专利名称：陶瓷颗粒群与其制造方法及其应用的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及在溶剂中以单结晶一次颗粒存在、高分散性的陶瓷颗粒，特别涉及具有生物适用性、相对于生物组织的紧密性或连接性的，生物分解吸收性低的，以对于医用材料有用的单结晶羟(基)磷灰石为首的磷酸钙烧结体颗粒群(陶瓷颗粒群)，与其制造方法，及该颗粒群的用途。
背景技术：
近些年，以羟(基)磷灰石(以下适当地用“HAp”表示)为代表的磷酸钙(以下适当地用“CaP”表示)，由于其生物适用性高而成为引人注目的生物材料。磷酸钙(CaP)、特别是羟(基)磷灰石(HAp)，可用于例如人工关节、骨填充剂、人工骨、人工牙根、经皮端子、牙科用填充剂胶粘剂等。另外，为了向硅橡胶或聚氨酯等高分子医用材料付与生物活性，也有将羟(基)磷灰石(HAp)等磷酸钙(CaP)结合于高分子医用材料的情况。另外，也可当作层析用的填充剂利用。
在如上所述将羟(基)磷灰石(HAp)等磷酸钙(CaP)结合于医用材料、高分子医用材料时或作为层析用填充剂使用时，为了确保生物内稳定性的提高或成形性，最好是羟(基)磷灰石(HAp)等磷酸钙(CaP)烧结后所得的烧结体、即陶瓷。甚至，为了实现高分子医用材料的均匀包覆(coating)、在层析中的分离能力的提高，要求粒径微小、并且粒径均一(也就是说粒度分布狭窄)。
那么，上述以羟(基)磷灰石(HAp)为首的磷酸钙(CaP)颗粒的一般制造方法，可用湿式法、热水法和干式法等。其中，工业上主要采取可以大量合成的湿式法。该湿式法具体的已知方法为，如非专利文献1中所示，在常温下向氢氧化钙生料中滴入磷酸来制造磷酸钙的沉淀法，或利用二水磷酸钙与碳酸钙反应来制造磷酸钙的加水分解法等。
另外，作为通过干燥磷酸钙(CaP)颗粒来制造烧结体颗粒(陶瓷颗粒)的方法，有在800℃～1200℃的高温下进行烧结的方法，或如非专利文献2、3等所示、用喷雾干燥法制造的方法。上述喷雾干燥法，是将含有有效物质的溶液或悬浊液(生料)等分散液进行微粒化，再将该微粒与高温气流接触而瞬间固化的方法。即，通过将含有磷酸钙(CaP)一次颗粒的溶液或悬浊液与高温气流一起喷射，可以形成由微小的磷酸钙构成的球状颗粒的方法。
另外非专利文献4中记载了，通过将含有磷酸钙的原料液滴入液氮中调制成磷酸钙颗粒、然后焙烧该磷酸钙颗粒来制造磷酸钙烧结体颗粒的方法，和由该方法制得的磷酸钙烧结体颗粒(粒径为450μm～3000μm)。
另外非专利文献5中记载了，通过用滴铸工艺(drip castingprocess)调制羟(基)磷灰石颗粒、然后焙烧该羟(基)磷灰石颗粒来制造羟(基)磷灰石烧结体颗粒的方法，和由该方法所得羟(基)磷灰石烧结体颗粒(粒径为0.7mm～4mm)。
Inorganic Materials，Vol2 No.258，393-400(1995)，“氢氧磷灰石及相关磷酸盐类的结晶和结晶集合体的形态控制”松田信行、若菜穰、锻冶文宏[非专利文献2]P.Luo and T.G.Nieh Biomaterials，17，1959(1996)，“Preparinghydroxyapatite powders with controlled morphology”[非专利文献3]L.J.Cummings，P.Tunon，T.Ogawa，Spec.Publ.R.Soc.Chem.158，134(1994)“Macro-Prep Ceramic Hydroxyapatite-New Life for an OldChromatographic Technique.”[非专利文献4]Biomaterials 1994，Vol.15 No.6，M.Fabbri，G.C.Celotti and A.Ravaglioli，“Granulates based on calcium phosphate with controlledmorphology and porosity for medical applicationsPhysico-chemicalparameters and production technique”[非专利文献5]Biomaterials 1996，Vol.17 No.20，Dean-Mo Liu，“Fabrication andcharacterization of porous hydroxyapatite granules”那么，本发明人，以开发对于生物组织、特别是皮下细胞这样的软组织表现出生物适用性的装置为目标，进行了与通过化学结合形成的羟(基)磷灰石(HAp)/高分子聚合物的合成有关的研究。此时，以通过提高羟(基)磷灰石(HAp)的结晶性来降低其在生物体内的溶解性、分解性为目的，在800℃烧结(焙烧)而制成单结晶羟(基)磷灰石颗粒(陶瓷颗粒)。为了在高分子基质表面上形成对羟(基)磷灰石(HAp)颗粒的强化学结合(键)，在向高分子基质的吸附时的、向媒体的分散性变得很重要。但是，烧结时根据羟(基)磷灰石(HAp)颗粒(一次颗粒)间的融合附着而会产生结合，形成了一次颗粒结合后形成的不定形的二次颗粒，会产生分散性和比表面积降低的问题。
另外，即使是上述非专利文献2、3等中所公开的利记博彩app(喷雾-干燥法)，同样也会形成一次颗粒融合附着而成的不定形的二次颗粒、降低了分散性和比表面积。而且，也不能控制磷酸钙(CaP)颗粒的粒径均一性(将粒度分布控制在一定范围以下)。也就是说，用上述喷雾-干燥法，通过将溶液或悬浊液与高温气流一起喷射，而使磷酸钙(CaP)的微粒(一次颗粒)产生融合附着，形成二次颗粒。控制在高温气流中聚集的微粒(一次颗粒)的数目是不可能的。因此，用上述喷雾-干燥法不能严密控制由磷酸钙(CaP)形成的颗粒的粒度分布。从而，用上述喷雾-干燥法制造有磷酸钙(CaP)形成的陶瓷颗粒时，依据使用的用途、有进一步分级的必要。例如，在将由上述磷酸钙(CaP)形成的陶瓷颗粒作为层析用填充剂使用时，为了提高分辨率、有必要使用粒径更均一(粒度分布窄)的载体。因此，在将由上述磷酸钙(CaP)形成的陶瓷颗粒作为层析用填充剂使用时，要求使用由粒径更均一(粒度分布窄)的磷酸钙(CaP)形成陶瓷颗粒的颗粒群。
而且，上述非专利文献2、3中所示的由磷酸钙形成的陶瓷颗粒群的制造方法中，只能得到粒径在1～8μm范围内(非专利文献2)的颗粒群。进而，例如，即使在将上述非专利文献2中所述的由磷酸钙形成的陶瓷颗粒的颗粒群进行分级、以便得到粒度分布更窄的颗粒群的情况下，由于物理所限，很难比这样的粒度分布更窄，在进行分级时，会明显地增加成本。
鉴于上述问题，本发明的目的为提供一种在溶剂中以单结晶一次颗粒分散的陶瓷颗粒群，特别的是具有生物适用性、相对生物组织的紧密性或连接性的，生物分解吸收性低的，以对医用材料有用的单结晶羟(基)磷灰石(HAp)为首的磷酸钙(CaP)烧结体颗粒(陶瓷颗粒)群，与其制造方法，及该颗粒的用途。
发明内容
为了解决上述课题，本发明人进行了详细研究，完成了本发明。
也就是说，为了解决上述课题，本发明涉及的陶瓷颗粒群，是由颗粒状的陶瓷颗粒形成的陶瓷颗粒群；其中，所述陶瓷颗粒的粒径在10nm～700nm的范围内，且该陶瓷颗粒群的粒径的变动系数在20％以下。
本发明涉及的陶瓷颗粒群，是粒径均一(粒度分布狭窄)的微粒群。因此，不需要进行特别的高度分级等附加操作，即可达到对于医用高分子材料进一步均一地吸附的效果。同时对于柱状物(column)能够更均匀地填充、分离率提高，可以提供具有良好再现性的层析用填充剂。
为了解决上述课题，本发明涉及的陶瓷颗粒群，是由颗粒状的陶瓷颗粒形成的陶瓷颗粒群，其中，以由单结晶形成的一次颗粒、或者由所述单结晶形成的一次颗粒以离子相互作用聚集而成的颗粒块作为单结晶一次颗粒，所述陶瓷颗粒群中含有的单结晶一次颗粒的比率占半数以上。
上述本发明涉及的陶瓷颗粒群，其半数以上在溶剂中以分散性良好的由单结晶形成的一次颗粒、或者由所述单结晶形成的一次颗粒以离子相互作用聚集而成的颗粒块(单结晶一次颗粒)存在。因此达到已述的容易实现向医疗用高分子基质的吸附的效果。同时，由于没有一次颗粒相互间的结合，所以比表面积高，达到了能够适用于层析用填充剂的效果。而且，由于在生物体内稳定性高、分散性好，所以具有能够作为可实现药物载体和缓释的医疗用材料的效果。
对于本发明涉及的陶瓷颗粒群，上述陶瓷颗粒群中含有的单结晶一次颗粒的比率可以是70％以上。
由上述构成，本发明涉及的陶瓷颗粒群中，由单结晶形成的一次颗粒、或者由所述单结晶形成的一次颗粒以离子相互作用聚集而成的颗粒块(单结晶一次颗粒)的存在比率高达70％以上，更能达到容易吸附于医疗用高分子基质的效果。同时达到可用作层析用填充剂、医疗用材料的效果。
本发明涉及的陶瓷颗粒群中，上述陶瓷颗粒的粒径可以在10nm～700nm的范围内。
根据上述构成，本发明涉及的陶瓷颗粒群的粒径为10nm～700nm，是微细(也即纳米尺寸)的。从而，达到能够均一吸附在医疗用高分子材料上的效果。同时可以达到提高柱状物的充填率、提供分离率高、再现性好的层析用填充剂的效果。
而且，本发明涉及的陶瓷颗粒群中，上述陶瓷颗粒群的粒径的变动系数可以在20％以下。
本发明涉及的陶瓷颗粒群，是粒径均一(粒度分布窄)的微粒。因此，不需要进行特别的高度分级等附加操作，即可达到更均一地吸附于医疗用高分子材料上的效果。同时，可以更均一地填充柱状物，能够提供分离率高、再现性好的层析用填充剂。
本发明涉及的陶瓷颗粒群中，上述陶瓷颗粒可以是磷酸钙烧结体颗粒。
根据上述构成，本发明涉及的陶瓷颗粒群由生物体适用性高的磷酸钙烧结体构成。因而，本发明涉及的陶瓷颗粒群，可以优选作为医疗用材料。
而且，本发明涉及的陶瓷颗粒群中，上述陶瓷颗粒可以是羟(基)磷灰石烧结体颗粒。
根据上述构成，本发明涉及的陶瓷颗粒群，由生物体适用性更高、用途广泛的羟(基)磷灰石烧结体构成。因此，本发明可以进一步优选作为医疗用材料。
一方面，为了解决上述课题，本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法中，包括在由烧结前的陶瓷原料形成的一次颗粒的颗粒间夹杂融合附着防止剂而进行混合的混合工序；和，烧结由所述混合工程所得的混合颗粒的烧结工序。
根据上述本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法，预先在由非晶质(无定形)的磷酸钙(羟(基)磷灰石)等形成的一次颗粒间夹杂融合附着防止剂，由此能够防止其后的烧结工序中的一次颗粒间的相互融合附着。因而，达到以下效果，即可以制造出以由单结晶形成的一次颗粒、或者由所述单结晶形成的一次颗粒通过离子间相互作用聚集而成的颗粒块(单结晶一次颗粒)的形态在溶剂中进行分散的陶瓷颗粒。另外，由于不易形成不定形的二次颗粒，所以可以防止平均粒径的增加，进而由该制造方法所得的陶瓷颗粒的粒径可以达到均一的效果。
为了解决上述课题，本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法的上述混合工序可以为，将含有侧链上有羧基、硫酸基、磺酸基、磷酸基、膦酸基或氨基中的任一(基团)的高分子化合物的溶液、和上述一次颗粒混合、再添加金属盐的工序。
而且，为了解决上述课题，在本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法中，上述高分子化合物，可以是从由聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚谷氨酸、聚乙烯磺酸、聚甲基丙烯酸烷基磺酸酯、聚丙烯酰氨甲基膦酸、多肽构成的群组中选择的至少一个以上的物质。
为了解决上述课题，本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法中，上述金属盐，可以是碱金属盐和/或碱土金属盐和/或过渡金属盐。
上述本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法中，在由非晶质(无定形)的磷酸钙(羟(基)磷灰石)等形成的一次颗粒的颗粒表面吸附着上述高分子化合物，在该一次颗粒的表面上附加羧基、硫酸基、磺酸基、磷酸基、膦酸基或氨基中的任一(基团)。该羧基、硫酸基、磺酸基、磷酸基、膦酸基或氨基在溶液中离子化，若再添加金属盐(碱金属盐和/或碱土金属盐和/或过渡金属盐)，便在上述一次颗粒的颗粒表面生成金属(碱金属和/或碱土金属和/或过渡金属)的羧酸盐、硫酸盐、磺酸盐、磷酸盐、膦酸盐、氨基酸盐。该金属盐具有上述融合附着防止剂的功能。
根据上述构成，一次颗粒的表面上的高分子化合物可以确实阻止一次颗粒间的接触。因此，能达到以下效果，即防止在其后的烧结工序中一次颗粒相互间的融合附着，能够制造以由单结晶形成的一次颗粒、或者由所述单结晶形成的一次颗粒通过离子相互作用聚集而成的颗粒块(单结晶一次颗粒)的形态分散于溶剂中的陶瓷颗粒。另外，由于不易形成不定型的二次颗粒，所以可以防止平均粒径的增加，从而达到由该制造方法所得的陶瓷颗粒的粒径可以均一的效果。
另外，本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法中，在上述烧结工序的烧结温度下，上述融合附着防止剂具有不挥发性。
如上所述，本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法所用的融合附着防止剂，由于其在烧结工序中的烧结温度条件下具有不挥发性，所以在烧结工序中其不能在原料颗粒间消失，达到能够确实防止一次颗粒间的相互融合附着的效果。
本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法，在上述烧结工序后，可以还包括除去上述融合附着防止剂的除去工序。
由上述构成，可以达到从陶瓷颗粒群中除去混杂的融合附着防止剂的效果。
本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法中，上述除去工序，可以包括将上述融合附着防止剂溶解于溶剂中的工序。
由上述构成，使含有烧结后的融合附着防止剂的陶瓷颗粒悬浊于溶剂中，可以使融合附着防止剂溶解。通过过滤上述悬浊液等方式，可以简便地达到从陶瓷颗粒群中除去混杂的融合附着防止剂的效果。
本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法中，在上述除去工序中使用的溶剂，可以是对上述融合附着防止剂有溶解性、且对陶瓷颗粒有非溶解性的溶剂。
由上述构成，用于除去融合附着防止剂的溶剂，由于只溶解融合附着防止剂，所以对陶瓷颗粒无损伤，可以达到从陶瓷颗粒群中确实除去融合附着防止剂的效果。
本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法中，上述融合附着防止剂，可以是溶解于水溶剂的物质。
如上所述的融合附着防止剂，若使用溶解于水溶剂的融合附着防止剂，则可以仅将陶瓷颗粒悬混于纯水等水溶剂而除去融合附着防止剂(碳酸钙)。因为无必要在除去工序中使用有机溶剂，所以也不需要在除去工序中使用与有机溶剂相对应的设备、及对有机溶剂废液的处理。因此可以达到更简便地从陶瓷颗粒群中除去融合附着防止剂的效果。
另外，本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法中，上述融合附着防止剂，可以是碳酸钙。
碳酸钙可溶于水。因此，如上所述，可以仅将陶瓷颗粒群悬混于纯水等水溶剂中而除去融合附着防止剂(碳酸钙)。因为无必要在除去工序中使用有机溶剂，所以也不需要在除去工序中使用与有机溶剂所对应的设备、及对有机溶剂废液的处理。因此可以达到更简便地从陶瓷颗粒群中除去融合附着防止剂的效果。
另外，本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法中，在上述混合工序前，可以包括生成一次颗粒的一次颗粒生成工序。
如上所述，在一次颗粒生成工序中取得一次颗粒，使用该一次颗粒经过本发明的混合工序和烧结工序，可以达到能够制造分散性优良的陶瓷颗粒的效果。
另外，本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法中，上述在一次颗粒生成工序中生成的一次颗粒的粒径在10nm～500nm的范围内。
如上所述，在一次颗粒生成工序中取得纳米尺寸的一次颗粒，用该一次颗粒，经本发明的混合工序和烧结工序，可以达到以下效果，即可以制造以由单结晶形成的一次颗粒、或者由所述单结晶形成的一次颗粒通过离子相互作用聚集而成的颗粒块(单结晶一次颗粒)分散于溶剂中的、且具有纳米尺寸的陶瓷颗粒。
另外，本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法中，由上述通过一次颗粒生成工序生成的一次颗粒形成的一次颗粒群的粒径的变动系数，可以在20％以下。
如上所述，在一次颗粒生成工序中取得粒径均一的一次颗粒，用该一次颗粒，经本发明的混合工序和烧结工序，由此达到可以制造以一次颗粒分散于溶剂中的、且粒径均一(粒度分布窄)的陶瓷颗粒的效果。
一方面，为了解决上述课题，本发明涉及的层析用填充剂，使用上述本发明涉及的陶瓷颗粒群。
本发明涉及的层析用填充剂，由于使用本发明涉及的陶瓷颗粒群，所以是粒径均一(粒度分布窄)的层析用填充剂。因而达到能够提供比表面积高、分离率高的层析用填充剂的效果。同时因其粒径为纳米尺寸，所以可以提高向柱状物的填充率，达到能够提供分离率高、再现性优良的层析用填充剂的效果。
一方面，为了解决上述课题，本发明涉及的牙科用材料或医疗用材料，使用上述本发明涉及的陶瓷颗粒群。
本发明涉及的医疗用材料，由于使用本发明涉及的陶瓷颗粒群，所以，以分散性良好的由单结晶形成的一次颗粒、或者由所述单结晶形成的一次颗粒通过离子相互作用聚集而成的颗粒块(单结晶一次颗粒)存在于溶剂中。因而达到了容易吸附于所述医疗用高分子基质的效果。另外，通过使用了由生物体适用性高的磷酸钙(HAp等)形成的陶瓷颗粒，达到能够提供生物体适用性更高的牙科用材料或医疗用材料的效果。
根据如上所述的本发明，能够提供一种以由单结晶形成的一次颗粒、或者由所述单结晶形成的一次颗粒通过离子相互作用聚集而成的颗粒块(单结晶一次颗粒)的形态、无凝聚地分散在溶剂中的陶瓷颗粒群；并且特别是一种以具有生物体适用性、对于生物组织具有紧密性和连接性、生物分解吸收性低、对于医疗用材料很有用的单结晶羟(基)磷灰石为首的磷酸钙(CaP)烧结体颗粒(陶瓷颗粒)群。同时也可以提供纳米尺寸的陶瓷颗粒群。
由上述本发明涉及的陶瓷颗粒群，可以达到容易吸附于硅树脂或聚氨基甲酸乙酯等医疗用高分子基质材料上的效果。同时由于没有一次颗粒间的相互结合，能达到比表面积高、可作为层析用填充剂使用的效果。而且，由于在生物体内的稳定性高、分散性能优良，所以达到能够作为药物载体和可以缓释的医用材料的效果。
一方面，为了全面解决上述课题，本发明涉及的化妆品添加剂、建材、或工业材料，使用本发明涉及的陶瓷颗粒群。
而且，非专利文献1中，记载了磷酸钙(CaP)颗粒的一般的制造方法(湿式法、热水法和干式法)、以及由一般的制造方法(湿式法、热水法和干式法)所得的CaP颗粒的形状等性质。但是，非专利文献1中，并未如同本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法一样公开使用防止剂的内容；并且也没有如同本发明涉及的陶瓷颗粒群一样以一次颗粒的状态公开粒径为10nm～700nm的内容。
非专利文献2中，记载了为了控制羟(基)磷灰石(HAp)颗粒的形状而使用喷雾干燥法制造羟(基)磷灰石(HAp)颗粒的方法。非专利文献2的方法与本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法不同，没有防止一次颗粒间的融合附着，形成了由一次颗粒融合后形成不定形的二次颗粒，分散性和比表面积低。并且用非专利文献2的制造方法，不能将磷酸钙(CaP)颗粒的粒径控制为均一的(将粒度分布控制在一定范围内)。
非专利文献3中，记载了粒径为20μm、40μm和80μm的陶瓷颗粒(羟(基)磷灰石颗粒)，而本发明涉及的陶瓷颗粒群的粒径为10nm～700nm，与非专利文献3中的内容明显不同。
非专利文献4中，记载了将含有磷酸钙的原料液滴入液氮中而调制磷酸钙颗粒、用该磷酸钙颗粒烧成磷酸钙烧结体颗粒的制造方法，和用该方法制得的磷酸钙烧结体颗粒(粒径450μm～3000μm)。但是非专利文献4的制造方法，由于没有使用本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法中使用的融合附着防止剂而烧成，所以形成有由一次颗粒融合后形成的不定形的二次颗粒，分散性和比表面积低下，这一点与本发明明显不同。同时本发明的陶瓷颗粒群以一次颗粒存在、且其粒径为10nm～700nm，与非专利文献4中所述明显不同。
非专利文献5中，记载了用滴铸工艺(drip-casting process)调制羟(基)磷灰石颗粒、用该羟(基)磷灰石颗粒烧成羟(基)磷灰石烧结体颗粒的制造方法，和由该方法所得的烧结体颗粒(粒径0.7mm～4mm)。但是非专利文献5的制造方法，不用在本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法中使用的融合附着防止剂，并用吸移管的孔或模型的尺寸控制羟(基)磷灰石颗粒的粒径，不能制造出如同本发明涉及的粒径为纳米尺寸(10nm～700nm)的陶瓷颗粒群。因此，非专利文献5中所记载的事项与本发明明确不同。
本发明的其它目的、特征、和优点，将通过如下所示的记载而得以充分的了解。另外，本发明的益处可以通过以下说明得以了解。
图1是由实施例1所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的扫描型电子显微镜(SEM)图像。
图2是由比较例1所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的扫描型电子显微镜(SEM)图像。
图3(a)是用动态光散射法对实施例1所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的粒度分布进行调查后而得的结果的表示图。
图3(b)是用动态光散射法对比较例1所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的粒度分布进行调查后而得的结果的表示图。
图4是实施例1和比较例1所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒的X线衍射结果图。
图5是实施例1和比较例1所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒的FT-IR结果图。
图6是用动态光散射法对实施例2的以“一次颗粒生成工序”得到的羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒群的粒度分布进行调查后而得的结果的表示图。
图7是用动态光散射法对实施例2所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的粒度分布进行调查后而得的结果的表示图。
图8是实施例2和比较例1所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒的X线衍射结果图。
图9是实施例2和比较例1所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒的FT-IR结果图。
图10是用动态光散射法对实施例3的以“一次颗粒生成工序”得到的羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒群的粒度分布进行调查后而得的结果的表示图。
图11是用动态光散射法对比较例2所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的粒度分布进行调查后而得的结果的表示图。
图12是用动态光散射法对实施例3所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的粒度分布进行调查后而得的结果的表示图。
图13是由实施例3所得的棒状羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的扫描型电子显微镜(SEM)图像。
图14是用动态光散射法对实施例4的以“一次颗粒生成工序”得到的羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒群的粒度分布进行调查后而得的结果的表示图。
图15是用动态光散射法对实施例4所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的粒度分布进行调查后而得的结果的表示图。
图16是用动态光散射法对比较例3所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的粒度分布进行调查后而得的结果的表示图。
图17是由实施例4所得的棒状羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的扫描型电子显微镜(SEM)图像。
图18是由比较例3所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的扫描型电子显微镜(SEM)图像。
图19是实施例4所得的羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒群及烧结体颗粒群，和比较例3所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的比表面积的示意柱状图。
具体实施例方式
关于本发明实施例说明如下。特别说明的是，本发明并不局限于此。
以下对本发明的陶瓷颗粒群的制造方法进行说明。
本发明制造的陶瓷，是将原料烧结(烧成)所得的固体材料即可、并无特别限定，不仅仅是狭义的陶瓷，也就是说有包含“新陶瓷”或“精细陶瓷”在内的广义的陶瓷。作为陶瓷的原料，例如氧化铝、氧化锆、二氧化钛、氧化钛、氮化钛、硅石、石墨、磁体矿、碳酸钙、硫酸钙、磷酸钙(含羟(基)磷灰石)等。
尤其是由以羟(基)磷灰石(HAp)为首的磷酸钙(CaP)形成的陶瓷，作为具有生物活性的陶瓷(生物活性陶瓷)而引人注目，可良好地用于医用材料等。因此，上述磷酸钙适合作为本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法中的陶瓷的原料。涉及的磷酸钙(CaP)具体举例来说，有羟(基)磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2)、磷酸三钙(Ca3(PO4)2)、偏磷酸钙(Ca(PO3)2)、Ca10(PO4)6F2、Ca10(PO4)6Cl2等。而且，上述磷酸钙(CaP)，可以通过湿式法或、干式法、加水分解法、水热法等已知的制造方法由人工制得，或者也可以从骨、牙等天然得来。另外，上述磷酸钙(CaP)中，也可以含有将磷酸钙(CaP)的氢氧根离子和/或磷酸根离子的一部分以碳酸根离子、氯离子、氟离子等进行置换后而得的化合物等。
本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法，可以至少包括“混合工序”、“烧结工序”，也可以包括其它的“除去工序”、“一次颗粒生成工序”。以下将对包括上述全部4个工序的制造方法进行说明。
本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法中，上述4个工序，例如，按“1.一次颗粒生成工序”——“2.混合工序”——“3.烧结工序”——“4.除去工序”的顺序进行。
(1.一次颗粒生成工序)此处的“一次颗粒”，是指在陶瓷颗粒群的制造工序的烧结前、由陶瓷原料(磷酸钙(CaP)、羟(基)磷灰石(HAp)等)形成的颗粒。也就是，在陶瓷颗粒的制造工序中最初形成的颗粒。并且狭义地指单结晶颗粒。而且，在本发明的说明中，“一次颗粒”指的是非晶质(amorphous)状态的物质、和其后进行烧结后而得的烧结体状态的物质。
对此，“二次颗粒”，是指多个“一次颗粒”相互间通过融合附着等物理结合、离子键或共价键等化学结合而呈结合形成状态的颗粒。对一次颗粒相互间的结合的个数、结合后的形状等并无特别限定，指全部的结合了2个以上的一次颗粒的物质。
而且，“单结晶一次颗粒”，特别指由陶瓷原料的单结晶形成的一次颗粒、或者由所述单结晶形成的一次颗粒通过离子相互作用聚集而成的颗粒块。所述“通过离子相互作用聚集而成的颗粒块”，是指在利用水或者含有有机溶剂的溶剂进行分散时通过离子相互作用而自己聚集的颗粒块、不含因烧结使得颗粒间熔融并且多结晶化而成的二次颗粒。
该一次颗粒生成工序，是能够生成上述一次颗粒的工序、并无特别限定，可以根据制造陶瓷的原料适当选择、而决定采用。例如，如果在常温下向氢氧化钙生料中滴入磷酸，将沉淀出磷酸钙(CaP)的颗粒。
本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法是，对由通过上述一次颗粒生成工序生成的一次颗粒形成的一次颗粒群、在防止融合附着的同时进行烧结，由此来制造陶瓷颗粒群的方法。因而，该一次颗粒生成工序生成的一次颗粒的状态(粒径、粒度分布)，反映最终产物即陶瓷颗粒的状态(粒径、粒度分布)。因此，在制造粒径微细(纳米尺寸)且粒径均一(粒径分布狭窄)的陶瓷颗粒群时，有必要在该一次颗粒生成工序中生成粒径微细(纳米尺寸)且粒径均一(粒径分布狭窄)的一次颗粒群。
这样情况下优选的一次颗粒的粒径为，优选10nm～500nm、再优选20nm～450nm、最优选25nm～400nm。由一次颗粒形成的一次颗粒群的粒径的变动系数为，优选20％以下、再优选18％以下、最优选15％以下。一次颗粒的粒径及变动系数，可以用动态光散射法或电子显微镜、对最少100个以上的一次颗粒进行粒径测定来计算。通过生成如上所述的一次颗粒群，可以最终制造例如在作为医用材料或层析用的填充剂进行使用的情况下适用的陶瓷颗粒群。
“变动系数”是，可用标准差÷平均粒径×100(％)计算的、表示颗粒间的粒径的偏差的值。
对于如上所述的微细(纳米尺寸)且粒径均一(粒度分布狭窄)的一次颗粒群的生成方法、并无特别限定，可以利用例如本发明人开发的方法(参照特开2002-137910号公报)。即，可溶化地使钙溶液和磷酸溶液向表面活性剂/水/离子系乳浊液相中混合，在表面活性剂的浊点以上反应，能够合成羟(基)磷灰石微粒(一次颗粒)。此时可以通过改变上述表面活性剂的官能团和亲水性/疏水性的比率，控制羟(基)磷灰石微粒的大小。
以下简单说明上述羟(基)磷灰石微粒的制造原理。在可溶化地使钙溶液和磷酸溶液向表面活性剂/水/离子系乳浊液相中混合并进行反应、从而合成羟(基)磷灰石微粒的方法中，羟(基)磷灰石的核在表面活性剂的微胞中生长，并结晶生长。此时通过使反应温度在表面活性剂的浊点以上，能够控制微胞的热力学的稳定性。即，将反应温度提升至表面活性剂的浊点以上的过程，是降低表面活性剂的微胞形成能力的过程。这样可以想象，在所谓微胞的框架中受限的羟(基)磷灰石的结晶生长的驱动力，大于维持微胞框架所需的驱动力。由此，利用该机理可以控制结晶的形状。
制作表面活性剂的微胞时，表面活性剂的官能团(亲水部分)和分子内的亲水性/疏水性比率很重要，由这些差异，微胞的稳定性、浊点也不同。另外表面活性剂的浊点根据其种类的不同而有差异。因此，通过适当改变表面活性剂的种类，能够改变上述表面活性剂的官能团和亲水性/疏水性的比率，从而可以控制羟(基)磷灰石微粒的大小。
上述方法使用的表面活性剂的种类并无特别限定，可以从上述的特开平5-17111号公报所公开的其它种类的已知阴离子、阳离子、两性离子、非离子性表面活性剂中适当选择使用。更具体地说，可以利用聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯丙烯基醚、聚氧乙烯烷基丙烯基醚、聚氧乙烯衍生物、氧乙烯·氧化丙烯嵌段共聚物、脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基胺等作为非离子性表面活性剂。可以利用十八胺盐酸盐、月桂基三甲基氯化铵、烷基苯二甲基氯化铵等的季铵盐作为阳离子表面活性剂。可以利用月桂醇硫酸酯钠、油烯基醇硫酸酯钠等高级醇硫酸酯盐类；月桂基硫酸钠、月桂基硫酸铵等烷基硫酸盐类；十二烷基苯磺酸钠、十二烷基萘磺酸钠等烷基芳基磺酸盐等作为阴离子表面活性剂。可以利用烷基甜菜碱(alkyl betaine)类、烷基酰胺甜菜碱(alkyl amido betaine)类、氧化胺类等作为两性表面活性剂。上述的表面活性剂可以使用1种或2种以上组合使用。其中，由浊点、溶解点看来，特别希望使用戊乙烯乙二醇十二烷基醚。
可以作为油相用于上述方法的，例如甲苯、二甲苯、正己烷、(正)十二烷、环己烷等碳氢化合物类；氯苯、三氯甲烷等卤化碳氢化合物；二乙基醚等醚类；丁醇等醇类；甲基异丁酮、环己酮等酮类，可从这些溶剂中、与使用的表面活性剂相对应、以在水中的溶解度小且能溶解上述任意一种表面活性剂为目的、挑选1种或2种。其中，由对水的溶解度、对表面活性剂的溶解的方面来看，特别希望使用十二烷。其它反应温度、反应时间、原料的添加量等，可以根据一次颗粒的组成选择采用最适当的条件。但是反应温度的上限，由于是水溶液的反应、所以最好是溶液没有沸腾的温度，优选90℃以下。
另外，本工序可以包括对生成的一次颗粒用水等进行清洗的工序，和利用离心分离、过滤等回收一次颗粒的工序。
(2.混合工序)该混合工序，是将一次颗粒与融合附着防止剂混合的工序。事先在由上述一次颗粒生成工序得到的一次颗粒群的颗粒间夹杂融合附着防止剂，由此可以防止在其后的烧结工序中一次颗粒相互间的融合附着。由该混合工序得到的一次颗粒与融合附着防止剂的混合物称为“混合颗粒”。
此处的“融合附着防止剂”，是能够防止一次颗粒间的融合附着的物质，最好是在以后的烧结工序的烧结温度下不挥发的物质，并无特别限定。由于其在烧结温度条件下不挥发，所以不会在烧结工序中从一次颗粒间消失，可以确实防止一次颗粒相互间的融合附着。但是并不需要要在烧结温度下有100％无挥发性，只要具有在烧结工序终止后在一次颗粒间残存10％以上程度的不挥发性即可。另外融合附着防止剂在烧结工序终止后受热进行化学分解亦可。即，如果烧结工序终止后有残留，并无必要在烧结工序开始前后是同一物质(化合物)。
融合附着防止剂最好是能在溶剂、特别是水溶剂中溶解的物质。如上所述的融合附着防止剂若使用溶解于溶剂中的融合附着防止剂，那么可以仅将混有融合附着防止剂的陶瓷颗粒群混悬于纯水等水溶剂中，来除去融合附着防止剂(例如碳酸钙等)。特别的，如果是溶解于水溶剂中的融合附着防止剂，那么在除去融合附着防止剂时就没有使用有机溶剂的必要，因此除去工序中不需要使用与有机溶剂对应的设备、对有机溶剂废液的处理。因而，可以更简便地从陶瓷颗粒群中除去融合附着防止剂。对于上述溶剂并无特别限定，可以举例如，水、乙醇、甲醇等水溶剂；丙酮、甲苯等有机溶剂。
为了提高融合附着防止剂对水的溶解性，上述水溶剂可以含有草酸盐、乙二胺、双嘧啶、乙二胺四醋酸盐等螯合化合物。而且，为了提高融合附着防止剂对水的溶解性，上述水溶剂可以含有氯化钠、硝酸铵、碳酸钾等电解质离子。
此处，融合附着防止剂对溶剂的溶解性越高、其除去效率也越高，因而优选。优选的溶解度，以与100g溶剂对应的溶质的量(g)作为溶解度，优选0.01g以上、更优选1g以上、最优选10g以上。
作为上述融合附着防止剂的具体例，可以列举出如氯化钙、氧化钙、硫酸钙、硝酸钙、碳酸钙、氢氧化钙、醋酸钙、柠檬酸钙等的钙盐(或配位化合物)；氯化钾、氧化钾、硫酸钾、硝酸钾、碳酸钾、氢氧化钾、磷酸钾等钾盐；氯化钠、氧化钠、硫酸钠、硝酸钠、碳酸钠、氢氧化钠、磷酸钠等钠盐。
关于该混合工序中一次颗粒与融合附着防止剂的混合方法无特别限定，可以在使固体的融合附着防止剂与固体的一次颗粒混合后、用搅拌机混合，也可以通过将一次颗粒分散在融合附着防止剂的溶液中来进行。但是，由于固体与固体难以均一混合，所以为了在一次颗粒间均一且确实掺夹杂融合附着防止剂，优选后一种方法。采用后面的方法时，最好对分散了一次颗粒的融合附着防止剂溶液进行干燥，使一次颗粒与融合附着防止剂能够在均一混合的状态长期保存。在后述的实施例中，将羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒0.5g分散于碳酸钙饱和水溶液中，在80℃干燥后而取得混合颗粒。
同时该混合工序，可以是将侧链上含有羧基、硫酸基、磺酸基、磷酸基、膦酸基或氨基中的任一(基团)的高分子化合物的溶液、和上述一次颗粒混合，再添加金属盐(碱金属盐和/或碱土金属盐和/或过渡金属盐)的工序。若采用上述工序，通过高分子化合物吸附于羟(基)磷灰石(HAp)表面，能够确实防止在融合附着防止剂混合过程中的羟(基)磷灰石(HAp)相互间的接触，其后通过添加钙盐可以确实从羟(基)磷灰石(HAp)表面析出融合附着防止剂。在以下的说明中，将侧链上含有羧基、硫酸基、磺酸基、磷酸基、膦酸基或氨基中的任一(基团)的高分子化合物简称为“高分子化合物”。
上述高分子化合物，是侧链上含有羧基、硫酸基、磺酸基、磷酸基、膦酸基或氨基中的任一(基团)的化合物，但并不局限于此。例如聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、羧甲基纤维素、苯乙烯-无水马来酸共聚体等侧链上有羧基的高分子化合物；聚丙烯酸烷基硫酸酯、聚甲基丙烯酸烷基硫酸酯、聚苯乙烯硫酸等侧链上有硫酸基的高分子化合物；聚丙烯酸烷基磺酸酯、聚甲基丙烯酸烷基磺酸酯、聚苯乙烯磺酸等侧链上有磺酸基的高分子化合物；聚丙烯酸烷基磷酸酯、聚甲基丙烯酸烷基磷酸酯、聚苯乙烯磷酸、聚丙烯酰氨甲基膦酸等侧链上有磷酸基的高分子化合物；聚丙烯酸烷基膦酸酯、聚甲基丙烯酸烷基膦酸酯、聚苯乙烯膦酸、聚丙烯酰氨甲基膦酸、聚乙烯烷基膦酸等侧链上有膦酸基的高分子化合物；聚丙烯酰胺、聚乙烯胺、聚甲基丙烯酸氨烷基酯、聚氨基苯乙烯、多肽、蛋白质等侧链上有氨基的高分子化合物。尤其在该混合工序中，可以使用上述高分子化合物中的任意1种，也可以将多个种类的高分子化合物混合使用。
对于上述高分子化合物的分子量并无特别限定，优选100g/mol以上1,000,000g/mol以下、更优选500g/mol以上500,000g/mol以下、最优选1,000g/mol以上300,000g/mol以下。若低于上述优选范围，进入一次颗粒间的比率减少、阻止一次颗粒间接触的比率降低。若超出上述优选范围，高分子化合物的溶解度降低，含有该高分子化合物的溶液的粘度升高，则操作性变差。
含有高分子化合物的溶液，最好是水溶液，因为羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒在强酸性条件下溶解。含有高分子化合物的水溶液的pH值为5以上14以下HAp颗粒不溶的条件，但并不局限于此条件。可以将高分子化合物溶解于蒸馏水、离子交换水等中，用氨水溶液、氢氧化钠、氢氧化钾等水溶液来调整含所述高分子化合物水溶液的pH值。
上述水溶液中包含的高分子化合物的浓度，优选0.001％w/v以上50％w/v以下、更优选0.005％w/v以上30％w/v以下、最优选0.01％w/v以上10％w/v以下。若未到上述优选范围，进入一次颗粒间的比率减少、阻止一次颗粒间接触的比率降低。若超出上述优选范围，高分子化合物则难以溶解，含有该高分子化合物的溶液的粘度升高，则操作性变差。
在本发明的混合工序中，将上述含高分子化合物的溶液、与一次颗粒混合。关于混合，例如向该溶液中投入一次颗粒，用搅拌等操作分散该一次颗粒。通过涉及的操作，上述本发明的陶瓷颗粒群的制造方法中，在一次颗粒的颗粒表面上可以吸附上述高分子化合物，能够在该一次颗粒的表面附着羧基、硫酸基、磺酸基、磷酸基、膦酸基或氨基中的任一(基团)。此时羧基、硫酸基、磺酸基、磷酸基、膦酸基或氨基在溶液中以离子状态存在。
然后，在含高分子化合物的溶液与一次颗粒的混合溶液中，若再添加金属盐(碱金属盐和/或碱土金属盐和/或过渡金属盐)，那么存在于上述一次颗粒的颗粒表面上的羧酸根离子、硫酸根离子、磺酸根离子、磷酸根离子、膦酸根离子、氨基离子和金属离子(碱金属离子和/或碱土金属离子和/或过渡金属离子)结合，在一次颗粒的表面上生成羧酸盐、硫酸盐、磺酸盐、磷酸盐、膦酸盐、氨基酸盐。该金属(碱金属和/或碱土金属和/或过渡金属)的羧酸盐、硫酸盐、磺酸盐、磷酸盐、膦酸盐、氨基酸盐具有上述融合附着防止剂的功能。因此，在表面上生成金属(碱金属和/或碱土金属和/或过渡金属)的羧酸盐、硫酸盐、磺酸盐、磷酸盐、膦酸盐、氨基酸盐的一次颗粒，称为“混合颗粒”。而且，由于该金属(碱金属和/或碱土金属和/或过渡金属)的羧酸盐、硫酸盐、磺酸盐、磷酸盐、膦酸盐、氨基酸盐会产生沉淀，所以在将该沉淀物回收后、进行干燥可以提供给后述的烧结工序。所述的干燥，例如在减压条件下(优选1×105Pa以上1×10-5Pa以下、更优选1×103Pa以上1×10-3Pa以下、最优选1×102Pa以上1×10-2Pa以下)，可以用加热(优选0℃以上200℃以下、更优选20℃以上150℃以下、最优选40℃以上120℃以下)的方法。对于上述的干燥，由于可以降低干燥温度，所以最好在减压条件下进行，但也可以在大气压条件下进行。
对于上述碱金属盐，并无特别限定，例如可以利用氯化钠、次氯酸钠、亚氯酸钠、溴化钠、碘化钠、碘酸钠、氧化钠、过氧化钠、硫酸钠、硫代硫酸钠、硒酸钠、亚硝酸钠、硝酸钠、磷化钠、碳酸钠、氢氧化钠、氯化钾、次氯酸钾、亚氯酸钾、溴化钾、碘化钾、碘酸钾、氧化钾、过氧化钾、硫酸钾、硫代硫酸钾、硒酸钾、亚硝酸钾、硝酸钾、磷化钾、碳酸钾、氢氧化钾等。
作为上述碱土金属盐，例如可以利用氯化镁、次氯酸镁、亚氯酸镁、溴化镁、碘化镁、碘酸镁、氧化镁、过氧化镁、硫酸镁、硫代硫酸镁、硒酸镁、亚硝酸镁、硝酸镁、磷化镁、碳酸镁、氢氧化镁、氯化钙、次氯酸钙、亚氯酸钙、溴化钙、碘化钙、碘酸钙、氧化钙、过氧化钙、硫酸钙、硫代硫酸钙、硒酸钙、亚硝酸钙、硝酸钙、磷化钙、碳酸钙、氢氧化钙等。
作为上述过渡金属盐，例如可以利用氯化锌、次氯酸锌、亚氯酸锌、溴化锌、碘化锌、碘酸锌、氧化锌、过氧化锌、硫酸锌、硫代硫酸锌、硒酸锌、亚硝酸锌、硝酸锌、磷化锌、碳酸锌、氢氧化锌、氯化铁、次氯酸铁、亚氯酸铁、溴化铁、碘化铁、碘酸铁、氧化铁、过氧化铁、硫酸铁、硫代硫酸铁、硒酸铁、亚硝酸铁、硝酸铁、磷化铁、碳酸铁、氢氧化铁等。另外镍化合物也可以。
向含高分子化合物溶液与一次颗粒的混合溶液中添加的金属盐(碱金属盐、碱土金属盐、过渡金属盐)，可以是1种，也可以是2种以上的混合物。另外，金属盐(碱金属盐、碱土金属盐、过渡金属盐)，可以是固体的状态，但最好是由于能够进行均一添加、以及能控制添加浓度等理由而作为水溶液添加。而且，添加的金属盐(碱金属盐和/或碱土金属盐和/或过渡金属盐)的量(浓度)，如果在与存在于一次颗粒表面的羧酸根离子、硫酸根离子、磺酸根离子、磷酸根离子、膦酸根离子、氨基离子结合，而生成金属(碱金属和/或碱土金属和/或过渡金属)的羧酸盐、硫酸盐、磺酸盐、磷酸盐、膦酸盐、氨基酸盐的条件下，没有特别的限定，可以通过适当的检测而确定。
由上述工序在一次颗粒表面产生的金属(碱金属和/或碱土金属和/或过渡金属)的羧酸盐、硫酸盐、磺酸盐、磷酸盐、膦酸盐、氨基酸盐，在后述的烧结工序中受热分解，变成金属(碱金属和/或碱土金属和/或过渡金属)的氧化物。例如，在一次颗粒的表面产生聚丙烯酸钙时，由烧结工序变成氧化钙。而且，因为该金属氧化物(碱金属氧化物和/或碱土金属氧化物(例如氧化钙)和/或过渡金属氧化物)为水溶性，所以可以由后述的除去工序简单地除去。
因为聚丙烯酸钠溶于水，所以在本混合工序中可直接用做融合附着防止剂，由于聚丙烯酸钙不溶于水，所以在一旦只有聚丙烯酸被吸附在一次颗粒的表面上之后，最好通过添加钙盐等使聚丙烯酸钙在一次颗粒的表面析出。另外，高温(约300℃以上)下焙烧一次颗粒时高分子化合物发生分解，因此可以为了焙烧后赋予融合附着防止剂的功能，让高分子化合物的金属盐在一次颗粒的表面析出。但是在高分子化合物不能分解(不能软化)的温度下对一次颗粒进行焙烧(热处理)的情况下，并无特别必要使高分子化合物的金属盐在一次颗粒的表面析出。
(3.烧结工序)该烧结工序，是将由上述由混合工序得到的混合颗粒置于烧结温度、使该混合颗粒中包含的一次颗粒成为陶瓷颗粒(烧结体颗粒)的工序。由于在一次颗粒的颗粒间夹杂着融合附着防止剂，所以即使被置于烧结工序的高温条件下、也能够防止一次颗粒相互间的融合附着。
该烧结工序的烧结温度，可按照使陶瓷颗粒的硬度成为所希望的硬度而适当设定，例如优选100℃～1800℃的范围内、更优选150℃～1500℃、最优选200℃～1200℃。至于烧结时间则可以按照所希望的陶瓷颗粒的硬度等为标准而适当设定。在后述的实施例中，在800℃下进行了1小时的烧结。
而且，对该烧结工序所用的装置等并无特别限定，根据制造规模、制造条件等适当选择市售的烧成炉即可。
(除去工序)该除去工序，是将在由烧结工序所得的陶瓷颗粒群的颗粒间混杂的融合附着防止剂除掉的工序。
关于除去的装置和方法，可以根据上述混合工序中采用的融合附着防止剂而适当地采用。例如，在使用有溶剂溶解性的融合附着防止剂的情况下，可以使用不溶解陶瓷颗粒的溶剂(非溶解性)中还能溶解融合附着防止剂的溶剂(溶解性)，从而仅将融合附着防止剂溶解除去。作为使用的溶剂，只要是满足上述条件的溶剂即可、并无特别限定，例如，可以是水、乙醇、甲醇等水溶剂，也可以是丙酮、甲苯等有机溶剂。
另外，为了提高融合附着防止剂对水的溶解性，上述水溶剂可以含有草酸盐、乙二胺、双嘧啶、乙二胺四醋酸盐等螯合化合物。而且，为了提高融合附着防止剂对水的溶解性，上述水溶剂可以含有氯化钠、硝酸铵、碳酸钾等电解质离子。
但是，由于有以下理由，即不需要与有机溶剂的使用相应的设备、不需要有机溶剂的废液处理、制造作业的安全性高、对环境的危害低等理由，所以，优选在该除去工序中使用的溶剂是水溶剂。
尤其，在羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒的情况下，由于羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒在pH 4.0以下的条件下溶解，所以优选在pH 4.0～pH 12.0条件下进行除去工序。
那么，在使用溶剂除去融合附着防止剂的情况下，在将由烧结工序所得的含有融合附着防止剂的陶瓷颗粒群在溶剂中悬浊后，用过滤或离心分离仅将陶瓷颗粒回收即可。在本发明的陶瓷颗粒群的制造方法中，上述操作不限为1次、也可进行2次以上。通过多次进行上述操作，可以更加提高陶瓷颗粒间的融合附着防止剂的除去率。但是由于制造工序复杂、制造成本高、陶瓷颗粒的回收率低等理由，不优选进行需要以上的操作。因而上述操作的次数，可以将作为目的的融合附着防止剂的除去率适当决定为基准。
特别是本工序可以进一步包含将粒径均一化的分级工序。
除使用上述溶剂除去融合附着防止剂的方法外，通过对融合附着防止剂使用磁性体，可以利用磁铁除去融合附着防止剂。更具体地说，将由烧结工序所得的含融合附着防止剂的陶瓷颗粒(粗陶瓷颗粒)群在适当的溶剂(水等)中混悬分散，之后，对该悬浊液施加磁力，磁铁仅吸附融合附着防止剂，然后仅回收未吸附的陶瓷颗粒。另外特别的，不仅仅是在溶剂进行混悬，将粗陶瓷颗粒研碎成粉体后、用磁铁将融合附着防止剂分离的方法也可以。但是，用悬浊液的方法较易使陶瓷颗粒与融合附着防止剂分离，融合附着防止剂的除去率高。能够适用于此方法的陶瓷颗粒，优选是非磁性体或弱磁性体。
(本发明涉及的陶瓷颗粒群)由上述本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法制造的陶瓷颗粒群(以下称为本发明涉及的陶瓷颗粒群)，因为利用了融合附着防止剂的作用而防止了一次颗粒的相互融合附着，所以其半数以上以一次颗粒的状态保存。因而，当该陶瓷颗粒群在溶剂中悬浊时，该陶瓷颗粒群的半数以上能够以由单结晶形成的一次颗粒、或者由所述单结晶形成的一次颗粒利用离子间相互作用聚集而成的颗粒块(单结晶一次颗粒)进行分散。
如前所述，在使陶瓷颗粒群吸附于医疗用高分子基质上时，其高分散性非常重要。而且，作为层析用填充剂使用时，高表面积很重要。本发明涉及的陶瓷颗粒，其过半数以上是由单结晶形成的一次颗粒、或者由所述单结晶形成的一次颗粒利用离子相互作用聚集而成的颗粒块(单结晶一次颗粒)，在溶剂中的分散性良好、不形成二次颗粒，因此其表面积较高。因此，本发明涉及的陶瓷颗粒群，特别地可以适用于上述用途。
在此，作为评价陶瓷颗粒是否以一次颗粒存在的方法，例如，使通过电子显微镜观察测定粒径的结果、和利用动态光散射法在悬浊于溶剂中的状态下测定粒径的结果进行对比，由此，如果二者的结果基本一致，则可以判断为该陶瓷颗粒群基本上是一次颗粒的状态，如果根据动态光散射法的粒径测定结果比根据电子显微镜观察的粒径测定的结果大，则可以判断为发生了一次颗粒的相互融合附着并形成了二次颗粒。
作为分散陶瓷颗粒群的溶剂，只要是不溶解陶瓷颗粒的溶剂即可，并没有特别的限定。例如，水或、甲醇、乙醇等的醇类；丙酮、甲基乙基甲酮、甲基异丁酮、环己酮等酮类；N，N-二甲基甲酰胺等酰胺类；二甲基亚砜等亚砜类；甲苯、二甲苯、正己烷、十二烷、环己烷等烃类；氯苯、三氯甲烷等卤代烃；二乙醚、二恶烷等醚类。这些溶剂，可以根据使用目的挑选1种或2种使用。
以由动态光散射法求得的粒径分布图为基准，求出粒径与由电子显微镜求得的一次颗粒的粒径基本一致的颗粒的比率，由此可以算出由单结晶形成的一次颗粒、或者由所述单结晶形成的一次颗粒以离子相互作用聚集而成的颗粒块(单结晶一次颗粒)的比率。
而且，根据陶瓷的原料、融合附着防止剂的种类，烧结条件等，会有不同的情况，根据上述本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法，最少50％以上能够以单结晶一次颗粒存在，更好的情况下60％以上能够以单结晶一次颗粒存在、最好的条件下70％以上能够以单结晶一次颗粒存在。
另外，在陶瓷颗粒吸附于医疗用高分子基质上时，或者在用于层析用填充剂、医疗用材料等时，其颗粒最好是微细(纳米尺寸)的。为了制造这样微细(纳米尺寸)的陶瓷颗粒群，可以在上述本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法的一次颗粒生成工序中，制造微细(纳米尺寸)的一次颗粒。如前所述的本发明的制造方法的一次颗粒生成工序中，可以制造具有优选10nm～500nm、更优选20nm～450nm、最优选25nm～400nm的范围内的粒径的一次颗粒，由此能够制造具有优选10nm～700nm、更优选20nm～600nm、最优选25nm～500nm的范围内的粒径的陶瓷颗粒群。后述的实施例中，本发明人利用本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法，制造粒径为30nm～100nm的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群。
另外，陶瓷颗粒群，其粒径最好是均一(粒度分布狭窄)的。为了制造粒径均一(粒度分布狭窄)的陶瓷颗粒群，可以在上述本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法的一次颗粒生成工序中，制作粒径均一(粒度分布狭窄)的一次颗粒。如前所述的本发明涉及的制造方法的一次颗粒生成工序中，可以制造，由一次颗粒形成的一次颗粒群的粒径的变动系数在优选20％以下、更优选18％以下、最优选15％以下的一次颗粒群，从而能够制造粒径变动系数在优选20％以下、更优选18％以下、最优选15％以下的陶瓷颗粒群。在后述的实施例中，本发明人利用本发明涉及的陶瓷颗粒群的制造方法，制造粒径的变动系数为12％以下的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群。这样粒径均一(粒度分布狭窄)的陶瓷颗粒群，例如，在吸附于医疗用高分子基质的情况下，可以适用于层析用填充剂、医疗用材料等中。
正如在背景技术部分所说，实现这样微细(纳米尺寸)且粒径均一(粒度分布狭窄)的陶瓷颗粒群，从物理上来说是困难的。由本发明，不需要进行高度的分级操作，便可以实现这样微细(纳米尺寸)且粒径均一(粒度分布狭窄)的陶瓷颗粒群。从而，可以将陶瓷的用途更加扩大。
(本发明涉及的陶瓷颗粒群的应用)本发明涉及的陶瓷颗粒群，特别是以羟(基)磷灰石(HAp)为首的磷酸钙(CaP)烧结体颗粒群，由于其生物活性非常高，所以在医疗领域可以作为如骨填充剂、牙科用填充剂、药物缓释剂等牙科用材料或医疗用材料广泛利用。而且，特别是羟(基)磷灰石(HAp)等磷酸钙(CaP)，因其生物活性高，可以作为很好的医用材料使用。并且，磷酸钙(CaP)烧结体颗粒群，可以很好地适用于固定细菌、酵母等的载体、层析用填充剂、消臭剂等吸附剂等。甚至可以期待本发明涉及的磷酸钙(CaP)聚合体的颗粒群在纳米尺寸的药物输送系统(纳米DDS)中的应用。
例如，在本发明涉及的磷酸钙(CaP)烧结体颗粒群作为层析用填充剂使用的情况下，由于其粒径均一(粒度分布狭窄)，所以可以进行分辨率更高的解析。另外，例如，在本发明涉及的磷酸钙(CaP)烧结体颗粒群作为药物缓释剂等医疗用材料使用的情况下，由于颗粒群的粒度分布狭窄，所以可以更好地控制药物的单位时间的缓释量。
而且，本发明涉及的磷酸钙(CaP)烧结体颗粒群，由于其保湿性和皮脂吸收性良好，所以可以作为化妆品添加剂使用。另外，由于可以很好与其它物质、材料混合，生物适用性和环境亲和性优良，所以可以用于代替石棉的建材，例如墙壁材料、屋顶材料、外装修材料、内装修材料。也可以用于建筑材料以外的工业材料，例如短连接器(jointshort)、密封材料、耐热材料、制动器(磨损材料)、润滑材料的纤维原料、接合材料、涂料的补充材料等利用。
以下，以附图的顺序表示实施例，对本发明的实施形态进行更详细的说明。当然，本发明并不仅限于以下的实施例，关于细微部分的各种可能形态。而且，本发明并不仅限于上述实施形态，在权利要求书中所列的范围内可以有各种变更，将各个公开的技术方案进行适当地组合所得的实施形态也包括在本发明的技术范围内。
实施例作为本发明的实施例，对制造羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的例子进行说明，但本发明并不仅限于以下的实施例。
(一次颗粒生成工序)作为连续油相，使用了十二烷[CH3(CH2)10CH3]；作为非离子性表面活性剂，使用了浊点为31℃的戊乙烯乙二醇十二烷基醚[CH3(CH2)10CH2O(CH2CH2O)4CH2CH2OH]。在室温下、调制40ml含有0.5g上述非离子性表面活性剂的连续油相。然后，在上述调制的连续油相中添加10ml 2.5mol/l氢氧化钙[Ca(OH)2]分散水溶液，调制成油中水滴型溶液(W/O溶液)。一边搅拌上述W/O溶液，一边在那加入10ml 1.5mol/l磷酸二氢钾[(KH2PO4)]。然后室温下搅拌24小时，使反应。
随后，通过离心分离，分离并洗净所得的反应物，取得羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒群。该羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒群的一次颗粒的粒径为30nm～100nm，该一次颗粒群的粒径变动系数为11％以下。
(混合工序)融合附着防止剂使用了CaCO3。将0.5g羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒群分散于含有0.1g CaCO3的CaCO3饱和水溶液，在80℃干燥，取得混合颗粒。
(烧结工序)将所述混合颗粒放入坩埚中，在烧结温度800℃下烧结1小时。
(除去工序)将所得的烧结体悬浊于蒸馏水中，通过离心分离除去融合附着防止剂，回收羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群。所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒，是B型碳酸磷灰石，被确定有较高的生物活性。另外，根据元素分析，Ca/P为1.58，本羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒是钙欠缺磷灰石。
将由实施例1的“一次颗粒生成工序”取得的羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒0.5g放入坩埚，在800℃烧结温度下烧结1小时，得到羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群。也就是说，本比较例是，不使用融合附着防止剂CaCO3制造羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的例子。
图1是由实施例1所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的扫描型电子显微镜(SEM)图像，图2是由比较例1所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的SEM图像。由SEM观察的结果可以看出，两羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的粒径为约30nm～100nm。扫描型电子显微镜使用了日本电子株式会社所制的、型号为JSM-6301F，在9万倍的倍率下观察。
由实施例1所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群在乙醇中分散后，用动态光散射法测定的粒度分布(粒径分布)结果如图3(a)所示，由比较例1所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的结果如图3(b)所示。动态光散射法测定是使用大冢电子株式会社所制的动态光散射光度计DLS-6000在室温、10ppm的颗粒浓度、90°散射角的条件下进行的。
根据图3(a)的结果，实施例1所得羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的粒径在约70nm～120nm间分布，与由SEM观察所得的粒径基本一致。因而可以确定实施例1所得羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群，是以单结晶一次颗粒的状态分散于乙醇中。此时单结晶一次颗粒的比率是96％，即大部分以单结晶一次颗粒存在。此时粒径的变动系数为狭窄的12％，明确是粒径均一(粒度分布狭窄)的羟(基)磷灰石(HAp)颗粒群。
另一方面，根据图3(b)的结果，比较例1所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的粒径为约600nm～3000nm，与SEM观察结果相反。而且此时粒径的变动系数为57％，与实施例1的比较差异很大。这就表示比较例1所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群形成了由一次颗粒相互间不定型融合附着而成了二次颗粒。
图4所示为实施例1和比较例1所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒的X线衍射结果。图5是两羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒的FT-IR结果。在图4和图5中，实施例1所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒的结果以实线表示，比较例1所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒的结果以虚线表示。由图4和图5的结果可以确定，实施例1所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒和比较例1所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒，都是磷酸钙(羟(基)磷灰石(HAp))。
由以上结果可以看出，实施例1所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒在溶剂中悬浊时，其大部分(96％)能够作为单结晶一次颗粒分散，其粒径为约70nm～120nm的纳米尺寸，与比较例1相比其粒径均一(粒度分布狭窄)。
(一次颗粒生成工序)作为连续油相，使用了十二烷[CH3(CH2)10CH3]；作为非离子性表面活性剂，使用了浊点为31℃的戊乙烯乙二醇十二烷基醚[CH3(CH2)10CH2O(CH2CH2O)4CH2CH2OH]。在室温下、调制40ml含有0.5g上述非离子性表面活性剂的连续油相。然后，在上述调制的连续油相中添加10ml 2.5mol/l氢氧化钙[Ca(OH)2]分散水溶液，调制成油中水滴型溶液(W/O溶液)。一边搅拌上述W/O溶液，一边在那加入10ml 1.5mol/l磷酸二氢钾[(KH2PO4)]。然后室温下搅拌24小时，使反应。
随后，通过离心分离，分离并洗净所得的反应物，取得羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒群。所得的羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒群在乙醇中分散后，用动态光散射法测定的粒度分布(粒径分布)的结果如图6所示。动态光散射测定是使用大冢电子株式会社所制的动态光散射光度计DLS-6000，在室温、10ppm的颗粒浓度、90°散射角的条件下进行的。根据图6的结果，所得的羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒群的95％的粒径在50nm～100nm之间分布，其变动系数为15％。
(混合工序)在含1.0g聚丙烯酸(ALDRICH公司制造、重量平均分子量为15,000g/mol)pH 12.0的水溶液100ml中分散1.0g的羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒群，由此使聚丙烯酸吸附在该颗粒表面。如下调制含上述1.0g聚丙烯酸(ALDRICH公司制造、重量平均分子量为15,000g/mol)pH 12.0的水溶液。首先将1.0g聚丙烯酸(ALDRICH公司制造、重量平均分子量为15,000g/mol)在100ml纯水中溶解，再在室温下不停搅拌地添加氨水溶液(25％水溶液)，由此调整聚丙烯酸水溶液的pH至12.0。水溶液的pH用崛场制作所(株式会社)所制的pH计D-24SE测定。
然后向上述已调制的分散液中添加100ml 0.12mol/l的硝酸钙(Ca(NO3)2)水溶液，以此使聚丙烯酸钙在该一次颗粒表面析出。涉及的聚丙烯酸钙是融合附着防止剂。回收作为结果生成的沉淀物，在减压下(约0.1Pa)80℃的条件下进行干燥，取得混合颗粒。
(烧结工序)将上述混合颗粒放入坩埚，在800℃烧结温度下烧结1小时。此时聚丙烯酸钙受热分解，变成氧化钙[CaO]。烧结工序结束后氧化钙[CaO]的残存率为25％以上。
(除去工序)为了提高融合附着防止剂的对水的溶解性，调制50mmol/l硝酸铵[NH4NO3]水溶液。然后在500ml上述已制的水溶液中悬浊上述工序所得的烧结体，离心分离并洗净，再在蒸馏水中悬浊，同样离心分离并洗净，由此除去融合附着防止剂和硝酸铵，回收羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群。
图7所示为由实施例2所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群在乙醇中分散后，用动态光散射法测定的粒度分布(粒径分布)结果。
根据图7的结果，实施例2所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群90％的粒径在约60nm～100nm间分布，与实施例2所得的羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒群的粒径分布一致。此时粒径的变动系数为狭窄的11％，明确是粒径均一(粒度分布狭窄)的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群。
另一方面，根据图3(b)的结果，比较例1所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的粒径为约600nm～3000nm，表明形成了由一次颗粒相互间不定型地融合附着而成的二次颗粒。此时粒径的变动系数为57％，与实施例2的比较差异较大。
图8所示为实施例2和比较例1所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒的X线衍射结果。图9是两羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒的FT-IR结果。在图8和图9中，实施例2所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒的结果在图中上部(虚线)表示，比较例1所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒的结果在图中下部(实线)表示。由图8和图9的结果可以确定，实施例2所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒和比较例1所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒，都是磷酸钙(羟(基)磷灰石(HAp))。
由以上结果可以看出，实施例2所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒在溶剂中悬浊时，其大部分(90％)能够作为单结晶一次颗粒分散，其粒径为约60nm～100nm的纳米尺寸，与实施例1相比其粒径更均一(粒度分布狭窄)。
(一次颗粒生成工序)作为连续油相，使用了十二烷[CH3(CH2)10CH3]；作为非离子性表面活性剂，使用了浊点为31℃的戊乙烯乙二醇十二烷基醚[CH3(CH2)10CH2O(CH2CH2O)4CH2CH2OH]。在室温下、调制40ml含有0.5g上述非离子性表面活性剂的连续油相。然后，95℃下向上述调制的连续油相中添加10ml 2.5mol/l氢氧化钙[Ca(OH)2]分散水溶液，调制成油中水滴型溶液(W/O溶液)。一边搅拌上述W/O溶液，一边在那加入10ml 1.5mol/l磷酸二氢钾[(KH2PO4)]。然后95℃下搅拌24小时，使反应。
随后，通过离心分离，分离并洗净所得的反应物，取得羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒群。所得的羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒群在乙醇中分散后，用动态光散射法测定的粒度分布(粒径分布)结果如图10所示。动态光散射测定是使用大冢电子株式会社所制的动态光散射光度计DLS-6000，在室温、10ppm的颗粒浓度、90°散射角的条件下进行的。根据图10的结果，所得的羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒群的89％的粒径在150nm～230nm之间分布，其变动系数为14％。
(混合工序)在含0.5g聚丙烯酸(ALDRICH公司制造、重量平均分子量为15,000g/mol)pH 7.0的水溶液100ml中分散0.5g的羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒群，由此使聚丙烯酸吸附在该颗粒表面。然后向上述已调制的分散液中添加500ml氢氧化钙[Ca(OH)2]饱和水溶液，由此使聚丙烯酸钙在同一颗粒表面析出。涉及的聚丙烯酸钙是融合附着防止剂。回收作为结果生成的沉淀物，在减压下80℃的条件下进行干燥，取得混合颗粒。
(烧结工序)将上述混合颗粒放入坩埚，在800℃烧结温度下烧结1小时。此时聚丙烯酸钙受热分解，变成氧化钙[CaO]。烧结工序结束后氧化钙[CaO]的残存率为50％以上。
(除去工序)为了提高融合附着防止剂的对水的溶解性，调制50mmol/l硝酸铵[NH4NO3]水溶液。然后在500ml上述已制的水溶液中悬浊所得的烧结体，离心分离并洗净，再在蒸馏水中悬浊，同样离心分离并洗净，除去融合附着防止剂和硝酸铵，回收羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群。
将由实施例3的“一次颗粒生成工序”取得的羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒群0.5g放入坩埚，在800℃烧结温度下烧结1小时，得到羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群。也就是说，本比较例是，不使用实施例3的制造方法中的作为融合附着防止剂的聚丙烯酸钙来制造羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的例子。
图12所示为由实施例3所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群在乙醇中分散后，用动态光散射法测定的粒度分布(粒径分布)结果，图11所示为由比较例2所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的结果。
根据图12的结果，实施例3所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群92％的粒径在150nm～300nm间分布，与实施例3所得的羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒群的粒径分布基本一致。此时粒径的变动系数为狭窄的17％，明确是粒径均一(粒度分布狭窄)的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群。而且，图13所示为实施例3所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的扫描型电子显微镜照片。通过在一次颗粒生成工序中在95℃下进行反应，来制作棒状的羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒群。
另一方面，根据图11的结果，比较例2所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的粒径为约600nm～4000nm，表明形成了由一次颗粒相互间不定型地融合附着而成的二次颗粒。此时粒径的变动系数为53％，与实施例3的比较差异较大。
由以上结果可以看出，实施例3所得的棒状羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群在溶剂中悬浊后，其大部分(90％)能够作为单结晶一次颗粒分散，并且其粒径为约150nm～300nm，而且其粒径更均一(粒度分布狭窄)。
(一次颗粒生成工序)将用25％氨水溶液将pH调整为12的42mmol/l硝酸钙[Ca(NO3)2]水溶液800ml加入烧瓶，氮气下升温至80℃。在此，添加200ml的用25％v/v氨水溶液将pH调整为12的100mmol/l磷酸氢二铵[(NH4)3HPO4]水溶液，20小时添加完毕。
随后，所得的反应物通过离心分离而被分离并洗净，取得羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒群。所得的羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒群在乙醇中分散后，用动态光散射法测定的粒度分布(粒径分布)结果如图14所示。动态光散射测定是，使用大冢电子株式会社所制的动态光散射光度计DLS-6000，在室温、10ppm的颗粒浓度、90°散射角的条件下进行的。根据图14的结果，所得的羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒群的粒径在350nm～600nm之间分布，其变动系数为17％。
(混合工序)融合附着防止剂使用了聚丙烯酸钙。首先，在含0.5g聚丙烯酸(ALDRICH公司制造、重量平均分子量为15,000g/mol)的pH 7.0的水溶液100ml中，分散0.5g的羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒群，由此使聚丙烯酸吸附在该颗粒表面。然后向上述调制的分散液中添加500ml氢氧化钙[Ca(OH)2]饱和水溶液，使聚丙烯酸钙在同一颗粒表面析出。回收作为结果生成的沉淀物，在减压下80℃的条件下干燥，取得混合颗粒。
(烧结工序)将上述混合颗粒放入坩埚，在800℃烧结温度下烧结1小时。此时聚丙烯酸钙受热分解，变成氧化钙[CaO]。烧结工序结束后氧化钙[CaO]的残存率为25％以上。
(除去工序)为了提高融合附着防止剂的对水的溶解性，调制50mmol/l硝酸铵[NH4NO3]水溶液。然后在500ml上述已制的水溶液中悬浊所得的烧结体，通过离心分离而分离并洗净，再在蒸馏水中悬浊，同样利用离心分离使其分离并洗净，由此除去融合附着防止剂和硝酸铵，回收羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群。另外，元素分析的结果为，所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒的Ca/P为1.72，该羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒是富钙磷灰石。
将由实施例4的“一次颗粒生成工序”取得的羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒0.5g放入坩埚，在800℃烧结温度下烧结1小时，得到羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群。也就是说，本比较例是，不使用融合附着防止剂聚丙烯酸钙制造羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的例子。元素分析的结果为，所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒的Ca/P为1.67，该羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒是化学计量组成磷灰石。[实施例4与比较例3的对比]由实施例4所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群在乙醇中分散后，用动态光散射法测定的粒度分布(粒径分布)结果如图15所示，由比较例3所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的结果如图16所示。
根据图15的结果，实施例4所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的粒径在350nm～600nm间分布，与实施例4所得的羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒群的粒径分布一致。此时粒径的变动系数为狭窄的15％，明确是粒径均一(粒度分布狭窄)的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群。图17所示为实施例4所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的扫描型电子显微镜照片。通过在一次颗粒生成工序中在80℃下进行反应，来制作棒状的羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒群。
另一方面，根据图16的结果，比较例3所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的粒径为约250nm～4000nm，表明形成了由一次颗粒相互间不定型地融合附着而成的二次颗粒。此时粒径的变动系数为65％，与实施例4的比较差异较大。另外，图18所示为比较例3所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的扫描型电子显微镜照片。根据该图中可以看出，比较例3所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群形成了由一次颗粒相互间不定型地融合附着而成的二次颗粒。
下面，使用高速比表面积·细孔径分布测定装置NOVA-1200(YUASA-IONICS(株)制)，用氮气吸附法，测定了实施例4和比较例3所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的比表面积。涉及的氮气吸附法，是使判定了在颗粒表面吸附所占面积的不活性气体在液氮温度下吸附，由其量求试样的比表面积的方法(参照“Brunauer，S.，Emmett，P.H.and Teller，E.Adsorption of gases inmultimolecular layers.J.Am.Chem.Soc.，60，309-319(1938)”)。简单来说，试样在真空下脱气10分钟后，利用压力转换器(transducer)，用BET多点法，从无样品状态的平衡压力和样品导入后的吸附平衡压力的比求出比表面积。
实施例4所得的羟(基)磷灰石(HAp)一次颗粒群和烧结体颗粒群、以及比较例3所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的比表面积如图19所示。图中标记“**”的数据间有明显误差危险率不到1％，标记“ns”的数据间无明显误差。
由于比较例3所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群发生了融合附着，所以其比表面积与烧结前的一次颗粒群的比表面积相比有明显的降低。比较例3所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的比表面积为约15m2/g。另一方面，实施例4所得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群的比表面积，与烧结前的一次颗粒群的比表面积一致，也大约高达20m2/g。
由以上结果可以看出，实施例4所得的棒状羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群在溶剂中悬浊时，其大部分能够作为单结晶一次颗粒分散，其粒径为约350nm～600nm，其粒径均一(粒度分布狭窄)，并且保持较高的比表面积。
工业应用可能性本发明涉及的陶瓷颗粒群，可以良好地适用于例如，医疗用材料或、层析用填充剂、酵母或菌体的固定载体、消臭剂等吸附剂等。因此，本发明可以应用于使用上述医疗材料的医疗产业、进行层析的分析科学产业、食品行业、制药业等广泛的领域。更可用于化妆品添加剂、代替石棉的建材、工业材料。
权利要求
1.一种由颗粒状的陶瓷颗粒形成的陶瓷颗粒群，其特征为所述陶瓷颗粒的粒径在10nm～700nm的范围内，且该陶瓷颗粒群的粒径的变动系数在20％以下。
2.一种由颗粒状的陶瓷颗粒形成的陶瓷颗粒群，其特征为以由单结晶形成的一次颗粒、或者所述由单结晶形成的一次颗粒以离子相互作用聚集而成的颗粒块作为单结晶一次颗粒，所述陶瓷颗粒群中含有的单结晶一次颗粒的比率占半数以上。
3.如权利要求2所述的陶瓷颗粒群，其特征为上述陶瓷颗粒群中包含的单结晶一次颗粒的比率在70％以上。
4.如权利要求2或3所述的陶瓷颗粒群，其特征为上述陶瓷颗粒的粒径在10nm～700nm的范围内。
5.如权利要求2至4中的任1项所述的陶瓷颗粒群，其特征为上述陶瓷颗粒群的粒径的变动系数在20％以下。
6.如权利要求1至5中的任1项所述的陶瓷颗粒群，其特征为上述陶瓷颗粒是磷酸钙烧结体颗粒。
7.如权利要求1至6中的任1项所述的陶瓷颗粒群，其特征为上述陶瓷颗粒是羟基磷灰石烧结体颗粒。
8.一种陶瓷颗粒群的制造方法，其特征为，含有在由烧结前的陶瓷原料形成的一次颗粒的颗粒间夹杂融合附着防止剂而进行混合的混合工序；和烧结由所述混合工序所得的混合颗粒的烧结工序。
9.如权利要求8所述的陶瓷颗粒群的制造方法，其特征为上述混合工序是，将含有侧链上有羧基、硫酸基、磺酸基、磷酸基、膦酸基或氨基中的任一基团的高分子化合物的溶液和上述一次颗粒混合，再添加金属盐的工序。
10.如权利要求9所述的陶瓷颗粒群的制造方法，其特征为上述高分子化合物是，从由聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚谷氨酸、乙烯磺酸、聚甲基丙烯酸烷基磺酸酯、聚丙烯酰氨甲基膦酸、多肽构成的群组中选择的至少一个以上的物质。
11.如权利要求8至10中的任1项所述的陶瓷颗粒群的制造方法，其特征为上述融合附着防止剂，在上述烧结工序的烧结温度下，具有不挥发性。
12.如权利要求8至11中的任1项所述的陶瓷颗粒群的制造方法，其特征为在上述烧结工序后，还包括除去上述融合附着防止剂的除去工序。
13.如权利要求12所述的陶瓷颗粒群的制造方法，其特征为上述除去工序，包括将上述融合附着防止剂在溶剂中溶解的工序。
14.如权利要求13所述的陶瓷颗粒群的制造方法，其特征为上述除去工序中所用的溶剂，是对上述融合附着防止剂为溶解性、且对陶瓷颗粒为非溶解性的溶剂。
15.如权利要求13所述的陶瓷颗粒群的制造方法，其特征为上述融合附着防止剂是在水溶剂中溶解的物质。
16.如权利要求15所述的陶瓷颗粒群的制造方法，其特征为上述融合附着防止剂是碳酸钙。
17.如权利要求8至16中的任1项所述的陶瓷颗粒群的制造方法，其特征为在上述混合工序前，还包括生成一次颗粒的一次颗粒生成工序。
18.如权利要求17所述的陶瓷颗粒群的制造方法，其特征为由上述一次颗粒生成工序生成的一次颗粒的粒径，在10nm～500nm的范围内。
19.如权利要求17或18所述的陶瓷颗粒群的制造方法，其特征为由通过上述一次颗粒生成工序生成的一次颗粒形成的一次颗粒群的粒径，其变动系数在20％以下。
20.一种层析用填充剂，其特征为使用如权利要求1至7中的任1项所述的陶瓷颗粒群。
21.一种牙科用材料或者医疗用材料，其特征为使用如权利要求1至7中的任1项所述的陶瓷颗粒群。
22.一种化妆品添加剂、建筑材料、或工业材料，其特征为使用如权利要求1至7中的任1项所述的陶瓷颗粒群。
全文摘要
本发明的目的为，提供一种以单结晶的一次颗粒在溶剂中分散的陶瓷颗粒群、与其制造方法、及该颗粒群的用途。本发明涉及的制造方法的一个具体方式为，在羟(基)磷灰石(HAp)的烧结颗粒(陶瓷颗粒)群的制造过程中，包括在碳酸钙夹杂于羟(基)磷灰石(HAp)的一次颗粒间的状态下烧结后、在水中溶解碳酸钙以将其除去的工序。由该制造方法制得的羟(基)磷灰石(HAp)烧结体颗粒群，是粒径为约70～120nm的纳米尺寸颗粒、并且是粒径均一的颗粒群(变动系数12％)，而且颗粒群的96％以单结晶一次颗粒分散在溶剂中。
文档编号A61F2/28GK101035741SQ20058003374
公开日2007年9月12日 申请日期2005年9月13日 优先权日2004年9月14日
发明者古园勉, 冈田正弘 申请人:独立行政法人科学技术振兴机构