ソフセラはハイドロキシアパタイトナノ粒子を用いて医療分野・工業分野・化粧品分野における様々な研究・開発をおこなっています。

株式会社ソフセラハイドロキシアパタイト

ハイドロキシアパタイト

HAp粒子構造

ハイドロキシアパタイト (HAp : Hydoroxyapatite) は化学式Ca10(Po4)6(OH)2 で示される塩基性リン酸カルシウムで、天然には骨や歯の主成分として、また鉱石として存在し、高い生体親和性を示すことが知られています。下記に代表されるいくつかの方法により合成されており、バイオマテリアルをはじめとする様々な分野で活用されています。

HAp製造法

溶液法(湿式法)

中性もしくはアルカリ性の水溶液中でカルシウムイオンとリン酸イオンを室温で反応させることにより合成する方法です。代表的なものとして中和反応によるものと塩と塩の反応によるものがあります。

中和反応 10Ca(OH)2 + 6H3PO4 → Ca10(PO4)6(OH)2
塩と塩の反応 10Ca(NO3)2 + 6(NH4)3PO4 + H2O → Ca10(PO4)6(OH)2 + 18NH3 + 20HNO3

また、HApは"生体親和性・骨親和性"、"アミノ酸、タンパク質、脂質、糖との高い吸着性"や"イオン交換性"などの特性を有し、かつ生体にとって安全であることが知られています。
しかし、上記手法で合成されたHApはアモルファスであり、使用目的によっては十分な安定性が担保できないため、さらに焼成することで結晶性を高める必要があります。

HApの特性

HAp:人工骨、埋入、骨欠損部、新生骨が覆う、安定化、自家骨置換

生体親和性・骨親和性

HApは生体親和性に優れており、バイオマテリアルとして多くの研究がなされています。特に骨親和性が高いことが広く知られており、また多孔体の焼結体は細胞が浸潤しやすく、骨伝導能が優れていることが知られています。HAp人工骨を骨欠損部に埋入するとその表面を新生骨が覆い、破骨細胞による吸収と骨芽細胞による再生を繰り返し、長い時間をかけて自家骨に置換されていきます。
また、新生骨により骨とHApは化学結合し安定化されます。そのため早期の固定化・安定化が必要なインプラントや人工股関節等に有用であり、既に実用化されています。
※骨伝導能:医用材料を自家骨に埋入した際に材料表面にそって新生骨が形成し、材料と骨が結合し一体となること

高い吸着性

HApはアミノ酸、タンパク質、脂質、糖と高い吸着性を示すことが知られています。このような特性を利用し、生体分子等の分離に用いるカラムクロマトグラフィーの充填剤や余分な脂質や老廃物を吸着し除去することを目的とした化粧品等に利用されています。

HApと相互作用しやすい官能基 水酸基、カルボキシル基、アミノ基など

イオン交換性

HApは優れたイオン交換性を持っており、カルシウムイオンサイトは陽イオン、リン酸基や水酸化物イオンサイトは陰イオンとそれぞれ交換されます。実際に骨や歯においても、微少ではありますが、カルシウムイオンは鉄イオンやマグネシウムイオン、ストロンチウムイオンと交換されたり、水酸化物イオンはフッ素イオンや炭酸イオンなどと交換されたりしています。例えば、歯科領域におけるフッ素による虫歯予防は、その応用例であり、歯にフッ素イオンを含む薬剤を塗布することにより、フッ素イオンと水酸基とがイオン交換し、歯面に耐酸性を付与することができます。

フッ素化合物を添付で酸化性向上

その他の応用例

歯磨剤 初期虫歯の再石灰化や歯石の吸着・除去の効果
健康食品 食品添加物として配合され、カルシウム補給の効果

参考文献

  1. 青木秀希 (1999) 『驚異の生体物質 アパタイト』医歯薬出版株式会社 193pp.
  2. 田中順三、生駒俊之、植村寿公、大森健一 (2009) 『バイオセラミック』コロナ社 183pp.
  3. 日本セラミック協会 (2008) 『生体材料』(環境調和型新材料シリーズ)日刊工業新聞社 295pp.
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