(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ）石灰石を焼成して得られる生石灰に水を反応させて、水酸化カルシウムスラリーを調製する工程と、
Ｂ）水酸化カルシウムスラリーに、ｐＨ９．５〜１１．５の範囲内となるように硝酸を添加する工程と、
Ｃ）硝酸を添加して得られた溶液を限外濾過して、濾液を得る工程と、
Ｄ）濾液に、リン酸アルカリまたはリン酸アンモニウムと水酸化アルカリまたは水酸化アンモニウムとを添加し、ヒドロキシアパタイトを析出させる工程と、
Ｅ）析出したヒドロキシアパタイトを濾過することにより、ヒドロキシアパタイトを分離する工程とを備えることを特徴とする高純度ヒドロキシアパタイトの製造方法。
【請求項２】
ヒドロキシアパタイトが析出した溶液を５０℃以上に加熱した後、濾過することを特徴とする請求項１に記載の高純度ヒドロキシアパタイトの製造方法。
【請求項３】
工程Ｅにおける濾過として、限外濾過を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の高純度ヒドロキシアパタイトの製造方法。
【請求項４】
リン酸アルカリがリン酸二水素アルカリであり、リン酸アンモニウムがリン酸二水素アンモニウムであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の高純度ヒドロキシアパタイトの製造方法。
【請求項５】
リン酸アルカリがリン酸ナトリウムであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の高純度ヒドロキシアパタイトの製造方法。
【請求項６】
水酸化アルカリが水酸化ナトリウムであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の高純度ヒドロキシアパタイトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナトリウム、鉄、マグネシウム、ストロンチウムなどの不純物金属の含有量が少なく、かつ塩素の含有量が少ない高純度ヒドロキシアパタイトの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アパタイトは、生体親和性に優れた材料として知られており、その代表的な例がヒドロキシアパタイトである。ヒドロキシアパタイトは、人間の身体の骨を構成する物質と非常に類似した成分からなっているため、人工骨移植物質として脚光を浴びている。
【０００３】
このような生体用途のヒドロキシアパタイトとしては、不純物含有量の少ないものが求められている。
【０００４】
特許文献１〜４においては、ヒドロキシアパタイトの製造方法が開示されているが、このような製造方法で製造されるヒドロキシアパタイトは、不純物含有量が多く、高純度のヒドロキシアパタイトを製造することができないという問題がある。
【０００５】
特許文献５においては、陽イオン交換樹脂などを用いて、重金属を除去した後、リン酸イオンとカルシウムイオンを反応させる高純度ヒドロキシアパタイトの製造方法が開示されているが、陽イオン交換樹脂を用いるなど複雑な工程になるという問題があった。また、このような方法によっても、不純物含有量が十分に小さい高純度ヒドロキシアパタイトを製造することが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−７５７２２号公報
【特許文献２】特開昭６２−４６９０８号公報
【特許文献３】特開平３−１４６４０９号公報
【特許文献４】特開２００５−９７０５２号公報
【特許文献５】特開昭６２−２６０７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、不純物金属及び塩素の含有量が少ない高純度ヒドロキシアパタイトを製造することができる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の高純度ヒドロキシアパタイトの製造方法は、Ａ）石灰石を焼成して得られる生石灰に水を反応させて、水酸化カルシウムスラリーを調製する工程と、Ｂ）水酸化カルシウムスラリーに、ｐＨ９．５〜１１．５の範囲内となるように硝酸を添加する工程と、Ｃ）硝酸を添加して得られた溶液を限外濾過して、濾液を得る工程と、Ｄ）濾液に、リン酸アルカリまたはリン酸アンモニウムと水酸化アルカリまたは水酸化アンモニウムとを添加し、ヒドロキシアパタイトを析出させる工程と、Ｅ）析出したヒドロキシアパタイトを濾過することにより、ヒドロキシアパタイトを分離する工程とを備えることを特徴としている。
【０００９】
本発明においては、水酸化カルシウムスラリーに、ｐＨ９．５〜１１．５の範囲となるように硝酸を添加している。塩酸を用いることなく、硝酸を用いているので、本発明によれば、塩素含有量が少ないヒドロキシアパタイトを製造することができる。
【００１０】
また、ｐＨ９．５〜１１．５の範囲内となるように硝酸を添加しているので、不純物金属の含有量の少ないヒドロキシアパタイトを、収率よく製造することができる。ｐＨが９．５未満であると、鉄（Ｆｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ケイ素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）などの不純物の含有量が高くなる。ｐＨが１１．５を越えると、水酸化カルシウムを十分に溶解することができず、水酸化カルシウムの収率が低下し、最終的な高純度ヒドロキシアパタイトの収率が低下する。
【００１１】
また、本発明の工程Ｄにおいては、水酸化カルシウムを硝酸によって溶解させた溶液に、リン酸アルカリまたはリン酸アンモニウムと水酸化アルカリまたは水酸化アンモニウムとを添加し、ヒドロキシアパタイトを析出させている。リン酸アルカリとしては、リン酸アルカリ（Ａ３ＰＯ４：Ａはアルカリ金属）、リン酸水素アルカリ（Ａ２ＨＰＯ４：Ａはアルカリ金属）、リン酸二水素アルカリ（ＡＨ２ＰＯ４：Ａはアルカリ金属）が挙げられるが、リン酸二水素アルカリが特に好ましい。リン酸アンモニウムとしては、リン酸アンモニウム（（ＮＨ４）３ＰＯ４）、リン酸水素アンモニウム（（ＮＨ４）２ＨＰＯ４）、リン酸二水素アンモニウム（（ＮＨ４）Ｈ２ＰＯ４）が挙げられるが、リン酸二水素アンモニウムが特に好ましい。
【００１２】
リン酸二水素アルカリとしては、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などが挙げられるが、反応性が良く安価なリン酸二水素ナトリウムが特に好ましく用いられる。
【００１３】
硝酸カルシウムと、リン酸二水素ナトリウムまたは水酸化ナトリウムなどのナトリウム塩との反応により生成する硝酸ナトリウムは、水に対する溶解度の高い化合物であるので、濾過することにより容易に除去することができ、ナトリウム含有量の少ない高純度ヒドロキシアパタイトを製造することができる。
【００１４】
工程Ｄにおいて、添加するリン酸アルカリまたはリン酸アンモニウムの量は、硝酸カルシウム１モルに対して、０．５〜１．５モル程度、また、水酸化アルカリ及び水酸化アンモニウムの添加量は、硝酸カルシウム１モルに対して、１．０〜３．０モル程度であることが好ましい。
【００１５】
工程Ａにおいて調製する水酸化カルシウムスラリーの濃度は、０．１〜３．０モル/リットルが望ましい。
【００１６】
工程Ｄにおいて添加するリン酸アルカリまたはリン酸アンモニウムは、０．１〜３．０モル/リットル、水酸化アルカリまたは水酸化アンモニウムは０．１〜２．０モル/リットルが望ましい。
【００１７】
本発明の工程Ｅにおいては、析出したヒドロキシアパタイトを濾過することにより、ヒドロキシアパタイトを分離している。本発明においては、濾過する前に、ヒドロキシアパタイトが析出した溶液を５０℃以上に加熱することが好ましい。ストロンチウム（Ｓｒ）などの金属化合物は、温度が上がると溶解度が上がるので、５０℃以上に加熱することにより、Ｓｒなどの金属化合物をさらに溶解させることができ、濾過することによりこれらを濾液中に除去することができる。
【００１８】
本発明においては、工程Ｅで得られたヒドロキシアパタイトを再び水中に分散させてヒドロキシアパタイトの分散液とし、この分散液を５０℃以上に加熱し、濾過する工程を少なくとも１回以上繰り返すことが好ましい。これにより、さらにストロンチウムなどの金属化合物を除去することができる。
【００１９】
工程Ｅにおける加熱温度は、５０℃以上であることが好ましく、さらに好ましくは６０℃以上であり、８０℃以下であることが好ましい。
【００２０】
本発明においては、工程Ｃにおける濾過として、限外濾過を用いている。限外濾過を用いることにより、Ｓｉ、Ａｌなどの不純物金属をさらに低減することができる。この場合、濾過する溶液のｐＨが高いため、限外濾過の膜の材質としては、例えば、ＰＳ（ポリスルフォン）製のものを用いることが好ましい。
【００２１】
本発明においては、工程Ｅにおける濾過として、限外濾過を用いてもよい。限外濾過を用いることにより、さらに不純物濃度を低減させることができ、より高純度なヒドロキシアパタイトを製造することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、不純物金属及び塩素の含有量の少ない高純度ヒドロキシアパタイトを製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の高純度ヒドロキシアパタイトの製造方法においては、工程Ａにおいて、石灰石を焼成して得られる生石灰（酸化カルシウム）に水を反応させて水酸化カルシウムスラリーを調製する。例えば、石灰石をキルン内で約１０００℃で焼成して、生石灰を生成し、この生石灰に約１０倍量の熱水を投入し、３０分間攪拌させることにより、水酸化カルシウムスラリーを調製することができる。上記の反応を、化学反応式で示すと以下の通りである。
【００２４】
ＣａＣＯ３→ＣａＯ＋ＣＯ２
ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）２
【００２５】
次に、得られた水酸化カルシウムのスラリーに、ｐＨ９．５〜１１．５の範囲となるように硝酸を添加する。これにより、水酸化カルシウムと硝酸が反応して、硝酸カルシウムとなり水溶液中に溶解する。化学反応式で示すと以下の通りである。
【００２６】
Ｃａ（ＯＨ）２＋２ＨＮＯ３→Ｃａ（ＮＯ３）２＋２Ｈ２Ｏ
【００２７】
硝酸カルシウムは水に易溶性であるため、水溶液中に溶解するが、ｐＨを９．５〜１１．５の範囲内としているので、鉄（Ｆｅ）やマグネシウム（Ｍｇ）などの不純物金属は、水酸化物の状態を維持しており、水に難溶性である。従って、次の工程Ｃで硝酸を添加して得られた溶液を濾過することにより、鉄（Ｆｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ケイ素（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）などの不純物金属を除去することができる。
【００２８】
また、工程Ｃにおいて、濾過として、限外濾過を用いているので、さらにＳｉ、Ａｌなどの不純物金属を高い精度で除去することができる。
【００２９】
工程Ｄにおいては、濾液に、リン酸アルカリまたはリン酸アンモニウムと水酸化アルカリまたは水酸化アンモニウムとを添加し、ヒドロキシアパタイトを析出させる。ここでは、濾液に、リン酸二水素ナトリウムと水酸化ナトリウムとを添加している。化学反応式で示すと、以下の通りである。
【００３０】
１０Ｃａ（ＮＯ３）２＋６ＮａＨ２ＰＯ４＋１４ＮａＯＨ→Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２＋２０ＮａＮＯ３
【００３１】
次に、工程Ｅで、ヒドロキシアパタイトが析出した溶液を、好ましくは５０℃以上に加熱し、濾過することにより、ヒドロキシアパタイトを分離する。ストロンチウム（Ｓｒ）などの金属化合物は、温度が上昇すると溶解度も高くなる。また、副生成物である硝酸ナトリウムも、温度が上昇すると、溶解度が高くなる。このため、工程Ｅにおいて、ヒドロキシアパタイトが析出した溶液を５０℃以上に加熱することにより、ストロンチウムなどの不純物金属の化合物及び硝酸ナトリウムの溶解度を高めた状態で濾過することができ、効率的に不純物を除去することができる。
【００３２】
また、工程Ｅにおいて、濾過として、限外濾過を用いることにより、より効率的に濾過することができ、さらに不純物の含有量を少なくすることができる。工程Ｅにおいて、限外濾過を用い、かつ分散液を加熱する場合、限外濾過膜の耐熱性を考慮して、加熱温度は６０℃以下とすることが好ましい。
【００３３】
本発明によれば、Ｎａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｓｒ、Ｓｉ、Ａｌなどの不純物金属の含有量を、例えば、各々２ｐｐｍ以下にすることができる。または、本発明においては、塩酸を用いていないので、塩素含有量を、例えば、０．５ｐｐｍ以下にすることができる。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明を具体的な実施例により説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３５】
＜実験１＞
（実施例１）
超高速昇温電気炉を用い、石灰石を１０００℃で３時間焼成して生石灰を生成した。その生石灰１５０ｇに８０℃の純水１５００ｇを加え、３０分間攪拌しながら水化して水酸化カルシウムスラリーを調製した。水酸化カルシウムスラリー中の水酸化カルシウムについて、不純物金属の含有量を、ＩＣＰ−ＡＥＳ分析法（島津製作所製、ＩＣＰＳ−８１００）を用いて測定した。また、塩素含有量を、イオンクロマトグラフィ法により測定した。測定結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
0005730125.tif 000002
【００３７】
水酸化カルシウム１００ｇを含む水酸化カルシウムスラリーに、室温下で、６０％硝酸を攪拌しながらｐＨが９．５になるまで添加した。
【００３８】
得られた溶液を、濾紙で濾過し、濾液を得た。なお、濾紙としては、定量濾紙５Ｃ（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製、直径１１０ｍｍ）を用いた。
【００３９】
得られた濾液について、ＵＦモジュール（膜材質：ポリスルフォン、膜内径１．４ｍｍ、分画分子量１００００）を用いて、限外濾過し、濾液を得た。
【００４０】
得られた濾液に、１モル／リットルの濃度のリン酸二水素ナトリウムを０．８リットル、及び０．５モル／リットルの濃度の水酸化ナトリウム水溶液を４．０リットルそれぞれ添加し、ヒドロキシアパタイトを析出させた。
【００４１】
次に、ヒドロキシアパタイトが析出した溶液を、８０℃に加熱した後、上記と同様の濾紙を用いて、濾過した。濾過した後、濾紙上に残ったヒドロキシアパタイトを乾燥させて、高純度ヒドロキシアパタイトを採取した。
【００４２】
（実施例２）
水酸化カルシウムスラリーに、ｐＨ１０．０になるまで硝酸を添加する以外は、上記実施例１と同様にして高純度ヒドロキシアパタイトを製造した。
【００４３】
（実施例３）
水酸化カルシウムスラリーに、ｐＨ１１．０になるまで硝酸を添加する以外は、上記実施例１と同様にして高純度ヒドロキシアパタイトを製造した。
【００４４】
（実施例４）
水酸化カルシウムスラリーに、ｐＨ１１．５になるまで硝酸を添加する以外は、上記実施例１と同様にして高純度ヒドロキシアパタイトを製造した。
【００４５】
（実施例５）
実施例２の操作において、ヒドロキシアパタイトが析出した溶液を、５０℃に加熱した後、ＵＦモジュール（膜材質：ポリスルフォン、膜内径１．４ｍｍ、分画分子量１００００）を用いて限外濾過し、ＵＦモジュール内のヒドロキシアパタイトを乾燥して、高純度ヒドロキシアパタイトを採取した。
【００４６】
（比較例１）
水酸化カルシウムスラリーに、ｐＨ９．０になるまで硝酸を添加する以外は、上記実施例１と同様にして高純度ヒドロキシアパタイトを製造した。
【００４７】
（比較例２）
水酸化カルシウムスラリーに、ｐＨ１２．０になるまで硝酸を添加する以外は、上記実施例１と同様にして高純度ヒドロキシアパタイトを製造した。
【００４８】
（比較例３）
水酸化カルシウムスラリーに、ｐＨが１０．０になるまで塩酸を添加する以外は、実施例１と同様にして高純度ヒドロキシアパタイトを製造した。
【００４９】
〔高純度ヒドロキシアパタイトの不純物含有量の測定〕
実施例１〜５及び比較例１〜３で得られた高純度ヒドロキシアパタイト中の不純物含有量を測定した。Ｎａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｓｒ、Ｓｉ、及びＡｌについては、上記と同様のＩＣＰ−ＡＥＳ分析法により測定した。Ｃｌについては、イオンクロマトグラフィ法により測定した。測定結果を表２に示す。
【００５０】
〔収率〕
実施例１〜５及び比較例１〜３において、最終的に得られた高純度ヒドロキシアパタイトの収率を、水酸化カルシウムスラリー中の水酸化カルシウムに対して算出し、表２に収率として示した。
【００５１】
【表２】
0005730125.tif 000003
【００５２】
表２に示す実施例１〜５と比較例１〜２の比較から明らかなように、水酸化カルシウムスラリーに、ｐＨ９．５〜１１．５の範囲となるように硝酸を添加することにより、不純物含有量が少ないヒドロキシアパタイトを高い収率で得られることがわかる。
【００５３】
また、実施例１〜５と比較例３との比較から明らかなように、硝酸を用いることにより、塩素含有量を少なくすることができ、かつ不純物金属の含有量の少ない高純度ヒドロキシアパタイトを、高い収率で得られることがわかる。
【００５４】
また、実施例２と実施例５との比較から明らかなように、限外濾過工程を用いることにより、不純物金属含有量をさらに低減できることがわかる。