(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、ハイドロキシアパタイト結晶膜と、離型層とが積層して設けられたハイドロキシアパタイトシートであって、
前記基材は低耐熱性基材であり、
前記離型層は、前記ハイドロキシアパタイト結晶膜の結晶化温度以上の耐熱性無機微粒子で構成される
ことを特徴とするハイドロキシアパタイトシート。
【請求項２】
前記基材は樹脂フィルムであることを特徴とする請求項１に記載のハイドロキシアパタイトシート。 
【請求項３】
前記ハイドロキシアパタイト結晶膜の厚さは０．５〜１５μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のハイドロキシアパタイトシート。 
【請求項４】
前記ハイドロキシアパタイト結晶膜の厚さは１〜４μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のハイドロキシアパタイトシート。 
【請求項５】
支持体上に無機微粒子からなる離型層を形成する工程と、
前記離型層の上にハイドロキシアパタイトを有する膜を形成する工程と、
前記ハイドロキシアパタイトを有する膜を加熱処理により結晶化する工程と、
前記ハイドロキシアパタイト結晶膜を基材上に転写する工程と、
を備えるハイドロキシアパタイトシートの製造方法。 
【請求項６】
前記無機微粒子はシリカ微粒子であることを特徴とする請求項５に記載のハイドロキシアパタイトシートの製造方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイドロキシアパタイトシート及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハイドロキシアパタイト(ＨＡｐ)は歯や骨の主成分であり、生体親和性に優れているため、人工骨や人工歯根をはじめとするインプラント素材として、広く医療分野に用いられている。特に近年、薄膜状のハイドロキシアパタイトを直接歯に貼り付けることにより、う蝕（むし歯）・知覚過敏症等の治療に効果を示すことが認められ、ハイドロキシアパタイトシートの歯科応用への期待が高い。
【０００３】
ここで、セラミックスであるハイドロキシアパタイトは、柔軟性に乏しく、硬くて割れやすいという性質を持つため、バルク材料を研磨により薄くすることには限界がある。このような事情に鑑み、薄膜状のハイドロキシアパタイトシートの製造方法として、レーザーアブレーション法等を用いて基材にハイドロキシアパタイト膜を成膜する方法が知られている（特許文献１〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００７／１０８３７３号
【特許文献２】特開２０１２‐２４９５７０号公報
【特許文献３】特開２０１２‐０３４７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の製造方法により得られるハイドロキシアパタイトシートは、ハイドロキシアパタイト膜を基材から分離するために、シートを溶媒に浸漬して基材を溶解する必要があり、取扱性に課題を有していた。また、基材にＮａＣｌを用いることが好ましいとされているため、安価に製造することが困難であった。
【０００６】
本発明は、このような課題を鑑みてなされたものであり、取扱性に優れた、安価なハイドロキシアパタイトシート、及びかかるハイドロキシアパタイトシートの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るハイドロキシアパタイトシートは、基材と、ハイドロキシアパタイト結晶膜と、離型層とが積層して設けられたハイドロキシアパタイトシートであって、
前記基材は低耐熱性基材であり、
前記剥離面は、前記ハイドロキシアパタイト結晶膜の結晶化温度以上の耐熱性を有する無機微粒子により形成される
ことを特徴とする。
【０００８】
ここで、「ハイドロキシアパタイトシート」とは、剥離面を有する基材とハイドロキシアパタイト結晶膜を積層した状態のものをいう。また、「ハイドロキシアパタイト結晶膜」とは、結晶化されたハイドロキシアパタイト膜のことをいうものとする。なお、特に指定のない限り、本明細書において使用する「ハイドロキシアパタイト膜」は、ハイドロキシアパタイト結晶膜を指すものとする。
【０００９】
また、ハイドロキシアパタイト結晶膜は、ハイドロキシアパタイトのみから構成されるか、あるいは必要に応じて他の材料を含んでいてもよい。
【００１０】
このような構成によると、ハイドロキシアパタイト結晶膜は、剥離面を有する基材の剥離面上に形成されているため、溶剤などを使用することなく容易に基材から剥離することができ、取扱性に優れる。また、基材として、樹脂フィルム等の汎用的な材料を用いることができるため、安価に製造することができる。
【００１１】
また、本発明に係るハイドロキシアパタイトシートの製造方法は、
支持体上に無機微粒子からなる離型層を形成する工程と、
前記離型層の上にアモルファス状態のハイドロキシアパタイト膜を形成する工程と、
前記アモルファス状態のハイドロキシアパタイト膜を加熱処理により結晶化する工程と、
前記ハイドロキシアパタイト結晶膜を基材上に転写する工程と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
ここで、「アモルファス状態のハイドロキシアパタイト膜」とは、結晶化されていないハイドロキシアパタイト膜をいうものであり、厳密にはアモルファス状態といえないがアモルファス状態に近いハイドロキシアパタイト膜も含むものとする。
【００１３】
また、「離型」とは、離型層を介して支持体上に形成された無機結晶膜を支持体から剥離すること、あるいは基材上に転写することをいうものとし、「離型性」とは、無機結晶膜の剥離し易さ、あるいは基材への転写し易さの度合いを意味するものであって、剥離あるいは転写後に無機結晶膜に付着した離型層（無機微粒子）の除去し易さの度合いを含むものとする。さらに、「転写」とは、離型層を介して支持体上に形成された無機結晶膜を基材上に固定した後、支持体から剥離することをいうものとする。
【００１４】
このような構成によると、支持体上でハイドロキシアパタイトを結晶化させた後に、ハイドロキシアパタイト結晶膜を基材上に転写できる。そのため、安価な低耐熱性基材を用いることができ、低コストでハイドロキシアパタイトシートを製造することができる。
【００１５】
ここで、上記構成にあっては、前記無機微粒子はシリカ微粒子（ナノシリカ、コロイダルシリカ）であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明に係るハイドロキシアパタイトシートによれば、ハイドロキシアパタイト結晶膜が剥離面を有した基材の剥離面上に形成されるため、溶剤等を用いることなく容易に基材から剥離でき、取扱性に優れるという効果がある。また、本発明に係るハイドロキシアパタイトシートの製造方法によれば、ハイドロキシアパタイトを結晶化させた後に基材に転写できるため、安価な低耐熱性基材を用いることができ、低コストでハイドロキシアパタイトシートを製造できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ハイドロキシアパタイトシートの構造を模式的に示す図である。
【図２】ハイドロキシアパタイトシートの製造過程を模式的に示す図である。
【図３】ＰＥＴフィルム／接着層／ハイドロキシアパタイト結晶膜からなる積層体の断面構造を模式的に表す図である。
【図４】ＰＥＴフィルム／接着層／ハイドロキシアパタイト結晶膜からなる積層体の光学顕微鏡写真である。
【図５】ＰＥＴフィルム／接着層／ハイドロキシアパタイト結晶膜からなる積層体のＸ線回折スペクトルである。
【図６】シリカ微粒子サンプルＰＬ−１の電子顕微鏡写真である。
【図７】シリカ微粒子サンプルＰＬ−３の電子顕微鏡写真である。
【図８】シリカ微粒子サンプルＰＬ−５の電子顕微鏡写真である。
【図９】離型層に用いるシリカ微粒子の粒径を変化させたときの離型結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
図１に示すように、本発明にかかるハイドロキシアパタイトシート１０は、基材１４上にハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂが積層されたものである。ハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂの片面は基材１４により保護されているため、衛生的に取り扱うことができる。また、ハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂを歯牙等に貼り付ける場合には、ハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂを基材１４から剥離して用いる。ハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂは基材１４の剥離面上に形成されているため、溶剤など特別な材料を用いることなく、容易に手で（あるいは必要に応じてピンセット等を用いて）剥離することができ、取扱性に優れる。
【００２０】
基材１４として、樹脂フィルムなどを用いることができる。樹脂フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドイミドフィルム、ポリアミドフィルム、ポリテトラフルオロエチレンフィルム、ポリカーボネートフィルム等が挙げられ、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルムが好ましく、中でも、安価なポリエチレンテレフタレートフィルムが特に好ましい。
【００２１】
ハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂが可撓性及び柔軟性を備え、かつ、一定の強度を維持するため、ハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂの厚さは０．５〜１５μｍであることが好ましい。さらに、骨や歯などの生体組織への貼り付けにおいては、大きな強度の負荷がかかることより高めの膜厚が好ましいこと、一方、歯や骨で想定される形状の曲面に添って柔軟性を持って被覆できる薄さが必要なことより、特に１〜４μｍであることが望ましい。
【００２２】
なお、本実施形態にかかるハイドロキシアパタイトシート１０は、ハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂの片面にしか基材１４を有していないが、もう一方の面にも剥離面を有する基材１４を備えてもよい。この場合、ハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂの両面が基材１４によって保護されるため、より衛生的に取り扱うことが可能となる。
【００２３】
（第２の実施形態）
本発明にかかるハイドロキシアパタイトシートの製造方法は、剥離面を有する基材１４の剥離面上にハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂを形成するものであり、例えば、図２に模式的に示す（ａ）〜（ｅ）の各工程を経て製造する。以下、各工程の詳細を説明する。
【００２４】
（１）離型層形成工程
まず、図２（ａ）に示すように、支持体１１の上に、無機微粒子と純水の混合物を塗布し、加熱乾燥により、無機微粒子からなる離型層１２を形成する。例えば、無機微粒子として、シリカ（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、セリア（ＣｅＯ２）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）などの微粒子を用いることができ、安価で汎用的である点でシリカ微粒子が特に好ましい。また、無機微粒子の一次粒径１５ｎｍ以下、二次粒径は４０ｎｍ以下であることが好ましい（理由は後述する）。
【００２５】
なお、純水の代わりに、有機溶媒を用いてもよい。このようにすることで、金属フッ化物などの純水には溶解する無機微粒子も離型剤に用いることができる。あるいは、純水の代わりに、アルコールなどを含む混合溶剤を用いてもよく、また、純水、有機溶剤、もしくは混合溶剤に、界面活性剤などの濡れ性改善剤を添加してもよい。このようにすることで、支持体１１上に離型層１２を形成する際の塗工性を改善することができ、後述する支持体１１の洗浄工程を省略ないし簡略化できる場合がある。
【００２６】
ここで、「一次粒径」とは、一次粒子の平均粒径を指すものとし、「二次粒径」とは、一次粒子が複数個集まって形成される凝集体の平均粒径を指すものとする。
【００２７】
支持体１１は、離型層１２を形成可能な表面を有するものであればよく、限定されない。アモルファス状態のハイドロキシアパタイト膜１３Ａを結晶化できる耐熱性と平坦な表面を有するものであれば十分であり、例えばガラス基板、シリコン基板、チタン基板、ステンレス基板、石英基板、アルミナ基板が挙げられる。
【００２８】
なお、支持体１１に親水性を付与するため、支持体１１上に無機微粒子と純水の混合物を塗布する前に、支持体１１を洗浄することが好ましい。洗浄方法としては、ＵＶ／オゾン洗浄、プラズマ洗浄等が挙げられる。
【００２９】
（２）ハイドロキシアパタイト結晶膜形成工程
次に、前記離型層１２の上に、アモルファス状態のハイドロキシアパタイト膜１３Ａを形成する。形成方法として、レーザーアブレーション法、スパッタリング法、イオンビーム蒸着法、電子ビーム蒸着法、真空蒸着法、分子線エピタクシー法、化学的気相成長法などを用いることができる。
【００３０】
次に、図２（ｃ）に示すように、前記アモルファス状態のハイドロキシアパタイト膜１３Ａを加熱処理することで、離型層１２上にハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂを形成する。結晶化温度は３１０〜５５０℃であることが好ましい。３１０℃に満たなければハイドロキシアパタイトを十分に結晶化することができず、５５０℃を超えるとハイドロキシアパタイトの組成が変化するおそれがある。
【００３１】
（３）転写工程 
図２（ｄ）に示すように、離型層１２を介して支持体１１上に形成されたハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂを、基材１４の表面に押し当てる。その後、図２（ｅ）に示すように、ハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂと基材１４を離型層１２で切り離すことにより、ハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂを基材１４側に転写する。転写工程は、ハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂを基材１４に固定した状態で支持体１１から剥離できる方法であれば、その方法は特に制限されるものではない。例えば、転写工程の際に、ハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂを転写する側の基材１４に接着層としてＵＶ硬化樹脂を塗布し、その上にハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂを貼り合わせ、ＵＶランプによりＵＶ硬化樹脂を硬化させた後、支持体１１からハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂを剥がしてもよい。このようにして、基材１４上にハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂが形成されたハイドロキシアパタイトシート１０が完成する。
【００３２】
本実施形態にかかる製造方法は、支持体１１上に無機微粒子からなる離型層１２を形成することを特徴とする。一般的には離型剤として、油脂、カーボン、顔料、フッ素材料、シリコーン材料などが用いられる。しかしながら、油脂やシリコーン材料は高温（本発明ではアモルファス状態の無機材料膜の結晶化温度）で加熱すると気化し、ハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂを剥離あるいは基材１４に転写する際に離型層として機能し得ない。また、カーボンや顔料は発色するため、ハイドロキシアパタイトシートの用途には適さず、フッ素材料は比較的高価である。その点、無機微粒子は一般的に高い耐熱性を有し、無色であり、比較的安価である。
【００３３】
本実施形態に用いられる無機微粒子は、アモルファス状態のハイドロキシアパタイト膜１３Ａを結晶化させるために必要な温度以上の耐熱性を有し、かつハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂを剥離あるいは基材１４上に転写する際に離型層として機能するものであればよく、限定されない。
【００３４】
また、本発明に係る製造方法は、支持体１１上でアモルファス状態のハイドロキシアパタイト膜１３Ａを結晶化し、その後ハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂを基材１４に転写するため、基材１４は耐熱性を必要としない。よって、汎用的で安価な低耐熱性基材を用いることができ、製造コストを低減できる。
【実施例】
【００３５】
−実験例１−
この実施例は、ポリエチレンテレフタレートフィルム（以下、ＰＥＴフィルムとする）２４上にハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂを形成する実験例である。離型剤となる無機微粒子としてシリカ微粒子（扶桑化学工業株式会社製ＰＬ−１、一次粒径１５ｎｍ・二次粒径４０ｎｍ）を用いた。以下、実験方法を説明する。
【００３６】
まず、平坦な主面を有するガラス基板の表面に対し、１０分間のＵＶ／オゾン洗浄を行った後、シリカ微粒子と純水の混合物（シリカ濃度２．４質量％）を用いて回転速度１０００ｒｐｍのスピンコーティングにより厚さ１５０〜２００ｎｍのシリカ微粒子膜を形成し、１５０℃の温度下で１０分間乾燥させた。
【００３７】
次に、ＲＦスパッタリング法（スパッタ電力３００Ｗ、成膜レート０．４μｍ／ｈ）により、前記シリカ微粒子膜上に厚さ２μｍのアモルファス状態のハイドロキシアパタイト膜１３Ａを形成した後、４５０℃の電気炉で１０時間加熱し、前記アモルファス状態のハイドロキシアパタイト膜１３Ａを結晶化させた。
【００３８】
次に、ハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂを転写する側のＰＥＴフィルム２４に接着層２５としてＵＶ硬化樹脂（アクリル系）をバーコーターで塗布し、そのフィルムをハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂ上に貼り合わせた。ＵＶランプ（電力１．５ｋＷ）を１０秒程度照射してＵＶ硬化樹脂２５を硬化させた後、ガラス基板からＰＥＴフィルム２４を剥がすことで、ＰＥＴフィルム２４にハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂが転写された。
【００３９】
図３は上記方法で製造されたＰＥＴフィルム２４／接着層２５／ハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂからなる積層体２０の断面構造を模式的に表す図であり、図４はかかる積層体２０のハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂを観察した光学顕微鏡写真である。
【００４０】
図５は上記方法で製造されたＰＥＴフィルム２４／接着層２５／ハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂからなる積層体２０のＸ線回折測定結果である。ポリエチレンテレフタレートの他に、ハイドロキシアパタイトに帰属する回折ピークが現れており、ＰＥＴフィルム２４にハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂが転写されていることが確認できた。
【００４１】
本実施例の効果を、特許文献１に記載の製造方法（基材であるＮａＣｌ結晶板上にレーザーアブレーション法を用いてハイドロキシアパタイト膜を形成）と対比させて説明する。
【００４２】
（１）特許文献１では、基材に高価なＮａＣｌを用いるが、本実施例によれば、支持体上でハイドロキシアパタイトを結晶化させた後にハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂを基材に転写するため、安価な低耐熱性基材を用いることができ、製造コストを低減できる。
【００４３】
（２）特許文献１では、ハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂを基材から分離するために、基材であるＮａＣｌを純水等で溶解する必要があり、処理時間を必要するが、本実施例によれば、ハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂは剥離面を有した基材上に形成されるため、溶媒などを用いることなく、容易に基材から剥離することができ、取扱性に優れる。
【００４４】
−実験例２−
本実験は、離型剤としてのシリカ微粒子の粒径と、離型性との相関を確かめたものである。一次粒径がそれぞれ１５ｎｍ、３５ｎｍ、５５ｎｍである３種類のシリカ微粒子サンプル（扶桑化学工業株式会社製ＰＬ−１、ＰＬ−３、ＰＬ−５）を用いた。各シリカ微粒子サンプルを支持体に塗布できる程度の粘度が出るよう、純水と混合した。図６〜８は支持体上の各シリカサンプルのＳＥＭ写真である。すべてのサンプルにおいてシリカ微粒子は支持体上をほぼ一様に覆っていることが分かる。
【００４５】
これらのシリカ微粒子膜を離型層とし、実験例１と同様にしてハイドロキシアパタイト結晶膜１３Ｂを成膜し、ＰＥＴフィルム２４に転写を試みた場合の離型結果を図９に示す。シリカ微粒子サンプルＰＬ−１では離型が可能であり、ＰＬ−３およびＰＬ−５では離型が不可能であった。これは、シリカ微粒子の粒径が大きい場合、微粒子間の間隙が大きくなり、この間隙にハイドロキシアパタイトが入り込むことによって支持体との連続部が生じ、離型性が悪化するものと考えられる。
【００４６】
本実験結果から、シリカ微粒子が所望の離型機能を発揮するためには、少なくともその一次粒径が１５ｎｍ以下、二次粒径が４０ｎｍ以下である必要があると考えられる。また、シリカ微粒子の粒径が小さいほど離型性が良好になると考えられることから、所望の離型機能を発揮する粒径範囲の下限値は、シリカの分子サイズから自ずと決まると考えられる。
【００４７】
１０ ハイドロキシアパタイトシート
１１ 支持体
１２ 離型層
１３Ａ アモルファス状態のハイドロキシアパタイト膜
１３Ｂ ハイドロキシアパタイト結晶膜
１４ 基材
２０ ＰＥＴフィルム／接着層／ハイドロキシアパタイト結晶膜からなるハイドロキシアパタイトシート
２４ ＰＥＴフィルム
２５ 接着層（ＵＶ硬化樹脂）
【図１】
0005973960.tif 000002
【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】
0005973960.tif 000008
【図８】
0005973960.tif 000009
【図９】
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