KR20210067984A - Method for preparing whitlockite and whitlockite produced by the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 휘트록카이트의 제조방법 및 이에 따라 제조된 휘트록카이트에 관한 것이다. 보다 상세하게는 휘트록카이트의 생산 효율을 높여 상기 휘트록카이트를 대량으로 제조할 수 있는 휘트록카이트의 제조방법과 상기 제조방법에 따라 제조된 휘트록카이트를 제공하기 위한 것이다.[0001] The present invention relates to a method for producing whitrokite and to the whitrokite produced thereby. More particularly, it is to provide a method for manufacturing whitroxite capable of producing the whitroxite in large quantities by increasing the production efficiency of whitroxite, and to provide a whitrokite manufactured according to the manufacturing method.
골 이식 수술에서 자가 골을 이식하는 방법이 사용되는 경우가 보통이다. 그러나, 이와 같은 자가 골 이식방법은 공여부위의 통증, 감염, 혈종, 골절 등과 같은 합병증이 동반될 수 있다는 문제가 있다. 특히, 자가 골 이식을 진행하는데 필요한 만큼의 충분한 양의 이식골은 구하기 어렵다는 단점이 있다(Silber JS, Anderson DG, Daffner SD, Brislin BT, Leland JM, Hilibrand AS, et al. Donor site morbidity after anterior iliac crest bone harvest for single-level anterior cervical discectomy and fusion. Spine. 2003;28(2):134-9). 한편, 자가골 단점을 보완하기 위해 동종골 및 이종골이 개발 되었으나, 자가골에 비해 골형성 능력이 낮아서 자가골에 필적하기 어렵다. 또한 교차 감염이나 항원-항체 반응을 완전히 배제 할 수는 없다는 문제가 있다.Autologous bone grafting is usually used in bone graft surgery. However, such an autologous bone graft method has a problem that complications such as pain at the donor site, infection, hematoma, and fracture may be accompanied. In particular, there is a disadvantage in that it is difficult to obtain a sufficient amount of grafted bone necessary for autologous bone grafting (Silber JS, Anderson DG, Daffner SD, Brislin BT, Leland JM, Hilibrand AS, et al. Donor site morbidity after anterior iliac crest). Bone harvest for single-level anterior cervical discectomy and fusion. Spine. 2003;28(2):134-9). On the other hand, allogeneic and heterogeneous bones have been developed to compensate for the shortcomings of autogenous bone. Also, there is a problem that cross-infection or antigen-antibody reaction cannot be completely excluded.
이러한 단점들을 극복 하고자 인공 골의 개발 및 연구가 많이 진행되어 왔으며, 그 중에서도 수산화인회석(hydroxyapatite: Ca10(PO4)6(OH)2), 이하, 'HAP'이라 한다.) 및 삼인산칼슘(beta tricalcium phopshate: Ca3(PO4)2, 이하, 'β-TCP'이라 한다.)과 같은 합성 생체활성 세라믹은 우수한 생체적합성과 골 전도 능력을 보여주어 이미 골 이식 대체 재료로 임상에서 널리 사용되고 있다. 또한 상술한 HAP과 β-TCP를 혼합한 이상인산칼슘(biphasic calcium phosphate, BCP)은 우수한 생체친화성과 골전도성, 그리고 생분해성을 가지고 있어 현재까지 광범위하게 연구 및 보고되고 있다.(Bagambisa FB, Joos U, Schilli W. Mechanism and structure of the bond between bone and hydroxyapatite ceramics. J Biomed Mater Res 1993;27:1047-1055. Bagambisa FB, Joos U, Schilli W. Mechanism and structure of the bond between bone and hydroxyapatite ceramics. J Biomed Mater Res 1993;27:1047-1055.)In order to overcome these shortcomings, the development and research of artificial bone has been carried out a lot, among them hydroxyapatite (hydroxyapatite: Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ), hereinafter referred to as 'HAP') and calcium triphosphate ( Synthetic bioactive ceramics such as beta tricalcium phopshate: Ca 3 (PO 4 ) 2 , hereinafter referred to as 'β-TCP') show excellent biocompatibility and bone conduction ability, and are already widely used in clinical practice as an alternative material for bone grafts. have. In addition, biphasic calcium phosphate (BCP), which is a mixture of HAP and β-TCP, has excellent biocompatibility, osteoconductivity, and biodegradability, and thus has been extensively studied and reported. (Bagambisa FB, Joos U, Schilli W. Mechanism and structure of the bond between bone and hydroxyapatite ceramics. J Biomed Mater Res 1993;27:1047-1055. Bagambisa FB, Joos U, Schilli W. Mechanism and structure of the bond between bone and hydroxyapatite ceramics. J Biomed Mater Res 1993;27:1047-1055.)
위와 같이 다공구조를 가진 세라믹은 치밀한 형태에 비해 생체 내에 이식하였을 때 혈류와의 접촉면이 넓고 신생 혈관과 주위 골 조직이 쉽게 자라 들어와 유합률을 향상시킬 수 있다.(Chang B-S, Hong K-S, Youn H-J, Ryu H-S, Chung S-S, Park K-W. Osteoconduction at porous hydroxyapatite with various pore configurations. Biomaterials. 2000;21(12):1291-8.)Compared to the dense form of ceramics with a porous structure as described above, when implanted in the living body, the contact surface with the bloodstream is wide, and new blood vessels and surrounding bone tissue grow easily to improve the union rate. (Chang BS, Hong KS, Youn HJ, Ryu HS, Chung SS, Park KW. Osteoconduction at porous hydroxyapatite with various pore configurations. Biomaterials. 2000;21(12):1291-8.)
HAP는 생체 내에서 뼈의 60 내지 70%를 차지하며 생체 내의 뼈를 3차원적인 자가 조립식 정렬을 통해 구성하는 주요 무기물로, 생체 적합성이 우수하고 자연골과 직접적인 결합이 가능하기 때문에 생체 외에서 인공적으로 합성하여 골 이식 재료로 사용된다.(Lee JH, Hwang CJ, Song BW, Koo KH, Chang BS, Lee CK. A prospective consecutive study of instrumented posterolateral lumbar fusion using synthetic hydroxyapatite (Bongros-HA) as a bone graft extender. Journal of biomedical materials research Part A. 2009;90(3):804-10.)HAP accounts for 60 to 70% of bone in vivo and is a major mineral that composes in vivo bone through three-dimensional self-assembly alignment. Because of its excellent biocompatibility and direct bonding with natural bone, HAP can be artificially synthesized in vitro. (Lee JH, Hwang CJ, Song BW, Koo KH, Chang BS, Lee CK. A prospective consecutive study of instrumented posterolateral lumbar fusion using synthetic hydroxyapatite (Bongros-HA) as a bone graft extender Journal of biomedical materials research Part A. 2009;90(3):804-10.)
하지만 골 이식의 목적은 이식재가 궁극적으로는 자기 뼈로 대체되는 것인데, 외부에서 합성한 HAP인 경우에는 생체 내에서 거의 분해되지 않고 잔존하여 자가 골로 완전히 대체되는 것을 방해하는 단점이 있다.However, the purpose of bone grafting is to ultimately replace the graft material with own bone. However, in the case of externally synthesized HAP, it is hardly decomposed in vivo and remains, and thus prevents complete replacement with autogenous bone.
반면에 β-TCP는 비록 HAP만큼 생체 적합성이 우수한 편은 아니지만 생체 내에서 분해가 잘 되는 물질로 알려져 있어서 생체 내에 이식할 경우 점차 분해되어 재생되는 뼈로 대체 되지만, 너무 빨리 흡수되어 자연 골이 충분히 재생될 때까지 지탱해주지 못한다.(Lim JY, Donahue HJ. Cell sensing and response to micro- and nanostructured surfaces produced by chemical and topographic patterning. Tissue engineering. 2007;13(8):1879-91.)On the other hand, although β-TCP is not as biocompatible as HAP, it is known as a material that decomposes well in vivo. (Lim JY, Donahue HJ. Cell sensing and response to micro- and nanostructured surfaces produced by chemical and topographic patterning. Tissue engineering. 2007;13(8):1879-91.)
한편, 생체 내의 뼈와 치아에는 주요 성분인 HAP 외에도 휘트록카이트(whitlockite: Ca18Mg2(HPO4)2(PO4)12, 이하 'WH'라 한다.)라는 마그네슘이 칼슘을 소량 치환한 칼슘 포스페이트 화합물이 존재한다. WH는 뼈와 연골, 담석이나 충치가 생긴 치아, 치석, 결핵조직, 척추 추간판, 대동맥, 아직 돌출되지 않은 치아 등 인체내의 여러 조직에서 발견된 바 있으며 인체 내의 정상 및 병적 조직에 널리 분포되어 있다.On the other hand, in the bones and teeth in the living body, in addition to HAP, which is the main component, magnesium called whitlockite (Ca 18 Mg 2 (HPO 4 ) 2 (PO 4 ) 12 , hereinafter referred to as 'WH') substituted a small amount of calcium. Calcium phosphate compounds are present. WH has been found in various tissues in the human body, such as bone and cartilage, gallstones or tooth decayed teeth, calculus, tuberculosis tissue, intervertebral discs, aorta, and teeth that have not yet protruded, and is widely distributed in normal and pathological tissues in the human body.
1941년 광물학자 Whitlock가 X-ray diffraction을 이용하여 인회암(phosphate rocks) 속에서 TCP를 발견한 것을 기념하고자, Frondel은 TCP를 Whitlockite라 이름 지었다. 비록 당시 Whitlock이 발견한 결정체는 실제로 Mg2 +이 Ca2+을 소량 치환한 물질 이였지만 이 명칭은 아직까지 사용되고 있다.To commemorate the discovery of TCP in phosphate rocks by mineralogist Whitlock in 1941 using X-ray diffraction, Frondel named TCP Whitlockite. Although at the time this Whitlock found crystals actually Mg + 2, but the material is a small amount of substitution of Ca 2+, the name is already in use by.
이러한 whitlockite는 그 구조나 조성상 뼈 또는 치아에 적합한 재료로 알려져 있다. 또한 WH의 Ca/P의 비율은 약 1.43:1인데, HAP의 조성비인 1.67:1보다 β-TCP의 조성비인 1.5:1에 더 가까운 조성을 가지고 있어 WH는 HAP보다 β-TCP와 더 유사한 성질을 가지고 있다고 할 수 있다. 또한 whitlockite와 HAP이 일정한 함량으로 사용되는 경우 인체의 골 또는 치아 조직을 수복하는 등의 용도로 사용하는데 보다 적합할 수 있다.Such whitlockite is known as a material suitable for bone or teeth due to its structure or composition. In addition, the Ca/P ratio of WH is about 1.43:1, and it has a composition closer to the composition ratio of β-TCP, which is 1.5:1, than that of HAP, 1.67:1, so WH has properties more similar to β-TCP than HAP. can be said to have In addition, when whitlockite and HAP are used in a certain amount, it may be more suitable for use in the restoration of human bone or tooth tissue.
그럼에도 불구하고 WH는 그 활용 정도가 미미하였는데, 이는 종래의 기술에서 WH를 여러 가지 방법으로 합성하는 실험이 진행되어 왔지만, 이를 높은 순도로 얻는데 상당한 어려움이 있었다. 또한 고순도의 WH를 얻을 수 있도록 하는 종래의 방법에 따라 WH에 대한 합성을 진행하면, 실제 나타나는 생산 수율이 상당히 낮다는 문제를 가진다. 따라서 종래의 방법에 따라 공정에 대한 스케일 업을 통하여 대량 생산을 통해 WH를 제조할 수 없다는 문제가 있다.Nevertheless, the degree of utilization of WH was insignificant, and although experiments for synthesizing WH in various ways have been conducted in the prior art, there was considerable difficulty in obtaining it in high purity. In addition, when synthesizing WH according to the conventional method for obtaining high-purity WH, there is a problem that the actual production yield is considerably low. Therefore, there is a problem in that WH cannot be manufactured through mass production through scale-up of the process according to the conventional method.
나아가, 일정한 경우 상기 WH를 제조하는 경우 일정량의 HAP 동시에 생산되는데 이를 일정한 범위로 조절할 수가 없었다. 따라서 WH 및 HAP을 혼합한 인공 골을 사용하는 경우, 골 또는 치아에 적용하기 위한 적절한 함량을 가지는 WH 및 HAP의 혼합물을 얻는 것이 불가능하고, 제조된 WH와 HAP을 일정한 범위로 혼합하여 사용할 수 밖에 없다는 문제가 있다.Furthermore, in a certain case, when the WH is produced, a certain amount of HAP is simultaneously produced, but it cannot be controlled within a certain range. Therefore, when using artificial bone mixed with WH and HAP, it is impossible to obtain a mixture of WH and HAP having an appropriate content for application to bone or teeth, and it is only possible to mix and use the prepared WH and HAP within a certain range. There is a problem that there is no
선행기술 1(KR 10-2014-0020605 A)은 고온의 열처리 공정 및 세척 공정 없이 휘트록카이트를 제조할 수 있고, 공정단순화 및 나노 크기의 고순도 휘트록카이트 분말을 대량을 생산방법을 개시하고 있다. 다만, 선행기술 1은 고정의 단순화를 진행한 점에 다른 선행기술에 비하여 의의가 있으나, 랩 단위의 소규모 공정을 범어 실제 선행기술 1에 제시된 실시예에 따라 공정을 스케일 업 하는 경우 고순도의 나노입자를 수득하기 어렵다는 문제를 가진다. 즉, 종래 기술에 있어 고순도의 휘트록카이트를 수득하는 공정이 복잡하고, 그러한 복잡한 공정에 불구하고 수득되는 휘트록카이트의 양이 매우 제한적이었다. 따라서 위 선행기술 1은, 다른 종래 기술에 비하여 상대적으로 공정이 간단하다는 장점으로 대량 생산의 가능성을 언급한 것으로 보이다. 그러나 위 선행기술 1에 대하여 공정의 스케일 업을 적용하는 경우 고순도의 나노입자를 만들 수 없다. 그러므로 선행기술 1에 의하는 경우에도 산업적으로 의미가 있는 정도의 대량생산이 불가능하다는 한계를 가진다.Prior Art 1 (KR 10-2014-0020605 A) discloses a method for producing whitrockite without a high-temperature heat treatment process and washing process, simplification of the process and mass production of nano-sized high-purity whitrokite powder. . However, prior art 1 is significant compared to other prior art in that it simplifies the fixation, but when the process is scaled up according to the embodiment presented in the actual prior art 1 by performing a small-scale process in a lab unit, high-purity nanoparticles has the problem of being difficult to obtain. That is, in the prior art, a process for obtaining high-purity whitrokite is complicated, and despite such a complicated process, the amount of whitrokite obtained is very limited. Therefore, it seems that the above prior art 1 mentioned the possibility of mass production with the advantage that the process is relatively simple compared to other prior art. However, when the scale-up of the process is applied to the above prior art 1, high-purity nanoparticles cannot be produced. Therefore, even in the case of prior art 1, there is a limit that mass production to an industrially meaningful degree is impossible.
선행기술 2(KR 10-2014-0020605 A)는 구강용 조성물을 제시하면서, Ca20-yXy(HPO4)2(PO4)12의 화학식을 가지는 휘트록카이트를 개시하고 있다. 그러면서 휘트록카이트를 제조하는 구체적인 예시로는 선행기술 1과 마찬가지로 칼슘 이온 공급 물질이 수산화 칼슘(Ca(OH)2), 양이온(X) 공급 물질이 수산화 마그네슘(Mg(OH)2), 인산 공급 물질이 인산(H3PO4)인 경우와 칼슘 이온 공급 물질이 칼슘 나이트레이트(Ca(NO3)2)이고, 양이온 공급 물질이 마그네슘 나이트레이트(Mg(NO3)2)이며 인산 공급 물질이 인산 인산(H3PO4)인 경우를 개시하고 있다. 그러나 위 예시에 의하는 경우 랩 단위에서 소량의 휘트록카이트를 생성하는 것은 가능하지만, 공정을 스케일 업 시켜 대량 생산 공정으로 적용하는 경우 랩 단위의 실험과 달리 휘트록카이트가 생성되지 않는다는 문제를 가진다.Prior art 2 (KR 10-2014-0020605 A) discloses a composition for oral cavity, and discloses whitrokite having a chemical formula of Ca 20 -y X y (HPO 4 ) 2 (PO 4 ) 12 . Meanwhile, as a specific example of manufacturing whitrokite, as in Prior Art 1, the calcium ion supply material is calcium hydroxide (Ca(OH)2), the cation (X) supply material is magnesium hydroxide (Mg(OH)2), and phosphoric acid is supplied. When the material is phosphoric acid (H 3 PO 4 ) and the calcium ion source material is calcium nitrate (Ca(NO 3 ) 2 ), the cation source material is magnesium nitrate (Mg(NO 3 ) 2 ) and the phosphoric acid source material is Phosphoric acid Phosphoric acid (H 3 PO 4 ) is disclosed. However, according to the above example, although it is possible to produce a small amount of whitrokite in a lab unit, when the process is scaled up and applied to a mass production process, unlike the lab unit experiment, there is a problem in that whitlockite is not generated. .
선행기술 3(JP 4522549 B1)은 휘트록카이트의 제조방법을 개시하면서, 수산화칼슘 및 수산화마그네슘과 함께, 인산수소칼슘(CaHPO4)을 혼합하는 구성을 제시하고 있다. 그러나 위 선행기술 3에 의하는 경우 제조된 휘트록카이트의 순도 및 결정질의 형태가 불리할 뿐만 아니라, 소량 생산에 의하는 경우에만 활용되고 공정에 대한 스케일 업을 적용하여 대량생산으로 합성하는 경우 랩 단위의 실험과 달리 휘트록카이트가 생성되지 않는다는 문제를 가진다.Prior Art 3 (JP 4522549 B1) discloses a method for producing whitrokite, and suggests a configuration in which calcium hydrogen phosphate (CaHPO 4 ) is mixed together with calcium hydroxide and magnesium hydroxide. However, in the case of the above prior art 3, the purity and crystalline form of the manufactured whitrokite are disadvantageous, and it is used only in the case of small-volume production and is synthesized in mass production by applying scale-up to the process. Unlike the unit experiment, there is a problem that whitrokite is not generated.
본 발명의 목적은 공정을 단순화 하면서도 고순도의 휘트록카이트를 제조할 수 있는 휘트록카이트를 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for preparing whitrokite capable of producing high-purity whitrokite while simplifying the process.
본 발명의 목적은 스케일 업 공정에 적용될 수 있는 것으로서, 산업적으로 의미 있는 정도의 대량 생산에 적용할 수 있는 휘트록카이트를 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for producing whitlockite that can be applied to a scale-up process and can be applied to industrially meaningful mass production.
본 발명의 다른 목적은 휘트록카이트와 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite, HAP)의 혼합률을 제어할 수 있는 휘트록카이트 및 하이드록시아파타이트의 혼합물의 생성방법을 제조하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to prepare a method for producing a mixture of whitrokite and hydroxyapatite capable of controlling the mixing rate of whitroxite and hydroxyapatite (HAP).
본 발명의 다른 목적은 상기 휘트록카이트 또는 상기 휘트록카이트 및 하이드록시아파타이트의 혼합물을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide the above whitrokite or a mixture of the above whitrokite and hydroxyapatite.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 휘트록카이트의 제조방법은 칼슘(Ca) 이온 공급물질을 포함하는 제1 용액, 마그네슘(Mg) 이온 공급 물질을 포함하는 제2 용액 및 인산(PO4) 공급물질을 포함하는 제3 용액을 혼합하는 전구체 용액 제조단계; 상기 전구체 용액을 열처리 하는 열처리 단계; 및 상기 열처리 단계 이후에 상기 용액에 생성된 침전물을 분리 및 정제하는 단계를 포함하는 것이다.In order to achieve the above object, a method for producing whitrockite according to an embodiment of the present invention includes a first solution containing a calcium (Ca) ion supply material, a second solution containing a magnesium (Mg) ion supply material, and Phosphoric acid (PO 4 ) A precursor solution preparation step of mixing a third solution containing the feed material; a heat treatment step of heat-treating the precursor solution; and separating and purifying the precipitate generated in the solution after the heat treatment step.
상기 휘트록카이트의 제조방법에 있어서, 상기 칼슘 이온 공급물질은 하이포아염소산칼슘(calcium hypochlorite), 과염소산칼슘(calcium perchlorate), 브로민화 칼슘(calcium bromide), 아이오딘화 칼슘(Calcium iodide), 질산칼슘(calcium nitrate), 염화칼슘(Calcium chloride) 아세트산칼슘(calcium acetate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것일 수 있다.In the manufacturing method of the whitrokite, the calcium ion supply material is calcium hypochlorite, calcium perchlorate, calcium bromide, calcium iodide, nitric acid It may be any one selected from the group consisting of calcium nitrate, calcium chloride, calcium acetate, and mixtures thereof.
상기 휘트록카이트의 제조방법에 있어서, 상기 마그네슘 이온 공급물질은 과염소산마그네슘(magnesium perchlorate), 브로민화마그네슘(magnesium bromide), 염화 마그네슘(magnesium chloride), 황화마그네슘(magnesium sulfide), 질산마그네슘(magnesium nitrate), 아세트산마그네슘(magnesium acetate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것일 수 있다.In the manufacturing method of whitrokite, the magnesium ion supply material is magnesium perchlorate, magnesium bromide, magnesium chloride, magnesium sulfide, magnesium nitrate (magnesium nitrate) ), magnesium acetate, and mixtures thereof may be any one selected from the group consisting of.
상기 휘트록카이트의 제조방법에 있어서, 상기 인산 공급물질은 인산칼슘(calcium phosphate), 메타인산칼슘(calcium metaphosphate), 인산칼륨(potassium phosphate), 인산이수소칼륨(Potassium dihydrogen phosphate), 인산나트륨(Sodium Phosphate), 인산수소이나트륨(sodium hydrogen phosphate), 인산마그네슘(magnesium phosphate), 인산수소마그네슘(magnesium hydrogenphosphate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 더 포함하는 것일 수 있다.In the manufacturing method of whitrokite, the phosphate supply material is calcium phosphate, calcium metaphosphate, potassium phosphate, potassium dihydrogen phosphate (Potassium dihydrogen phosphate), sodium phosphate ( Sodium Phosphate), disodium hydrogen phosphate (sodium hydrogen phosphate), magnesium phosphate (magnesium phosphate), magnesium hydrogen phosphate (magnesium hydrogenphosphate), and may further include any one selected from the group consisting of mixtures thereof.
상기 휘트록카이트의 제조방법에 있어서, 전구체 용액 제조단계는 제1 용액 및 제2 용액을 혼합하여 혼합용액을 제조한 후 상기 혼합용액에 제3 용액을 혼합하는 것일 수 있다.In the manufacturing method of whitrokite, the precursor solution preparation step may be to prepare a mixed solution by mixing the first solution and the second solution, and then mix the third solution with the mixed solution.
상기 휘트록카이트의 제조방법에 있어서, 전구체 용액 제조단계는 제1 용액; 제2 용액 및 제3 용액을 동시에 혼합하는 것일 수 있다.In the method for producing whitrokite, the step of preparing the precursor solution comprises: a first solution; The second solution and the third solution may be mixed at the same time.
상기 휘트록카이트의 제조방법에 있어서, 칼슘이온 공급물질과 마그네슘 이온 공급물질의 혼합비율은 Ca2+ : Mg2+의 몰비가 10 : 1 내지 1 : 4인 것일 수 있다.In the manufacturing method of whitrokite, the mixing ratio of the calcium ion supply material and the magnesium ion supply material may have a molar ratio of Ca 2+ : Mg 2+ of 10:1 to 1:4.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 휘트록카이트 및 하이드록시아파타이트 혼합체의 제조방법은 칼슘(Ca) 이온 공급물질을 포함하는 제1 용액, 마그네슘(Mg) 이온 공급 물질을 포함하는 제2 용액 및 인산(PO4) 공급물질을 포함하는 제3 용액을 혼합하는 전구체 용액 제조단계; 상기 전구체 용액에 제3 용액 이외의 다른 인산(PO4) 공급물질을 포함하는 제4 용액을 혼합하는 단계; 상기 전구체 용액을 열처리 하는 열처리 단계; 및 상기 열처리 단계 이후에 상기 용액에 생성된 침전물을 분리 및 정제하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a method for preparing a mixture of whitrokite and hydroxyapatite includes a first solution containing a calcium (Ca) ion supply material, a second solution containing a magnesium (Mg) ion supply material, and phosphoric acid. (PO 4 ) A precursor solution preparation step of mixing a third solution containing the feed material; mixing a fourth solution containing a phosphoric acid (PO 4 ) supply material other than the third solution with the precursor solution; a heat treatment step of heat-treating the precursor solution; and separating and purifying the precipitate generated in the solution after the heat treatment step.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 휘트록카이트는 상기 휘트록카이트의 제조방법으로 제조된 것일 수 있다.Whitrokite according to another embodiment of the present invention may be prepared by the method for preparing whitroxite.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 휘트록카이트 및 하이드록시아파타이트 혼합체는 상기 휘트록카이트 및 하이드록시아파타이트 혼합체의 제조방법으로 제조된 것일 수 있다.The mixture of whitroxite and hydroxyapatite according to another embodiment of the present invention may be prepared by the method for preparing the mixture of whitrokite and hydroxyapatite.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 일 실시예에 따른 휘트록카이트의 제조방법은 칼슘(Ca) 이온 공급물질을 포함하는 제1 용액, 마그네슘(Mg) 이온 공급 물질을 포함하는 제2 용액 및 인산(PO4) 공급물질을 포함하는 제3 용액을 혼합하는 전구체 용액 제조단계; 상기 전구체 용액을 열처리 하는 열처리 단계; 및 상기 열처리 단계 이후에 상기 용액에 생성된 침전물을 분리 및 정제하는 단계를 포함하는 것이다.The manufacturing method of whitrokite according to an embodiment of the present invention includes a first solution containing a calcium (Ca) ion supply material, a second solution containing a magnesium (Mg) ion supply material, and a phosphoric acid (PO 4 ) supply material A precursor solution preparation step of mixing a third solution containing; a heat treatment step of heat-treating the precursor solution; and separating and purifying the precipitate generated in the solution after the heat treatment step.
본 발명에서 말하는 휘트록카이트는 휘트록카이트 나노결정(whitolocite nanocrystals)를 포함한다. 또한 본 발명에서 말하는 휘트록카이트는 구, 막대, 판, 다각형, 쌀알 및 큐빅으로 이루어진 군에서 선택된 어느 한 종 이사상의 형상을 가지는 것일 수 있다.Whitrolocite as referred to in the present invention includes whitolocite nanocrystals. In addition, whitrokite referred to in the present invention may have a shape of at least one selected from the group consisting of a sphere, a rod, a plate, a polygon, a grain of rice, and a cubic.
상기 용액의 용매는 물, 유기용매, 산-염기 무기용매 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있다. 바람직하게 상기 용매는 물, 올레산, 메탄올, 에탄올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것일 수 있다.The solvent of the solution may be selected from the group consisting of water, an organic solvent, an acid-base inorganic solvent, and a mixture thereof. Preferably, the solvent may be any one selected from the group consisting of water, oleic acid, methanol, ethanol, and mixtures thereof.
바람직하게, 상기 전구체 용액 제조단계에 있어서 상기 제1 내지 제3 용액을 한번에 혼합하는 경우 각 용액의 용매는 물 100 중량부에 대하여 올레산이 0.001 내지 1 중량부로 혼합된 혼합용매를 사용할 수 있다. 상기 혼합용매에 의하는 경우 상기 각 용액을 한번에 혼합하면서 휘트록카이트가 생성되게 할 수 있기 때문에 공정 단순화에 상당히 유리할 수 있다. 특히 공정을 대형화시킨 스케일 업 공정에서도 안정적인 생산 수율이 유지되게 할 수 있게 한다.Preferably, in the case of mixing the first to third solutions at once in the precursor solution preparation step, the solvent of each solution may be a mixed solvent in which 0.001 to 1 parts by weight of oleic acid is mixed with respect to 100 parts by weight of water. In the case of using the mixed solvent, since whitrokite can be produced while mixing each of the solutions at once, it can be quite advantageous to simplify the process. In particular, it makes it possible to maintain a stable production yield even in a scale-up process with a large-scale process.
상기 열처리 단계는 휘트록카이트가 합성되면서 높은 순도와 함께 안정적인 나노입자를 생성 및 유지되는데 중요한 역할을 한다. 한편, 종래의 기술은 상대적으로 고온에서 열처리를 진행하는 방법을 사용한다. 그러나 상대적인 고온의 열처리를 진행하는 방법은 랩단위의 소규모 공정에서는 휘트록카이트가 형성 및 유지되는데 별다른 문제가 없지만, 스케일 업 된 공정으로 진행하는 경우 소규모로 생산을 진행하는 경우와 달리 휘트록카이트가 생성되지 않거나, 결정질이 크게 저하되거나 입자가 커지면서 하이드록시아파타이트 등 다른 결정이 형성되는 등의 문제가 발생하게 된다. 이는 스케일 업 된 공정에서는 열분산, 용액의 혼합, 원료 용액의 이송 등에 있어 큰 차이를 유발하기 때문이다. 따라서 열처리 공정은 그 열처리 온도가 낮을수록 대형 공정에서도 소규모 공정과 동일한 품질 및 수율을 나타나게 할 수 있다.The heat treatment step plays an important role in generating and maintaining stable nanoparticles with high purity while whitrokite is synthesized. Meanwhile, the prior art uses a method of performing heat treatment at a relatively high temperature. However, in the method of performing heat treatment at relatively high temperatures, there is no problem in the formation and maintenance of whitrokite in a small-scale process in a lab unit. However, in the case of a scale-up process, whitrokite is not produced in a small-scale production process unlike in the case of small-scale production. Problems such as the formation of other crystals such as hydroxyapatite are not generated, or the crystallinity is greatly reduced or the particles are enlarged. This is because in the scale-up process, there is a big difference in heat dissipation, solution mixing, and raw material solution transfer. Therefore, in the heat treatment process, the lower the heat treatment temperature, the same quality and yield can be exhibited even in a large-scale process as in a small-scale process.
상기 열처리 단계는 30 내지 150℃로 열처리 되는 것일 수 있다. 바람직하게 상기 열처리 단계는 50 내지 90℃로 열처리 된 것일 수 있다. 본 발명에 따른 제조방법의 경우 상기 온도 범위에 의하는 경우 상대적으로 저온에서 순도 높은 휘트록카이트가 안정적으로 생산될 수 있고, 특히 스케일업 된 공정에서도 입자의 성상; 순도 및 수율이 그대로 유지될 수 있다.The heat treatment step may be heat treatment at 30 to 150 ℃. Preferably, the heat treatment step may be a heat treatment at 50 to 90 ℃. In the case of the manufacturing method according to the present invention, according to the above temperature range, whitlockite with high purity can be stably produced at a relatively low temperature, and in particular, the properties of particles even in a scale-up process; Purity and yield can be maintained.
바람직하게 상기 열처리 단계는 8 내지 36 시간 동안 진행되는 것일 수 있다. 상기 온도 범위에서 열처리를 8 시간 미만으로 진행하는 경우 휘트록카이트가 생성되고 일정한 입자로 성장하기 어렵다는 문제가 있다. 반면 36 시간을 초과하는 경우 입자가 커지면서 형상 및 구조나 저하되어, 휘트록카이트를 얻기 어렵다는 문제를 가진다. 특히 공정의 규모가 커질수록 위 시간 조건에 따른 휘트록카이트의 품질 및 수율 문제가 크게 변화될 수 있다.Preferably, the heat treatment step may be performed for 8 to 36 hours. If the heat treatment is performed in the above temperature range for less than 8 hours, there is a problem in that whitlockite is generated and it is difficult to grow into regular particles. On the other hand, when it exceeds 36 hours, the shape and structure are deteriorated as the particles grow larger, and there is a problem in that it is difficult to obtain whitlockite. In particular, as the scale of the process increases, the quality and yield problems of whitrokite according to the above time conditions may change significantly.
더 바람직하게 상기 열처리 단계는 12 내지 24 시간 동안 진행되는 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 스케일업 된 공정 적용시에도 형상, 안정성 및 수득량이 일정한 휘트록카이트를 제조할 수 있다.More preferably, the heat treatment step may be performed for 12 to 24 hours. If according to the above range, even when the scale-up process is applied, it is possible to manufacture whitlockite having a constant shape, stability, and yield.
상기 휘트록카이트의 제조방법에 있어서, 상기 칼슘 이온 공급물질은 하이포아염소산칼슘(calcium hypochlorite), 과염소산칼슘(calcium perchlorate), 브로민화 칼슘(calcium bromide), 아이오딘화 칼슘(Calcium iodide), 질산칼슘(calcium nitrate), 염화칼슘(Calcium chloride) 아세트산칼슘(calcium acetate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것일 수 있다.In the manufacturing method of the whitrokite, the calcium ion supply material is calcium hypochlorite, calcium perchlorate, calcium bromide, calcium iodide, nitric acid It may be any one selected from the group consisting of calcium nitrate, calcium chloride, calcium acetate, and mixtures thereof.
바람직하게 상기 칼슘이온 공급물질은 염화칼슘인 것일 수 있다. 염화칼슘에 의하는 경우 저온공정, 대형공정에서도 안정적인 반응을 나타낼 수 있을 뿐만 아니라, 각 용액의 혼합하는데 있어서 상당한 공정의 단순화를 달성할 수 있다. 특히 상기 염화칼슘을 사용하는 경우 수산화칼슘이나, 기타 다른 칼슘 이온 공급물질에 비하여 휘트록카이트의 입자 형태, 순도 및 수율이 상당히 높아지는 장점을 가지게 된다.Preferably, the calcium ion supply material may be calcium chloride. In the case of calcium chloride, a stable reaction can be exhibited even in low-temperature processes and large-scale processes, and considerable simplification of the process can be achieved in mixing each solution. In particular, when the calcium chloride is used, the particle shape, purity, and yield of whitrokite are significantly increased compared to calcium hydroxide or other calcium ion supply materials.
상기 휘트록카이트의 제조방법에 있어서, 상기 마그네슘 이온 공급물질은 과염소산마그네슘(magnesium perchlorate), 브로민화마그네슘(magnesium bromide), 염화 마그네슘(magnesium chloride), 황화마그네슘(magnesium sulfide), 질산마그네슘(magnesium nitrate), 아세트산마그네슘(magnesium acetate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것일 수 있다.In the manufacturing method of whitrokite, the magnesium ion supply material is magnesium perchlorate, magnesium bromide, magnesium chloride, magnesium sulfide, magnesium nitrate (magnesium nitrate) ), magnesium acetate, and mixtures thereof may be any one selected from the group consisting of.
바람직하게 상기 마그네슘 이온 공급물질은 염화마그네슘인 것일 수 있다. 염화마그네슘에 의하는 경우 저온공정, 대형공정에서도 안정적인 반응을 나타낼 수 있을 뿐만 아니라, 각 용액의 혼합하는데 있어서 상당한 공정의 단순화를 달성할 수 있다. 특히 상기 염화마그네슘을 사용하는 경우 수산화마그네슘이나, 기타 다른 마그네슘 이온 공급물질에 비하여 휘트록카이트의 입자 형태, 순도 및 수율이 상당히 높아지는 장점을 가지게 된다.Preferably, the magnesium ion supply material may be magnesium chloride. In the case of magnesium chloride, a stable reaction can be exhibited even in a low-temperature process and a large-scale process, and considerable simplification of the process can be achieved in mixing each solution. In particular, when the magnesium chloride is used, the particle shape, purity, and yield of whitrokite are significantly increased compared to magnesium hydroxide or other magnesium ion supply materials.
상기 휘트록카이트의 제조방법에 있어서, 상기 인산 공급물질은 인산칼슘(calcium phosphate), 메타인산칼슘(calcium metaphosphate), 인산칼륨(potassium phosphate), 인산이수소칼륨(Potassium dihydrogen phosphate), 인산나트륨(Sodium Phosphate), 인산수소이나트륨(sodium hydrogen phosphate), 인산마그네슘(magnesium phosphate), 인산수소마그네슘(magnesium hydrogenphosphate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 더 포함하는 것일 수 있다.In the manufacturing method of whitrokite, the phosphate supply material is calcium phosphate, calcium metaphosphate, potassium phosphate, potassium dihydrogen phosphate (Potassium dihydrogen phosphate), sodium phosphate ( Sodium Phosphate), disodium hydrogen phosphate (sodium hydrogen phosphate), magnesium phosphate (magnesium phosphate), magnesium hydrogen phosphate (magnesium hydrogenphosphate), and may further include any one selected from the group consisting of mixtures thereof.
바람직하게 상기 제3 용액에 있어서 상기 인산 공급물질은 인산수소이나트륨(sodium hydrogen phosphate)인 것일 수 있다. 상기 인산수소이나트륨에 의하는 경우 상술한 저온공정, 대형공정에서도 안정적인 반응을 나타낼 수 있을 뿐만 아니라, 각 용액의 혼합하는데 있어서 상당한 공정의 단순화를 달성할 수 있다. 특히 상기 인산수소이나트륨이 아닌 다른 인산 공급물질의 경우 스케일 업을 진행하는 경우 효과적인 반응이 진행되지 않으므로, 스케일업 된 공정에서 일정한 순도 및 입자형상을 가지는 휘트록카이트를 제조할 수 없다. 구체적으로 인산(phosphoric acid)으로는 μg 내지 mg 단위로 휘트록카이트를 생산하는 랩단위 소규모 실험 범위를 범어서는 경우 일정한 순도 및 입자형상을 가지는 휘트록카이트를 제조할 수 없다는 문제를 가진다. 따라서 인산을 사용하는 경우 실질적으로 산업적으로 의미 있는 정도의 대량 생산이 불가능하다는 문제를 가진다. 또한 인산칼슘, 메타인산칼슘, 인산칼륨(potassium phosphate), 인산이수소칼륨, 인산이수소나트륨(monobasic sodium phosphate), 인산마그네슘(magnesium phosphate), 인산수소마그네슘(magnesium hydrogenphosphate) 역시 상기 인산과 유사한 정도의 소규모 범위를 넘어서는 대량 제조공정에서는 일정한 일정한 순도 및 입자형상을 가지는 휘트록카이트를 제조할 수 없다.Preferably, in the third solution, the phosphoric acid supply material may be sodium hydrogen phosphate. In the case of the disodium hydrogen phosphate, it is possible to exhibit a stable reaction in the above-described low-temperature process and large-scale process, as well as to achieve significant process simplification in mixing each solution. In particular, in the case of a phosphoric acid supply material other than the disodium hydrogen phosphate, when the scale-up is performed, an effective reaction does not proceed, and thus whitlockite having a constant purity and a particle shape cannot be produced in the scale-up process. Specifically, when a small-scale laboratory experiment range for producing whitrokite in a μg to mg unit with phosphoric acid is exceeded, there is a problem in that whitrokite having a certain purity and particle shape cannot be prepared. Therefore, when phosphoric acid is used, there is a problem in that mass production of an industrially meaningful level is practically impossible. In addition, calcium phosphate, calcium metaphosphate, potassium phosphate, potassium dihydrogen phosphate, monobasic sodium phosphate, magnesium phosphate, and magnesium hydrogenphosphate are also similar to the above phosphate. Whitrokite having a certain purity and particle shape cannot be manufactured in a mass manufacturing process beyond the small scale of
그러나 상기 인산수소이나트륨을 사용하는 경우 KG 단위의 휘트록카이트를 생산하는 공정에서도 휘트록카이트의 형상, 순도 및 수율이 그대로 유지될 수 있다. 따라서 대량생성 공정으로 휘트록카이트를 제조하는 경우 인산수소이나트륨을 사용하는 것이 가장 바람직하다.However, in the case of using the disodium hydrogen phosphate, the shape, purity, and yield of whitrokite may be maintained even in the process of producing whitrokite in units of KG. Therefore, it is most preferable to use disodium hydrogen phosphate in the case of producing whitrokite by a mass production process.
상기 휘트록카이트의 제조방법에 있어서, 전구체 용액 제조단계는 제1 용액 및 제2 용액을 혼합하여 혼합용액을 제조한 후 상기 혼합용액에 제3 용액을 혼합하는 것일 수 있다.In the manufacturing method of whitrokite, the precursor solution preparation step may be to prepare a mixed solution by mixing the first solution and the second solution, and then mix the third solution with the mixed solution.
상기와 같이 제1 용액 및 제2 용액을 혼합한 뒤에 다시 제3 용액을 혼합하는 경우 보다 다양한 칼슘 이온 공급물질, 마그네슘 이온 공급물질 및 인산을 사용하면서 휘트록카이트를 제조할 수 있다. When the third solution is mixed again after mixing the first solution and the second solution as described above, whitrokite can be prepared using more various calcium ion supply materials, magnesium ion supply materials, and phosphoric acid.
바람직하게, 전구체 용액 제조단계는 제1 용액 및 제2 용액을 혼합하여 혼합용액을 제조한 후 상기 혼합용액을 제3 용액에 적하하여 혼합하는 것일 수 있다. Preferably, the precursor solution preparation step may be to prepare a mixed solution by mixing the first solution and the second solution, and then add the mixed solution dropwise to the third solution and mix.
반대로 칼슘 이온 공급물질 및 마그네슘 이온 공급물질의 혼합물에 대하여 일정한 양의 인산을 적하시켜 첨가하는 경우 칼슘 이온 공급물질, 마그네슘 이온 공급물질 및 인산 공급물질로 사용할 수 있는 화합물의 종류가 비교적 다양할 수 있다. 그러나 일정 규모 이상으로 공정의 스케일 업을 진행하면 휘트록카이트의 순도나 입자형상 및 수율이 크게 저하되는 문제가 있다.Conversely, when a certain amount of phosphoric acid is added dropwise to the mixture of the calcium ion supply material and the magnesium ion supply material, the types of compounds that can be used as the calcium ion supply material, the magnesium ion supply material, and the phosphoric acid supply material may be relatively diverse. . However, if the process is scaled up to a certain scale or more, there is a problem in that the purity, particle shape, and yield of whitrokite are greatly reduced.
그러나 상술한 바와 같이 인산 공급물에 대하여 칼슘 이온 공급물질 및 마그네슘 이온 공급물질의 혼합물을 적하하여 첨가하는 경우 이온 공급물질, 마그네슘 이온 공급물질 및 인산 공급물질로 사용할 수 있는 화합물이 제한적이지만, 공정이 스케일 업 되어도 제조되는 휘트록카이트의 순도나 입자형상 및 수율이 유지될 수 있는 장점을 가진다. 따라서, 이 경우 산업적으로 의미 있는 정도의 대량생산을 진행하는데 적합할 수 있다.However, as described above, when a mixture of a calcium ion supply material and a magnesium ion supply material is added dropwise to the phosphoric acid supply, the compounds that can be used as the ion supply material, the magnesium ion supply material and the phosphoric acid supply material are limited, but the process is difficult. It has the advantage of being able to maintain the purity, particle shape, and yield of the whitrokite produced even after being scaled up. Therefore, in this case, it may be suitable for industrially meaningful mass production.
상기 휘트록카이트의 제조방법에 있어서, 전구체 용액 제조단계는 제1 용액; 제2 용액 및 제3 용액을 동시에 혼합하는 것일 수 있다.In the method for producing whitrokite, the step of preparing the precursor solution comprises: a first solution; The second solution and the third solution may be mixed at the same time.
상기 범위에 의하는 경우 공정의 단순화로 공정 효율이 높아지는 장점을 가진다. 특히 대형 공정에서 적용하는 경우 그 이점이 크다. 다만, 사용할 수 있는 칼슘 이온 공급물질, 마그네슘 이온 공급물질 및 인산의 종류가 제한적이라는 문제가 있다. 예를 들어, 수산화칼슘, 수산화마그네슘 및 인산을 혼합하는 경우 반응이 급격하게 일어나기 때문에 위 공정에 의하여 휘트록카이트를 생산할 수 없다는 문제가 있다. 이는 대형 공정은 물론, 소규모 공정에서는 휘트록카이트가 생성되기 더 어렵다는 문제가 있다.According to the above range, there is an advantage in that process efficiency is increased by simplification of the process. In particular, when applied in large-scale processes, the advantage is great. However, there is a problem that the types of calcium ion supply material, magnesium ion supply material, and phosphoric acid that can be used are limited. For example, when calcium hydroxide, magnesium hydroxide and phosphoric acid are mixed, there is a problem in that whitrokite cannot be produced by the above process because the reaction occurs rapidly. This has a problem in that whitrokite is more difficult to be produced in a large-scale process as well as in a small-scale process.
바람직하게 제1 용액; 제2 용액 및 제3 용액을 동시에 혼합하는 경우 칼슘 이온 공급물질은 염화칼슘, 마그네슘 공급물질은 염화마그네슘 이고, 인산은 인산수소이나트륨인 것일 수 있으며, 공정이 스케일 업 된 대형 공정에 적용하는 것일 수 있다. 위 경우 대형 공정에서 물질의 반응과 스케일 업에 의해 각 물질의 접촉 및 반응하는 환경에서 효과적으로 우수한 순도, 성상 및 수율을 가지는 휘트록카이트를 제조할 수 있다.preferably a first solution; When the second solution and the third solution are mixed at the same time, the calcium ion supply material may be calcium chloride, the magnesium supply material may be magnesium chloride, and the phosphoric acid may be disodium hydrogen phosphate, and the process may be applied to a scale-up large-scale process. . In the above case, by the reaction and scale-up of materials in a large-scale process, whitrokite having excellent purity, properties and yield can be effectively produced in the environment in which each material is contacted and reacted.
상기 휘트록카이트의 제조방법에 있어서, 칼슘이온 공급물질과 마그네슘 이온 공급물질의 혼합비율은 Ca2+ : Mg2+의 몰비가 10 : 1 내지 1 : 4인 것일 수 있다.In the manufacturing method of whitrokite, the mixing ratio of the calcium ion supply material and the magnesium ion supply material may have a molar ratio of Ca 2+ : Mg 2+ of 10:1 to 1:4.
몰비가 상기 범위를 벗어나는 경우 휘트록카이트 아니라 뉴베리아이트(newberyite), 하이드록시아파타이트 등이 생성되거나 제어할 수 없는 범위로 휘트록카이트와 뉴베리아이트, 하이드록시아파타이트, 솔라이트(brushite) 등이 함께 생성되는 문제가 있다. 따라서 위 범위를 벗어나는 경우 순도 높은 휘트록카이트를 생성할 수 없다는 문제를 가진다.When the molar ratio is out of the above range, whitrokite, newberyite, hydroxyapatite, etc. are generated instead of whitlockite, or whitrokite, newberyite, hydroxyapatite, brushite, etc. are produced together in an uncontrollable range. There is a problem being created. Therefore, when it is out of the above range, there is a problem that high-purity whitrokite cannot be produced.
바람직하게 칼슘이온 공급물질과 마그네슘 이온 공급물질의 혼합비율은 Ca2+ : Mg2 +의 몰비가 7.34 : 1 내지 1 : 2인 것일 수 있다. 상기 범위에서는 순도가 높은 휘트록카이트를 제조할 수 있다.Preferably the mixing ratio of calcium ion and magnesium ion source material feed material is Ca 2+: 2 may be: the molar ratio of Mg + 2, 7.34: 1 to 1. In the above range, it is possible to manufacture whitrokite with high purity.
더 바람직하게 상기 2: 1 내지 1 : 1.5인 것일 수 있다. 상기 범위에 의하는 경우 스케일 업 된 대규모 공정에서도 순도가 높은 휘트록카이트를 제조할 수 있다.More preferably, the ratio of 2: 1 to 1: 1.5 may be used. In the case of the above range, high-purity whitrokite can be manufactured even in a scale-up large-scale process.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 휘트록카이트 및 하이드록시아파타이트 혼합체의 제조방법은 칼슘(Ca) 이온 공급물질을 포함하는 제1 용액, 마그네슘(Mg) 이온 공급 물질을 포함하는 제2 용액 및 인산(PO4) 공급물질을 포함하는 제3 용액을 혼합하는 전구체 용액 제조단계; 상기 전구체 용액에 제3 용액 이외의 다른 인산(PO4) 공급물질을 포함하는 제4 용액을 혼합하는 단계; 상기 전구체 용액을 열처리 하는 열처리 단계; 및 상기 열처리 단계 이후에 상기 용액에 생성된 침전물을 분리 및 정제하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a method for preparing a mixture of whitrokite and hydroxyapatite includes a first solution containing a calcium (Ca) ion supply material, a second solution containing a magnesium (Mg) ion supply material, and phosphoric acid. (PO 4 ) A precursor solution preparation step of mixing a third solution containing the feed material; mixing a fourth solution containing a phosphoric acid (PO 4 ) supply material other than the third solution with the precursor solution; a heat treatment step of heat-treating the precursor solution; and separating and purifying the precipitate generated in the solution after the heat treatment step.
일반적으로 휘트록카이트를 제조하는 과정에서 예상할 수 없는 범위로 하이드록시아파타이트, 솔라이트가 함께 생성되는 경우가 있다. 이러한 경우 휘트록카이트의 순도가 낮아지고, 함께 생성되는 하이드록시아파타이트, 솔라이트의 함량을 예측할 수 없다. 따라서 위와 같이 예측할 수 없는 범위로 하이트록시아파타이트 등이 함께 생성된 경우 단순히 순도가 낮은 휘트록카이트로 분류될 뿐 위 생성물은 특정한 목적으로 사용할 수가 없다는 문제가 있다.In general, there are cases where hydroxyapatite and solite are produced together in an unpredictable range in the process of manufacturing whitrokite. In this case, the purity of whitrokite is lowered, and the content of hydroxyapatite and solite produced together cannot be predicted. Therefore, when hydroxyapatite and the like are produced together in an unpredictable range as described above, it is simply classified as whitrokite with low purity, and there is a problem that the above product cannot be used for a specific purpose.
반면에 인공 골 소재로서 휘트록카이트 및 하이드록시아파타이트를 일정한 비율로 혼합하여 사용하는 경우가 많이 있는데, 위와 같은 경우 순도 높은 휘트록카이트와 순도 높은 하이드록시아파타이트를 일정한 비율로 혼합하여 사용하고 있다.On the other hand, as an artificial bone material, whitrokite and hydroxyapatite are mixed in a certain ratio in many cases, and in the above case, high-purity whitrokite and high-purity hydroxyapatite are mixed in a certain ratio and used.
따라서 합성 단계에서 휘트록카이트 및 하이드록시아파타이트가 생성되는 비율을 인위적으로 조절 또는 제어시키는 경우 바로 일정한 비율로 합성되도록 설계한 뒤 합성하여 바로 인공 골 소재로 사용할 수 있다는 장점을 가진다. 특히 합성단계에서 휘트록카이트 및 하이드록시아파타이트를 일정한 비율로 생성되는 경우 입자의 안정성 및 구조의 안정성이 우수하다는 장점을 가진다.Therefore, in the case of artificially regulating or controlling the ratio of whitrokite and hydroxyapatite in the synthesis step, it has the advantage that it can be directly used as an artificial bone material after designing it to be synthesized at a constant ratio. In particular, when whitrokite and hydroxyapatite are produced in a certain ratio in the synthesis step, the stability of the particles and the stability of the structure are excellent.
상기 휘트록카이트 및 하이드록시아파타이트 혼합체의 제조방법에 있어서, 상기 칼슘 이온 공급물질은 하이포아염소산칼슘(calcium hypochlorite), 과염소산칼슘(calcium perchlorate), 브로민화 칼슘(calcium bromide), 아이오딘화 칼슘(Calcium iodide), 질산칼슘(calcium nitrate), 염화칼슘(Calcium chloride) 아세트산칼슘(calcium acetate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것일 수 있다.In the method for preparing the whitrokite and hydroxyapatite mixture, the calcium ion supply material is calcium hypochlorite, calcium perchlorate, calcium bromide, calcium iodide ( Calcium iodide), calcium nitrate (calcium nitrate), calcium chloride (Calcium chloride) may be any one selected from the group consisting of calcium acetate (calcium acetate) and mixtures thereof.
상기 휘트록카이트 및 하이드록시아파타이트 혼합체의 제조방법에 있어서, 상기 마그네슘 이온 공급물질은 과염소산마그네슘(magnesium perchlorate), 브로민화마그네슘(magnesium bromide), 염화 마그네슘(magnesium chloride), 황화마그네슘(magnesium sulfide), 질산마그네슘(magnesium nitrate), 아세트산마그네슘(magnesium acetate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것일 수 있다.In the method for preparing the whitrokite and hydroxyapatite mixture, the magnesium ion supply material is magnesium perchlorate, magnesium bromide, magnesium chloride, magnesium sulfide, It may be any one selected from the group consisting of magnesium nitrate, magnesium acetate, and mixtures thereof.
상기 휘트록카이트 및 하이드록시아파타이트 혼합체의 제조방법에 있어서, 상기 인산 공급물질은 인산칼슘(calcium phosphate), 메타인산칼슘(calcium metaphosphate), 인산칼륨(potassium phosphate), 인산이수소칼륨(Potassium dihydrogen phosphate), 인산나트륨(Sodium Phosphate), 인산수소이나트륨(sodium hydrogen phosphate), 인산마그네슘(magnesium phosphate), 인산수소마그네슘(magnesium hydrogenphosphate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 더 포함하는 것일 수 있다.In the manufacturing method of the whitrokite and hydroxyapatite mixture, the phosphate supply material is calcium phosphate, calcium metaphosphate, potassium phosphate, potassium dihydrogen phosphate (Potassium dihydrogen phosphate) ), sodium phosphate (Sodium Phosphate), disodium hydrogen phosphate (sodium hydrogen phosphate), magnesium phosphate (magnesium phosphate), magnesium hydrogen phosphate (magnesium hydrogenphosphate) and any one selected from the group consisting of mixtures thereof may be further included .
바람직하게 상기 제4 용액에 포함되는 인산은 인산삼나트륨(Trisodium Phosphate)인 것일 수 있다. 상기 인산삼나트륨을 사용하여 하이드록시아파타이트가 생성되게 하는 것일 수 있다. Preferably, the phosphoric acid contained in the fourth solution may be trisodium phosphate (Trisodium Phosphate). The trisodium phosphate may be used to produce hydroxyapatite.
상기 인산삼나트륨을 사용하는 경우 하이드록시아파타이트 결정질이 생성될 수 있다. 즉, 제3 용액에 의하여 휘트록카이트가 생성되고, 제 4용액에 의하여 하이드록시아파타이트가 생성된다. 따라서 제3 용액 및 제4 용액이 혼합되는 몰비를 조정하여 휘트록카이트 및 하이드록시아파타이트 혼합체의 각 입자상의 함량이 조절되게 할 수 있다.When the trisodium phosphate is used, hydroxyapatite crystals may be formed. That is, whitrokite is produced by the third solution, and hydroxyapatite is produced by the fourth solution. Therefore, by adjusting the molar ratio in which the third solution and the fourth solution are mixed, the content of each particle phase of the whitrokite and hydroxyapatite mixture can be adjusted.
휘트록카이트 및 하이드록시아파타이트 혼합체의 제조방법에 있어서, 전구체 용액 제조단계는 제1 용액 및 제2 용액을 혼합하여 혼합용액을 제조한 후 상기 혼합용액에 제3 용액을 혼합하는 것일 수 있다. 위와 같이 순차적으로 혼합하는 방법은 소규모로 소량 제조를 목적으로 하는 경우에 적절할 수 있다.In the method for preparing a mixture of whitrokite and hydroxyapatite, the step of preparing the precursor solution may include mixing the first solution and the second solution to prepare a mixed solution, and then mixing the third solution with the mixed solution. The sequential mixing method as described above may be suitable for the purpose of small-scale production.
휘트록카이트 및 하이드록시아파타이트 혼합체의 제조방법에 있어서, 전구체 용액 제조단계는 제1 용액; 제2 용액 및 제3 용액을 동시에 혼합하는 것일 수 있다.In the method for preparing a mixture of whitrokite and hydroxyapatite, the step of preparing a precursor solution comprises: a first solution; The second solution and the third solution may be mixed at the same time.
상기 동시에 혼합하는 경우 사용되는 제조방법에 의하는 경우 공정의 단순화로 공정 효율이 높아지는 장점을 가진다. 특히 대형 공정에서 적용하는 경우 그 이점이 크다. 다만, 사용할 수 있는 칼슘 이온 공급물질, 마그네슘 이온 공급물질 및 인산의 종류가 제한적이라는 문제가 있다. 예를 들어, 수산화칼슘, 수산화마그네슘 및 인산을 혼합하는 경우 반응이 급격하게 일어나기 때문에 위 공정에 의하여 휘트록카이트를 생산할 수 없다는 문제가 있다. According to the manufacturing method used in the case of mixing at the same time, there is an advantage in that the process efficiency is increased due to the simplification of the process. In particular, when applied in large-scale processes, the advantage is great. However, there is a problem that the types of calcium ion supply material, magnesium ion supply material, and phosphoric acid that can be used are limited. For example, when calcium hydroxide, magnesium hydroxide and phosphoric acid are mixed, there is a problem in that whitrokite cannot be produced by the above process because the reaction occurs rapidly.
바람직하게 제1 용액; 제2 용액 및 제3 용액을 동시에 혼합하는 경우 칼슘 이온 공급물질은 염화칼슘, 마그네슘 공급물질은 염화마그네슘 이고, 상기 제3용액에 포함되는 인산은 인산수소이나트륨이고, 상기 제4 용액에 포함되는 인산은 인산삼나트륨(trisodium phosphate)인 것일 수 있으며, 공정이 스케일 업 된 대형 공정에 적용하는 것일 수 있다.preferably a first solution; When the second solution and the third solution are mixed at the same time, the calcium ion supply material is calcium chloride, the magnesium supply material is magnesium chloride, the phosphate contained in the third solution is disodium hydrogen phosphate, and the phosphoric acid contained in the fourth solution is It may be trisodium phosphate, and the process may be applied to a large scale-up process.
휘트록카이트 및 하이드록시아파타이트 혼합체의 제조방법에 있어서, 칼슘이온 공급물질과 마그네슘 이온 공급물질의 혼합비율은 Ca2 + : Mg2 +의 몰비가 10 : 1 내지 1 : 4인 것일 수 있다.In the method of Kite and Whitman lock hydroxyapatite mixture, the mixing ratio of calcium ion and magnesium ion source material feed material is Ca 2 +: may be one of 4: the molar ratio of Mg 2 + 10: 1 to 1.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 휘트록카이트는 상기 휘트록카이트의 제조방법으로 제조된 것일 수 있다.Whitrokite according to another embodiment of the present invention may be prepared by the method for preparing whitroxite.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 휘트록카이트 및 하이드록시아파타이트 혼합체는 상기 휘트록카이트 및 하이드록시아파타이트 혼합체의 제조방법으로 제조된 것일 수 있다.The mixture of whitroxite and hydroxyapatite according to another embodiment of the present invention may be prepared by the method for preparing the mixture of whitrokite and hydroxyapatite.
본 발명에 따른 휘트록카이트를 제조하는 방법에 의하는 경우 공정을 훨씬 단순화 시키면서도 하면서도 고순도의 휘트록카이트를 용이하게 제조할 수 있다.In the case of the method for producing whitroxite according to the present invention, high-purity whitrokite can be easily produced while greatly simplifying the process.
본 발명에 따른 휘트록카이트를 제조하는 방법은 스케일 업 공정에 적용될 수 있는 것으로서, 산업적으로 의미 있는 정도의 대량 생산에 적용될 수 있다. 따라서 휘트록카이트를 산업적으로 의미 있는 수준으로 대량생산할 수 있다.The method for manufacturing whitrokite according to the present invention can be applied to a scale-up process, and can be applied to industrially meaningful mass production. Thus, whitrokite can be mass-produced at an industrially meaningful level.
본 발명에 따른 휘트록카이트를 제조하는 방법에 의하는 경우 휘트록카이트와 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite, HAP)의 혼합률을 제어할 수 있는 휘트록카이트 및 하이드록시아파타이트의 혼합물의 생성할 수 있다.In the case of the method for producing whitrokite according to the present invention, a mixture of whitrokite and hydroxyapatite capable of controlling the mixing ratio of whitroxite and hydroxyapatite (HAP) can be produced.
본 발명은 상기 휘트록카이트를 제조하는 방법에 따라 휘트록카이트 또는 인위적으로 함량이 조절 또는 제어된 상기 휘트록카이트 및 하이드록시아파타이트의 혼합물을 제공한다.The present invention provides whitroxite or a mixture of whitroxite and hydroxyapatite whose contents are artificially adjusted or controlled according to the method for preparing the whitrokite.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 휘트록카이트에 관한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 휘트록카이트 제조방법에 관한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 휘트록카이트 제조방법에 관한 것으로 열처리 단계에서 시간과 결정형성 정도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 휘트록카이트 제조방법을 나타낸 순서도에 관한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 휘트록카이트 및 하이드록시아파타이트 혼합체의 제조방법을 나타낸 순서도에 관한 것이다.1 relates to whitrokite manufactured according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 relates to a method for manufacturing whitrokite according to an embodiment of the present invention.
3 is a method for manufacturing whitrokite according to an embodiment of the present invention, and shows the time and the degree of crystal formation in the heat treatment step.
4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing whitrokite according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method for preparing a mixture of whitrokite and hydroxyapatite according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
[제조방법 : 휘트록카이트의 제조][Manufacturing method: production of whitrokite]
1. S1 Small scale 침전법(S1CP)1. S1 small scale precipitation method (S1CP)
최종 생성물이 mg 단위로 수득되는 크기로 반응기를 구성하였다. 칼슘 이온 공급물질이 포함된 용액, 마그네슘 이온 공급물질이 포함된 용액을 혼합하고, 상기 혼합된 혼합용액에 일정한 시간 및 간격으로 인산 공급물질이 포함된 용액을 적하하여 첨가한 뒤 교반하면서 열처리 한 다음 침전물을 분리 및 정제 후 건조하였다.The reactor was constructed in such a size that the final product was obtained in mg. A solution containing a calcium ion supply material and a solution containing a magnesium ion supply material are mixed, and a solution containing a phosphoric acid supply material is added dropwise to the mixed solution at regular time and intervals, and then heat-treated while stirring. The precipitate was separated and purified and dried.
2. S2 Large scale 침전법(S2CP)2. S2 Large scale sedimentation method (S2CP)
최종 생성물이 mg 단위로 수득되는 크기로 반응기를 구성하였다. 칼슘 이온 공급물질이 포함된 용액, 마그네슘 이온 공급물질이 포함된 용액을 혼합하고, 상기 혼합된 혼합용액을 인산 공급물질이 포함된 용액에 일정한 시간 및 간격으로 적하하여 첨가한 뒤 교반하면서 열처리 한 다음 침전물을 분리 및 정제 후 건조하였다.The reactor was constructed in such a size that the final product was obtained in mg. A solution containing a calcium ion supply material and a solution containing a magnesium ion supply material are mixed, the mixed solution is added dropwise to a solution containing a phosphoric acid supply material at a predetermined time and interval, and then heat-treated while stirring. The precipitate was separated and purified and dried.
3. S3 Large scale 침전법(S3CP)3. S3 Large scale precipitation method (S3CP)
최종 생성물이 kg 단위로 수득되는 크기로 반응기를 구성하였다. 칼슘 이온 공급물질이 포함된 용액, 마그네슘 이온 공급물질이 포함된 용액 및 인산 공급물질이 포함된 용액을 혼합하고 교반하면서 열처리 한 다음 침전물을 분리 및 정제 후 건조하였다.The reactor was constructed in such a size that the final product was obtained in kg. The solution containing the calcium ion supply material, the solution containing the magnesium ion supply material, and the solution containing the phosphoric acid supply material were mixed and subjected to heat treatment while stirring, and then the precipitate was separated and purified and dried.
4. L1 Large scale 침전법(L1CP)4. L1 Large scale sedimentation method (L1CP)
최종 생성물이 kg 단위로 수득되는 크기로 반응기를 구성하였다. 칼슘 이온 공급물질이 포함된 용액, 마그네슘 이온 공급물질이 포함된 용액을 혼합하고, 상기 혼합된 혼합용액에 일정한 시간 및 간격으로 인산 공급물질이 포함된 용액을 적하하여 첨가한 뒤 교반하면서 열처리 한 다음 침전물을 분리 및 정제 후 건조하였다.The reactor was constructed in such a size that the final product was obtained in kg. A solution containing a calcium ion supply material and a solution containing a magnesium ion supply material are mixed, and a solution containing a phosphoric acid supply material is added dropwise to the mixed solution at regular time and intervals, and then heat-treated while stirring. The precipitate was separated and purified and dried.
5. L2 Large scale 침전법(L2CP)5. L2 Large scale sedimentation method (L2CP)
최종 생성물이 kg 단위로 수득되는 크기로 반응기를 구성하였다. 칼슘 이온 공급물질이 포함된 용액, 마그네슘 이온 공급물질이 포함된 용액을 혼합하고, 상기 혼합된 혼합용액을 인산 공급물질이 포함된 용액에 일정한 시간 및 간격으로 적하하여 첨가한 뒤 교반하면서 열처리 한 다음 침전물을 분리 및 정제 후 건조하였다.The reactor was constructed in such a size that the final product was obtained in kg. A solution containing a calcium ion supply material and a solution containing a magnesium ion supply material are mixed, the mixed solution is added dropwise to a solution containing a phosphoric acid supply material at a predetermined time and interval, and then heat-treated while stirring. The precipitate was separated and purified and dried.
6. L3 Large scale 침전법(L3CP)6. L3 Large scale sedimentation method (L3CP)
최종 생성물이 kg 단위로 수득되는 크기로 반응기를 구성하였다. 칼슘 이온 공급물질이 포함된 용액, 마그네슘 이온 공급물질이 포함된 용액 및 인산 공급물질이 포함된 용액을 혼합하고 교반하면서 열처리 한 다음 침전물을 분리 및 정제 후 건조하였다.The reactor was constructed in such a size that the final product was obtained in kg. The solution containing the calcium ion supply material, the solution containing the magnesium ion supply material, and the solution containing the phosphoric acid supply material were mixed and subjected to heat treatment while stirring, and then the precipitate was separated and purified and dried.
[제조예 1: Small scale 침전법][Preparation Example 1: Small scale precipitation method]
1. S1CP-11. S1CP-1
S1CP에 따라 하기의 [표 1]을 이용하였다. 열처리 온도는 80℃에서 12시간 동안 진행하였다.[Table 1] below was used according to S1CP. The heat treatment temperature was carried out at 80 °C for 12 hours.
2. 2. S1CPS1CP -2-2
S1CP에 따라 하기의 [표 2]를 이용하였다. 열처리 온도는 80℃에서 12시간 동안 진행하였다.[Table 2] below was used according to S1CP. The heat treatment temperature was carried out at 80 °C for 12 hours.
3. 3. S1CPS1CP -3-3
S1CP에 따라 하기의 [표 3]을 이용하였다. 열처리 온도는 80℃에서 12시간 동안 진행하였다.[Table 3] below was used according to S1CP. The heat treatment temperature was carried out at 80 °C for 12 hours.
4. 4. S1CPS1CP -4-4
S1CP에 따라 하기의 [표 4]를 이용하였다. 열처리 온도는 80℃에서 12시간 동안 진행하였다.[Table 4] below was used according to S1CP. The heat treatment temperature was carried out at 80 °C for 12 hours.
5. 5. S1CPS1CP -5-5
S1CP에 따라 하기의 [표 5]를 이용하였다. 열처리 온도는 80℃에서 12시간 동안 진행하였다.[Table 5] below was used according to S1CP. The heat treatment temperature was carried out at 80 °C for 12 hours.
6. 6. S1CPS1CP -6-6
S1CP에 따라 하기의 [표 6]을 이용하였다. 열처리 온도는 80℃에서 12시간 동안 진행하였다.[Table 6] below was used according to S1CP. The heat treatment temperature was carried out at 80 °C for 12 hours.
7. 7. S1CPS1CP -7-7
S1CP에 따라 하기의 [표 7]을 이용하였다. 열처리 온도는 80℃에서 12시간 동안 진행하였다.[Table 7] below was used according to S1CP. The heat treatment temperature was carried out at 80 °C for 12 hours.
8. 8. S2CPS2CP -1-One
S2CP에 따라 하기의 [표 8]을 이용하였다. 열처리 온도는 80℃에서 12시간 동안 진행하였다.[Table 8] below was used according to S2CP. The heat treatment temperature was carried out at 80 °C for 12 hours.
9. 9. S2CPS2CP -2-2
S2CP에 따라 하기의 [표 9]를 이용하였다. 열처리 온도는 80℃에서 12시간 동안 진행하였다.According to S2CP, the following [Table 9] was used. The heat treatment temperature was carried out at 80 °C for 12 hours.
10. 10. S2CPS2CP -3-3
S2CP에 따라 하기의 [표 10]을 이용하였다. 열처리 온도는 80℃에서 12시간 동안 진행하였다.[Table 10] below was used according to S2CP. The heat treatment temperature was carried out at 80 °C for 12 hours.
11. 11. S2CPS2CP -4-4
S2CP에 따라 하기의 [표 11]을 이용하였다. 열처리 온도는 80℃에서 12시간 동안 진행하였다.[Table 11] below was used according to S2CP. The heat treatment temperature was carried out at 80 °C for 12 hours.
12. 12. S3CPS3CP -1-One
S3CP에 따라 하기의 [표 12]를 이용하였다. 열처리 온도는 80℃에서 12시간 동안 진행하였다.[Table 12] below was used according to S3CP. The heat treatment temperature was carried out at 80 °C for 12 hours.
13. 13. S3CPS3CP -2-2
S3CP에 따라 하기의 [표 13]을 이용하였다. 열처리 온도는 80℃에서 12시간 동안 진행하였다.[Table 13] below was used according to S3CP. The heat treatment temperature was carried out at 80 °C for 12 hours.
14. 14. S3CPS3CP -3-3
S3CP에 따라 하기의 [표 14]를 이용하였다. 열처리 온도는 80℃에서 12시간 동안 진행하였다.According to S3CP, the following [Table 14] was used. The heat treatment temperature was carried out at 80 °C for 12 hours.
15. 15. S3CPS3CP -4-4
S3CP에 따라 하기의 [표 15]를 이용하였다. 열처리 온도는 80℃에서 12시간 동안 진행하였다.[Table 15] below was used according to S3CP. The heat treatment temperature was carried out at 80 °C for 12 hours.
[실험예 1: WH 합성 결과][Experimental Example 1: WH synthesis result]
위 제조예에 따른 생성물에 대하여 휘트록카이트의 순도, 입자상을 평가하였다. 이에 따라 산업적으로 사용할 수 있는 고순도의 휘트록카이트가 만들어지는 경우 WH로 표기하고, 순도, 입자상 등의 문제로 그렇지 않은 경우에는 X로 표기하여 각 제조예를 평가하였다. 그 결과를 하기의 [표 16] 및 [표 17]에 나타내었다. 한편, 도 1은 S1CP-3에 관한 것이다.For the product according to the above preparation example, the purity and particle shape of whitrokite were evaluated. Accordingly, when high-purity whitroxite that can be industrially used is produced, it is denoted by WH, and when it is not due to problems such as purity and particle shape, it is denoted by X, and each preparation example was evaluated. The results are shown in [Table 16] and [Table 17] below. On the other hand, Figure 1 relates to S1CP-3.
상기 [표 16]을 참조하면, small scale의 경우 비교적 물질 자체가 보다 다양하게 사용될 수 있다는 점을 알 수 있다. 일정한 조성물의 경우 동일한 휘트록카이트가 생성되지 않는다는 점을 확인할 수 있다.Referring to [Table 16], it can be seen that, in the case of a small scale, the material itself can be used in more variety. It can be seen that for a given composition, the same whitrockite is not produced.
또한 상기 [표 17]을 참조하면, 다만, S2CP, S3CP와 같이 공정변경이 발생하는 경우 일부 조성물의 경우 휘트록카이트가 생성되지 않거나 순도, 형상 등의 문제가 발생하는 점을 알 수 있다. 한편 도 2은 S2CP-3에 관한 것이다.Also, referring to [Table 17], it can be seen that, in the case of process changes such as S2CP and S3CP, whitrokite is not generated or problems such as purity and shape occur in some compositions. Meanwhile, Figure 2 relates to S2CP-3.
그러나, S2CP-3, S3CP-3를 참조하면 공정변경에 따른 반응에 대한 영향이 상대적으로 적은 공급물질을 확인할 수 있다. 따라서 위 조성에 의하는 경우 다른 조성의 경우와 달리 공정의 단순화가 용이할 뿐만 아니라, 대량 생산의 가능성이 높다는 점을 알 수 있다.However, referring to S2CP-3 and S3CP-3, it can be seen that the feed material has relatively little effect on the reaction according to the process change. Therefore, it can be seen that, in the case of the above composition, the simplification of the process is easy, and the possibility of mass production is high, unlike in the case of other compositions.
[제조예 2: Large scale 침전법][Preparation Example 2: Large scale precipitation method]
1. L1CP-11. L1CP-1
L1CP에 따라 하기의 [표 18]을 이용하였다. 열처리 온도는 80℃에서 24시간 동안 진행하였다.[Table 18] below was used according to L1CP. The heat treatment temperature was carried out at 80 °C for 24 hours.
2. 2. L1CPL1CP -2-2
L1CP에 따라 하기의 [표 19]를 이용하였다. 열처리 온도는 80℃에서 24시간 동안 진행하였다.[Table 19] below was used according to L1CP. The heat treatment temperature was carried out at 80 °C for 24 hours.
3. 3. L1CPL1CP -3-3
L1CP에 따라 하기의 [표 20]을 이용하였다. 열처리 온도는 80℃에서 24시간 동안 진행하였다.[Table 20] below was used according to L1CP. The heat treatment temperature was carried out at 80 °C for 24 hours.
4. 4. L1CPL1CP -4-4
L1CP에 따라 하기의 [표 21]을 이용하였다. 열처리 온도는 80℃에서 24시간 동안 진행하였다.[Table 21] below was used according to L1CP. The heat treatment temperature was carried out at 80 °C for 24 hours.
5. 5. L2CPL2CP -3-3
L2CP에 따라 하기의 [표 22]를 이용하였다. 열처리 온도는 80℃에서 24시간 동안 진행하였다.[Table 22] below was used according to L2CP. The heat treatment temperature was carried out at 80 °C for 24 hours.
6. 6. L3CPL3CP -3-3
L3CP에 따라 하기의 [표 23]을 이용하였다. 열처리 온도는 80℃에서 24시간 동안 진행하였다.[Table 23] below was used according to L3CP. The heat treatment temperature was carried out at 80 °C for 24 hours.
[[ 실험예Experimental example 2: 2: WHWH 합성 결과] Synthesis result]
상기 실험예 2와 동일한 방법으로 평가를 진행하여 하기의 [표 24]에 나타내었다.The evaluation was performed in the same manner as in Experimental Example 2, and is shown in [Table 24] below.
상기 [표 24]를 참고하면, L1CP-1, L1CP-2, L1CP-3 조성에 의하는 경우 휘트록카이트를 만들 수 없다는 점을 확인할 수 있다. 이를 통하여 대량생산을 위한 스케일 업을 진행하는 경우 L1CP-1, L1CP-2 및 L1CP-3 에서 개시된 조성으로는 어렵다는 점을 확인할 수 있다. 이에 따라 L2CP, L3CP 공정을 진행할 필요가 없었다.Referring to [Table 24], it can be seen that, in the case of L1CP-1, L1CP-2, and L1CP-3 compositions, whitrokite cannot be produced. Through this, it can be confirmed that it is difficult with the compositions disclosed in L1CP-1, L1CP-2, and L1CP-3 when performing scale-up for mass production. Accordingly, there was no need to proceed with the L2CP and L3CP processes.
한편, L1CP-3 조성의 경우 L1CP-3, L2CP-3, L3CP-3에서 휘트록카이트가 생성되는 것을 확인할 수 있다. 따라서 상기 범위에 의하는 경우 공정의 스케일 업을 통하여 휘트록카이트를 대량으로 생산하게 할 수 있다는 점을 알 수 있다.On the other hand, in the case of the L1CP-3 composition, it can be seen that whitrokite is produced in L1CP-3, L2CP-3, and L3CP-3. Therefore, it can be seen that, in the case of the above range, whitrokite can be mass-produced through the scale-up of the process.
또한 생산 수율은 L2CP-3이 가장 우수하였으며, L3CP-3의 경우 L1CP-1과 유사한 정도의 수율이 나타나지만 공정 간소화에 의한 공정효율이 매우 우수하였다. 특히 스케일 업의 규모가 커질 수록 공정효율을 고려할 때 보다 더 유리할 수 있다.In addition, as for the production yield, L2CP-3 was the most excellent, and in the case of L3CP-3, a yield similar to that of L1CP-1 appeared, but the process efficiency was very excellent due to the simplification of the process. In particular, the larger the scale-up, the more advantageous it can be when considering process efficiency.
구체적으로 L2CP-3의 수율에 대하여 L3CP-3 및 L1CP-1는 약 70 ~ 80% 정도의 생산 수율을 나타낸다. 한편, L3CP-3의 경우 L1CP-1에 비하여 공정 효율이 매우 우수한데, 구체적으로 예를 들면, L3CP-3의 경우 L1CP-1에 비하여 반응의 개수를 절반 이하로 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 반응기가 필수적으로 필요한 L1CP-1과 달리 한번에 혼합하는 공정에 따라 인라인믹서 등을 사용하여 반응기 없이 공정을 운영할 수 있다. 따라서 L3CP-3의 경우 공정설비를 크게 줄일 수 있는데, 공정의 크기가 커질수록 그 이점이 더 커지게 된다.Specifically, with respect to the yield of L2CP-3, L3CP-3 and L1CP-1 show a production yield of about 70 to 80%. On the other hand, in the case of L3CP-3, the process efficiency is very excellent compared to L1CP-1. Specifically, for example, in the case of L3CP-3, compared to L1CP-1, the number of reactions can be reduced to half or less, and the reactor is Unlike the essential L1CP-1, the process can be operated without a reactor by using an in-line mixer or the like depending on the mixing process at once. Therefore, in the case of L3CP-3, the process equipment can be greatly reduced, and the greater the size of the process, the greater the advantage.
[실험예 3: WH 합성 조건 실험][Experimental Example 3: WH Synthesis Condition Experiment]
반응조건에 따른 휘트록카이트의 생산 수율을 확인하기 위하여 최종 생성물이 mg 단위로 수득되는 크기로 반응기를 구성하였다. 하기의 [표 25]에 따라 칼슘 이온 공급물질이 포함된 용액, 마그네슘 이온 공급물질이 포함된 용액을 혼합하고, 상기 혼합된 혼합용액을 인산 공급물질이 포함된 용액에 일정한 시간 및 간격으로 적하하여 첨가한 뒤 교반하면서 열처리 한 다음 침전물을 분리 및 정제 후 건조하였다. 각 조건 별로 휘트록카이트 생산 여부에 대한 사항을 하기의 [표 26]에 나타내었다.In order to check the production yield of whitrokite according to the reaction conditions, the reactor was configured to have a size in which the final product was obtained in mg unit. According to the following [Table 25], a solution containing a calcium ion supply material and a solution containing a magnesium ion supply material are mixed, and the mixed solution is added dropwise to a solution containing a phosphoric acid supply material at a predetermined time and interval. After the addition, heat treatment was performed while stirring, and the precipitate was separated and purified and dried. [Table 26] below shows whether or not whitrokite is produced under each condition.
한편, 도 3은 시간에 따른 휘트록카이트 입자 결정구성에 관한 것이다.Meanwhile, FIG. 3 relates to the crystal structure of whitrokite grains over time.
[[ 제조예manufacturing example 3: 3: WHWH 및 and HAPHAP 혼합체 제조] Mixture Preparation]
제4 용액의 조절에 따라 인위적인 비유로 혼합된 휘트록카이트 및 하이드록시아파타이트 혼합체를 제조하기 위하여, 하기의 [표 27]에 따라 칼슘 이온 공급물질이 포함된 용액, 마그네슘 이온 공급물질이 포함된 용액을 혼합하고, 상기 혼합된 혼합용액을 인산 공급물질이 포함된 제3 용액에 일정한 시간 및 간격으로 적하하여 첨가하였다. 이후 상기 혼합된 용액에 인산 공급물질이 포함된 제4 용액을 적하하고, 교반하면서 열처리 한 다음 침전물을 분리 및 정제 후 건조하였다. In order to prepare a mixture of whitrokite and hydroxyapatite mixed with artificial milk according to the control of the fourth solution, a solution containing a calcium ion supply material and a solution containing a magnesium ion supply material according to the following [Table 27] were mixed, and the mixed solution was added dropwise to the third solution containing the phosphoric acid supply material at regular time and intervals. After that, a fourth solution containing a phosphoric acid feed material was added dropwise to the mixed solution, and heat treatment was performed while stirring, followed by separation and purification of the precipitate, followed by drying.
위 실험결과에 휘트록카이트 및 하이드록시아파타이트 혼합체가 제조되었는데, 제3 용액에 포함된 인산수소이나트륨의 용량에 비례하여 휘트록카이트가 생성되고, 제4 용액에 포함된 인산삼나트륨(trisodium phosphate)의 용량에 비례하여 하이드록시아파타이트가 생성되는 점을 확인할 수 있었다.As a result of the above experiment, a mixture of whitrokite and hydroxyapatite was prepared. Whitrokite was produced in proportion to the capacity of disodium hydrogen phosphate contained in the third solution, and trisodium phosphate contained in the fourth solution. It was confirmed that hydroxyapatite was generated in proportion to the dose of
따라서 상기 방법에 의하는 경우 구성되는 함량이 인위적으로 설계/제어/조절된 휘트록카이트 및 하이드록시아파타이트 혼합체를 제조할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.Therefore, it could be confirmed that a mixture of whitrokite and hydroxyapatite with an artificially designed/controlled/adjusted content can be prepared according to the above method.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also present is within the scope of the
Claims (8)
상기 전구체 용액을 열처리 하는 열처리 단계; 및
상기 열처리 단계 이후에 상기 용액에 생성된 침전물을 분리 및 정제하는 단계를 포함하는
휘트록카이트의 제조방법.A precursor solution preparation step of mixing a first solution containing a calcium (Ca) ion supply material, a second solution containing a magnesium (Mg) ion supply material, and a third solution containing a phosphoric acid (PO 4 ) supply material;
a heat treatment step of heat-treating the precursor solution; and
Separating and purifying the precipitate generated in the solution after the heat treatment step
Method for manufacturing Whitrokite.
상기 칼슘 이온 공급물질은 하이포아염소산칼슘(calcium hypochlorite), 과염소산칼슘(calcium perchlorate), 브로민화 칼슘(calcium bromide), 아이오딘화 칼슘(Calcium iodide), 질산칼슘(calcium nitrate), 염화칼슘(Calcium chloride) 아세트산칼슘(calcium acetate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것인
휘트록카이트의 제조방법.The method of claim 1,
The calcium ion supply material is calcium hypochlorite (calcium hypochlorite), calcium perchlorate (calcium perchlorate), calcium bromide (calcium bromide), calcium iodide (Calcium iodide), calcium nitrate (calcium nitrate), calcium chloride (Calcium chloride) ) which is any one selected from the group consisting of calcium acetate and mixtures thereof
Method for manufacturing Whitrokite.
상기 마그네슘 이온 공급물질은 과염소산마그네슘(magnesium perchlorate), 브로민화마그네슘(magnesium bromide), 염화 마그네슘(magnesium chloride), 황화마그네슘(magnesium sulfide), 질산마그네슘(magnesium nitrate), 아세트산마그네슘(magnesium acetate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것인
휘트록카이트의 제조방법.3. The method of claim 2,
The magnesium ion supply material is magnesium perchlorate, magnesium bromide, magnesium chloride, magnesium sulfide, magnesium nitrate, magnesium acetate, and these Any one selected from the group consisting of a mixture of
Method for manufacturing Whitrokite.
상기 인산 공급물질은 인산칼슘(calcium phosphate), 메타인산칼슘(calcium metaphosphate), 인산칼륨(potassium phosphate), 인산이수소칼륨(Potassium dihydrogen phosphate), 인산나트륨(Sodium Phosphate), 인산수소이나트륨(sodium hydrogen phosphate), 인산마그네슘(magnesium phosphate), 인산수소마그네슘(magnesium hydrogenphosphate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 더 포함하는 것인
휘트록카이트의 제조방법.4. The method of claim 3,
The phosphate supply material is calcium phosphate, calcium metaphosphate, potassium phosphate, potassium dihydrogen phosphate, sodium phosphate (Sodium Phosphate), sodium hydrogen phosphate (sodium hydrogen) phosphate), magnesium phosphate (magnesium phosphate), magnesium hydrogen phosphate (magnesium hydrogenphosphate), and further comprising any one selected from the group consisting of mixtures thereof
Method for manufacturing Whitrokite.
전구체 용액 제조단계는 제1 용액 및 제2 용액을 혼합하여 혼합용액을 제조한 후 상기 혼합용액에 제3 용액을 혼합하는 것인
휘트록카이트의 제조방법.5. The method of claim 4,
In the precursor solution preparation step, the first solution and the second solution are mixed to prepare a mixed solution, and then the third solution is mixed with the mixed solution.
Method for manufacturing Whitrokite.
전구체 용액 제조단계는 제1 용액; 제2 용액 및 제3 용액을 동시에 혼합하는 것인
휘트록카이트의 제조방법.5. The method of claim 4,
The precursor solution preparation step includes a first solution; The second solution and the third solution are mixed at the same time
Method for manufacturing Whitrokite.
칼슘이온 공급물질과 마그네슘 이온 공급물질의 혼합비율은 Ca2 + : Mg2 +의 몰비가 10 : 1 내지 1 : 4인 것인
휘트록카이트의 제조방법.5. The method of claim 4,
The mixing ratio of the calcium ion supply material and the magnesium ion supply material is that the molar ratio of Ca 2 + : Mg 2 + is 10: 1 to 1: 4
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