JPS61151010A - Production of hydroxy apatite - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain hydroxy apatite having a desired Ca/P ratio in good reproducibility, by adding quicklime and/or slaked lime to slurry of CaHPO4.2H2 O and water, and aging a reaction product. CONSTITUTION:CaO and/or Ca(OH)2 is gradually added to and reacted with slurry of CaHPO4.2H2O and water while keeping pH<=10, temperature at 5-70 deg.C optionally in an inert gas atmosphere such as N2, etc. until it reaches 80wt% theoretical amount added and the rest of CaO and Ca(OH)2 is added to the reaction mixture, the reaction mixture is aged at >=60 deg.C aging temperature for >=0.5hr, a solid reaction product is separated by a means such as filtration, etc., and an excess amount of Ca(OH)2 is washed and removed, to give hydroxy apatite useful as a material for biological use, etc.

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バタイ）　（ＨＡｐ）の製造法に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for producing hydroxyabatai (HAp).

近年、生体材料としてりん酸化合物、特にＨＡｐが注目
され人工骨、人工歯などに用いられている。これはＨＡ
ｐが生体内に埋入された場合安全かつ化学的に安定であ
りしかもそれが生体内で拒否反応を起こすことなく自然
骨と結合治癒しやすいからである。In recent years, phosphoric acid compounds, especially HAp, have attracted attention as biomaterials and are used in artificial bones, artificial teeth, and the like. This is HA
This is because when p is implanted in a living body, it is safe and chemically stable, and moreover, it easily heals by bonding with natural bone without causing a rejection reaction in the living body.

その他ＨＡｐの用途としては高級な磁器の一種である骨
灰磁器いわゆるボーンチャイナの原料、あるいはクロマ
トグラフィー用充填剤等がある。Other uses of HAp include as a raw material for bone china, a type of high-grade porcelain, and as a filler for chromatography.

［従来の技術〕 一般に、　ＨＡｐの合成法としては、高温下の固相反応
に″よる乾式法と大気圧下での水溶液反応あるいは水熱
反応による湿式法が知られているが、高温下での固相反
応は１０００℃以上の高温で長時間の焼成が必要であり
、装置も高価となるため工業的な方法とは言い難い。[Prior Art] In general, as methods for synthesizing HAp, there are two known methods: a dry method using a solid phase reaction at high temperatures, and a wet method using an aqueous solution reaction or hydrothermal reaction at atmospheric pressure. The solid-phase reaction requires long-term calcination at a high temperature of 1000° C. or higher, and the equipment is expensive, so it cannot be called an industrial method.

また、湿式法のうち、水熱反応による方法として、Ｃａ
ＨＰＯ４・２Ｈ１０（又は０ＩＬＨＰＯ４）と０ａ（Ｏ
Ｈ）２の反応による方法が知られている（特開昭５３−
１１１０００号）。In addition, among the wet methods, as a method using hydrothermal reaction, Ca
HPO4・2H10 (or 0ILHPO4) and 0a(O
H) A method based on the reaction of
111000).

この方法はそれぞれの原料を固体混合し、この混合物を
オートクレーブを用いて、１００〜５００℃、１〜５０
０気圧の熱水条件下で水熱反応させることにより結晶性
ＨＡｐ　′Ｉ＆：製造するものである。In this method, each raw material is mixed solidly, and this mixture is heated at 100 to 500°C and 1 to 50°C using an autoclave.
Crystalline HAp'I&: is produced by carrying out a hydrothermal reaction under hydrothermal conditions of 0 atmospheric pressure.

しかし、この方法は反応条件が過酷なため反応装置が高
価となり、工坏ルキーコストも高いという欠点を有して
いる。However, this method has the disadvantage that the reaction conditions are harsh, the reaction equipment is expensive, and the engineering cost is also high.

一方、水溶液法によるＨＡｐの製造方法としては、リン
酸の中和による方法があるが、反応速度が大きく、得ら
れる沈殿物がコロイド状になシ、取扱いや操作の面で不
便である。またＨＡｐの主たる用途である生体材料とし
て用いる場合においては例えば鉄、亜鉛、鉛などがある
程度以上台まれているとこれらのイオンが生体内で溶出
するおそれがあることから、不純物の極めて少ないもの
が要求されるため、粗リン酸を原料とする場合には、不
純物除去が極めてやっかいなものである。On the other hand, as a method for producing HAp using an aqueous solution method, there is a method using neutralization with phosphoric acid, but the reaction rate is high and the resulting precipitate is not colloidal, which is inconvenient in terms of handling and operation. In addition, when using HAp as a biological material, which is the main use of HAp, if iron, zinc, lead, etc. are present to a certain extent, these ions may be eluted in the living body, so it is necessary to use materials with extremely low impurities. Therefore, when crude phosphoric acid is used as a raw material, it is extremely difficult to remove impurities.

以上の方法とは全く異なつ九極めて工業的な方法として
、本発明者らは既にＣａＨＰＯ４拳２Ｈ，Ｏと水のスラ
リーに０ａ（ＯＨ）＊　ｆ添加し、大気圧下で反応をお
こなう水溶液法を提案している（特願昭５８−１１０９
４７号）。この方法ＦｉＣａ（ＯＨ）２の添加ｆＣａ／
Ｐモル比１．６（理論添加量の９０％）まではｐＨ１０
以下に保つように徐々におこなうことにより、容易に、
且つ短時間で高純度のＨＡｐを製造し得るものである。As an extremely industrial method that is completely different from the above method, the present inventors have already developed an aqueous solution method in which 0a(OH)*f is added to a slurry of CaHPO4F2H,O and water and the reaction is carried out under atmospheric pressure. (Patent application 1109/1982)
No. 47). This method of addition of FiCa(OH)2 fCa/
pH 10 up to P molar ratio 1.6 (90% of theoretical addition amount)
By gradually maintaining the following, it is easy to
Moreover, highly pure HAp can be produced in a short time.

〔従来技術の問題点〕[Problems with conventional technology]

従来提案されたＨＡｐの製造法のうち、乾式法および水
熱反応による方法はいずれも装置が高価となシ、エネル
キー的にも不利なものであった。また、水溶液法のうち
リン酸の中和による方法は、生成物の取扱いに問題があ
ると同時に高純度のＨＡｐＪｌ造には不適でめった。一
方本発明者らが既に提案した前記の方法においては、一
旦反応により生成したＨＡｐのＣＰ／Ｐモルが、濾過洗
浄の操作中に変動することがあシ、再現性よく所望のＣ
ａ比のＨＡｐを得ることが必ずしも満足するものではな
かった。Among the methods for producing HAp that have been proposed so far, both the dry method and the hydrothermal reaction method require expensive equipment and are disadvantageous in terms of energy. Further, among the aqueous solution methods, the method using phosphoric acid neutralization has problems in handling the product and is not suitable for producing high-purity HApJl. On the other hand, in the method already proposed by the present inventors, the CP/P mole of HAp once generated by the reaction may fluctuate during the filtration and washing operation, and the desired C
Obtaining HAp of a ratio was not always satisfactory.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

本発明は前記の従来技術の問題点を解決するためのもの
であシ、また特願昭５８−１１０９４７号の方法におい
て再現性よく所望のＣａ／ｉ）比のＨＡｐｆ：得ること
を目的とするものである。The present invention is intended to solve the above-mentioned problems of the prior art, and also aims to obtain a desired Ca/i) ratio of HApf with good reproducibility using the method of Japanese Patent Application No. 110947/1982. It is something.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

すなわち本発明はＣａＨＰＯ４・−２Ｈ７０と水とのス
ラリー溶液に温度５〜７０℃でＣａＯおよび／または保
つように徐々に加え、次いで残量を加えた後６０℃以上
で０．５時間以上熟成することを特徴とするＨＡｐの製
造法である。That is, in the present invention, CaO and/or is gradually added to a slurry solution of CaHPO4.-2H70 and water at a temperature of 5 to 70°C so as to be maintained, and then the remaining amount is added and then aged at 60°C or higher for 0.5 hours or more. This is a method for producing HAp characterized by the following.

本発明を更に詳しく説明するとＣａ　ＨＰＯ４・２Ｈ！
０とＣａ源として０ａ（ＯＨ）２を用いた場合の基本反
応式は下記のように示される。To explain the present invention in more detail, Ca HPO4・2H!
The basic reaction formula when Oa(OH)2 is used as the Ca source and Oa(OH)2 is shown below.

６０ａＨＰＯ４１１２Ｈ２０＋　４０　ａ（０Ｈ）ｚ　
→Ｏａ締（ＰＯ４）＠　（ＯＨ）１　育８Ｈｉ　Ｏこの
場合ＯａＨＰＯ４・２Ｈ２０と水のスラリー溶液に温度
１００℃以下で当量のＣａ（ＯＨ）１を一挙に投入して
も反応は極めて遅（、ＨＡｐは生成し難い。しかしなが
らＣａＨＰＯ４・２Ｈ！０スラリーに各反応速度を超え
ない範囲でＣａ　（０Ｈ）１を連続的または断続的に供
給する場合、具体的には反応液のｐＨ値が特定の値以上
にならないように調節しながらＣａ（Ｏ［（）２溶液を
供給すれば、反応はｐＨの制御が大きな要素で、例えば
反応温度５０℃においては０ａ（ＯＨ）１の理論添加量
の８７％まではｐＨ１ｏ以下、好ましくはｐＨ９，０以
１の領域で反応させ、その後８７％以降はＤＨ９以上で
反応をおこない理論Ｃａ／Ｐ比１．６７のＨＡＰを合成
する。また、仕込みＣａ／Ｐ比が若干１．６７を超えて
も後段の洗浄によｌ）　Ｃ！ａ（ＯＨ）ｍを除去するこ
とができるので、容易にＣ！ａ／Ｐ比星、６７のＨＡｐ
を得ることができる。60aHPO4112H20+ 40a(0H)z
→OaHin (PO4) @ (OH)1 Iku8Hi OIn this case, even if an equivalent amount of Ca(OH)1 is added all at once to a slurry solution of OaHPO4.2H20 and water at a temperature of 100°C or less, the reaction is extremely slow (, HAp is difficult to generate.However, when Ca(0H)1 is continuously or intermittently supplied to the CaHPO4.2H!0 slurry within a range that does not exceed each reaction rate, it is difficult to generate HAp. If the Ca(O[()2 solution is supplied while adjusting the value so as not to exceed the value), pH control is a major factor in the reaction.For example, at a reaction temperature of 50°C, the theoretical addition amount of 0a(OH)1 is 87 %, the reaction is carried out at pH 1o or lower, preferably pH 9.0 or higher, and then from 87% onwards, the reaction is carried out at DH9 or higher to synthesize HAP with a theoretical Ca/P ratio of 1.67. Even if the ratio slightly exceeds 1.67, C!a(OH)m can be removed by subsequent washing, so C!a/P ratio, 67 HAp can be easily removed.
can be obtained.

本反応は、反応時のｐＨが極めて重要な因子であり、反
応を完結させるためにはｐＨ制御に十分留意する必要が
あり、　ｐＨをｌＯ以下に保たない場合には未反応の０
ａＨＰＯ４ｅ　２Ｈ２０が残存し、ＨＡｐが得られない
ものである。In this reaction, the pH during the reaction is an extremely important factor, and in order to complete the reaction, it is necessary to pay sufficient attention to pH control.If the pH is not kept below 1O, unreacted 0O
aHPO4e 2H20 remains and HAp cannot be obtained.

反応温度は通常５〜７０℃であるが、反応を速く進行さ
せるためには５０〜７０℃が好ましい。５℃以下におい
ては反応の進行が遅くなり好ましくない。また７０℃以
上ではＣ！ａＨＰＯ４＠　２Ｈ２０がＣ！ａＨＰＯ４に
転移するため避けるべきである。The reaction temperature is usually 5 to 70°C, preferably 50 to 70°C in order to speed up the reaction. If the temperature is below 5°C, the reaction progresses slowly, which is not preferable. Also, above 70℃, C! aHPO4@2H20 is C! It should be avoided because it metastasizes to aHPO4.

また、生成物ＨＡｐのＯａ／Ｐ比は０ａ（ＯＨ）２供給
量（仕込みＣａ／Ｐ比）を変えることによｐＣａ／ｐ比
！、４８〜１．６７のＨＡｐを容易に得ることができる
。In addition, the Oa/P ratio of the product HAp can be adjusted to the pCa/p ratio by changing the 0a(OH)2 supply amount (the charged Ca/P ratio). , HAp of 48-1.67 can be easily obtained.

このようにして生成したＨＡｐはこのままでは不安定で
あり、後段での洗浄によＦ）、０ａｌＰ比が変動するた
め、本発明においては、反応終了後熟成をおこなうもの
である。熟成の条件としては、熟成温度を６５℃以上、
よシ好ましくは９０℃以上とするものであり、熟成時間
は温度にもよるが１００℃で少くとも０．５時間以上、
６５℃では少くとも一昼夜の熟成が必要である。従って
、効率的に熟成をおこなうためには、よシ高温で熟成を
おこなう方がよい。The HAp produced in this way is unstable as it is, and the washing at a later stage changes the F) and 0alP ratio, so in the present invention, ripening is performed after the reaction is completed. The conditions for ripening are a ripening temperature of 65°C or higher,
Preferably, the temperature is 90°C or higher, and the aging time is 100°C for at least 0.5 hour or more, although it depends on the temperature.
Aging at 65°C for at least one day and night is required. Therefore, in order to ripen efficiently, it is better to ripen at a higher temperature.

かかる熟成をおこなったのち、濾過等の常用　　実手段
で固形分を分離し、過剰量の０ａ（ＯＨ）１を洗浄除去
する。After such aging, the solid content is separated by a conventional practical means such as filtration, and the excess amount of Oa(OH)1 is washed away.

このようにして、所望のＣａ／Ｐ比のＨＡｐを再現性よ
く得ることができ、　　ＨＡｐの理論Ｃａ／Ｐ比である
１、６７のＨＡｐを得るには特に優れた方法である。In this way, HAp with a desired Ca/P ratio can be obtained with good reproducibility, and this is a particularly excellent method for obtaining HAp with a theoretical Ca/P ratio of 1.67.

本発明において使用する０ａ（ＯＨ）１は粉末、スラリ
ーどちらで供給しても構わない。またＣａ（ＯＨ）１の
かわりにＣａＯを用いても勿論構わない。さらに生成物
ＨＡｐへのＣＯ，イオンの混入をできるだけ低く押えた
い場合には、不活性ガス（例えばＮ、など）雰囲気下で
反応させることが望ましい。Oa(OH)1 used in the present invention may be supplied in either powder or slurry form. Moreover, it is of course possible to use CaO instead of Ca(OH)1. Furthermore, if it is desired to suppress the incorporation of CO and ions into the product HAp as low as possible, it is desirable to carry out the reaction under an inert gas (for example, N, etc.) atmosphere.

本発明で得られるＨＡｐは微粒子板状粉末でありそのま
ま若しくはその他のセルロース、コラ−ケン等の有機物
と共に成型焼結して又は有機マトリックスとの複合体と
して生体材料として使用できるほか、クロマトグラフィ
ー充填剤としての用途にも十分使用できる。HAp obtained in the present invention is a fine particle plate-like powder and can be used as a biological material as it is or by molding and sintering with other organic materials such as cellulose and kolaken, or as a composite with an organic matrix, and can also be used as a chromatography filler. It can also be used as a.

以下実施例により本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below with reference to Examples.

施例１〜６、比較例１．２ 温水ジャケットを施した５ＵＳ３０４製の蓋つき６０１
反応装置に攪拌機、ｐＨ計、温度計、還流冷却器をセッ
トし、内部に０ａＨＰＯ４・２Ｈ！０を水と共に仕込ん
だのち加温し；所定の温度となった時点で別に設けた攪
拌機つき石灰乳タンクから温水ンヤケットによシ予熱さ
れた１０％石灰乳をポンプで反応装置に供給し、反応を
おこなった。反応終了後所定の温度で熟成し、固形分を
濾別し、水で過剰Ｃａ（ＯＨ）２を洗浄除去し、乾燥し
た。Examples 1 to 6, Comparative Example 1.2 601 with lid made of 5US304 with hot water jacket
A stirrer, pH meter, thermometer, and reflux condenser are set in the reaction apparatus, and 0aHPO4.2H! 0 with water and then warmed; when the predetermined temperature was reached, 10% lime milk preheated by a hot water jacket was supplied from a separately provided lime milk tank with a stirrer to the reactor using a pump, and the reaction was carried out. was carried out. After the reaction was completed, the mixture was aged at a predetermined temperature, the solid content was filtered off, excess Ca(OH)2 was washed away with water, and the mixture was dried.

反応条件、熟成条件および結果を第１表に示　　比ｊす
。また実施例１の各反応時間でのｐＨ，ｃａ（ｏｎ）！
の添加率の関係を第１図に、得られた生成物の　　　１
Ｘ線回折パターンを第２図に示す。The reaction conditions, aging conditions and results are shown in Table 1. Also, the pH, ca(on) at each reaction time in Example 1!
Figure 1 shows the relationship between the addition rate of 1 of the obtained product.
The X-ray diffraction pattern is shown in FIG.

第　　　　ｌ　　　　表 ＊１反応時のｐＨ条件 ａａ（ＯＨ）、添加率　　８５％まではｐＨ９，５以下
の領域８５〜１００％まではｐＨ８〜１２の領域＊２Ｘ
２Ｘ線装置で分析 狡例３ ａａＨＰＯ，−２Ｈ，０２，Ｏｋｇ＋、　　Ｈ，ｏ　３
０，０）ｃｐを反応装置Ｃ仕込み温度５０℃で、０ａ（
ＯＨ）意ＩＯ％スラリー５ｏｑｋｇｔ−−挙に供給し、
仕込みＣ！ａ／Ｐ比ｆ、１．６９にした。反応液ｐＨは
１１．３となり、反応時間３０時間Ｃ生成物を取り出し
、濾過、乾燥した。これをに線回折装置で分析した結果
、ＨＡｐはごく僅かしか認められなかった。このＸ線回
折パターン辷第５図に示す。Table l *1 pH conditions during reaction aa (OH), addition rate Up to 85%, pH 9, 5 or less region 85-100%, pH 8-12 region *2X
2 Analysis using an X-ray device Cunning example 3 aaHPO, -2H,02,Okg+, H,o 3
0,0)cp at a charging temperature of 50°C in reactor C, 0a(
OH) Supply IO% slurry 5 oz kgt-- every time,
Preparation C! The a/P ratio f was set to 1.69. The pH of the reaction solution became 11.3, and the reaction time was 30 hours.The C product was taken out, filtered, and dried. As a result of analyzing this using a linear diffraction device, only a very small amount of HAp was observed. This X-ray diffraction pattern is shown in FIG.

口発明の効果Ｊ 本発明によれば、生体材料等として有用なヒドロキシア
パタイトｔ−容易に得ることができ、〕かも再現性よく
所望のＣａ／Ｐ比とすることができるものである。Effects of the Invention According to the present invention, hydroxyapatite, which is useful as a biomaterial, can be easily obtained, and a desired Ca/P ratio can be obtained with good reproducibility.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は実施例１における各反応時間でのｎＨｌＯａ（
ＯＨ）、添加率の関係を示すクラブである。 第２図および第３図はそれぞれ実施例１及び七較例３の
Ｘ線回折パターンである。Figure 1 shows nHlOa (
OH) is a club that shows the relationship between addition rates. FIG. 2 and FIG. 3 are the X-ray diffraction patterns of Example 1 and Comparative Example 3, respectively.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ＣａＨＰＯ＿４・２Ｈ＿２Ｏと水とのスラリーにＣａＯ
及び／またはＣａ（ＯＨ）＿２を添加し、ヒドロキシア
パタイトを製造する方法において、温度５〜７０℃でＣ
ａＯ及び／またはＣａ（ＯＨ）＿２の理論添加量の８０
％まではｐＨを１０以下に保ちながらＣａＯ及び／また
はＣａ（ＯＨ）＿２を徐徐に加え、次いで残量を加えた
後６５℃以上で０．５時間以上熟成することを特徴とす
るヒドロキシアパタイトの製造法。CaO in the slurry of CaHPO_4・2H_2O and water
In a method for producing hydroxyapatite by adding and/or Ca(OH)_2, C at a temperature of 5 to 70°C.
80 of the theoretical addition amount of aO and/or Ca(OH)_2
% of hydroxyapatite, which is characterized by slowly adding CaO and/or Ca(OH)_2 while keeping the pH below 10, then adding the remaining amount, and then aging at 65°C or higher for 0.5 hours or more. Manufacturing method.