JPS59107912A - 炭酸含有ヒドロキシアパタイトの製造方法 - Google Patents

炭酸含有ヒドロキシアパタイトの製造方法

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JPS59107912A
JPS59107912A JP57217842A JP21784282A JPS59107912A JP S59107912 A JPS59107912 A JP S59107912A JP 57217842 A JP57217842 A JP 57217842A JP 21784282 A JP21784282 A JP 21784282A JP S59107912 A JPS59107912 A JP S59107912A
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JP
Japan
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carbonate
calcium
c0ap
water
phosphate
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Application number
JP57217842A
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English (en)
Inventor
Akihiko Nakamura
明彦 中村
Shinji Iino
飯野 信二
Kensaku Maruyama
丸山 謙作
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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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】 本発明は、炭酸含有ヒドロキシアパタイトの新しい製造
方法の発明である。
一般に、アパタイトとは、一般式M2+ 、o<zO−
)6百 で表わされる化合物を言い、この式でMは、C
a%Pb%Ba、 Sr、 Mg、 Ni%Na%に1
Fe1Alその他金属原子を、 zO4は、PO4、A304 % VO4、S04.5
i04、C03その他の酸根を、 Yは、F、 OH,CI、 Br、 =O1=CO3そ
の他の陰イオン性原子(団)を示す広範囲な化合物群の
総称である。
本発明においては、上記一般式においてMが実質的にC
aであ’)、zO4が実質的にPO4であシYが実質的
にOHである化合物をヒドロキシアパタイトと呼ぶ。そ
して、ここでzO4又は/及びYの一部が−CO3で置
換されたものを炭酸含有ヒドロキシアパタイトと呼ぶ。
ヒドロキシアパタイト(以下HApと略記する。)は、
天然歯Y天然骨と同じ化学組成を持つ無機化合物である
所から、バイオセラミックスの原料として注目され、人
工歯や人工骨等への適用が検討されている。
ヤ 他方、天然歯/天然骨は、HApが約70%、コラーゲ
ンなどの有機物が約30%よりなる複合体機を含有して
いるという事実である。HApを合成するにあたp、H
Apに数パーセントの炭酸根を含有させ、バイオセラミ
ックスの原料として炭酸根を含有するHAp (以下炭
酸根を含有するHApをC0Apと略記する)の使用が
注目されている。すN′ なわち天然歯ノ天然骨と化学組成が近いC0Apをイン
ブラント材として使用すると、生体に対する親和性が増
し、天然歯X天然骨への順化スピードが早くなり、拒絶
反応を減らすなどの多くの利点が予想される。
HApについては古くから多くの文献や特許などにその
製造方法が知られてい”る。主要なものとして次の様な
ものがある。
(1)オートクレーブ中で無水リン酸水素カルシウムと
リン酸を100〜500℃、1〜500気圧の条件下で
約48時間反応させる水熱合成法。
(2)900〜1300℃の高温でリン酸三カルシウム
と酸化カルシウムを水蒸気気流下約3時間反応させる乾
式合成法。
(3)水溶性のリン酸塩とカルシウム塩とを水溶液′中
37℃、pH7〜8で20日以上反応させ、化学量論比
に近ずける湿式合成法。
しかしながら上記(1)の方法も(2)の方法も共に高
温や高圧で反応を行なう為装置が高価なものとなシ、さ
らに装置の操作も複雑かつ消費するエネルギーも莫大な
ものである。しかも得られるHApには炭酸根が含壕れ
難い不安定性がある。(3)の方法においては僅かな条
件の違いによシ生成物の組成が大きく影響され、さらに
化学量論比組成のHApを得るには20日以上という凡
そ産業的実施には考えられない時間を要するので、取扱
いや操作が煩雑となシ結果の再現性もよくない。この方
法でもC0Apを得ることができるが化学量論比の制御
が困難である。
これらのことから従来の方法では品質の優れたHAp特
にC0Apを実用的な量定量的に合成する事は非常に困
難であった。それ故にHAp特にC0Apはその優れた
性質が知られているにも拘わらず、製造上の難点から高
価なものとなシ用途開発が他の無機材料に比較して遅れ
ている。
本発明者等はかかる状況に鑑みて品位の優れたHAp特
にC0Apを多量に簡便に得る方法を鋭意研究した結果
、本発明に到達したものである即ち本発明は、炭酸含有
ヒドロキシアノくタイトの製造方法であって、その技術
的特徴は特許請求の範囲に記載の通りであシ、有機溶媒
の一種以上を含む反応媒体とさらに必要に応じて適当量
の水を反応時に存在させて、リン酸又は/及びそのカル
シウム塩と炭酸カルシウムとを反応させる技術に関し、
この技術によれば常圧下の比較的低温度で、しかも短時
間に再現性良く結晶性に優れた粉末のC0Apを得る事
が可能である。
本発明を実施するにあたっては、リン酸又は/及びその
カルシウムと炭酸カルシウムを所望のCa/P比に予め
反応槽内に仕込み、適度の水を添加しスラリーとする。
次にこのスラリーに有機溶媒を加え加熱還流する。還流
時間としては約2時間もあれば十分である。なお加熱還
流時間及び反応槽への有機溶媒を含む原料の仕込順序は
通常上記の通シ実施されるが必ずしもこれに限定する必
要はない。
加熱終了後は生成したC0Apが析出しスラリー状とな
っているのでこれを分離すればよい。分離方法は通常実
施される戸別のみによる方法と、水を有機溶媒と共に蒸
発させた後にC0Apを戸別する方法が適用できる。特
に後者では留出した水と有機溶媒に相当する容量の有機
溶媒を加えながら脱水を行い、脱水が終了した後有機溶
媒とC0Apを炉別により分離する方法である。C0A
pの脱水を完全に行いうる点では後者の方法が好ましい
。
本発明において原料とされるリン酸又は/及びそのカル
シウム塩としては、H3PO4、Ca (H2P 04
)2・Hz0、Ca(PO3)2、CaHPO4、Ca
HPO4・2H20、(:a2P207、Ca3(PO
4)2、Cag、Hz(PO4)6 ・5H20等が使
用可能である。しかしながらこれらの化合物は本発明に
おいて使用可能力原料の一部であってこれらに限定する
必要はない。炭酸カルシウムと上記の化合物の1種類以
上を適宜選択してカルシウムとリンの原子比(Ca/P
)が1.30乃至1.90となる様に原料を配合すれば
好条件で本発明を実施することが出来る。
使用する原料の純度が高い程、純度の高い製品が得易く
好ましいが、本発明の実施に特に純度の高い原料を求め
られるものではなく目的物について要求される純度に応
じて適当な純度の原料を選択するとよい。なお生体材料
とする場合にはFe。
Ni、 Znなどの不純物や重金属その他の生体有害物
の含有量の低い原料を選択することが好ましい。
一般的には工業グレードの原料でも充分に使用できる。
本発明において反応時のカルシウムとリンとの仕込量を
Ca/Pの原子比で1.30乃至1.90の範囲、好ま
しくは1.45乃至1・75の範囲とすると1得られる
C0Apの結晶性が良好でかつ未反応成分が殆んどなく
なる利点がある。目的とするC0Apの原子比(Ca/
P)は、理論的には5/3であるのでカルシウムとリン
の反応時における原子比も5/3が最適であるはずであ
るが、実際の反応に際しては、原子比が上記の範囲内で
あれば好条件にC0Apを合成することができる。さら
に、Ca/Pの原子比が1.30以下乃至1.90以上
の場合セあってもC0Apの用途の一部、例えば水処理
用やイオン交換体等に用いる場合は、十分な性能のC0
Apが得られる事も確認されている。
状態変数の選択によシ上記の有機溶媒の適否が異なる場
合もちシうるが、一般的に本発明の実施に好都合な有機
溶媒としてはベンゼン、トルエン、キシレン、ペンタン
、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、各種石油ナ
フサや工業ガソリン等の芳香族及び脂肪族炭化水素類、
1so−ブタノール、n−7ミルアルコ一ル等ノアルコ
ール類、トリエチルアミン、トリブチルアミン等のアミ
ン類、エチルエーテル、エチルブチルエーテルや各種セ
ルンルブ類、カルピトール類等のエーテル類、メチルエ
チルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類が挙
げられる。これらは本発明において使用可能な有機溶媒
の一例にすぎない。
有機溶媒の添加量はその種類、反応時の原料の種類、反
応時の攪拌条件などによシそれぞれ適正値が異なるが、
いずれの条件においてもスラリー濃度として50%以下
となる量を添加することが好ましい。またC0Ap中の
炭酸根は有機溶媒の種類、スラリー濃度及び原料の種類
とその時の仕込割合に付随する炭酸カルシウムの量によ
シコントロールすることが可能であシ、天然歯、天然骨
と同程度の炭酸根含有量を上記の方法でコントロールす
ることができる。この方法で行なうと7.OM量%以下
の範囲で炭酸根の含有量をコントロールすることができ
る。
既述の様に従来のC0Apの製造方法が再現性に乏しい
上に高温、高圧、長時間、最適pH値の調メ 整を要する等によるエネルギ゛−の莫膚な消費、及び、
煩雑な操作、高価な装置を必要とするのに対し、本発明
では有機溶媒を共存させ、低温で反応させて、得られた
結晶を戸別、乾燥する方法のみであるので、熱エネルギ
ーの消費も極めて少なく、また製造装置も簡素でかつ安
価なものですみ、通常のガラスまたはステンレス製の材
質でも充分である。
以上のように従来法では簡便には困難であった結晶性H
Ap1特にはC0Apを、本発明では安価に再現性よく
定量的に製造する事を可能にしたもので工業的に大きな
価値がある。
以下実施例によシ本発明をさらに明確に説明する。
実施例1 リン酸水素カルシウム・2水塩(リン酸2カルシウム・
2水塩) 103.21、炭酸カルシウム38、Or、
水60f、n−ペンタン400fを1tのフラスコに仕
込み、攪拌しながら昇温させ還流温度(35℃)以下で
約2時間加熱した後、反応系内の水分とn−ペンタンを
蒸発させ、留出したn−ペンタンと水に相当する容量の
n−ペンタンを系内に加えながら脱水を行なった。脱水
が進行するに従って内温か上昇し内温か36℃を越えた
時点で加熱を中止して、冷却後生成物(沈殿)を溶媒よ
シ炉別しこれを乾燥して白色の粉末を得た。この粉末の
X線回折図を第1図、赤外吸収スペクトルを第2図にそ
れぞれ示す。
第1図よシ明らかなように回折角度2θ=31.7.3
2.2.32.8に主ピークを有し、ASTMカード9
−432に記載のHApの特性回折ピークと一致・した
。
また第2図よシ明らかなように、14.00 cm−’
付近にI(Ap  中に含まれる炭酸根に特有の数本に
分裂した吸収帯がある。これより得られたHApは炭酸
を含有していることが確認された。
実施例72〜4 無水リン酸2カルシウム、リン酸1カルシウム・1水温
、無水リン酸3カルシウム、炭酸カルシウム、水、有機
溶媒を第1表に示した条件で仕込み、第1表以外の条件
については実施例−1と同様な操作によシ本発明のC0
Apを得た。
第1表には実施例−1についても併記したようをコント
ロールして、短時間でC0Apを定量的に得た。
比較例 リン酸水素カルシウム・2水塩103.204、水酸化
カルシウム29.60t1水601、メチルインブチル
ケトン400tを1tのフラスコに仕込み、攪拌しなが
ら昇温させ還流温度(89℃)以下で約2時間加熱した
後反応系内の水分とメチルイノブチルケトンを蒸発させ
、留出したメチルインブチルケトンと水に相当する容量
のソルインブチルクトyを系内に加えながら脱水を行な
った。脱水が進行するに従って内温か上昇し内温か11
7℃を越えた時点で加熱を中止して脱水を止め、冷却後
生成物(沈殿)を溶媒より戸別しこれを乾燥して白色の
粉末を得た。
この実験結果も第1表に併記した。
格子定数測定による炭酸根の存在の証明実験をび焼成後
の化学分析及び格子定数の桓11定結果を第2表に示し
た。また原料を第21ノン酸カルシウム・2水塩と水酸
化カルシウムで反応させて得られは、Conwayの微
量拡散分析装置を用いてイ1なった。
第2表 曇空気中、1300℃、lhr焼成。
゛第2表よシ実施例L1によシ得られたC0Apは1焼
成前では4%はど炭酸根を含んでいる事がわかる。焼成
後はC0Apの結晶の成長に伴い炭酸根が飛散し、炭酸
根含有率も低下している。さらにこの事実は粉末X線回
折により求めた格子定数にも認められ、焼成前のものに
ついては炭酸根がC0Apの格子間にとシこまれ、それ
によシ格子不整をおこしa軸、a軸ともにASTM 9
−432の格子定数よりも大きくなったと思われる。さ
らには、焼成後の格子定数がASTM9−432とほぼ
同程度の値を示しているが、これは炭酸根が格子間よシ
飛散し、格子不整がなくなった為と思われる。また比い
る事がよシ明確に証明された。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は、本発明の実施(実施例−1)によ
って得られたC0ApOX線回折図及び赤外吸収スペク
トル図をそのままトレースしたもの8である。 手  続  補  正  書(自発) 昭和58年10月26日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 1、事件の表示 昭和57年特許願第217842号 2、発明の名称 炭酸含有ヒドロキシアパタイトの製造方法3、補正をす
る者 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 5、補正の内容 H4F、07、HPOBSPaOy、PCI、、PCI
g、Ca(HtPO4)・Hlo」と訂正する。 以上

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)有機溶媒を含む反応媒体中でリン酸又は/及びそ
    のカルシウム塩と炭酸カルシウムとを反応させる事を特
    徴とする炭酸含有ヒドロキシアパタイトの製造方法。
  2. (2)  カルシウムとリンの原子比をCa/Pとして
    1・30乃至1.90の範囲で行なう事を特徴とする特
    許請求の範囲第1項に記載の方法。
JP57217842A 1982-12-14 1982-12-14 炭酸含有ヒドロキシアパタイトの製造方法 Pending JPS59107912A (ja)

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US06/544,361 US4481175A (en) 1982-12-14 1983-10-21 Process for preparing apatite
GB08328249A GB2132991B (en) 1982-12-14 1983-10-21 Process for preparing apatite
DE19833339232 DE3339232A1 (de) 1982-12-14 1983-10-28 Verfahren zur herstellung eines calcium-phosphor-apatits
FR8317298A FR2537558B1 (fr) 1982-12-14 1983-10-28 Procede pour la fabrication d'apatite

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015086097A (ja) * 2013-10-30 2015-05-07 三菱製紙株式会社 ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトおよびその微粒子の製造方法

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