにより実施さ
れ、液のｐＨが所定の値を保つように無機酸、有機酸又
はこれらの混合物を添加して行なわれる。

洗浄処理は好ましくは撹拌下で行なわれ、ボールミルな
どを用いて攪拌して分散と同時に粉砕を行なうのが効果
的である。

洗浄液を所定のｐＨに保つ目的で、無機酸、有機酸、又
はこれらの混合物を添加するが、次の工程の二次焼成時
に用いられる焼成炉の損耗を避けるために酢酸、蓚酸、
蟻酸、クエン酸などの有機酸のみを添加するのが望まし
い。

洗浄処理は、洗浄液のｐＨが更に酸を添加しなくとも、
所定のｐＨを一定に維持するようになるまで行なう必要
があり、洗浄時間は条件により異なるが約１０〜１００
分間である。

洗浄処理が終了したヒドロキシアパタイトを二次焼成す
る。

二次焼成は、洗浄工程で不可避的に付着する有機酸、無
機酸などを加熱により完全に除去するために実施し、通
常３５０〜６００°Ｃ１好ましくは４００〜５００℃の
温度で通常約３０〜３００分間行なわれる。二焼成温度
が一次焼成温度を越えると、経済的負担が大きいばかり
でなく、最終生成物の物性も変化するので、二次焼成温
度は一次焼成温度よりも低い温度が好ましい。

二次焼成も一次焼成と同様、酸化雰囲気中で行なわれる
。

このようにして得られたヒドロキシアパタイトは、アル
カリ成分の水中への溶出が抑制されている。すなわち、
上記ヒドロキシアパタイトの粉末又は顆粒１重量部を水
１０重量部に分散した分散液のｐＨは１０未満である。

本発明の精製魚骨を原料としたヒドロキシアパタイトは
、粉末又は分級した顆粒状物として、そのまま骨充環材
及び骨増量材などに用いることができる。更に、そのま
ま又は微粉砕した後、通常のセラミックスの成形方法、
例えば、鋳込成形法、プレス成形法、押出成形法などに
より賦形・　　し、次いで脱脂填結して緻密体あるいは
多孔体に成形し、人工骨、人工歯、人工歯根などに使用
することができる。

［発明の効果］ 上記のように、本発明の魚骨を原料としヒドロキシアパ
タイトは、アルカリ成分を溶出しないので、生体骨代用
材料として治療用に用いるのに好適であり、本発明の方
法は、−次焼成処理後にｐＨ２以上１０未満の水性洗浄
液で洗浄し、更に二次焼成処理を施すことにより、精製
魚骨を原料として用いてアルカリ成分の溶出現象の生じ
ないヒドロキシアパタイトを製造できるという効果があ
る。

［実施例］ 次に、参考例及び実施例により本発明を更に詳細に説明
する。

参考例 スケトウダラを３枚に下ろし、得られた魚肉が付着して
いる魚骨を０．３％の天然酵素デイスクリン−ＰＴ水溶
液に１＝３の重量比となるように添加し、液温を５０℃
で２０分間撹拌し、更に２時間煮沸した後、骨分を取出
し水洗した。次いで、これを１％過酸化水素水溶液に浸
して２時間煮沸した後、骨分な取出して水洗し、１０５
℃で４時間乾燥することにより、精製魚骨を作製した。

実施例１ 参考例で得られた精製魚骨を純水中で一旦煮沸し、５分
後温度を５０℃に下げ、魚骨の０．５重量％のデイスク
リン−ＮＴを添加し、Ｉ　Ｎ−ＮａＯＨを適宜添加して
ｐＨを８に保持しつつ２時間撹拌した。

次いで、水酸化ナトリウムを反応系の３重量％になるよ
うに添加し、９５℃で１時間保持した。

冷却後、骨分な取出し、水洗して、１０５℃で４時間乾
燥して粗製ヒドロキシアパタイトを作製した。

このようにして作製した粗製ヒドロキシアパタイトをガ
ス炉を用いて９００℃で２時間に亙って一次焼成を行な
った。

一次焼成を終えて得られたヒドロキシアパタイトを水性
洗浄液で次のようにして洗浄処理した。

すなわち、ヒドロキシアパタイトをボールミル中でＴ）
Ｈを酢酸又はアンモニア水で第１表に示す所定の値に調
整した水性洗浄液と重量比で１＝１０となるように混合
し、１時間撹拌し、固形分を分離し、純水で洗浄して１
０５℃で４時間乾燥した。なお、第１表のｐＨ２の水溶
液を調製する際は、酢酸と共に硝酸を添加した。

洗浄処理を終えたヒドロキシアパタイトをガス炉を用い
て４００℃で２時間加熱処理して、二次焼成を行なった
。

得られたヒドロキシアパタイト及び上記の洗浄処理及び
二次焼成を行なわなかったヒドロキシアパタイト（Ｎｏ
、１）について、次のようにして、アルカリ溶出テスト
を実施した。

すなわち、ヒドロキシアパタイト１重量部を純水１０重
量部に添加し、１時間攪拌した後、上澄液のｐＨを測定
した。ｐ）］の値が８以下のものを（−）、８より高く
１０より低いものを（±）、１０以上のものを（＋）と
判定した。得られた結果を第１表に示す。

第１表に示すように、洗浄処理を行なわなかったヒドロ
キシアパタイト及び水性洗浄液のｐＨが１０では溶出テ
ストの結果は十で、水性洗浄液のｐＨが１０未満の場合
が洗浄効果を上げる限界であることが判明した。また、
水性洗浄液のｐＨが２の場合は、洗浄工程でヒドロキシ
アパタイトの溶解現象が若干認められた。従って、水性
洗浄液のｐＨは２以上１０未満でなければならず、好ま
しくは３〜８、更に好ましくは３．５〜５である。

実施例２ 粗製ヒドロキシアパタイトを第２表に示す所定の温度で
一次焼成し、４５０℃で二次焼成する以外は全て実施例
１と同様にしてヒドロキシアパタイトを作製した。実験
Ｎ００９及びＮｏ、１１においては洗浄処理を行なわな
かった。得られたヒドロキシアパタイトのアルカリ溶出
テストを実施例１と同様の方法で行ない、物性として比
表面積をＢＥＴ法で、気孔率を水銀圧入法で測定し、結
果を第２表に示す。

第２表から明らかなように、最終ヒドロキシアパタイト
の物性は、−次焼成後に洗浄処理を施しても殆ど変化し
ていない。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）精製魚骨を原料とした、アルカリ成分不溶出性ヒ
   ドロキシアパタイト。
2. （２）精製魚骨を酵素処理して残存する蛋白質を除去し
   、次いでアルカリ処理し水洗して得られる粗製ヒドロキ
   シアパタイトを３５０℃〜１２００℃の温度で一次焼成
   した後、ｐＨ２以上１０未満の水性洗浄液で洗浄処理し
   、３５０℃〜６００℃の温度で二次焼成することを特徴
   とするヒドロキシアパタイトの製造方法。