(57)【要約】【課題】膜ろ過用途に好適な、微細な針状ハイドロキシアパタイト粒子を効率的かつ精度良く得ることができる、工業的量産化に適した、新規な針状ハイドロキシアパタイト粒子の製造方法と針状ハイドロキシアパタイト粒子を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係る針状ハイドロキシアパタイト粒子の製造方法は、カルシウム化合物錯体の溶液にリン化合物溶液を添加してハイドロキシアパタイトの前駆体溶液を調製し、酸を添加した後、水熱処理する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルシウム化合物錯体の溶液にリン化合物溶液を添加してハイドロキシアパタイトの前駆体溶液を調製し、酸を添加した後、水熱処理する、針状ハイドロキシアパタイト粒子の製造方法。
【請求項２】
ｐＨ６．０以下の条件下で水熱処理する、請求項１に記載の針状ハイドロキシアパタイト粒子の製造方法。
【請求項３】
２４時間以上９６時間以下の範囲で水熱処理する、請求項１または２に記載の針状ハイドロキシアパタイト粒子の製造方法。
【請求項４】
前記カルシウム化合物錯体がカルボン酸のカルシウム塩とポリオールとの錯体であり、前記酸がカルボン酸である、請求項１から３のいずれか一項に記載の針状ハイドロキシアパタイト粒子の製造方法。
【請求項５】
前記カルボン酸のカルシウム塩が酢酸カルシウムであり、前記ポリオールがグリコールであり、前記カルボン酸が酢酸である、請求項４に記載の針状ハイドロキシアパタイト粒子の製造方法。
【請求項６】
ｐＨ３．０以上３．５以下の条件下で水熱処理する、請求項５に記載の針状ハイドロキシアパタイト粒子の製造方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の方法によって製造される針状ハイドロキシアパタイト粒子。
【請求項８】
請求項７に記載の針状ハイドロキシアパタイト粒子を焼結してなる多孔質膜。
【請求項９】
請求項１から６のいずれか一項に記載の方法によって製造された針状ハイドロキシアパタイト粒子を焼結する、多孔質膜の製造方法。
【請求項１０】
カルシウム化合物錯体の溶液にリン化合物溶液を添加してハイドロキシアパタイトの前駆体溶液を調製し、酸を添加した後、水熱処理する工程、および
前記水熱処理によって得られた針状ハイドロキシアパタイト粒子を焼結する工程
を含む、多孔質膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、針状ハイドロキシアパタイト粒子とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイドロキシアパタイト（ＨＡｐ：Hydroxyapatite）は、一般的に化学式Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２で表される塩基性リン酸カルシウムであり、天然には骨や歯の主成分として、また鉱石として存在し、高い生体親和性を示すことが知られている。また、ＨＡｐが有するタンパク質吸着性やイオン交換能を利用して、クロマトグラフィー用の充填剤やイオン交換材などに用いることが研究されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、針状乃至六角柱状のＨＡｐ凝集体を焼結することによってＨＡｐ多孔体を作製し、液体クロマトグラフィー用吸着材として使用することが提案されている。
【０００４】
ＨＡｐの製造方法としては、一般的には、湿式合成法、水熱合成法、乾式合成法などが知られている。例えば、特許文献２では、カルシウム化合物、リン化合物、特定の金属化合物、およびフッ素化合物を原料とし、特定の条件下で水熱合成することで、針状化したＨＡｐを効率的に合成することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２５９０１２号公報
【特許文献２】特開２００２−２７４８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、バイオマテリアルをはじめとする様々な分野においてＨＡｐの活用が研究されており、その用途に応じたＨＡｐの形態制御のニーズが益々高まっている。例えば、クロマトグラフィー用吸着材としては板状や粒状のものが好ましく、骨充填剤や薬物キャリアとしては球状のものが好ましく用いられている。
また、ＨＡｐは六方晶系に属し、ａ面（１００）、ｂ面（０１０）には正に帯電したカルシウムイオンが、ｃ面（００１）には負に帯電したリン酸イオンが表面に多く存在することが知られている。このため、負電荷を有するタンパク質等の有機物や陰イオンは優先的にａ面、ｂ面に吸着し、一方、正電荷を有するものはｃ面に吸着する。
【０００７】
一般に、溶液中に存在する物質を捕捉、分離、回収する方法として、多孔質体による膜ろ過が利用されている。膜ろ過とは、連続した組織の間にある孔を利用して分離操作を行うものである。膜ろ過で使用される多孔質体（多孔質膜ともいう。）は、対象物質の大きさとろ過の駆動力によって、ＭＦ（精密ろ過）膜、ＵＦ（限外ろ過）膜、イオン交換膜、ＲＯ（逆浸透）膜などに分類される。一般に、ＭＦ膜の孔径は０．０１μｍから１０μｍ程度で、この孔径より大きい物質は捕捉され固液分離が行われる。ＭＦ膜の孔径より小さい溶解高分子、ウイルス、細菌、酵母、コロイド、微粒子等のナノサイズの物質（ナノ粒子）の分離精製・濃縮には、より微細な細孔を有するＵＦ膜（孔径０．００１μｍ〜０．０１μｍ）（例えば、中空糸型ＵＦ膜）が用いられる。しかし、一般にＵＦ膜は高分子で作製されるため熱に弱く、熱水の処理には不適である。セラミックスフィルターは高温水のろ過に適しており、加熱処理による膜の再生も容易であることから、フィルター材料への応用が期待されるが、溶液中からナノ粒子を高速かつ高効率で捕捉するのは困難であるという課題があった。
【０００８】
そこで、本発明者らは、上記のナノ粒子（コロイド粒子）が、溶液中ではその表面が正または負に帯電した状態で懸濁していることに着目し、繊維長と繊維径の比が大きい針状のハイドロキシアパタイト粒子を鳥の巣状に成形した多孔質膜を用いることによって多孔質膜を正に帯電させ、溶液中で負に帯電したナノ粒子を選択的に高速かつ高効率で捕捉することを着想した。しかしながら、検討を進める中で、上記のような従来の製造方法では、針状化したＨＡｐ粒子を効率的かつ精度良く得ることが難しく、依然として改善の余地があるという課題を認識するに至った。また、これまでに提案された針状ＨＡｐの製造方法では、原料が特定の物質に限定されるなど汎用性に乏しく、工業的量産性や実用化の面でも課題があった。
【０００９】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、膜ろ過用途に好適な、微細な針状ハイドロキシアパタイト粒子を効率的かつ精度良く得ることができる、工業的量産化に適した、新規な針状ハイドロキシアパタイト粒子の製造方法と針状ハイドロキシアパタイト粒子を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の針状ハイドロキシアパタイト粒子の製造方法は、カルシウム化合物錯体の溶液にリン化合物溶液を添加してハイドロキシアパタイトの前駆体溶液を調製し、酸を添加した後、水熱処理する。
【００１１】
この針状ハイドロキシアパタイト粒子の製造方法の好ましい態様では、ｐＨ６．０以下の条件下で水熱処理する。
また、好ましい態様では、２４時間以上９６時間以下の範囲で水熱処理する。
また、好ましい態様では、前記カルシウム化合物錯体がカルボン酸のカルシウム塩とポリオールとの錯体であり、前記酸がカルボン酸である。
また、好ましい態様では、前記カルボン酸のカルシウム塩が酢酸カルシウムであり、前記ポリオールがグリコールであり、前記カルボン酸が酢酸である。
また、好ましい態様では、ｐＨ３．０以上３．５以下の条件下で水熱処理する。
【００１２】
本発明の針状ハイドロキシアパタイト粒子は、上記の方法によって製造される。
【００１３】
本発明の多孔質膜は、上記の針状ハイドロキシアパタイト粒子を焼結してなる。
【００１４】
本発明の多孔質膜の製造方法は、上記の方法によって製造された針状ハイドロキシアパタイト粒子を焼結する。
【００１５】
本発明の多孔質膜の製造方法は、カルシウム化合物錯体の溶液にリン化合物溶液を添加してハイドロキシアパタイトの前駆体溶液を調製し、酸を添加した後、水熱処理する工程、および前記水熱処理によって得られた針状ハイドロキシアパタイト粒子を焼結する工程を含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、膜ろ過用途に好適な、微細な針状ハイドロキシアパタイト粒子を効率的かつ精度良く得ることができる、工業的量産化に適した、新規な針状ハイドロキシアパタイト粒子の製造方法と針状ハイドロキシアパタイト粒子が提供される。
また、本発明によれば、本発明の針状ハイドロキシアパタイト粒子を焼結してなる多孔質膜が提供される。当該多孔質膜は、本発明の針状ハイドロキシアパタイト粒子の製造方法によって製造された針状ハイドロキシアパタイト粒子を焼結することによって得ることができるため、当該多孔質膜の製造方法もまた、膜ろ過用途に好適な多孔質膜の工業的量産化に適している。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）実施例１のＨＡｐ粒子、市販のＨＡｐ粉末、およびＪＣＰＤＳ−ＩＣＤＤ：８４−１９９８のＸＲＤチャート。（ｂ）実施例１のＨＡｐ粒子のＳＥＭ画像。（ｃ）市販のＨＡｐ粉末のＳＥＭ画像。
【図２】実施例１のＨＡｐ粒子のＥＤＸ分析結果。
【図３】（ａ）実施例１のＨＡｐ粒子、実施例２のＨＡｐ粒子、およびＪＣＰＤＳ−ＩＣＤＤ：８４−１９９８のＸＲＤチャート。（ｂ）実施例２のＨＡｐ粒子のＳＥＭ画像。
【図４】実施例３、比較例１、３、５、６のＨＡｐ粒子のＳＥＭ画像。
【図５】実施例３のＨＡｐ粒子のＥＤＸ分析結果。
【図６】実施例３のＨＡｐ粒子のＴＥＭ画像。
【図７】実施例５のＨＡｐ膜の、（ａ）外観写真、（ｂ）断面のＳＥＭ画像、（ｃ）表面のＳＥＭ画像。
【図８】実施例６の金ナノ粒子の捕捉分離試験に関する分析結果。（ａ）ＵＶ−ｖｉｓスペクトル、（ｂ）分離液の外観写真、（ｃ）試験後のろ紙またはＨＡｐ膜の上面部の写真。
【図９】実施例８の金ナノ粒子の捕捉分離試験に関する分析結果。（ａ）ＵＶ−ｖｉｓスペクトル、（ｂ）（ａ）のＵＶ−ｖｉｓスペクトルの縦横比を変更した図。
【図１０】本発明のＨＡｐ粒子の生成機構について、反応溶液のｐＨと自由エネルギー（ΔＧ）との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、具体的な形態は以下の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【００１９】
本発明の一実施形態に係る針状ハイドロキシアパタイト粒子の製造方法は、カルシウム化合物錯体の溶液にリン化合物溶液を添加してハイドロキシアパタイトの前駆体溶液を調製し、酸を添加した後、水熱処理する。
【００２０】
本発明におけるカルシウム化合物は、本発明の針状ハイドロキシアパタイト粒子のカルシウム源として用いる物質である。カルシウム化合物は、水溶性カルシウム化合物であることが好ましい。水溶性カルシウム化合物としては、例えば、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、ギ酸カルシウム、酢酸カルシウム、プロピオン酸カルシウムが挙げられる。中でも、酢酸カルシウムを用いることが好ましい。カルシウム化合物は、一種類を単独で用いてもよく、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２１】
好ましい実施形態では、カルシウム化合物の溶液にヒドロキシ基（水酸基、アルコール性水酸基が好ましい）を持つ化合物を添加し、カルシウム化合物錯体を形成させる。ヒドロキシ基を持つ化合物としては、例えば、ポリオールが挙げられ、具体的には、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール等のグリコールや、グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン等のグリセリンが挙げられるが、これらに限定されない。
【００２２】
また、別の実施形態では、エチレンジアミン四酢酸カルシウム錯体、シクロヘキサンジアミン四酢酸カルシウム錯体、グリコールエーテルジアミン四酢酸カルシウム錯体、ジエチレントリアミン五酢酸カルシウム錯体などのカルシウム錯体化合物を水等の溶媒に溶解させて、カルシウム化合物錯体の溶液としてもよい。
【００２３】
本発明におけるリン化合物は、本発明の針状ハイドロキシアパタイト粒子のリン源として用いる物質である。リン化合物としては、例えば、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸と、それらのアンモニウムまたはナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、銅、アルミニウムなどの金属との塩類や、リン酸エステル化合物、次亜リン酸エステル化合物が挙げられる。具体的には、リン酸水素二アンモニウム、リン酸二水素アンモニウムが挙げられるが、これらに限定されない。リン化合物は、一種類を単独で用いてもよく、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。リン化合物は、水等の溶媒に溶解させてリン化合物溶液とする。
【００２４】
好ましい実施形態では、カルシウム化合物錯体の溶液に、リン化合物溶液をゆっくりと滴下する。これにより、微細かつ均一性の高いハイドロキシアパタイトの前駆体の結晶が得られるので、後述する酸の添加および水熱処理によって生成される針状ハイドロキシアパタイト粒子の均一性を高めることができる。
【００２５】
本発明における酸は、カルシウム化合物錯体の溶液にリン化合物溶液を添加することによって得られるハイドロキシアパタイトの前駆体の分散溶液（反応溶液）のｐＨを調整し、当該ハイドロキシアパタイトの前駆体の結晶成長の方向を制御するために用いる物質である。酸としては、例えば、カルボン酸、スルホン酸が挙げられるが、これらに限定されない。カルボン酸としては、例えば、ギ酸、シュウ酸、酢酸、プロピオン酸等の飽和カルボン酸；オレイン酸、リノール酸、リノレン酸等の不飽和カルボン酸；シュウ酸、マロン酸、コハク酸等のジカルボン酸が挙げられるが、これらに限定されない。スルホン酸としては、例えば、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸が挙げられるが、これらに限定されない。本発明において、酸は、カルシウム化合物、リン化合物の種類に応じて選択することが好ましく考慮される。例えば、カルシウム化合物としてギ酸カルシウム、酢酸カルシウム、プロピオン酸カルシウム等のカルボン酸塩（すなわち、カルボン酸のカルシウム塩）を用いる場合には、酸としてカルボン酸を用いることが好ましい。具体的には、例えば、カルシウム化合物が酢酸カルシウムの場合、カルボン酸は酢酸を用いることが好ましい。酸は、一種類を単独で用いてもよく、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２６】
本発明における水熱処理の条件としては、従来の水熱合成法で用いられる条件を適用することができる。水熱処理の温度条件としては、例えば、１２０℃以上、１５０℃以上、１８０℃以上が挙げられるが、これらに限定されない。水熱処理の圧力条件としては、常圧下ではなく、加圧条件下であれば特に限定されない。水熱処理の方法は特に限定されないが、例えば、原料の溶液をオートクレーブなどの反応容器に入れ、窒素などの不活性ガスで置換した後、密閉状態で上記の温度条件下および加圧条件下で行うことができる。
【００２７】
水熱処理の時間は、使用する原料の種類や量などに応じて反応を完結させる観点から適宜調節することができるが、１時間以上が好ましく、２時間以上がより好ましい。また、微細な針状ハイドロキシアパタイト粒子をより確実に得る観点から、１２時間以上が好ましく、２４時間以上がより好ましく、４８時間以上がさらに好ましく、７２時間以上がさらにより好ましい。一方、９６時間を超えると、針状ハイドロキシアパタイト粒子の成長はほぼ完結し、また、製造効率の観点からも望ましくないため、水熱処理の時間は、９６時間以下とする。
【００２８】
このようにして製造される本発明の針状ハイドロキシアパタイト粒子は、平均繊維長Ｌと平均繊維径Ｄの比である平均アスペクト比（Ｌ／Ｄ）が１０以上であり、好ましくは１５以上であり、より好ましくは２０以上である。本明細書において、平均アスペクト比は、得られたＨＡｐ粒子を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察し、１００個の粒子を任意に選択し、各粒子の繊維長Ｌおよび繊維径Ｄを求め、それらの算術平均により、小数第１位を四捨五入して求められる値を意味する。なお、繊維長とは、粒子の長軸の長さ、粒子径とは、粒子の短軸の長さ（幅）を意味する。
【００２９】
本発明によって製造される針状ハイドロキシアパタイト粒子は、後述する実施例において具体的に示されるように、膜ろ過用途に好適な、特に、溶液中で負に帯電したナノ粒子を高速かつ効率的に捕捉分離するための多孔質膜としての使用に適している。
【００３０】
本発明の針状ハイドロキシアパタイト粒子と従来の針状化したハイドロキシアパタイト粒子との相違点のひとつは、本発明の針状ハイドロキシアパタイト粒子は結晶化度が高く、膜ろ過用の分離膜を作製した際にナノ粒子の高速かつ高効率での捕捉に適した気孔率と通液性とを兼ね備えていることにあるが、その違いに係る構造または特性を文言により一概に特定することは極めて困難であると考えられる。粒子の結晶化度の差については、原理的には、例えばＸＲＤ測定の結果を用いた解析を行うことによって可能であると考えられるが、実際には、統計上有意となるだけのデータを取得し、それらの測定結果における数値的特徴等、本発明の針状ハイドロキシアパタイト粒子と従来技術の針状化したハイドロキシアパタイト粒子とを区別し得る有意な指標とその値を見出さなければならない。すなわち、そのような指標とその値を見出し、もって本発明の特徴を物の構造または特性により直接特定することは、およそ実際的ではないと考えられる。
【００３１】
ここで、本発明の針状ハイドロキシアパタイト粒子（以下、単に「ＨＡｐ粒子」ともいう。）の生成機構について、ギブスの自由エネルギーとの関係から熱力学的に考察する。
本発明におけるＨＡｐ粒子の成長に関するドライビングフォース（駆動力）は、過飽和溶液と平衡状態の溶液との間で異なる自由エネルギー（ΔＧ）を有すると考えられ、以下の式（１）で表される：
【数１】
2020111484.tif 000002
上記式中、Ｒは気体定数、Ｔは絶対温度、ＩＰは生成物のイオン活量、Ｓは過飽和度、ｎはＨＡｐの化学式におけるイオンの数（すなわち、ｎ＝９）である。
【００３２】
上記式（１）からも明らかなように、本発明におけるＨＡｐ粒子の成長のドライビングフォースに関するΔＧは、温度とｐＨの関数として以下の式（２）のとおり導かれる：
【数２】
2020111484.tif 000003
【００３３】
一方、ＨＡｐ形成に係る実際の反応過程では、反応溶液のｐＨに応じてＣａ２＋およびＰＯ４２−のイオン化や解離が生じたり、反応溶液中でＨＡｐの核生成が段階的に生じたりすることが知られており、これらの様々な要因が複雑に関係するため、ＨＡｐの生成過程におけるイオンの正確な濃度を理解するのは困難である。
【００３４】
そのため、本発明では、反応溶液のｐＨと生成されるＨＡｐ粒子の形態との関係を理解する目的で、ＨＡｐ粒子成長のドライビングフォースを、反応溶液の温度とｐＨのみを考慮することとして取り扱い、相関関係を見積もった。
その結果、図１０に示すように、反応溶液のｐＨが高まるにつれて、ＨＡｐ粒子成長のドライビングフォースとしてのギブスの自由エネルギー（ΔＧ）の絶対値が増大する傾向が見られた。
【００３５】
このことから、反応溶液のｐＨが高い場合（例えば、後述する比較例１〜５のように６．０を上回る場合）には、より高いドライビングフォースによって、ＨＡｐ粒子の核がａ軸、ｂ軸およびｃ軸の三次元方向への連続的な成長が促される一方、反応溶液のｐＨが低い場合（例えば、後述する実施例１〜３のように６．０以下の場合）には、ドライビングフォースが小さくなり、ｃ軸方向への一次元的な成長が優先して起こることが示唆される。そして、このことは後述する実施例および比較例の結果、特に、ＸＲＤ測定やＳＥＭ観察の結果から、具体的に確認された。
【００３６】
また、反応溶液のｐＨの違いによってＨＡｐ粒子の核に対するドライビングフォースが異なるということは、後述する実施例および比較例で作製したＨＡｐ粒子が、反応溶液のｐＨに違いによって様々な形態および粒径分布を示していることとを首尾よく説明することができる。
【００３７】
例えば、カルシウム化合物としてカルボン酸のカルシウム塩（例えば、酢酸カルシウム）を用い、酸としてカルボン酸（例えば、酢酸）を用いた場合、ｐＨ６．０以下の酸性の溶液中において、カルボン酸は、ハイドロキシアパタイトの前駆体の、正に帯電したカルシウムイオンが存在するａ面、ｂ面（カルシウムサイト）に吸着することにより、ａ軸、ｂ軸方向への粒子成長を抑制し（いわゆるキャップ効果）、ｃ軸方向に沿った一次元的な粒子成長を促進させることで、本発明の針状ハイドロキシアパタイト粒子が生成されると考えられる。
【００３８】
これらの知見は、本発明者らにより見出されたものであり、ＨＡｐの機能性材料としての応用、また、用途に応じた形態制御や設計指針を与える、極めて意義深いものである。
【００３９】
本発明において、水熱処理前の反応溶液（すなわち、ハイドロキシアパタイトの前駆体溶液に酸を添加した後の溶液）のｐＨの上限値は、６．０以下が好ましく、５．０以下がより好ましく、４．０以下がさらに好ましく、３．５以下がさらにより好ましい。また、当該反応溶液のｐＨの下限値は特に限定されないが、１．５以上が好ましく、２．０以上がより好ましく、３．０以上がさらに好ましい。最も好ましくは、当該反応溶液のｐＨは、３．０以上３．５以下の範囲内である。
【００４０】
なお、後述する実施例および比較例では、ドライビングフォース（ΔＧ）について、ΔＧ２Ｄの値として−６．５９ｋＪ／ｍｏｌ（ｃ軸に沿った一次元的な成長が優先するための実験的な臨界値）、およびΔＧ３Ｄの値として−２０．６９ｋＪ／ｍｏｌ（ａ軸、ｂ軸、ｃ軸に沿った三次元的な成長が進行する実験的な臨界値）を設定し、実施例ではその絶対値がこれらの値を下回るように、比較例ではその絶対値がこれらの値を上回るように、ｐＨの条件を設定した。
一例として、水熱処理の温度が１８０℃の場合、ドライビングフォース（ΔＧ）のΔＧ２Ｄの絶対値が−６．５９よりも小さくなるようなｐＨの値は、約３．６６以下であると見積もられた。
このように、本発明では、水熱処理の条件のひとつとして、反応溶液のｐＨを指標として用いることができるが、ｐＨ条件は、水熱処理の温度条件等、他の１もしくは複数の条件との関係によって好ましいｐＨの値の範囲が変化し得ることに留意されたい。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
なお、以下の実施例、比較例において記載した各種測定、評価は、以下の分析機器を用いて行った。
【００４２】
＜ＸＲＤ＞
Ｘ線回折装置（リガク社製、ＲＩＮＴ  ２２００）
ＣｕＫα線  ４０ｋＶ  ４０ｍＡ
走査速度  ２θ＝４°／ｍｉｎ
＜ＦＴ−ＩＲ＞
フーリエ変換赤外分光光度計（日本分光社製、ＦＴ／ＩＲ−４２００）
ＫＢｒ錠剤法
＜比表面積＞
ＢＥＴ（Brunauer-Emmett-Teller）法による比表面積測定
全自動比表面積測定装置（マウンテック社製、Ｍａｃｓｏｒｂ（登録商標）ＨＭ  ｍｏｄｅｌ−１２０１）
窒素ガス吸着法  ７７Ｋ
＜ＳＥＭ＞
電界放出形走査電子顕微鏡（日立製、ＦＥ−ＳＥＭ、ｍｏｄｅｌ  Ｓ−４８００）
＜ＴＥＭ＞
透過型電子顕微鏡（ＪＥＯＬ社製、ＪＥＭ−ＡＲＭ２００Ｆ）
加速電圧：２００ｋＶ
＜ＥＤＸ＞
エネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＡＸ社製、ｍｏｄｅｌ  Ａｐｏｌｌｏ  ＸＬ）
＜ゼータ電位＞
ゼータ電位測定装置（Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社、ｍｏｄｅｌ  Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ  Ｎａｎｏ  Ｚ）
＜ｐＨ＞
（１）
ｐＨメーター（Ｈｏｒｉｂａ社製、ｍｏｄｅｌ  ｓｓ９７３）
ｐＨ電極（Ｈｏｒｉｂａ社製、ｍｏｄｅｌ  ６２６１）
（２）
ｐＨメーター（ＴＯＡ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社製、ｍｏｄｅｌ  ＨＭ−１４Ｐ）
＜ＵＶ−ｖｉｓスペクトル＞
分光光度計（日本分光社製、Ｖ−５７０）
【００４３】
＜針状ハイドロキシアパタイト粒子の作製＞
＜実施例１＞
酢酸カルシウム一水和物（（ＣＨ３ＣＯＯ）２Ｃａ・Ｈ２Ｏ、ナカライテスク社製）の水溶液に、１ｍｏｌ／Ｌのエチレングリコール（Ｃ２Ｈ６Ｏ２、ナカライテスク社製）溶液を１０ｍＬ添加して、カルシウム化合物錯体の溶液（Ｃａ２＋濃度：０．５ｍｏｌ／Ｌ）を調製した。
このカルシウム化合物錯体の溶液を室温で撹拌しながら、ＣａとＰのモル比がＣａ／Ｐ＝１．６７となるように、２０ｍＬのリン酸水素二アンモニウム（（ＮＨ４）２ＨＰＯ４、ナカライテスク社製）水溶液（Ｐ５＋濃度：０．３ｍｏｌ／Ｌ）をゆっくりと滴下した。このとき、ハイドロキシアパタイトの前駆体として微細な白色のリン酸水素カルシウム（ＣａＨＰＯ４）の生成が確認された。なお、このときの反応溶液のｐＨは、通常、６．０〜７．０の範囲である。
次いで、このハイドロキシアパタイトの前駆体溶液に酢酸（Ｃ２Ｈ４Ｏ２、ナカライテスク社製）を約２５ｍＬ添加した。これにより、前駆体溶液のｐＨは約３．２になった。
この前駆体溶液をオートクレーブに入れ、１８０℃で９６時間、水熱処理を行った。なお、この水熱処理によるＨＡｐの形成は、以下の反応式で表すことができる。
１０ＣａＨＰＯ４  ＋  ２Ｈ２Ｏ  →  Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２  ＋  ４Ｈ３ＰＯ４
水熱処理の後、白色の生成物を蒸留水で４回洗浄し、６０℃で１２時間乾燥させて最終生成物（針状ハイドロキシアパタイト粒子）を得た（収量：約３ｇ）。
【００４４】
得られた最終生成物のＸＲＤ測定およびＳＥＭ観察の結果を図１に示す。
図１（ａ）は、上から順に、実施例１の針状ハイドロキシアパタイト粒子、市販のＨＡｐ粉末（太平化学産業社製、ＨＡＰ−２００）、およびＪＣＰＤＳ−ＩＣＤＤ：８４−１９９８のＸＲＤチャートである。
図１（ｂ）は、実施例１の針状ハイドロキシアパタイト粒子のＳＥＭ画像である。
図１（ｃ）は、市販のＨＡｐ粉末のＳＥＭ画像である。
【００４５】
図１（ａ）のＸＲＤチャートより、実施例１で得られた最終生成物がＨＡｐであることが同定され、また、ＨＡｐ以外の明らかな不純物の混入を示すピークは確認されなかった。
なお、ＦＴ−ＩＲ分析の結果からも、実施例１で得られた最終生成物がＨＡｐであることが確認された。
【００４６】
また、ＥＤＸ分析による元素マッピングの結果、図２に示すように、実施例１のＨＡｐ粒子において、ＨＡｐの主たる組成元素であるＣａ、Ｐ、Ｏの存在が確認された。元素マッピングから得られたＣａとＰの比は、Ｃａ／Ｐ＝１．５７ａｔ％であり、ＨＡｐの理論組成におけるＣａ／Ｐ＝１．６７ａｔ％とほぼ一致した。
【００４７】
図１（ａ）のＸＲＤチャートにおいて、市販のＨＡｐ粉末では、（１２１）面、（１１２）面に対応するピーク強度が強く、実施例１の針状ハイドロキシアパタイト粒子では、３３．５°付近の（３００）面のピーク強度が非常に強く、ｃ軸方向への一次元的な成長が確認された。
【００４８】
また、ＳＥＭ画像を比較すると、市販のＨＡｐ粉末（図１（ｃ））は先端が六角形の棒状の粒子形状を有しているのに対して、実施例１のＨＡｐ粒子（図１（ｂ））は、繊維長と繊維径のアスペクト比の大きい、微細な針状の粒子形状であることがわかる。
【００４９】
従って、本発明の製造方法により、ａ軸、ｂ軸方向への成長が効果的に抑制され、ｃ軸に沿った一次元方向への成長が促進されることによって、平均繊維長と平均繊維径のアスペクト比が１０以上の、針状ハイドロキシアパタイト粒子が高精度かつ効率よく製造されることが確認された。
【００５０】
また、図１（ａ）のＸＲＤチャートにおける（１１２）面のピークと（３００）面のピークから、Ｘｃ＝１−（Ｖ１１２/３００  ／  Ｉ３００）の計算式を用いて結晶化度を計算した結果、市販のＨＡｐ粉末の結晶化度は約９４％であったのに対して、実施例１のＨＡｐ粒子は約９９％であり、市販のＨＡｐ粉末よりも高い値が得られた。
なお、上記式中の「Ｖ１１２/３００」は、ＸＲＤチャートにおいて（１１２）面のピークと（３００）面のピークの間に形成される谷（valley）の高さであり、「Ｉ３００」は、（３００）面のピーク強度である。
【００５１】
＜実施例２＞
水熱処理の時間を２４時間としたこと以外は実施例１と同様にして、ＨＡｐ粒子を作製した。
【００５２】
＜実施例３＞
ハイドロキシアパタイトの前駆体溶液に添加する酢酸の量を変えて前駆体溶液のｐＨを３．４６とし、水熱処理の時間を２４時間としたこと以外は実施例１と同様にして、ＨＡｐ粒子を作製した。
【００５３】
＜実施例４＞
ハイドロキシアパタイトの前駆体溶液に添加する酢酸の量を変えて前駆体溶液のｐＨを４．５９としたこと以外は実施例２と同様にして、ＨＡｐ粒子を作製した。
【００５４】
＜比較例１＞
ハイドロキシアパタイトの前駆体溶液に酢酸を添加せず、水熱処理の時間を２４時間としたこと以外は実施例１と同様にして、ＨＡｐ粒子を作製した。水熱処理前の前駆体溶液のｐＨは、６．０２であった。
【００５５】
＜比較例２＞
ハイドロキシアパタイトの前駆体溶液に１５％アンモニア水溶液を添加して前駆体溶液のｐＨを７．５５とし、水熱処理の時間を２４時間としたこと以外は実施例１と同様にして、ＨＡｐ粒子を作製した。
【００５６】
＜比較例３＞
ハイドロキシアパタイトの前駆体溶液に１５％アンモニア水溶液を添加して前駆体溶液のｐＨを８．９０としたこと以外は比較例２と同様にして、ＨＡｐ粒子を作製した。
【００５７】
＜比較例４＞
ハイドロキシアパタイトの前駆体溶液に１５％アンモニア水溶液を添加して前駆体溶液のｐＨを１０．０２としたこと以外は比較例２と同様にして、ＨＡｐ粒子を作製した。
【００５８】
＜比較例５＞
ハイドロキシアパタイトの前駆体溶液に１５％アンモニア水溶液を添加して前駆体溶液のｐＨを１１．４５としたこと以外は比較例２と同様にして、ＨＡｐ粒子を作製した。
【００５９】
＜比較例６＞
従来のゾル・ゲル法を用い、反応溶液のｐＨ８．９２、アニーリング温度１８０℃の条件でＨＡｐ粒子を作製した。
【００６０】
実施例２のＨＡｐ粒子のＸＲＤ測定およびＳＥＭ観察の結果を図３に示す。
図３（ａ）は、上から順に、実施例１のＨＡｐ粒子、実施例２のＨＡｐ粒子、およびＪＣＰＤＳ−ＩＣＤＤ：８４−１９９８のＸＲＤチャートである。
図３（ｂ）は、実施例２のＨＡｐ粒子のＳＥＭ画像である。
【００６１】
図３（ａ）に示すように、実施例２のＨＡｐ粒子のＸＲＤチャートにおいて、実施例１のＨＡｐ粒子と同様に（３００）面のピーク強度が最も大きく、ｃ軸方向への一次元的な成長が確認された。
また、図３（ｂ）のＳＥＭ画像より、実施例２のＨＡｐ粒子は、繊維長と繊維径のアスペクト比の大きい、微細な針状の粒子形状であることがわかる。
【００６２】
図４（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、実施例３、比較例１、３、５、６のＨＡｐ粒子のＳＥＭ画像である。
図４（ａ）に示すように、実施例３のＨＡｐ粒子は、繊維長と繊維径のアスペクト比の大きい、微細な針状の粒子形状であるのに対して、比較例１、３、５のＨＡｐ粒子（図４（ｂ）〜（ｄ））は、棒状の粒子形状を有していることがわかる。また、比較例６のＨＡｐ粒子（図４（ｅ））は、個々の粒子の輪郭が判然とせず、粗雑な形状を有している。
【００６３】
ＥＤＸ分析による元素マッピングの結果、図５に示すように、実施例３のＨＡｐ粒子において、ＨＡｐの主たる組成元素であるＣａ、Ｐ、Ｏの存在が確認された。元素マッピングから得られたＣａとＰの比は、ＨＡｐの理論組成におけるＣａ／Ｐ＝１．６７ａｔ％とほぼ一致していた。なお、比較例５のＨＡｐ粒子についても、ＥＤＸ分析による元素マッピングにより、Ｃａ、Ｐ、Ｏの存在が確認された。
【００６４】
図６は、実施例３のＨＡｐ粒子のＴＥＭ画像である。
図６（ａ）に示すように、ＨＡｐ粒子が、分岐した針状の微細構造を有することが確認された。また、図６（ｂ）のＨＲＴＥＭ画像より、（１００）面の面間距離が０．８１０ｎｍであることが確認された。図６（ｃ）の制限視野電子回折（ＳＡＥＤ）スポットは、それぞれＨＡｐの（１０１）面、（１１１）面、（２０１）面と同定された。
【００６５】
実施例３、４、および比較例１〜５のＨＡｐ粒子についてＸＲＤ測定を行った結果、水熱処理前のハイドロキシアパタイトの前駆体溶液のｐＨ条件が高くなるにつれて、ＸＲＤチャートにおいて（３００）面のピーク強度が小さくなり、（００２）面のピーク強度が大きくなる傾向が見られた。また、比較例１〜５のＸＲＤチャートでは、（３００）面以外のピークが最大のピーク強度を示した。これらの結果より、水熱処理前の前駆体溶液のｐＨが６．０を上回ると、ｃ軸方向に加えてａ軸、ｂ軸方向への成長が進行するため、本発明の針状ハイドロキシアパタイト粒子を得る観点からは好ましくないことが示唆された。
なお、比較例６のＨＡｐ粒子のＸＲＤチャートでは、（００２）面、（１２１）面、（１１２）面に対応すると思われるピークが得られたが、ＨＡｐ以外の不純物の混入等によるベースラインのノイズが多数見られた。
【００６６】
また、ＸＲＤ測定の結果より、実施例３、４、および比較例１〜５のＨＡｐ粒子の格子定数、単位胞、面間距離を計算したところ、報告されているＨＡｐ粉末（ＪＣＰＤＳ−ＩＣＤＤ：８４−１９９８）の値とほぼ一致することが確認された。
実施例１と同様の計算式を用いて実施例３、４のＨＡｐ粒子の結晶化度を計算した結果、実施例３のＨＡｐ粒子は約９７％、実施例４のＨＡｐ粒子は約９６％であり、いずれも市販のＨＡｐ粉末よりも高い値が得られた。なお、ゾル・ゲル法で作製した比較例６のＨＡｐについては、ＸＲＤチャートにおけるピークの同定が困難であったため、結晶化度を計算することができなかった。
【００６７】
また、実施例３、４、および比較例１〜５のＨＡｐ粒子についてＦＴ−ＩＲ分析を行った結果、いずれもほぼ同様のスペクトルが得られ、市販のＨＡｐ粒子と比較しても目立った相違点は見られなかった。
【００６８】
実施例３および比較例５のＨＡｐ粒子（各０．５ｇ）を、それぞれ５０ｍＬの２−プロパノール（ＩＰＡ、ＣＨ３ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ３）に分散させてＨＡｐのコロイド状懸濁液を調製した。
懸濁液の安定性を高めるために、これらの懸濁液に、５ｍＬの硝酸マグネシウム六水和物（Ｍｇ（ＮＯ３）３・６Ｈ２Ｏ、関東化学社製）溶液を０．００１ｍｏｌ／Ｌの濃度で滴下した。
各々の懸濁液について、ゼータ電位とｐＨ（上記（２）のｐＨメーターを使用）を分析した結果、実施例３のＨＡｐ粒子の懸濁液では、ゼータ電位が２５．９ｍＶ、ｐＨが４．１０であり、比較例５のＨＡｐ粒子の懸濁液では、ゼータ電位が１８．６ｍＶ、ｐＨが４．８５であった。なお比較例１〜４のＨＡｐ粒子を用いた場合にも、比較例５と同様の傾向が見られた。このことから、実施例３のＨＡｐ粒子は、比較例１〜５のＨＡｐ粒子よりも比表面積が大きく、粒子形状が異なっていることが示唆され、上述した図４のＳＥＭ画像の結果とも一致する。
【００６９】
また、比表面積が大きいことにより、実施例３のＨＡｐ粒子は、懸濁液に添加した硝酸マグネシウムに由来するＭｇ２＋イオンをより多く粒子表面で吸着することで帯電し、その結果、コロイド溶液の安定性が向上すると考えられる。
【００７０】
なお、本発明者らは、実施例３のＨＡｐ粒子を分散させた上記のコロイド溶液を用いて、電気泳動堆積（ＥＰＤ）法により、チタンなどの金属材料の表面にｎｍオーダーからμｍオーダーの厚さでＨＡｐのコーティング膜を形成することができることを確認している。
【００７１】
＜多孔質膜の作製＞
＜実施例５＞
５０ｍＬの２−プロパノール（ＩＰＡ、ＣＨ３ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ３）に、実施例１で得た針状ハイドロキシアパタイト粒子（約０．２ｇ）を加え、超音波分散機で約１５分間十分に分散させた。
この懸濁液を、ろ紙（アドバンテック社製、グレード４Ａ）を備えた容器に注ぎ、容器に接続した真空ポンプで吸引ろ過することによって、ろ紙上に直径約４ｃｍの膜を得た。
得られた膜を室温で乾燥させた後、ろ紙から剥離して、白色の自立性の膜（ＨＡｐ膜）を得た。
このＨＡｐ膜を１０００℃で２時間焼結させた。
【００７２】
焼結後のＨＡｐ膜のＸＲＤ測定結果から、原料のＨＡｐ粒子と同様のＸＲＤチャートが得られた。
【００７３】
図７は、本実施例で作製したＨＡｐ膜について、外観を示す写真（ａ）、断面のＳＥＭ画像（ｂ）、および表面のＳＥＭ画像（ｃ）である。
図７（ａ）に示されるように、本実施例で得られたＨＡｐ膜はペーパー状（ｐａｐｅｒ−ｌｉｋｅ）の外観を有し、図５（ｃ）のＳＥＭ画像から、鳥の巣のような微細構造を有する膜であることがわかる。このＨＡｐ膜の膜厚は約４００μｍであり（図５（ｂ））、アルキメデス法により測定した見かけの気孔率は約２７％であった。
【００７４】
＜多孔質膜を用いたナノ粒子の捕捉試験＞
＜実施例６＞
実施例５の白色のＨＡｐ膜（比表面積：９．９１ｍ２／ｇ）を用いて、以下の手順でナノ粒子の捕捉分離試験を行った。
ＨＡｐ膜を配置した吸引ろ過用の漏斗に金ナノ粒子（粒径３ｎｍ、田中貴金属社製）の分散液（濃度：０．０１ｗｔ％、溶媒：エタノール）２０ｍＬを注ぎ、０．０２ＭＰａの圧力条件下で吸引ろ過を行い、分離液を回収した。
【００７５】
また、比較のために、市販のろ紙（アドバンテック社製、グレード４Ａ）、および市販のＨＡｐ粉末（太平化学産業社製、ＨＡＰ−２００）を用いて実施例５と同様の条件で作製したＨＡｐ膜（比表面積：７．７９ｍ２／ｇ、以下「市販のＨＡｐの膜」ともいう。）を用いて、上記と同様の条件で、金ナノ粒子の捕捉分離試験を行った。
【００７６】
吸引ろ過前の金ナノ粒子の分散液と、回収した分離液のＵＶ−ｖｉｓスペクトル分析を行い、５６０ｎｍ付近の吸収ピーク強度から、金ナノ粒子の分離効率を解析した。
【００７７】
図８（ａ）は、ＵＶ−ｖｉｓスペクトル分析の結果、図８（ｂ）は分離液の外観写真、図８（ｃ）は試験後のろ紙またはＨＡｐ膜の上面部の写真である。
図８（ａ）のＵＶ−ｖｉｓスペクトルより、市販のろ紙（２）および市販のＨＡｐの膜（３）を用いた場合には、金ナノ粒子の分離効率はそれぞれ約５％および約６０％であったのに対して、本発明のＨＡｐ粒子を用いて作製した膜（５）は、約９１％と非常に高い分離効率であったことが確認された。また、図８（ｂ）において、本発明のＨＡｐ膜を用いて得られた分離液（５）の外観が、吸引ろ過前の金ナノ粒子の分散液（１）、市販のろ紙および市販のＨＡｐの膜を用いた場合の分離液（（２）および（３））と比較して、肉眼で明瞭に判別し得る程度に透明度が高いこと、さらに、図８（ｃ）において、試験後の本発明のＨＡｐ膜の上面（５）が非常に濃い灰色であり、市販のろ紙および市販のＨＡｐの膜の上面（（２）および（３））よりも暗い色であることからも、本発明のＨＡｐ膜が非常に高い分離効率で金ナノ粒子を捕捉分離したことが分かる。
また、本実施例で用いた分離条件では、本発明のＨＡｐ膜により金ナノ粒子の分離速度は、約０．６３ｋｇ／ｍ２・ｓ・ｋＰａ（すなわち、０．０２ＭＰａで約４５００Ｌ／ｍ２）と見積もられ、高速でのナノ粒子の分離が可能であることが確認された。
【００７８】
また、本発明のＨＡｐ粒子を用いて作製した膜は、試験前後で外観に変化は見られなかった。これは、上述したように、ＨＡｐ膜が、針状のハイドロキシアパタイト粒子が集合して鳥の巣を模したような形状を有していることにより、自立膜としての一定の強度と分離膜としての気孔性を兼ね備えた膜であることを示している。
【００７９】
なお、図８（ａ）〜（ｃ）では、焼結処理を行わずに作製したＨＡｐ膜（４）を用いた金ナノ粒子の捕捉分離試験結果も示した。図８（ａ）のＵＶ−ｖｉｓスペクトルの結果から、焼結処理を行わなかったＨＡｐ膜（４）では、約７５％の分離効率が得られ、市販のＨＡｐの膜よりも高い値が得られた。また、分離液の外観は淡いピンク色であり、焼結処理を行ったＨＡｐ膜（５）に近い透明度を有しており（図８（ｂ）の（４））、試験後のＨＡｐ膜の上面は、市販のＨＡｐの膜よりも有意に濃い灰色であった（図８（ｃ）の（４））。なお、焼結処理を行わなかったＨＡｐ膜の見かけの気孔率は約５２％であった。
本発明のＨＡｐ膜に関し、焼結処理の有無によって金ナノ粒子の分離効率が異なった理由としては、焼結処理を行うことによって、焼結処理を行わなかった場合と比べて針状ハイドロキシアパタイト粒子の配向がより制御され、ナノ粒子の捕捉分離により適した気孔性を有する膜が形成されたと考えられる。
【００８０】
なお、金ナノ粒子の捕捉分離試験後の本発明のＨＡｐ膜をＳＥＭ観察した結果、鳥の巣状に集合した針状ハイドロキシアパタイト粒子に金ナノ粒子が捕捉されている様子が確認された。
また、ＥＤＸ分析による元素マッピングにより、Ａｕの存在が確認された。
【００８１】
実施例５のＨＡｐ膜の作製に用いたＨＡｐ粒子を溶媒（エタノール）に懸濁させた懸濁液のゼータ電位とｐＨ（上記（１）のｐＨメーターを使用）の関係を分析した結果、等電点（ＩＥＰ）は約９．６と見積もられた。このことは、分離対象物質を含む溶液のｐＨが９．６よりも低い場合には、針状のＨＡｐ粒子の長さ方向に沿ったａ、ｂ面が正に帯電していることを示している。従って、このことからも、本発明のＨＡｐ膜が、負に帯電した金ナノ粒子を、正に帯電したａ、ｂ面上で効率的かつ効果的に捕捉することがわかる。
【００８２】
これらの結果は、本発明の針状ハイドロキシアパタイト粒子を用いて作製したＨＡｐ膜が、表面タンパク質の構成によって表面に負電荷を有するウイルスなどのナノ粒子を捕捉分離するための分離膜としてバイオ医薬分野において利用可能であること、また、その他の種々の用途への応用が可能であることを示している。
【００８３】
＜酸化チタン（ＴｉＯ２）をコーティングしたＨＡｐ膜の作製＞
＜実施例７＞
１０ｍＬのチタン（ＩＶ）テトラブトキシド、９．２５ｍＬのジエチルアミン、０．５５ｍＬのＨ２Ｏ、および２００ｍＬのエタノールを混合して、チタニア前駆体溶液を調製した。
このチタニア前駆体溶液（３０ｍＬ）に、実施例１で得た針状ハイドロキシアパタイト粒子（約０．３ｇ）を加え、超音波分散機で十分に分散させた。
この懸濁液を、ろ紙（アドバンテック社製、グレード４Ａ）を備えた容器に注ぎ、容器に接続した真空ポンプで吸引ろ過することによって、ろ紙上に直径約４ｃｍの膜を得た。
得られた膜を室温で乾燥させた後、ろ紙から剥離して、酸化チタン（ＴｉＯ２）でコーティングされた白色の自立性の膜（ＨＡｐ膜）を得た。
【００８４】
得られたＨＡｐ膜のＸＲＤ測定およびＦＴ−ＩＲ測定の結果から、ＨＡｐがＴｉＯ２でコーティングされていることが確認された。
【００８５】
また、ＳＥＭ観察の結果から、本実施例で作製したＨＡｐ膜は、実施例５のＨＡｐ膜と同様に、ペーパー状（ｐａｐｅｒ−ｌｉｋｅ）の外観を有し、鳥の巣のような微細構造を有する膜であることが確認された。ＨＡｐ膜の膜厚は約２１０μｍであり、ＨＡｐ粒子表面のＴｉＯ２のコーティングの厚さは約５ｎｍであった。
【００８６】
ＥＤＸ分析による元素マッピングの結果、Ｔｉが検出されたことからも、本実施例で作製したＨＡｐ膜がＴｉＯ２でコーティングされていることが確認された。
【００８７】
＜ＴｉＯ２コーティングを有する多孔質膜を用いたナノ粒子の捕捉試験＞
＜実施例８＞
実施例７の白色のＨＡｐ膜を用い、ナノ粒子として金ナノ粒子（粒径５ｎｍ、ＢＢＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ社製）を用いたこと以外は実施例６と同様の手順で、ナノ粒子の捕捉分離試験を行った。
【００８８】
図９（ａ）は、ＵＶ−ｖｉｓスペクトル分析の結果であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＵＶ−ｖｉｓスペクトルについて、４５０ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲のスペクトルのプロフィールがより明確となるように縦横比を変更した図である。
図９（ａ）および図９（ｂ）に示されるように、吸引ろ過前の金ナノ粒子の分散液（１）において確認された５３５ｎｍのピークが、回収した分離液（２）ではほとんど確認されず、ピーク強度がほぼゼロになったことから、約１００％の分離効率で金ナノ粒子がＨＡｐ膜に捕捉されたことが確認された。
【００８９】
試験後のＨＡｐ膜について、ＥＤＸ分析による元素マッピングを行った結果、ＨＡｐ膜およびＨＡｐ膜を構成するＨＡｐの単一粒子それぞれにおいて、補足された金ナノ粒子に起因するＡｕの存在が確認された。
【００９０】
また、実施例７のＨＡｐ膜の作製に用いたＨＡｐ粒子を溶媒（エタノール）に懸濁させた懸濁液のゼータ電位とｐＨ（上記（１）のｐＨメーターを使用）の関係を分析した結果、ｐＨ８．５でのゼータ電位は２１ｍＶであり、本実施例で使用した金ナノ粒子の分散液は、ｐＨ８．４５でのゼータ電位が−３８．６ｍＶであった。
【００９１】
＜種々の焼結温度条件で作製した多孔質膜に関する分析＞
＜実施例９＞
実施例５に記載した多孔質膜の作製条件について、ＨＡｐ膜の焼結温度を５００℃、８００℃、１０００℃（実施例５）、１３００℃として、ＨＡｐ膜を作製した。
【００９２】
焼結温度を１０００℃とした実施例５のＨＡｐ膜、および上記のＨＡｐ膜のＸＲＤ測定の結果、焼結温度が５００℃から１３００℃と高くなるほど、（３００）面のピーク強度がより強くなる傾向が見られた。
【００９３】
また、ロットゲーリング法を用いて配向性を評価した結果、焼結温度が５００℃から１３００℃の条件では、ＨＡｐ膜を作製する際の焼結温度が高いほど、（ｈｋ０）面のロットゲーリングファクターが高くなる傾向が見られた。
【００９４】
そこで、ＨＡｐ粒子の作製における水熱処理前の反応溶液のｐＨとロットゲーリングファクターとの関係を調べるため、（ｈｋ０）面および（００Ｌ）面のロットゲーリングファクター（それぞれ、ｆ（ｈｋ０）、ｆ（００Ｌ）と表記する。）を解析した結果、反応溶液のｐＨが３．２０、３．４６および４．５９の場合（実施例１、２および３）には、ｆ（００Ｌ）よりもｆ（ｈｋ０）が高い値を示すのに対して、ｐＨが６．０２以上の場合（比較例１〜５）には、ｆ（ｈｋ０）よりもｆ（００Ｌ）が高い値を示した。
【００９５】
このことは、水熱処理前の反応溶液のｐＨの値が、ＨＡｐ粒子の成長方向をｃ軸方向が優位となるように制御するための指標のひとつとなること、また、反応溶液のｐＨが６．０以下となるように酸を添加することにより、ａ軸、ｂ軸方向への成長が抑制され、ｃ軸方向に成長が促進された針状ＨＡｐ粒子が得られることを示している。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明によれば、膜ろ過用途に好適な、微細な針状ハイドロキシアパタイト粒子を効率的かつ精度良く得ることができ、工業的量産化に適した製造方法として期待される。より具体的には、本発明の方法によって製造される針状ハイドロキシアパタイト粒子は、非毒性であり、高い物理的・化学的安定性を有し、かつ生体適合性に優れるため、これを焼結して得られる多孔質膜は、例えば、バイオ医薬分野における限外濾過膜として、負に帯電したウイルス粒子等を、正に帯電した多孔質膜表面で高速かつ効率的に捕捉分離することが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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