生命科学関連特許情報
| タイトル： | 特許公報(B2)_ハイドロキシアパタイトナノ粒子およびその製造方法 |
| 出願番号： | 2000333638 |
| 年次： | 2008 |
| IPC分類： | C01B 25/32,A61K 6/033,A61L 27/00,G01N 30/88 |
特許情報キャッシュ
田中 順三 古薗 勉 JP 4076203 特許公報(B2) 20080208 2000333638 20001031 ハイドロキシアパタイトナノ粒子およびその製造方法 独立行政法人科学技術振興機構 503360115 独立行政法人物質・材料研究機構 301023238 国立循環器病センター総長 591108880 西 義之 100108671 田中 順三 古薗 勉 20080416 C01B 25/32 20060101AFI20080327BHJP A61K 6/033 20060101ALI20080327BHJP A61L 27/00 20060101ALI20080327BHJP G01N 30/88 20060101ALI20080327BHJP JPC01B25/32 PC01B25/32 VA61K6/033A61L27/00 JG01N30/88 101C C01B 25/00 - 25/46 A61K 6/033 A61L 27/00 G01N 30/88 CAplus(STN) JSTPlus(JDream2) 特開平０４−０２６５０８（ＪＰ，Ａ） 特開平０５−０１７１１１（ＪＰ，Ａ） 特開昭６３−０６４９０５（ＪＰ，Ａ） 特開平１１−２５５５０７（ＪＰ，Ａ） 特開平０７−１４６２８１（ＪＰ，Ａ） 特開平０６−２９３５０７（ＪＰ，Ａ） 特開平１０−０２８７２８（ＪＰ，Ａ） 特開平０６−２０６７１３（ＪＰ，Ａ） 特開平１０−０４５４０５（ＪＰ，Ａ） 5 2002137910 20020514 6 20041216 横山 敏志 【０００１】【発明の属する技術分野】本発明は、ハイドロキシアパタイトナノ粒子およびその製造方法ならびにハイドロキシアパタイトナノ粒子の用途に関する。【０００２】【従来の技術】ハイドロキシアパタイトは骨および歯の修復材等に用いられている。また、生体高分子化合物の分離や精製等に用いられるクロマトグラフィーの充填剤や、医薬剤やたんぱく質を担持して生体内を輸送するための担体としても使用される。さらに、高分子材料からなるカテーテル基体の、生体への装着状態において生体組織と接触する部分に、ハイドロキシアパタイトを蒸着法等で被覆することも知られている（特開平１０−２８７２８号公報）。【０００３】ハイドロキシアパタイト微粒子の製造方法としては、界面活性剤−水−無極性有機液体系、または界面活性剤−水−アルカノール無極性有機液体系Ｗ／Ｏマイクロエマルジョン相に、Ｃａ（ＮＯ3 ）2 ／アンモニア水溶液および（ＮＨ4 ）2 ＨＰＯ4 ／アンモニア水溶液をそれぞれ可溶化させ、これら可溶化液を混合することにより粒径１００ｎｍ以下の球状水酸アパタイト超微粒子を製造する方法が知られている（特開平５−１７１１１号公報）。また、水熱方法によりａ，ｂ軸方向に成長した板状アパタイト（特開平６−２０６７１３号公報）やａ面を優先的に成長させた板状アパタイト（特開平１０−４５４０５号公報）も知られている。【０００４】【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、骨結合性および軟組織適合性材料の開発を目指し、共有結合を介したハイドロキシアパタイ卜（Ｈａｐ）・高分子複合体の合成に関する研究を行ってきた。ハイドロキシアパタイト超微粒子の形態は、上述のように、製造法により多様であるが、大がかりな装置、設備を必要としない点で、エマルジョン法は好ましい方法である。【０００５】上記のエマルジョン法によるハイドロキシアパタイト超微粒子の製造方法では、界面活性剤の曇点より低い反応温度の合成条件が用いられている。しかし、そのような条件では、界面活性剤より構成されたミセルが熱力学的に安定な構造をとるため、界面活性剤ミセル内で起こるハイドロキシアパタイトの結晶成長が抑制されることになり、得られた微粒子の形態が球状〜不定形状となる。 しかも、結晶の大きさが直径２０〜１００ｎｍと制限されることから、特定形状の大きい結晶が得られなかった。イオン結合および共有結合でＨａｐ粒子を高分子気体に結合させる場合に、Ｈａｐ粒子と基体との反応を高めるには、より大きな接着表面積のＨａｐ粒子を作製する必要がある。【０００６】【課題を解決するための手段】本発明者は、エマルジョン法によりハイドロキシアパタイ卜ナノ粒子を製造する方法において、得られる微粒子の形態制御を行うことによって高分子表面とＨａｐ微粒子との接着性に優れた截頭形柱状構造のナノオーダーの微粒子を製造できることを見出した。【０００７】すなわち、本発明は、短軸の最大直径が５０ｎｍ〜５μｍ、長軸が７５ｎｍ〜１０μｍであり、ｃ軸方向に成長し、結晶のアスペクト比（ｃ軸長／ａ軸長）が１〜５であり、先端角が斜角面を有する截頭形柱状構造のハイドロキシアパタイ卜ナノ粒子である。【０００８】また、本発明は、非イオン性界面活性剤／水／オイル系エマルジョン相にカルシウム溶液およびリン酸溶液を可溶化して混合させ、反応させてハイドロキシアパタイ卜微粒子を合成する方法において、前記界面活性剤の曇点以上で反応させることを特徴とする請求項１記載のハイドロキシアパタイ卜ナノ粒子の製造方法である。【０００９】また、本発明は、前記界面活性剤の官能基および親水性／疎水性比の割合を変えることによりハイドロキシアパタイトナノ粒子の大きさを制御することを特徴とする上記のハイドロキシアパタイ卜ナノ粒子の製造方法である。【００１０】また、本発明は、上記のハイドロキシアパタイ卜ナノ粒子からなるクロマトグラフィー充填剤である。【００１１】また、本発明は、上記のハイドロキシアパタイ卜ナノ粒子を用いて表面修飾した有機高分子である。【００１２】本発明の製造方法により得られるハイドロキシアパタイトナノ粒子は、短軸の最大直径が５０ｎｍ〜５μｍ、望ましくは９０〜１５０ｎｍ、長軸が７５ｎｍ〜１０μｍ、望ましくは１００〜３００ｎｍと大きく、ｃ軸方向に成長し、結晶のアスペクト比（ｃ軸長／ａ軸長）が１〜５であり、先端角が斜角面を有する截頭形柱状構造の単結晶体である。【００１３】本発明のハイドロキシアパタイトナノ粒子の形態は、これまでのエマルジョン法によるハイドロキシアパタイト微粒子の形態とは全く異なり、その形状は、クロマトグラフィー分離用充填剤として好適である。【００１４】また、本発明のハイドロキシアパタイトナノ粒子は、接着に供する面積が従来の微粒子より格段に広いため、高分子基材との接着性を向上できるので、カテーテル等の生体親和性医療材料など、高分子表面に修飾するのに適している。高分子表面に修飾する方法としては、ハイドロキシアパタイトナノ粒子の活性基と高分子基体、例えば、表面にカルボキシル基を有するビニル系重合性単量体をグラフト重合させたシリコーンゴム、の活性基と化学反応させて複合体とする方法や、硬化性接着剤を用いる方法、高分子基材を融点近傍まで加熱して基材に埋設させる方法などを用いることができる。【００１５】界面活性剤／水／オイル系エマルジョン相にカルシウム溶液およびリン酸溶液を可溶化して混合させ、反応させてハイドロキシアパタイ卜微粒子を合成する方法においては、界面活性剤のミセルの中でハイドロキシアパタイトの核が成長し、結晶成長する。本発明のハイドロキシアパタイトナノ粒子の製造方法の特徴は、反応温度を界面活性剤の曇点以上とすることにより、ミセルの熱力学的安定性を制御した点である。【００１６】界面活性剤の曇点以上に反応温度を上げるということは、界面活性剤のミセルを形成する力を下げるということである。そうすると、ミセルという枠の中で制限を受けていたアパタイトの結晶成長の駆動力がミセルの枠を維持しようとする駆動力より大きくなると考えられる。そのメカニズムを利用して結晶の形を制御できる。反応温度の上限は、水溶液の反応であるから溶液が沸騰しない温度であれば特に限定されず、９０℃以下程度とすればよい。【００１７】界面活性剤の曇点は、種類によって異なる。本発明の方法において用いる界面活性剤の種類は、特に限定されず、上記の特開平５−１７１１１号公報に開示された他種類の公知の陰イオン、陽イオン、非イオン性界面活性剤から適宜選択して用いることができる。界面活性剤のミセルを作る場合に、界面活性剤の官能基（親水性部位）および分子内の親水性／疎水性比が重要であり、この違いによってミセルの安定性、曇点も異なってくる。【００１８】界面活性剤の曇点より高い温度で反応させると、界面活性剤分子の疎水性が高まり形成したミセルが熱力学的に不安定となり、Ｈａｐの結晶性成長がより強調される。界面活性剤は、その曇点で一瞬にして１００％疎水性になるわけではなく、温度の上昇によって徐々に疎水性に傾いていく。その度合いは、界面活性剤の官能基、親水性・疎水性比、分子量が影響する。【００１９】【実施例】実施例１連続オイル相としてドデカン［ＣＨ3 （ＣＨ2 ）10ＣＨ3 ］、非イオン性界面活性剤として曇点３１℃のペンタエチレングリコールドデシルエーテル［ＣＨ3 （ＣＨ2 ）10ＣＨ2 Ｏ（ＣＨ2 ＣＨ2 Ｏ）4 ＣＨ2 ＣＨ2 ＯＨ］を用いた。室温で界面活性剤を０．５ｇ含有したオイル相４０ｍｌを調製した後、Ｃａ（ＯＨ）2 分散水溶液（２．５Ｍ）を１０ｍｌ添加した。十分に攪拌後、その水／オイル（Ｗ／Ｏ）溶液に１．５Ｍ−ＫＨ2 ＰＯ4 溶液を１０ｍｌ添加し２４時間攪拌し反応温度５０℃で反応させた。【００２０】反応物は遠沈により精製し、６０℃にて乾燥後、８００℃にて１時間仮焼させた。得られたハイドロキシアパタイト焼結体はＢタイプ炭酸アパタイトであり、高い生体活性を有することが確認された。また、元素分析によりＣａ／Ｐ比は１．６１であり、本アパタイトはカルシウム欠損アパタイトであった。【００２１】図１に得られたＨａｐナノ粒子の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）像を示す。ＴＥＭの観察から粒径が１００〜２００ｎｍで、先端角が斜角面を有する截頭形柱状構造の形態を有することを確認した。また、電子線回折による分析の結果、得られた粒子はｃ軸方向に配向していた。【００２２】比較例１反応温度を２５℃とした以外は実施例１と同じ条件で得られたハイドロキシアパタイトナノ粒子は、図２に示すＴＥＭの観察から球状〜不定形ロッド状で粒径が３０〜６０ｎｍであった。【００２３】【発明の効果】本発明の截頭形柱状構造のナノオーダーの微粒子は、従来の球状の粒子に比べて高分子界面の接着に供する面積が格段に広くなり、高分子基材へのアパタイト焼結体粒子の接着において優れた特性を発揮する。また、本発明の方法は、ハイドロキシアパタイトナノ粒子の大きさ、形態を反応温度の選択によって制御することを可能にした。また、反応温度条件に加えて界面活性剤の種類を変更することによって、製造されるＨａｐ粒子の形態、サイズがより細かく制御可能となった。【図面の簡単な説明】【図１】図１は、実施例１で得られたＨａｐナノ粒子の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）像を示す図面代用写真である。【図２】図２は、比較例１で得られたＨａｐナノ粒子の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）像を示す図面代用写真である。 短軸の最大直径が５０ｎｍ〜５μｍ、長軸が７５ｎｍ〜１０μｍであり、ｃ軸方向に成長し、結晶のアスペクト比（ｃ軸長／ａ軸長）が１〜５であり、先端角が斜角面を有する截頭形柱状構造のハイドロキシアパタイ卜ナノ粒子。 非イオン性界面活性剤／水／オイル系エマルジョン相にカルシウム溶液およびリン酸溶液を可溶化して混合させ、反応させてハイドロキシアパタイ卜微粒子を合成する方法において、前記界面活性剤の曇点以上で反応させることを特徴とする請求項１記載のハイドロキシアパタイ卜ナノ粒子の製造方法。 前記界面活性剤の官能基および親水性／疎水性比の割合を変えることによりハイドロキシアパタイトナノ粒子の大きさを制御することを特徴とする請求項２記載のハイドロキシアパタイ卜ナノ粒子の製造方法。 請求項１記載のハイドロキシアパタイ卜ナノ粒子からなるクロマトグラフィー充填剤。 請求項１記載のハイドロキシアパタイ卜ナノ粒子を用いて表面修飾した有機高分子。