JPH01290513A - ヒドロキシアパタイトの製造方法 - 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、ヒドロキシアパタイトの装造方法に関する。

ヒドロキシアパタイト（以下ＨＡＰと略記する）は一般
式 ％式％ （但し、ｎは０〜６．２はＯ〜１を表す）で表されるり
ん酸カルシウムの一種で、天然の骨や歯の主成分と同じ
化学組成を持つところから、人工骨や人工歯根等のバイ
オセラミックス原料として、近年特に注目される有用な
化合物である。

又、ＨＡＰはカラムクロマトグラフィーの充填剤として
、蛋白質、酵素、核酸等の生体関連物質に対して優れた
分離能を有し、近年バイオテクノロジー分野に於て有用
物質の分離精製等には不可欠のものである。更に、ＨＡ
Ｐは有害無機イオンの吸着剤、蛍光体材料、化学反応の
触媒等としても期待されるものであり、本発明は、この
ＨＡＰの製造法に関するものである。

［従来の技術］ ＨＡＰの製造方法は、従来より種々検討され数多くの方
法が提案されている。例えば、（１）：溶液反応によっ
て生成したりん酸カルシウムの沈殿にカルシウム塩を加
えてカルシウムとりんのモル比Ｃａ／Ｐを１．６７に調
整し、次いで、オートクレーブ中高温、高圧下で反応を
行う水熱合成法や、■。

ロ００℃以上の高温に焼成する乾式法、或は湿式法とし
て、（２）：可溶性塩による沈殿反応法、（３）　：　
Ｃａ（Ｏｌｌ）２と）（３ＰＯ４の反応を摩砕しながら
行う中和法、その他、（４）：加水分解法等が知られて
いる。

［発明が解決しようとする課題］ 之等の製造方法には一長一短があり、例えば（１）の水
熱合成法や乾式法は、高温で長時間の焼成を要するため
、高価な装置が必要となり、操作も煩雑でエネルギーコ
ストも高くなる等工業的大量生産には問題がある。

湿式法は、特別な装置も必要とせず大量生産に適してい
るが、（２）の沈殿反応は生成物がコロイド状と成るた
め、濾過洗浄が困難で取り扱いが不便であるばかりで無
く、反応条件のわずかな変化によってもカルシウムとり
んのモル比Ｃａ／Ｐが変わり易く再現性が悪い。又、（
３）の中和法は安価な原料を使用する点で工業的に有利
であるが生成物の組成を均質とするために摩砕が必要で
、特別な装置を必要とし、操作も煩雑となる欠点がある
。更に、（４）の加水分解法は、例えばＣａＨＰＯ４・
２Ｈ２０の水性スラリーにアルカリを加えて加水分解を
行うために、生成物中にアルカリが吸着し、除去が困難
となる等問題も多い。

そこで、上記従来技術の問題点を解消し、人工骨等のバ
イオセラミックス原料に好適で、クロマトグラフィー充
填剤として分離能の優れた、微細で高純度のヒドロキシ
アパタイトを安価な原料から簡単な操作によって容易に
製造するために解決せらるべき技術的課題が生じてくる
のであり、本発明は該課題を解決することを目的とする
。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記の目的を達成せんとして提案せられたも
のであり、ＣａＣＯ３の粉末と水とを混合して濃度５〜
１５％のスラリーを生成し、該スラリーに温度２０〜８
０℃において、Ｈ３ＰＯ４をカルシウムとりんのモル比
Ｃａ／Ｐが１．５付近となるような割合にて徐々に添加
反応させ、続いて温度４０〜８０℃において１〜５時間
加熱塾成し、次いでＣａ（ＯＨ）２をカルシウムとりん
のモル比Ｃａ／Ｐが１．６７付近になるような割合で加
えて混合し、温度　６０〜＋００℃にてＩ〜５時間加熱
反応させる事を特徴とするヒドロキシアパタイトの製造
方法を提供せんとするものである。

［実施例及び作用］ 以下、本発明の実施例を詳述する。先ずＣａＣＯ３の水
性スラリーにＨ，ＰＯ４を添加反応し、熟成して生成す
る示性式Ｃａ３　　（ＰＯ４）２　　・ｎｌ、、　Ｏの
りん酸三カルシウムはＣａ（Ｏｌｌ）２を加えて混合す
る。

然るときは、カルシウムを容易に吸収してカルシウムと
りんのモル比Ｃａ／Ｐがヒドロキシアパタイトの化学量
論値１．６７に近似となり、洗浄等によっても組成が変
わらない安定な化合物、即ち、ＨＡＰに変化する。

更に、他の実施例として、ＣａＣＯ３の粉末と水のスラ
リーに温度２０−８０℃でＨ３ＰＯ４を徐々に添加反応
し熟成して、示性式Ｃａ３（ＰＯ４）２・ｎｌＩ２０で
表わされるりん酸三カルシウムの微細粒子と成し、次い
でカルシウムとりんのモル比Ｃａ／Ｐが１．６７になる
ような割合でＣａ（０１１）２を加えて温度６０〜１０
０℃に加熱反応後濾過し、之を乾燥して微細粒子のＨＡ
Ｐを生成した。

そこで、本発明の実施例を更に詳しく説明する。

原料のＣａＣＯ３の粉末は水を加えて５〜１５重量％（
以下単に％と記す）のスラリーと成し、攪拌下に１〜１
０倍に希釈したＨ３ＰＯ４をカルシウムとりんのモル比
Ｃａ／Ｐが１，５付近と成るような割合で用いて２０〜
８０℃の温度範囲で０．５〜２時間にわたり徐々に加え
て反応を行い、次いで４０〜８０℃好ましくは６０〜８
０℃で１〜５時間熟成する。而して、ＣａＣＯ３のスラ
リー濃度が５％未満では濃度が低過ぎて実用的ではなく
、又、１５％以上では濃度が高過ぎて反応が不均質とな
り、カルシウムとりんのモル比が異なる種々の化合物を
生成し、その後のＣａ（０１１）２　との反応性が悪く
なって均質なＨＡＰは得られない。又、Ｈ３ＰＯ４の希
釈が１０倍以上では反応液の濃度が低くなり過ぎて実用
的ではない。

反応温度は室温以上が好ましいが、８０℃を越えると生
成したりん酸三カルシウムはＣａ（Ｏｌｌ）２　との反
応性が極度に悪くなり、カルシウムの吸収速度が遅くな
って、反応を完結するには更に高温に加熱するか、或は
長時間の加熱が必要となるので反応は８０℃以下で行う
を可とする。熟成は４０℃以上好ましくは６０℃以上で
行う。４０℃以下では熟成の効果が遅く、又、反応の時
と同じ理由によって８０℃以下で行うを可とする。

１（３ＰＯ４を添加する時間は特に制限しないが、−度
に添加すれば多量のＣＯ□を発生するばかりでな（、局
部的に強酸性となってＣａＨＰＯ４・２ＩＩ２０等が生
成し、不均質となって好ましくないので少なくとも０．
５時間以上にわたり徐々に行う。

しかし、２時間を越えても特に効果が期待出来ないので
、２時間程度で行うのが望ましい。このようにすれば反
応１１１１６前後の微酸性領域で行われる。

本反応は、ＣｌＣＯ３の粒子がＨ３ＰＯ４と接触してＣ
Ｏ２を発砲しながら進行する結果、生成物は微細粒子と
なり易く、生成粒子の核に未反応粒子が取り込まれるよ
うな事はない。又、均質で微細粒子にもかかわらず濾過
性の良いのが特徴である。

このようにして得られたスラリー状の生成物はそのまま
で、又は、濾過洗浄して不純物を除去した後に再びスラ
リーとなし、カルシウムとりんのモル比Ｃａ／Ｐが１．
６７か、や＼過剰になるよう計算量のＣａ（０１１）２
を添加混合し、６０〜１００℃にて０．５〜５時間加熱
反応させた後、濾過し過剰のＣａ（０１１）２を水洗除
去して５０〜２００℃で乾燥する。本発明方法によれば
微細で均質な、そして、カルシウムとりんのモル比がＨ
ＡＰの計算値１．６７に近似の■］ＡＰが再現性よ（容
易にえられる。斯くして得られた乾燥粉末は、Ｘ線回折
法によってＨＡＰである事が確認された。更に８００℃
で一時間焼成したものは鮮明な回折図をしめした。以下
に実験例により具体的に説明する。

実験例ｌ ＣａＣＯ３の粉末５０ｇと水２８５　ｍｌをビーカーに
仕込み攪拌混合し、濃度１５％のスラリーを調製し５０
℃に加熱した。

別に、８５％の８３１１０４３８．４ｇに水２８７　ｍ
ｌを加えて１０％のＨ３ＰＯ４水溶液を調製し、ＣａＣ
Ｏ３のスラリーを攪拌しながら２時間にわたり徐々に加
えて反応させ、８０℃に１時間加熱熟成した。カルシウ
ムとりんのモル比は１．５０である。

次いで、濾過水洗し、８０℃で乾燥して白色の微粉末５
７．０ｇを得た。これは化学分析及び熱分析からＣａ　
：　３５．１３％、Ｐ：Ｉ８．０９％Ｃａ／Ｐモル比が
１゜５０であり、示性式Ｃａ３（Ｐ　Ｏａ　　）２　　
・１．８　Ｈ２０のりん酸三カルシウムである。

次に、この粉末５７ｇと水５Ｉ５ｍｌを密封形反応器に
仕込み攪拌混合して１０％のスラリーとし、Ｃａ　（０
１１）２４．９　ｇを加えて攪拌混合した。カルシウム
とりんのモル比は１．７０である。次いで、８０℃に昇
温し２時間加熱後濾過し、水洗して初めは１００℃で、
続いて２００℃で乾燥し、白色の微粉末５９．３　ｇを
得た。化学分析からＣｌ　：　３７．５７％、　　Ｐ　
：　１７．３８％でＣａ／Ｐモル比１．６７であった。

又、Ｘ線回折によりＨＡＰである事が確認された。更に
、８００℃にて１時間焼成したものは鮮明な回折図を示
した。

実験例２ 実験例１と同様の操作により、ＣａＣＯ３の粉末５０ｇ
と水９５０　ｍｌから５％のスラリーを調製し、８５％
のＨ３Ｐ０４３８．４ｇを２０℃に於て１時間かけて添
加反応し、４０℃にて５時間加熱熟成した。これを恢過
水洗して、水５００　ｍｌと反応器に仕込み大略１０％
のスラリーとし、Ｃａ（Ｏｌｌ）２の４．９　ｇを加え
て９５℃に０．５時間加熱反応させた。反応混合物Ｃａ
／Ｐモル比は１．７０である−次いで、濾過水洗して＋
００℃で乾燥し、白色の微粉末６１．６ｇを得た。化学
分析の結果Ｃａ　：　３Ｂ、　０６％、Ｐ：Ｉ６．７４
％でＣａ／Ｐモル比が１．６６の微粉末で、Ｘ線回折に
よりＨＡ　Ｐである事が確認された。

実験例３ 実験例１と同様の操作により、ＣａＣＯ３の粉末５０ｇ
と水４５０　ｍｌから１０％のスラリーを調製して６０
℃に加温した。別に、８５％のＨ３ＰＯ４３８，４ｇと
水２７ｍ１から５０％の溶液を調製し、０．５時間かけ
て添加反応させ、更に、６０’Ｃにて３時間加熱熟成さ
せた。

これを反応器に移し、次いで、これにＣａ（０１１）２
の４．９ｇを加え、６０℃にて５時間加熱反応させた後
、濾過し水洗して１００℃で乾燥し、白色微粉末６１．
５ｇを得た。このものは化学分析からＣａ　：　３５．
６６％。

Ｐ：１６．６６％、Ｃａ／Ｐモル比１．６６であり、Ｘ
線回折からＨＡＰである事が確認された。

実験例１〜３で得られた白色粉末はいづれも粒子の直径
が数ミクロン以下の微粉である。

比較例 ＣａｃＯｌの粉末５［１ｇと水４５０　ｍｌから１０％
のスラリーと、８５％のＨ：ｌ　ＰＯｎ　３８．４ｇと
水９２ｍ１から２５％のＨ３ｐｏ４水溶液を夫々実験例
１と同様にして調製し、８５℃に於て２時間かけて添加
反応後９５℃にて５時間加熱熟成した。これを反応器に
移し、温度を８０℃に下げてＣａ（Ｏｌｌ）２の４．９
ｇを添加し、５時間加熱反応させ、濾過水洗後１００℃
で乾燥して白色の微粉末５’１．４　ｇを得た。ＣａＣ
Ｏ２とＨ３ＰＯ４の反応温度及び熟成温度を除いて、他
の条件は全て実験例の範囲内にある。この白色粉末はＣ
ａ　：　３７．１８％。

Ｐ　：　１７．９５％でＣａ／Ｐモル比は１．６０であ
った。

［発明の効果］ 本発明によれば、Ｃａ／Ｐモル比力月、６７に近似で微
細粒子からなり、バイオセラミックス原料及びクロマト
グラフィーの充填剤等として有用な高純度ヒドロキシア
パタイト（ＨＡＰ）が安価な原料から低温で容易に再現
性良く製造できる。

尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない範囲内に於て
種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変
されたものに及ぶことは当然である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＣａＣＯ＿３の粉末と水とを混合して濃度５〜１５％の
   スリラーを生成し、該スリラーに温度２０〜８０℃にお
   いて、Ｈ＿３ＰＯ＿４をカルシウムとりんのモル比Ｃａ
   ／Ｐが１．５付近となるような割合にて徐々に添加反応
   させ、続いて温度４０〜８０℃において１〜５時間加熱
   塾成し、次いでＣａ（ＯＨ）＿２をカルシウムとりんの
   モル比Ｃａ／Ｐが１．６７付近になるような割合で加え
   て混合し、温度６０〜１００℃にて１〜５時間加熱反応
   させる事を特徴とするヒドロキシアパタイトの製造方法
   。