JPH0429630B2 - - Google Patents
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Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、燐酸カルシウム化合物多孔体および
その製造方法に関するものである。更に詳しく述
べるならば、本発明は、吸着剤、又は触媒担体と
して有用であるばかりでなく骨欠損部の充填材と
しても有用な燐酸カルシウム化合物多孔体、およ
びその製造方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field The present invention relates to a porous calcium phosphate compound and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a porous calcium phosphate compound that is useful not only as an adsorbent or catalyst carrier but also as a filler for bone defects, and a method for producing the same.
従来技術
燐酸カルシウム化合物、例えばヒドロキシアパ
タイトからなる多孔体が吸着剤、触媒の担体、お
よび骨欠損部の充填材とに用いられることは既に
知られている。このような多孔体の製造方法とし
ては、従来、非晶質リン酸カルシウム化合物の水
性スラリーに有機起泡剤を添加し、この混合物を
撹拌して予じめ多数の気泡をスラリー中に形成し
て、この気泡表面に燐酸カルシウム化合物の粉末
を付着させて多孔体を形成し、この多孔体を加熱
して有機起泡剤を分解除去し、得られた多孔体を
焼結して、焼結燐酸カルシウム化合物多孔体を得
る方法が知られている。PRIOR ART It is already known that porous bodies made of calcium phosphate compounds, such as hydroxyapatite, can be used as adsorbents, supports for catalysts, and fillers for bone defects. Conventionally, a method for manufacturing such a porous body includes adding an organic foaming agent to an aqueous slurry of an amorphous calcium phosphate compound, stirring the mixture, and forming a large number of bubbles in the slurry in advance. Powder of a calcium phosphate compound is attached to the surface of the bubbles to form a porous body, the porous body is heated to decompose and remove the organic foaming agent, and the obtained porous body is sintered to form a sintered calcium phosphate compound. A method for obtaining a compound porous body is known.
しかしながら、上記の従来方法によれば、起泡
剤の種類により形成される気泡の大きさの変動が
大きく、また気泡が消えやすいなどの欠点があ
り、このため、所望の寸法の空孔を有し、かつ所
望の気孔率を有する製品を得ることが困難であつ
た。また、上記従来方法によつて得られた多孔体
は、空孔の寸法の変動が大きく、このため、同一
の多孔率を示すものでも、その強度のバラツキが
大きく、従つて製品を均一な品質を有するように
コントロールすることが困難であつた。 However, the conventional method described above has drawbacks such as large variations in the size of the bubbles formed depending on the type of foaming agent and the tendency for the bubbles to disappear. However, it was difficult to obtain a product having a desired porosity. In addition, the porous bodies obtained by the above-mentioned conventional method have large variations in pore size, and therefore, even if they have the same porosity, their strength varies widely. It was difficult to control the temperature so that it had the following properties.
従つて、所望の空孔の大きさ、分布や、強度を
有し、かつ、均一な品質を有する燐酸カルシウム
化合物多孔体およびそれを製造する方法が、当業
界において強く待望されていた。 Therefore, there has been a strong desire in the art for a calcium phosphate compound porous material having desired pore size, distribution, strength, and uniform quality, and a method for producing the same.
発明の目的
本発明の目的は、所望寸法の空孔を有し、すぐ
れた強度を具備し、かつ、前記空孔が微細な空隙
を通つて外気に連通している燐酸カルシウム化合
物多孔体およびその製造方法を提供することにあ
る。OBJECT OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a porous body of a calcium phosphate compound having pores of a desired size, excellent strength, and in which the pores communicate with the outside air through fine gaps. The purpose is to provide a manufacturing method.
本発明の他の目的は、生体内骨組織の再生、す
なわち新生骨の誘起その他の医療用途、電子材
料、遺伝子工学用材料などの用途に使用可能な燐
酸カルシウム化合物多孔体、および、その製造方
法を提供することにある。 Another object of the present invention is a porous body of calcium phosphate compound that can be used for in vivo bone tissue regeneration, that is, induction of new bone, other medical applications, electronic materials, genetic engineering materials, and a method for producing the same. Our goal is to provide the following.
発明の構成
本発明の燐酸カルシウム化合物多孔体は、
5〜200ミクロンの長さを有する多数の焼結さ
れた燐酸カルシウム化合物針状結晶が互に交差連
結して形成された多孔体からなり、この多孔体内
に1〜600ミクロンの孔径を有する少くとも1個
の空孔が形成されており、前記針状結晶は、焼結
によつてそれらの交差点において互に融着してお
り、かつ、これらの針状結晶相互間には多数の間
隙空間が形成されていて、この間隙を通して、前
記空孔が外気に連通していることを特徴とするも
のである。Structure of the Invention The calcium phosphate compound porous body of the present invention is composed of a large number of sintered calcium phosphate compound needle crystals each having a length of 5 to 200 microns and is formed by cross-connecting each other. At least one pore having a pore diameter of 1 to 600 microns is formed in the porous body, and the needle-like crystals are fused to each other at their intersections by sintering, and A large number of gap spaces are formed between the acicular crystals, and the pores communicate with the outside air through these gaps.
また、本発明の燐酸カルシウム化合物多孔体の
製造方法は1ミクロン以下の粒径を有する燐酸カ
ルシウム化合物粉末、又は、前記燐酸カルシウム
粉末と、少量の他のカルシウム化合物粉末との混
合物からなる原料粉末1重量部を、5〜15重量部
の水に分散してスラリーを調製し、
このスラリーを密閉反応器中で、1〜100RPM
の回転数を有する撹拌機で撹拌してレイノルズ数
(Re)7〜30の層流を形成しながら、これを1〜
300気圧下で50〜100℃の温度に加熱し、これによ
つて長さ5〜200ミクロンの多数の燐酸カルシウ
ム化合物針状結晶を形成するとともにこれら多数
の針状結晶を互に交差連結させて未焼結多孔体を
形成し、
前記未焼結多孔体を前記スラリーから分離捕集
し、次に前記未焼結多孔体を、900〜1350℃の温
度で焼結して、前記針状結晶を、それらの交差接
触点において互いに融着させる、ことを含むもの
である。 Further, the method for producing a porous body of a calcium phosphate compound of the present invention includes a raw material powder 1 consisting of a calcium phosphate compound powder having a particle size of 1 micron or less, or a mixture of the calcium phosphate powder and a small amount of other calcium compound powder. A slurry is prepared by dispersing 5 parts by weight in 5 to 15 parts by weight of water, and the slurry is heated at 1 to 100 RPM in a closed reactor.
While stirring with a stirrer with a rotational speed of 1 to 30 to form a laminar flow with a Reynolds number (Re) of 7 to 30,
It is heated to a temperature of 50 to 100°C under 300 atmospheres, thereby forming a large number of calcium phosphate compound needle crystals with a length of 5 to 200 microns and cross-linking these large number of needle crystals to each other. forming an unsintered porous body; separating and collecting the unsintered porous body from the slurry; then sintering the unsintered porous body at a temperature of 900 to 1350°C to form the acicular crystals; and fusing them together at their points of cross-contact.
発明の具体的説明
本発明の多孔体は燐酸カルシウム化合物の焼結
針状結晶の交差連結によつて形成されたものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The porous body of the present invention is formed by cross-linking sintered needle-like crystals of a calcium phosphate compound.
本発明に使用されている燐酸カルシウム化合物
とは、
CaHPO4
Ca3(PO4)2
Ca5(PO4)3OH
Ca4O(PO4)2
Ca10(PO4)6(OH)2
CaP4O11
Ca(PO3)2
Ca2P2O7
Ca(H2PO4)2・H2O
などを主成分とするもので、ヒドロキシアパタイ
トと呼ばれる一群の化合物を包含する。ヒドロキ
シアパタイトは、組成式Ca5(PO4)3OH又は、
Ca10(PO4)6(OH)2を有する化合物を基本成分と
するもので、Ca成分の一部分は、Sr、Ba、Mg、
Fe、Al、Y、La、Na、K、Hなどの1種以上で
置換されていてもよく、また(PO4)成分の一部
分が、VO4、BO3、SO4、CO3、SiO4などの1種
以上で置換されていてもよく、更に(OH)成分
の一部分が、F、Cl、O、CO3などの1種以上で
置換されていてもよい。 The calcium phosphate compound used in the present invention is CaHPO 4 Ca 3 (PO 4 ) 2 Ca 5 (PO 4 ) 3 OH Ca 4 O (PO 4 ) 2 Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 CaP The main components are 4 O 11 Ca (PO 3 ) 2 Ca 2 P 2 O 7 Ca ( H 2 PO 4 ) 2.H 2 O, and include a group of compounds called hydroxyapatite. Hydroxyapatite has the composition formula Ca 5 (PO 4 ) 3 OH or
The basic component is a compound containing Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 , and a portion of the Ca component is Sr, Ba, Mg,
It may be substituted with one or more of Fe, Al, Y, La, Na, K, H, etc., and a part of the (PO 4 ) component may be VO 4 , BO 3 , SO 4 , CO 3 , SiO 4 The (OH) component may be partially substituted with one or more of F, Cl, O, CO 3 and the like.
一般に、本発明に用いる燐酸カルシウム化合物
は、そのカルシウム(Ca)と燐(P)との原子比が
1.30〜1.80の範囲内にあるものが好ましく、1.60
〜1.67の範囲内にあるものがより好ましい。 Generally, the calcium phosphate compound used in the present invention has an atomic ratio of calcium (Ca) to phosphorus (P).
Preferably within the range of 1.30 to 1.80, 1.60
Those within the range of ~1.67 are more preferable.
本発明の多孔体は5〜200ミクロンの長さを有
する、多数の焼結された燐酸カルシウム化合物針
状結晶が互に交差し、交絡して形成されたもの
で、この多孔体内には、1〜600ミクロン、好ま
しくは、30〜300ミクロンの孔径を有する少くと
も1個の空孔が形成されている。また、前記針状
結晶は、焼結によつてそれらの交差接触点におい
て互に融着している。更に、これらの針状結晶相
互間には多数の間隙空間が形成されていて、この
間隙を通して前記空孔は外気に連通することがで
きる。上記の針状結晶の間隙空間は1〜30ミクロ
ンの径を有することが好ましく、1〜20ミクロン
の径を有することがより好ましい。 The porous body of the present invention is formed by a large number of sintered calcium phosphate compound needle crystals having a length of 5 to 200 microns, which intersect with each other and are entangled. At least one pore is formed with a pore size of ~600 microns, preferably 30-300 microns. Furthermore, the needle-shaped crystals are fused together at their cross-contact points by sintering. Further, a large number of gap spaces are formed between these needle-shaped crystals, and the pores can communicate with the outside air through these gaps. The interstitial space of the above-mentioned needle-like crystals preferably has a diameter of 1 to 30 microns, more preferably 1 to 20 microns.
本発明の多孔体において焼結された燐酸カルシ
ウム化合物針状結晶は5〜200ミクロンの長さを
有するものであつて、その太さには格別の限定は
ないが一般には0.1〜0.5ミクロンであることが好
ましい。針状結晶の長さが5ミクロン未満である
と、好適な多孔体を形成せず、かつ空孔率が過小
になるという欠点があり、また針状結晶の長さが
200ミクロンより大きくなると、多孔体の寸法が
過大となり、空孔率が過大となるという欠点を生
ずる。 The calcium phosphate compound needle crystals sintered in the porous body of the present invention have a length of 5 to 200 microns, and there is no particular limitation on the thickness, but it is generally 0.1 to 0.5 microns. It is preferable. If the length of the acicular crystals is less than 5 microns, a suitable porous body will not be formed and the porosity will be too small.
When the diameter is larger than 200 microns, the size of the porous body becomes too large, resulting in a disadvantage that the porosity becomes too large.
本発明の多孔体は、その内部に孔径30〜300ミ
クロンの1個以上の空孔を有するものである。空
孔の数は唯1個であつてもよく、この場合は、中
空球状単体を形成する。本発明の多孔体は、複数
個の中空球状単体が集合連結した構造を有するも
のであつてもよい。この場合、多孔体内の複数個
の空孔は、針状結晶の間隙空間を通して相互に連
通しており、かつ外気にも連通している。一般に
本発明の中空球状単位は、粒径50〜350ミクロン、
好ましくは70〜300ミクロンの微細粒状体である
が、粒径0.05〜5mmの顆粒に成形されてもよく、
或は、充てん、又は補綴すべき骨欠損部又は空隙
部の形状寸法に対応する形状寸法に成形されても
よい。 The porous body of the present invention has one or more pores with a pore diameter of 30 to 300 microns inside. The number of holes may be only one, in which case a hollow spherical unit is formed. The porous body of the present invention may have a structure in which a plurality of hollow spherical bodies are collectively connected. In this case, the plurality of pores in the porous body communicate with each other through the interstitial spaces of the needle-like crystals, and also communicate with the outside air. Generally, the hollow spherical units of the present invention have a particle size of 50 to 350 microns;
It is preferably a fine granule of 70 to 300 microns, but may be formed into granules with a particle size of 0.05 to 5 mm.
Alternatively, it may be formed into a shape and size that corresponds to the shape and size of the bone defect or void that is to be filled or prosthesized.
本発明の多孔体は、一般に30〜90%の気孔率を
有することが好ましく、40〜70%の気孔率を有す
ることがより好ましい。多孔体内の空孔は真球又
はそれに近い形状を有することが好ましく、また
多孔体内に均一に分布していることが好ましい。
この空孔は、セラミツク材料が、生体内に埋め込
まれたとき、骨食細胞、骨再生細胞などを生物学
的に活性化するための居住空間を提供するもので
ある。骨再生細胞等はこの空孔、特に球形空孔に
滞留するのを非常に好むのである。このために空
孔の孔径は1〜600ミクロンの範囲にあることが
必要であり、好ましくは30〜300ミクロンである。
孔径が、1〜600ミクロンの範囲外の空孔は、上
記細胞に対し、良好な居住空間を与えることがで
きない。 The porous body of the present invention generally preferably has a porosity of 30 to 90%, more preferably 40 to 70%. It is preferable that the pores in the porous body have a shape of a perfect sphere or a shape close to a true sphere, and it is preferable that the pores are uniformly distributed within the porous body.
These pores provide a living space for biologically activating bone phagocytes, bone regenerating cells, etc. when the ceramic material is implanted in a living body. Bone regeneration cells and the like very much prefer to stay in these pores, especially in the spherical pores. For this purpose, the pore diameter must be in the range of 1 to 600 microns, preferably 30 to 300 microns.
Pores with a pore diameter outside the range of 1 to 600 microns cannot provide a good living space for the cells.
空孔の形状が真球、又は、これに近い球形であ
る場合、得られる多孔体の機械的強度が高い。従
つて、この多孔体が、生体内に埋め込まれたと
き、それが新生骨によつてリターンオーバーされ
るまで、高い機械的強度を保持し続け、その間の
骨折を防止することができる。 When the shape of the pores is a true sphere or a sphere close to this, the resulting porous body has high mechanical strength. Therefore, when this porous body is implanted in a living body, it continues to maintain high mechanical strength until it is returned over by new bone, and fractures can be prevented during that time.
焼結多孔体内の針状結晶間隙空間は、少くと
も、空孔と、多孔体の外部空間とを連通するもの
であつて、この通路を通つて、前記骨食細胞、骨
再生細胞、赤血球体液などが自由に多孔体内に進
入することができ、かつ毛細血管の発達が促進さ
れる。しかしながら、この間隙の径は1〜30ミク
ロンの範囲、好ましくは1〜20ミクロンの範囲内
にあるとき、骨破壊細胞やコラーゲン繊維は、多
孔質体内の毛細管状空隙通路へ進入し難く、コラ
ーゲン繊維の異常発達並びに骨組織の硬質化を防
ぐことができる。すなわち、本発明の多孔体にお
いて、針状結晶間隙空間は、バイオフイルターと
しての機能を兼ねそなえるものである。 The acicular crystal interstitial spaces in the sintered porous body communicate at least the pores with the external space of the porous body, and through these passages, the bone phagocytes, bone regenerating cells, and erythrocyte body fluid etc. can freely enter the porous body, and the development of capillaries is promoted. However, when the diameter of this gap is in the range of 1 to 30 microns, preferably in the range of 1 to 20 microns, it is difficult for bone destruction cells and collagen fibers to enter the capillary void passageway in the porous body, and collagen fibers Abnormal development of bone tissue and hardening of bone tissue can be prevented. That is, in the porous body of the present invention, the acicular crystal interstitial spaces also function as a biofilter.
上記間隙空間の径が1ミクロンよりも小さくな
ると、骨食細胞、骨再生細胞、赤血球体液などの
多孔体内進入が困難となることがあり、また30ミ
クロンより大きくなると、破壊細胞やコラーゲン
繊維の侵入および発達を許し、このため骨の再生
を阻害し、また、再生骨組織や、その近傍の組織
の硬質化を招くようになることがある。 If the diameter of the interstitial space is smaller than 1 micron, it may be difficult for bone phagocytes, bone regenerating cells, red blood cell fluid, etc. to enter the porous body, and if it is larger than 30 microns, the intrusion of destroyed cells and collagen fibers may become difficult. This may inhibit bone regeneration and may lead to hardening of the regenerated bone tissue and surrounding tissues.
本発明の多孔体が複数個の空孔を有する場合で
も、これらは、針状結晶間隙空間によつて互に連
通しているので、これによつて、多孔質体の食尽
および生体組織の再生(リターンオーバー)を促
進することができる。 Even when the porous body of the present invention has a plurality of pores, these pores communicate with each other through the interstitial spaces between needle-like crystals. Regeneration (return over) can be promoted.
本発明の多孔体が生体内に充てん材又は補綴材
として埋め込まれたとき、血液、体液、並びに骨
食細胞、骨再生細胞は針状結晶間隙空間を通つて
進入し、空孔において増殖した骨食細胞により食
尽され、それと同時に、骨再生細胞によつて骨組
織が再生され、所謂ターンオーバーが行われる。
このとき、多孔体の外部空間に向つて空孔を連通
している間隙空間は、1〜30ミクロンの径を有し
ているので、骨破壊細胞やコラーゲン繊維は、多
孔質体内の毛細管状空隙通路へ侵入し難く、コラ
ーゲン繊維の異常発達並びにその硬質化を防ぐこ
とが出来る。従つて再生された骨の軟組織が破壊
されたり、コラーゲン繊維により硬質化すること
がない。従つて、本発明の多孔体は、新生骨を誘
起し生体内で育成された正常な骨組織によつて置
き換えられる。 When the porous body of the present invention is implanted in a living body as a filling material or a prosthetic material, blood, body fluids, bone phagocytes, and bone regenerating cells enter through the interstitial spaces of the needle-shaped crystals, and bone proliferates in the pores. It is consumed by phagocytes, and at the same time, bone tissue is regenerated by bone regenerating cells, resulting in so-called turnover.
At this time, the interstitial spaces that communicate the pores to the external space of the porous body have a diameter of 1 to 30 microns, so bone destruction cells and collagen fibers are absorbed into the capillary-like voids within the porous body. It is difficult to enter the passageway and can prevent abnormal development of collagen fibers and their hardening. Therefore, the soft tissue of the regenerated bone will not be destroyed or hardened by collagen fibers. Therefore, the porous body of the present invention induces new bone formation and is replaced by normal bone tissue grown in vivo.
本発明の多孔体を製造するために燐酸カルシウ
ム化合物を主成分とする原料粉末を、長さ5〜
200ミクロンの針状結晶に変成する。この原料粉
末は、1ミクロン以下の粒径を有する燐酸カルシ
ウム化合物粉末、又は、この燐酸カルシウム化合
物粉末と、その他のカルシウム化合物粉末との混
合物からなるものである。 In order to produce the porous body of the present invention, raw material powder containing a calcium phosphate compound as a main component is
Metamorphoses into 200 micron needle-like crystals. This raw material powder consists of a calcium phosphate compound powder having a particle size of 1 micron or less, or a mixture of this calcium phosphate compound powder and other calcium compound powder.
本発明方法に用いられる燐酸カルシウム化合物
は前述の通りであるが、一般には、燐酸三カルシ
ウム〔Ca3(PO4)2〕、ヒドロキシアパタイト〔Ca5
(PO4)OH〕およびCa10(PO4)6(OH)2が好まし
く、特にゾルゲル法で合成され、過、水洗、乾
燥されたものが好ましい。 The calcium phosphate compounds used in the method of the present invention are as described above, but in general, tricalcium phosphate [Ca 3 (PO 4 ) 2 ], hydroxyapatite [Ca 5
(PO 4 )OH] and Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 are preferred, and those synthesized by a sol-gel method, filtered, washed with water, and dried are particularly preferred.
所望の燐酸カルシウム化合物を製造するには、
例えば、カルシウムイオンを含む水溶液、又は、
カルシウム化合物の懸濁液に、燐酸イオンを含む
水溶液を滴下し、この反応系を反応温度10〜80
℃、PH3〜11に調整しながら、0.5〜100時間熟成
する方法が知られている。この場合、カルシウム
と燐との原子比(Ca/P)は、1.30〜1.80の範囲
に設定されることが好ましい。原子比(Ca/P)
が、1.30未満のときは、結晶質プルツシヤイトが
生成するし、原子比(Ca/P)が1.80を越える
と、焼結後にCaOが生成するという欠点を生ず
る。 To produce the desired calcium phosphate compound,
For example, an aqueous solution containing calcium ions, or
An aqueous solution containing phosphate ions is added dropwise to the calcium compound suspension, and the reaction system is heated to a reaction temperature of 10 to 80°C.
A method of aging for 0.5 to 100 hours while adjusting the temperature and pH to 3 to 11 is known. In this case, the atomic ratio of calcium to phosphorus (Ca/P) is preferably set in the range of 1.30 to 1.80. Atomic ratio (Ca/P)
However, when the atomic ratio (Ca/P) is less than 1.30, crystalline prussiaite is produced, and when the atomic ratio (Ca/P) exceeds 1.80, CaO is produced after sintering.
上記の合成工程によつて得られた燐酸カルシウ
ム化合物は、過、水洗、乾燥され、1ミクロン
以下の粒径を有する原料粉末に用いられる。 The calcium phosphate compound obtained by the above synthesis process is filtered, washed with water, dried, and used as a raw material powder having a particle size of 1 micron or less.
本発明方法において、原料粉末に用いられる燐
酸カルシウム化合物は、通常の結晶体でもよく、
或は、同型固溶体、置換型固溶体、および侵入型
固溶体のいづれであつてもよく、また、非量論的
格子欠陥を含むものであつてもよい。 In the method of the present invention, the calcium phosphate compound used in the raw material powder may be a normal crystalline substance,
Alternatively, it may be any one of a homomorphic solid solution, a substitutional solid solution, and an interstitial solid solution, and may also contain non-stoichiometric lattice defects.
原料粉末に用いられる燐酸カルシウム化合物の
カルシウム/燐原子比(Ca/P)が形成される
針状結晶の原子比(Ca/P)の所望値よりも小
さいときは、不足量のカルシウムを補填するため
に、燐酸カルシウム化合物とは異るカルシウム化
合物、例えば、水酸化カルシウム、生石灰、硝酸
カルシウム、フツ化カルシウム、塩化カルシウ
ム、および/又はしゆう酸カルシウムなどの粉末
を燐酸カルシウム化合物粉末に混合して、この混
合物を原料粉末として用いる。 When the calcium/phosphorus atomic ratio (Ca/P) of the calcium phosphate compound used in the raw material powder is smaller than the desired value of the atomic ratio (Ca/P) of the needle-shaped crystals to be formed, the insufficient amount of calcium is supplemented. For this purpose, powders of calcium compounds different from calcium phosphate compounds, such as calcium hydroxide, quicklime, calcium nitrate, calcium fluoride, calcium chloride, and/or calcium oxalate, are mixed with the calcium phosphate compound powder. , this mixture is used as a raw material powder.
原料粉末は、その1重量部当り5〜15重量部の
水、好ましくは蒸留水又は脱イオン処理された水
に分散され、水性スラリーが調製される。 The raw material powder is dispersed in 5 to 15 parts by weight of water, preferably distilled water or deionized water, to prepare an aqueous slurry.
このスラリーにおいて、水の量が原料粉末1重
量部当り5重量部より少い場合、燐酸カルシウム
化合物の針状結晶の成長速度が遅く、空孔の形成
も不十分であつて、目づまり現象を発生する。ま
た水の量が15重量部より多くなると、得られる多
孔体中の空孔の大きさが300ミクロンよりも大き
くなり、焼成により得られる多孔体は強度が低
く、もろいものとなる。 In this slurry, if the amount of water is less than 5 parts by weight per 1 part by weight of the raw material powder, the growth rate of the acicular crystals of the calcium phosphate compound is slow and the formation of pores is insufficient, resulting in a clogging phenomenon. Occur. If the amount of water is more than 15 parts by weight, the size of the pores in the porous body obtained will be larger than 300 microns, and the porous body obtained by firing will have low strength and become brittle.
得られた原料粉末の水性スラリーを撹拌機を具
備した密閉反応器、例えば、オートクレーブに装
入し、これを1〜300気圧の圧力下で50〜100℃の
温度に加熱しながら、この水性スラリーを、1〜
100RPMの回転数で撹拌し、それにレイノルズ数
(Re)7〜30の層流を形成させる。この処理を所
要時間、例えば、1〜100時間継続すると原料粉
末から長さ5〜200ミクロンの燐酸カルシウム化
合物針状結晶が生成形成され、それとともに、こ
れらの針状結晶は相互に交差(交絡)連結して内
部に、孔径1〜600ミクロンの少くとも1個の空
孔を有する未焼結多孔体を形成する。このような
多孔体の形成メカニズムは、明らかではないが、
層流中で生成した針状結晶が、層流に従つて遊動
するとき、針状結晶のまわりに微小な渦流を生
じ、この渦流によつて針状結晶が互に交絡連結す
るものと考えられる。 The obtained aqueous slurry of raw material powder is charged into a closed reactor equipped with a stirrer, for example, an autoclave, and the aqueous slurry is heated to a temperature of 50 to 100°C under a pressure of 1 to 300 atm. , 1~
Stir at a rotation speed of 100 RPM and form a laminar flow with a Reynolds number (Re) of 7 to 30. If this treatment is continued for a required period of time, for example, 1 to 100 hours, calcium phosphate compound needle crystals with a length of 5 to 200 microns will be formed from the raw material powder, and at the same time, these needle crystals will intersect (entangle) with each other. These are connected to form an unsintered porous body having at least one pore with a pore diameter of 1 to 600 microns inside. Although the formation mechanism of such porous bodies is not clear,
When needle-like crystals generated in a laminar flow move along with the laminar flow, a minute vortex is generated around the needle-like crystal, and it is thought that this vortex causes the needle-like crystals to intertwine and connect with each other. .
針状結晶の生成形成および交絡工程は、1〜
300気圧下50〜100℃の温度で行われる。この圧力
および温度条件が前記範囲外の場合は、燐酸カル
シウム化合物の針状結晶の生長が十分に進行しな
い。 The steps of forming and entangling needle-shaped crystals include steps 1 to 1.
It is carried out at a temperature of 50-100℃ under 300 atmospheres. If the pressure and temperature conditions are outside the above range, the growth of needle-like crystals of the calcium phosphate compound will not proceed sufficiently.
この工程に用いられる撹拌機のタイプには格別
の限定はないが層流形成に有効なもの、例えばパ
ドル撹拌機、タービン翼撹拌機、又はプロペラ撹
拌機などを用いることができる。この撹拌操作
は、1〜100RPMの回転数で行われ、スラリーに
レイノズル数(Re)7〜30の層流を形成させる。
撹拌機の回転数が不十分でレイノルズ数(Re)
が7未満となるときは形成される層流は局部的な
もので針状結晶の生長や交絡が不満足なもととな
る。また、撹拌機の回転数が過大でレイノルズ数
(Re)が30より大きくなると層流中の一部に乱流
を発生し、成長した燐酸カルシウム化合物針状結
晶が破壊されやすくなり、またこれら針状結晶の
相互交絡が阻害され、所望の空孔を有する多孔体
を得ることが困難になる。 The type of stirrer used in this step is not particularly limited, but those effective for forming a laminar flow, such as a paddle stirrer, a turbine blade stirrer, or a propeller stirrer, can be used. This stirring operation is performed at a rotation speed of 1 to 100 RPM to form a laminar flow in the slurry with a Reynozzle number (Re) of 7 to 30.
Reynolds number (Re) due to insufficient rotation speed of the stirrer
When is less than 7, the laminar flow formed is local and causes unsatisfactory growth and entanglement of needle crystals. Additionally, if the rotational speed of the stirrer is too high and the Reynolds number (Re) exceeds 30, turbulence will occur in a part of the laminar flow, making it easier to destroy the needle-shaped crystals of calcium phosphate compound that have grown. Mutual entanglement of crystals is inhibited, making it difficult to obtain a porous body having desired pores.
形成された燐酸カルシウム化合物未焼結多孔体
を、適宜な方法、例えば、過、又は遠心分離な
どによりスラリーから分離捕集する。 The formed calcium phosphate compound unsintered porous body is separated and collected from the slurry by an appropriate method such as filtration or centrifugation.
この未焼結多孔体を、そのまゝ、又は、必要に
応じて、所望形状および寸法の成形物に成形し、
これに900〜1350℃の温度において、例えば0.5〜
3時間の加熱を施して焼結する。この焼結操作に
より、針状結晶は、それらの交差接触点におい
て、互に融着し、得られる多孔体の強度が向上す
るが、針状結晶の間隙空間はそのまゝ保持され
る。 This unsintered porous body is molded as is or as needed into a molded product of desired shape and size,
At a temperature of 900 to 1350℃, for example, 0.5 to
Sintering is performed by heating for 3 hours. Through this sintering operation, the needle-like crystals are fused together at their cross-contact points, and the strength of the resulting porous body is improved, while the interstitial spaces between the needle-like crystals are maintained.
次に本発明を実施例によつて更に説明する。 Next, the present invention will be further explained with reference to Examples.
実施例 1
特級試薬水酸化カルシウム5モルを蒸留水10
に分散して水酸化カルシウムスラリーを作成し
た。このスラリーをホーロー製60四ツ口タンク
に入れ、タンク中の空気を窒素ガスで置換し、ス
ラリーを1000RPMの回転数の撹拌機で撹拌しな
がら、これに50容積%燐酸水溶液400mlを徐々に
添加し、この混合液を、60℃の温度で24時間加熱
し反応させた。反応完了後、反応液のPHを6に調
整し、カルシウムの燐に対する原子比(Ca/P)
が1.62の非晶質燐酸カルシウム化合物を得た。こ
の化合物を脱水、乾燥した。この化合物は粒径約
0.5ミクロンの微細粒子からなる粉末であつた。Example 1 5 mol of special grade reagent calcium hydroxide was added to 10 mol of distilled water.
to create a calcium hydroxide slurry. This slurry was placed in a 60 4-neck enamel tank, the air in the tank was replaced with nitrogen gas, and 400 ml of a 50% by volume phosphoric acid aqueous solution was gradually added to the slurry while stirring with a stirrer at a rotation speed of 1000 RPM. Then, this mixed solution was heated at a temperature of 60° C. for 24 hours to cause a reaction. After the reaction is completed, adjust the pH of the reaction solution to 6 and adjust the atomic ratio of calcium to phosphorus (Ca/P).
An amorphous calcium phosphate compound with a value of 1.62 was obtained. This compound was dehydrated and dried. This compound has a particle size of approx.
It was a powder consisting of fine particles of 0.5 microns.
200gの非晶質燐酸カルシウム粉末を3000gの
蒸留水に分散させてスラリーを調製した。このス
ラリーをオートクレーブに入れ、タービン翼撹拌
機を70RPMの回転数で回転して、スラリーを撹
拌して、これに、レイノルズ数(Re)10の層流
を形成させ、それとともに、オートクレーブ中の
スラリーを100気圧の圧力下に80℃で40時間加熱
した。これによつて、燐酸カルシウム化合物未焼
結多孔体の粒状物が形成された。 A slurry was prepared by dispersing 200 g of amorphous calcium phosphate powder in 3000 g of distilled water. This slurry is placed in an autoclave, and a turbine blade agitator is rotated at a rotation speed of 70 RPM to agitate the slurry to form a laminar flow with a Reynolds number (Re) of 10, and at the same time, the slurry in the autoclave is was heated at 80°C for 40 hours under a pressure of 100 atm. As a result, granules of unsintered porous calcium phosphate compound were formed.
この未焼結多孔体をスラリーから分離し、乾燥
した。この多孔体を走査型電子顕微鏡で観察し
た。その結果、この多孔体は、長さ5〜200ミク
ロン、太さ0.1〜0.3ミクロンの多数の針状結晶か
らなり、その内部に孔径150〜300ミクロンの空孔
を有していることが認められた。乾燥された未焼
結多孔体10gを2Kg/cm2の圧力で直径10mm、厚さ
5mmの円板状に成形した。この円板状多孔体を
1200℃の温度で2時間焼結した。 This unsintered porous body was separated from the slurry and dried. This porous body was observed using a scanning electron microscope. As a result, it was found that this porous body consists of numerous needle-shaped crystals with a length of 5 to 200 microns and a thickness of 0.1 to 0.3 microns, and has pores with a pore diameter of 150 to 300 microns inside. Ta. 10 g of the dried unsintered porous body was molded into a disk shape with a diameter of 10 mm and a thickness of 5 mm under a pressure of 2 kg/cm 2 . This disc-shaped porous body
Sintering was carried out at a temperature of 1200°C for 2 hours.
得られた焼結多孔体は48%の気孔率、1.58g/
cm2のかさ比重および、250Kg/cm2の圧縮強さを有
していた。この多孔体を走査型電子顕微鏡で観察
したところ、孔径100〜200ミクロンの空孔がほゞ
均一に分布し、針状結晶は、その交差接触点で互
に融着しており、間隙空間は5〜10ミクロンの径
を有していた。 The obtained sintered porous body had a porosity of 48% and a porosity of 1.58 g/
It had a bulk specific gravity of cm2 and a compressive strength of 250Kg/ cm2 . When this porous body was observed with a scanning electron microscope, it was found that the pores with a pore size of 100 to 200 microns were distributed almost uniformly, the needle-shaped crystals were fused together at their cross-contact points, and the interstitial space was It had a diameter of 5-10 microns.
実施例 2
実施例1で調製された非晶質燐酸カルシウム化
合物(Ca/P原子比=1.62、粒径約0.5ミクロン)
160gと、水酸化カルシウム粉末(粒径約0.8ミク
ロン)40gとを混合し、この混合物200gを、蒸
留水3000gに分散してスラリーを調製した。Example 2 Amorphous calcium phosphate compound prepared in Example 1 (Ca/P atomic ratio = 1.62, particle size approximately 0.5 micron)
and 40 g of calcium hydroxide powder (particle size: approximately 0.8 microns) were mixed, and 200 g of this mixture was dispersed in 3000 g of distilled water to prepare a slurry.
このスラリーを実施例1記載の方法と同様にし
て層流撹拌、加圧加熱したところ多孔体が形成さ
れた。この多孔体は長さ10〜200ミクロン、太さ
0.1〜0.3ミクロンの針状結晶の交絡によつて形成
されておりその内部に30〜300ミクロンの空孔が
形成されていた。 When this slurry was laminarly stirred and heated under pressure in the same manner as described in Example 1, a porous body was formed. This porous material has a length of 10 to 200 microns and a thickness of
It was formed by intertwining needle-like crystals of 0.1 to 0.3 microns, and pores of 30 to 300 microns were formed inside them.
この多孔体を脱水乾燥した後、これをX線回折
法で検討したところ、針状結晶は結晶性のすぐれ
たヒドロキシアパタイト(Ca/P=1.67)であつ
た。この多孔体粒子10gを3Kg/cm2の圧力下で直
径10mm、厚さ5mmの円板状に成形し、この成形体
を1150℃で1.5時間加熱して焼結した。 After dehydrating and drying this porous body, it was examined by X-ray diffraction, and the needle-shaped crystals were found to be hydroxyapatite (Ca/P=1.67) with excellent crystallinity. 10 g of the porous particles were molded into a disk shape with a diameter of 10 mm and a thickness of 5 mm under a pressure of 3 kg/cm 2 , and the molded body was heated at 1150° C. for 1.5 hours to sinter.
得られたヒドロキシアパタイト焼結多孔体の気
孔率は43%、かさ比重は1.60g/cm2、圧縮強さは
330Kg/cm2であつた。 The porosity of the obtained hydroxyapatite sintered porous body was 43%, the bulk specific gravity was 1.60 g/cm 2 , and the compressive strength was
It was 330Kg/ cm2 .
この焼結多孔体を走査型電子顕微鏡で観察した
ところ、孔径60〜200ミクロンの空孔がほゞ均一
に分布しており、針状結晶はその交差点におい
て、互に融着しており、間隙空間の径は5〜15ミ
クロンであつた。 When this sintered porous body was observed with a scanning electron microscope, it was found that pores with a pore size of 60 to 200 microns were distributed almost uniformly, and the needle-like crystals were fused together at their intersections, leaving gaps between them. The diameter of the space was 5-15 microns.
発明の効果
本発明の燐酸カルシウム化合物多孔体は、その
特殊構造にもとづき吸着剤、触媒担体として有用
であるばかりでなく、骨欠損部の充填材としても
極めて有用なものである。Effects of the Invention The calcium phosphate compound porous body of the present invention is not only useful as an adsorbent and catalyst carrier due to its special structure, but also extremely useful as a filling material for bone defects.
Claims (1)
された燐酸カルシウム化合物針状結晶が互に交差
連結して形成された多孔体からなり、この多孔体
内に1〜600ミクロンの孔径を有する少くとも1
個の空孔が形成されており、前記針状結晶は、焼
結によつてそれらの交差点において互に融着して
おり、かつ、これらの針状結晶相互間には多数の
間隙空間が形成されていて、この間隙を通して、
前記空孔が外気に連通していることを特徴とする
燐酸カルシウム化合物多孔体。 2 前記燐酸カルシウム化合物におけるカルシウ
ムと燐との原子比(Ca/P)が1.30〜1.80の範囲
内にある特許請求の範囲第1項記載の多孔体。 3 前記燐酸カルシウム化合物がヒドロキシアパ
タイトである、特許請求の範囲第1項記載の多孔
体。 4 前記針状結晶間の間隙空間の径が1〜30ミク
ロンの範囲内にある、特許請求の範囲第1項記載
の多孔体。 5 前記多孔体が30〜90%の気孔率を有する、特
許請求の範囲第1項記載の多孔体。 6 前記針状結晶の太さが0.1〜0.5ミクロンの範
囲内にある、特許請求の範囲第1項記載の多孔
体。 7 1ミクロン以下の粒径を有する燐酸カルシウ
ム化合物粉末、又は、前記燐酸カルシウム粉末
と、少量の他のカルシウム化合物粉末との混合物
からなる原料粉末1重量部を、5〜15重量部の水
に分散してスラリーを調製し、 このスラリーを密閉反応器中で、1〜100RPM
の回転数を有する撹拌機で撹拌してレイノズル数
(Re)7〜30の層流を形成しながら、これを1〜
300気圧下で50〜100℃の温度に加熱し、これによ
つて長さ5〜200ミクロンの多数の燐酸カルシウ
ム化合物針状結晶を形成するとともにこれら多数
の針状結晶を互に交差連結させて未焼結多孔体を
形成し、 前記未焼結多孔体を前記スラリーから分離捕集
し、次に前記未焼結多孔体を、900〜1350℃の温
度で焼結して、前記針状結晶を、それらの交差接
触点において互いに融着させる、 ことを含む燐酸カルシウム化合物多孔体の製造方
法。 8 前記燐酸カルシウム化合物針状結晶における
カルシウムと燐との原子比(Ca/P)が1.30〜
1.80の範囲内にある、特許請求の範囲第7項記載
の方法。 9 前記燐酸カルシウム化合物針状結晶がヒドロ
キシアパタイトからなる特許請求の範囲第7項記
載の方法。 10 前記他のカルシウム化合物粉末が、水酸化
カルシウム、生石灰、炭酸カルシウム、硝酸カル
シウム、フツ化カルシウム、塩化カルシウム、お
よびしゆう酸カルシウムから選ばれた少くとも1
員の粉末である、特許請求の範囲第7項記載の方
法。[Claims] Consisting of a porous body formed by cross-linking a large number of sintered calcium phosphate compound needle crystals each having a length of 15 to 200 microns, the porous body having a length of 1 to 600 microns. At least 1 with a pore size of microns
The needle-like crystals are fused to each other at their intersections by sintering, and a large number of void spaces are formed between these needle-like crystals. Through this gap,
A porous body of a calcium phosphate compound, characterized in that the pores are in communication with the outside air. 2. The porous body according to claim 1, wherein the calcium to phosphorus atomic ratio (Ca/P) in the calcium phosphate compound is within the range of 1.30 to 1.80. 3. The porous body according to claim 1, wherein the calcium phosphate compound is hydroxyapatite. 4. The porous body according to claim 1, wherein the diameter of the interstitial space between the needle crystals is within the range of 1 to 30 microns. 5. The porous body according to claim 1, wherein the porous body has a porosity of 30 to 90%. 6. The porous body according to claim 1, wherein the needle-like crystals have a thickness within a range of 0.1 to 0.5 microns. 7 Disperse 1 part by weight of a raw material powder consisting of a calcium phosphate compound powder having a particle size of 1 micron or less, or a mixture of the calcium phosphate powder and a small amount of other calcium compound powder, in 5 to 15 parts by weight of water. This slurry was heated at 1 to 100 RPM in a closed reactor.
While stirring with a stirrer with a rotational speed of
It is heated to a temperature of 50 to 100°C under 300 atmospheres, thereby forming a large number of calcium phosphate compound needle crystals with a length of 5 to 200 microns and cross-linking these large number of needle crystals to each other. forming an unsintered porous body; separating and collecting the unsintered porous body from the slurry; then sintering the unsintered porous body at a temperature of 900 to 1350°C to form the acicular crystals; are fused to each other at their cross-contact points. 8 The atomic ratio of calcium to phosphorus (Ca/P) in the calcium phosphate compound needle crystals is 1.30 to 1.30.
1.80. 9. The method according to claim 7, wherein the calcium phosphate compound needle-like crystals are made of hydroxyapatite. 10 The other calcium compound powder is at least one selected from calcium hydroxide, quicklime, calcium carbonate, calcium nitrate, calcium fluoride, calcium chloride, and calcium oxalate.
8. The method according to claim 7, wherein the powder of
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58198214A JPS6090880A (en) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | Calcium phosphate porous body and manufacture |
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| JP58198214A JPS6090880A (en) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | Calcium phosphate porous body and manufacture |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6090880A JPS6090880A (en) | 1985-05-22 |
| JPH0429630B2 true JPH0429630B2 (en) | 1992-05-19 |
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ID=16387385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58198214A Granted JPS6090880A (en) | 1983-10-25 | 1983-10-25 | Calcium phosphate porous body and manufacture |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS6090880A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6949251B2 (en) | 2001-03-02 | 2005-09-27 | Stryker Corporation | Porous β-tricalcium phosphate granules for regeneration of bone tissue |
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-
1983
- 1983-10-25 JP JP58198214A patent/JPS6090880A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6949251B2 (en) | 2001-03-02 | 2005-09-27 | Stryker Corporation | Porous β-tricalcium phosphate granules for regeneration of bone tissue |
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