JPS5830244B2 - 炭酸含有水酸アパタイトの製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炭酸含有水酸アパタイトの新規な製造法に関す
る。

近時、生体材料として、リン酸化合物、とくにアパタイ
トが注目され、人工骨や人工歯への適用が種々検討され
ている。

これら人工骨などの社訓の製造法としては、粉末の水酸
アパタイトに第３リン酸カルシウムおよびＭｇＯ、Ｋ２
Ｏ、ＣａＦ２゜Ａｌ２Ｏ３などの添加物を少量加えて混
合し、加圧成形したのち焼結する方法が知られている。

かかる方法において用いられる水酸アパタイトは、一般
に乾式法と称せられる固体拡散反応によって合成される
。

該固体拡散反応では、所定量の第２リン酸カルシウムと
炭酸カルシウムとを混合し、水蒸気分圧の存在下で１０
００℃以上の高温で焼成することにより、水酸アパタイ
トかえられる。

かかる乾式法においては；前述のごと＜１ｏｏｏ℃以上
の高温で長時間の焼成が必要であり、かつ炭酸を含有す
る水酸アパタイトをうろことができないという欠点があ
る。

一方、湿式法と称せられる水溶液イオンによって直接的
にアパタイトを沈殿させる方法も知られている。

しかしながら、かかる湿式法においては、反応速度が大
きく、かつえられる沈殿物がコロイド状となるために、
取扱いや操作に不便であり、また生成物の組成比がわず
かな反応条件の差によっても変化し、一定のものをうる
ことが困難であるなどのために実用化されるにはいたっ
ていない。

さらにこれら乾式法や湿式法のいずれについても、生体
内の骨や歯と同じ組成である炭酸を含有した水酸アパタ
イトをうろことができないという欠点がある。

すなわち生体内の骨や歯が炭酸を含有していることは種
々の化学分析や赤外線スペクトル分析によってあきらか
にされており、そのため生体材料として用いるばあい、
生体に対するなじみや順化期間の短縮化、あるいは生体
の拒否反応を少なくするうえで、できる限り生体内の骨
や歯と組成的に近い水酸アパタイトを用いることが望ま
しい。

本発明者らは、叙上の欠点を排除し、所望の炭酸を含有
した水酸アパタイトをうるべく種々研究を重ねた結果、
第２リン酸カルシウムと炭酸カルシウムとを、モル比で
６：３〜４０割合でアンモニア水に添加混合したのち、
これを６０℃以上に加熱して、固体−水系反応を行なわ
せることにより、所望の炭酸が含有されてなる水酸アパ
タイト粉末がきわめて短時間で容易に生成されうるとい
うまったく新たな製造法を提供しうる事実を見出し、本
発明を完成するにいたった。

すなわち、本発明の方法は、固相（原料粉末）一液相（
水）−固相（生成アパタイト粉末）系の反応における溶
解、反応および析出によって行なわれるものであり、基
本的には第２リン酸カルシウムおよび炭酸カルシウムの
溶解度積ｌＸｌ０−８程度に対して、えられろ水酸アパ
タイトの溶解度積がＩ Ｘ １０−１１０であることか
ら、これらの溶解度のいちじるしい差を利用して行なわ
れるものである。

本発明の方法は、第２リン酸カルシウムと炭酸カルシウ
ムとを前述のごとき割合でアンモニア水に添加して混合
し加熱することを特徴とするものであるが、ここでの加
熱は原料である前記第２リン酸カルシウムおよび炭酸カ
ルシウムの溶解度を犬ならしめ、反応時間を短縮せしめ
るために行なわれる。

すなわち、本発明の方法においては、加熱しないばあい
に反応時間が数１０日から数１００日も要するのに対し
て、反応液を６０℃以上に加熱せしめることにより、所
要反応時間を４〜５時間に短縮することができる。

また本発明においては、水にアンモニアを含有せしめる
ことにより、水に溶解した炭酸カルシウムから発生する
炭酸の一部がアンモニアに結合して、反応液中に炭酸が
保持される結果生成した水酸アパタイト中に炭酸が含有
されるようになる。

したがって、生成する水酸アパタイト中の炭酸含有量は
主として水中のアンモニア濃度によって決定される。

かかるアンモニア濃度としては、目的とする水酸アパタ
イトの炭酸含有量によって種々変更されるものであるが
、通常アンモニア濃度が１〜５％（重量俤、以下同様）
のアンモニア水を用いるのが好ましい。

かかる範囲のアンモニア濃度によって、炭酸含有量が１
．２〜３．６多の水酸アパタイトかえられる。

反応はアンモニア水の存在下で進行し、反応が終了した
時点で、アンモニア水を蒸発させて乾燥することにより
、目的とする水酸アパタイト粉末を直接うろことができ
る。

反応が行なわれるアンモニア水の量としては、とくに制
限されるものではないが、多量のアンモニア水を用いた
ばあい、該アンモニア水の蒸発に多くの時間やエネルギ
ーが必要となるために好ましくない。

そのため本発明においては、加えるアンモニア水をでき
る限り少なくし、かつ反応容器に蓋あるいは還流冷却器
を設けて、反応中にアンモニア水が蒸発するのをできる
限り少なくシ、反応終了後前記蓋あるいは還流冷却器を
とりはずしアンモニア水を蒸発させることにより、きわ
めて効率よく反応操作を行ないうる。

しかしながら、反応終了時点でアンモニア水がわずかに
残存する程度にアンモニア水を蒸発させながら反応を行
なわせてもよい。

かかる本発明の方法においては、原料として用いられる
第２リン酸カルシウムと炭酸カルシウムとを、モル比で
６：３〜４０割合で用いることが必要である。

かかる割合よりも第２リン酸カルシウムが犬なるときも
小なるときも、いずれも生成したアパタイトに他の成分
であるリン酸カルシウムまたは水酸化カルシウムが混在
し、アパタイト生成率が低くなるために好ましくない。

つぎに実施例および比較例をあげて、本発明の詳細な説
明する。

実施例 第２リン酸カルシウム８１６Ｐ（６モル）および炭酸カ
ルシウム４０（１（４モル）を水２０００１に２８係ア
ンモニア水１００１を溶解してえたアンモニア水に添加
して、秤量反応容器中でよく混合した。

これに蓋をして、１４０℃に設定した加熱装置に入れた
。

液温の上昇とともに、炭酸ガスの発生が観察された。

前記加熱装置中の反応液の温度は８０〜１００℃であっ
たが、この状態で５時間加熱した。

ついで蓋をはずし、前記温度条件でアンモニア水を蒸発
させて、乾燥した炭酸含有水酸アパタイト約１１００ｆ
をえた。

赤外線吸収スペクトル分析により、波数１４００ＧＩｒ
Ｌ−’付近に特有の吸収を示すことから、このものが炭
酸を含有していることが確認された。

またＸ線回折によりこの生成物が水酸アパタイトである
ことも確認された。

なおこれら赤外線吸収スペクトルの測定結果を第１図に
、Ｘ線回折の測定結果を第２図にそれぞれ示した。

比較例 乾式法である固体拡散反応によって、水酸アパタイトを
えた。

すなわち、反応は第２リン酸カルシウム８１６ｆｔ（６
モル）および炭酸カルシウム３００Ｐ（３モル）をボー
ルミルで混合し、ルツボに入れて電気炉中で水蒸気分圧
の存在下において１ｏｏｏ〜１２００℃で２〜５時間焼
威した。

これら実施例および比較例においてえられたそれぞれの
水酸アパタイト粉末の緒特性を比較した結果を第１表に
示す。

なお分散係数は沈降法によって求めた重量平均径と分布
の広がりから算出した。

数値が多いほど粒度の分布が広いことを示している。

また炭酸含有率は試別１〜２ｆ？を酸素気流中で１ｏｏ
ｏ℃に加熱し、生成した炭酸ガスを水酸化カリウム水溶
液に吸収させて求めた。

本発明の方法によってえられろ水酸アパタイトは、用い
られるアンモニア水のアンモニア濃度を変えることによ
って、天然の骨や歯に含有されている炭酸と同程度の含
有量とすることができ、そのためえられる人工骨や人工
歯と天然の骨や歯とのなじみが改善されうる。

また本発明においては、天然の骨や歯に含有されている
微量のマグネシウム、カリウム、フッ素またはアルミニ
ウムを生成物である水酸アパタイトに含有せしめるべく
、その反応系中にこれらの適量をあらかじめ添加するか
、あるいはえられた炭酸含有水酸アパタイトの焼成時に
、これらを添加混合することによって、天然の骨や歯に
類似したアパタイトをうろことができる。

そのため本発明の方法においては、天然の骨や歯を形成
する各成分の化学量論的組成と同じ組成を有する炭酸含
有水酸アパタイトを再現性をもって容易に製造すること
かできるという利点がある。

さらに本発明の方法においては、たとえ反応系に塩酸や
硝酸などの酸が存在していたとしても、核酸は反応液中
のアンモニアによって中和されるために、アパタイトの
生成反応が影響されることなく、反応が王宮に進行する
という利点をも有する。

かくして本発明の方法によってえられる炭酸含有水酸ア
パタイトは、天然の骨や歯と同一の化学量論的組成を有
し、かつその製造が再現性をもって、きわめて短時間に
製造されるなどの利点を有するために、人工骨や人工歯
の製造原料として好適に用いられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法によってえられた炭酸含有水酸ア
パタイトの赤外線吸収スペクトルの測定結果、第２図は
、そのＸ線回折の測定結果である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第２リン酸カルシウムと炭酸カルシウムとを、モル
   比で６二３〜４０割合でアンモニア水に添加混合したの
   ち、６０℃以上に加熱して、固体−水系反応を行なわせ
   ることを特徴とする炭酸含有水酸アパタイトの製造法。