JP2015086097A - (carbonate) calcium apatite containing strontium and method of producing fine particle of the same - Google Patents
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Abstract
【課題】一段階の反応により、結晶性を制御した、ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを高純度で得るための簡便で生産性の良好な製造方法、および結晶性が制御され、かつコーティング用途に好適なストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト微粒子の製造方法を与えること。【解決手段】任意の割合でストロンチウム塩およびカルシウム塩を含む混合物と、特定のモル比の割合でリン酸塩、および炭酸塩または炭酸水素塩を用いて、これらを水中において混合し反応を行う。これより得られたストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトをメディアミルを使用して湿式分散処理を行う。【選択図】なし[PROBLEMS] To provide a simple and highly productive production method for obtaining strontium-containing (carbonated) calcium apatite with high purity by controlling the crystallinity by a single-step reaction, and the crystallinity is controlled, and the coating uses A method of producing (carbonic acid) calcium apatite fine particles containing strontium suitable for the above. A mixture containing a strontium salt and a calcium salt in an arbitrary ratio and a phosphate, carbonate or hydrogencarbonate at a specific molar ratio are mixed in water to carry out the reaction. The obtained calcium carbonate apatite containing strontium is wet-dispersed using a media mill. [Selection figure] None
Description
本発明は一段階の反応により、結晶性を制御した、ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを高純度で得るための簡便で生産性の良好な製造方法、および結晶性が制御され、かつコーティング用途に好適なストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト微粒子の製造方法に関する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a simple and highly productive method for obtaining strontium-containing (carbonic acid) calcium apatite with high purity by controlling the crystallinity by a one-step reaction, and the crystallinity is controlled and the coating application It is related with the manufacturing method of the (carbonic acid) calcium apatite microparticles | fine-particles containing strontium suitable for.
医療用材料の一つとしてのヒドロキシアパタイトには、その結晶性の程度に応じて好ましい使用方法が分かれる。焼結や水熱処理等の方法を用いて高温で処理することで得られる高結晶性ヒドロキシアパタイトは、物理的にも化学的にも極めて安定性が高いことから、人工関節や人工歯根等各種生体インプラントの永久表面コートとして利用される場合が多い。これに対して、湿式法として水中もしくは油中において比較的低温条件で合成される低結晶性のヒドロキシアパタイトは、生体内環境に於いて相対的に溶解性が高く、さらに破骨細胞により吸収されやすく、その後に生体骨に置き換わり、骨のリモデリングに積極的に寄与し得るといった特徴を有している。こうした特徴を利用出来ることから、低結晶性のヒドロキシアパタイトは生体吸収性と骨伝導性を併せ持つユニークな材料として、骨の再生治療に効果的な役割を果たすと期待される。非特許文献1には、結晶性の異なるヒドロキシアパタイトを用いて、これの表面で骨芽細胞の培養を行った場合、結晶性の低いヒドロキシアパタイトの方が、細胞の接着性に優れることから、より好ましい材料として報告されている。特許文献1には、アモルファス成型体中に結晶性の低い非焼成ヒドロキシアパタイトを含有する生体吸収性インプラントが開示されている。比較的短期間で再生治療の効果を期待するケースでは、こうした結晶性の低いヒドロキシアパタイトを用いて生体吸収性の高いインプラント材料を構成することが好ましいと考えられる。更には、生体内で分解される過程に於いて、仮に微粒状のヒドロキシアパタイトが剥がれ出た場合には、高結晶性のヒドロキシアパタイト顆粒は炎症反応を惹起する場合があるため問題となるが、低結晶性ヒドロキシアパタイトでは相対的に生体適合性に優れることから、生体内でより安全な材料として好ましく用いることが出来る。 A preferred method of using hydroxyapatite as one of medical materials varies depending on the degree of crystallinity. Highly crystalline hydroxyapatite obtained by processing at high temperatures using methods such as sintering and hydrothermal treatment is extremely stable both physically and chemically. Often used as a permanent surface coat for implants. In contrast, the low crystalline hydroxyapatite synthesized under relatively low temperature conditions in water or oil as a wet method has relatively high solubility in the in vivo environment and is further absorbed by osteoclasts. It has a feature that it can be easily replaced and then replaced with living bones and can actively contribute to bone remodeling. Since these characteristics can be used, low crystalline hydroxyapatite is expected to play an effective role in bone regeneration treatment as a unique material having both bioresorption and osteoconductivity. In Non-Patent Document 1, when hydroxyapatite with different crystallinity is used and osteoblasts are cultured on the surface thereof, hydroxyapatite with lower crystallinity is superior in cell adhesion, It has been reported as a more preferred material. Patent Document 1 discloses a bioabsorbable implant containing non-baked hydroxyapatite having low crystallinity in an amorphous molded body. In the case where the effect of regenerative treatment is expected in a relatively short period of time, it is considered preferable to construct an implant material having a high bioabsorbability using such a low crystallinity hydroxyapatite. Furthermore, in the process of being decomposed in vivo, if the finely divided hydroxyapatite is peeled off, the highly crystalline hydroxyapatite granules may cause an inflammatory reaction, Since low crystalline hydroxyapatite is relatively excellent in biocompatibility, it can be preferably used as a safer material in vivo.
骨の修復過程を促進するまた別の方面からのアプローチとして、ストロンチウム化合物の薬理効果を利用する方法が試みられている。非特許文献2ではストロンチウムを含むアパタイトを用いて、これの細胞培養におけるアルカリフォスファターゼ活性に対する好ましい効果を示している。或いは、特許文献2には、軟骨障害および骨傷害の治療に有効であるストロンチウム塩とビタミンDを組み合わせた薬学的組成物が示されており、更に特許文献3には、ストロンチウムと有機酸との間で形成される水溶性ストロンチウム塩から成る軟骨障害および骨傷害の治療に有効である薬学的組成物が開示されている。従って、ストロンチウムを含むアパタイトを前記の生体インプラント用途等に用いることで、骨治療に関して有用な薬理作用も併せて期待される。 As another approach for promoting the bone repair process, a method utilizing the pharmacological effect of a strontium compound has been attempted. Non-Patent Document 2 shows a favorable effect on alkaline phosphatase activity in cell culture using apatite containing strontium. Alternatively, Patent Document 2 discloses a pharmaceutical composition comprising a combination of strontium salt and vitamin D, which is effective in treating cartilage damage and bone injury, and Patent Document 3 further discloses a combination of strontium and an organic acid. Disclosed are pharmaceutical compositions that are effective in the treatment of cartilage disorders and bone injuries consisting of water-soluble strontium salts formed between them. Therefore, by using apatite containing strontium for the above-mentioned bioimplant use, a useful pharmacological action regarding bone treatment is also expected.
ストロンチウム化合物の薬理作用は、量依存性があり、過剰な投与では逆に骨の再生に逆効果であることも知られている。従って、骨再生を行う生体内の局所的部位に於いて、溶離するストロンチウム化合物の濃度が制御された形で存在することが好ましい。従って、ストロンチウム化合物として、生体内での溶解性が適度な範囲にある化合物が望まれている。 It is also known that the pharmacological action of strontium compounds is dose-dependent and, if excessively administered, it has an adverse effect on bone regeneration. Therefore, it is preferable that the concentration of the eluting strontium compound is present in a controlled manner at a local site in the living body where bone regeneration is performed. Therefore, as a strontium compound, a compound having a moderate solubility in vivo is desired.
上記した技術的背景から、結晶性を制御したストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを生体内硬組織の再生医療などの分野に用いることで、例えば低結晶性のカルシウムアパタイトの性質を利用して、生体に吸収されやすく、これに伴ってストロンチウムの徐放性を発揮出来るようなストロンチウムを含む低結晶性のカルシウムアパタイトが実現出来れば、極めて好ましい効果が期待される。特に、従来から盛んに用いられてきたヒドロキシアパタイトに対して、これに任意の割合でストロンチウムを導入したストロンチウムを含む低結晶性のカルシウムアパタイトが実現出来れば極めて好ましい効果と安全性の両方が期待出来ると考えられる。このような観点から、例えば非特許文献3には、ストロンチウムを含む炭酸カルシウムアパタイトの例が示されている。ここではその合成方法と、これを用いてディスクを作製し、その表面において骨芽細胞を培養した場合の、細胞の初期接着と増殖および活性を評価し、炭酸カルシウムアパタイト中に含まれるストロンチウムの割合とこれらの性質との相関について報告を行っている。その結果として、ストロンチウムを導入することで細胞の初期接着が促進され、さらに、細胞の骨アルカリフォスファターゼ活性とストロンチウムの割合には最適値が存在することが報告されている。しかしながら上記の報告に用いられるストロンチウムを含む炭酸カルシウムアパタイトは、炭酸カルシウムおよび炭酸ストロンチウムを含む石膏を作製し、これをリン酸ナトリウム水溶液中に浸漬した状態で、100℃で7日間という長時間を有して作製されるものであり、工業的に安定に生産するためには製造方法に問題があった。加えて、上記の方法で得られるストロンチウムを含む炭酸カルシウムアパタイト中に不純物として微量の炭酸カルシウムが混在し純度に問題があった。更には、利用しようとするアパタイトの形状も、骨充填材などの用途で好ましく利用される微粒状或いは顆粒状ではなく、あらかじめ石膏の形でモールド可能な形状に限られる問題や、硬くて脆いため利用方法に制限があった。 From the technical background described above, by using (carbonic acid) calcium apatite containing strontium with controlled crystallinity in a field such as regenerative medicine of in vivo hard tissue, for example, utilizing the properties of low crystalline calcium apatite, If a low crystalline calcium apatite containing strontium that can be easily absorbed by a living body and can exhibit the sustained release of strontium can be realized, a very favorable effect is expected. In particular, if a low crystalline calcium apatite containing strontium in which strontium is introduced at an arbitrary ratio to a hydroxyapatite that has been actively used, a very favorable effect and safety can be expected. it is conceivable that. From such a viewpoint, for example, Non-Patent Document 3 shows an example of calcium carbonate apatite containing strontium. Here, the synthesis method, a disk made using this, and the initial adhesion, proliferation and activity of the cells when osteoblasts are cultured on the surface, the ratio of strontium contained in calcium carbonate apatite is evaluated. And the correlation between these properties. As a result, it has been reported that the introduction of strontium promotes the initial adhesion of cells, and that there is an optimum value for the bone alkaline phosphatase activity and the ratio of strontium in the cells. However, the calcium carbonate apatite containing strontium used in the above report is a gypsum containing calcium carbonate and strontium carbonate and immersed in an aqueous sodium phosphate solution for a long time of 7 days at 100 ° C. In order to produce industrially stable, there was a problem in the manufacturing method. In addition, the calcium carbonate apatite containing strontium obtained by the above method has a problem in purity because a trace amount of calcium carbonate is mixed as an impurity. Furthermore, the shape of the apatite to be used is not a fine particle or granule that is preferably used in applications such as bone filler, but is limited to a shape that can be molded in advance in the form of gypsum, or because it is hard and brittle. There were restrictions on how to use it.
ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトは、従来から生体適合性や生体に対する安全性が確認されていることに加え、さらにユニークな特性の一つとしてX線造影性に優れることが知られている。ストロンチウムを含むアパタイトの用途の一つとして、上記の骨充填材以外に各種生体(吸収性)インプラントへの適用が挙げられる。例えば生体(吸収性)インプラントの表面コートに利用するなどのコーティング素材としての利用を想定した場合、コートされた表面が生体親和性と優れた骨伝導性を示すと共に、X線造影性を付与出来るという利点が出てくる。 It is known that (carbonic acid) calcium apatite containing strontium is excellent in X-ray contrast properties as one of the unique characteristics, in addition to the fact that biocompatibility and safety to the living body have been confirmed. One of the uses of apatite containing strontium includes application to various living body (absorbable) implants in addition to the above-mentioned bone filler. For example, when it is assumed to be used as a coating material such as a surface coat of a living body (absorbable) implant, the coated surface exhibits biocompatibility and excellent osteoconductivity and can impart X-ray contrast properties. The advantage comes out.
更には、上記したストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを含む層をコーティングにより形成する場合、表面コート層の厚みや性状が均一であることが必要とされ、コーティング適性として、ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトが出来るだけ微細で均一な微粒子であることと、ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト微粒子の分散物を含有するコーティング液中において該微粒子が安定に分散し、経時により沈降することや、沈殿物や凝集物を発生させることのない性質が要求される。従来の様々な製造方法で得られるストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトは粒状もしくは塊状の粉体として得られ、これらは水などの媒体中に安定で微粒子状に分散した分散物を得ることが困難で、コーティング用途に適用することが困難であった。 Furthermore, when the above-mentioned layer containing strontium-containing (carbonic acid) calcium apatite is formed by coating, the surface coating layer needs to have a uniform thickness and properties, and the coating suitability includes strontium (carbonic acid). Calcium apatite is as fine and uniform as possible, and the fine particles are stably dispersed in a coating solution containing a dispersion of (carbonic acid) calcium apatite fine particles containing strontium, and are settled or precipitated over time. The property which does not generate a thing and an aggregate is requested | required. Calcium carbonate apatite containing strontium obtained by various conventional production methods is obtained as a granular or massive powder, and it is difficult to obtain a stable and finely dispersed dispersion in a medium such as water. Therefore, it was difficult to apply to coating applications.
特許文献4には、生体インプラント表面にストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト層を形成する方法が開示される。この方法は従来から検討されている疑似体液から基材表面にカルシウムアパタイト層を形成する手法にならったもので、インプラント基材表面にストロンチウム塩を含む溶液から自発的にストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト層を形成する方法であるが、該アパタイト層の厚みの制御が困難であり、層の形成にも長時間を要し、加えてストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトの結晶性を制御することは極めて困難であった。 Patent Document 4 discloses a method of forming a (carbonic acid) calcium apatite layer containing strontium on the surface of a biological implant. This method is based on a method of forming a calcium apatite layer on the surface of the base material from a simulated body fluid that has been studied in the past. (Calcium carbonate) containing strontium spontaneously from a solution containing a strontium salt on the surface of the implant base material Although it is a method of forming an apatite layer, it is difficult to control the thickness of the apatite layer, it takes a long time to form the layer, and in addition, the crystallinity of calcium carbonate apatite containing strontium is controlled. Was extremely difficult.
特許文献5にはストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト及び/またはリン酸ストロンチウムを含むリン酸ストロンチウム系失透ガラスからなる生体インプラント材料が開示されている。このリン酸ストロンチウム系失透ガラスの製造方法として例示される方法は、酸化ストロンチウムを五酸化燐とともにガラス原料成分として二酸化珪素およびアルミナ等を含む各種酸化物を加えて1600℃の高温で溶融し、冷却することで失透ガラスを製造するものである。この際、酸化ストロンチウムとともに酸化カルシウムを任意の割合で混合することで、アパタイト中にストロンチウムとカルシウムが任意の割合で含まれる固溶体が得られることが開示されている。この方法を利用してストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを製造した場合、生成物は結晶性が極めて高く、生体吸収性に乏しいものであった。従って、この場合にも、結晶性を制御した形で高純度のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトが得難いという問題があった。 Patent Document 5 discloses a bioimplant material made of calcium carbonate apatite containing strontium and / or strontium phosphate devitrifying glass containing strontium phosphate. A method exemplified as a method for producing this strontium phosphate devitrifying glass is a method in which strontium oxide is melted at a high temperature of 1600 ° C. by adding various oxides including silicon dioxide and alumina as a glass raw material component together with phosphorus pentoxide, The devitrified glass is produced by cooling. At this time, it is disclosed that a solid solution containing strontium and calcium in an arbitrary ratio in apatite can be obtained by mixing calcium oxide together with strontium oxide in an arbitrary ratio. When calcium carbonate apatite containing strontium was produced using this method, the product had extremely high crystallinity and poor bioabsorbability. Therefore, also in this case, there is a problem that it is difficult to obtain (carbonic acid) calcium apatite containing high-purity strontium in a controlled crystal form.
特許文献6には、同様にストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト及び/またはリン酸ストロンチウムを含むリン酸ストロンチウム系失透ガラス粉末と練和剤を用いた医科用または歯科用硬化性組成物が開示されている。特に、歯科用セメント材料として、良好な硬化特性とX線造影能を備えることから好ましいが、この場合もストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを含むガラス体としての利用方法に限られることから、結晶性を制御した形で、ガラス等の成分を含まない高純度のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトの製造方法が望まれていた。 Patent Document 6 discloses a medical or dental curable composition using a strontium phosphate devitrifying glass powder containing a strontium-containing (carbonic acid) calcium apatite and / or strontium phosphate and a kneading agent. Has been. In particular, it is preferable as a dental cement material because it has good curing characteristics and X-ray contrast ability, but in this case as well, it is limited to the method of use as a glass body containing (carbonic acid) calcium apatite containing strontium. There has been a demand for a method for producing calcium carbonate apatite containing high-purity strontium that does not contain components such as glass in a controlled form.
特許文献7には、ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトの製造方法として、リン酸水素ストロンチウムと水酸化ストロンチウムまたは炭酸ストロンチウムをポットミルを用いて混合、攪拌しメカノケミカル的な反応によりストロンチウムを含むアパタイトの前駆体を得た後に、これを800℃程度の温度で仮焼することでストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを合成する方法が開示されている。この方法においても、高温で処理するため低結晶性のアパタイトが得られず、さらには原料物質の粉体を長時間攪拌する必要があり、その後の仮焼の工程でも高温で処理する必要があることから、反応条件の僅かな差異で生成物の純度や構造および結晶性が大きく左右されることがあり、生産性が低く、結晶性を制御した形で高純度のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトが得難いという問題があった。 In Patent Document 7, as a method for producing (carbonic acid) calcium apatite containing strontium, strontium hydrogen phosphate and strontium hydroxide or strontium carbonate are mixed using a pot mill, stirred, and mechanochemically reacted to form apatite containing strontium. A method for synthesizing (carbonic acid) calcium apatite containing strontium by pre-calcining the precursor at a temperature of about 800 ° C. is disclosed. Even in this method, low crystalline apatite cannot be obtained because it is processed at a high temperature, and further, it is necessary to stir the raw material powder for a long time, and it is also necessary to process at a high temperature in the subsequent calcination step. Therefore, slight differences in reaction conditions may greatly affect the purity, structure and crystallinity of the product, resulting in low productivity and high purity strontium in a controlled crystallinity (calcium carbonate) There was a problem that it was difficult to obtain apatite.
非特許文献4には、均一沈殿法によるストロンチウムアパタイトの合成方法が示されている。この中で、ストロンチウムアパタイトの合成方法として、尿素を用いて、リン酸ストロンチウム塩の前駆体を経てストロンチウムアパタイトを合成する方法が示されている。この方法では、尿素の加水分解反応を利用することから、発生する二酸化炭素が生成するアパタイト中に取り込まれる場合がある。このことで、生成するアパタイトの結晶性に影響を与え、反応条件により結晶性が様々に変化し、更にはこれ以外にも塩素イオン等の種々の不純物が含まれる場合があることから、こうした方法を用いて本発明の目的とする結晶性を制御した形で高純度のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを得ることは困難であった。 Non-Patent Document 4 shows a method for synthesizing strontium apatite by a uniform precipitation method. Among them, as a method for synthesizing strontium apatite, a method for synthesizing strontium apatite using a precursor of a strontium phosphate salt using urea is shown. In this method, since the hydrolysis reaction of urea is used, the generated carbon dioxide may be taken into the apatite produced. This affects the crystallinity of the apatite to be produced, and the crystallinity changes variously depending on the reaction conditions. In addition, various impurities such as chlorine ions may be contained in addition to this, such a method. It was difficult to obtain (carbonic acid) calcium apatite containing high-purity strontium in a form in which the crystallinity targeted by the present invention was controlled using.
本発明は一段階の反応により、結晶性を制御した、ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを高純度で得るための簡便で生産性の良好な製造方法、および結晶性が制御され、かつコーティング用途に好適なストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト微粒子の製造方法を与えることを課題とする。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a simple and highly productive method for obtaining strontium-containing (carbonic acid) calcium apatite with high purity by controlling the crystallinity by a one-step reaction, and the crystallinity is controlled and the coating application An object of the present invention is to provide a method for producing (carbonic acid) calcium apatite fine particles containing strontium.
本発明の課題は、下記の製造方法を用いることで基本的に解決される。
1.水中に於いて、任意の割合でストロンチウム塩およびカルシウム塩を含む混合物とリン酸塩、および炭酸塩または炭酸水素塩を混合し、反応を行うストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトの製造方法であって、ストロンチウム塩およびカルシウム塩のモル数の和のモル比率をA、リン酸塩のモル比率をB、および炭酸塩または炭酸水素塩のモル比率をCとした場合、下記(i)〜(iii)の何れかの要件を満たし、かつ反応系のpHが5〜13の範囲にある、ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトの製造方法。
(i)リン酸塩が第三リン酸塩の場合
A:B:C=1:(0.6〜0.8)α:(0.1〜0.3)α。
(ii)リン酸塩がリン酸水素塩の場合
A:B:C=1:(0.6〜1.2)α:p(0.3〜0.5)α。
(iii)リン酸塩がリン酸二水素塩の場合
A:B:C=1:(0.6〜1.2)α:p(0.7〜1.0)α。
式中、αは0.1≦α≦10の実数を表す。pは係数を表し、炭酸塩の場合は1、炭酸水素塩の場合は2を表す。
2.炭酸塩または炭酸水素塩のモル比率が、前記した炭酸塩または炭酸水素塩のモル比率の下限値に、前記(i)の要件の場合は0.1αを加えたモル比率未満であり、前記要件(ii)または(iii)の場合は0.1pαを加えたモル比率未満である前記1記載のストロンチウムを含むカルシウムアパタイトの製造方法。
3.炭酸塩または炭酸水素塩のモル比率が、前記した炭酸塩または炭酸水素塩のモル比率の下限値に、前記(i)の要件の場合は0.1αを加えたモル比率以上であり、前記要件(ii)または(iii)の場合は0.1pαを加えたモル比率以上である前記1記載のストロンチウムを含む炭酸カルシウムアパタイトの製造方法。
4.上記1〜3の何れかに記載の製造方法により得られたストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを、メディアミルを使用して湿式分散処理を行うストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト微粒子の製造方法。
5.上記湿式分散処理を行う際に、ポリリン酸(塩)を加えて湿式分散処理を行う、上記4に記載のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト微粒子の製造方法。
The problems of the present invention are basically solved by using the following manufacturing method.
1. A method for producing (carbonic acid) calcium apatite containing strontium, wherein a mixture containing a strontium salt and a calcium salt and a phosphate, and a carbonate or hydrogen carbonate are mixed in water and reacted. When the molar ratio of the sum of moles of strontium salt and calcium salt is A, the molar ratio of phosphate is B, and the molar ratio of carbonate or bicarbonate is C, the following (i) to (iii) The manufacturing method of the (carbonic acid) calcium apatite containing strontium which satisfy | fills any of these requirements and the pH of a reaction system exists in the range of 5-13.
(I) When the phosphate is a tertiary phosphate
A: B: C = 1: (0.6 to 0.8) α: (0.1 to 0.3) α.
(Ii) When the phosphate is hydrogen phosphate
A: B: C = 1: (0.6 to 1.2) α: p (0.3 to 0.5) α.
(Iii) When the phosphate is dihydrogen phosphate
A: B: C = 1: (0.6 to 1.2) α: p (0.7 to 1.0) α.
In the formula, α represents a real number of 0.1 ≦ α ≦ 10. p represents a coefficient, 1 for a carbonate, and 2 for a bicarbonate.
2. The molar ratio of the carbonate or bicarbonate is less than the molar ratio obtained by adding 0.1α in the case of the requirement (i) to the lower limit of the molar proportion of the carbonate or bicarbonate described above. In the case of (ii) or (iii), the method for producing calcium apatite containing strontium according to 1 above, wherein the molar ratio is less than 0.1 pα added.
3. In the case of the requirement (i) above, the molar ratio of the carbonate or hydrogencarbonate is not less than the molar ratio of the above-mentioned lower limit of the molar ratio of the carbonate or hydrogencarbonate. (Ii) In the case of (iii), the manufacturing method of the calcium carbonate apatite containing the strontium of said 1 which is more than the molar ratio which added 0.1 p (alpha).
4). The manufacturing method of the (carbonic acid) calcium apatite microparticles | fine-particles containing the strontium which carries out the wet dispersion process using the media mill for the (carbonic acid) calcium apatite containing the strontium obtained by the manufacturing method in any one of said 1-3.
5. 5. The method for producing (carbonic acid) calcium apatite fine particles containing strontium according to the above 4, wherein the wet dispersion treatment is performed by adding polyphosphoric acid (salt) when the wet dispersion treatment is performed.
本発明により、一段階の反応により、結晶性を制御した、ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを高純度で得るための簡便で生産性の良好な製造方法、および結晶性が制御され、かつコーティング用途に好適なストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト微粒子の製造方法を与えることが出来る。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a simple and highly productive manufacturing method for obtaining a high-purity strontium-containing (carbonated) calcium apatite with controlled crystallinity by a one-step reaction, and the crystallinity is controlled and coated A method for producing calcium carbonate apatite fine particles containing strontium suitable for the application can be provided.
最初に、本発明が目的とするストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトについて説明を行う。本発明に於いて、ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトとの用語は、ストロンチウムを含むカルシウムアパタイト、あるいは、ストロンチウムを含む炭酸カルシウムアパタイトを表す。本発明のストロンチウムを含むカルシウムアパタイトとは、詳しくは下記一般式(I)で表される構造で代表される化合物である。但し、一般にアパタイトとして総称される化合物として、ヒドロキシアパタイトの場合のように、カルシウム原子およびストロンチウム原子と、リン酸基および水酸基の比率は一義的に定まるものではなく、一般式(I)に示す組成比を標準として化学量論的に組成比がその前後で僅かに異なる化合物も本発明のストロンチウムを含むカルシウムアパタイトとして含むものとする。 First, the (carbonic acid) calcium apatite containing strontium targeted by the present invention will be described. In the present invention, the term (carbonic acid) calcium apatite containing strontium represents calcium apatite containing strontium or calcium carbonate apatite containing strontium. Specifically, the calcium apatite containing strontium of the present invention is a compound represented by the structure represented by the following general formula (I). However, as a compound generally referred to as apatite, the ratio of calcium atom and strontium atom, phosphate group and hydroxyl group is not uniquely determined as in the case of hydroxyapatite, and the composition represented by the general formula (I) A compound having a stoichiometric composition ratio slightly different before and after the ratio as a standard is also included as calcium apatite containing strontium of the present invention.
上記一般式(I)において、xは0<x<1の範囲の任意の実数を表す。 In the general formula (I), x represents an arbitrary real number in the range of 0 <x <1.
本発明に於いて、上記一般式(I)においてさらに、該アパタイト中のリン酸基の一部が炭酸基に置き換わったカルシウムアパタイトが、本発明のストロンチウムを含む炭酸カルシウムアパタイトの代表的な構造である。 In the present invention, the calcium apatite in which a part of the phosphate group in the apatite is replaced with a carbonate group in the general formula (I) has a typical structure of the calcium carbonate apatite containing strontium of the present invention. is there.
次に、本発明で言う高純度の基準について説明を行う。本発明で得られるストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトは医療用途への適用を前提に、極めて安全性の高い、高品質の材料を提供することを意図している。従って、特に実質的に有機物を含まず、無機物であっても生体に対する安全性が懸念されるような成分が含まれないことが好ましい。本発明で高純度とする基準として、安全性に懸念のない塩類などの無機成分であれば、本発明で得られるストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト中に微量であれば含まれている場合であっても許容され、その上限として高々5質量%未満であることが好ましく、更に好ましくは1質量%未満である。本発明において実質的に有機物を含まないとは、ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトに対して有機物が1質量%未満であることを意味する。より好ましくは0.1質量%未満である。これら以外に、安全性に懸念のある不純物が本発明で得られる該アパタイトに含まれないことが重要である。 Next, the high purity standard referred to in the present invention will be described. The strontium-containing (carbonated) calcium apatite obtained in the present invention is intended to provide a highly safe and high-quality material on the premise of application to medical use. Therefore, it is preferable that the organic substance is not substantially contained, and even an inorganic substance does not contain a component that may cause safety concerns for a living body. As a criterion for high purity in the present invention, if it is an inorganic component such as a salt that is not concerned with safety, it is contained in a (carbonate) calcium apatite containing strontium obtained in the present invention if it is contained in a trace amount. Even if it exists, it is preferable that it is less than 5 mass% at the maximum as the upper limit, More preferably, it is less than 1 mass%. In the present invention, the phrase “substantially free of organic matter” means that the organic matter is less than 1% by mass with respect to (carbonate) calcium apatite containing strontium. More preferably, it is less than 0.1 mass%. In addition to these, it is important that impurities having safety concerns are not contained in the apatite obtained in the present invention.
本発明で得られるストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトは高純度であることとともに、その微粒子を製造出来ることが特徴である。本発明で言うストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト微粒子の大きさとしては、体積平均粒子径において高々10μm以下であることが好ましい。本発明で得られるストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト微粒子としての大きさは体積平均粒子径に於いて40nmから10μmの範囲にあることが好ましく、体積平均粒子径が小さいほどコーティング用途に適用した場合、均一性に優れたコーティング膜が形成されることからより好ましいと捉えた。さらに、本発明に於いてコーティング用途に好適であるための条件として、コーティング用途に用いる本発明で得られるストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト微粒子を分散した分散液において、該微粒子の分散安定性が良好であり、長期間(例えば室温に於いて1週間の保管期間)の保存に際しても微粒子の凝集や沈降が発生しないことが好ましい。 The (carbonic acid) calcium apatite containing strontium obtained in the present invention is characterized by being highly pure and capable of producing fine particles thereof. The size of the (carbonic acid) calcium apatite fine particles containing strontium referred to in the present invention is preferably 10 μm or less at the volume average particle diameter. The size of the strontium-containing (carbonic acid) calcium apatite fine particles obtained in the present invention is preferably in the range of 40 nm to 10 μm in the volume average particle diameter, and the smaller the volume average particle diameter, the more the case is applied to the coating application. Since the coating film excellent in uniformity was formed, it was considered more preferable. Furthermore, as a condition for being suitable for coating use in the present invention, the dispersion stability of the fine particles of the calcium carbonate apatite containing strontium containing the strontium used in the present invention is dispersed. It is preferable that the particles are not aggregated or settled during storage for a long period of time (for example, a storage period of 1 week at room temperature).
本発明で与えられるストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトの製造方法を構成する要素として、水中に於いて任意の割合でストロンチウム塩及びカルシウム塩を含む混合物とリン酸塩、および炭酸塩または炭酸水素塩を混合することで反応を行うことが基本である。以下に各々の構成要素について説明を行う。 As an element constituting the method for producing (carbonic acid) calcium apatite containing strontium given in the present invention, a mixture containing strontium salt and calcium salt in any proportion in water and a phosphate, and carbonate or bicarbonate Basically, the reaction is carried out by mixing. Each component will be described below.
ストロンチウム塩として本発明で好ましく用いることの出来る化合物としては、塩化ストロンチウムおよびその水和物、臭化ストロンチウムおよびその水和物、ヨウ化ストロンチウムおよびその水和物、酢酸ストロンチウムおよびその水和物、硝酸ストロンチウム、シュウ酸ストロンチウムおよびその水和物、ギ酸ストロンチウムおよびその水和物、水酸化ストロンチウムおよびその水和物、酸化ストロンチウムなどの、10℃の水に対する溶解性が1質量%以上であるストロンチウム塩を好ましく用いることが出来る。これらのストロンチウム塩中には不純物が可能な限り含まれていないことが好ましく、純度としては少なくとも95質量%以上の純度でストロンチウム塩およびその水和物が含まれていることが好ましく、さらに98質量%以上の純度であることが好ましい。 Compounds that can be preferably used in the present invention as strontium salts include strontium chloride and its hydrate, strontium bromide and its hydrate, strontium iodide and its hydrate, strontium acetate and its hydrate, nitric acid A strontium salt having a solubility in water at 10 ° C. of 1% by mass or more, such as strontium, strontium oxalate and its hydrate, strontium formate and its hydrate, strontium hydroxide and its hydrate, and strontium oxide It can be preferably used. In these strontium salts, it is preferable that impurities are not contained as much as possible, and as a purity, it is preferable that strontium salts and hydrates thereof are contained at a purity of at least 95% by mass, and further 98 masses. % Purity or higher is preferable.
カルシウム塩として本発明で好ましく用いることの出来る化合物としては、水溶性のカルシウム塩であれば任意のカルシウム塩を用いることが出来るが、好ましい例として、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、酢酸カルシウムおよびこれら各々の水和物を好ましく用いることが出来る。なおここで水溶性とは、10℃の水に対する溶解性が1質量%以上であることを意味する。 As a compound that can be preferably used in the present invention as a calcium salt, any calcium salt can be used as long as it is a water-soluble calcium salt. Preferred examples include calcium chloride, calcium nitrate, calcium acetate, and each of these. Hydrates can be preferably used. In addition, water solubility means here that the solubility with respect to 10 degreeC water is 1 mass% or more.
本発明に於いては任意の割合でストロンチウム塩及びカルシウム塩を含む混合物を用いることが特徴である。両者のモル比率の和が一定である場合、様々なモル比率でストロンチウム塩とカルシウム塩の両方を含む混合物を以下に述べる反応に用いることで、カルシウムアパタイト中に含まれるストロンチウムイオンとカルシウムイオンの割合を任意の比率で制御出来ることが本発明の特徴の一つである。 The present invention is characterized by using a mixture containing a strontium salt and a calcium salt in an arbitrary ratio. When the sum of the molar ratios of both is constant, a mixture containing both strontium and calcium salts in various molar ratios is used in the reaction described below, so that the ratio of strontium ions and calcium ions contained in calcium apatite. It is one of the features of the present invention that can be controlled at an arbitrary ratio.
リン酸塩として好適である原料の例としては、リン酸水素二ナトリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸水素二リチウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸二水素リチウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸リチウム、リン酸アンモニウムおよびこれら各々の水和物等が特に好ましい例として挙げられる。これらについても、10℃の水に対する溶解性が1質量%以上である水溶性のリン酸塩が好ましく用いることが出来る。上記のようにリン酸塩にはリン酸水素塩(HPO4 ――)、リン酸二水素塩(H2PO4 −)および第三リン酸塩(PO4 ―――)の三種類が存在するが、それぞれについて以下に述べる適切な反応条件を選択することで、何れも本発明のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを得るために好ましく用いることが出来る。これらのリン酸塩中には不純物が可能な限り含まれていないことが好ましく、純度としては少なくとも95質量%以上の純度でリン酸塩およびその水和物が含まれていることが好ましく、さらに98質量%以上の純度であることが好ましい。 Examples of suitable raw materials for phosphate include disodium hydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, dilithium hydrogen phosphate, diammonium hydrogen phosphate, sodium dihydrogen phosphate, potassium dihydrogen phosphate, phosphorus Particularly preferred examples include lithium dihydrogen oxide, ammonium dihydrogen phosphate, sodium phosphate, potassium phosphate, lithium phosphate, ammonium phosphate, and their respective hydrates. Also for these, a water-soluble phosphate having a solubility in water at 10 ° C. of 1% by mass or more can be preferably used. Hydrogen phosphate salt is the phosphate as described above (HPO 4 -), dihydrogen phosphate - there are three kinds of and tertiary phosphates (PO 4 ---) (H 2 PO 4) However, by selecting appropriate reaction conditions described below for each, any of them can be preferably used to obtain (carbonic acid) calcium apatite containing strontium of the present invention. In these phosphates, it is preferable that impurities are not contained as much as possible, and as a purity, it is preferable that the phosphate and its hydrate are contained at a purity of at least 95% by mass, The purity is preferably 98% by mass or more.
本発明に於いて用いることの出来る炭酸塩または炭酸水素塩としては、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウム等の10℃の水に対する溶解性が1質量%以上である水溶性の炭酸塩が特に好ましい。これらの炭酸塩中には不純物が可能な限り含まれていないことが好ましく、純度としては少なくとも95質量%以上の純度で炭酸塩または炭酸水素塩が含まれていることが好ましく、さらに98質量%以上の純度であることが好ましい。炭酸塩と炭酸水素塩では本発明のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを得るために用いることの出来るモル比率が異なるため炭酸塩と炭酸水素塩はそれぞれ個別に本文中で説明を行う。 Examples of the carbonate or bicarbonate that can be used in the present invention include 1 mass of solubility in 10 ° C. water of sodium bicarbonate, sodium carbonate, potassium bicarbonate, potassium carbonate, ammonium bicarbonate, ammonium carbonate and the like. % Or more water-soluble carbonate is particularly preferred. It is preferable that impurities are not contained in these carbonates as much as possible, and the purity is preferably at least 95% by mass or more, and carbonate or hydrogen carbonate is preferably contained, and further 98% by mass. It is preferable that it is the above purity. Since the molar ratio that can be used to obtain the (carbonic acid) calcium apatite containing strontium of the present invention is different between carbonate and hydrogencarbonate, the carbonate and hydrogencarbonate will be individually described in the text.
本発明は、水中に於いてストロンチウム塩及びカルシウム塩の混合物とリン酸塩、および炭酸塩または炭酸水素塩を混合することで反応を行うものであるが、ストロンチウム塩とカルシウム塩の比率を種々変化させた混合物を用いて反応を行うことで、生成するカルシウムアパタイト中にストロンチウムとカルシウムの両方のイオンを任意の比率で含むストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを製造することが本発明の骨子である。この際、後述する実施例に於いて示すように、該アパタイト中に含まれるストロンチウムイオンの割合に応じて得られるストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトの結晶性を制御することが出来ることが本発明により明らかとなった。更には本発明の製造方法を用いることで、合成の際に添加したストロンチウム塩とカルシウム塩のモル比率がそのまま生成物であるストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト中に含まれる各々のモル比率とほぼ一致することから、ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト中に含まれるストロンチウムイオンとカルシウムイオンの比率を厳密に制御することが可能であることが本発明の特徴である。 In the present invention, the reaction is carried out by mixing a mixture of strontium salt and calcium salt with phosphate, and carbonate or bicarbonate in water, but the ratio of strontium salt and calcium salt is variously changed. It is the gist of the present invention to produce (calcium carbonate) calcium apatite containing strontium and containing ions of both strontium and calcium in an arbitrary ratio in the calcium apatite to be produced by performing the reaction using the mixed mixture. . At this time, as shown in Examples described later, it is possible to control the crystallinity of (carbonic acid) calcium apatite containing strontium obtained in accordance with the ratio of strontium ions contained in the apatite. Became clear. Furthermore, by using the production method of the present invention, the molar ratio of the strontium salt and calcium salt added during the synthesis is almost the same as each molar ratio contained in the (carbonic acid) calcium apatite containing the product strontium. From the agreement, it is a feature of the present invention that the ratio of strontium ions and calcium ions contained in the (carbonic acid) calcium apatite containing strontium can be strictly controlled.
本発明のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトの製造方法は、基本的には水中に於いて、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物と、リン酸塩、および炭酸塩または炭酸水素塩が後述する各々のモル比率の範囲内で互いに混合される方法であればそれらの添加方法に依らない。このように混合する1段階の反応でストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトが製造できることが本発明の最も大きな特徴である。混合方法として、例えば、各々の塩を固体(分散体)或いは水溶液の状態で、各々独立して水中に添加し、水中に於いて各々の塩が均一に混合するよう攪拌を行う添加方法を行っても良い。或いは、リン酸塩と、炭酸塩または炭酸水素塩を共に溶解した水溶液をあらかじめ作製しておき、これを用いてストロンチウム塩とカルシウム塩の両方を溶解した水溶液中に添加する方法や、或いは、リン酸塩と炭酸塩または炭酸水素塩を共に溶解した水溶液中にストロンチウム塩とカルシウム塩の両方を溶解した水溶液を添加する方法を行っても良い。本発明に於いては、リン酸塩と、炭酸塩または炭酸水素塩が共に適切なモル比率を維持した状態で、ストロンチウム塩とカルシウム塩との混合物に混合されることが好ましく、本発明に於いて最も好ましく利用出来る添加方法としては、ストロンチウム塩とカルシウム塩の両方を溶解した水溶液中に、リン酸塩と、炭酸塩または炭酸水素塩の両方を溶解した水溶液を用いてこれを添加する方法が挙げられる。これにより、より高純度なストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトが得られるため、好ましい。 The method for producing (carbonic acid) calcium apatite containing strontium according to the present invention basically includes a mixture of a strontium salt and a calcium salt, a phosphate, and a carbonate or bicarbonate described later in water. As long as they are mixed with each other within a molar ratio range, they do not depend on their addition method. The most important feature of the present invention is that calcium carbonate apatite containing strontium can be produced by a one-step reaction of mixing as described above. As the mixing method, for example, each salt is added to water independently in the form of a solid (dispersion) or an aqueous solution, and stirring is performed so that each salt is uniformly mixed in water. May be. Alternatively, an aqueous solution in which phosphate and carbonate or hydrogen carbonate are both dissolved is prepared in advance, and this is used to add both the strontium salt and calcium salt to the dissolved aqueous solution. You may perform the method of adding the aqueous solution which melt | dissolved both the strontium salt and the calcium salt in the aqueous solution which melt | dissolved both acid salt and carbonate, or hydrogen carbonate. In the present invention, it is preferable that the phosphate and the carbonate or bicarbonate are mixed in a mixture of a strontium salt and a calcium salt while maintaining an appropriate molar ratio. As an addition method that can be most preferably used, an aqueous solution in which both a strontium salt and a calcium salt are dissolved and an aqueous solution in which both a phosphate and a carbonate or bicarbonate are dissolved is added. Can be mentioned. Thereby, (carbonic acid) calcium apatite containing higher purity strontium is obtained, which is preferable.
ストロンチウム塩とカルシウム塩の両方を水中に溶解した場合の水溶液のpHは特に調整する必要はなく、この場合通常、水溶液のpHは5〜7前後である。上記の好ましい添加方法に従い、このストロンチウム塩とカルシウム塩の両方を溶解した水溶液に対してリン酸塩および炭酸塩または炭酸水素塩の両方を含有する水溶液を混合する場合、後者の水溶液のpHは5〜13の範囲にあることが好ましい。さらに、ストロンチウム塩とカルシウム塩の両方を含有する水溶液に対してリン酸塩および炭酸塩または炭酸水素塩の両方を含有する水溶液を混合して反応を行う際の、反応系のpHは5〜13の範囲にあることが好ましい。通常は、本発明のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトの製造条件に於いては、pHは特に調整せずとも上記の好ましい範囲内に保たれる。 It is not necessary to adjust the pH of the aqueous solution when both the strontium salt and the calcium salt are dissolved in water. In this case, the pH of the aqueous solution is usually about 5 to 7. When an aqueous solution containing both phosphate and carbonate or bicarbonate is mixed with the aqueous solution in which both the strontium salt and calcium salt are dissolved in accordance with the above preferred addition method, the pH of the latter aqueous solution is 5 It is preferable that it exists in the range of -13. Furthermore, the pH of the reaction system when the reaction is carried out by mixing an aqueous solution containing both phosphate and carbonate or bicarbonate with an aqueous solution containing both strontium salt and calcium salt is 5-13. It is preferable that it exists in the range. Usually, in the production conditions of the (carbonic acid) calcium apatite containing strontium of the present invention, the pH is kept within the above preferred range without any particular adjustment.
ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物と、リン酸塩および炭酸塩または炭酸水素塩を用いて水中でこれらを混合して反応を行う際の反応温度としては、0〜100℃の範囲が好ましく、より好ましくは20〜70℃である。これらの温度範囲から外れた反応温度でストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物とリン酸塩、および炭酸塩または炭酸水素塩を水中で混合して反応を行った場合、目的とするストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトの収率が低下し、これ以外の化合物が副成する場合がある。また、本発明に於いて水中とは、少なくとも水を50質量%以上、より好ましくは60質量%以上含む媒体中において上述した反応を行うことを意味し、必要に応じて水以外に、水に混和する各種有機溶剤や、或いは窒素、ヘリウム、炭酸ガス、その他の気体を導入した状態で反応を行っても良い。 The reaction temperature when the reaction is carried out by mixing a mixture of strontium salt and calcium salt with phosphate and carbonate or hydrogen carbonate in water is preferably in the range of 0 to 100 ° C, more preferably Is 20-70 ° C. When the reaction is performed by mixing a mixture of strontium salt and calcium salt, phosphate, and carbonate or bicarbonate in water at a reaction temperature outside these temperature ranges, it contains the desired strontium (carbonic acid) The yield of calcium apatite is reduced, and other compounds may be formed as by-products. In the present invention, the term “water” means that the above-described reaction is carried out in a medium containing at least 50% by mass of water, more preferably 60% by mass or more. You may react in the state which introduce | transduced various organic solvents to mix, or nitrogen, helium, a carbon dioxide gas, and other gas.
次に、本発明で用いることの出来るリン酸塩について更に詳しく説明を行う。本発明に用いることの出来るリン酸塩として第三リン酸塩を使用した場合について説明する。例えば(第三)リン酸塩としてリン酸ナトリウム(Na3PO4)を用いた場合、これと上記のストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物(以下例として塩化ストロンチウムと塩化カルシウムの混合物の場合を示し、ストロンチウムイオンとカルシウムイオンの両者を纏めて反応式中において以下Mと略する。Mはストロンチウムイオンとカルシウムイオンの任意の割合の混合物を意味する)との間でストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを得るためには、下記のように炭酸塩(ここでは例として炭酸ナトリウムを用いた場合を示す)を添加することで該アパタイトを得るための反応が進行することを本発明に於いて見出したものである。 Next, the phosphate that can be used in the present invention will be described in more detail. The case where a tertiary phosphate is used as the phosphate that can be used in the present invention will be described. For example, when sodium phosphate (Na 3 PO 4 ) is used as the (third) phosphate, a mixture of this and the above strontium salt and calcium salt (hereinafter, a case of a mixture of strontium chloride and calcium chloride is shown as an example, In the reaction formula, both strontium ions and calcium ions are hereinafter abbreviated as M. M means a mixture of strontium ions and calcium ions in any proportion) (carbon carbonate apatite containing strontium). In order to obtain, what has been found in the present invention that the reaction for obtaining the apatite proceeds by adding carbonate (shown here as an example using sodium carbonate) as follows It is.
10MCl2 +6Na3PO4 +Na2CO3 +2H2O
→ M10(PO4)6(OH)2 +20NaCl +CO2 +H2O
10MCl 2 + 6Na 3 PO 4 + Na 2 CO 3 + 2H 2 O
→ M 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 +20 NaCl + CO 2 + H 2 O
ここで、炭酸塩に代えて炭酸水素塩を用いた場合には、第三リン酸塩のpHが11以上である強アルカリ性であることから、第三リン酸塩と炭酸水素塩を同じ溶液中に共に溶解した場合、炭酸水素塩はアルカリで中和され炭酸塩に変化する。その際に、第三リン酸塩が中和反応でリン酸水素塩に変化してもリン酸塩としてのモル比率には変化が無いことから炭酸水素塩を炭酸塩の代わりに用いた場合でも、各々の用いるべきモル比率は先の炭酸塩の場合と同一である。 Here, when a hydrogen carbonate is used instead of the carbonate, the pH of the tertiary phosphate is 11 or higher, so that the tertiary phosphate and the bicarbonate are in the same solution. When dissolved together, the hydrogen carbonate is neutralized with alkali and converted to carbonate. At that time, even when tertiary phosphate is changed to hydrogen phosphate by neutralization reaction, the molar ratio as phosphate does not change, so even when bicarbonate is used instead of carbonate, The molar ratios to be used are the same as in the previous carbonate.
上記の化学反応式から、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物と、第三リン酸塩、および炭酸塩の各々のモル比率については、計算上では各々1:0.6:0.1の比率でストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを形成する反応に寄与することが示唆される。一方、リン酸塩と炭酸塩はそれぞれ単独でストロンチウム塩およびカルシウム塩と反応し、上記の反応条件に於いては、それぞれのリン酸水素ストロンチウム、リン酸水素カルシウムと炭酸ストロンチウム、炭酸カルシウムを生成する。従って、計算上では第三リン酸塩と炭酸塩がそれぞれ0.6:0.1の比率で共に含まれている場合に、後者のリン酸水素ストロンチウムや炭酸ストロンチウム等を生成することなく、上記の反応式のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトが生成することが期待される。このような推測から、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物の存在下で、第三リン酸塩と炭酸塩を同時に混合して反応を行うことが好ましく、その際の第三リン酸塩と炭酸塩のモル比率が重要であると考えられる。但し、実際の反応系に於いては、必ずしも上記のモル比率でのみ上記のような反応が進行するのではなく、モル比率には、各々0.6:0.1の比率の場合を含めて、好ましい範囲が存在することが後述する実施例を含めて、本発明において明らかとなった。 From the above chemical reaction equation, the molar ratio of each of the mixture of strontium salt and calcium salt, tertiary phosphate, and carbonate is calculated to be 1: 0.6: 0.1 in the ratio of strontium. It is suggested that it contributes to the reaction which forms (carbonic acid) calcium apatite containing. On the other hand, phosphate and carbonate react with strontium salt and calcium salt, respectively, and produce strontium hydrogen phosphate, calcium hydrogen phosphate, strontium carbonate, and calcium carbonate under the above reaction conditions. . Therefore, in the calculation, when the tertiary phosphate and the carbonate are both included at a ratio of 0.6: 0.1, the above strontium hydrogen phosphate, strontium carbonate, etc. are not generated, and the above It is expected that (carbonic acid) calcium apatite containing strontium of the following reaction formula is generated. From such assumptions, it is preferable to carry out the reaction by simultaneously mixing the tertiary phosphate and the carbonate in the presence of the mixture of the strontium salt and the calcium salt. The molar ratio is considered important. However, in an actual reaction system, the above reaction does not always proceed only at the above molar ratio, and the molar ratio includes the case of a ratio of 0.6: 0.1 respectively. It has been clarified in the present invention that the preferred range exists, including the examples described later.
更に、上記の好ましい第三リン酸塩と炭酸塩のモル比率の範囲内に於いて、ストロンチウム塩とカルシウム塩のモル数の和は1モル比未満もしくは1モル比を超えて反応系中に存在していても何ら問題はないことが判明した。即ち、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物のモル数の和1モル比に対し、第三リン酸塩および炭酸塩は上記の好ましいモル比率の例として、例えば0.6:0.1の比率を保ったまま、0.6α:0.1α(0.1≦α≦10)で表されるαの実数倍で第三リン酸塩と炭酸塩が含まれている場合に於いても上記の反応が進行することが明らかとなった。例えば、αが1である場合は、前記の反応式に従ってストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物と、第三リン酸塩、および炭酸塩はそれぞれ過不足無く反応に寄与し、最も収率の良好な結果を与えると考えられる。一方、αが1未満である場合には、第三リン酸塩および炭酸塩に対するストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物の割合が過剰であるため、反応終了時に過剰のストロンチウム塩とカルシウム塩が反応系に残存することになるが、生成する該アパタイト中から容易に水洗等の処理で除去することが出来る。但し、αとして0.1未満である場合には、用いるストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物のモル数の和の90%以上が過剰であるため、収率が低下し、現実的には好ましくない。さらに、αが1を超える場合には、用いるストロンチウム塩とカルシウム塩に対して、第三リン酸塩及び炭酸塩の両方が過剰となるが、この場合も同様に水洗等の処理で除去することが出来る。但し、αとして10を超える場合には、用いる第三リン酸塩及び炭酸塩の双方の90%以上が過剰であるため、収率が低下し、現実的には好ましくない。 Further, within the range of the preferred molar ratio of tertiary phosphate to carbonate, the sum of the moles of strontium salt and calcium salt is present in the reaction system less than 1 mole ratio or exceeding 1 mole ratio. It turns out that there is no problem even if it does. That is, with respect to 1 mole ratio of the total number of moles of the mixture of strontium salt and calcium salt, tertiary phosphate and carbonate are, for example, maintained at a ratio of 0.6: 0.1 as an example of the preferred mole ratio. In the case where the tertiary phosphate and the carbonate are contained at a real number multiple of α represented by 0.6α: 0.1α (0.1 ≦ α ≦ 10), It became clear to progress. For example, when α is 1, the mixture of strontium salt and calcium salt, tertiary phosphate, and carbonate contribute to the reaction without excess and deficiency according to the above reaction formula, and the result with the best yield is obtained. It is thought to give. On the other hand, when α is less than 1, since the ratio of the mixture of strontium salt and calcium salt to the tertiary phosphate and carbonate is excessive, excess strontium salt and calcium salt are added to the reaction system at the end of the reaction. Although it remains, it can be easily removed from the produced apatite by a treatment such as washing with water. However, when α is less than 0.1, 90% or more of the total number of moles of the mixture of strontium salt and calcium salt to be used is excessive, so that the yield is lowered, which is not preferable. Furthermore, when α exceeds 1, both tertiary phosphate and carbonate are excessive with respect to the strontium salt and calcium salt to be used. In this case as well, it should be removed by washing or the like. I can do it. However, when α exceeds 10, since 90% or more of both the tertiary phosphate and carbonate to be used are excessive, the yield is lowered, which is not preferable.
反応を行う際のストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物と、第三リン酸塩のモル比について、先の反応式においてはストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物のモル数の和1モル比に対して、少なくとも0.6αモル比含まれていることが必要であると見積もったが、後述する実施例に於いて示すように、実際の実験結果に於いてもこれを裏付ける結果が得られた。但し、第三リン酸塩は0.6αモル比を超えて反応系に添加されていても良く、その上限として0.8αモル比を超えない範囲のモル比である場合に高純度のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを高収率で得ることが出来ることを見出した。即ち、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物のモル数の和1モル比に対して、第三リン酸塩の用いることの出来るモル比として(0.6〜0.8)αモル比の範囲であることが必要で、この範囲から逸脱した比率で反応を行った場合、ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト以外の化合物が副成し、生成物の純度が低下する。 Regarding the molar ratio of the mixture of strontium salt and calcium salt and the tertiary phosphate in the reaction, at least the molar ratio of the mixture of strontium salt and calcium salt in the previous reaction formula is at least 1 molar ratio. Although it was estimated that it was necessary to include a 0.6α molar ratio, as shown in the examples described later, a result supporting this was also obtained in actual experimental results. However, the tertiary phosphate may be added to the reaction system in excess of 0.6α molar ratio, and when the molar ratio is within the range not exceeding 0.8α molar ratio, high purity strontium is added. It has been found that the containing (carbonic acid) calcium apatite can be obtained in high yield. That is, the molar ratio that can be used for the tertiary phosphate is (0.6 to 0.8) α molar ratio relative to 1 molar ratio of the total number of moles of the mixture of strontium salt and calcium salt. When the reaction is carried out at a ratio deviating from this range, compounds other than (carbonic acid) calcium apatite containing strontium are formed as a by-product, and the purity of the product is lowered.
次に、炭酸塩の比率に関しては、前記の化学式からの見積もりでは、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物のモル数の和1モル比に対して0.1αのモル比が好ましい範囲に含まれるとしたが、後述する実施例に於いて示すように、実際に様々なモル比に於いて実験を行った結果、前記の好ましいモル比率の範囲内で第三リン酸塩を共に含む反応系に於いて、炭酸塩の用いるべき好ましいモル比の範囲は(0.1〜0.3)αで含まれる場合であって、この場合に於いて本発明の目的とする高純度のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを高収率で得ることが出来ることを見出した。以上を整理すると、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物のモル数の和1モル比に対して、第三リン酸塩と炭酸塩は各々(0.6〜0.8)αモル比と(0.1〜0.3)αモル比の範囲内でこれらを水中に於いて混合して反応を行った場合に、本発明の目的とする高純度のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを高収率で得ることが出来る。 Next, regarding the ratio of carbonate, in the estimation from the above chemical formula, the molar ratio of 0.1α is included in the preferable range with respect to 1 mole ratio of the sum of the number of moles of the mixture of strontium salt and calcium salt. However, as shown in the examples described later, as a result of experiments conducted at various molar ratios, in a reaction system containing both tertiary phosphates within the above preferred molar ratio range. The preferred molar ratio range of the carbonate to be used is (0.1 to 0.3) α, in which case the high purity strontium targeted by the present invention is contained (carbonic acid). It has been found that calcium apatite can be obtained in high yield. To summarize the above, the triphosphate and carbonate have a (0.6 to 0.8) α molar ratio and (0. 0. 0), respectively, with respect to 1 mole ratio of the total number of moles of the strontium salt and calcium salt mixture. 1 to 0.3) When the reaction is carried out by mixing these in water within the range of α molar ratio, the high yield of the (carbonic acid) calcium apatite containing the high purity strontium targeted by the present invention is high. Can be obtained.
上記の組み合わせで反応を行う場合の反応系のpHは特に制御する必要はなく、使用する第三リン酸塩の水溶液が通常pHが11〜13の範囲であるため、これに炭酸塩または炭酸水素塩を加えた水溶液のpHもこの範囲にあることから、pH11〜13の範囲でストロンチウム塩を含有する水溶液と、第三リン酸塩及び炭酸塩または炭酸水素塩を含有する水溶液を混合することで両者を反応させることが好ましい。 The pH of the reaction system in the case of carrying out the reaction in the above combination does not need to be particularly controlled, and the aqueous solution of the tertiary phosphate to be used usually has a pH in the range of 11 to 13, so that the carbonate or hydrogen carbonate is added thereto. Since the pH of the aqueous solution to which the salt is added is also in this range, by mixing the aqueous solution containing the strontium salt in the range of pH 11 to 13 with the aqueous solution containing the tertiary phosphate and carbonate or bicarbonate. It is preferable to react both.
次に、本発明に用いることの出来るリン酸塩としてリン酸水素塩を使用した場合について更に詳しく説明する。例えばリン酸水素塩としてリン酸水素二ナトリウム(Na2HPO4)を用いた場合、これと上記のストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物との間でストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを得るためには、下記のように炭酸塩(ここでは例として炭酸ナトリウムを用いた場合を示す)を添加することで該アパタイトを得るための反応が進行することを本発明に於いて見出したものである。下式でMは前記したようにカルシウムイオンとストロンチウムイオンの混合物を表し、両者のモル数の和は1モル比である。 Next, the case where hydrogen phosphate is used as the phosphate that can be used in the present invention will be described in more detail. For example, when disodium hydrogen phosphate (Na 2 HPO 4 ) is used as the hydrogen phosphate, in order to obtain (carbonate) calcium apatite containing strontium between this and a mixture of the above strontium salt and calcium salt The present inventors have found that the reaction for obtaining the apatite proceeds by adding a carbonate (shown here as an example using sodium carbonate) as described below. In the following formula, M represents a mixture of calcium ions and strontium ions as described above, and the sum of the number of moles of both is 1 molar ratio.
10MCl2 +6Na2HPO4 +4Na2CO3 +2H2O
→ M10(PO4)6(OH)2 +20NaCl +4CO2 +4H2O
10MCl 2 + 6Na 2 HPO 4 + 4Na 2 CO 3 + 2H 2 O
→ M 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 +20 NaCl + 4CO 2 + 4H 2 O
上記の化学反応式から、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物と、リン酸水素塩、および炭酸塩の各々のモル比率については、計算上では各々1:0.6:0.4の比率でストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを形成する反応に寄与することが示唆される。一方、リン酸水素塩と炭酸塩はそれぞれ単独でストロンチウム塩およびカルシウム塩と反応し、上記の反応条件に於いては、それぞれのリン酸水素ストロンチウム、リン酸水素カルシウムと炭酸ストロンチウム、炭酸カルシウムを生成する。従って、計算上ではリン酸水素塩と炭酸塩がそれぞれ0.6:0.4の比率で共に含まれている場合に、後者のリン酸水素ストロンチウムや炭酸ストロンチウム等を生成することなく、上記の反応式のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトが生成することが期待される。このような推測から、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物の存在下で、リン酸水素塩と炭酸塩を同時に混合して反応を行うことが好ましく、その際のリン酸水素塩と炭酸塩のモル比率が重要であると考えられる。但し、実際の反応系に於いては、必ずしも上記のモル比率でのみ上記のような反応が進行するのではなく、モル比率には、各々0.6:0.1の比率の場合を含めて、好ましい範囲が存在することが後述する実施例を含めて、本発明において明らかとなった。 From the above chemical reaction equation, the molar ratio of each of the mixture of strontium salt and calcium salt, hydrogen phosphate, and carbonate is calculated to be 1: 0.6: 0.4. It is suggested that it contributes to the reaction which forms calcium carbonate apatite containing. On the other hand, hydrogen phosphate and carbonate react with strontium salt and calcium salt, respectively, and produce strontium hydrogen phosphate, calcium hydrogen phosphate, strontium carbonate, and calcium carbonate under the above reaction conditions. To do. Therefore, in the calculation, when both hydrogen phosphate and carbonate are included at a ratio of 0.6: 0.4, the above strontium hydrogen phosphate, strontium carbonate, etc. are not generated, and the above-mentioned It is expected that calcium carbonate apatite containing strontium in the reaction formula is generated. From such estimation, it is preferable to carry out the reaction by simultaneously mixing hydrogen phosphate and carbonate in the presence of a mixture of strontium salt and calcium salt, and the molar ratio of hydrogen phosphate and carbonate at that time Is considered important. However, in an actual reaction system, the above reaction does not always proceed only at the above molar ratio, and the molar ratio includes the case of a ratio of 0.6: 0.1 respectively. It has been clarified in the present invention that the preferred range exists, including the examples described later.
更に、上記の好ましいリン酸水素塩と炭酸塩のモル比率の範囲内に於いて、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物のモル数の和は1モル比未満もしくは1モル比を超えて反応系中に存在していても何ら問題はないことが判明した。即ち、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物のモル数の和1モル比に対し、リン酸水素塩および炭酸塩は上記の好ましいモル比率の例として、例えば0.6:0.4の比率を保ったまま、0.6α:0.4α(0.1≦α≦10)で表されるαの実数倍でリン酸水素塩と炭酸塩が含まれている場合に於いても上記の反応が進行することが明らかとなった。例えば、αが1である場合は、前記の反応式に従ってストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物と、リン酸水素塩、および炭酸塩はそれぞれ過不足無く反応に寄与し、最も収率の良好な結果を与えると考えられる。一方、αが1未満である場合には、リン酸水素塩および炭酸塩に対するストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物の割合が過剰であるため、反応終了時に過剰のストロンチウム塩とカルシウム塩が反応系に残存することになるが、生成する該アパタイト中から容易に水洗等の処理で除去することが出来る。但し、αとして0.1未満である場合には、用いるストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物のモル数の和の90%以上が過剰であるため、収率が低下し、現実的には好ましくない。さらに、αが1を超える場合には、用いるストロンチウム塩とカルシウム塩に対して、リン酸水素塩及び炭酸塩の両方が過剰となるが、この場合も同様に水洗等の処理で除去することが出来る。但し、αとして10を超える場合には、用いるリン酸水素塩及び炭酸塩の双方の90%以上が過剰であるため、収率が低下し、現実的には好ましくない。 Further, within the above range of the preferred molar ratio of hydrogen phosphate and carbonate, the sum of the number of moles of the mixture of strontium salt and calcium salt is less than 1 mole ratio or more than 1 mole ratio in the reaction system. It was found that there was no problem even if it existed. That is, hydrogen phosphate and carbonate maintained a ratio of, for example, 0.6: 0.4 as an example of the preferred molar ratio with respect to 1 mole ratio of the total number of moles of the mixture of strontium salt and calcium salt. The above reaction proceeds even in the case where hydrogen phosphate and carbonate are contained at a real number multiple of α represented by 0.6α: 0.4α (0.1 ≦ α ≦ 10). It became clear. For example, when α is 1, the mixture of strontium salt and calcium salt, hydrogen phosphate, and carbonate contribute to the reaction without excess and deficiency according to the above reaction formula, and the results with the best yield are obtained. It is thought to give. On the other hand, when α is less than 1, the ratio of the mixture of strontium salt and calcium salt to hydrogen phosphate and carbonate is excessive, so that excess strontium salt and calcium salt remain in the reaction system at the end of the reaction. However, it can be easily removed from the produced apatite by a treatment such as washing with water. However, when α is less than 0.1, 90% or more of the total number of moles of the mixture of strontium salt and calcium salt to be used is excessive, so that the yield is lowered, which is not preferable. Furthermore, when α exceeds 1, both hydrogen phosphate and carbonate are excessive with respect to the strontium salt and calcium salt to be used, but in this case as well, it can be removed by a treatment such as water washing. I can do it. However, when α exceeds 10, since 90% or more of both the hydrogen phosphate and carbonate used are excessive, the yield is lowered, which is not preferable.
反応を行う際のストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物と、リン酸水素塩のモル比について、先の反応式においてはストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物のモル数の和1モル比に対して、少なくとも0.6αモル比含まれていることが必要であると見積もったが、後述する実施例に於いて示すように、実際の実験結果に於いてもこれを裏付ける結果が得られた。但し、リン酸水素塩は0.6αモル比を超えて反応系に添加されていても良く、その上限として1.2αモル比を超えない範囲のモル比である場合に高純度のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを高収率で得ることが出来ることを見出した。即ち、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物のモル数の和1モル比に対して、リン酸水素塩の用いることの出来るモル比として(0.6〜1.2)αモル比の範囲であることが必要で、この範囲から逸脱した比率で反応を行った場合、ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト以外の化合物が副成し、生成物の純度が低下する。 Regarding the molar ratio of the mixture of strontium salt and calcium salt to hydrogen phosphate when the reaction is performed, in the above reaction formula, at least 0 with respect to 1 molar ratio of the sum of the number of moles of the mixture of strontium salt and calcium salt. It was estimated that it was necessary to contain a .6α molar ratio. However, as shown in the examples described later, a result supporting this was obtained in actual experimental results. However, hydrogen phosphate may be added to the reaction system in excess of 0.6α molar ratio, and contains high-purity strontium when the molar ratio is within a range not exceeding 1.2α molar ratio as the upper limit. It has been found that (carbonic acid) calcium apatite can be obtained in high yield. That is, the molar ratio in which hydrogen phosphate can be used is within the range of (0.6 to 1.2) α molar ratio with respect to 1 molar ratio of the total number of moles of the mixture of strontium salt and calcium salt. When the reaction is carried out at a ratio deviating from this range, compounds other than (carbonic acid) calcium apatite containing strontium are formed as a by-product, and the purity of the product is lowered.
次に、炭酸塩の比率に関しては、前記の化学式からの見積もりでは、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物のモル数の和1モル比に対して0.4αのモル比が好ましい範囲に含まれるとしたが、後述する実施例に於いて示すように、実際に様々なモル比に於いて実験を行った結果、前記の好ましいモル比率の範囲内でリン酸水素塩を共に含む反応系に於いて、炭酸塩の用いるべき好ましいモル比の範囲は(0.3〜0.5)αで含まれる場合であって、この場合に於いて本発明の目的とする高純度のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを高収率で得ることが出来ることを見出した。以上を整理すると、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物のモル数の和1モル比に対して、リン酸水素塩と炭酸塩は各々(0.6〜1.2)αモル比と(0.3〜0.5)αモル比の範囲内でこれらを水中に於いて混合して反応を行った場合に、本発明の目的とする高純度のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを高収率で得ることが出来る。 Next, regarding the ratio of carbonate, in the estimation from the above chemical formula, the molar ratio of 0.4α is included in the preferable range with respect to 1 mole ratio of the sum of the number of moles of the mixture of strontium salt and calcium salt. However, as shown in the examples described later, as a result of actually conducting experiments at various molar ratios, in the reaction system containing both hydrogen phosphates within the preferred molar ratio range, The preferred molar ratio range of the carbonate to be used is (0.3 to 0.5) α, in which case the calcium carbonate containing the high purity strontium that is the object of the present invention. It has been found that apatite can be obtained in high yield. When the above is arranged, hydrogen phosphate and carbonate each have a (0.6 to 1.2) α molar ratio and (0.3) with respect to 1 molar ratio of the total number of moles of the mixture of strontium salt and calcium salt. -0.5) When the reaction is carried out by mixing them in water within the range of α molar ratio, the high-purity strontium-containing (carbonated) calcium apatite of the present invention can be obtained in a high yield. Can be obtained.
同様に、前記の化学式に於いて炭酸塩に代えて、炭酸水素塩として炭酸水素ナトリウムを用いた場合は次式のようにストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを生成する反応が進行すると考えられる。下式でMはカルシウムイオンとストロンチウムイオンの混合物を表し、両者のモル数の和は1モル比である。 Similarly, in the above chemical formula, when sodium hydrogen carbonate is used as the hydrogen carbonate instead of the carbonate, it is considered that the reaction for producing (carbonic acid) calcium apatite containing strontium proceeds as in the following formula. In the following formula, M represents a mixture of calcium ions and strontium ions, and the sum of the number of moles of both is 1 molar ratio.
10MCl2 +6Na2HPO4 +8NaHCO3 +2H2O
→ M10(PO4)6(OH)2 +20NaCl +8CO2 +8H2O
10MCl 2 + 6Na 2 HPO 4 +8 NaHCO 3 + 2H 2 O
→ M 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 +20 NaCl + 8CO 2 + 8H 2 O
上記の反応式に於いて、炭酸塩に代えて炭酸水素塩を用いた場合にも、ストロンチウム塩1モル比に対するリン酸水素塩のモル比率には影響がなく、リン酸水素塩のモル比率として(0.6〜1.2)αであることが判明した。また、ストロンチウム塩1モル比に対して炭酸水素塩のモル比率の範囲は、炭酸塩を用いた場合の2倍が必要であることが後述する実施例で示すように本発明に於いて明らかとなった。以上を纏めると、ストロンチウム塩に対してリン酸水素塩と、炭酸塩または炭酸水素塩を水中に於いて混合し反応を行う際に、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物のモル数の和1モル比に対して、リン酸水素塩を(0.6〜1.2)αモル比で、炭酸塩または炭酸水素塩はp(0.3〜0.5)α(炭酸塩の場合p=1、炭酸水素塩の場合p=2)モル比を用いて反応を行った場合に於いて、本発明の目的とする高純度のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを高収率で得ることが出来る。 In the above reaction formula, when hydrogen carbonate is used instead of carbonate, the molar ratio of hydrogen phosphate with respect to 1 molar ratio of strontium salt is not affected, and the molar ratio of hydrogen phosphate is It was found to be (0.6 to 1.2) α. Further, it is apparent in the present invention that the range of the molar ratio of the hydrogen carbonate to the molar ratio of the strontium salt is twice as much as that in the case where the carbonate is used, as shown in Examples described later. became. Summarizing the above, when mixing and reacting hydrogen phosphate and carbonate or bicarbonate in water with strontium salt, the molar ratio of the mixture of strontium salt and calcium salt is 1 mole ratio. In contrast, hydrogen phosphate is (0.6 to 1.2) α molar ratio, carbonate or bicarbonate is p (0.3 to 0.5) α (p = 1 in the case of carbonate, In the case of hydrogen carbonate, when the reaction is carried out using a molar ratio of p = 2), the (carbonic acid) calcium apatite containing high-purity strontium targeted by the present invention can be obtained in high yield.
上記の組み合わせで反応を行う場合の反応系のpHは特に制御する必要はなく、使用するリン酸水素塩の水溶液が通常pHが8〜10の範囲であり、これに炭酸塩または炭酸水素塩を加えた水溶液のpHは高々pH11未満の範囲にあることから、これをそのまま反応に用いても、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物を溶解した水溶液のpHが5〜7付近であるため、これらを混合した反応系のpH範囲として、pH=5〜13の範囲に保たれたままストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物と、リン酸水素塩、および炭酸塩または炭酸水素塩を水中で混合し、円滑に反応を進行させることが出来る。 It is not necessary to control the pH of the reaction system when the reaction is performed in the above combination, and the aqueous solution of hydrogen phosphate to be used usually has a pH in the range of 8 to 10, and carbonate or bicarbonate is added to this. Since the pH of the added aqueous solution is at most less than pH 11, even if it is used as it is for the reaction, the pH of the aqueous solution in which the mixture of the strontium salt and calcium salt is dissolved is around 5-7, so these are mixed. As a pH range of the reaction system, a mixture of a strontium salt and a calcium salt, a hydrogen phosphate salt, and a carbonate salt or a bicarbonate salt are mixed in water while being maintained in a pH range of 5 to 13, and the reaction is smoothly performed. Can be advanced.
次に、本発明に用いることの出来るリン酸塩としてリン酸二水素塩を使用した場合について同様に説明する。例えばリン酸水素塩としてリン酸二水素ナトリウム(NaH2PO4)を用いた場合、これとストロンチウム塩とカルシウム塩(例として塩化物の場合を示す)および炭酸塩(例として炭酸ナトリウムを用いた場合を示す)を添加することで、下式の化学式に従ってヒドロキシアパタイトを生成する反応が進行すると考えられる。 Next, the case where dihydrogen phosphate is used as the phosphate that can be used in the present invention will be described in the same manner. For example, when sodium dihydrogen phosphate (NaH 2 PO 4 ) is used as the hydrogen phosphate, this is combined with a strontium salt and a calcium salt (for example, the case of chloride) and carbonate (for example, sodium carbonate is used). It is considered that the reaction for producing hydroxyapatite proceeds according to the following chemical formula.
ここで、上述した好ましい添加方法として、リン酸塩と炭酸塩または炭酸水素塩をあらかじめ混合した水溶液を作製し、これとストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物を溶解した水溶液を混合する方法を述べたが、この場合、リン酸塩としてリン酸二水素塩を用いた場合、炭酸塩または炭酸水素塩と混合することで中和反応が進行し、リン酸二水素塩はリン酸水素塩に変化し、炭酸塩は炭酸水素塩として存在するが、反応における互いのモル比率の関係には変化がないため、反応式としては結果的に下記の式と変わりはないことに触れておく。この場合も、上記のリン酸水素塩を用いる場合と同様に、反応系のpHは特に制御する必要はなく、使用するリン酸二水素塩の水溶液が通常pHが4〜5の範囲であり、これに炭酸塩または炭酸水素塩を加えた水溶液のpHは高々pH11未満の範囲にあることから、これをそのまま反応に用いても、ストロンチウム塩を溶解した水溶液のpHが6〜7付近であるため、これらを混合した反応系のpH範囲として、pH=5〜10の範囲に保たれたままストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物と、リン酸水素塩、および炭酸塩または炭酸水素塩を水中で混合し、円滑に反応を進行させることが出来る。 Here, as a preferable addition method described above, an aqueous solution in which phosphate and carbonate or hydrogen carbonate are mixed in advance is prepared, and an aqueous solution in which a mixture of strontium salt and calcium salt is dissolved is described. In this case, when dihydrogen phosphate is used as the phosphate, the neutralization reaction proceeds by mixing with carbonate or hydrogen carbonate, and the dihydrogen phosphate changes to hydrogen phosphate, It should be noted that although carbonates exist as bicarbonates, there is no change in the relationship between the molar ratios in the reaction, and as a result, the reaction formula is not different from the following formula. In this case as well, as in the case of using the hydrogen phosphate, the pH of the reaction system does not need to be particularly controlled, and the aqueous solution of dihydrogen phosphate to be used usually has a pH in the range of 4 to 5, Since the pH of the aqueous solution to which carbonate or hydrogen carbonate is added is at most less than pH 11, the pH of the aqueous solution in which the strontium salt is dissolved is around 6 to 7 even if it is used in the reaction as it is. As a pH range of the reaction system in which these are mixed, a mixture of a strontium salt and a calcium salt, a hydrogen phosphate, and a carbonate or bicarbonate are mixed in water while maintaining a pH of 5 to 10. The reaction can proceed smoothly.
10MCl2 +6NaH2PO4 +7Na2CO3 +2H2O
→ M10(PO4)6(OH)2 +20NaCl +7CO2 +7H2O
10MCl 2 + 6NaH 2 PO 4 + 7Na 2 CO 3 + 2H 2 O
→ M 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 +20 NaCl + 7CO 2 + 7H 2 O
上記の化学反応式から、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物と、リン酸二水素塩、および炭酸塩の各々のモル比率については、計算上では各々1:0.6:0.7の比率でストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを形成する反応に寄与することが示唆される。一方、リン酸二水素塩と炭酸塩は、それぞれ単独で用いて例えばストロンチウム塩と反応させた場合、各々リン酸二水素ストロンチウムと炭酸ストロンチウムを生成する。従って、計算上ではリン酸二水素塩と炭酸塩がそれぞれ0.6:0.7の比率で共に含まれている場合に、後者のリン酸二水素ストロンチウム塩や炭酸ストロンチウム塩などを生成することなく、上記の反応式のストロンチウムを含むアパタイトが生成することが期待される。このような推測から、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物の存在下で、リン酸二水素塩と炭酸塩を同時に混合して反応を行うことが好ましく、その際のリン酸二水素塩と炭酸塩のモル比率が重要であると考えられる。但し、実際の反応系に於いては、必ずしも上記のモル比率でのみ上記のような反応が進行するのではなく、モル比率には、各々0.6:0.7の比率の場合を含めて、好ましい範囲が存在することが後述する実施例を含めて、本発明において明らかとなった。 From the above chemical reaction formula, the molar ratio of each of the mixture of strontium salt and calcium salt, dihydrogen phosphate and carbonate is calculated to be 1: 0.6: 0.7 in the ratio of strontium. It is suggested that it contributes to the reaction which forms (carbonic acid) calcium apatite containing. On the other hand, when dihydrogen phosphate and carbonate are each used alone and reacted with, for example, a strontium salt, strontium dihydrogen phosphate and strontium carbonate are generated, respectively. Therefore, in the calculation, when dihydrogen phosphate and carbonate are both contained in a ratio of 0.6: 0.7, the latter strontium phosphate or carbonate strontium salt is generated. It is expected that apatite containing strontium of the above reaction formula is generated. From this assumption, it is preferable to carry out the reaction by simultaneously mixing dihydrogen phosphate and carbonate in the presence of a mixture of strontium salt and calcium salt. In this case, the reaction of dihydrogen phosphate and carbonate is preferably performed. The molar ratio is considered important. However, in an actual reaction system, the above reaction does not always proceed only at the above molar ratio, and the molar ratio includes the case of a ratio of 0.6: 0.7, respectively. It has been clarified in the present invention that the preferred range exists, including the examples described later.
更に、上記の好ましいリン酸二水素塩と炭酸塩のモル比率の範囲内に於いて、ストロンチウム塩とカルシウム塩のモル数の和は1モル比未満もしくは1モル比を超えて反応系中に存在していても何ら問題はないことが判明した。即ち、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物のモル数の和1モル比に対し、リン酸二水素塩および炭酸塩は上記の好ましいモル比率の例として、例えば0.6:0.7の比率を保ったまま、0.6α:0.7α(0.1≦α≦10)で表されるαの実数倍でリン酸二水素塩と炭酸塩が含まれている場合に於いても上記の反応が進行することが明らかとなった。例えば、αが1である場合は、前記の反応式に従ってストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物と、リン酸二水素塩および炭酸塩はそれぞれ過不足無く反応に寄与し、最も収率の良好な結果を与えると考えられる。一方、αが1未満である場合には、リン酸二水素塩および炭酸塩に対するストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物の割合が過剰であるため、反応終了時に過剰のストロンチウム塩とカルシウム塩が反応系に残存することになるが、生成するストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト中から容易に水洗等の処理で除去することが出来る。但し、αとして0.1未満である場合には、用いるストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物のモル数の和の90%以上が過剰であるため、収率が低下し、現実的には好ましくない。さらに、αが1を超える場合には、用いるストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物に対して、リン酸二水素塩及び炭酸塩の両方が過剰となるが、この場合も生成するストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト中から容易に水洗等の処理で除去することが出来る。但し、αとして10を超える場合には、用いるリン酸塩及び炭酸塩の双方の90%以上が過剰であるため、収率が低下し、現実的には好ましくない。 Further, within the above range of the preferred molar ratio of dihydrogen phosphate and carbonate, the sum of moles of strontium salt and calcium salt is present in the reaction system less than 1 mole ratio or exceeding 1 mole ratio. It turns out that there is no problem even if it does. That is, with respect to 1 mole ratio of the total number of moles of the mixture of strontium salt and calcium salt, dihydrogen phosphate and carbonate are, for example, maintained at a ratio of 0.6: 0.7 as an example of the preferred mole ratio. In the case where dihydrogen phosphate and carbonate are contained at a real number multiple of α represented by 0.6α: 0.7α (0.1 ≦ α ≦ 10), the above reaction is It became clear to progress. For example, when α is 1, the mixture of strontium salt and calcium salt, dihydrogen phosphate and carbonate according to the above reaction formula contribute to the reaction without excess and deficiency, respectively, and the results with the best yield are obtained. It is thought to give. On the other hand, when α is less than 1, since the ratio of the mixture of strontium salt and calcium salt to dihydrogen phosphate and carbonate is excessive, excess strontium salt and calcium salt are added to the reaction system at the end of the reaction. Although it remains, it can be easily removed from the (carbonic acid) calcium apatite containing strontium produced by a treatment such as washing with water. However, when α is less than 0.1, 90% or more of the total number of moles of the mixture of strontium salt and calcium salt to be used is excessive, so that the yield is lowered, which is not preferable. Further, when α exceeds 1, both dihydrogen phosphate and carbonate are excessive with respect to the mixture of strontium salt and calcium salt to be used, and this case also contains strontium that is produced (carbonic acid). It can be easily removed from the calcium apatite by a treatment such as washing with water. However, when α exceeds 10, since 90% or more of both the phosphate and carbonate to be used are excessive, the yield is lowered, which is not preferable.
反応を行う際のストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物と、リン酸二水素塩のモル比について、先の反応式においてはストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物のモル数の和1モル比に対して、少なくとも0.6αモル比含まれていることが必要であると見積もったが、後述する実施例に於いて示すように、実際の実験結果に於いてもこれを裏付ける結果が得られた。但し、リン酸二水素塩は0.6αモル比を超えて反応系に添加されていても良く、その上限として1.2αモル比を超えない範囲のモル比である場合に高純度のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを高収率で得ることが出来ることを見出した。即ち、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物のモル数の和1モル比に対して、リン酸二水素塩の用いることの出来るモル比として(0.6〜1.2)αモル比の範囲であることが必要で、この範囲から逸脱した比率で反応を行った場合、ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト以外の化合物が副成し、生成物の純度が低下する場合があることが判明した。 Regarding the molar ratio of the mixture of strontium salt and calcium salt and dihydrogen phosphate when the reaction is performed, in the previous reaction formula, at least with respect to the sum 1 molar ratio of the number of moles of the mixture of strontium salt and calcium salt Although it was estimated that it was necessary to include a 0.6α molar ratio, as shown in the examples described later, a result supporting this was also obtained in actual experimental results. However, dihydrogen phosphate may be added to the reaction system in excess of 0.6α molar ratio, and when the molar ratio is within the range not exceeding 1.2α molar ratio, high purity strontium is added. It has been found that the containing (carbonic acid) calcium apatite can be obtained in high yield. That is, the molar ratio that can be used for the dihydrogen phosphate is (0.6 to 1.2) in the range of α molar ratio with respect to 1 molar ratio of the total number of moles of the mixture of strontium salt and calcium salt. It has been found that when the reaction is carried out at a ratio deviating from this range, compounds other than (carbonic acid) calcium apatite containing strontium may be formed as a by-product and the purity of the product may be lowered.
次に、炭酸塩の比率に関しては、前記の化学式からの見積もりでは、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物のモル数の和1モル比に対して0.7αのモル比が好ましい範囲に含まれるとしたが、後述する実施例に於いて示すように、実際に様々なモル比に於いて実験を行った結果、前記の好ましいモル比率の範囲内でリン酸二水素塩を共に含む反応系に於いて、炭酸塩の用いるべき好ましいモル比の範囲は(0.7〜1.0)αで含まれる場合であって、この場合に於いて本発明の目的とする高純度のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを高収率で得ることが出来ることを見出した。以上を整理すると、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物のモル数の和1モル比に対して、リン酸二水素塩と炭酸塩は各々(0.6〜1.2)αモル比と(0.7〜1.0)αモル比の範囲内でこれらを水中に於いて混合して反応を行った場合に、本発明の目的とする高純度のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを高収率で得ることが出来る。 Next, regarding the ratio of the carbonate, in the estimation from the above chemical formula, the molar ratio of 0.7α is included in the preferable range with respect to 1 mole ratio of the sum of the number of moles of the mixture of strontium salt and calcium salt. However, as shown in the examples described later, as a result of experiments conducted at various molar ratios, in a reaction system containing both dihydrogen phosphates within the above preferred molar ratio range. The preferred molar ratio range of the carbonate to be used is (0.7 to 1.0) α, which contains the high-purity strontium that is the object of the present invention (carbonic acid). It has been found that calcium apatite can be obtained in high yield. To summarize the above, the dihydrogen phosphate and carbonate each have a (0.6 to 1.2) α molar ratio and (0. 0. 1) to the total 1 molar ratio of the number of moles of the mixture of strontium salt and calcium salt. 7-1.0) When the reaction is carried out by mixing them in water within the range of α molar ratio, the high yield of (carbonic acid) calcium apatite containing the high purity strontium of the present invention is obtained. Can be obtained.
或いは、上式の炭酸塩に代えて、炭酸水素塩として炭酸水素ナトリウムを用いた場合は下式のようにしてストロンチウムアパタイトを生成する反応が進行すると考えられる。 Alternatively, when sodium hydrogen carbonate is used as the hydrogen carbonate instead of the carbonate of the above formula, it is considered that the reaction for generating strontium apatite proceeds as in the following formula.
10MCl2 +6NaH2PO4 +14NaHCO3 +2H2O
→ M10(PO4)6(OH)2 +20NaCl +14CO2+14H2O
10MCl 2 + 6NaH 2 PO 4 +14 NaHCO 3 + 2H 2 O
→ M 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 +20 NaCl + 14CO 2 + 14H 2 O
上記の反応式に於いて、炭酸塩に代えて炭酸水素塩を用いた場合にも、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物のモル数の和1モル比に対するリン酸二水素塩のモル比率には影響がなく、リン酸二水素塩のモル比率として(0.6〜1.2)αであることが判明した。また、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物1モル比に対して炭酸水素塩の好ましいモル比率の範囲は、(1.4〜2.0)αモル比の範囲であり、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物1モル比に対して、リン酸二水素塩と炭酸水素塩は各々(0.6〜1.2)αモル比と(1.4〜2.0)αモル比の範囲内でこれらを水中に於いて混合して反応を行った場合に、本発明の目的とする高純度のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを高収率で得ることが出来る。以上を纏めると、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物に対してリン酸二水素塩と、炭酸塩または炭酸水素塩を水中に於いて混合し反応を行う際に、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物1モル比に対して、リン酸水素塩を(0.6〜1.2)αモル比で、炭酸塩または炭酸水素塩はp(0.7〜1.0)α(炭酸塩の場合p=1、炭酸水素塩の場合p=2)モル比を用いて反応を行った場合に於いて、本発明の目的とする高純度のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを高収率で得ることが出来る。 In the above reaction formula, when hydrogen carbonate is used instead of carbonate, it affects the molar ratio of dihydrogen phosphate to the total molar ratio of 1 mole of the mixture of strontium and calcium salts. It was found that the molar ratio of dihydrogen phosphate was (0.6 to 1.2) α. Moreover, the range of the preferable molar ratio of hydrogencarbonate with respect to 1 molar ratio of the mixture of strontium salt and calcium salt is the range of (1.4 to 2.0) α molar ratio, and the mixture of strontium salt and calcium salt. For 1 mole ratio, dihydrogen phosphate and bicarbonate are in the range of (0.6 to 1.2) α mole ratio and (1.4 to 2.0) α mole ratio, respectively. When the reaction is carried out by mixing, calcium carbonate apatite containing high-purity strontium as the object of the present invention can be obtained in high yield. In summary, when a mixture of strontium salt and calcium salt is mixed with dihydrogen phosphate and carbonate or bicarbonate in water and reacted, 1 mole of mixture of strontium salt and calcium salt Ratio of hydrogen phosphate to (0.6 to 1.2) α molar ratio, and carbonate or bicarbonate to p (0.7 to 1.0) α (p = 1 for carbonate) In the case of hydrogen carbonate, p = 2) When the reaction is carried out using a molar ratio, it is possible to obtain the high-purity strontium-containing (carbonic acid) calcium apatite of the present invention in a high yield. .
上記の組み合わせで反応を行う場合の反応系のpHは特に制御する必要はなく、使用するリン酸二水素塩の水溶液が通常pHが4〜5の範囲であり、これに炭酸塩または炭酸水素塩を加えた水溶液のpHは7〜11の範囲にあることから、pHが5〜13の範囲でストロンチウム塩と、リン酸二水素塩及び炭酸塩または炭酸水素塩もしくは炭酸水素塩を水中に於いて混合することで反応を行うことが好ましい。 The pH of the reaction system in the case of carrying out the reaction in the above combination does not need to be particularly controlled, and the aqueous solution of dihydrogen phosphate to be used usually has a pH in the range of 4 to 5, which includes carbonate or bicarbonate. Since the pH of the aqueous solution added with strontium is in the range of 7 to 11, strontium salt, dihydrogen phosphate and carbonate or bicarbonate or bicarbonate in water in the range of 5 to 13 in water. It is preferable to carry out the reaction by mixing.
上記した炭酸塩または炭酸水素塩(以下炭酸(水素)塩とも記載)の用いるべきモル比率の範囲に於いて、ストロンチウム塩およびカルシウム塩と、第三リン酸塩の組み合わせで炭酸(水素)塩を用いた場合には、炭酸(水素)塩のモル比率の下限値に0.1αを加えたモル比率未満のモル比率において反応を行った場合、さらに、ストロンチウム塩およびカルシウム塩と、リン酸水素塩またはリン酸二水素塩の組み合わせで炭酸(水素)塩を用いた場合には、炭酸(水素)塩のモル比率の下限値に0.1pαを加えたモル比率未満のモル比率において反応を行った場合、生成するストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト中には炭酸イオンが含まれないか、含まれている場合であっても質量%で該アパタイトに対して高々2質量%未満であり、実質的に炭酸イオンの影響は認められないことからストロンチウムを含むカルシウムアパタイトとして利用出来ることが明らかとなった。 Carbonate (hydrogen) salt is combined with strontium salt and calcium salt and tertiary phosphate within the range of molar ratio to be used for the above-mentioned carbonate or bicarbonate (hereinafter also referred to as carbonate (hydrogen) salt). When used, when the reaction is carried out at a molar ratio less than the molar ratio obtained by adding 0.1α to the lower limit of the molar ratio of the carbonic acid (hydrogen) salt, strontium salt and calcium salt, and hydrogen phosphate Alternatively, when carbonic acid (hydrogen) salt was used in combination with dihydrogen phosphate, the reaction was carried out at a molar ratio less than the molar ratio obtained by adding 0.1 pα to the lower limit of the molar ratio of carbonic acid (hydrogen) salt. In this case, the calcium carbonate apatite containing strontium to be produced does not contain carbonate ions or even if it is contained, it is at most 2% by mass with respect to the apatite. It was clarified that it can be used as calcium apatite containing strontium because the influence of carbonate ions is not substantially recognized.
一方、炭酸(水素)塩の用いるべきモル比率の範囲に於いて、ストロンチウム塩およびカルシウム塩と、第三リン酸塩の組み合わせで炭酸(水素)塩を用いた場合には、炭酸(水素)塩のモル比率の下限値に0.1αを加えたモル比率以上のモル比率において反応を行った場合、さらに、ストロンチウム塩およびカルシウム塩と、リン酸水素塩またはリン酸二水素塩の組み合わせで炭酸(水素)塩を用いた場合には、炭酸(水素)塩のモル比率の下限値に0.1pαを加えたモル比率以上のモル比率において反応を行った場合、生成するストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト中には炭酸イオンが含まれており、この場合、後述する実施例において示すように、炭酸イオンをストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト中に効率よく導入出来ることが明らかとなった。ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト中に更に炭酸イオンが導入されることで、その結晶性が低下する場合や、或いは水中或いは生体内における溶解性が増加することが考えられることから、本発明で得られるストロンチウムを含む炭酸カルシウムアパタイトは医療用途、特に生体内吸収材料としてとりわけ有用である。 On the other hand, when a carbonic acid (hydrogen) salt is used as a combination of a strontium salt and a calcium salt and a tertiary phosphate within the range of the molar ratio of the carbonic acid (hydrogen) salt, the carbonic acid (hydrogen) salt is used. When the reaction is carried out at a molar ratio equal to or higher than the molar ratio obtained by adding 0.1α to the lower limit of the molar ratio of strontium carbonate and calcium salt, and a combination of hydrogen phosphate or dihydrogen phosphate with carbonic acid ( When (hydrogen) salt is used, it contains strontium that is produced when the reaction is carried out at a molar ratio equal to or higher than the molar ratio obtained by adding 0.1 pα to the lower limit of the molar ratio of carbonic acid (hydrogen) salt. Carbonate ions are contained in the apatite. In this case, as shown in Examples described later, the carbonate ions are contained in (carbonic acid) calcium apatite containing strontium. It has become clear that it can be introduced efficiently into In the present invention, the introduction of carbonate ions into (carbonic acid) calcium apatite containing strontium may reduce the crystallinity or increase the solubility in water or in vivo. The obtained calcium carbonate apatite containing strontium is particularly useful as a medical application, particularly as a bioabsorbable material.
本発明のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトの製造方法に於いて、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物、リン酸塩、および炭酸塩または炭酸水素塩の3成分の内、炭酸塩または炭酸水素塩が上述した上限を超えたモル比率で含まれている場合には、ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト以外に特に炭酸ストロンチウムや炭酸カルシウムなどが副成し易くなる。 In the method for producing (carbonic acid) calcium apatite containing strontium according to the present invention, among the three components of a mixture of strontium salt and calcium salt, phosphate, and carbonate or bicarbonate, carbonate or bicarbonate is When it is contained at a molar ratio exceeding the above-mentioned upper limit, strontium carbonate, calcium carbonate and the like are easily formed as a by-product in addition to the (carbonic acid) calcium apatite containing strontium.
更に、本発明のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトの製造方法に於いて、ストロンチウム塩とカルシウム塩の混合物、リン酸塩および炭酸塩または炭酸水素塩の3成分の内、リン酸塩が上述した上限を超えたモル比率で含まれている場合には、ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト以外に特にリン酸水素ストロンチウムやリン酸水素カルシウムなどが副成し易くなる。 Furthermore, in the method for producing (carbonic acid) calcium apatite containing strontium according to the present invention, among the three components of a mixture of strontium salt and calcium salt, phosphate and carbonate or bicarbonate, the phosphate is described above. When it is contained in a molar ratio exceeding the upper limit, strontium hydrogen phosphate, calcium hydrogen phosphate, and the like are easily formed as a by-product in addition to the (carbonic acid) calcium apatite containing strontium.
上記で得られるストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトは微粒状の粉体であるが、それぞれの粉体を走査型電子顕微鏡で観察すると、ナノメートルサイズの微小な微粒子が集合して粉体を形成しており、比表面積の極めて大きな表面多孔質の粉体であることが判明した。これらのストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトは例えばクロマト用カラム用担体や蛋白や様々な物質に対する吸着剤の用途に対して粉体として利用することも出来るが、必要に応じて微粒子集合体の粉砕や微分散を行うことで微粒化を行い、個々のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト微粒子が単独もしくは複数個凝集して媒体中で分散した分散体としてコーティング用途に好ましく利用することも出来る。 The strontium-containing (carbonated) calcium apatite obtained above is a finely divided powder. When each powder is observed with a scanning electron microscope, fine particles of nanometer size gather to form a powder. It was found to be a porous powder having a very large specific surface area. These strontium-containing (carbonic acid) calcium apatites can be used as powders, for example, for chromatographic column carriers and for adsorbents for proteins and various substances. The fine particles can be atomized by performing fine dispersion, and the dispersion can be preferably used for coating applications as a dispersion in which individual (saltium) calcium apatite fine particles containing strontium are aggregated or dispersed in a medium.
上記微粒化の方法として特に好ましい方法は、媒体中に於いて上記の方法で得られるストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトの粉体を用いて、これに湿式分散処理を行うことが好ましい。こうした湿式分散処理を行うためには、従来から知られている様々な湿式分散処理方法を利用することが出来る。好ましい湿式分散方法としては、メディアミルを利用した湿式分散方式が特に好ましく、具体的には、ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを導入した媒体中に於いて、通常ガラスビーズやアルミナビーズ、その他のセラミックビーズ等のメディアを加えて振盪や攪拌を行い、ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト粒子と該ビーズが機械的に衝突し、微粉砕されることで微粒化を行う処理方法を利用することが出来る。少量をバッチ方式で処理を行う場合には、メディアミルとしてペイントコンディショナーを使用して数時間に亘る振盪を行うことで湿式分散処理を行うことが出来る。また上記したメディアミルとして、ダイノミルのような連続方式での湿式分散処理が可能である装置を用いて、これを複数台直列に配置して1パスで湿式分散処理を行っても良く、或いは1台のメディアミルを用いて複数回処理を繰り返すことも好ましく行うことが出来る。このような湿式分散処理を行うことで、経時により沈降することや、沈殿物や凝集物が発生することが無く、また均一な厚みのコート層が得られるといったコーティング用途に好適なストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト微粒子を得ることが出来る。 A particularly preferred method for the atomization method is to use a calcium carbonate apatite powder containing strontium obtained by the above method in a medium, and subject this to a wet dispersion treatment. In order to perform such wet dispersion treatment, various conventionally known wet dispersion treatment methods can be used. As a preferred wet dispersion method, a wet dispersion method using a media mill is particularly preferred. Specifically, in a medium into which (carbonic acid) calcium apatite containing strontium is introduced, usually glass beads, alumina beads, other It is possible to use a processing method in which a medium such as ceramic beads is added and shaken or stirred, and the strontium-containing (carbonic acid) calcium apatite particles and the beads mechanically collide and finely pulverize to perform atomization. I can do it. When processing a small amount by a batch system, a wet dispersion process can be performed by shaking for several hours using a paint conditioner as a media mill. Further, as the above-mentioned media mill, using a device capable of wet dispersion processing in a continuous manner such as dyno mill, a plurality of them may be arranged in series to perform wet dispersion treatment in one pass, or 1 It is also preferable to repeat the treatment a plurality of times using a single media mill. By carrying out such a wet dispersion treatment, strontium suitable for coating applications such as sedimentation with time, no generation of precipitates or aggregates, and a coating layer having a uniform thickness is obtained ( Carbonic acid) calcium apatite fine particles can be obtained.
上記でコーティング用途に好適であるとは、コーティングにより形成されるコート層の厚みに対して、該コート層中に含まれるストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト微粒子の体積平均粒子径が同等かそれ以下であることが好ましい。該コート層の厚みを超えた大きさの微粒子が含まれている場合、該コート層から微粒子が露出し、表面の平滑性が失われる場合がある。本発明で意図するコーティングによって形成されるコート層の厚みは高々10μm以下であることから、従って、本発明で目的とするストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト微粒子の大きさとしては、体積平均粒子径において10μm以下が好ましい。本発明で得られるストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト微粒子としての大きさは体積平均粒子径に於いて40nmから10μmの範囲が好ましく、体積平均粒子径が小さいほどコーティング用途に適用した場合、均一性に優れたコーティング膜が形成されることからより好ましい。 Suitable for coating use above means that the volume average particle size of the (carbonic acid) calcium apatite fine particles containing strontium contained in the coating layer is equal to or less than the thickness of the coating layer formed by coating. It is preferable that When fine particles having a size exceeding the thickness of the coat layer are contained, the fine particles may be exposed from the coat layer and the surface smoothness may be lost. Since the thickness of the coating layer formed by the coating intended by the present invention is at most 10 μm or less, therefore, the size of the (carbonic acid) calcium apatite fine particles containing strontium targeted by the present invention is the volume average particle diameter. Is preferably 10 μm or less. The size of the strontium-containing (carbonic acid) calcium apatite fine particles obtained in the present invention is preferably in the range of 40 nm to 10 μm in volume average particle diameter, and the smaller the volume average particle diameter, the more uniform it is applied to coating applications. It is more preferable because an excellent coating film is formed.
さらに、本発明に於いてコーティング用途に好適であるための条件として、コーティング用途に用いる本発明で得られるストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト微粒子を分散した分散液において、該微粒子の分散安定性が良好であり、長期間(例えば室温に於いて1週間の保管期間)の保存に際しても微粒子の凝集や沈降が発生しないことが挙げられる。 Furthermore, as a condition for being suitable for coating use in the present invention, the dispersion stability of the fine particles of the calcium carbonate apatite containing strontium containing the strontium used in the present invention is dispersed. It is preferable that the particles are not aggregated or settled during storage for a long period of time (for example, a storage period of 1 week at room temperature).
ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを分散するための媒体としては水が最も好ましいが、水に対して20質量%未満の添加量であれば、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類や、1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン等の環状エーテル類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド等の極性溶媒等、水と混和性のある種々の溶剤を添加して用いることも出来る。 As a medium for dispersing (carbonic acid) calcium apatite containing strontium, water is most preferable. However, if the addition amount is less than 20% by mass with respect to water, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, Add various solvents miscible with water, such as cyclic ethers such as 3-dioxolane, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, polar solvents such as acetonitrile and dimethylformamide, etc. You can also.
上記したメディアを利用してストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトの湿式分散処理を行う場合に、使用するメディアはセラミックビーズを用いることが好ましい。特にストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを分散する場合に、ビーズが研磨されるなどしてビーズ由来の不純物の混入を防止することが好ましい。こうした目的で利用できるセラミックビーズとして、具体的にはZrO、立方晶ジルコニア、イットリウム安定化ジルコニア、ジルコニア強化アルミナなどのジルコニアを含有するセラミックビーズや合成ダイヤモンド、窒化珪素ビーズなどを最も好ましく用いることが出来る。また、メディアの平均直径は0.01〜10mmの範囲にあることが好ましく、より好ましくは0.1〜5mmである。こうしたメディアを使用したメディアミルを用いる湿式分散処理の条件は、通常行われる室温での処理であり、特に処理時間や温度等に関する制限は無い。また、パス回数については1回で十分である場合もあるが、2〜7回程度のパス回数で処理を行うことで、より粒子径分布が狭く、かつ分散安定性に優れたストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト微粒子の分散物が得られることから好ましく行うことが出来る。 When performing wet dispersion treatment of (carbonic acid) calcium apatite containing strontium using the above-mentioned media, it is preferable to use ceramic beads as the media to be used. In particular, when dispersing (carbonic acid) calcium apatite containing strontium, it is preferable to prevent contamination of beads-derived impurities by polishing the beads. Specifically, ceramic beads containing zirconia such as ZrO, cubic zirconia, yttrium-stabilized zirconia, zirconia reinforced alumina, synthetic diamond, and silicon nitride beads can be most preferably used as ceramic beads that can be used for such purposes. . Moreover, it is preferable that the average diameter of a medium exists in the range of 0.01-10 mm, More preferably, it is 0.1-5 mm. The conditions for the wet dispersion treatment using a media mill using such media are treatments at room temperature that are usually performed, and there are no particular restrictions on treatment time, temperature, and the like. In addition, although one pass may be sufficient as the number of passes, strontium containing a narrower particle size distribution and excellent dispersion stability is obtained by performing the treatment with about 2 to 7 passes ( This can be preferably performed because a dispersion of calcium carbonate apatite fine particles is obtained.
上記のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト微粒子の分散物を製造する際に、分散剤として、各種界面活性剤や無機化合物および各種水溶性ポリマーなどを添加して湿式分散処理を行い、得られるストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト微粒子の分散物における体積平均粒子径をより小さくすることが好ましい。 When producing a dispersion of (carbonic acid) calcium apatite fine particles containing the above strontium, strontium obtained by adding various surfactants, inorganic compounds and various water-soluble polymers as a dispersant, and performing a wet dispersion treatment It is preferable to further reduce the volume average particle size in the dispersion of (carbonic acid) calcium apatite fine particles containing.
上記の分散剤として用いることの出来るアニオン性界面活性剤としては、ラウリン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム等の高級脂肪酸塩類、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、ステアリル硫酸ナトリウム等のアルキル硫酸塩類、オクチルアルコール硫酸エステルナトリウム、ラウリルアルコール硫酸エステルナトリウム、ラウリルアルコール硫酸エステルアンモニウム等の高級アルコール硫酸エステル塩類、アセチルアルコール硫酸エステルナトリウム等の脂肪族アルコール硫酸エステル塩類、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩類、ブチルナフタレンスルホン酸ナトリウム、イソプロピルナフタレンスルホン酸ナトリウム等のアルキルナフタレンスルホン酸塩類、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム等のアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩類、ラウリル燐酸ナトリウム、ステアリル燐酸ナトリウム等のアルキル燐酸エステル塩類、ラウリルエーテル硫酸ナトリウムのポリエチレンオキサイド付加物、ラウリルエーテル硫酸アンモニウムのポリエチレンオキサイド付加物、ラウリルエーテル硫酸トリエタノールアミンのポリエチレンオキサイド付加物等のアルキルエーテル硫酸塩のポリエチレンオキサイド付加物類、ノニルフェニルエーテル硫酸ナトリウムのポリエチレンオキサイド付加物等のアルキルフェニルエーテル硫酸塩のポリエチレンオキサイド付加物類、ラウリルエーテル燐酸ナトリウムのポリエチレンオキサイド付加物等のアルキルエーテル燐酸塩のポリエチレンオキサイド付加物類、ノニルフェニルエーテル燐酸ナトリウムのポリエチレンオキサイド付加物等のアルキルフェニルエーテル燐酸塩のポリエチレンオキサイド付加物類等を挙げることができる。 Examples of the anionic surfactant that can be used as the dispersant include higher fatty acid salts such as sodium laurate, sodium stearate and sodium oleate, alkyl sulfates such as sodium dioctylsulfosuccinate, sodium lauryl sulfate and sodium stearyl sulfate. Salts, higher alcohol sulfates such as sodium octyl alcohol sulfate, sodium lauryl alcohol sulfate, ammonium lauryl alcohol sulfate, aliphatic alcohol sulfates such as sodium acetyl alcohol sulfate, alkyl benzene sulfones such as sodium dodecylbenzene sulfonate Alkyl naphthates such as acid salts, sodium butyl naphthalene sulfonate, sodium isopropyl naphthalene sulfonate Len sulfonates, alkyl diphenyl ether disulfonates such as sodium alkyl diphenyl ether disulfonate, alkyl phosphate esters such as sodium lauryl phosphate and sodium stearyl phosphate, polyethylene oxide adducts of sodium lauryl ether sulfate, polyethylene oxide adducts of lauryl ether ammonium sulfate Polyethylene oxide adducts of alkyl ether sulfates such as polyethylene oxide adduct of lauryl ether sulfate triethanolamine, polyethylene oxide adducts of alkyl phenyl ether sulfates such as polyethylene oxide adduct of sodium nonylphenyl ether sulfate, lauryl Alkyl ethers such as polyethylene oxide adducts of sodium ether phosphate Polyethylene oxide adducts of salt, polyethylene oxide adducts of alkyl phenyl ether phosphate salts of polyethylene oxide adducts of nonyl phenyl ether sodium phosphate and the like.
前記の分散剤として用いることの出来るノニオン性界面活性剤としては、種々の鎖長のポリエチレンオキサイドに、アルキル基やフェニル基およびアルキル置換フェニル基が結合したポリエチレンオキサイドアルキルエーテル、ポリエチレンオキサイドアルキルフェニルエーテルが好ましく用いることが出来、これらの内でも、商品名TWEEN20、同40、同60および同80として知られるソルビタンモノアルキレート誘導体が最も好ましく用いることが出来る。 Nonionic surfactants that can be used as the dispersant include polyethylene oxide alkyl ethers and polyethylene oxide alkyl phenyl ethers in which alkyl groups, phenyl groups, and alkyl-substituted phenyl groups are bonded to polyethylene oxide of various chain lengths. Among these, sorbitan monoalkylate derivatives known as trade names TWEEN 20, 40, 60 and 80 can be most preferably used.
前記の分散剤として用いることの出来る水溶性ポリマーとしては、例えば、ゼラチン、ゼラチン誘導体(例えば、フタル化ゼラチン等)、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド、キサンタン、カチオン性ヒドロキシエチルセルロース、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、デンプン、各種変性デンプン(例えばリン酸変性デンプン等)等を挙げることが出来る。 Examples of the water-soluble polymer that can be used as the dispersant include gelatin, gelatin derivatives (eg, phthalated gelatin), hydroxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, ethyl hydroxyethyl cellulose, polyvinyl pyrrolidone, poly Examples thereof include ethylene oxide, xanthan, cationic hydroxyethyl cellulose, polyacrylic acid, sodium polyacrylate, polyvinyl alcohol, polyacrylamide, polyvinyl pyrrolidone, starch, and various modified starches (for example, phosphate-modified starch).
前記の分散剤として用いることの出来る無機化合物として各種リン酸塩を挙げることが出来るが、特に好ましい例としてポリリン酸(塩)を挙げることが出来る。この場合、得られるストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト微粒子の分散物中に含まれる微粒子の大きさが体積平均粒子径にして40〜900nmの範囲にある微粒子に分散され、実質的に有機物を含まず、高純度で分散安定性に優れたストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト微粒子の分散物が得られることから、極めて好ましく用いることが出来る。本発明により得られるストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト微粒子の分散物をコーティング用途に使用して、例えば前記した生体インプラントへの適用を行った場合、ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト微粒子の分散物中に有機物が含まれている場合、生体に対する安全性が損なわれる場合がある。よって本発明のストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト微粒子の製造方法によって得られる分散物は、有機物を含有しないことが好ましい。尚、本発明において実質的に有機物を含まないとは、ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトに対して有機物が1質量%以下であることを意味する。より好ましくは0.1質量%以下である。 Examples of the inorganic compound that can be used as the dispersant include various phosphates, and particularly preferable examples include polyphosphoric acid (salt). In this case, the size of the fine particles contained in the obtained dispersion of (carbonic acid) calcium apatite fine particles containing strontium is dispersed in fine particles having a volume average particle diameter in the range of 40 to 900 nm, and substantially contains organic matter. In addition, since a dispersion of calcium carbonate apatite fine particles containing strontium having high purity and excellent dispersion stability can be obtained, it can be used very preferably. When the dispersion of (carbonic acid) calcium apatite fine particles containing strontium obtained by the present invention is used for coating applications, for example, when applied to the above-described biological implant, the dispersion of (carbonic acid) calcium apatite fine particles containing strontium When an organic substance is contained in the inside, the safety | security with respect to a biological body may be impaired. Therefore, it is preferable that the dispersion obtained by the method for producing (carbonic acid) calcium apatite fine particles containing strontium of the present invention does not contain an organic substance. In the present invention, the phrase “substantially free of organic matter” means that the organic matter is 1% by mass or less with respect to (carbonic acid) calcium apatite containing strontium. More preferably, it is 0.1 mass% or less.
上記で用いることの出来るポリリン酸(塩)の例として、ピロリン酸(ナトリウム)、トリポリリン酸(ナトリウム)、テトラポリリン酸(ナトリウム)、直鎖状のポリリン酸(ナトリウム)のような直鎖状のポリリン酸(塩)及びこれらの水和物が挙げられ、或いは環状化合物であるヘキサメタリン酸(ナトリウム)などを含み、実際には高分子化合物であるメタリン酸(ナトリウム)や、或いは、直鎖状骨格のみならず、分岐構造を含むウルトラリン酸(ナトリウム)及びこれらの水和物などを挙げることが出来る。これらの種々のポリリン酸(塩)は複数の種類を任意の割合で混合して用いても良い。なおここでポリリン酸(塩)とは、ポリリン酸あるいはこれらの塩であることを意味する。 Examples of polyphosphoric acid (salts) that can be used above include linear acids such as pyrophosphoric acid (sodium), tripolyphosphoric acid (sodium), tetrapolyphosphoric acid (sodium), and linear polyphosphoric acid (sodium). Examples include polyphosphoric acid (salt) and hydrates thereof, or include hexametaphosphoric acid (sodium) that is a cyclic compound, and actually metaphosphoric acid (sodium) that is a polymer compound or a linear skeleton. In addition, examples include ultraphosphoric acid (sodium) containing a branched structure and hydrates thereof. These various polyphosphoric acids (salts) may be used in a mixture of a plurality of types at an arbitrary ratio. Here, polyphosphoric acid (salt) means polyphosphoric acid or a salt thereof.
上記のような種々の分散剤を用いてストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト微粒子を製造する場合には、ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトに対する各種分散剤の比率についても好ましい範囲が存在する。ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト100質量部に対して、用いられる分散剤の量は、5〜100質量部とすることが最も好ましい。 In the case of producing (carbonic acid) calcium apatite fine particles containing strontium using various dispersing agents as described above, there is a preferable range for the ratio of various dispersing agents to (carbonic acid) calcium apatite containing strontium. The amount of the dispersant used is most preferably 5 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of (carbonic acid) calcium apatite containing strontium.
以下に実施例によって本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例中の百分率は断りのない限り質量基準である。また、用いた試薬の純度は全て98質量%以上である。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, the percentage in an Example is a mass reference | standard unless there is a notice. Moreover, the purity of the used reagents is 98% by mass or more.
(実施例1〜4)(ストロンチウムを含むカルシウムアパタイトの合成)
塩化ストロンチウム六水和物(和光純薬工業製試薬)と塩化カルシウム二水和物(和光純薬工業製試薬)をそれぞれ表1に示す割合で混合し、各々を1リットルの三角フラスコ内に移し、イオン交換水350グラムを加えて溶解した。これとは別に、500mlのガラスビーカー内にリン酸水素二アンモニウム(和光純薬工業製試薬)40グラム(0.3モル)および炭酸ナトリウム(和光純薬工業製試薬)16グラム(0.15モル)を秤取り、イオン交換水300グラムを加えて溶解した。上記で作製した塩化ストロンチウムと塩化カルシウムの両方を溶解した水溶液を三角フラスコ内に移し、50℃に調整した水浴上で攪拌しながら滴下漏斗を用いて、これにリン酸水素二アンモニウムおよび炭酸ナトリウムを溶解した水溶液を1時間に亘って徐々に滴下した。反応時の反応系のpHは6.5であった。滴下終了後さらに1時間加熱攪拌を行った。その後水浴上から三角フラスコを移し、室温まで冷却した後、グラスフィルターを用いて生成した白色沈殿を吸引濾過した。フィルター上の白色沈殿は更に繰り返しイオン交換水で洗浄を行った後、60℃に調節した乾燥器内で1昼夜乾燥を行い、白色の粉体を得た。生成物の収量は、各々の理論収量に対してほぼ100質量%の収量であった。
Examples 1 to 4 (Synthesis of calcium apatite containing strontium)
Strontium chloride hexahydrate (Reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries) and calcium chloride dihydrate (Reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries) were mixed in the proportions shown in Table 1, and each was transferred into a 1 liter Erlenmeyer flask. Then, 350 grams of ion exchange water was added and dissolved. Separately, in a 500 ml glass beaker, diammonium hydrogen phosphate (Wako Pure Chemical Industries reagent) 40 grams (0.3 mole) and sodium carbonate (Wako Pure Chemical Industries reagent) 16 grams (0.15 mole) ), And 300 grams of ion exchange water was added and dissolved. The aqueous solution in which both strontium chloride and calcium chloride prepared above were dissolved was transferred into an Erlenmeyer flask, and diammonium hydrogen phosphate and sodium carbonate were added thereto using a dropping funnel while stirring on a water bath adjusted to 50 ° C. The dissolved aqueous solution was gradually added dropwise over 1 hour. The pH of the reaction system during the reaction was 6.5. After completion of dropping, the mixture was further stirred for 1 hour. Thereafter, the Erlenmeyer flask was transferred from above the water bath and cooled to room temperature, and then the white precipitate formed using a glass filter was suction filtered. The white precipitate on the filter was further washed repeatedly with ion-exchanged water, and then dried for one day in a drier adjusted to 60 ° C. to obtain a white powder. The product yield was approximately 100% by weight with respect to each theoretical yield.
それぞれの生成物を広角X線回折装置を用いて解析を行ったところ、図1〜4に示す結果を得た。図1は実施例1で得られたカルシウムとストロンチウムを2:8の比率で含むカルシウムアパタイトの広角X線回折パターンを示す。図2は実施例2で得られたカルシウムとストロンチウムを4:6の比率で含むカルシウムアパタイトの広角X線回折パターンを示す。図3は実施例3で得られたカルシウムとストロンチウムを6:4の比率で含むカルシウムアパタイトの広角X線回折パターンを示す。図4は実施例4で得られたカルシウムとストロンチウムを8:2の比率で含むカルシウムアパタイトの広角X線回折パターンを示す。これらの結果から、実施例1〜4で得られた生成物はX線回折ピーク幅が比較的広く、低結晶性のカルシウムアパタイトの特徴を示しており、ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトの特徴を明確に示す結果が得られた。回折ピークの半値幅として、例えば2θが25°付近の(002)面からの回折ピークについて取り上げると、このピークの半値幅は何れの場合も0.35°を超える値を示し、低結晶性である特徴を示していた。更に、該アパタイト中のカルシウムイオンに対するストロンチウムイオンの比率が増大するに従って、次第にピークの半値幅が減少し結晶性が相対的に高くなる傾向が認められた。 When each product was analyzed using a wide-angle X-ray diffractometer, the results shown in FIGS. FIG. 1 shows a wide-angle X-ray diffraction pattern of calcium apatite obtained in Example 1 and containing calcium and strontium in a ratio of 2: 8. FIG. 2 shows a wide-angle X-ray diffraction pattern of calcium apatite containing calcium and strontium obtained in Example 2 in a ratio of 4: 6. FIG. 3 shows a wide-angle X-ray diffraction pattern of calcium apatite obtained in Example 3 and containing calcium and strontium in a ratio of 6: 4. FIG. 4 shows a wide-angle X-ray diffraction pattern of calcium apatite obtained in Example 4 and containing calcium and strontium in a ratio of 8: 2. From these results, the products obtained in Examples 1 to 4 have a relatively wide X-ray diffraction peak width, indicating the characteristics of low crystalline calcium apatite, and characteristics of (carbonic acid) calcium apatite containing strontium. The results clearly show that. For example, when the diffraction peak from the (002) plane where 2θ is around 25 ° is taken up as the half-value width of the diffraction peak, the half-value width of this peak shows a value exceeding 0.35 ° in all cases, and the low crystallinity. It showed certain characteristics. Furthermore, as the ratio of strontium ions to calcium ions in the apatite increased, the half-width of the peak gradually decreased and the crystallinity tended to be relatively high.
更に、図5〜8には各々の実施例で得られた粉体のFT−IRスペクトルチャートを示す。図5は、実施例1で得られたカルシウムとストロンチウムを2:8の比率で含むカルシウムアパタイトのFT−IRスペクトルチャートを示す。図6は、実施例2で得られたカルシウムとストロンチウムを4:6の比率で含むカルシウムアパタイトのFT−IRスペクトルチャートを示す。図7は、実施例3で得られたカルシウムとストロンチウムを6:4の比率で含むカルシウムアパタイトのFT−IRスペクトルチャートを示す。図8は、実施例4で得られたカルシウムとストロンチウムを8:2の比率で含むカルシウムアパタイトのFT−IRスペクトルチャートを示す。 Further, FIGS. 5 to 8 show FT-IR spectrum charts of the powders obtained in the respective examples. FIG. 5 shows an FT-IR spectrum chart of calcium apatite containing calcium and strontium obtained in Example 1 in a ratio of 2: 8. FIG. 6 shows an FT-IR spectrum chart of calcium apatite containing calcium and strontium obtained in Example 2 at a ratio of 4: 6. FIG. 7 shows an FT-IR spectrum chart of calcium apatite containing calcium and strontium obtained in Example 3 in a ratio of 6: 4. FIG. 8 shows an FT-IR spectrum chart of calcium apatite containing calcium and strontium obtained in Example 4 at a ratio of 8: 2.
図7に示すFT−IRスペクトルチャートにおいて1450cm−1および1405cm−1付近に炭酸イオンに特有の吸収が弱いながら認められ、実施例3で得られたストロンチウムを含むアパタイト中には炭酸イオンが併せて含まれていることが分かった。リン酸イオンによる1010cm−1付近の吸収に対する1405cm−1の吸収強度の比から炭酸イオンの含有量を計算した結果、該アパタイト中に炭酸イオンは質量%で1.2%程度含まれていることが分かった。これ以外の実施例に於いても極微量の炭酸イオンの存在が認められたが、何れの場合も0.5質量%以下の割合であり、実質的に炭酸イオンの存在は該アパタイトの性質に影響しない結果であった。 In the FT-IR spectrum chart shown in FIG. 7, the absorption characteristic of carbonate ions was weakly observed in the vicinity of 1450 cm −1 and 1405 cm −1 , and carbonate ions were combined in the apatite containing strontium obtained in Example 3. It was found that it was included. The ratio calculation results of the content of carbonate ions from the absorption intensity of 1405cm -1 for absorption around 1010 cm -1 by phosphate ions, the carbonate ion is contained about 1.2% by weight% in said apatite I understood. In other examples, the presence of a very small amount of carbonate ion was recognized, but in any case, the ratio was 0.5% by mass or less, and the presence of carbonate ion substantially contributed to the properties of the apatite. The result was unaffected.
実施例1〜4で得られた各々のストロンチウムを含むカルシウムアパタイトの粉体をスライドグラス上に固定し、エネルギー分散型X線分光法(EDS)を用いて各粉体中に存在するストロンチウムとカルシウムの分布およびそれらの質量比を測定したところ、何れの試料についても各粉体中にカルシウムおよびストロンチウムは均一に分布しており、さらにカルシウムとストロンチウムの質量比は、各々の実施例で合成の際に用いたそれぞれのモル比に対応した質量比に良く一致する結果が得られた。即ち、合成の際に仕込み比として用いたカルシウム/ストロンチウムのモル比と、得られたカルシウムとストロンチウムを含むカルシウムアパタイトに含まれるカルシウム/ストロンチウムのモル比は一致する結果を得た。このことから、本発明により任意のカルシウム/ストロンチウムのモル比を有するカルシウムアパタイトを得ることが出来ることが明らかとなった。また、上記の元素分析の結果と併せて、何れの実施例で得られた生成物についても、X線回折やFT−IRスペクトルにおいて、アパタイト以外の成分は検出されず、高純度のストロンチウムを含むカルシウムアパタイトが得られていることが明らかとなった。 The calcium apatite powder containing each strontium obtained in Examples 1 to 4 was fixed on a slide glass, and strontium and calcium present in each powder using energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). As a result, the calcium and strontium were uniformly distributed in each powder for each sample, and the mass ratio of calcium and strontium was determined during the synthesis in each example. The results were in good agreement with the mass ratios corresponding to the respective molar ratios used in. That is, the molar ratio of calcium / strontium used as the charging ratio in the synthesis and the molar ratio of calcium / strontium contained in the calcium apatite containing calcium and strontium were obtained. From this, it was revealed that calcium apatite having an arbitrary calcium / strontium molar ratio can be obtained according to the present invention. In addition to the results of the elemental analysis described above, in the products obtained in any of the examples, components other than apatite are not detected in X-ray diffraction and FT-IR spectra, and high-purity strontium is contained. It was revealed that calcium apatite was obtained.
(分散剤を使用しない場合のストロンチウムを含むカルシウムアパタイト微粒子の製造方法と評価結果)
上記実施例1〜4で得られたストロンチウムを含むカルシウムアパタイトを用いて以下のようにしてメディアミルを利用した湿式分散処理を行うことで、ストロンチウムを含むカルシウムアパタイト微粒子を製造した。即ち、上記の各々の実施例で得たストロンチウムを含むカルシウムアパタイト20グラムを0.2リットルのポリプロピレン容器に移し、さらにイオン交換水80グラムおよび粒径0.3mmのジルコニアビーズを160グラム加えて密閉し、ペイントコンディショナーを使用して6時間湿式分散処理を行った。その後、濾布を使用して分散物からジルコニアビーズを分離した。得られた分散物の固形分濃度は20質量%であった。これを用いて以下のように評価を行った。
(Production method and evaluation results of calcium apatite fine particles containing strontium when no dispersant is used)
Using the calcium apatite containing strontium obtained in Examples 1 to 4 above, wet dispersion treatment using a media mill was performed as follows to produce calcium apatite fine particles containing strontium. That is, 20 grams of calcium apatite containing strontium obtained in each of the above examples was transferred to a 0.2 liter polypropylene container, and 80 grams of ion exchange water and 160 grams of zirconia beads having a particle size of 0.3 mm were added and sealed. Then, a wet dispersion treatment was performed for 6 hours using a paint conditioner. Thereafter, zirconia beads were separated from the dispersion using a filter cloth. The solid content concentration of the obtained dispersion was 20% by mass. Using this, evaluation was performed as follows.
上記実施例1〜4で得られた微粒子の分散物を用いて、分散しているストロンチウムを含むカルシウムアパタイト微粒子の大きさを測定するために、光散乱回折式粒度分布計(堀場製作所製粒度分布測定装置LA−920)を使用して測定した。結果を図9〜12に示す。図9は、実施例1で得られたストロンチウムを含むカルシウムアパタイトを分散剤を使用せず湿式分散処理を行って得られたストロンチウムを含むカルシウムアパタイト微粒子分散物の粒子径分布曲線を表す。図9より求められた体積平均粒子径は、メジアン径で3.4μmであり、比較的粒子径分布の狭い微粒子であることが明らかとなった。図10は、実施例2で得られたストロンチウムを含むカルシウムアパタイトを分散剤を使用せず湿式分散処理を行って得られたストロンチウムを含むカルシウムアパタイト微粒子分散物の粒子径分布曲線を表す。図10より求められた体積平均粒子径は、メジアン径で2.9μmであり、比較的粒子径分布の狭い微粒子であることが明らかとなった。図11は、実施例3で得られたストロンチウムを含むカルシウムアパタイトを分散剤を使用せず湿式分散処理を行って得られたストロンチウムを含むカルシウムアパタイト微粒子分散物の粒子径分布曲線を表す。図11より求められた体積平均粒子径は、メジアン径で2.6μmであり、比較的粒子径分布の狭い微粒子であることが明らかとなった。図12は、実施例4で得られたストロンチウムを含むカルシウムアパタイトを分散剤を使用せず湿式分散処理を行って得られたストロンチウムを含むカルシウムアパタイト微粒子分散物の粒子径分布曲線を表す。図12より求められた体積平均粒子径は、メジアン径で2.5μmであり、比較的粒子径分布の狭い微粒子であることが明らかとなった。また上記で得られた各々の分散物に含まれるストロンチウムを含むカルシウムアパタイト微粒子の分散安定性を評価するために、分散物を透明ガラス製容器内に入れて1週間室温で静置しておき、静置後の分散物の様子を目視で観察したが、沈殿物や凝集物の発生もなく、安定に分散していることが確認された。更に、得られた分散物を用いてスライドガラス上にコート厚みが約10μmとなるように塗布、乾燥を行った結果、何れの場合も透明で均一なコート膜が形成されることを確認した。 In order to measure the size of calcium apatite fine particles containing dispersed strontium using the fine particle dispersion obtained in Examples 1 to 4, a light scattering diffraction particle size distribution meter (particle size distribution manufactured by Horiba, Ltd.) Measurement was performed using a measuring apparatus LA-920). The results are shown in FIGS. FIG. 9 shows a particle size distribution curve of a calcium apatite fine particle dispersion containing strontium obtained by wet-dispersing the calcium apatite containing strontium obtained in Example 1 without using a dispersant. The volume average particle diameter obtained from FIG. 9 is 3.4 μm in terms of median diameter, and it has been clarified that the particles have a relatively narrow particle diameter distribution. FIG. 10 shows a particle size distribution curve of a calcium apatite fine particle dispersion containing strontium obtained by wet-dispersing the calcium apatite containing strontium obtained in Example 2 without using a dispersant. The volume average particle diameter obtained from FIG. 10 is 2.9 μm in terms of median diameter, and it has been clarified that the particles have a relatively narrow particle diameter distribution. FIG. 11 shows a particle size distribution curve of a calcium apatite fine particle dispersion containing strontium obtained by wet-dispersing calcium apatite containing strontium obtained in Example 3 without using a dispersant. The volume average particle diameter obtained from FIG. 11 is 2.6 μm in terms of median diameter, and it has been clarified that the particles have a relatively narrow particle diameter distribution. FIG. 12 shows a particle size distribution curve of a calcium apatite fine particle dispersion containing strontium obtained by wet-dispersing calcium apatite containing strontium obtained in Example 4 without using a dispersant. The volume average particle diameter obtained from FIG. 12 is 2.5 μm in terms of median diameter, and it has been clarified that the particles have a relatively narrow particle diameter distribution. Moreover, in order to evaluate the dispersion stability of calcium apatite fine particles containing strontium contained in each dispersion obtained above, the dispersion was placed in a transparent glass container and allowed to stand at room temperature for 1 week. The state of the dispersion after standing was visually observed, but it was confirmed that there was no generation of precipitates or aggregates and that the dispersion was stably dispersed. Furthermore, as a result of performing application | coating and drying so that a coating thickness might be set to about 10 micrometers on a slide glass using the obtained dispersion, it confirmed that a transparent and uniform coating film was formed in any case.
(ポリリン酸(塩)を用いた際のストロンチウムを含むカルシウムアパタイト微粒子の製造方法と評価結果)
上記実施例1〜4で得たストロンチウムを含むカルシウムアパタイト20グラムを0.2リットルのポリプロピレン容器に移し、これにポリリン酸ナトリウム(和光純薬工業製試薬)を2グラム添加し、さらにイオン交換水76グラムおよび粒径0.3mmのジルコニアビーズを160グラム加えて密閉し、ペイントコンディショナーを使用して6時間振盪処理を行った。その後、濾布を使用して分散物からジルコニアビーズを分離した。得られた分散物のpHは何れも7.5であり、固形分濃度は22質量%であった。得られた分散物を用いて、分散している微粒子の大きさを先の場合と同様にして測定した。図13は、実施例1で得られたストロンチウムを含むカルシウムアパタイトをポリリン酸を用いて湿式分散処理を行って得られたストロンチウムを含むカルシウムアパタイト微粒子分散物の粒子径分布曲線を表す。図13より求められた体積平均粒子径は、メジアン径で140nmであり、比較的粒子径分布の狭い微粒子であることが明らかとなった。図14は、実施例4で得られたストロンチウムを含むカルシウムアパタイトをポリリン酸を用いて湿式分散処理を行って得られたストロンチウムを含むカルシウムアパタイト微粒子分散物の粒子径分布曲線を表す。図14より求められた体積平均粒子径は、メジアン径で770nmであり、比較的粒子径分布の狭い微粒子であることが明らかとなった。同様に、実施例2で得られたストロンチウムを含むカルシウムアパタイトを用いた分散物中に含まれる該微粒子の体積平均粒子径は250nmであり、実施例3では400nmであった。また上記で得られた各々の分散物に含まれるストロンチウムを含むカルシウムアパタイト微粒子の分散安定性を評価するために、分散物を透明ガラス製容器内に入れて1週間室温で静置しておき、静置後の分散物の様子を目視で観察したが、沈殿物や凝集物の発生もなく、安定に分散していることが確認された。更に、得られた分散物を用いてスライドガラス上にコート厚みが約2μmとなるように塗布、乾燥を行った結果、何れの場合も透明で均一なコート膜が形成されることを確認した。
(Production method and evaluation results of calcium apatite fine particles containing strontium when polyphosphoric acid (salt) is used)
20 grams of calcium apatite containing strontium obtained in Examples 1 to 4 above was transferred to a 0.2 liter polypropylene container, 2 grams of sodium polyphosphate (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added thereto, and ion-exchanged water was further added. 160 grams of zirconia beads having a particle size of 0.3 mm and 160 grams of zirconia beads were added and sealed, and the mixture was shaken for 6 hours using a paint conditioner. Thereafter, zirconia beads were separated from the dispersion using a filter cloth. The pH of each of the obtained dispersions was 7.5, and the solid content concentration was 22% by mass. Using the obtained dispersion, the size of the dispersed fine particles was measured in the same manner as in the previous case. FIG. 13 shows a particle size distribution curve of a calcium apatite fine particle dispersion containing strontium obtained by wet-dispersing the calcium apatite containing strontium obtained in Example 1 using polyphosphoric acid. The volume average particle diameter obtained from FIG. 13 was 140 nm in median diameter, and it was revealed that the particles were relatively narrow in particle size distribution. FIG. 14 shows a particle size distribution curve of a calcium apatite fine particle dispersion containing strontium obtained by subjecting calcium apatite containing strontium obtained in Example 4 to wet dispersion treatment using polyphosphoric acid. The volume average particle diameter obtained from FIG. 14 is 770 nm in terms of median diameter, and it has been clarified that the particles have a relatively narrow particle diameter distribution. Similarly, the volume average particle diameter of the fine particles contained in the dispersion using calcium apatite containing strontium obtained in Example 2 was 250 nm, and in Example 3, it was 400 nm. Moreover, in order to evaluate the dispersion stability of calcium apatite fine particles containing strontium contained in each dispersion obtained above, the dispersion was placed in a transparent glass container and allowed to stand at room temperature for 1 week. The state of the dispersion after standing was visually observed, but it was confirmed that there was no generation of precipitates or aggregates and that the dispersion was stably dispersed. Furthermore, as a result of performing application | coating and drying so that the coating thickness might be set to about 2 micrometers on a slide glass using the obtained dispersion, it confirmed that a transparent and uniform coating film was formed in any case.
(実施例5)(ストロンチウムを含むカルシウムアパタイトの合成)
実施例3において炭酸ナトリウムを20グラム(0.19モル)用いた以外は同様にして反応を行い白色の粉体を得た。生成物の収量は、ストロンチウムを含むカルシウムアパタイトとして計算した理論収量に対してほぼ100質量%の収量であった。実施例3と同様にして得られた生成物を解析した結果、生成物は実施例3で得られたストロンチウムを含むカルシウムアパタイトと同一の構造であった。
(Example 5) (Synthesis of calcium apatite containing strontium)
A white powder was obtained in the same manner as in Example 3 except that 20 grams (0.19 mol) of sodium carbonate was used. The yield of the product was approximately 100% by mass based on the theoretical yield calculated as calcium apatite containing strontium. As a result of analyzing the product obtained in the same manner as in Example 3, the product had the same structure as the calcium apatite containing strontium obtained in Example 3.
(実施例6)(ストロンチウムを含む炭酸カルシウムアパタイトの合成)
塩化カルシウム二水和物45グラム(0.3モル)と塩化ストロンチウム六水和物54グラム(0.2モル)を1リットルの三角フラスコ内に秤取り、イオン交換水350グラムを加えて溶解した。これとは別に、500mlのガラスビーカー内にリン酸水素二アンモニウム40グラム(0.3モル)および炭酸ナトリウム26.5グラム(0.25モル)を秤取り、イオン交換水300グラムを加えて溶解した。実施例1〜4と同様にして反応を行い白色の粉体を得た。得られた生成物を広角X線回折装置を用いて解析を行った結果、実施例2で得られたカルシウムとストロンチウムを6:4の比率で含むアパタイトとほぼ同様なX線回折パターンが得られた。さらにFT−IRを用いて生成物を解析したところ、1435cm−1および1400cm−1付近に(B型)炭酸アパタイトに特有の炭酸イオンによる吸収ピークが認められ、この1400cm−1の吸光度を1010cm−1付近のリン酸イオンに基づく吸収ピークの吸光度に対してFeathersotone等の方法に従い(J.D.B. Featherstone, Caries Res., 18, 63-66 (1984))炭酸イオンの割合を計算した。その結果、本実施例で得られた生成物はストロンチウムを含む炭酸カルシウムアパタイトであり、該アパタイト中に含まれる炭酸イオンの割合は質量%で12質量%と計算された。以上の結果より、本実施例では、ストロンチウムを含む炭酸カルシウムアパタイトが得られていることが明らかとなった。また、X線回折やFT−IRスペクトルにおいて、アパタイト以外の成分は検出されず、高純度のストロンチウムを含む炭酸カルシウムアパタイトが得られていることが明らかとなった。
(Example 6) (Synthesis of calcium carbonate apatite containing strontium)
45 grams (0.3 mole) of calcium chloride dihydrate and 54 grams (0.2 mole) of strontium chloride hexahydrate were weighed into a 1 liter Erlenmeyer flask and dissolved by adding 350 grams of ion-exchanged water. . Separately, 40 g (0.3 mol) of diammonium hydrogen phosphate and 26.5 g (0.25 mol) of sodium carbonate were weighed in a 500 ml glass beaker and dissolved by adding 300 g of ion-exchanged water. did. Reaction was carried out in the same manner as in Examples 1 to 4 to obtain white powder. As a result of analyzing the obtained product using a wide-angle X-ray diffractometer, an X-ray diffraction pattern almost the same as that of apatite containing calcium and strontium in a ratio of 6: 4 obtained in Example 2 was obtained. It was. When further analyzing the product using FT-IR, 1435cm -1 and 1400 cm around -1 (B type) observed absorption peaks due to specific carbonate ions in apatite, 1010 cm absorbance of 1400 cm -1 - According to the method of Feathersotone et al. (JDB Featherstone, Caries Res., 18, 63-66 (1984)), the proportion of carbonate ions was calculated with respect to the absorbance of the absorption peak based on phosphate ions near 1 . As a result, the product obtained in this example was calcium carbonate apatite containing strontium, and the proportion of carbonate ions contained in the apatite was calculated to be 12% by mass. From the above results, it was revealed that calcium carbonate apatite containing strontium was obtained in this example. Moreover, in X-ray diffraction and FT-IR spectrum, components other than apatite were not detected, and it was revealed that calcium carbonate apatite containing high-purity strontium was obtained.
(実施例7)(ストロンチウムを含むカルシウムアパタイトの合成)
実施例3においてリン酸水素二アンモニウムを80グラム(0.6モル)用いた以外は同様にして反応を行い白色の粉体を得た。生成物の収量は、ストロンチウムアパタイトとして計算した理論収量に対してほぼ100質量%の収量であった。さらに実施例3と同様にして得られた生成物を広角X線回折およびFT−IRを用いて解析を行い、実施例3と同様に高純度のストロンチウムを含むカルシウムアパタイトが得られていることが確認された。
(Example 7) (Synthesis of calcium apatite containing strontium)
A white powder was obtained in the same manner as in Example 3 except that 80 g (0.6 mol) of diammonium hydrogen phosphate was used. The product yield was approximately 100% by weight based on the theoretical yield calculated as strontium apatite. Further, the product obtained in the same manner as in Example 3 was analyzed using wide-angle X-ray diffraction and FT-IR, and as in Example 3, calcium apatite containing high-purity strontium was obtained. confirmed.
(比較例1)
実施例3においてリン酸水素二アンモニウムを86グラム(0.65モル)用いた以外は同様にして反応を行い白色の粉体を得た。生成物の収量は、ストロンチウムアパタイトとして計算した理論収量に対してほぼ100質量%の収量であった。実施例3と同様にして得られた生成物を広角X線回折を用いて解析を行った結果、生成物にはストロンチウムを含むカルシウムアパタイト以外の成分としてリン酸水素カルシウムおよびリン酸水素ストロンチウムが含まれていることが判明し、高純度のストロンチウムを含むカルシウムアパタイトは得られなかった。
(Comparative Example 1)
A white powder was obtained in the same manner as in Example 3 except that 86 g (0.65 mol) of diammonium hydrogen phosphate was used. The product yield was approximately 100% by weight based on the theoretical yield calculated as strontium apatite. As a result of analyzing the product obtained in the same manner as in Example 3 using wide-angle X-ray diffraction, the product contains calcium hydrogen phosphate and strontium hydrogen phosphate as components other than calcium apatite containing strontium. Thus, calcium apatite containing high-purity strontium was not obtained.
(比較例2)
実施例3においてリン酸水素二アンモニウムを33グラム(0.25モル)用いた以外は同様にして反応を行い白色の粉体を得た。実施例3と同様にして得られた生成物を広角X線回折を用いて解析を行い、生成物にはストロンチウムを含むカルシウムアパタイト以外の成分として炭酸ストロンチウムおよび炭酸カルシウムが含まれていることが判明し、高純度のストロンチウムを含むカルシウムアパタイトは得られなかった。
(Comparative Example 2)
A white powder was obtained in the same manner as in Example 3 except that 33 grams (0.25 mol) of diammonium hydrogen phosphate was used. The product obtained in the same manner as in Example 3 was analyzed using wide-angle X-ray diffraction, and it was found that the product contained strontium carbonate and calcium carbonate as components other than calcium apatite containing strontium. However, calcium apatite containing high-purity strontium was not obtained.
(比較例3)
実施例3において炭酸ナトリウムを11グラム(0.1モル)用いた以外は同様にして反応を行い白色の粉体を得た。実施例3と同様にして得られた生成物を広角X線回折を用いて解析を行い、生成物にはストロンチウムを含むカルシウムアパタイト以外の成分としてリン酸水素ストロンチウムおよびリン酸水素カルシウムが含まれていることが判明し、高純度のストロンチウムを含むカルシウムアパタイトは得られなかった。
(Comparative Example 3)
A white powder was obtained in the same manner as in Example 3 except that 11 grams (0.1 mol) of sodium carbonate was used. The product obtained in the same manner as in Example 3 was analyzed using wide-angle X-ray diffraction, and the product contained strontium hydrogen phosphate and calcium hydrogen phosphate as components other than calcium apatite containing strontium. As a result, calcium apatite containing high-purity strontium was not obtained.
(比較例4)
実施例3において炭酸ナトリウムを32グラム(0.30モル)用いた以外は同様にして反応を行い白色の粉体を得た。実施例3と同様にして得られた生成物を広角X線回折を用いて解析を行った結果、生成物にはアパタイト以外の成分として炭酸カルシウムと炭酸ストロンチウムが含まれていることが判明し、高純度のストロンチウムを含むカルシウムアパタイトは得られなかった。
(Comparative Example 4)
A white powder was obtained in the same manner as in Example 3 except that 32 g (0.30 mol) of sodium carbonate was used. As a result of analyzing the product obtained in the same manner as in Example 3 using wide angle X-ray diffraction, it was found that the product contained calcium carbonate and strontium carbonate as components other than apatite. Calcium apatite containing high purity strontium was not obtained.
(実施例8)(ストロンチウムを含むカルシウムアパタイトの合成)
実施例3において炭酸ナトリウムに代えて炭酸水素ナトリウムを25グラム(0.3モル)用いた以外は同様にして反応を行い白色の粉体を得た。生成物の収量は、ストロンチウムアパタイトとして計算した理論収量に対してほぼ100質量%の収量であった。実施例3と同様にして得られた生成物を解析した結果、生成物は実施例3で得られたストロンチウムを含むカルシウムアパタイトと同一の構造であった。
(Example 8) (Synthesis of calcium apatite containing strontium)
A white powder was obtained in the same manner as in Example 3 except that 25 grams (0.3 mol) of sodium bicarbonate was used instead of sodium carbonate. The product yield was approximately 100% by weight based on the theoretical yield calculated as strontium apatite. As a result of analyzing the product obtained in the same manner as in Example 3, the product had the same structure as the calcium apatite containing strontium obtained in Example 3.
(実施例9)(ストロンチウムを含む炭酸カルシウムアパタイトの合成)
実施例6において炭酸ナトリウムに代えて炭酸水素ナトリウムを42グラム(0.5モル)用いた以外は同様にして反応を行い白色の粉体を得た。実施例6と同様にして得られた生成物を解析した結果、生成物は実施例6で得られたストロンチウムを含む炭酸カルシウムアパタイトと同一の構造であった。
(Example 9) (Synthesis of calcium carbonate apatite containing strontium)
A white powder was obtained in the same manner as in Example 6 except that 42 grams (0.5 mol) of sodium bicarbonate was used instead of sodium carbonate. As a result of analyzing the product obtained in the same manner as in Example 6, the product had the same structure as the calcium carbonate apatite containing strontium obtained in Example 6.
(実施例10)(ストロンチウムを含む炭酸カルシウムアパタイトの合成)
実施例4と同様にして塩化カルシウム二水和物59グラム(0.4モル)と塩化ストロンチウム六水和物27グラム(0.1モル)を1リットルの三角フラスコ内に秤取り、イオン交換水350グラムを加えて溶解した。これとは別に、500mlのガラスビーカー内にリン酸二水素ナトリウム二水和物47グラム(0.30モル)および炭酸ナトリウム43グラム(0.4モル)を秤取り、イオン交換水300グラムを加えて溶解した。実施例4と同様にして反応を行い白色の粉体を得た。生成物の収量は、理論収量に対してほぼ100質量%の収量であった。さらに実施例4と同様にして得られた生成物を広角X線回折装置を用いて解析を行い、実施例4で得られたストロンチウムを含むカルシウムアパタイトの広角X線回折パターンと良く一致した。またアパタイトに由来するピークのみが観察され、それ以外の不純物に起因するピークは認められなかったことから、高純度のストロンチウムを含むカルシウムアパタイトが得られていることが明らかとなった。生成物をFT−IRを用いて解析を行った結果、1435cm−1および1400cm−1付近に(B型)炭酸アパタイトに特有の炭酸イオンによる吸収ピークが認められ、この1400cm−1の吸光度を1010cm−1付近のリン酸イオンに基づく吸収ピークの吸光度に対してFeathersotone等の方法に従い(J.D.B. Featherstone, Caries Res., 18, 63-66 (1984))炭酸イオンの割合を計算した。その結果、本実施例で得られた生成物はストロンチウムを含む炭酸カルシウムアパタイトであり、該アパタイト中に含まれる炭酸イオンの割合は質量%で4.5質量%と計算された。以上の結果より、本実施例では、高純度のストロンチウムを含む炭酸カルシウムアパタイトが得られていることが明らかとなった。
(Example 10) (Synthesis of calcium carbonate apatite containing strontium)
In the same manner as in Example 4, 59 grams (0.4 mole) of calcium chloride dihydrate and 27 grams (0.1 mole) of strontium chloride hexahydrate were weighed into a 1 liter Erlenmeyer flask, and ion-exchanged water. 350 grams were added and dissolved. Separately, weigh 47 grams (0.30 mole) of sodium dihydrogen phosphate dihydrate and 43 grams (0.4 mole) of sodium carbonate in a 500 ml glass beaker and add 300 grams of ion-exchanged water. And dissolved. Reaction was carried out in the same manner as in Example 4 to obtain a white powder. The yield of the product was almost 100% by mass based on the theoretical yield. Further, the product obtained in the same manner as in Example 4 was analyzed using a wide-angle X-ray diffractometer, and was in good agreement with the wide-angle X-ray diffraction pattern of calcium apatite containing strontium obtained in Example 4. In addition, only peaks derived from apatite were observed, and no other peaks due to impurities were observed. Thus, it was revealed that calcium apatite containing high-purity strontium was obtained. Results The product was analyzed using FT-IR, 1435cm -1 and 1400 cm around -1 (B type) observed absorption peaks due to specific carbonate ions in apatite, 1010 cm absorbance of 1400 cm -1 According to the method of Feathersotone et al. (JDB Featherstone, Caries Res., 18, 63-66 (1984)), the proportion of carbonate ions was calculated with respect to the absorbance of the absorption peak based on phosphate ions near -1 . As a result, the product obtained in this example was calcium carbonate apatite containing strontium, and the proportion of carbonate ions contained in the apatite was calculated to be 4.5% by mass. From the above results, it was revealed that calcium carbonate apatite containing high-purity strontium was obtained in this example.
(実施例11)(ストロンチウムを含むカルシウムアパタイトの合成)
実施例10において、炭酸ナトリウム37グラム(0.35モル)を用いた以外は実施例10と同様にして反応を行い白色の粉体を得た。実施例10と同様にして得られた生成物を広角X線回折装置およびFT−IRを用いて解析を行ったところ、生成物には炭酸イオンは含まれておらず、実施例4で得られたストロンチウムを含むカルシウムアパタイトと同一の構造であった。
(Example 11) (Synthesis of calcium apatite containing strontium)
In Example 10, a reaction was carried out in the same manner as in Example 10 except that 37 g (0.35 mol) of sodium carbonate was used to obtain a white powder. When the product obtained in the same manner as in Example 10 was analyzed using a wide-angle X-ray diffractometer and FT-IR, the product contained no carbonate ions and was obtained in Example 4. It has the same structure as calcium apatite containing strontium.
(実施例12)(ストロンチウムを含むカルシウムアパタイトの合成)
実施例10において、リン酸二水素ナトリウム二水和物94グラム(0.6モル)と炭酸ナトリウム37グラム(0.35モル)を用いた以外は実施例10と同様にして反応を行い白色の粉体を得た。実施例10と同様にして得られた生成物を広角X線回折装置およびFT−IRを用いて解析を行ったところ、生成物には炭酸イオンは含まれておらず、実施例4で得られたストロンチウムを含むカルシウムアパタイトと同一の構造であった。
(Example 12) (Synthesis of calcium apatite containing strontium)
In Example 10, the reaction was conducted in the same manner as in Example 10 except that 94 g (0.6 mol) of sodium dihydrogen phosphate dihydrate and 37 g (0.35 mol) of sodium carbonate were used. A powder was obtained. When the product obtained in the same manner as in Example 10 was analyzed using a wide-angle X-ray diffractometer and FT-IR, the product contained no carbonate ions and was obtained in Example 4. It has the same structure as calcium apatite containing strontium.
(実施例13)(ストロンチウムを含む炭酸カルシウムアパタイトの合成)
実施例10において、炭酸ナトリウムに代えて、炭酸水素ナトリウムを67グラム(0.8モル)用いた以外は実施例10と同様にして反応を行い白色の粉体を得た。実施例1と同様にして得られた生成物を広角X線回折装置およびFT−IRを用いて解析を行ったところ、生成物には炭酸イオンが4.5質量%含まれており、実施例10で得られたものと同一の構造を有する高純度のストロンチウムを含む炭酸カルシウムアパタイトが得られていることが明らかとなった。
(Example 13) (Synthesis of calcium carbonate apatite containing strontium)
In Example 10, a white powder was obtained in the same manner as in Example 10 except that 67 grams (0.8 mol) of sodium bicarbonate was used instead of sodium carbonate. When the product obtained in the same manner as in Example 1 was analyzed using a wide-angle X-ray diffractometer and FT-IR, the product contained 4.5% by mass of carbonate ions. It was revealed that calcium carbonate apatite containing high-purity strontium having the same structure as that obtained in 10 was obtained.
(実施例14)(ストロンチウムを含む炭酸カルシウムアパタイトの合成)
実施例10において、炭酸ナトリウムに代えて、炭酸水素ナトリウムを84グラム(1モル)用いた以外は実施例10と同様にして反応を行い白色の粉体を得た。実施例4と同様にして得られた生成物を広角X線回折装置およびFT−IRを用いて解析を行ったところ、生成物には炭酸イオンが19質量%含まれており、高純度のストロンチウムを含む炭酸カルシウムアパタイトが得られていることが明らかとなった。
(Example 14) (Synthesis of calcium carbonate apatite containing strontium)
In Example 10, a white powder was obtained in the same manner as in Example 10 except that 84 g (1 mol) of sodium hydrogen carbonate was used instead of sodium carbonate. The product obtained in the same manner as in Example 4 was analyzed using a wide-angle X-ray diffractometer and FT-IR. As a result, the product contained 19% by mass of carbonate ions, and high-purity strontium. It was revealed that calcium carbonate apatite containing was obtained.
(実施例15)(ストロンチウムを含むカルシウムアパタイトの合成)
実施例4と同様にして塩化カルシウム二水和物59グラム(0.4モル)と塩化ストロンチウム六水和物27グラム(0.1モル)を1リットルの三角フラスコ内に秤取り、イオン交換水350グラムを加えて溶解した。これとは別に、500mlのガラスビーカー内にリン酸三ナトリウム十二水和物115グラム(0.3モル)および炭酸ナトリウム5.5グラム(0.05モル)を秤取り、イオン交換水300グラムを加えて溶解した。実施例1と同様にして反応を行い白色の粉体を得た。生成物の収量は、理論収量に対してほぼ100質量%の収量であった。得られた生成物を広角X線回折装置を用いて解析を行い、実施例4で得られたストロンチウムを含むカルシウムアパタイトの広角X線回折パターンと良く一致した。さらに、ストロンチウムを含むカルシウムアパタイトに由来するピークのみが観察され、それ以外の不純物に起因するピークは認められなかったことから、高純度のストロンチウムを含むカルシウムアパタイトが得られていることが明らかとなった。尚、FT−IRを用いて解析を行ったところ、生成物には炭酸イオンは含まれていないことも確認した。
(Example 15) (Synthesis of calcium apatite containing strontium)
In the same manner as in Example 4, 59 grams (0.4 mole) of calcium chloride dihydrate and 27 grams (0.1 mole) of strontium chloride hexahydrate were weighed into a 1 liter Erlenmeyer flask, and ion-exchanged water. 350 grams were added and dissolved. Separately, weighed 115 grams (0.3 mole) of trisodium phosphate dodecahydrate and 5.5 grams (0.05 mole) of sodium carbonate in a 500 ml glass beaker, and 300 grams of ion-exchanged water. To dissolve. Reaction was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a white powder. The yield of the product was almost 100% by mass based on the theoretical yield. The obtained product was analyzed using a wide-angle X-ray diffractometer and was in good agreement with the wide-angle X-ray diffraction pattern of calcium apatite containing strontium obtained in Example 4. Furthermore, only peaks derived from calcium apatite containing strontium were observed, and no peaks derived from other impurities were observed, so it became clear that calcium apatite containing high-purity strontium was obtained. It was. In addition, when it analyzed using FT-IR, it confirmed that the carbonate ion was not contained in the product.
(実施例16)(ストロンチウムを含むカルシウムアパタイトの合成)
実施例15においてリン酸三ナトリウム十二水和物150グラム(0.4モル)を用いた以外は実施例15と同様に反応を行い、実施例15と同一の構造を有するストロンチウムを含むカルシウムアパタイトが高純度で得られた。
(Example 16) (Synthesis of calcium apatite containing strontium)
A calcium apatite containing strontium having the same structure as in Example 15 was reacted in the same manner as in Example 15 except that 150 g (0.4 mol) of trisodium phosphate dodecahydrate was used in Example 15. Was obtained in high purity.
(実施例17)(ストロンチウムを含む炭酸カルシウムアパタイトの合成)
実施例15において炭酸ナトリウムを16グラム(0.15モル)用いた以外は同様にして反応を行った結果、生成物はストロンチウムを含む炭酸カルシウムアパタイトであり、アパタイト以外の成分は含まれていないことが確認された。さらにFT−IRを用いて生成物を解析したところ、1435cm−1および1400cm−1付近に(B型)炭酸アパタイトに特有の炭酸イオンによる吸収ピークが認められ、この1400cm−1の吸光度を1010cm−1付近のリン酸イオンに基づく吸収ピークの吸光度に対してFeathersotone等の方法に従い(J.D.B. Featherstone, Caries Res., 18, 63-66 (1984))炭酸イオンの割合を計算した。その結果、本実施例で得られた生成物はストロンチウムを含む炭酸カルシウムアパタイトであり、該アパタイト中に含まれる炭酸イオンの割合は質量%で24.5質量%と計算された。以上の結果より、本実施例では、高純度のストロンチウムを含む炭酸カルシウムアパタイトが得られていることが明らかとなった。
(Example 17) (Synthesis of calcium carbonate apatite containing strontium)
The reaction was conducted in the same manner except that 16 grams (0.15 mol) of sodium carbonate was used in Example 15. As a result, the product was calcium carbonate apatite containing strontium, and no components other than apatite were contained. Was confirmed. When further analyzing the product using FT-IR, 1435cm -1 and 1400 cm around -1 (B type) observed absorption peaks due to specific carbonate ions in apatite, 1010 cm absorbance of 1400 cm -1 - According to the method of Feathersotone et al. (JDB Featherstone, Caries Res., 18, 63-66 (1984)), the proportion of carbonate ions was calculated with respect to the absorbance of the absorption peak based on phosphate ions near 1 . As a result, the product obtained in this example was calcium carbonate apatite containing strontium, and the proportion of carbonate ions contained in the apatite was calculated to be 24.5% by mass. From the above results, it was revealed that calcium carbonate apatite containing high-purity strontium was obtained in this example.
(実施例18)(ストロンチウムを含むカルシウムアパタイトの合成)
実施例15において炭酸ナトリウムに代えて炭酸水素ナトリウムを4.2グラム(0.05モル)用いた以外は同様にして反応を行い、得られた生成物を広角X線回折およびFT−IRを用いて解析を行い、実施例15と同一の構造を有する高純度のストロンチウムを含むカルシウムアパタイトが得られていることが確認された。
(Example 18) (Synthesis of calcium apatite containing strontium)
The reaction was conducted in the same manner as in Example 15 except that 4.2 g (0.05 mol) of sodium hydrogen carbonate was used instead of sodium carbonate, and the resulting product was subjected to wide-angle X-ray diffraction and FT-IR. As a result, it was confirmed that calcium apatite containing high-purity strontium having the same structure as that of Example 15 was obtained.
(実施例19)(ストロンチウムを含む炭酸カルシウムアパタイトの合成)
実施例15において炭酸ナトリウムに代えて炭酸水素ナトリウムを25グラム(0.15モル)用いた以外は同様にして反応を行い、得られた生成物を広角X線回折およびFT−IRを用いて解析を行ったところ、生成物には炭酸イオンが20質量%含まれており、高純度のストロンチウムを含む炭酸カルシウムアパタイトが得られていることが明らかとなった。
(Example 19) (Synthesis of calcium carbonate apatite containing strontium)
The reaction was conducted in the same manner as in Example 15 except that 25 grams (0.15 mol) of sodium bicarbonate was used instead of sodium carbonate, and the obtained product was analyzed using wide-angle X-ray diffraction and FT-IR. As a result, it was revealed that the product contained 20% by mass of carbonate ions, and calcium carbonate apatite containing high-purity strontium was obtained.
以上の結果より、本発明により、一段階の反応により、結晶性を制御した、ストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトを高純度で得るための簡便で生産性の良好な製造方法、および結晶性が制御され、かつコーティング用途に好適なストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイト微粒子の製造方法を与えることが出来ることが明らかとなった。 From the above results, according to the present invention, a simple and highly productive manufacturing method for obtaining (carbonic acid) calcium apatite containing strontium with high crystallinity, which is controlled in crystallinity by a one-step reaction, and crystallinity is improved. It was revealed that a method for producing calcium carbonate apatite fine particles containing strontium which is controlled and suitable for coating applications can be provided.
本発明の製造方法で得られるストロンチウムを含む(炭酸)カルシウムアパタイトはクロマトグラフィー用カラム用担体や各種吸着剤として利用可能である。或いは、各種生体活性インプラントとしての利用も可能である。更には、フィルムや繊維への表面処理を行うことで生体に親和性を有する各種親水性材料を提供することが可能である。 The calcium carbonate apatite containing strontium obtained by the production method of the present invention can be used as a column support for chromatography and various adsorbents. Alternatively, it can be used as various bioactive implants. Furthermore, it is possible to provide various hydrophilic materials having affinity for a living body by performing a surface treatment on a film or fiber.
Claims (5)
(i)リン酸塩が第三リン酸塩の場合
A:B:C=1:(0.6〜0.8)α:(0.1〜0.3)α。
(ii)リン酸塩がリン酸水素塩の場合
A:B:C=1:(0.6〜1.2)α:p(0.3〜0.5)α。
(iii)リン酸塩がリン酸二水素塩の場合
A:B:C=1:(0.6〜1.2)α:p(0.7〜1.0)α。
式中、αは0.1≦α≦10の実数を表す。pは係数を表し、炭酸塩の場合は1、炭酸水素塩の場合は2を表す。 A method for producing (carbonic acid) calcium apatite containing strontium, wherein a mixture containing a strontium salt and a calcium salt and a phosphate, and a carbonate or hydrogen carbonate are mixed in water and reacted. When the molar ratio of the sum of moles of strontium salt and calcium salt is A, the molar ratio of phosphate is B, and the molar ratio of carbonate or bicarbonate is C, the following (i) to (iii) The manufacturing method of the (carbonic acid) calcium apatite containing strontium which satisfy | fills any of these requirements and the pH of a reaction system exists in the range of 5-13.
(I) When the phosphate is a tertiary phosphate
A: B: C = 1: (0.6 to 0.8) α: (0.1 to 0.3) α.
(Ii) When the phosphate is hydrogen phosphate
A: B: C = 1: (0.6 to 1.2) α: p (0.3 to 0.5) α.
(Iii) When the phosphate is dihydrogen phosphate
A: B: C = 1: (0.6 to 1.2) α: p (0.7 to 1.0) α.
In the formula, α represents a real number of 0.1 ≦ α ≦ 10. p represents a coefficient, 1 for a carbonate, and 2 for a bicarbonate.
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