(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的にＣａ10（ＰＯ4）6（ＯＨ）2からなり、且つＸ線回折において、少なくとも３１〜３２度及び２６度にそれぞれ回折ピークを有する結晶構造であるハイドロキシアパタイトの製造方法であって、
カルシウムイオンを含み、且つ実質的にリン酸イオンを含まない第１の水溶液と、リン酸イオンを含み、且つ実質的にカルシウムイオンを含まない第２の水溶液とに、基体を浸漬させて、基体の少なくとも表面に上記ハイドロキシアパタイトを生成させる工程（Ａ）と、
基体から前記ハイドロキシアパタイトを回収する工程（Ｂ）とを含むハイドロキシアパタイトの製造方法。
【請求項２】
カルシウムイオンを含み、且つ実質的にリン酸イオンを含まない第１の水溶液と、リン酸イオンを含み、且つ実質的にカルシウムイオンを含まない第２の水溶液とに、基体を浸漬させて、基体の少なくとも表面に、実質的にＣａ10（ＰＯ4）6（ＯＨ）2からなり、且つＸ線回折において、少なくとも３１〜３２度及び２６度にそれぞれ回折ピークを有する結晶構造であるハイドロキシアパタイトを生成させる工程（Ａ）を含む、基体の少なくとも表面に該ハイドロキシアパタイトを備えた複合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、骨の構成成分に近似し、人工骨等の各種生体組織、並びに医療用材料等に利用可能なハイドロキシアパタイト、このハイドロキシアパタイトを備える複合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体組織の中の骨、歯等の主要構成層は、ハイドロキシアパタイト（以下、ＨＡｐと略す場合がある）に近似した無機固体物質で構成されている。そして、骨や歯が損傷した場合の修復には、生体適合性を有するセラミックス材料等が使用できることが知られている。例えば、主に歯周充填材として使用される、商品名"Ｂｉｏｇｌａｓｓ"（Ｎｉｐｐｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｇｌａｓｓ Ｃｏ．Ｌｔｄ，，Ｏｔｓｕ．Ｓｉｇａ．Ｊａｐａｎ製、成分；Ｎａ2Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ2−Ｐ2Ｏ5）、主に骨充填材として使用される、ＨＡｐの焼結体（Ｃａ10（ＰＯ4）6（ＯＨ）2）、人工すい体及び腸骨スペーサー等として使用される、アパタイトとウォラストナイト（ＣａＯ−ＳｉＯ2）とを含む結晶化ガラス（商品名"Ｃｅｒａｂｏｎｅ Ａ−Ｗ"、Ｎｉｐｐｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｇｌａｓｓ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｏｔｓｕ．Ｓｉｇａ．Ｊａｐａｎ製）等が知られている。
これらのセラミックス材料は、骨の代替に使用するために、例えば、金属等の強度の高い材料表面に形成する試みがなされている。また、柔軟性、耐久性に富み、骨以外の人工生体組織等への応用を期待して、加工が容易な各種有機高分子材料の表面上にＨＡｐ層を形成する方法、いわゆる生体模倣反応と呼ばれる方法が開発されている。
この生体模倣反応は、ヒト体液に等しいイオン濃度を有する水溶液（疑似体液）に、ＣａＯとＳｉＯ2とを主成分とするガラス粒子を浸し、次いで、有機高分子材料を浸漬し、有機高分子材料の表面に多数のアパタイト核を生成させた後、この有機高分子材料のみを疑似体液の１．５倍のイオン濃度を有する水溶液に浸漬させて反応させる方法である。この生体模倣反応によれば、アパタイト核が有機高分子材料上で自然に成長し、緻密で均質な骨類似のＨＡｐ層が任意の厚さだけ形成されることが報告されている（Ｊ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．ｖｏｌ．２９，ｐ３４９−３５７（１９９５））。
しかし、この生体模倣反応は、ＨＡｐの生成速度が遅く、２週間以上の長期間反応させても、有機高分子材料上に、人工骨に使用し得る程度のＨＡｐを生成させることができないのが実状である。
ところで、前述のセラミックス材料は、例えば、生きている骨と結合する程度の生体親和性を有することが要求され、組成及び形態を中心とする研究が行われている。また最近、生体親和性の向上は、セラミックス材料の組成及び形態だけでなく、その結晶構造も重要であることが判っている。例えば、ヒトの骨の結晶構造は、Ｘ線回折により、図１０に示す特異回折ピークを示すことが知られている（Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ，１１，ｐ５６８−５７２，１９９０）。
しかし、これに近似した結晶構造を有するＨＡｐは従来知られていない。例えば、骨類似のＨＡｐ層が形成されることが報告されている、前述の生体模倣反応によって得られるＨＡｐも、このような結晶構造は有していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の第１の目的は、骨の構成成分の組成及び結晶構造に近似し、優れた生体親和性が期待できるハイドロキシアパタイトの製造方法を提供することにある。
本発明の第２の目的は、骨の構成成分の組成及び結晶構造に近似し、優れた生体親和性が期待できるハイドロキシアパタイトを、極めて速い生成速度で効率良く製造しうるハイドロキシアパタイトの製造方法を提供することにある。
本発明の第３の目的は、生体親和性に優れ、骨に近似した結晶構造を有するハイドロキシアパタイトを備え、医療用材料、人工骨、並びに骨以外の柔軟性等が要求される各種生体組織等に有用な複合体の製造方法を提供することにある。
本発明の第４の目的は、生体親和性に優れ、骨に近似した結晶構造を有するハイドロキシアパタイトを極めて速い速度で効率良く生成させ、医療用材料、人工骨、並びに骨以外の柔軟性等が要求される各種生体組織等に有用な複合体を容易に得ることができる複合体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは、人工骨をはじめ、柔軟性及び耐久性等に優れた各種生体組織に利用しうる、生体親和性に富んだ材料を開発するにあたり、組成だけでなく、その結晶構造も骨の構成成分である無機固体物質に近似したハイドロキシアパタイトの製造方法について鋭意検討した。その結果、有機高分子重合体、各種金属等の基体を、カルシウムイオンを含み、且つリン酸イオンを実質的に含まない水溶液及びリン酸イオンを含み、且つカルシウムイオンを実質的に含まない水溶液に別個に浸漬させることにより、組成だけでなく、結晶構造も骨に近似した、新規なハイドロキシアパタイトが製造しうることを見い出し本発明を完成した。
【０００５】
即ち、本発明によれば、実質的にＣａ10（ＰＯ4）6（ＯＨ）2からなり、且つＸ線回折において、少なくとも３１〜３２度及び２６度にそれぞれ回折ピークを有する結晶構造であるハイドロキシアパタイトの製造方法であって、カルシウムイオンを含み、且つ実質的にリン酸イオンを含まない第１の水溶液と、リン酸イオンを含み、且つ実質的にカルシウムイオンを含まない第２の水溶液とに、基体を浸漬させて、基体の少なくとも表面に上記ハイドロキシアパタイトを生成させる工程（Ａ）と、基体から前記ハイドロキシアパタイトを回収する工程（Ｂ）とを含むハイドロキシアパタイト（以下、ＨＡｐと略す）の製造方法が提供される。
また本発明によれば、カルシウムイオンを含み、且つ実質的にリン酸イオンを含まない第１の水溶液と、リン酸イオンを含み、且つ実質的にカルシウムイオンを含まない第２の水溶液とに、基体を浸漬させて、基体の少なくとも表面に、実質的にＣａ10（ＰＯ4）6（ＯＨ）2からなり、且つＸ線回折において、少なくとも３１〜３２度及び２６度にそれぞれ回折ピークを有する結晶構造であるＨＡｐを生成させる工程（Ａ）を含む、基体の少なくとも表面に該ＨＡｐを備えた複合体の製造方法が提供される。
【０００６】
本発明においてＨＡｐは、組成が実質的にＣａ10（ＰＯ4）6（ＯＨ）2を示し、且つＸ線回折によって測定した結晶構造が、ヒトの骨の結晶構造において特異的な回折ピークである、少なくとも３１〜３２度及び２６度にそれぞれ回折ピークを有する。このＸ線回折に用いる装置としては、商品名"Ｇｅｉｇｅｒｆｌｅｘ ２０１３"（Ｒｉｇａｋｕ Ｃｏ．，Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ製）等が使用できる。またＸ線回折の条件としては、Ｘ線；ＣｕＫα／３０ｋｖ／１５ｍＡ、スキャンスピード；２度／分の条件等が挙げられる。
【０００７】
ＨＡｐにおいて、組成が実質的にＣａ10（ＰＯ4）6（ＯＨ）2を示すとは、製造時等における不可避成分が含まれていても良く、また、製造時における溶存する炭酸イオンの影響による炭酸アパタイト及び／又はＣａが一部欠損したアパタイトを含んでいても良い意味である。更に、本発明のＨＡｐの結晶構造は、ヒトの骨と近似するものであれば、Ｘ線回折において、前記特異的な回折ピーク以外に他のピークを有していても良い。
【０００８】
ＨＡｐを製造するには、例えば、特定の第１の水溶液と、特定の第２の水溶液とに、基体を浸漬させて、基体の少なくとも表面にＨＡｐを生成させる工程（Ａ）と、基体から本発明のＨＡｐを回収する工程（Ｂ）とを必須の工程として行う方法等により得ることができる。
【０００９】
前記工程（Ａ）に用いる特定の第１の水溶液は、カルシウムイオンを含み、且つ実質的にリン酸イオンを含まない水溶液である。リン酸イオンが存在する場合は、ＨＡｐの生成速度が低下する恐れがあるので、第１の水溶液は、通常、カルシウムイオンを含み、且つリン酸イオンを全く含まない水溶液である。第１の水溶液としては、例えば、塩化カルシウム水溶液、酢酸カルシウム水溶液、塩化カルシウムのトリス緩衝溶液、酢酸カルシウムのトリス緩衝溶液又はこれらの混合物等が挙げられる。
【００１０】
第１の水溶液において、カルシウムイオン濃度は、ＨＡｐの生成速度及び生成効率を考慮した場合、好ましくは０．０１〜１０モル／リットル、特に好ましくは０．１〜１モル／リットルである。第１の水溶液のｐＨは特に限定されないが、トリス緩衝溶液を用いる場合には、好ましくはｐＨ６〜１０、特に好ましくはｐＨ７．４である。
【００１１】
前記工程（Ａ）に用いる特定の第２の溶液は、リン酸イオンを含み、且つ実質的にカルシウムイオンを含まない水溶液である。カルシウム酸イオンが存在する場合は、ＨＡｐの生成速度が低下する恐れがあるので、第２の水溶液は、通常、リン酸イオンを含み、且つカルシウムイオンを全く含まない水溶液である。第２の水溶液としては、リン酸水素ナトリウム水溶液、リン酸二水素ナトリウムアンモニウム水溶液、リン酸水素ナトリウムのトリス緩衝溶液、リン酸二水素ナトリウムアンモニウムのトリス緩衝溶液又はこれらの混合物等が挙げられる。
【００１２】
第２の水溶液において、リン酸イオン濃度は、ＨＡｐの生成速度及び生成効率を考慮した場合、好ましくは０．０１〜１０モル／リットル、特に好ましくは０．１〜１モル／リットルである。第２の水溶液のｐＨは特に限定されないが、トリス緩衝溶液を用いる場合には、好ましくはｐＨ６〜１０、特に好ましくはｐＨ７．４である。
【００１３】
前記第１の水溶液及び第２の水溶液の組合わせは特に限定されず、例えば、塩化カルシウム水溶液とリン酸水素ナトリウム水溶液の組合わせ、酢酸カルシウム水溶液とリン酸二水素ナトリウムアンモニウム水溶液との組合せ等が挙げられる。
前記第１の水溶液及び第２の水溶液には、本発明の所望の目的が損なわれない範囲において他のイオンが存在していても良いが、２．５ｍＭ以上のマグネシウムイオン（Ｍｇ2+）が存在する場合には、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）が形成される恐れがあるので好ましくない。
【００１４】
前記工程（Ａ）に用いる基体は、前記第１及び第２の水溶液に対して不溶性であれば特に限定されず、例えば、有機高分子重合体、各種金属、各種セラミックス等が挙げられる。
前記有機高分子重合体としては、例えば、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、ポリカーボネート、テフロン、シリコーン系エラストマー等が挙げられる。これらの有機高分子重合体の分子量は特に限定されない。また形態も特に限定されず、板状、フィルム状、膜状、筒状、メッシュ状、繊維状等が好ましく挙げられる。
特に好ましい有機高分子重合体としては、水溶液に接触させることによりゲル化する、親水性の架橋高分子重合体が挙げられる。親水性の架橋高分子重合体を使用することにより、基体の表面だけでなく、基体の内部にもＨＡｐを容易に形成させることができる。また、得られるＨＡｐの形状を、予め所望形状に設計し易いという利点もある。
【００１５】
前記親水性の架橋高分子重合体の架橋度は特に限定されず、前記第１の水溶液及び第２の水溶液に膨潤してゲル化するハイドロゲル材料が好ましく、ＨＡｐの生産効率をより高くするためには、膨潤度が高いハイドロゲル材料が好ましい。例えば、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリ−γ−グルタミン酸、コラーゲン、グルコシルエチルメタクリレート（ＧＥＭＡ）、部分硫酸化ＧＥＭＡ、ムコ多糖（ヒアルロン酸等）、フィブロネクチン等の合成又は天然の有機ポリマー及びこれらの共重合体を主要原材料としたハイドロゲル材料等が挙げられる。特に、ハイドロゲルを形成する、部分架橋した親水性の樹脂が好ましい。具体的には、例えば、架橋ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリエチレンアガロース、コラーゲン等が挙げられる。前記架橋ポリビニルアルコールは、ポリビニルアルコールを、一部グルタルアルデヒド等の２官能のアルデヒドにより架橋することにより得られる。
前記各種金属としては、ステンレス、チタン、プラチナ、タンタル、コバルト、クロム、モリブデン、又はこれら２種以上の金属の合金；チタニアゲル等のチタンを使用したゾルゲル法生成物等が挙げられる。
【００１６】
前記工程（Ａ）において、第１の水溶液と第２の水溶液とに基体を浸漬させる方法としては、（１）第１の水溶液に基体を浸漬させた後に、第２の水溶液に基体を浸漬させる操作を１回以上行う方法、（２）第２の水溶液に基体を浸漬させた後に、第１の水溶液に基体を浸漬させる操作を１回以上行う方法等が挙げられる。この際、前記各操作を繰り返して行うことにより、本発明のＨＡｐの生成量を増大させることができる。前記操作の繰り返し回数は、通常２〜２０回、好ましくは５〜１０回である。前記操作を繰り返す場合、前記（１）の方法において、必ずしも最終が、第２の水溶液に基体を浸漬させることにより終了させる必要はなく、第１の水溶液に基体を浸漬させて終了させても良い。同様に、前記（２）の方法において、必ずしも最終が、第１の水溶液に基体を浸漬させることにより終了させる必要はなく、第２の水溶液に基体を浸漬させて終了させても良い。
【００１７】
前記第１の水溶液に基体を浸漬させる浸漬時間は、ＨＡｐの生成速度及び生成効率を考慮して適宜選択できる。通常、トータルの浸漬時間は、１０分間〜７日間、好ましくは３０分間〜３日間、特に好ましくは１時間〜２４時間である。一方、前記第２の水溶液に基体を浸漬させる浸漬時間も本発明のＨＡｐの生成速度及び生成効率を考慮して適宜選択できる。通常、トータルの浸漬時間は、１０分間〜７日間、好ましくは３０分間〜３日間、特に好ましくは１時間〜２４時間である。第１の水溶液及び第２の水溶液に基体を浸漬させる操作を繰り返す場合の各１回あたりの浸漬時間は、前記好ましいトータルの浸漬時間を考慮して適宜選択することができる。
前記各水溶液に基体を浸漬させる際の各水溶液の液温は、ＨＡｐの生成速度及び生成効率を考慮して適宜選択することができ、通常、０〜９０℃、好ましくは４〜８０℃である。
【００１８】
以上の工程（Ａ）により、基体の少なくとも表面、基体の種類及び形態等によっては、基体の内部にまでＨＡｐを付着形成させることができる。通常、基体の表面においては、本発明のＨＡｐは層状に付着形成される。この工程（Ａ）により得られる本発明のＨＡｐと基体との複合体は、後述する本発明の複合体、人工生体組織、医療用材料に使用することができる。
【００１９】
ＨＡｐを製造するには、次いで、基体からＨＡｐを回収する工程（Ｂ）を行う。
前記回収方法は、ＨＡｐが分離できれば特に限定されない。例えば、基体として有機高分子重合体を用いた場合には、前記工程（Ａ）により得られたＨＡｐと基体との複合体を、好ましくは６００℃以上の高温で焼結し、有機高分子重合体を燃焼・除去することにより、ＨＡｐを回収することができる。
得られるＨＡｐは、そのまま、若しくは所望形状に成型加工したり、各種公知の焼結処理や表面処理等を行うことにより、各種医療用材料の製造に使用することができる。
【００２０】
本発明において複合体は、基体の少なくとも表面に、また基体の種類及び形態によっては、基体の内部にまで前記ＨＡｐを備えている。基体上に形成されたＨＡｐは、通常、層状であるが、層の厚さは、基体の種類や形状、若しくは複合体を用いる用途等によって適宜選択することができる。例えば、複合体におけるＨＡｐ層の厚さは、０．０００１〜５ｍｍ程度が適当である。複合体の形状は、基体の形状を適宜選択することにより、また複合体を所望形状に加工することによって様々な形状とすることができる。
【００２１】
従って、本発明の複合体は、基体の種類や形態を適宜選択し、また、複合体を所望形状に加工することにより、人工骨をはじめとする様々な人工生体組織とすることができる。例えば、複合体の基体が、前述の有機高分子重合体の中でも柔軟性を有する、ハイドロゲル材料等の有機高分子重合体である場合、弾力性に富、軟骨様の形状維持と、ＨＡｐによる優れた生体適合性を兼ね備えた複合体とすることができる。このような複合体は、生体内における肉組織との密着性も良好であり、弾力性にも富み、ねじれ等に対する耐久性にも優れるので、従来のセラミックス材料では実施が困難であった様々な人工生体組織への応用が可能である。
【００２２】
複合体を製造するには、例えば、前述した工程（Ａ）により製造することができる。基体の種類は、前述の具体例のものが好ましく挙げられ、用途に応じて適宜選択することができる。また、工程（Ａ）の後、所望形状に加工したり、公知の焼結工程、表面処理工程等を行うことができる。
【００２３】
本発明により得られえるＨＡｐは、骨に近似した組成と結晶構造の両方を備えるので、人工骨をはじめとする各種生体組織として有用である。
【実施例】
【００２４】
以下本発明を、合成例、実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
尚、例中の分析及び各測定は、以下の記載にしたがって行った。
（１）Ｘ線回折は、商品名"Ｇｅｉｇｅｒｆｌｅｘ ２０１３"（Ｒｉｇａｋｕ Ｃｏ．，Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ製）を用い、Ｘ線；ＣｕＫα／３０ｋｖ／１５ｍＡ、スキャンスピード；２度／分の条件で行った。
（２）ハイドロゲルの膨潤度（ＳＲ1（％））は、２５℃において、架橋高分子重合体を各水溶液に所定時間浸漬して架橋ゲルを形成させ、表面に残存する水分を拭き除いて重量を測定し、以下の計算式により求めた。
（ＳＲ1（％））＝（（Ｗ−Ｗ0）／Ｗ0）×１００ 式中、ＳＲ1はハイドロゲルの膨潤度、Ｗ0は処理前の試料基体重量、Ｗは含水させた後の試料基体重量をそれぞれ示す。
（３）架橋重合体のＰＶＡゲルに形成されたＨＡｐ形成量は、以下の計算式により求めた。
ＨＡｐ形成量＝（ＰＶＡとＨＡｐとの複合体の乾燥重量）−（ＰＶＡの乾燥重量）＝（ＰＶＡとＨＡｐとの複合体の乾燥重量）−（ＰＶＡの湿潤重量）／（１＋ＳＲ2）
式中、ＳＲ2は、（ＳＲ1／１００）を示す。
【００２５】
合成例１
平均重合度２０００、ケン化度９９．５％のＰＶＡ（和光純薬社製）の１０重量％水溶液に、所定濃度のグルタルアルデヒド（半井化学社製、架橋濃度は０．２〜３モル％の範囲で変化させた）及び１規定（Ｎ）のＨＣｌ（和光純薬社製）を添加し、２日間放置して厚さ１ｍｍの４種類のＰＶＡゲルを合成した。得られたＰＶＡゲルを３日間水中で膨潤させたところ、各ＰＶＡゲルの膨潤度は、４．１、１０．４、１６．８及び３０．１であった。これらのＰＶＡゲルを洗浄した後、直径１ｃｍの円形に打ち抜き、以下に示す実施例の試料基体に使用した。
【００２６】
比較例１（生体模倣反応によるＨＡｐの形成）
ヒトの血漿に近いイオン濃度を有する疑似体液（ＳＢＦ：Ｎａ+１４２ｍＭ，Ｋ+５．０ｍＭ，Ｍｇ2+１．５ｍＭ，Ｃａ2+２．５ｍＭ，Ｃｌ-１４８ｍＭ，ＨＣＯ3-４．２ｍＭ，ＨＰＯ42-１．０ｍＭ，ＳＯ42-０．５ｍＭ）３０ｍｌ中に、生体活性ガラス（ＣａＯ−ＳｉＯ2）（ｇｌａｓｓ Ｇ）粒子を混合し、ＰＶＡゲル（架橋剤濃度１モル％、膨潤度１８）のディスク状ゲル素材約１００ｍｇを２日間浸漬した。浸漬中の疑似体液の液温は３６．５℃に保持した。
次に、前記浸漬後のＰＶＡゲルを、１．５倍のイオン濃度の疑似体液３０ｍｌ中において、更に８日間浸漬した。浸漬中の液温は３６．５℃に保ち、この疑似体液は２日毎に交換した。浸漬終了後、ＰＶＡゲルを蒸留水で洗浄し、室温で乾燥させた。得られたＨＡｐをＸ線回折により分析した結果を図９に示す。
図９の結果より、生体模倣反応によって形成されたＨＡｐは、図３に示す本発明により得られたＨＡｐ及び図１０に示すヒトの骨と結晶構造において異なることが判る。
また、上記生体模倣反応において、核形成後、反応２４時間後のＨＡｐ形成量を測定したところ、３７℃において約０．０８ｍｇであった。
【００２７】
実施例１
合成例１で得られた４種類のＰＶＡゲル試料基体を、それぞれ２００ｍＭ ＣａＣｌ2／Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ（ｐＨ７．４，液温３７℃）水溶液１０ｍｌに２時間浸漬した（このカルシウムイオンを含む溶液への浸漬を"浸漬（ｉ）"という）。その後、試料基体表面の水分をキムワイプで拭き取り、次に、１２０ｍＭ Ｎａ2ＨＰＯ4水溶液（液温３７℃）１０ｍｌに２時間浸漬した（このリン酸イオンを含む溶液への浸漬を"浸漬（ｉｉ）"という）。これら浸漬（ｉ）及び浸漬（ｉｉ）の交互浸漬操作を１サイクルとして、１〜１５サイクル行って以下に示す種々の観察、測定及び分析を行った。図１にこの交互浸漬操作の概略図を示す。図１において、１０は試料基体（ＰＶＡゲル）、１１はＣａＣｌ2／Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ（ｐＨ７．４，液温３７℃）水溶液、１２はＮａ2ＨＰＯ4水溶液（液温３７℃）をそれぞれ示す。
【００２８】
（１）浸漬（ｉ）及び浸漬（ｉｉ）の時間と、試料基体であるＰＶＡゲルの膨潤度との関係を測定した。結果を図２に示す。図２において、２１は浸漬（ｉ）における時間と膨潤度との関係、２２は浸漬（ｉｉ）における時間と膨潤度との関係をそれぞれ示す。
図２の結果より、ＰＶＡゲルの膨潤度は、浸漬（ｉ）及び浸漬（ｉｉ）の時間が２時間程度から略横這いになることが判る。
（２）膨潤度１０．４の試料基体（ＰＶＡゲル）の交互浸漬を行った際に生成し、試料基体に付着形成されたＨＡｐをＸ線回折により分析した。結果を図３に示す。図３において、３０は交互浸漬を行う前の試料基体のＸ線回折の結果、３１は交互浸漬を１回行った後に試料基体に形成されたＨＡｐのＸ線回折の結果、３２は交互浸漬を５回行った後に試料基体に形成されたＨＡｐのＸ線回折の結果である。尚、交互浸漬１回及び５回によって試料基体に形成されたものは、ＥＰＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ Ａｎａｌｙｚｅｒ）法（装置名：Ｓｈｉｍａｄｚｕ ＥＭＸ−ＳＭ（Ｓｈｉｍａｚｕ Ｃｏ．，Ｋｙｏｔｏ，Ｊａｐａｎ製））に従って分析した結果、実質的にＣａ10（ＰＯ4）6（ＯＨ）2の組成であることが判った。
図３の結果より、交互浸漬１回及び５回のＨＡｐは、共に３１〜３２度及び２６度にそれぞれ回折ピークを有しており、交互浸漬回数を増やすことによって、これらのピーク強度が高くなることが判る。
【００２９】
（３）膨潤度１０．４の試料基体（ＰＶＡゲル）の交互浸漬を行った際に生成し、試料基体の表面に付着形成されるＨＡｐの状態を写真により観察した。結果を図４に示す。図４において、（ａ）は試料基体（ＰＶＡゲル）の写真、（ｂ）は交互浸漬を１回行った後の試料基体表面の写真、（ｃ）交互浸漬を５回行った後の試料基体表面の写真である。
図４の結果より、サイクル数を増加させることにより、徐々に試料基体のＰＶＡゲルが白くなることが判る。また、交互浸漬５回後の（ｃ）の写真では、試料基体のＰＶＡゲルが僅かに収縮していることが判る。
（４）膨潤度１０．４の試料基体（ＰＶＡゲル）の交互浸漬を行った際に生成し、試料基体の内部に形成されるＨＡｐの状態を、試料基体断面の顕微鏡写真（倍率約１３倍）により観察した。結果を図５に示す。図５において、（ａ）は交互浸漬を１回行った後の試料基体（ＰＶＡゲル）断面の写真、（ｂ）は交互浸漬を５回行った後の試料基体（ＰＶＡゲル）断面の写真、（ｃ）は交互浸漬を１０回行った後の試料基体（ＰＶＡゲル）断面の写真、（ｄ）は交互浸漬を１５回行った後の試料基体（ＰＶＡゲル）断面の写真である。
図５の結果より、交互浸漬１回では、試料基体の極表面にＨＡｐの白色結晶が認められ、交互浸漬を５回、１０回、１５回と多くすることにより試料基体表面から内部へ結晶形成が進行する様子が確認できる。
【００３０】
（５）４種類の膨潤度の試料基体により、サイクル毎の試料基体に形成されるＨＡｐ形成量と、試料基体の膨潤度との関係を測定した。結果を図６に示す。図６において、６０は膨潤度４．１の試料基体の結果、６１は膨潤度１０．４の試料基体の結果、６２は膨潤度１６．８の試料基体の結果、６３は膨潤度３０．１の試料基体の結果である。
また、前記４種類の試料基体の各膨潤度におけるサイクル数と試料基体に形成されるＨＡｐ形成量との関係をグラフにした。結果を図７に示す。
更に、前記４種類の試料基体のサイクル毎の試料基体に形成されるＨＡｐ形成割合と、試料基体の膨測度との関係をグラフにした。結果を図８に示す。図８において、８０は膨潤度４．１の試料基体の結果、８１は膨測度１０．４の試料基体の結果、８２は膨潤度１６．８の試料基体の結果、８３は膨潤度３０．１の試料基体の結果である。
図６〜８の結果より、試料基体の膨潤度が高いほどＨＡｐの形成量及び形成割合が高くなる傾向にあり、ＨＡｐの生産効率が、浸漬時間とサイクル数によって、ある程度決定できることが判る。また、例えば、図６の６２で示される、膨潤度１６．８の試料基体においては、６サイクル目の浸漬開始から２４時間後には、約８ｍｇのＨＡｐが生成されていることが判る。この結果を前述の比較例１の結果と比較すると、本実施例の方法では、従来の生体模倣反応に比較してＨＡｐ生成速度が約１００倍速いことが判る。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ポリビニルアルコール(ＰＶＡ)ゲルを、塩化カルシウム溶液とリン酸水素ナトリウム溶液とに浸漬させて、ＨＡｐを生成させる実施例１における工程を説明するための概略図である。
【図２】ＰＶＡゲルを、塩化カルシウム溶液とリン酸水素ナトリウム溶液とに浸漬させた際の時間と膨潤度との関係を示すグラフである。
【図３】膨潤度１０．４のＰＶＡゲルのＸ線回折の結果、このＰＶＡゲルを塩化カルシウム溶液とリン酸水素ナトリウム溶液とに交互に１回浸漬させた後のＸ線回折の結果、並びにこのＰＶＡゲルを塩化カルシウム溶液とリン酸水素ナトリウム溶液とに交互に５回浸漬させた後のＸ線回折の結果を示すチャートである。
【図４】ＰＶＡゲルに本発明のＨＡｐを形成させる状態を示す顕微鏡写真であって、（ａ）はＰＶＡゲルの写真、（ｂ）はＰＶＡゲルを塩化カルシウム溶液とリン酸水素ナトリウム溶液とに交互に１回浸漬させた後の写真、（ｃ）はＰＶＡゲルを塩化カルシウム溶液とリン酸水素ナトリウム溶液とに交互に５回浸漬させた後の写真である。
【図５】ＰＶＡゲルに本発明のＨＡｐを形成させる状態を示すＰＶＡゲル断面の顕微鏡写真であって、（ａ）はＰＶＡゲルを塩化カルシウム溶液とリン酸水素ナトリウム溶液とに交互に１回浸漬させた後のＰＶＡゲル断面の写真、（ｂ）はＰＶＡゲルを塩化カルシウム溶液とリン酸水素ナトリウム溶液とに交互に５回浸漬させた後のＰＶＡゲル断面の写真、（ｃ）はＰＶＡゲルを塩化カルシウム溶液とリン酸水素ナトリウム溶液とに交互に１０回浸漬させた後のＰＶＡゲル断面の写真である。（ｄ）はＰＶＡゲルを塩化カルシウム溶液とリン酸水素ナトリウム溶液とに交互に１５回浸漬させた後のＰＶＡゲル断面の写真である。
【図６】塩化カルシウム溶液とリン酸水素ナトリウム溶液とに膨潤度４〜３０のＰＶＡゲルを交互に１回浸漬させる操作を１サイクルとした際の、サイクル毎のＰＶＡゲルに形成される本発明のＨＡｐ量と、ＰＶＡゲルの膨潤度との関係を示すグラフである。
【図７】塩化カルシウム溶液とリン酸水素ナトリウム溶液とにＰＶＡゲルを交互に１回浸漬させる操作を１サイクルとした際の、ＰＶＡゲルの各膨潤度におけるサイクル数とＰＶＡゲルに形成されるＨＡｐ量との関係を示すグラフである。
【図８】塩化カルシウム溶液とリン酸水素ナトリウム溶液とにＰＶＡゲルを交互に１回浸漬させる操作を１サイクルとした際の、ＰＶＡゲルの各膨潤度におけるサイクル数とＰＶＡゲルに形成されるＨＡｐ形成割合との関係を示すグラフである。
【図９】比較例１で行った生体模倣反応により形成させたＨＡｐの結晶構造を、Ｘ線回折により測定した結果を示すチャートである。
【図１０】ヒトの骨の結晶構造を、Ｘ線回折により測定した結果を示すチャートである。
【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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