(57)【要約】【課題】ナノオーダーの粒子サイズを有するヒドロキシアパタイト粒子、特に、レーザー光の照射により粒子同士が容易に融合可能であり、該融合後の強度が高く、う蝕治療に好適に使用可能なヒドロキシアパタイト粒子、該ヒドロキシアパタイト粒子を含有するヒドロキシアパタイト粒子分散物、及びこれらを用いた高強度のヒドロキシアパタイト膜の製造方法、並びに、該ヒドロキシアパタイト膜の製造方法に好適に使用可能なレーザー照射装置の提供。【解決手段】本発明のヒドロキシアパタイト粒子は、体積平均粒径が１〜２５ｎｍである。本発明のヒドロキシアパタイト粒子分散物は、本発明の前記ヒドロキシアパタイト粒子が溶媒中に分散されてなる。本発明のヒドロキシアパタイト膜の製造方法は、本発明の前記ヒドロキシアパタイト粒子乃至本発明の前記ヒドロキシアパタイト粒子分散物に、レーザー光を照射することを少なくとも含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
体積平均粒径が、１〜２５ｎｍであることを特徴とするヒドロキシアパタイト粒子。
【請求項２】
被レーザー光照射用ヒドロキシアパタイト粒子であって、
照射されるレーザー光の波長が、９．０〜１１．０μｍ及び２．９〜３．０μｍのいずれかであり、かつ最大照射エネルギーが、０．０１〜１００Ｊである請求項１に記載のヒドロキシアパタイト粒子。
【請求項３】
体積平均粒径が、２〜２０ｎｍである請求項１から２のいずれかに記載のヒドロキシアパタイト粒子。
【請求項４】
フッ素原子がドープされてなる請求項１から３のいずれかに記載のヒドロキシアパタイト粒子。
【請求項５】
銀、銅、亜鉛、チタン及び白金から選択される少なくとも１種の元素がドープされてなる請求項１から４のいずれかに記載のヒドロキシアパタイト粒子。
【請求項６】
歯科治療に用いられる請求項１から５のいずれかに記載のヒドロキシアパタイト粒子。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載のヒドロキシアパタイト粒子が、溶媒に分散されてなることを特徴とするヒドロキシアパタイト粒子分散物。
【請求項８】
溶媒が、水及びエタノールの少なくともいずれかである請求項７に記載のヒドロキシアパタイト粒子分散物。
【請求項９】
分散物における不純物の含有量が、該分散物に含まれる固形分のうち２．９質量％未満である請求項７から８のいずれかに記載のヒドロキシアパタイト粒子分散物。
【請求項１０】
分散物中における溶媒の含有量が２０〜９９質量％である請求項７から９のいずれかに記載のヒドロキシアパタイト粒子分散物。
【請求項１１】
請求項１から６のいずれかに記載のヒドロキシアパタイト粒子に、レーザー光を照射することを少なくとも含むことを特徴とするヒドロキシアパタイト膜の製造方法。
【請求項１２】
請求項７から１０のいずれかに記載のヒドロキシアパタイト粒子分散物に、レーザー光を照射することを少なくとも含むことを特徴とするヒドロキシアパタイト膜の製造方法。
【請求項１３】
レーザー光の波長が、９．０〜１１．０μｍ及び２．９〜３．０μｍのいずれかであり、かつ最大照射エネルギーが、０．０１〜１００Ｊである請求項１１から１２のいずれかに記載のヒドロキシアパタイト膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノオーダーの粒子サイズを有するヒドロキシアパタイト粒子、特に、レーザー光の照射により粒子同士が容易に融合可能であり、該融合後の強度が高く、う蝕治療に好適に使用可能なヒドロキシアパタイト粒子、該ヒドロキシアパタイト粒子を含有するヒドロキシアパタイト粒子分散物、及びこれらを用いたヒドロキシアパタイト膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生体材料として、リン酸カルシウム化合物、特にヒドロキシアパタイト（以下、「ＨＡＰ」と称することがある。）が注目されており、該ＨＡＰは、人工骨、人工歯等に用いられている。これは、該ＨＡＰが、高い生体親和性が有し、生体内に埋入された場合、拒否反応が生じず、天然骨、天然歯等と一体化し易いという利点を有するためである。また、前記ＨＡＰは、吸着剤としての性能も高く、医療分野以外にも、吸着剤、脱臭剤、化粧剤、光触媒、工業用触媒等の材料として、広く用いられている。
【０００３】
ところで、ヒドロキシアパタイト粒子を合成する方法としては、一般に、湿式合成法、水熱合成法、固相法、などが知られている。これらの中でも、前記湿式合成法は、高温及び高圧で反応を行うことが不要な点で、大規模な装置が不要であり、装置の操作も簡便で、しかも消費エネルギーが少なくて済むため、前記ヒドロキシアパタイト粒子の大量合成に好適である。
前記湿式合成法を用いたＨＡＰ粒子の合成方法としては、例えば、界面活性剤−水−無極性有機液体系、又は界面活性剤−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／アンモニア水溶液及び（ＮＨ４）２ＨＰＯ４／アンモニア水溶液を、それぞれ可溶化させ、これら可溶液を混合することにより、球状のＨＡＰ粒子を合成する方法が提案されている（特許文献１参照）。また、有機マトリックスに囲まれた水系溶媒内部で、反応物質供給速度を制御することにより、リン酸カルシウムナノ粒子を製造する方法が提案されている（特許文献２参照）。更に、反応時に温度を制御することにより、粒度分布幅の狭いハイドロキシアパタイトを得る方法が提案されている（特許文献３参照）。
しかしながら、これらいずれの方法を用いても、ＨＡＰ以外に有機物等の不純物を多量に含んだ分散物が生成されるため、高純度のＨＡＰ粒子を得ることが困難であり、例えば、歯科治療用途としては利用することができるものではなかった。
【０００４】
一方、歯科治療の分野では、レーザーやエアータービンを用いて、う蝕を除去した後、金銀パラジウム合金、コンポジットレジン等の充填剤を充填することにより、う蝕を治療することが一般的に行われているが、特にレーザーを用いて前記う蝕を除去すると、除去後の歯牙表面が平滑となり、前記充填剤の接着性に劣るという問題があった。
【０００５】
そこで、天然歯と一体化し易い材料として、歯におけるエナメル質の主成分であるＨＡＰを塗布し、結晶学的に一体化させる方法が提案されている。例えば、カルシウムイオン、リン酸イオン、及びヒドロキシアパタイト粉末を含み流動性を有するコーティング剤を、歯牙表面に塗布し、電磁波を照射する方法（特許文献４参照）が知られている。また、光化学反応により、カルシウム含有生成物が生じて身体組織と結合する方法が知られている（特許文献５参照）。しかし、前記特許文献４には、前記コーティング剤に含まれるヒドロキシアパタイト粉末の物性、例えば、粒子径等については何ら記載されておらず、該物性に起因する効果が不明確であり、前記特許文献５に記載の方法も同様に、前記カルシウム含有生成物の物性に起因する効果が不明確であった。
また、リン酸カルシウムと酸化カルシウムとを均一に混合した組成物を、歯患部に充填後、レーザーで加熱する方法（特許文献６参照）、レーザー光の照射により硬化作用を有するリン酸四カルシウム粉末等を含有するセメント組成物（特許文献７参照）などが開示されている。しかし、これらの特許文献に記載の組成物は、アパタイトを含まないため、天然歯との一体化には不向きであり、また、その用途も単なる充填材に限られており、天然歯との一体化を目的とするものではなかった。
更に、電磁波、レーザー等を使用しないで硬化させる方法や、そのための組成物も提案されているが（特許文献８、非特許文献１及び非特許文献２参照）、これらによると、天然歯と一体化させるには長時間を要するため、患者への負担が大きく、実用的ではなかった。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１７１１１号公報
【特許文献２】特開２００６−８４２９号公報
【特許文献３】特開２００５−２６３５８１号公報
【特許文献４】特許第３２３２２７０号公報
【特許文献５】特開平４−３００５３５号公報
【特許文献６】特開昭５７−３１８５４号公報
【特許文献７】特開平４−８３７４８号公報
【特許文献８】特開平５−９５９９３号公報
【非特許文献１】ＮＡＴＵＲＥ  ＶＯＬ．４３３  ｐ．８１９  ２００５
【非特許文献２】科学技術振興機構  地域イノベーション創出事業Ｈ１７年度採択課題「常温常圧下におけるハイドロキシアパタイト厚膜形成法の開発と新しい虫歯治療への応用」  ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｉｙａｇｉ．ｊｓｔ−ｐｌａｚａ．ｊｐ／ｋａｄａｉ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来における前記問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、ナノオーダーの粒子サイズを有するヒドロキシアパタイト粒子、特に、レーザー光の照射により粒子同士が容易に融合可能であり、該融合後の強度が高く、う蝕治療に好適に使用可能なヒドロキシアパタイト粒子、該ヒドロキシアパタイト粒子を含有するヒドロキシアパタイト粒子分散物、及びこれらを用いた高強度のヒドロキシアパタイト膜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】
【０００８】
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞  体積平均粒径が、１〜２５ｎｍであることを特徴とするヒドロキシアパタイト粒子である。該＜１＞に記載のヒドロキシアパタイト粒子においては、体積平均粒径が、１〜２５ｎｍと極めて微細であるので、例えば、レーザー光を照射すると、粒子同士が容易に融合可能であり、しかも融合後の強度が高い。
＜２＞  被レーザー光照射用ヒドロキシアパタイト粒子であって、
照射されるレーザー光の波長が、９．０〜１１．０μｍ及び２．９〜３．０μｍのいずれかであり、かつ最大照射エネルギーが、０．０１〜１００Ｊである前記＜１＞に記載のヒドロキシアパタイト粒子である。
該＜２＞に記載のヒドロキシアパタイト粒子においては、レーザー光が照射されると、前記ヒドロキシアパタイト粒子同士が、容易かつ短時間に、溶解して融合し再結晶化される。このとき、照射される前記レーザー光の波長が、９．０〜１１．０μｍ及び２．９〜３．０μｍのいずれかであるので、該レーザー光が前記ヒドロキシアパタイト粒子に効率的に吸収され、前記レーザー光の最大照射エネルギーが、０．０１〜１００Ｊの範囲内であるので、瞬時に前記ヒドロキシアパタイト粒子同士が融合される。
＜３＞  体積平均粒径が、２〜２０ｎｍである前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載のヒドロキシアパタイト粒子である。
＜４＞  フッ素原子がドープされてなる前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載のヒドロキシアパタイト粒子である。該＜４＞に記載のヒドロキシアパタイト粒子においては、前記フッ素原子がドープされているので、耐酸性に優れる。
＜５＞  銀、銅、亜鉛、チタン及び白金から選択される少なくとも１種の元素がドープされてなる前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載のヒドロキシアパタイト粒子である。該＜５＞に記載のヒドロキシアパタイト粒子においては、前記元素のいずれかがドープされているので、抗菌性に優れる。また、ドープされる元素に応じて、所望の色彩に着色することが可能である。
＜６＞  歯科治療に用いられる前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載のヒドロキシアパタイト粒子である。該＜６＞に記載のヒドロキシアパタイト粒子においては、前記レーザー光の照射により、前記ヒドロキシアパタイト粒子同士が、容易かつ短時間に、融合して再結晶化し、該融合後は強度に優れる。このため、歯科治療、例えば、う蝕の治療に用いると、迅速な治療が実現され、容易に天然歯と一体化されると共に、その接合性も良好であり、剥離乃至脱落が抑制され、しかも審美性が高く、う蝕の再発も少ない。
＜７＞  前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載のヒドロキシアパタイト粒子が、溶媒中に分散されてなることを特徴とするヒドロキシアパタイト粒子分散物である。
該＜７＞に記載のヒドロキシアパタイト粒子分散物においては、極めて微細な本発明の前記ヒドロキシアパタイト粒子が前記溶媒中に分散されているので、塗布性が良好であり、取扱い性に優れ、所定のレーザー光を照射すると、瞬時に前記ヒドロキシアパタイト粒子同士が融合され、該融合後の強度が高く、歯科治療に好適に使用可能である。
＜８＞  溶媒が、水及びエタノールの少なくともいずれかである前記＜７＞に記載のヒドロキシアパタイト粒子分散物である。
＜９＞  分散物における不純物の含有量が、該分散物に含まれる固形分のうち２．９質量％未満である前記＜７＞から＜８＞のいずれかに記載のヒドロキシアパタイト粒子分散物である。
＜１０＞  分散物中における溶媒の含有量が２０〜９９質量％である前記＜７＞から＜９＞のいずれかに記載のヒドロキシアパタイト粒子分散物である。
該＜１０＞に記載のヒドロキシアパタイト粒子分散物においては、塗布性に優れ、かつ被レーザー照射に伴う飛散が生じにくい。
＜１１＞  前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載のヒドロキシアパタイト粒子に、レーザー光を照射することを少なくとも含むことを特徴とするヒドロキシアパタイト膜の製造方法である。該＜１１＞に記載のヒドロキシアパタイト膜の製造方法においては、本発明の前記ヒドロキシアパタイト粒子に、前記レーザー光が照射されると、該ヒドロキシアパタイト粒子同士が、容易かつ短時間に、溶解して融合し再結晶化され、ヒドロキシアパタイト膜が形成される。該ヒドロキシアパタイト膜は、膜強度が高く、割れ等が生じ難い。
＜１２＞  前記＜７＞から＜１０＞のいずれかに記載のヒドロキシアパタイト粒子分散物に、レーザー光を照射することを少なくとも含むことを特徴とするヒドロキシアパタイト膜の製造方法である。該＜１２＞に記載のヒドロキシアパタイト膜の製造方法においても、本発明の前記ヒドロキシアパタイト粒子分散物に、前記レーザー光が照射されると、該ヒドロキシアパタイト粒子分散物における前記ヒドロキシアパタイト粒子同士が、容易かつ短時間に、溶解して融合し再結晶化され、ヒドロキシアパタイト膜が形成される。該ヒドロキシアパタイト膜は、膜強度が高く、割れ等が生じ難い。
＜１３＞  レーザー光の波長が、９．０〜１１．０μｍ及び２．９〜３．０μｍのいずれかであり、かつ最大照射エネルギーが、０．０１〜１００Ｊである前記＜１１＞から＜１２＞のいずれかに記載のヒドロキシアパタイト膜の製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、従来における前記諸問題を解決でき、ナノオーダーの粒子サイズを有するヒドロキシアパタイト粒子、特に、レーザー光の照射により粒子同士が容易に融合可能であり、該融合後の強度が高く、う蝕治療に好適に使用可能なヒドロキシアパタイト粒子、該ヒドロキシアパタイト粒子を含有するヒドロキシアパタイト粒子分散物、及びこれらを用いた高強度のヒドロキシアパタイト膜の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（ヒドロキシアパタイト粒子）
本発明のヒドロキシアパタイト粒子（以下、単に「ＨＡＰ粒子」と称することがある。）は、体積平均粒径が１〜２５ｎｍであり、主成分が、Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２、で表されるリン酸カルシウムであり、生体適合性が良好で、骨、歯等に多く含まれている。
前記ＨＡＰ粒子としては、体積平均粒径が１〜２５ｎｍである限り、その形状、構造、などについては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００１１】
前記ＨＡＰ粒子の体積平均粒径としては、一次粒子の体積平均粒径が、１〜２５ｎｍであることが必要であり、２〜２０ｎｍが好ましく、３〜１５ｎｍがより好ましい。
前記ＨＡＰ粒子の体積平均粒径が、１〜２５ｎｍであると、該ＨＡＰ粒子にレーザー光が照射された場合、前記ＨＡＰ粒子同士が、短時間で焼結及び一体化される。なお、前記ＨＡＰ粒子は、前記レーザー光が照射された後に結晶化すればよく、必ずしも粒子の状態にて結晶である必要はなく、アモルファス状態であってもよい。
前記ＨＡＰ粒子の体積平均粒径の測定は、例えば、加速電圧２００ｋＶの電子顕微鏡を用い、５００個の前記ＨＡＰ粒子（一次粒子）について観測して測定した体積粒径のそれぞれを算術平均することにより求めることができる。
【００１２】
前記ＨＡＰ粒子には、フッ素原子がドープされているのが好ましい。この場合、前記ＨＡＰ粒子の耐酸性が向上し、例えば、前記ＨＡＰ粒子を歯科治療に用いる場合、う蝕に対する耐性が高まるため、う蝕の再発抑制効果が発揮される。
前記フッ素原子は、前記ＨＡＰ粒子の一部、例えば、前記ＨＡＰ粒子におけるＯＨ基と置換することによりドープすることができる。この場合、前記ＨＡＰ粒子は、Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）（２−ｘ）Ｆｘ、で表され、ｘとしては、０．５〜２．０が好ましく、１．０〜２．０がより好ましい。
【００１３】
また、前記ＨＡＰ粒子には、銀、銅、亜鉛、チタン及び白金から選択される少なくとも１種の元素がドープされているのが好ましい。この場合、前記ＨＡＰ粒子に抗菌性が付与され、例えば、前記ＨＡＰ粒子を歯科治療に用いる場合、う蝕の再発抑制効果の向上、口臭及び口内炎の発生の抑制等を図ることができる。また、前記元素により、前記ＨＡＰ粒子の色を、歯科患者の歯牙の色、嗜好に応じた色等に調整することができ、更には、天然歯と類似する色に調整することができる。
【００１４】
前記元素は、前記ＨＡＰ粒子の一部、例えば、前記ＨＡＰ粒子におけるＣａの一部と置換することによりドープすることができる。
前記元素のドープ量としては、特に制限はなく、各元素の固溶限界を超えない範囲、即ち、ヒドロキシアパタイトの結晶構造を破壊しない量であれば、前記元素の種類に応じて適宜選択することができるが、例えば、それぞれの元素（金属）が、Ｃａに対して５０ｍｏｌ％以下であるのが好ましく、２５ｍｏｌ％以下が特に好ましい。
前記元素のドープ量が、５０ｍｏｌ％を超えると、前記ヒドロキシアパタイトの結晶構造を維持するのが困難となり、副生成物を生成し易くなるだけでなく、審美性の面で天然歯とは、かけ離れた色を呈することがある。
【００１５】
前記ＨＡＰ粒子は、被レーザー光照射用ヒドロキシアパタイト粒子（レーザー光が照射されることを目的としたヒドロキシアパタイト粒子）であるのが好ましい。この場合、前記ＨＡＰ粒子に前記レーザー光が照射されると、前記ＨＡＰ粒子同士が、容易かつ短時間に、溶解して融合し再結晶化される。また、融合後のＨＡＰ粒子は、強度が高い。
【００１６】
前記被レーザー光照射用ＨＡＰ粒子に照射される、前記レーザー光の波長としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、９．０〜１１．０μｍ及び２．９〜３．０μｍのいずれかであるのが好ましい。
前記レーザー光の波長が、９．０〜１１．０μｍでは、前記ＨＡＰ粒子中のリン酸基（ＰＯ４）３−の吸収ピークに、２．９〜３．０μｍでは、前記ＨＡＰ粒子中の水酸基（ＯＨ）−の吸収ピークに、それぞれ対応するため、前記レーザー光が前記ＨＡＰ粒子に効率的に吸収される。
ここで、前者の場合には、例えばＣＯ２ガスレーザー（波長１０．６μｍ）、後者の場合には、例えばＥｒ：ＹＡＧレーザー（波長２．９４μｍ）、などの単色発光するレーザーを、それぞれ好適に使用することができる。
また、遠赤外線から赤外線まで広帯域に発光する光源に、それぞれの波長のみを透過可能なフィルタを設置して照射することもできる。この場合、特異的に前記ＨＡＰ粒子同士が融合されて形成される融合物の硬度、強度等を向上させることができる。
【００１７】
前記レーザー光の照射態様としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、パルス状であってもよいし、連続して行ってもよいが、前記ＨＡＰ粒子を塗布する基材に熱的なダメージを必要以上に与えず、しかも瞬時に粒子を融合させることができる点で、パルス状であるのが好ましい。
前記レーザー光がパルス状に照射される場合、前記レーザー光の最大照射エネルギーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．０１〜１００Ｊが好ましく、０．０５〜３５Ｊがより好ましく、０．１〜３０Ｊが特に好ましい。本発明の前記ＨＡＰ粒子においては、前記ＨＡＰ粒子同士が、このような照射エネルギーで短時間に融合される。
また、このときの繰返し周波数としては、１Ｈｚ〜１００ＭＨｚが好ましく、パルス幅としては、０．０１〜２０ｍｓが好ましく、０．０５〜１０ｍｓがより好ましく、０．１〜２ｍｓが特に好ましい。
前記最大照射エネルギー、前記繰返し周波数、前記パルス幅が、好適な数値範囲の上限値を超えると、前記ＨＡＰ粒子がアブレーションを起こしてしまい、ヒドロキシアパタイトとして結晶化することができないことがある一方、下限値未満であると、前記ＨＡＰ粒子の焼結及び結晶化（一体化）が起こらないことがある。
【００１８】
本発明の前記ヒドロキシアパタイト粒子の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、後述する本発明のヒドロキシアパタイト粒子分散物を製造すると、該ＨＡＰ粒子分散物中に前記ＨＡＰ粒子が生成され、該ＨＡＰ粒子分散物における溶媒を完全に蒸発させると、粉状の前記ＨＡＰ粒子が得られる。
【００１９】
（ヒドロキシアパタイト粒子分散物）
本発明のヒドロキシアパタイト粒子分散物（以下、単に「ＨＡＰ粒子分散物」と称することがある。）は、本発明の前記ヒドロキシアパタイト粒子が溶媒に分散されてなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の成分を含有してなる。
前記ヒドロキシアパタイト粒子分散物においては、体積平均粒径が１〜２５ｎｍと極めて微細な本発明の前記ヒドロキシアパタイト粒子を含有しているので、塗布性が良好であり、取扱い性に優れる。なお、本発明の前記ヒドロキシアパタイト粒子の詳細については、上述した通りである。
【００２０】
前記ＨＡＰ粒子の前記ＨＡＰ粒子分散物における含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．１〜８０質量％が好ましい。
前記ＨＡＰ粒子の含有量が、０．１質量％未満であると、塗布性や取扱い性が低下することがあり、８０質量％を超えると、粒子同士が凝集しやすく、粒子の分散安定性が低下することがある。
【００２１】
前記溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、水及びエタノールの少なくともいずれかであるのが好ましい。これらの溶媒は、人体に対する毒性が少ない又は殆ど有していないため、安全性が高く、しかも蒸発速度が速いため、迅速なＨＡＰ膜の形成（例えば、歯科治療）を行うことができる。
【００２２】
前記溶媒の前記ＨＡＰ粒子分散物における含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、２０〜９９質量％が好ましい。
前記溶媒の含有量が、２０質量％未満であると、粘度が高くなり過ぎて塗布性が悪化することがあり、９９質量％を超えると、前記ＨＡＰ粒子分散物を塗布した後、レーザーを照射した際に溶媒が急激な蒸発を起こし分散物が飛散してしまうことがある。
分散物に含有される溶媒量の測定方法は、特に制限はないが、特に水やエタノールが溶媒の場合は、１００〜１５０℃程度の恒温乾燥器にて乾燥させて溶媒を蒸発させ、乾燥前後の重量を測定することで、測定することができる。
【００２３】
前記ＨＡＰ粒子分散物には、Ｃａ２＋イオン、ＰＯ４３−イオンなどが存在していてもよい。これらのイオンの存在比としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記ＨＡＰ粒子も含めて、前記ＨＡＰ粒子分散物中に含まれるＣａとＰとのモル比（Ｃａ／Ｐ）が、１．６〜１．７であるのが好ましい。
前記ＨＡＰ粒子分散物中には少なくともＨＡＰ粒子及び必要であればＨＡＰ粒子を構成するイオン、さらには溶媒が含まれるが、その他の不純物については、該分散物に含まれる固形分のうち２．９質量％未満であることが好ましく、２質量％未満であることがさらに好ましい。不純物含有量については、通常の化学的な測定法を用いることができる。例えば有機物の含量については、熱重量（ＴＧ）分析における重量減少で測定することができ、無機物の含量については、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析で測定することができる。
【００２４】
本発明の前記ＨＡＰ粒子分散物の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Ｃａ源として、硝酸カルシウム、酢酸カルシウム、塩化カルシウム、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、アルギン酸カルシウム、カルシウムメトキシド等のカルシウム化合物から選ばれる化合物を、溶媒に溶解乃至懸濁させた溶液と、リン酸源として、リン酸、リン酸アンモニウム、リン酸水素アンモニウム、リン酸カリウム、リン酸ナトリウム等から選ばれる化合物を、溶媒に溶解乃至懸濁させた溶液とを混合させることにより、製造することができる。
その際の混合条件としては、例えば、ｐＨを８以上、より好ましくは９以上に設定して混合するのが好ましい。また、温度としては、前記溶媒が凝結しない範囲の低温で混合するのが好ましく、４０℃以下が好ましく、３０℃以下がより好ましい。
また、前記溶媒、前記Ｃａ源、及び前記リン酸源のほかに、生成する粒子の成長を抑制する有機化合物を添加しておくこともできる。該有機化合物としては、例えば、リシン、グリシン、アスパラギン、クリアチン、アラニン、セリン、及びこれらの酸又は塩基との塩、並びにこれらの混合物が挙げられる。また、その他の水溶性ポリマー（ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ゼラチン等）も好適に使用可能である。
更に、前記フッ素原子をドープする態様では、フッ化カルシウム、フッ化ナトリウム等のフッ素源を共存させることによりドープすることが可能であるが、前記ＨＡＰ粒子を形成させた後で、フッ素源を含む溶媒と混合することによってもドープすることが可能である。これは、前記ハイドロキシアパタイトの構造中の水酸基が、フッ素等の陰イオンと容易にイオン交換可能であるためである。同様な理由から、銀、銅、亜鉛、チタン、白金等の抗菌性金属に関しても、容易にドープすることが可能である。それぞれの金属源としては、少なくとも硝酸基を一つ有する金属塩、少なくともアルコキシド等の有機基を一つ有する金属塩、少なくともアミド基を一つ有する金属塩、などが好適に使用可能である。
【００２５】
〔用途〕
本発明の前記ヒドロキシアパタイト粒子、及び該ヒドロキシアパタイト粒子を含有する本発明の前記ヒドロキシアパタイト粒子分散物は、ヒドロキシアパタイト膜の製造に好適に使用可能であるほか、歯科治療に好適に使用可能であり、具体的には、う蝕除去後の充填用材料として特に好適に使用することができる。
【００２６】
以下、本発明の前記ＨＡＰ粒子乃至前記ＨＡＰ粒子分散物の歯科治療への使用例を説明する。
まず、歯におけるう蝕部位を除去し、窩洞を形成する（窩洞形成工程）。次に、該窩洞に、本発明の前記ヒドロキシアパタイト粒子乃至本発明の前記ヒドロキシアパタイト粒子分散物を充填させる（ＨＡＰ粒子充填工程）。更に、前記ヒドロキシアパタイト粒子の充填部位にレーザー光を照射し、前記ヒドロキシアパタイト粒子同士を焼結及び一体化させる（ＨＡＰ粒子焼結工程）。
【００２７】
前記窩洞形成工程における、前記う蝕部位の除去方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、エアータービン、マイクロモーター等の回転切削器具により前記う蝕部位を除去する方法、研磨粒子を高速で噴射して前記う蝕部位を除去する方法、レーザー光を照射することにより、非接触の状態で前記う蝕部位を除去する方法、などが挙げられる。これらの中でも、不快音や振動等がなく、ほぼ無痛で行うことができ、前記う蝕部位以外の天然歯を切削することが少ない点で、レーザー光を照射する方法が好ましい。
前記レーザー光の照射による前記う蝕部位の除去方法としては、例えば、「歯科ジャーナル  ２７（２）巻：ｐ．１５１〜１５９  １９８８年−歯牙硬組織へのレーザーの応用」に記載されている方法が好適に挙げられる。
【００２８】
前記ＨＡＰ粒子充填工程における、前記ＨＡＰ粒子の充填方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、前記ＨＡＰ粒子を噴射させる方法や前記ＨＡＰ粒子分散物を塗布する方法等を挙げることができるが、ＨＡＰ粒子分散物を塗布する方法が好ましい。
前記ＨＡＰ粒子分散物を塗布する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、チューブ、注射器等の容器から吐出させて塗布する方法が好ましい。
また、前記ＨＡＰ粒子分散物を塗布した後に、該ＨＡＰ粒子分散物中の前記溶媒が適度に揮発するまで乾燥させてもよい。
【００２９】
前記ＨＡＰ粒子焼結工程における、前記レーザー光の照射は、公知のレーザー光発生装置を用いて行うことができるが、後述するレーザー照射装置を好適に使用することができる。
前記レーザー光の照射条件としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、上述した、前記ＨＡＰ粒子が前記被レーザー光照射用ＨＡＰ粒子である場合と同様の条件で行うのが好ましい。
また、前記レーザー光は、直線偏光の形で治療表面に平行な偏光で照射するのが好ましい。この場合、前記ＨＡＰ粒子表面でのレーザー光の反射率を低減することができ、照射効率を向上させることができる。
【００３０】
以上の工程により、前記う蝕の治療を行うことができるが、形成する前記窩洞が大きい場合、前記ＨＡＰ粒子充填工程及び前記ＨＡＰ粒子焼結工程を、繰返し行うのが好ましい。
本発明の前記ＨＡＰ粒子乃至本発明の前記ＨＡＰ粒子分散物を用いると、前記レーザー光の照射により、前記ＨＡＰ粒子同士が短時間で融合可能であり、しかも融合後の強度が高いので、前記う蝕を除去して形成した前記窩洞に、前記ＨＡＰ粒子を充填させて一体化させることができ、天然歯でよく見られるような亀裂、剥がれ等の発生が抑制される。このため、う蝕菌の発生の原因となる酸の浸入を防止し、う蝕予防を行うことができると共に、歯牙の磨耗を抑制することができ、生体適合性、審美性も良好である。
【００３１】
なお、従来の歯科治療では、前記う蝕除去後の充填用材料として、合金系充填材、レジン系充填材などが用いられている。この場合、前記う蝕の除去後に、型取りを行うことが必要となることがあり、また、前記充填用材料を固定するための接着剤の塗布が必須となる。該接着剤により前記充填用材料を固定した場合、該充填用材料が剥がれ易く、前記う蝕の再発の可能性が高く、生体適合性が低く、しかも使用する充填用材料によっては審美性が悪いという問題がある。
【００３２】
本発明の前記ヒドロキシアパタイト粒子及び本発明の前記ヒドロキシアパタイト粒子分散物によると、前記ヒドロキシアパタイト粒子の粒子サイズがナノオーダーであるので、レーザー光が照射されると、前記ヒドロキシアパタイト粒子同士が、容易かつ短時間に、溶解して融合し再結晶化され、しかも該融合後の強度が高い。
このため、以下の本発明のヒドロキシアパタイト膜の製造に好適に使用可能であり、医療用途、特に歯科治療に好適に使用可能である。
【００３３】
（ヒドロキシアパタイト膜の製造方法）
本発明のヒドロキシアパタイト膜の製造方法は、本発明の前記ヒドロキシアパタイト粒子（ＨＡＰ粒子）乃至本発明の前記ヒドロキシアパタイト粒子分散物（ＨＡＰ粒子分散物）に、レーザー光を照射することを少なくとも含み、更に必要に応じて適宜選択したその他の工程を含む。
なお、本発明の前記ヒドロキシアパタイト粒子、及び本発明の前記ヒドロキシアパタイト粒子分散物の詳細については、上述した通りである。
本発明のヒドロキシアパタイト膜の製造方法においては、前記ＨＡＰ粒子にレーザー光を照射する方法、前記ＨＡＰ粒子分散物にレーザー光を照射する方法のいずれも採用することができるが、前記ＨＡＰ粒子分散物にレーザー光を照射する方法がより好ましい。溶媒を有しないＨＡＰ粒子にレーザー光を照射すると、ＨＡＰ粒子が飛散してしまうことがあるためである。
【００３４】
前記レーザー光の照射は、公知のレーザー光発生装置を用いて行うことができるが、後述するレーザー装置を好適に使用することができる。
レーザー光の照射条件としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、上述した、本発明の前記ＨＡＰ粒子が前記被レーザー光照射用ＨＡＰ粒子である場合と同様の条件で行うのが好ましく、特に、レーザー光の波長としては、９．０〜１１．０μｍ及び２．９〜３．０μｍのいずれかであり、かつ最大照射エネルギーとしては、０．０１〜１００Ｊが好ましく、０．０５〜３５Ｊがより好ましく、０．１〜３０Ｊが特に好ましい。
前記レーザー光の波長が、９．０〜１１．０μｍでは、前記ＨＡＰ粒子中のリン酸基（ＰＯ４）３−の吸収ピークに、２．９〜３．０μｍでは、前記ＨＡＰ粒子中の水酸基（ＯＨ）−の吸収ピークに、それぞれ対応するため、前記レーザー光が前記ＨＡＰ粒子に効率的に吸収される。
また、本発明においては、前記最大照射エネルギーは、比較的小さくても、充分に前記ＨＡＰ粒子同士が融合されるが、前記レーザー光の最大照射エネルギーが、０．０１Ｊ未満であると、前記ＨＡＰ粒子の焼結及び結晶化（一体化）が起こらないことがある。一方、１００Ｊを超えると、前記ＨＡＰ粒子がアブレーションを起こしてしまい、ヒドロキシアパタイトとして結晶化することができないことがある。
【００３５】
前記その他の工程としては、例えば、前記ＨＡＰ粒子を基材上に噴射する工程、前記ＨＡＰ粒子分散物を基材上に塗布する工程などが挙げられる。
前記基材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる、金属材料、無機材料、有機材料などが挙げられるが、歯科治療用途の場合、歯（う蝕歯）であるのが好ましい。
なお、前記噴射の方法、前記塗布の方法、条件、塗布厚みなどについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
また、前記ＨＡＰ粒子分散物の塗布後は、該ＨＡＰ粒子分散物中の前記溶媒が適度に揮発するまで乾燥させてもよい。
【００３６】
本発明の前記ヒドロキシアパタイト膜の製造方法により得られ、前記ヒドロキシアパタイト粒子同士が融合して形成されたヒドロキシアパタイト膜の硬度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、磨耗を抑制することができる点で、１００Ｈｖ以上が好ましく、３００Ｈｖ以上がより好ましい。
前記硬度は、例えば、ビッカース硬度計（「ＨＭＶ−２０００」；（株）島津製作所製）を用いて測定することができ、測定条件としては、例えば、試験加重３００ｇｆ、加重保持時間１５秒間、対面角１３６°のダイヤモンド正四角錐圧子により測定することができる。
【００３７】
前記ヒドロキシアパタイト膜自体の強度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、割れ等を抑制することができる点で、１００ＭＰａ以上が好ましく、３００ＭＰａ以上がより好ましい。
前記膜の強度は、例えば、インストロン万能試験機「５５５０」；インストロン社製）を用いて、クロスヘッドスピード２ｍｍ／分で、圧縮強度として測定することができる。
また、前記ヒドロキシアパタイト膜と前記基材との接合強度としては、例えば、ブラッシングによる耐久性試験により測定することができ、前記基材が歯である場合、ブラシ移動速度１５０ｒｅｖ／ｍｉｎ、荷重２００ｇ、ブラッシング距離３００ｍｍで行ったとき、ブラッシング回数が１００回以上でも、前記ヒドロキシアパタイト膜が、前記歯から剥離しないのが好ましい。
【００３８】
本発明の前記ヒドロキシアパタイト膜の製造方法によると、硬度及び強度の高いヒドロキシアパタイト膜を効率的に製造することができる。
【００３９】
（レーザー照射装置）
また、本発明に用いうるレーザー照射装置は、レーザー照射部を少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の部材乃至手段を有してなる。
【００４０】
前記レーザー照射部としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、レーザー光源とレンズとを少なくとも有しているのが好ましい。
前記レーザー光源としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、ＣＯ２ガスレーザー、Ｅｒ：ＹＡＧレーザー、などが好適に挙げられる。
また、本発明の前記レーザー照射装置を用いて歯科治療を行う場合、前記レーザー光源としては、例えば、「歯科用レーザー臨床まるごと大辞典」；渡辺久（東京医科歯科大学大学院）、西山俊夫（神奈川県・開業）、津田忠政（東京都・開業）、デンタルダイヤモンド社（２００３年）、に記載の歯科用レーザーが挙げられる。
【００４１】
前記レーザー照射部から出射されるレーザー光の波長としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、９．０〜１１．０μｍ及び２．９〜３．０μｍのいずれかであるのが好ましい。
前記レーザー光の波長が、９．０〜１１．０μｍでは、前記ＨＡＰ粒子中のリン酸基（ＰＯ４）３−の吸収ピークに、２．９〜３．０μｍでは、前記ＨＡＰ粒子中の水酸基（ＯＨ）−の吸収ピークに、それぞれ対応するため、前記レーザー光が前記ＨＡＰ粒子に効率的に吸収される。
ここで、前者の場合には、前記ＣＯ２ガスレーザー（波長１０．６μｍ）、後者の場合には、前記Ｅｒ：ＹＡＧレーザー（波長２．９４μｍ）、などの単色発光するレーザーを、それぞれ好適に使用することができる。
【００４２】
前記レーザー光の照射態様としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、パルス状であってもよいし、連続であってもよいが、前記ＨＡＰ粒子を噴射、又は前記ＨＡＰ粒子分散物を塗布する基材に熱的なダメージを必要以上に与えず、しかも瞬時に粒子を融合させることができる点で、パルス状であるのが好ましい。
前記レーザー光がパルス状に照射される場合、前記レーザー光の最大照射エネルギーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、０．０１〜１００Ｊが好ましく、０．０５〜３５Ｊがより好ましく、０．１〜３０Ｊが特に好ましい。本発明の前記ヒドロキシアパタイト膜の製造方法においては、本発明の前記ヒドロキシアパタイト粒子同士が、このような照射エネルギーで短時間に融合される。
また、このときの繰返し周波数としては、１Ｈｚ〜１００ＭＨｚが好ましく、パルス幅としては、０．０１〜２０ｍｓが好ましく、０．０５〜１０ｍｓがより好ましく、０．１〜２ｍｓが特に好ましい。
前記最大照射エネルギー、前記繰返し周波数、前記パルス幅が、好適な数値範囲の上限値を超えると、前記ＨＡＰ粒子がアブレーションを起こしてしまい、ヒドロキシアパタイトとして結晶化することができないことがある一方、下限値未満であると、前記ＨＡＰ粒子の焼結及び結晶化（一体化）が起こらないことがある。
【００４３】
前記レンズとしては、前記レーザー光の照射面積を拡大させる機能を有するものであってもよいし、前記レーザー光を集光させることにより、照射面積を縮小させる機能を有するものであってもよい。
【００４４】
前記その他の手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、公知のレーザー照射装置における各種手段、例えば、前記レーザー光を照射する時間を制御する機能を有する、照射時間制御手段などが挙げられる。
前記その他の部材としては、特に制限はなく、公知のレーザー照射装置における各種部材、例えば、フィルタなどが挙げられる。
前記レーザー光源として、遠赤外線から赤外線まで広帯域に発光する光源を用い、それぞれの波長のみを透過可能なフィルタを備えることにより、特異的に前記ＨＡＰ粒子同士が融合されて形成される融合膜（前記ヒドロキシアパタイト膜）の硬度、強度等を向上させることができる。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。
【００４６】
（実施例１）
−ヒドロキシアパタイト粒子分散物の調製−
酢酸カルシウム１水和物１７．６２ｇを、５００ｍｌの脱イオン水に溶解した。完全に溶解後、２８質量％ＮＨ４ＯＨ水溶液をゆっくりと添加し、ｐＨ９の塩基性に調整することにより、塩基性カルシウム水溶液を得た。次いで、リン酸５．８８ｇを、５００ｍｌの脱イオン水に溶解し、完全に溶解後、２８質量％ＮＨ４ＯＨ水溶液をゆっくりと添加し、ｐＨ９の塩基性に調整した溶液を、前記塩基性カルシウム水溶液に添加することにより、ヒドロキシアパタイト（ＨＡＰ）ナノ粒子を生成させた。これらの操作は、総て窒素雰囲気中で行った。その際、２８質量％ＮＨ４ＯＨ水溶液を同時に添加することにより、ｐＨを１０に維持した。
次いで、限外ろ過を複数回繰り返すことにより、前記ＨＡＰナノ粒子を含む懸濁液を濃縮し、ＨＡＰナノ粒子分散物を得た。得られたＨＡＰナノ粒子分散物中のＨＡＰナノ粒子について、加速電圧２００ｋＶの電子顕微鏡を用い、５００個の一次粒子を観測して測定したそれぞれの粒子の体積粒径の算術平均を求めたところ、体積平均粒径は、２１ｎｍであった。また、該分散液の溶媒である水を乾燥させ、ＴＧ分析を行ったところ、固形分に含まれる有機物の含有量は１．４質量％であった。さらに該固形分を酸性水溶液に溶解し、ＩＣＰ発光分析を行ったところ、ＣａとＰ以外の無機物の含有量は０．５質量％であった。さらに得られた分散物を１２０℃の恒温乾燥器中で６時間乾燥させて溶媒を蒸発させ、その前後の重量から見積もった分散物中の溶媒の量は約７０％であった。
【００４７】
（実施例２）
−ヒドロキシアパタイト粒子分散物の調製−
硝酸カルシウム４水和物２３．６１ｇを、５００ｍｌの脱イオン水に溶解した。完全に溶解後、２８質量％ＮＨ４ＯＨ水溶液をゆっくりと添加し、ｐＨ１２の塩基性に調整することにより、塩基性カルシウム水溶液を得た。次いで、リン酸水素二アンモニウム７．９３ｇを、５００ｍｌの脱イオン水に溶解し、完全に溶解後、２８％質量ＮＨ４ＯＨ水溶液をゆっくりと添加し、ｐＨ１２の塩基性に調整した溶液を、前記塩基性カルシウム水溶液に添加することにより、ヒドロキシアパタイト（ＨＡＰ）ナノ粒子を生成させた。これらの操作は、総て窒素雰囲気中で行った。その際、２８質量％ＮＨ４ＯＨ水溶液を同時に添加することにより、ｐＨを１２に維持した。
次いで、限外ろ過を複数回繰り返すにより、前記ＨＡＰナノ粒子を含む懸濁液を濃縮し、ＨＡＰナノ粒子分散物を得た。得られたＨＡＰナノ粒子分散物中のＨＡＰナノ粒子について、加速電圧２００ｋＶの電子顕微鏡を用い、５００個の一次粒子を観測して測定したそれぞれの粒子の体積粒径の算術平均を求めたところ、体積平均粒径は、９ｎｍであった。また、該分散液の溶媒である水を乾燥させ、ＴＧ分析を行ったところ、固形分に含まれる有機物の含有量は１．５質量％であった。さらに該固形分を酸性水溶液に溶解し、ＩＣＰ発光分析を行ったところ、ＣａとＰ以外の無機物の含有量は０．３質量％であった。さらに得られた分散物を１２０℃の恒温乾燥器中で６時間乾燥させて溶媒を蒸発させ、その前後の重量から見積もった分散物中の溶媒の量は約６５％であった。
【００４８】
（比較例１）
−ヒドロキシアパタイト粒子分散物の調製−
塩化カルシウム２水和物１４．７０ｇとリン酸５．８８ｇとを、５００ｍｌの脱イオン水に溶解した後、ｐＨが９になるまで２８質量％ＮＨ４ＯＨ水溶液を添加することにより、ヒドロキシアパタイト（ＨＡＰ）ナノ粒子を生成させた。これらの操作は、総て窒素雰囲気中で行った。
次いで、限外ろ過を複数回繰り返すことにより、前記ＨＡＰナノ粒子を含む懸濁液を濃縮し、ＨＡＰナノ粒子分散物を得た。得られたＨＡＰナノ粒子分散物中のＨＡＰナノ粒子について、加速電圧２００ｋＶの電子顕微鏡を用い、５００個の一次粒子を観測して測定したそれぞれの粒子の体積粒径の算術平均を求めたところ、体積平均粒径は、３５ｎｍであった。また、該分散液の溶媒である水を乾燥させ、ＴＧ分析を行ったところ、固形分に含まれる有機物の含有量は２．１質量％であった。さらに該固形分を酸性水溶液に溶解し、ＩＣＰ発光分析を行ったところ、ＣａとＰ以外の無機物の含有量は０．８質量％であった。さらに得られた分散物を１２０℃の恒温乾燥器中で６時間乾燥させて溶媒を蒸発させ、その前後の重量から見積もった分散物中の溶媒の量は約７０質量％であった。
【００４９】
（実施例３）
−ヒドロキシアパタイト粒子分散物の調製−
硝酸カルシウム４水和物２３．６１ｇを、５００ｍｌの脱イオン水に溶解した。完全に溶解後、２８質量％ＮＨ４ＯＨ水溶液をゆっくりと添加し、ｐＨ６の塩基性に調整することにより、塩基性カルシウム水溶液を得た。次いで、リン酸水素二アンモニウム７．９３ｇとフッ化アンモニウム０．３７ｇとを、５００ｍｌの脱イオン水に溶解し、完全に溶解後、２８質量％ＮＨ４ＯＨ水溶液をゆっくりと添加し、ｐＨ６の塩基性に調整した溶液を、前記塩基性カルシウム水溶液に添加することにより、フッ素ドープＨＡＰナノ粒子（Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）Ｆ）を生成させた。これらの操作は、総て窒素雰囲気中で行った。その際、２８質量％ＮＨ４ＯＨ水溶液を同時に添加することにより、ｐＨを６に維持した。
次いで、限外ろ過を複数回繰り返すことにより、前記フッ素ドープＨＡＰナノ粒子を含む懸濁液を濃縮し、フッ素ドープＨＡＰナノ粒子分散物を得た。得られたＨＡＰナノ粒子分散物中のＨＡＰナノ粒子について、加速電圧２００ｋＶの電子顕微鏡を用い、５００個の一次粒子を観測して測定したそれぞれの粒子の体積粒径の算術平均を求めたところ、体積平均粒径は、８ｎｍであった。また、該分散液の溶媒である水を乾燥させ、ＴＧ分析を行ったところ、固形分に含まれる有機物の含有量は２．１質量％であった。さらに該固形分を酸性水溶液に溶解し、ＩＣＰ発光分析を行ったところ、Ｃａ、ＰおよびＦ以外の無機物の含有量は０．５質量％であった。さらに得られた分散物を１２０℃の恒温乾燥器中で６時間乾燥させて溶媒を蒸発させ、その前後の重量から見積もった分散物中の溶媒の量は約７０質量％であった。
【００５０】
（実施例４）
−ヒドロキシアパタイト粒子分散物の調製−
実施例３において、リン酸水素アンモニウム及びフッ化アンモニウムのほかに、硝酸銀を０．８５ｇ添加した以外は、実施例３と同様にしてＨＡＰナノ粒子（Ｃａ９．５Ａｇ０．５（ＰＯ４）６（ＯＨ）Ｆ）分散物を調製した。得られたＨＡＰナノ粒子分散物中のＨＡＰナノ粒子の体積平均粒径は、８ｎｍであった。また該分散物における不純物の含有量をＴＧ及びＩＣＰ発光分析を用いて定量したところ、有機物が２．２質量％、無機物が０．５質量％であった。さらに得られた分散物を１２０℃の恒温乾燥器中で６時間乾燥させて溶媒を蒸発させ、その前後の重量から見積もった分散物中の溶媒の量は約６８質量％であった。
【００５１】
（実施例５）
−ヒドロキシアパタイト膜の製造−
実施例１〜４及び比較例１で得られたＨＡＰ粒子分散物を、ガラス基材上に塗布した後、レーザー照射装置によりレーザー光を照射し、ヒドロキシアパタイト（ＨＡＰ）膜を形成した。ここで、レーザー照射条件は、ＣＯ２ガスレーザー（波長１０．６μｍ）、ビーム径１．５ｃｍ、出力３５Ｊ、パルス幅０．８ｍｓ、全体照射時間２秒間で行った。
【００５２】
得られた各ＨＡＰ膜の断面を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて観察したところ、実施例１〜４のＨＡＰ粒子分散物により形成されたＨＡＰ膜では、ＨＡＰ粒子同士が融合しており、ＨＡＰ粒子間の境界が観られなかったのに対し、比較例１のＨＡＰ粒子分散物により形成されたＨＡＰ膜では、ＨＡＰ粒子の粒子径が大きいため、ＨＡＰ粒子同士が完全に融合しておらず、ＨＡＰ粒子間の境界が明瞭であった。
【００５３】
更に、前記レーザー照射条件において、全体照射時間を更に短縮し、１秒間に変えてＨＡＰ膜を形成したところ、実施例２〜４のＨＡＰ粒子分散物により形成されたＨＡＰ膜では、ＨＡＰ粒子間の境界が観察されず、短時間でＨＡＰ粒子同士が融合することが判った。
【００５４】
（実施例６）
−ヒドロキシアパタイト膜の製造−
実施例１〜４及び比較例１で得られたＨＡＰ粒子分散物を、ガラス基材上に塗布した後、レーザー照射装置によりレーザー光を照射し、ヒドロキシアパタイト（ＨＡＰ）膜を形成した。ここで、レーザー照射条件は、Ｎｄ；ＹＡＧレーザー（波長１．０６μｍ）、ビーム径１．５ｃｍ、出力１００Ｊ、パルス幅０．８ｍｓ、全体照射時間２秒間で行った。
【００５５】
実施例１〜４の粒子を用いた場合には、ＨＡＰ粒子同士が融合している様子は観察されたが、一部、アブレーションを起こしており、膜として欠損部分があった。照射するレーザー光の波長が１．０６μｍの本実施例では、充分に粒子が融合していなかったことから、実施例５の炭酸ガスレーザー（波長１０．６μｍ）を用いた方が、ＨＡＰ膜の形成には適していることが示唆された。一方、比較例１の粒子では殆どＨＡＰ粒子同士が融合している様子が観られず、膜表面はボロボロで、手で触るだけで基材から剥がれ落ちる程度であった。
【００５６】
（実施例７）
−ヒドロキシアパタイト膜の製造−
実施例１〜４及び比較例１で得られたＨＡＰ粒子分散物を、ガラス基材上に塗布した後、レーザー照射装置によりレーザー光を照射し、ヒドロキシアパタイト（ＨＡＰ）膜を形成した。ここで、レーザー照射条件は、ＣＯ２ガスレーザー（波長１０．６μｍ）、ビーム径１．５ｃｍ、出力９５Ｊ、パルス幅０．８ｍｓ、全体照射時間２秒間で行った。
【００５７】
〔硬度及び強度〕
得られた各ＨＡＰ膜の硬度については、ビッカース硬度計「ＨＭＶ−２０００」；（株）島津製作所製）を用い、試験加重３００ｇｆ、加重保持時間１５秒間、対面角１３６°のダイヤモンド正四角錐圧子により測定した。
また、各ＨＡＰ膜の強度については、圧縮強度を、インストロン万能試験機（「５５５０」；インストロン社製）を用いて、クロスヘッドスピード２ｍｍ／分で測定した。結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
2008069048.tif 000002
表１より、同一のレーザー光照射時間でＨＡＰ膜を形成すると、実施例１〜４で得られたＨＡＰ粒子分散物を用いて形成したＨＡＰ膜は、硬度及び強度が高いのに対し、粒径の大きいＨＡＰ粒子を含む、比較例１で得られたＨＡＰ粒子分散物を用いて形成したＨＡＰ膜は、硬度及び強度に劣っていることが判った。
【００５９】
（実施例８）
−ヒドロキシアパタイト膜の製造−
実施例７において、レーザー照射エネルギーを０．００５Ｊに変えた以外は、実施例７と同様にしてヒドロキシアパタイト膜を製造した。
その結果、粒子同士が融合している部分は存在していたが、一部には粒子同士の境界線も観察された。レーザー照射エネルギーが小さい場合でも、ＨＡＰ膜を形成することはできるが、表面硬度や圧縮強度に関しては実施例７で得られたＨＡＰ膜に比して、いずれも劣っていた。
【００６０】
（実施例９）
実施例７において、レーザー照射エネルギーを１２０Ｊに変えた以外は、実施例７と同様にしてヒドロキシアパタイト膜を製造した。
その結果、粒子同士は融合している部分は存在していたが、一部アブレーションを起こし、膜表面が欠損している部分も存在した。レーザー照射エネルギーが大きい場合でも、ＨＡＰ膜を形成することができるが、表面硬度や圧縮強度に関しては実施例７で得られたＨＡＰ膜に比して、いずれも劣っていた。
【００６１】
（実施例１０）
−ヒドロキシアパタイト膜の製造−
実施例５において、前記ガラス基材を、人工歯（ＰＥＮＴＡＸ（株）製、アパタイトペレットＡＰＰ−１００）に代えた以外は、実施例５と同様にして、ヒドロキシアパタイト（ＨＡＰ）膜を形成した。
【００６２】
得られた各ＨＡＰ膜の断面を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて観察したところ、実施例１〜４のＨＡＰ粒子分散物により形成されたＨＡＰ膜では、人工歯との間に境界線（構造的ギャップ）が観られなかったのに対し、比較例１のＨＡＰ粒子分散物により形成されたＨＡＰ膜では、人工歯との間に、明らかな境界線（構造的ギャップ）が観られた。
【００６３】
次に、各ＨＡＰ膜について、ブラッシングによる耐久性試験（ブラシ移動速度１５０ｒｅｖ／ｍｉｎ、荷重２００ｇ、ブラッシング距離３００ｍｍ、ブラッシング回数１０，０００回）を行った。その結果、実施例１〜２のＨＡＰ粒子分散物により形成したＨＡＰ膜では、ブラッシングを１０，０００回行っても人工歯から剥離しなかったのに対し、比較例１のＨＡＰ粒子分散物で形成したＨＡＰ膜では、ブラッシングを数１００回繰り返したところで、人工歯から剥離した。
【００６４】
更に、実施例２〜４のＨＡＰナノ粒子は、レーザー照射時間を１秒間に短縮した場合でも同様な構造を形成し、しかも同様な耐久性を示したことから、ＨＡＰナノ粒子の粒子サイズを小さくすると、前記基材としての人工歯とも融合し一体化し易いことが判り、歯科治療に用いた場合、より短時間での治療が可能となることが推認された。
【００６５】
また、実施例２〜４で得られたＨＡＰ粒子分散物を用いて形成したＨＡＰ膜について、下記方法により耐酸性評価試験を、実施例３及び４で得られたＨＡＰ粒子分散物を用いて形成したＨＡＰ膜について、下記方法により抗菌性評価試験を、それぞれ行った。
〔耐酸性評価〕
Ｂｒｉｔｉｓｈ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｓａｆｅｔｙ  Ｈａｒｎｅｓｓｅｓの基準に基づいた疑似唾液（７７ｍＭ塩化ナトリウム＋４．０ｍＭ塩化カリウム＋２．１ｍＭ硫酸ナトリウム＋７．５ｍＭ塩化アンモニウム＋３．３ｍＭ尿素＋３３ｍＭ酪酸）を、水酸化ナトリウムでｐＨ４．５に調製した水溶液中に、前記ＨＡＰ膜を浸漬させた。
その結果、実施例２のＨＡＰ粒子分散物を用いたＨＡＰ膜では、数日で溶解したが、実施例３及び４のＨＡＰ粒子分散物を用いたＨＡＰ膜では、殆ど溶解していなかった。
以上より、ＨＡＰ粒子にフッ素原子をドープすることにより、耐酸性が向上し、フッ素原子がドープされたＨＡＰ粒子分散物を歯科治療に用いる場合、う蝕の再発防止を実現した充填剤として機能することが推認された。
【００６６】
〔抗菌性評価〕
実施例３及び４で得られたＨＡＰ粒子分散物で形成したＨＡＰ膜に対して、カンジダ菌を付着させ、３日間後に生菌数の残存率を測定した。
その結果、実施例３のＨＡＰ粒子分散物を用いたＨＡＰ膜では、約８０％の生菌数が残存していたのに対して、実施例４のＨＡＰ粒子分散物を用いたＨＡＰ膜では、殆ど死滅していることが確認された。
以上より、ＨＡＰ粒子に、抗菌性金属元素（実施例４ではＡｇ）をドープすることにより、ＨＡＰ粒子に抗菌性を付与することができ、歯科治療に用いる場合、口臭、口内炎及びう蝕の再発を抑制することができることが推認された。
【００６７】
（実施例１１）
−歯科治療への応用例−
う蝕歯のモデルとして、人工歯（ＰＥＮＴＡＸ（株）製、アパタイトペレットＡＰＰ−１００）を用意し、Ｅｒ：ＹＡＧレーザー（波長２．９４μｍ）を、最大照射エネルギー２００Ｊ、繰返し周波数５０Ｈｚ、パルス幅０．４ｍｓの条件で照射し、窩洞部を形成した。該窩洞部に、実施例３で調製したＨＡＰ粒子分散物（ＨＡＰ粒子の体積平均粒径＝８ｎｍ）を塗布し、ＨＡＰ粒子を充填させた。該充填部に、Ｅｒ：ＹＡＧレーザー（波長２．９４μｍ）を、最大照射エネルギー３５Ｊ、繰返し周波数２０Ｈｚ、パルス幅０．８ｍｓ、合計照射時間５秒間の条件で照射することにより、ＨＡＰ粒子を焼結させ、人工歯と一体化させた。
ブラッシングによる耐久性試験（ブラシ移動速度１５０ｒｅｖ／ｍｉｎ、荷重２００ｇ、ブラッシング距離３００ｍｍ、ブラッシング回数１０，０００回）を行ったところ、充填し焼結させたＨＡＰ膜が剥がれたり、磨耗することはなかった。
【００６８】
（比較例２）
実施例１１において、前記窩洞部に、ボンディング材としてクリアフィルメガボンド（クラレ製）を塗布し、３秒間エアーブロー（スリーウェイシリンジ、マイルド、モリタ）した後、１０秒間光照射（クイックライト、ＵＬ１、モリタ）した。その後、直ちにコンポジットレジンとして、クリアフィルＡＰ−Ｘ（クラレ製）を充填し、３０秒間光照射して窩洞部を充填し硬化させた。
ＨＡＰ粒子分散物に代えてクリアフィルメガボンドを用いた比較例２では、実施例１１に比して、硬化するのに要する時間が長いことが判った。また、実施例１１と同様にして耐久性試験を行ったところ、磨耗し、実施例１１に比して強度に劣ることが判った。
【００６９】
（比較例３）
α型第三リン酸カルシウムと第１リン酸カルシウム（和光純薬（株）製、第１リン酸カルシウム１水和物、食品添加用）とを、Ｃａ／Ｐ比が１．５となるように、それぞれ混合し、セメント粉剤を得た。次いで、得られた粉剤１００質量部と、液剤として水６０質量部とを練和した。その後直ちに、実施例１１における窩洞部に塗布し、充填させた。そして、塗布したリン酸カルシウムが硬化させるために、２２分間放置した。
ＨＡＰ粒子分散物に代えてセメント粉剤を用いた比較例３では、実施例１１に比して、硬化するのに要する時間が長いことが判った。また、実施例１１と同様にして耐久性試験を行ったところ、人工歯からリン酸カルシウム層が剥がれ、接着性が低いことが判った。
【００７０】
実施例１１及び比較例２〜３で得られた人工歯それぞれの断面を、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察したところ、実施例１１では、人工歯とＨＡＰ膜との間に、殆ど境界線（構造的ギャップ）が観られなかったのに対して、比較例２では、人工歯とボンディング剤との間に、比較例３では、人工歯とセメント粉剤との間に、それぞれ明らかな境界線（構造的ギャップ）が観られた。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明のヒドロキシアパタイト粒子及び本発明のヒドロキシアパタイト粒子分散物は、ヒドロキシアパタイト膜の製造に好適に使用可能であり、特に歯科治療、例えば、う蝕治療に好適に使用可能である。
本発明のヒドロキシアパタイト膜の製造方法は、高強度のヒドロキシアパタイト膜の製造に好適である。