(57)【要約】【課題】  優れた新生骨の形成能と、大きな機械的強度とを兼ね備えたリン酸カルシウムセラミックス多孔体及びその製造方法を提供する。【解決手段】  気孔11を有する支持部１と、気孔11内に形成した環状部２とを有し、環状部２が網目構造を有することを特徴とするリン酸カルシウムセラミックス多孔体及びその製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気孔を有する支持部と、前記気孔内に形成した環状部とを有し、前記環状部は複数の微細孔が形成した網目構造を有することを特徴とするリン酸カルシウムセラミックス多孔体。
【請求項２】
請求項１に記載のリン酸カルシウムセラミックス多孔体において、前記環状部が前記気孔の壁面から内側に突出していることを特徴とするリン酸カルシウムセラミックス多孔体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のリン酸カルシウムセラミックス多孔体において、前記微細孔の平均孔径が１〜5000 nmであることを特徴とするリン酸カルシウムセラミックス多孔体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のリン酸カルシウムセラミックス多孔体において、前記環状部がリン酸カルシウムからなる微粒子により形成されることを特徴とするリン酸カルシウムセラミックス多孔体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のリン酸カルシウムセラミックス多孔体において、前記環状部の厚さが１μm以下であることを特徴とするリン酸カルシウムセラミックス多孔体。
【請求項６】
リン酸カルシウムからなる粗粒子及び微粒子と、非イオン系界面活性剤と、水溶性高分子とを含むスラリーを撹拌することにより起泡させ、ゲル化させた後、乾燥して焼結するリン酸カルシウムセラミックス多孔体の製造方法において、前記非イオン系界面活性剤としてリンゴ酸アミド系界面活性剤及び／又はポリオキシエチレンラウリルエーテル系界面活性剤を使用することを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載のリン酸カルシウムセラミックス多孔体の製造方法において、前記粗粒子を含む分散液を撹拌することにより前記粗粒子の一部を粉砕し、前記粗粒子と前記微粒子とを含むスラリーとすることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のリン酸カルシウムセラミックス多孔体の製造方法において、前記粗粒子／前記微粒子の質量比を1000／１〜100000／１とすることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかに記載のリン酸カルシウムセラミックス多孔体の製造方法において、前記粗粒子は平均粒径５〜20μmであり、前記微粒子は平均粒径１μm以下であることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれかに記載のリン酸カルシウムセラミックス多孔体の製造方法において、前記粗粒子と前記微粒子の合計量100 質量部に対して、前記水溶性高分子化合物１〜10質量部、及び前記非イオン系界面活性剤１〜10質量部を配合することを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項6〜10のいずれかに記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法において、前記スラリー中における前記粗粒子及び微粒子＋前記非イオン系界面活性剤＋前記水溶性高分子化合物の合計濃度を20〜50質量％とすることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、優れた生体親和性を有し、細胞及び生体組織の培養に用いる担体や、人工歯根や骨補填材等の生体材料に好適なリン酸カルシウムセラミックス多孔体、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科、脳外科、形成外科、整形外科等で、人工骨や人工歯の補填に用いられる材料（以下「骨補填材」という）には、(a) 毒性が無いこと、(b)十分な機械的強度を有すること及び(c) 生体組織と親和性が高いことが求められる。
【０００３】
リン酸カルシウムセラミックス多孔体はこれらの条件を満たすので、骨補填材として利用されている。骨補填材として使用する場合、生体親和性の観点からは、多孔体の気孔率が高いほど好ましい。しかしながら、気孔率を高くするほど多孔体の機械的強度は低下するため、機械的強度を必要とする部位の骨補填材としては使用できなくなるという問題がある。このため、優れた生体親和性と機械的強度とを兼ね備えたリン酸カルシウムが望まれている。
【０００４】
特開2000-302567号公報（特許文献１）は、骨格部分が概略緻密化したリン酸カルシウム系焼結体からなり、その表面部分に(a) 微細な凹凸が形成している、又は(b) リン酸カルシウム系の多孔質焼結体からなる層を有する焼結体を記載している。特許文献１には、多孔質焼結体の表面に微細な凹凸があったり、リン酸カルシウム系の多孔質焼結体より成る層があったりすると、比表面積が大きくなるので表面に骨芽細胞が取り付き易いと記載されている。
【０００５】
しかしながら、生体内に埋入した骨補填材の内部に骨が形成するには、骨芽細胞等の骨形成関連細胞が表面に取り付くことのみならず、これらの細胞に栄養が供給されることが必要である。骨補填材の表面に骨芽細胞が取り付いたとしても、それに栄養が供給されなければ、新生骨は形成されない。特許文献１の焼結体は、骨芽細胞に十分に栄養を供給するための血管やその材料となるタンパクが取り付き易い構造を有しておらず、新生骨の形成を十分に促進できるとは言えない。
【０００６】
血管の成長には、線維芽細胞成長因子（FGF）等の成長及び／又は誘導因子が関与している。成長及び／又は誘導因子は、細胞によって産生されるタンパクである。骨補填材等の内部で成長及び／又は誘導因子を有効に作用させ、骨補填材の新生骨形成能を向上させるためには、骨補填材は表面に成長及び／又は誘導因子をトラップできるような構造であることが望ましい。
【０００７】
【特許文献１】特開2000-302567号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の目的は、優れた新生骨の形成能と、大きな機械的強度とを兼ね備えたリン酸カルシウムセラミックス多孔体及びその製造方法を提供することである。
【０００９】
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、(a) リン酸カルシウムセラミックスからなり比較的緻密な多孔体の気孔の壁面に、網目状の環状部が形成したリン酸カルシウムセラミックス多孔体は、優れた機械的強度と骨形成能とを兼ね備えていること、及び(b) 気孔壁面に環状部を有するリン酸カルシウムセラミックス多孔体は、リン酸カルシウムからなる粗粒子及び微粒子と、リンゴ酸アミド系界面活性剤及び／又はポリオキシエチレンラウリルエーテル系界面活性剤とを含むスラリーを撹拌することにより起泡させ、ゲル化させる方法により得られることを発見し、本発明に想到した。
【００１０】
すなわち本発明のリン酸カルシウムセラミックス多孔体は、気孔を有する支持部と、前記気孔内に形成した環状部とを有し、前記環状部は複数の微細孔が形成した網目構造を有することを特徴とする。
【００１１】
前記環状部は前記気孔の壁面から内側に突出しているのが好ましい。前記環状部の前記微細孔の平均孔径は、１〜5000 nmであるのが好ましい。前記環状部はリン酸カルシウムからなる微粒子により形成されるのが好ましい。環状部を形成する微粒子の平均直径は、１μm以下であるのが好ましい。前記環状部の厚さは１μm以下であるのが好ましい。
【００１２】
本発明のリン酸カルシウムセラミックス多孔体の製造方法は、リン酸カルシウムからなる粗粒子及び微粒子と、非イオン系界面活性剤と、水溶性高分子とを含むスラリーを撹拌することにより起泡させ、ゲル化させた後、乾燥して焼結するもので、前記非イオン系界面活性剤としてリンゴ酸アミド系界面活性剤及び／又はポリオキシエチレンラウリルエーテル系界面活性剤を使用することを特徴とする。
【００１３】
前記粗粒子を含む分散液を撹拌することにより前記粗粒子の一部を粉砕し、前記粗粒子と前記微粒子とを含むスラリーとするのが好ましい。前記粗粒子は平均粒径５〜20μmであり、前記微粒子は平均粒径１μm以下であるのが好ましい。前記粗粒子／微粒子の質量比は1000／１〜100000／１とするのが好ましい。
【００１４】
前記粗粒子及び微粒子の合計量100 質量部に対して、前記水溶性高分子化合物１〜10質量部、及び前記非イオン系界面活性剤１〜10質量部を配合するのが好ましい。前記スラリー中における前記粗粒子及び微粒子＋前記非イオン系界面活性剤＋前記水溶性高分子化合物の合計濃度は20〜50質量％とするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のリン酸カルシウムセラミックス多孔体は、気孔を有する支持部と、支持部の気孔内に形成された環状部とを有する。環状部はナノメートルサイズの微細孔を有し、網目状であるので、生体内に埋入すると環状部に骨形成タンパクが入り込み易く、骨芽細胞が取り付き易い。一方、気孔を形成する支持部の壁は比較的緻密であるので、リン酸カルシウムセラミックス多孔体全体としては十分な機械的強度を有している。このように優れた骨形成能と機械的強度とを有するリン酸カルシウムセラミックス多孔体は、骨補填材等に好適である。
【００１６】
本発明のリン酸カルシウムセラミックス多孔体の製造方法により優れた骨形成能と機械的強度とを兼ね備えたリン酸カルシウムセラミックス多孔体を作製できる。本発明の製造方法は、リン酸カルシウムからなる粗粒子及び微粒子と、非イオン系界面活性剤とを含有するスラリーを起泡させ、気泡含有スラリーをゲル化させる方法であって、非イオン系界面活性剤としてリンゴ酸アミド系界面活性剤及び／又はポリオキシエチレンラウリルエーテル系界面活性剤を使用する。スラリー中のリン酸カルシウム微粒子は、リンゴ酸アミド系界面活性剤及び／又はポリオキシエチレンラウリルエーテル系界面活性剤を使用することにより気孔の表面及びその付近に局在化する。このように本発明の製造方法は、特定の非イオン系界面活性剤を使用することによりリン酸カルシウム粒子に配向性をもった配列をさせるものであるので、非常に簡便である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
[1] リン酸カルシウムセラミックス多孔体
図１及び２に概略的に示すように、リン酸カルシウムセラミックス多孔体は支持部１と、複数の環状部２とからなる。支持部１は複数の気孔11を有している。気孔11の直径Dの平均は10〜300μmであるのが好ましい。直径Dの平均が10μm未満であると、気孔11内に血管が入り難過ぎる。直径Dの平均が300μm超であると、繊維芽細胞等が気孔11内に入り込んで骨形成を阻害する。
【００１８】
図２はリン酸カルシウムセラミックス多孔体の縦断面を示す。環状部２は気孔11の壁面100から内側に突出している。図２に示すように、各気孔11内に複数の環状部２が形成している。環状部２は気孔11の壁面100に対して、ほぼ垂直に形成しているのが好ましい。環状部２のほとんどは環状であるが、中には一部が欠如したものもある。環状部２の幅dは、５〜50μm程度であるのが好ましい。環状部２の幅dが５μm未満であると、血管を形成するタンパク等のトラップ効果が十分に得られない。幅dが50μm超であると、環状部２が気孔11を塞いでしまい易い。
【００１９】
環状部２には、孔径１μm以下の微細孔21が多数形成されており、網目状である。微細孔21は環状部２を貫通している。環状部２の厚さLは１μm以下であるのが好ましい。環状部２は主に平均粒径１μm以下の微粒子により形成される。この微粒子同士は重なった状態でなく、微粒子の直径がほぼ環状部２の厚さとなっているのが好ましい。
【００２０】
リン酸カルシウムセラミックス多孔体の気孔率は60〜95％であるのが好ましい。気孔率が60％未満であると、タンパク等の通過性が十分に得られない。95％超であると、機械的強度が小さ過ぎる。上述のとおり環状部２に微細孔21が多数形成しており、環状部２は疎であるのに対し、気孔11を形成する支持部１の壁は比較的密である。このため環状部２は体液を出入りさせ易い構造であり、支持部１は大きな機械的強度を有する構造である。
【００２１】
リン酸カルシウムセラミックス多孔体を生体内に埋入すると、支持部１の気孔11内に体液が充填する。気孔11内には網目状の環状部２が形成しているので、環状部２の微細孔21にも体液が充填する。体液中には血管を形成又は誘導する骨形成タンパクが含まれており、そのタンパクが近接する微細孔21内にトラップされる。また骨芽細胞の前駆細胞（幹細胞）が環状部２を足場にしてリン酸カルシウムセラミックス多孔体の気孔11内に付着する。骨芽細胞の前駆細胞は数μm程度と言われており、支持部１の気孔11内に入ることができるサイズである。骨形成タンパクの供給を受けると前駆細胞は骨芽細胞二分化し、骨を造ることができる。環状部２を介して気孔11内に付着すると、骨芽細胞は骨形成タンパクを得易い状態になり、気孔11内における血管形成及び／又は骨形成が促進される。
【００２２】
[2] リン酸カルシウムセラミックス多孔体の製造方法
(1) 原料
リン酸カルシウムからなる粗粒子及び微粒子と、非イオン系界面活性剤と、水溶性高分子とを原料としてリン酸カルシウムセラミックス多孔体を作製する。なお本明細書中、「粗粒子」及び「微粒子」という表現は、粒子の相対的な大きさを表すものである。粗粒子の平均粒径は概ね１μm超であり、微粒子は１μm以下である。
【００２３】
(a) 粗粒子
粗粒子はリン酸カルシウムからなり、平均粒径５〜20μmであるのが好ましい。リン酸カルシウムのCa / P原子数比は、1.5〜1.7であるのが好ましい。Ca / P原子数比が1.5未満であると、リン酸カルシウムセラミックス多孔体の生体親和性が小さ過ぎる。Ca / P原子数比が1.7超であると、カルシウムが多すぎて生体親和性が小さすぎる。リン酸カルシウムの好ましい例は、ハイドロキシアパタイトである。粗粒子は主にリン酸カルシウムセラミックス多孔体の支持部１を構成する。
【００２４】
リン酸カルシウム粗粒子は、一般的な湿式法により作製することができる。合成反応は均一系でも不均一系でも良い。リン酸カルシウム粗粒子の比表面積は30〜300 m2/gであるのが好ましく、50〜200 m2/gであるのがより好ましい。比表面積30 m2/g未満であると、粗粒子が大き過ぎるため環状部が形成し難い。比表面積300 m2/g超の粒子は、現在の技術では作製困難である。均一系の合成反応により比表面積100〜300 m2/g程度の粒子が得られ、不均一の合成反応により比表面積30〜100 m2/g程度の粒子が得られる。
【００２５】
(b) 微粒子
微粒子は平均粒径１μm以下であるのが好ましく、10〜200 nmであるのがより好ましい。平均粒径１μm超であると、環状部２が厚過ぎて微細孔21が形成し難い。
【００２６】
微粒子のCa / P原子数比は粗粒子と同程度であっても異なっていても良い。微粒子のCa / P原子数比が支持部と同程度であると、リン酸カルシウムセラミックス多孔体を生体内に埋入しても比較的安定である。生体内で安定であると、溶解に時間がかかるので比較的長期間に渡って細胞等の支持体として機能し得る。Ca / P原子数比が粗粒子と同程度とは、粗粒子のCa / P原子数比の95〜105％であることをいう。微粒子は主にリン酸カルシウムセラミックス多孔体の環状部２を構成する。微粒子が粗粒子と異なるCa / P原子数比を有する場合、微粒子のCa / P原子数比は粗粒子のCa / P原子数比と同程度より小さく、かつ1.4以上であるのが好ましい。粗粒子のCa / P原子数比と同程度より小さいと、環状部２が体液と反応して溶解し易い。微粒子のCa / P原子数比が1.4未満であると焼結時に微粒子が粗粒子と一体化し、消失してしまう。
【００２７】
微粒子の製造方法は粗粒子と同じである。粗粒子と同じCa / P原子数比を有する微粒子を使用する場合、粗粒子の一部を粉砕することにより、微粒子にしても良い。比表面積は80〜300 m2/gであるのが好ましい。
【００２８】
(c) 非イオン系界面活性剤
非イオン系界面活性剤としては、リンゴ酸アミド系界面活性剤及び／又はポリオキシエチレンラウリルエーテル系界面活性剤を使用する。リンゴ酸アミド系界面活性剤及びポリオキシエチレンラウリルエーテル系界面活性剤は、リン酸カルシウムと特異的な相互作用を示す。具体的には、界面活性剤がリン酸カルシウム中のカルシウムと結合することにより粒子の周囲を被覆する。これによりリン酸カルシウムからなる粗粒子及び微粒子はスラリー中に分散しやすくなり、粗粒子及び微粒子が余り凝集せずにスラリー中に分散状態になる。
【００２９】
リンゴ酸アミド系界面活性剤の具体例としては、ライオン株式会社製のものが挙げられる。ポリオキシエチレンラウリルエーテル系界面活性剤の具体例としては、日光ケミカルズ株式会社製のものが挙げられる。
【００３０】
(d) 水溶性高分子化合物
水溶性高分子化合物は、その水溶液又は水分散液に対して加熱等の手段を施すことによりゲル化するようなものである。ここで、水溶液又は水分散液は、水溶液、コロイド溶液、エマルジョン及び懸濁液のいずれも包括する。このような水溶性高分子化合物として、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、カードラン等の多糖類、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン等の合成重合体等が挙げられる。中でもメチルセルロースが好ましい。
【００３１】
(2) スラリーの調製
リン酸カルシウムの粗粒子に水を加え、インペラー式ホモジナイザー等を使用して撹拌する。これにより粗粒子の一部が粉砕され、微粒子が生成する。インペラー式ホモジナイザーの具体例としては、エスエムテー（株）製のPH91、PA92、HF93、FH94P、PD96、HM10等が挙げられる。撹拌時間は撹拌力に依存するが、一般的には１〜30分間程度で良い。撹拌力は［撹拌機の最大出力（W）／水溶液の量（L）］×（実際の回転数／最大回転数）により求めることができる。例えば240 W／Lで５分間撹拌すると、１％程度の粗粒子の粒径が１μm以下になる。粗粒子／微粒子の質量比は1000／１〜100000／１とするのが好ましい。粗粒子と微粒子とを別々に作製しても良いが、粗粒子の一部を粉砕して微粒子を含むものとする方が、微粒子が凝集し難いので好ましい。
【００３２】
次いで非イオン系界面活性剤及び水溶性高分子化合物を加えて撹拌し、スラリーにする。リン酸カルシウム粗粒子と微粒子との合計を100 質量部として、水溶性高分子化合物を１〜10質量部とし、非イオン系界面活性剤を１〜10質量部とするのが好ましい。粗粒子及び微粒子の添加量が少な過ぎると、乾燥に時間がかかり過ぎる。多過ぎるとスラリーの粘度が高過ぎ、起泡が困難である。また水溶性高分子化合物の添加量が１質量部未満であると、ゲル化が起こり難過ぎる。10質量部超であるとスラリーの粘度が高過ぎ、起泡が困難である。水溶性高分子化合物のより好ましい添加量は１〜５質量部である。さらに非イオン系界面活性剤の添加量が１質量部未満であると、起泡が困難であり、また10質量部超にしてもそれに見合う効果の向上が得られない。非イオン系界面活性剤のより好ましい添加量は１〜５質量部である。
【００３３】
スラリー中におけるリン酸カルシウム粗粒子及び微粒子＋水溶性高分子化合物＋非イオン系界面活性剤の合計濃度は20〜50質量％であるのが好ましい。これらの成分の合計濃度が20質量％未満であると、ゲル化した後の乾燥に時間がかかりすぎ、また乾燥後にゲルがつぶれて多孔質形状を維持できない。一方、合計濃度が50質量％超であるとスラリーの粘度が高すぎ、攪拌起泡が困難である。より好ましい合計濃度は25〜40質量％である。
【００３４】
(3) 起泡
スラリーを強く撹拌すると、スラリーは空気を巻き込んで発泡する。強い撹拌力が得られる装置としては、インペラー式ホモジナイザーが挙げられる。インペラー式ホモジナイザーは本来起泡が起こらないように設計されているが、攪拌条件を50 W／L以上とすることにより、著しい起泡が可能になる。また攪拌羽根をディスク状にするとともに、ディスクの外周に鋸刃上の凹凸を設け、さらに攪拌容器の内壁に邪魔板を設けた構造の攪拌装置を使用するのが好ましい。好ましいインペラー式ホモジナイザーの例は、上述の粗粒子の粉砕の場合と同じである。
【００３５】
起泡をさらに促進するために、撹拌中のスラリーに空気や、窒素、アルゴン等の不活性ガスを注入するのが好ましい。空気等を注入する場合には、20 W／L程度の攪拌で足りる。
【００３６】
撹拌時間は撹拌力に依存するが、一般的には１〜30分間程度で良い。また気泡を微細かつ均一化させるとともに安定化させるため、比較的低温で撹拌するのが好ましく、具体的にはスラリー温度を約０〜25℃、特に５〜20℃として行うのが好ましい。
【００３７】
撹拌によりマイクロメートルオーダーの孔径を有する気泡が形成する。スラリー中の微粒子は、軽いので気泡を形成するスラリーの界面付近に集まって微粒子の層を形成し、粗粒子は重いのでスラリーの壁の内部に集まる。このようなリン酸カルシウム微粒子の配向性は、微粒子が粗粒子と比較して軽いために表面付近に局在化することにより生じると考えられる。ただしこのような局在化が起こるためには、粗粒子及び微粒子がスラリー中で良好な分散状態となっている必要があり、そのためには界面活性剤としてリンゴ酸アミド系界面活性剤及びポリオキシエチレンラウリルエーテル系界面活性剤を使用することが必須である。リンゴ酸アミド系界面活性剤及びポリオキシエチレンラウリルエーテル系界面活性剤以外の界面活性剤を使用すると、微粒子等の分散性の向上効果を得られないので、このような微粒子の局在は起こらない。
【００３８】
この気泡含有スラリーをゲル化させ、乾燥及び焼結すると、スラリーの壁の内部に集まった粗粒子が支持部１となり、微粒子は環状部２となる。このようにリンゴ酸アミド系界面活性剤及び／又はポリオキシエチレンラウリルエーテル系界面活性剤を使用することにより、支持部１とその気孔11壁面に形成した環状部２からなるリン酸カルシウムセラミックス多孔体が形成する。
【００３９】
起泡させたスラリーは、内壁に可撓性耐水性膜を張った型に注型するのが好ましい。そうすると乾燥時のセラミックスの収縮に伴って膜が型から剥離するので、型と接する面でのセラミックスの崩れや内部での割れが起こらず、優れた乾燥体が得られる。
【００４０】
(4) ゲル化
起泡させたスラリーを80〜95℃に加熱する。加熱すると、水溶性高分子化合物の作用によりゲル化する。スラリーをゲル化すると、スラリー中に生じた気泡はほとんど消失しない。気泡の界面付近に集まった微粒子は、界面付近でゲル化する。
【００４１】
(5) 乾燥
得られたゲルを乾燥する。水分が沸騰しない程度の高温（例えば80℃以上〜100 ℃未満）にゲルを保持するのが好ましい。水分が沸騰すると、気泡が消失しやすい。水分が沸騰しないようにゲルを乾燥させると、ゲルはほぼ等方的に収縮するので気泡に変化は起こらず、割れ等が生じない。
【００４２】
(6) 加工
乾燥体の含有する水溶性高分子化合物は、バインダーとして作用する。このため乾燥体はハンドリング可能な程度の機械的強度を有する。従って、仮焼成を行うことなく、乾燥体のまま切削加工することができる。
【００４３】
(7) 脱脂
必要に応じて、乾燥体から水溶性高分子化合物及び非イオン系界面活性剤を除去するために、脱脂処理を行う。脱脂処理は300〜900 ℃に加熱することにより行うことができる。
【００４４】
(8) 焼結
焼結温度は1000〜1250℃とするのが好ましい。焼結温度が1000℃未満であると、十分な強度を有するリン酸カルシウムセラミックス多孔体が得られ難い。焼結温度が1250℃超であると環状構造が消失し過ぎる。焼結時間は焼結温度に応じて適宜設定すれば良いが、概ね２〜10時間程度である。なお所定の焼結温度に達するまで徐々に昇温することにより、乾燥体を脱脂することができる。例えば、室温から約10〜100 ℃／時の昇温速度で約600 ℃まで昇温し、次に約50〜200 ℃／時の昇温速度で焼結温度まで昇温し、この温度で保持する。焼結完了後は徐冷する。
【００４５】
焼結により水溶性高分子や界面活性剤を除去すると、気孔は焼結前の約70％程度に収縮するものの、乾燥体の構造を維持したままリン酸カルシウム粗粒子及び／又は微粒子が融着する。気孔内の微粒子層には微粒子のみが残り、網目状になっている。これにより気孔を有する支持部と、気孔内に形成した網目状の環状部とを有するリン酸カルシウムセラミックス多孔体が得られる。
【実施例】
【００４６】
本発明を以下の実施例によってさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００４７】
実施例１
ハイドロキシアパタイト粉体（平均粒径：15μm）100 質量部と、水263質量部とを混合した後、ホモジナイザー［エスエムテー（株）製、PA92］を用いて撹拌することによりハイドロキシアパタイト粉体を粉砕した。ハイドロキシアパタイト微粒子（平均粒径：0.5μm）が生成し、ハイドロキシアパタイト粉体と微粒子とを含む分散液が得られた。分散液中の粗粒子と微粒子の質量比は、約1000/1であった。次いでリンゴ酸アミド界面活性剤［ライオン（株）製］の３質量％水溶液と、10質量％のメチルセルロース水溶液67質量部とを加え、リンゴ酸アミド界面活性剤の濃度が１質量％のスラリーを得た。スラリーの温度を８℃に保ちながら、ホモジナイザーを用いて60 W／Lの攪拌力（攪拌時の出力）で５分間強く攪拌し、スラリーを起泡させた。
【００４８】
得られた気泡含有スラリーを型に注入し、83℃に２時間保持し、ゲル化させた。得られたゲルを83℃に保持することにより乾燥させた。
【００４９】
得られた乾燥体を大気中で室温から50℃／時の昇温速度で600 ℃まで昇温し、次に100 ℃／時の昇温速度で1200℃まで昇温し、この温度で４時間焼成した。次いで50℃／時の降温速度で600 ℃まで冷却し、この温度に４時間保持した後、100 ℃／時の降温速度で室温まで冷却した。この焼結工程によりハイドロキシアパタイトセラミックス多孔体が得られた。
【００５０】
ハイドロキシアパタイトセラミックス多孔体の気孔率を測定したところ、85％であった。ハイドロキシアパタイトセラミックス多孔体の走査顕微鏡写真を図３及び４に示す。図３及び４から、支持部の気孔内に網目状の環状部が形成していることが分かった。またハイドロキシアパタイトセラミックス多孔体中の気孔のサイズは揃っており、大部分が孔径50〜500 μmであることが分かる。環状部の厚さは約１μｍ以下であり、微細孔の平均孔径は約800 nmであった。
【００５１】
実施例２
ハイドロキシアパタイト粉体と微粒子との分散液に、10質量％のメチルセルロース水溶液67質量部と、ポリオキシエチレンラウリルエーテル系界面活性剤［TEALS、日本サーファクタント工業（株）製］３質量部とを加えた以外実施例１と同様にして、ハイドロキシアパタイトセラミックス多孔体を作製した。この焼結体の気孔率を測定したところ、88％であった。ハイドロキシアパタイトセラミックス多孔体の走査顕微鏡写真を図５及び６に示す。ハイドロキシアパタイトセラミックス多孔体中の気孔のサイズは揃っており、大部分が孔径50〜500 μmであることが分かった。環状部の厚さは約１μｍ以下であり、微細孔の平均孔径は約800 nmであった。
【００５２】
実施例３
ハイドロキシアパタイト粉体（平均粒径：15μｍ）100 質量部と、ハイドロキシアパタイト微粒子（平均粒径：100 nm）0.1質量部と、水263質量部とを混合した後、10質量％のメチルセルロース水溶液67質量部と、ポリオキシエチレンラウリルエーテル系界面活性剤［TEALS、日本サーファクタント工業（株）製］３質量部とを加えた以外実施例１と同様にして、ハイドロキシアパタイトセラミックス多孔体を作製した。この焼結体の気孔率を測定したところ、88％であった。ハイドロキシアパタイトセラミックス多孔体の走査顕微鏡写真を図７に示す。ハイドロキシアパタイトセラミックス多孔体中の気孔のサイズは揃っており、大部分が孔径50〜500 μmであることが分かった。環状部の厚さは約１μｍ以下であり、微細孔の平均孔径は約800 nmであった。
【００５３】
比較例１
ハイドロキシアパタイト粉体と微粒子との分散液に、バインダーの他に脂肪酸アルカノールアミド系界面活性剤［N,N-ジメチルドデシルアミンオキサイド、「AROMOX」（商標）、ライオン（株）製］10質量部（固形分基準）を加えた以外実施例１と同様にしてハイドロキシアパタイトセラミックス多孔体を作製した。この焼結体の気孔率は85％であった。走査顕微鏡写真を図８に示す。図８から、このハイドロキシアパタイトセラミックス多孔体は、全体に分散した細孔を有しており、支持部と環状部とからなる構造を有していないことが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明のリン酸カルシウムセラミックス多孔体を示す上面図である。
【図２】図１のA-A拡大断面図である。
【図３】実施例１のハイドロキシアパタイトセラミックス多孔体の走査顕微鏡写真である。
【図４】実施例１のハイドロキシアパタイトセラミックス多孔体の別の走査顕微鏡写真である。
【図５】実施例２のハイドロキシアパタイトセラミックス多孔体の走査顕微鏡写真である。
【図６】実施例２のハイドロキシアパタイトセラミックス多孔体の別の走査顕微鏡写真である。
【図７】実施例３のハイドロキシアパタイトセラミックス多孔体の走査顕微鏡写真である。
【図８】比較例１のハイドロキシアパタイトセラミックス多孔体の走査顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００５５】
１・・・支持部
11・・・気孔
２・・・環状部
21・・・微細孔
【図１】
2005154373.tif 000003
【図２】
2005154373.tif 000004
【図３】
2005154373.tif 000005
【図４】
2005154373.tif 000006
【図５】
2005154373.tif 000007
【図６】
2005154373.tif 000008
【図７】
2005154373.tif 000009
【図８】
2005154373.tif 000010