知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
特開2022-23728マンガンを担持したリン酸八カルシウム結晶、及び、これの製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022023728
(43)【公開日】2022-02-08
(54)【発明の名称】マンガンを担持したリン酸八カルシウム結晶、及び、これの製造方法
(51)【国際特許分類】
C01B 25/32 20060101AFI20220201BHJP
【ＦＩ】
C01B25/32 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020126865
(22)【出願日】2020-07-27
(71)【出願人】
【識別番号】301021533
【氏名又は名称】国立研究開発法人産業技術総合研究所
(74)【代理人】
【識別番号】110002860
【氏名又は名称】特許業務法人秀和特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】杉浦 悠紀
(72)【発明者】
【氏名】槇田 洋二
(57)【要約】
【課題】リン酸八カルシウムをベースとした骨補填に有用な材料を製造する技術の提供。
【解決手段】リン酸八カルシウムの結晶構造に含まれるカルシウムイオン（Ｃａ２＋）の一部がマンガンイオン（Ｍｎ２＋）に置換されている、リン酸八カルシウム結晶。
【選択図】図１
【解決手段】リン酸八カルシウムの結晶構造に含まれるカルシウムイオン（Ｃａ２＋）の一部がマンガンイオン（Ｍｎ２＋）に置換されている、リン酸八カルシウム結晶。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
リン酸八カルシウムの結晶構造に含まれるカルシウムイオン（Ｃａ２＋）の一部がマンガンイオン（Ｍｎ２＋）に置換されている、リン酸八カルシウム結晶。
【請求項2】
Ｃａ／Ｐ比が０．１以上、５．０以下であり、Ｍｎ２＋の含有量が０．１原子％以上、５０原子％未満であり、Ｃａ２＋の原子比率がＭｎ２＋の原子比率より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の結晶。
【請求項3】
前記Ｃａ２＋の他の一部がＭｎ２＋以外の1つ以上のカチオンに置換されている、請求
項１又は２に記載の結晶。
項１又は２に記載の結晶。
【請求項4】
前記Ｍｎ２＋以外の1つ以上のカチオンの含有量が０．１原子％以上、２０原子％以下
であり、Ｃａ２＋の原子比率は、Ｍｎ２＋の原子比率よりも大きく、かつ前記Ｍｎ２＋以外のカチオンのいずれの原子比率よりも大きいことを特徴とする、請求項３に記載の結晶。
であり、Ｃａ２＋の原子比率は、Ｍｎ２＋の原子比率よりも大きく、かつ前記Ｍｎ２＋以外のカチオンのいずれの原子比率よりも大きいことを特徴とする、請求項３に記載の結晶。
【請求項5】
前記Ｍｎ２＋以外のカチオンがナトリウムイオン（Ｎａ＋）である、請求項３または４に記載の結晶。
【請求項6】
前記Ｃａ２＋のさらなる他の一部、リン酸イオンの一部、リン酸水素イオンの一部、及び水の一部からなる群から選択される一又はそれ以上が、有機分子に置換されている、請求項１～５のいずれか一項に記載の結晶。
【請求項7】
請求項１～６のいずれか一項に記載の結晶を含む、粉末状組成物。
【請求項8】
請求項１～６のいずれか一項に記載の結晶を含む、ブロック材。
【請求項9】
請求項１～６のいずれか一項に記載の結晶を含む、多孔体。
【請求項10】
カルシウム、リン酸のうち少なくとも１つを含むセラミックを、マンガンイオン（Ｍｎ２＋）を含み、カルシウム、リン酸のうち、前記セラミックが含有しない組成を全て含む溶液に、浸漬する工程を含む、
リン酸八カルシウムの結晶構造に含まれるカルシウムイオン（Ｃａ２＋）の一部がマンガンイオン（Ｍｎ２＋）に置換されている、リン酸八カルシウム結晶の製造方法。
リン酸八カルシウムの結晶構造に含まれるカルシウムイオン（Ｃａ２＋）の一部がマンガンイオン（Ｍｎ２＋）に置換されている、リン酸八カルシウム結晶の製造方法。
【請求項11】
前記溶液が、Ｍｎ２＋及びＣａ２＋以外のカチオンを含み、
前記Ｃａ２＋の他の一部がＭｎ２＋以外のカチオンに置換されている、
請求項１０に記載の製造方法。
前記Ｃａ２＋の他の一部がＭｎ２＋以外のカチオンに置換されている、
請求項１０に記載の製造方法。
【請求項12】
前記Ｍｎ２＋以外のカチオンがナトリウムイオン（Ｎａ＋）である、請求項１１に記載の製造方法。
【請求項13】
前記溶液が、リン酸イオンを含む、請求項１０～１２のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項14】
前記溶液が有機分子を含み、
前記Ｃａ２＋のさらなる他の一部、リン酸イオンの一部、リン酸水素イオンの一部、水酸化物イオンの一部及び水の一部からなる群から選択される一又はそれ以上が、有機分子に置換されている、
請求項１３に記載の製造方法。
前記Ｃａ２＋のさらなる他の一部、リン酸イオンの一部、リン酸水素イオンの一部、水酸化物イオンの一部及び水の一部からなる群から選択される一又はそれ以上が、有機分子に置換されている、
請求項１３に記載の製造方法。
【請求項15】
（Ｉ）：カルシウム及びリン酸、水酸化物の少なくとも一つを含有するセラミックスを、（ａ）カルシウムイオン（Ｃａ２＋）、リン酸イオン、及び水酸化物のうち、セラミックスが含有しないすべての組成、並びに、（ｂ）マンガンイオン（Ｍｎ２＋）又はマンガンイオン（Ｍｎ２＋）の錯イオンを含有する溶液に浸漬する工程、又は、
（ＩＩ）：カルシウム、リン酸、水酸化物の少なくとも一つを含有するセラミックスを、（ａ）カルシウムイオン（Ｃａ２＋）、リン酸イオン及び水酸化物のうち、セラミックスが含有しないすべての組成、並びに、（ｂ）易溶性のマンガン化合物を含む懸濁液に浸漬する工程
を含む、
無機成分の化学結合又は前記無機成分の結晶同士の絡み合い若しくは融合により硬化され、リン酸八カルシウムの結晶構造に含まれるカルシウムイオン（Ｃａ２＋）の一部がマンガンイオン（Ｍｎ２＋）に置換されたブロック材の製造方法。
（ＩＩ）：カルシウム、リン酸、水酸化物の少なくとも一つを含有するセラミックスを、（ａ）カルシウムイオン（Ｃａ２＋）、リン酸イオン及び水酸化物のうち、セラミックスが含有しないすべての組成、並びに、（ｂ）易溶性のマンガン化合物を含む懸濁液に浸漬する工程
を含む、
無機成分の化学結合又は前記無機成分の結晶同士の絡み合い若しくは融合により硬化され、リン酸八カルシウムの結晶構造に含まれるカルシウムイオン（Ｃａ２＋）の一部がマンガンイオン（Ｍｎ２＋）に置換されたブロック材の製造方法。
【請求項16】
前記溶液が、Ｃａ２＋及びＭｎ２＋に加え、さらに1種類以上のカチオンを含み、
前記Ｃａ２＋の他の一部が、Ｍｎ２＋以外の1種類以上のカチオンに置換されている、
請求項１５に記載の製造方法。
前記Ｃａ２＋の他の一部が、Ｍｎ２＋以外の1種類以上のカチオンに置換されている、
請求項１５に記載の製造方法。
【請求項17】
前記溶液が、Ｃａ２＋及びＭｎ２＋に加え、さらに1種類以上のカチオン及びリン酸イ
オンを含み、又は、リン酸イオンに加え、さらに1種類以上のアニオンを含み、
前記Ｃａ２＋の他の一部が前記Ｍｎ２＋以外のカチオンに置換され、及び
前記リン酸八カルシウム系の結晶構造に含まれるリン酸イオンの一部がリン酸イオン及びリン酸水素イオン以外のアニオンに置換され、又は、前記リン酸八カルシウムの結晶構造に含まれるリン酸水素イオンの一部がリン酸イオン及びリン酸水素イオン以外のアニオンに置換されている、請求項１５に記載の製造方法。
オンを含み、又は、リン酸イオンに加え、さらに1種類以上のアニオンを含み、
前記Ｃａ２＋の他の一部が前記Ｍｎ２＋以外のカチオンに置換され、及び
前記リン酸八カルシウム系の結晶構造に含まれるリン酸イオンの一部がリン酸イオン及びリン酸水素イオン以外のアニオンに置換され、又は、前記リン酸八カルシウムの結晶構造に含まれるリン酸水素イオンの一部がリン酸イオン及びリン酸水素イオン以外のアニオンに置換されている、請求項１５に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、マンガンを担持したリン酸八カルシウム結晶、及び、これの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
リン酸八カルシウム（Ｃａ８（ＨＰＯ４）２（ＰＯ４）４・５Ｈ２Ｏ；ＯＣＰ）は、優れた生体適合性を有し、生体に広く存在するカルシウムとリン酸塩からなるものである。そのため、未成熟骨の主成分だけでなく、新たなバイオマテリアルの中心となる魅力的な素材でもある。特に、その優れた骨置換能は骨補填材に有用である（例えば、非特許文献１）。
【0003】
骨の新陳代謝である骨リモデリングプロセスは、骨補填材の骨置換の割合を制御する。骨細胞と免疫細胞は骨リモデリングプロセスに必須的及び中心的な役割を果たす。これらの細胞を制御することで、骨リモデリングプロセスを制御することができる（例えば、非特許文献２）。
【0004】
これまで、高い生体適合性及び高い割合の骨置換能を有する骨補填材により健常人への骨補填がなされてきたが、新たな骨補填材の開発により、従来の骨補填材では修復ができなかった骨疾患への適用が可能となる。例えば、世界的規模における高齢者化のため、リウマチ性関節炎や骨粗しょう症の罹患者のほか高齢者向けの新たな骨補填材の開発は非常に有用である。これらの疾患は、骨リモデリングプロセスの欠陥が原因であることが明らかとなっている（例えば、非特許文献３）。
【0005】
骨リモデリングプロセスに関与するこのような細胞の活性及び分化は、ストロンチウム、マグネシウム、マンガン、及び亜鉛などの、生体適合性のある微量元素によって制御されている。したがって、そのような細胞の活性及び分化を制御するために、生体材料にこのような生体適合性のある微量元素を添加し、または、当該微量元素を生体材料の表面に固定するための様々な研究がされている（例えば、非特許文献４）。
【0006】
リン酸カルシウムを用いた骨補填材のために、リン酸カルシウム結晶のイオン置換プロセスは、前記微量元素の取得に有用である。実際に、in vitro研究及びin vivo研究にお
いて、リン酸カルシウムにストロンチウム、マグネシウム、及び亜鉛などの微量元素を添加することで、骨リモデリングプロセスが制御可能となる。（例えば、非特許文献５）。
いて、リン酸カルシウムにストロンチウム、マグネシウム、及び亜鉛などの微量元素を添加することで、骨リモデリングプロセスが制御可能となる。（例えば、非特許文献５）。
【0007】
生体適合性のある微量元素のリン酸カルシウムへの添加は、新たな骨補填材の開発において非常に重要である。しかし、OCPに置換できなかった微量元素の有用性はほとんど評
価されていない。そのような微量元素としてマンガンがある。マンガンは骨リモデリングの制御に影響を与える。また、細胞外マトリックスとの間で細胞間相互作用を仲介し細胞接着を活性化するインテグリンとリガンドとの結合親和性を増加させることから、重要な候補の一つである。しかし、マンガンはOCP形成を強く阻害し、他のリン酸カルシウム相
を誘導するため、どのようにしてマンガンにOCPを置換させるかについての研究はされて
いない（例えば、非特許文献６）。
価されていない。そのような微量元素としてマンガンがある。マンガンは骨リモデリングの制御に影響を与える。また、細胞外マトリックスとの間で細胞間相互作用を仲介し細胞接着を活性化するインテグリンとリガンドとの結合親和性を増加させることから、重要な候補の一つである。しかし、マンガンはOCP形成を強く阻害し、他のリン酸カルシウム相
を誘導するため、どのようにしてマンガンにOCPを置換させるかについての研究はされて
いない（例えば、非特許文献６）。
【0008】
本発明者はこれまで、どのようにしてカチオンがOCP形成に影響を及ぼすかについて研
究してきた。その中で、本発明者は、カチオン結合プロセスが、特定のカチオンによるOCPの単位格子の置換を進めることを見出した。例えば、リチウムは、イオン半径の大きい
イオンが共存する場合を除いて、それのみではOCPの単位格子をほとんど置換しないが、L
i-NH4及び／又はLi-Kの場合には容易に置換することを見出した（例えば、非特許文献７
）。また、ナトリウムはOCPの含水層構造を発達させ、OCP形成を誘導することを見出している（例えば、非特許文献８）。
究してきた。その中で、本発明者は、カチオン結合プロセスが、特定のカチオンによるOCPの単位格子の置換を進めることを見出した。例えば、リチウムは、イオン半径の大きい
イオンが共存する場合を除いて、それのみではOCPの単位格子をほとんど置換しないが、L
i-NH4及び／又はLi-Kの場合には容易に置換することを見出した（例えば、非特許文献７
）。また、ナトリウムはOCPの含水層構造を発達させ、OCP形成を誘導することを見出している（例えば、非特許文献８）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0009】
【非特許文献1】J. Biomed. Mater. Res., 59, 29-34 (2002)
【非特許文献2】BMC Med.,9, 66-75 (2011)
【非特許文献3】Bone, 86, 119-130 (2016)
【非特許文献4】Surf. Coat. Tech., 205, 2538-2541 (2010)
【非特許文献5】J. Inorg. Biochem., 103, 1666-1674 (2009)
【非特許文献6】Nutrit. Res. Rev., 5, 167-188 (1992)
【非特許文献7】Cryst. Growth Des., 19, 4162-4171 (2019)
【非特許文献8】Cryst. Growth Des., 18, 6165-6171 (2018)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明の課題は、リン酸八カルシウムをベースとした骨補填に有用な材料を製造する技術の提供である。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明者は、マンガンイオンを含む所定条件の溶液に炭酸カルシウム等の易溶性セラミックを所定条件で浸漬することにより、リン酸八カルシウムの結晶構造に含まれるカルシウムイオンの一部がマンガンイオンに置換されている、リン酸八カルシウム結晶が得られることを見出し、本発明を完成させた。本発明は下記の通りである。
【0012】
［１］リン酸八カルシウムの結晶構造に含まれるカルシウムイオン（Ｃａ２＋）の一部がマンガンイオン（Ｍｎ２＋）に置換されている、リン酸八カルシウム結晶。
［２］Ｃａ／Ｐ比が０．１以上、５．０以下であり、Ｍｎ２＋の含有量が０．１原子％以上、５０原子％未満であり、Ｃａ２＋の原子比率がＭｎ２＋の原子比率より大きいことを特徴とする、［１］に記載の結晶。
［３］前記Ｃａ２＋の他の一部がＭｎ２＋以外の1つ以上のカチオンに置換されている、
［１］又は［２］に記載の結晶。
［４］前記Ｍｎ２＋以外の1つ以上のカチオンの含有量が０．１原子％以上、２０原子％
以下であり、Ｃａ２＋の原子比率は、Ｍｎ２＋の原子比率よりも大きく、かつ前記Ｍｎ２＋以外のカチオンのいずれの原子比率よりも大きいことを特徴とする、［３］に記載の結晶。
［５］前記Ｍｎ２＋以外のカチオンがナトリウムイオン（Ｎａ＋）である、［３］または［４］に記載の結晶。
［６］前記Ｃａ２＋のさらなる他の一部、リン酸イオンの一部、リン酸水素イオンの一部、及び水の一部からなる群から選択される一又はそれ以上が、有機分子に置換されている、［１］～［５］のいずれかに記載の結晶。
［７］［１］～［６］のいずれかに記載の結晶を含む、粉末状組成物。
［８］［１］～［６］のいずれかに記載の結晶を含む、ブロック材。
［９］［１］～［６］のいずれかに記載の結晶を含む、多孔体。
［１０］カルシウム、リン酸のうち少なくとも１つを含むセラミックを、マンガンイオン（Ｍｎ２＋）を含み、カルシウム、リン酸のうち、前記セラミックが含有しない組成を全て含む溶液に、浸漬する工程を含む、
リン酸八カルシウムの結晶構造に含まれるカルシウムイオン（Ｃａ２＋）の一部がマンガンイオン（Ｍｎ２＋）に置換されている、リン酸八カルシウム結晶の製造方法。
［１１］前記溶液が、Ｍｎ２＋及びＣａ２＋以外のカチオンを含み、
前記Ｃａ２＋の他の一部がＭｎ２＋以外のカチオンに置換されている、
［１０］に記載の製造方法。
［１２］前記Ｍｎ２＋以外のカチオンがナトリウムイオン（Ｎａ＋）である、［１１］に記載の製造方法。
［１３］前記溶液が、リン酸イオンを含む、［１０］～［１２］のいずれかに記載の製造方法。
［１４］前記溶液が有機分子を含み、
前記Ｃａ２＋のさらなる他の一部、リン酸イオンの一部、リン酸水素イオンの一部、水酸化物イオンの一部及び水の一部からなる群から選択される一又はそれ以上が、有機分子に置換されている、
［１３］に記載の製造方法。
［１５］（Ｉ）：カルシウム及びリン酸、水酸化物の少なくとも一つを含有するセラミックスを、（ａ）カルシウムイオン（Ｃａ２＋）、リン酸イオン、及び水酸化物のうち、セラミックスが含有しないすべての組成、並びに、（ｂ）マンガンイオン（Ｍｎ２＋）又はマンガンイオン（Ｍｎ２＋）の錯イオンを含有する溶液に浸漬する工程、又は、
（ＩＩ）：カルシウム、リン酸、水酸化物の少なくとも一つを含有するセラミックスを、（ａ）カルシウムイオン（Ｃａ２＋）、リン酸イオン及び水酸化物のうち、セラミックスが含有しないすべての組成、並びに、（ｂ）易溶性のマンガン化合物を含む懸濁液に浸漬する工程
を含む、
無機成分の化学結合又は前記無機成分の結晶同士の絡み合い若しくは融合により硬化され、リン酸八カルシウムの結晶構造に含まれるカルシウムイオン（Ｃａ２＋）の一部がマンガンイオン（Ｍｎ２＋）に置換されたブロック材の製造方法。
［１６］前記溶液が、Ｃａ２＋及びＭｎ２＋に加え、さらに1種類以上のカチオンを含み
、
前記Ｃａ２＋の他の一部が、Ｍｎ２＋以外の1種類以上のカチオンに置換されている、
［１５］に記載の製造方法。
［１７］前記溶液が、Ｃａ２＋及びＭｎ２＋に加え、さらに1種類以上のカチオン及びリ
ン酸イオンを含み、又は、リン酸イオンに加え、さらに1種類以上のアニオンを含み、
前記Ｃａ２＋の他の一部が前記Ｍｎ２＋以外のカチオンに置換され、及び
前記リン酸八カルシウム系の結晶構造に含まれるリン酸イオンの一部がリン酸イオン及びリン酸水素イオン以外のアニオンに置換され、又は、前記リン酸八カルシウムの結晶構造に含まれるリン酸水素イオンの一部がリン酸イオン及びリン酸水素イオン以外のアニオンに置換されている、［１５］に記載の製造方法。
［２］Ｃａ／Ｐ比が０．１以上、５．０以下であり、Ｍｎ２＋の含有量が０．１原子％以上、５０原子％未満であり、Ｃａ２＋の原子比率がＭｎ２＋の原子比率より大きいことを特徴とする、［１］に記載の結晶。
［３］前記Ｃａ２＋の他の一部がＭｎ２＋以外の1つ以上のカチオンに置換されている、
［１］又は［２］に記載の結晶。
［４］前記Ｍｎ２＋以外の1つ以上のカチオンの含有量が０．１原子％以上、２０原子％
以下であり、Ｃａ２＋の原子比率は、Ｍｎ２＋の原子比率よりも大きく、かつ前記Ｍｎ２＋以外のカチオンのいずれの原子比率よりも大きいことを特徴とする、［３］に記載の結晶。
［５］前記Ｍｎ２＋以外のカチオンがナトリウムイオン（Ｎａ＋）である、［３］または［４］に記載の結晶。
［６］前記Ｃａ２＋のさらなる他の一部、リン酸イオンの一部、リン酸水素イオンの一部、及び水の一部からなる群から選択される一又はそれ以上が、有機分子に置換されている、［１］～［５］のいずれかに記載の結晶。
［７］［１］～［６］のいずれかに記載の結晶を含む、粉末状組成物。
［８］［１］～［６］のいずれかに記載の結晶を含む、ブロック材。
［９］［１］～［６］のいずれかに記載の結晶を含む、多孔体。
［１０］カルシウム、リン酸のうち少なくとも１つを含むセラミックを、マンガンイオン（Ｍｎ２＋）を含み、カルシウム、リン酸のうち、前記セラミックが含有しない組成を全て含む溶液に、浸漬する工程を含む、
リン酸八カルシウムの結晶構造に含まれるカルシウムイオン（Ｃａ２＋）の一部がマンガンイオン（Ｍｎ２＋）に置換されている、リン酸八カルシウム結晶の製造方法。
［１１］前記溶液が、Ｍｎ２＋及びＣａ２＋以外のカチオンを含み、
前記Ｃａ２＋の他の一部がＭｎ２＋以外のカチオンに置換されている、
［１０］に記載の製造方法。
［１２］前記Ｍｎ２＋以外のカチオンがナトリウムイオン（Ｎａ＋）である、［１１］に記載の製造方法。
［１３］前記溶液が、リン酸イオンを含む、［１０］～［１２］のいずれかに記載の製造方法。
［１４］前記溶液が有機分子を含み、
前記Ｃａ２＋のさらなる他の一部、リン酸イオンの一部、リン酸水素イオンの一部、水酸化物イオンの一部及び水の一部からなる群から選択される一又はそれ以上が、有機分子に置換されている、
［１３］に記載の製造方法。
［１５］（Ｉ）：カルシウム及びリン酸、水酸化物の少なくとも一つを含有するセラミックスを、（ａ）カルシウムイオン（Ｃａ２＋）、リン酸イオン、及び水酸化物のうち、セラミックスが含有しないすべての組成、並びに、（ｂ）マンガンイオン（Ｍｎ２＋）又はマンガンイオン（Ｍｎ２＋）の錯イオンを含有する溶液に浸漬する工程、又は、
（ＩＩ）：カルシウム、リン酸、水酸化物の少なくとも一つを含有するセラミックスを、（ａ）カルシウムイオン（Ｃａ２＋）、リン酸イオン及び水酸化物のうち、セラミックスが含有しないすべての組成、並びに、（ｂ）易溶性のマンガン化合物を含む懸濁液に浸漬する工程
を含む、
無機成分の化学結合又は前記無機成分の結晶同士の絡み合い若しくは融合により硬化され、リン酸八カルシウムの結晶構造に含まれるカルシウムイオン（Ｃａ２＋）の一部がマンガンイオン（Ｍｎ２＋）に置換されたブロック材の製造方法。
［１６］前記溶液が、Ｃａ２＋及びＭｎ２＋に加え、さらに1種類以上のカチオンを含み
、
前記Ｃａ２＋の他の一部が、Ｍｎ２＋以外の1種類以上のカチオンに置換されている、
［１５］に記載の製造方法。
［１７］前記溶液が、Ｃａ２＋及びＭｎ２＋に加え、さらに1種類以上のカチオン及びリ
ン酸イオンを含み、又は、リン酸イオンに加え、さらに1種類以上のアニオンを含み、
前記Ｃａ２＋の他の一部が前記Ｍｎ２＋以外のカチオンに置換され、及び
前記リン酸八カルシウム系の結晶構造に含まれるリン酸イオンの一部がリン酸イオン及びリン酸水素イオン以外のアニオンに置換され、又は、前記リン酸八カルシウムの結晶構造に含まれるリン酸水素イオンの一部がリン酸イオン及びリン酸水素イオン以外のアニオンに置換されている、［１５］に記載の製造方法。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、リン酸八カルシウムの結晶構造に含まれるカルシウムイオンの一部がマンガンイオンに置換されたリン酸八カルシウム結晶を製造する技術の提供ができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】Ｎａ濃度の関数としての１日（塗りつぶしあり）又は３日（塗りつぶしなし）の処理をした溶液のｐＨ値。●、○：０ｍｍｏｌ／Ｌ Ｍｎ、◆、◇：１０ｍｍｏｌ／Ｌ Ｍｎ、■、□：２０ｍｍｏｌ／Ｌ Ｍｎ、▲、△：５０ｍｍｏｌ／Ｌ Ｍｎ、及び▼、▽：１００ｍｍｏｌ／Ｌ Ｍｎ。
【図2】１日の処理をしたサンプルの広範囲ＸＲＤパターン。（ａ）０ｍｍｏｌ／Ｌ Ｍｎ、（ｂ）１０ｍｍｏｌ／Ｌ Ｍｎ、（ｃ）２０ｍｍｏｌ／Ｌ Ｍｎ、（ｄ）５０ｍｍｏｌ／Ｌ Ｍｎ、及び（ｅ）１００ｍｍｏｌ／Ｌ Ｍｎ。★：ＭｎＯＯＨ、▼：ＨＡｐ、及び●：ＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎ。
【図3】１日の処理をしたサンプルの小角ＸＲＤパターン。（ａ）０ｍｍｏｌ／Ｌ Ｍｎ、（ｂ）１０ｍｍｏｌ／Ｌ Ｍｎ、（ｃ）２０ｍｍｏｌ／Ｌ Ｍｎ、（ｄ）５０ｍｍｏｌ／Ｌ Ｍｎ、及び（ｅ）１００ｍｍｏｌ／Ｌ Ｍｎ。★：ＭｎＯＯＨ、▼：ＨＡｐ、及び●：ＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎ。
【図4】３日の処理をしたサンプルの広範囲ＸＲＤパターン。（ａ）０ｍｍｏｌ／Ｌ Ｍｎ、（ｂ）１０ｍｍｏｌ／Ｌ Ｍｎ、（ｃ）２０ｍｍｏｌ／Ｌ Ｍｎ、（ｄ）５０ｍｍｏｌ／Ｌ Ｍｎ、及び（ｅ）１００ｍｍｏｌ／Ｌ Ｍｎ。★：ＭｎＯＯＨ、▼：ＨＡｐ、及び●：ＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎ。
【図5】３日の処理をしたサンプルの小角ＸＲＤパターン。（ａ）０ｍｍｏｌ／Ｌ Ｍｎ、（ｂ）１０ｍｍｏｌ／Ｌ Ｍｎ、（ｃ）２０ｍｍｏｌ／Ｌ Ｍｎ、（ｄ）５０ｍｍｏｌ／Ｌ Ｍｎ、及び（ｅ）１００ｍｍｏｌ／Ｌ Ｍｎ。★：ＭｎＯＯＨ、▼：ＨＡｐ、及び●：ＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎ。
【図6】１日（ａ）又は３日（ｂ）の処理をした、Ｎａ－Ｍｎを含む溶液系におけるサンプルの相図。●：ＯＣＰ、○：ＯＣＰを有するＨＡｐ、◇：ＤＣＰＤ、▽：マンガナイトを有するＯＣＰ、★：カルサイトを有するＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎ、◆：ＤＣＰＤ及びＯＣＰ、＊：ＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎ、ＤＣＰＤ、及びカルサイト、×：ＯＣＰ、カルサイト、及びマンガナイト、＋：ＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎ、マンガナイト、及びカルサイト。
【図7】ＣａＣＯ３の最適化実験のＸＲＤパターン。（ａ）広範囲、（ｂ）小角。
【図8】（ａ、ｂ）０ｍｍｏｌ／ＬのＭｎ及び０ｍｏｌ／ＬのＮａ、（ｃ、ｄ）１００ｍｍｏｌ／ＬのＭｎ及び０ｍｏｌ／ＬのＮａ、及び（ｅ、ｆ）１００ｍｍｏｌ／ＬのＭｎ及び５ｍｏｌ／ＬのＮａ（ＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎ）のＳＥＭ顕微鏡写真（図面代用写真）。
【図9】サンプルのＦＴ－ＩＲスペクトル。（ａ）広範囲、（ｂ）主バンド（ＰＯ４吸着領域）、（ｃ）Ｐ５ ＰＯ４振動。（ｂ）中の３本の破線１はＰＯ４振動に相当する。（ｂ）中の破線２はＰ３ ＰＯ４振動に相当する。（ｃ）中の黒丸はＰ５ ＰＯ４振動に相当する。
【図10】サンプルの（ａ）ＴＧ及びＤＴＡ（ｂ）曲線。（ａ）中の矢印１と破線矢印２はＤＴＡピークに反映した著しい重量の減少に相当する。
【図11】ＯＣＰ（横軸の各数値における左のバー）及びＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎ（横軸の各数値における右のバー）のドーズ量の関数としての２日でのＭＣ３Ｔ３－Ｅ１細胞から誘導された骨芽細胞の細胞生存性。＊：ＰＣに対してｐ＜０．０５、＊＊＊：ＯＣＰに対してｐ＜０．０５。
【図12】ＯＣＰ（横軸の各数値における左のバー）及びＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎ（横軸の各数値における右のバー）のドーズ量の関数としての３日でのＭＣ３Ｔ３－Ｅ１細胞から誘導された骨芽細胞のＡＬＰ産生活性。＊：ＰＣに対してｐ＜０．０５、＊＊＊：ＯＣＰに対してｐ＜０．０５。
【図13】５ｍｏｌ／Ｌの各金属塩化物及び１００ｍｍｏｌ／ＬのＭｎで処理したサンプルのＸＲＤパターン。（ａ）広範囲、（ｂ）小角。
【発明を実施するための形態】
【0015】
本発明の一態様は、０．００１ｍｏｌ／Ｌ～１．０ｍｏｌ／Ｌであるマンガンイオン（Ｍｎ２＋）を含む溶液に、炭酸カルシウムを浸漬する工程を含む、
リン酸八カルシウムの結晶構造に含まれるカルシウムイオン（Ｃａ２＋）の一部がマンガンイオン（Ｍｎ２＋）に置換されていることを特徴とする、リン酸八カルシウム結晶の製造方法である。
リン酸八カルシウムの結晶構造に含まれるカルシウムイオン（Ｃａ２＋）の一部がマンガンイオン（Ｍｎ２＋）に置換されていることを特徴とする、リン酸八カルシウム結晶の製造方法である。
【0016】
マンガンイオンの濃度は、好ましくは０．００５ｍｏｌ／Ｌ以上、より好ましくは０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上、さらに好ましくは０．０５ｍｏｌ／Ｌである。一方で、ＯＣＰ形成が阻害されることから、好ましくは０．７ｍｏｌ／Ｌ以下、より好ましくは０．５ｍｏｌ／Ｌ以下、さらに好ましくは０．２ｍｏｌ／Ｌ以下である。
【0017】
リン酸八カルシウム相が良好に形成されることから、反応終了時のｐＨは好ましくは２．０以上、より好ましくは４．０以上、さらに好ましくは４．５以上、よりさらに好ましくは８．０以上となるように調整し、一方で、好ましくは１１．０以下、より好ましくは１０．０以下、さらに好ましくは９．０以下となるように調整する。
【0018】
炭酸カルシウムを前記溶液に浸漬する際の温度は、リン酸カルシウム相が良好に形成されることから、好ましくは４℃以上、より好ましくは１５℃以上、さらに好ましくは３７℃以上、よりさらに好ましくは５０℃以上である。一方で、好ましくは９０℃以下、より好ましくは８０℃以下、さらに好ましくは７５℃以下である。
【0019】
炭酸カルシウムを前記溶液に浸漬する時間は、ＯＣＰが良好に形成されることから、好ましくは２時間以上、より好ましくは１２時間以上、さらに好ましくは２４時間（１日間）以上、よりさらに好ましくは４８時間（２日間）以上である。一方で、生成した結晶がマンガナイトに分解することから、好ましくは７日間以下、より好ましくは５日間以下、さらに好ましくは３日間以下である。
【0020】
前記溶液は、Ｍｎ２＋以外のカチオンを含むことが好ましい。前記溶液がＭｎ２＋以外のカチオンを含む場合、製造されるリン酸八カルシウム結晶は、Ｃａ２＋の他の一部がＭｎ２＋以外のカチオンに置換されている、結晶となる。
詳細には、Ｃａ２＋の他の一部がＭｎ２＋以外のカチオンに置換されることによって、前記結晶の水和層の層間距離を制御することが可能となる。また、後述するように前記溶液が有機分子を含む場合には、大きさの異なる有機分子を水和層に挿入することができるようになる。
詳細には、Ｃａ２＋の他の一部がＭｎ２＋以外のカチオンに置換されることによって、前記結晶の水和層の層間距離を制御することが可能となる。また、後述するように前記溶液が有機分子を含む場合には、大きさの異なる有機分子を水和層に挿入することができるようになる。
【0021】
Ｍｎ２＋以外のカチオンとしては、ＯＣＰ単位格子に置換されるものであれば特に制限されないが、好ましくは、ナトリウムイオン（Ｎａ＋）、亜鉛イオン（Ｚｎ２＋）、バリウムイオン（Ｂａ２＋）、白金イオン（Ｐｔ２＋）、銅イオン（Ｃｕ２＋）、鉄イオン（Ｆｅ２＋）、ストロンチウムイオン（Ｓｒ２＋）である。
【0022】
Ｍｎ２＋以外のカチオンの濃度は、ＯＣＰ単位格子に十分に置換されることから、好ましくは０．５ｍｏｌ／Ｌ以上、より好ましくは１．０ｍｏｌ／Ｌ以上、さらに好ましくは２．０ｍｏｌ／Ｌである。一方で、好ましくは溶解度以下であり、例えば１０ｍｏｌ／Ｌ以下である。
【0023】
前記溶液はまた、リン酸カルシウム相が良好に形成されることから、リン酸イオンを含むことが好ましい。リン酸イオンの濃度は、好ましくは０．００１ｍｏｌ／Ｌ以上、より好ましくは０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上、さらに好ましくは０．０５ｍｏｌ／Ｌである。一方で、好ましくは５ｍｏｌ／Ｌ以下、より好ましくは３ｍｏｌ／Ｌ以下、さらに好ましくは２ｍｏｌ／Ｌ以下である。
【0024】
前記溶液はまた、有機分子を含むことが好ましい。前記溶液が有機分子、リン酸イオン、水酸化物イオンを含む場合、製造されるリン酸八カルシウム結晶は、カルシウムイオンのさらなる他の一部、リン酸イオンの一部、水酸化物イオンの一部、及び水の一部からなる群から選択される一又はそれ以上が、有機分子に置換されている、結晶となる。有機分子は、構造的には前記結晶の水和層に挿入されることが好ましい。
【0025】
有機分子としては特に制限されないが、生体内において生理活性機能を示すことのできるものが好ましい。例えば、慢性疾患や局所での疾患に対して薬効を示す有機分子が挙げられる。具体例としては、タンパク質、ペプチド、核酸（例えば、ＤＮＡ、ＲＮＡ）、低分子化合物が挙げられる。
【0026】
有機分子の濃度は、カルシウムイオンのさらなる他の一部、リン酸イオンの一部、水酸化物イオンの一部、及び水の一部からなる群から選択される一又はそれ以上が有機分子に置換されやすいことから、好ましくは０．００１ｍｏｌ／Ｌ以上、より好ましくは０．００５ｍｏｌ／Ｌ以上、さらに好ましくは０．０１ｍｏｌ／Ｌである。一方で、キレート結合などにより、リン酸八カルシウム結晶形成を阻害する作用を及ぼすことがあることから、好ましくは１ｍｏｌ／Ｌ以下、より好ましくは０．７ｍｏｌ／Ｌ以下、さらに好ましくは０．５ｍｏｌ／Ｌ以下である。
【0027】
本態様により製造される結晶の好ましい態様は、次の態様に係るリン酸八カルシウム結晶の説明を援用する。
【0028】
本発明の他の一態様は、リン酸八カルシウムの結晶構造に含まれるカルシウムイオン（Ｃａ２＋）の一部がマンガンイオン（Ｍｎ２＋）に置換されている、リン酸八カルシウム結晶である。リン酸八カルシウム結晶において、Ｃａ２＋の原子比率がＭｎ２＋の原子比率より大きいことが好ましい。
【0029】
前記結晶は、前記Ｃａ２＋の他の一部がＭｎ２＋以外の1つ以上のカチオンに置換され
ていることが好ましい。Ｍｎ２＋以外のカチオンの態様は、前記態様に記載した通りである。
ていることが好ましい。Ｍｎ２＋以外のカチオンの態様は、前記態様に記載した通りである。
【0030】
前記結晶はまた、Ｃａ／Ｐ比（カルシウム／リン酸モル比）が、新骨形成を促進することから、好ましくは０．１以上、より好ましくは０．２以上、さらに好ましくは０．３以上、よりさらに好ましくは０．５以上である。一方で、Ｃａ２＋のカチオンによる置換により、一般的にＣａ／Ｐ比は低下することから、好ましくは５．０以下、より好ましくは３．０以下、さらに好ましくは２．０以下、よりさらに好ましくは１．７以下である。よりさらに好ましくは、０．６７±０．０５である。
【0031】
前記結晶はまた、Ｍｎ２＋の含有量が、骨リモデリングプロセスに関与する細胞の活性及び分化を制御できることから、好ましくは０．１原子％以上、より好ましくは０．５原子％以上、さらに好ましくは２．０原子％以上、よりさらに好ましくは５．０原子％以上である。一方で、Ｍｎ２＋が５０原子％以上置換する場合、別の物質と定義されることから、好ましくは５０原子％未満、より好ましくは４０．０原子％以下、さらに好ましくは３５．０原子％以下である。よりさらに好ましくは、３０．７±２．８原子％である。
【0032】
前記結晶はまた、Ｃａ２＋の他の一部がＭｎ２＋以外のカチオンに置換されることによって、前記結晶の水和層の層間距離を制御することが可能となること、及び、後述するように前記溶液が有機分子を含む場合には、大きさの異なる有機分子を水和層に挿入することができるようになることから、Ｍｎ２＋以外のカチオンの含有量が、好ましくは０．１原子％以上、より好ましくは１．０原子％以上、さらに好ましくは３．０原子％以上、よりさらに好ましくは５．０原子％である。また、好ましくは２０原子％以下、より好ましくは１５原子％以下、さらに好ましくは１０原子％以下である。よりさらに好ましくは、８．２±０．４原子％である。リン酸八カルシウム結晶において、Ｃａ２＋の原子比率は、Ｍｎ２＋以外のカチオンのいずれの原子比率よりも大きいことが好ましい。
【0033】
ここでいう結晶とは、粉末試料のXRDパターンにおいて明確な回折ピークが得られ、ま
た、結晶成長を阻害しない自由空間で成長した場合、結晶構造に起因する固有の外形を示す粒子のことを指す。
前記結晶はまた、前記結晶の水和層の層間距離を制御することが可能となること、及び、後述するように前記溶液が有機分子を含む場合には、大きさの異なる有機分子を水和層
に挿入することができることから、前記Ｍｎ２＋以外のカチオンが水和層に含まれることが好ましい。
た、結晶成長を阻害しない自由空間で成長した場合、結晶構造に起因する固有の外形を示す粒子のことを指す。
前記結晶はまた、前記結晶の水和層の層間距離を制御することが可能となること、及び、後述するように前記溶液が有機分子を含む場合には、大きさの異なる有機分子を水和層
に挿入することができることから、前記Ｍｎ２＋以外のカチオンが水和層に含まれることが好ましい。
【0034】
前記結晶はまた、リン酸イオンを含む場合にあっては、カルシウムイオンのさらなる他の一部、リン酸イオンの一部、水酸化物イオン、及び水の一部の一部からなる群から選択される一又はそれ以上が、有機分子に置換されていることが好ましい。有機分子の態様は、前記態様に記載した通りである。
【0035】
前記結晶の結晶学的情報は、例えば、Ｘ線回折法（ＸＲＤ）により常法に従い得ることができる。装置としては、例えば、ＭｉｎｉＦｌｅｘ６００（株式会社リガク、日本）が挙げられる。
前記結晶のＸＲＤパターンでは、ＯＣＰの回折パターンにおける、４．７°のピーク強度と、９．４°のピーク比を取ることで評価可能である。この２つのピークの相対比が大きい方が、層構造が大きく発達したことを示し、好ましい。
前記結晶のＸＲＤパターンでは、ＯＣＰの回折パターンにおける、４．７°のピーク強度と、９．４°のピーク比を取ることで評価可能である。この２つのピークの相対比が大きい方が、層構造が大きく発達したことを示し、好ましい。
【0036】
また、前記結晶の化学振動スキームは、例えば、フーリエ変換赤外分光法（ＦＴ－ＩＲ）により常法に従い評価することができる。装置としては、例えば、Ｎｉｃｏｌｅｔ ＮＥＸＵＳ６７０（サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社、米国）が挙げられる。
前記結晶のＦＴ－ＩＲスペクトルでは、前記Ｃａ２＋の他の一部がＭｎ２＋に置換され、さらに、それ以外のカチオン、例えばＮａ＋がＯＣＰ結晶中の別のＣａ２＋イオンを置換している場合、Ｐ３ ＰＯ４バンド（水酸アパタイト（ＨＡｐ）層）が減衰するとともに、ＨＰＯ４－ＯＨ層構造に相当するＰ５ ＰＯ４バンドが大幅にシフトする。
前記結晶のＦＴ－ＩＲスペクトルでは、前記Ｃａ２＋の他の一部がＭｎ２＋に置換され、さらに、それ以外のカチオン、例えばＮａ＋がＯＣＰ結晶中の別のＣａ２＋イオンを置換している場合、Ｐ３ ＰＯ４バンド（水酸アパタイト（ＨＡｐ）層）が減衰するとともに、ＨＰＯ４－ＯＨ層構造に相当するＰ５ ＰＯ４バンドが大幅にシフトする。
【0037】
また、前記結晶の微細構造は、例えば、電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）により常法に従い評価することができる。装置としては、例えば、ＪＳＭ－６７００Ｆ（日本電子株式会社、日本）が挙げられる。前記結晶の表面の電荷蓄積を防止するために、前記結晶にＯｓなどを用いてスパッタコーティングをしてもよい。
【0038】
また、前記結晶が含む元素、例えば、Ｃａ、Ｐ（ＰＯ４）、Ｎａ、及びＭｎの含有量は、例えば、誘導結合プラズマ原子発光分光法（ＩＣＰ－ＡＥＳ）により常法に従い測定することができる。装置としては、例えば、５１１０ＶＤＶ（アジレント・テクノロジー株式会社、日本）が挙げられる。測定の際には、前記結晶を２％ＨＮＯ３溶液などに溶解した後に測定することができる。
【0039】
また、前記結晶の熱挙動は、例えば、熱重量示差熱分析（ＴＧ－ＤＴＡ）により常法に従い評価することができる。装置としては、例えば、Ｔｈｅｒｍｏ－Ｐｌｕｓ、ＴＧ８１１０（株式会社リガク、日本）が挙げられる。
【0040】
前記結晶のＴＧ－ＤＴＡ曲線では、前記Ｃａ２＋の他の一部がＭｎ２＋以外のカチオンに置換されている場合、ＨＰＯ４－ＯＨ層構造が好ましくは９０℃以下、より好ましくは８０℃以下、さらに好ましくは７０℃以下で分解する。すなわち、前記結晶は、前記Ｃａ２＋の他の一部がＭｎ２＋以外のカチオンに置換されている場合、従来のＯＣＰのそれよりも著しく熱安定性が低いことが好ましい。
【0041】
本発明の他の一態様は、前記結晶を含む、粉末状組成物である。
前記粉末状組成物は、前記結晶を含む限りその態様は制限されない。前記粉末状組成物は、前記結晶からなる粉末（すなわち、前記粉末状組成物における前記結晶の含有率が１００％）であってよいが、他の成分を含んでもよい。前記粉末状組成物における前記結晶の含有率は、好ましくは１％以上、より好ましくは１０％以上、さらに好ましくは３０％
以上である。尚、前記含有率は、XRDにおけるピーク強度を測定することにより算出でき
る。
前記粉末状組成物は、前記結晶を含む限りその態様は制限されない。前記粉末状組成物は、前記結晶からなる粉末（すなわち、前記粉末状組成物における前記結晶の含有率が１００％）であってよいが、他の成分を含んでもよい。前記粉末状組成物における前記結晶の含有率は、好ましくは１％以上、より好ましくは１０％以上、さらに好ましくは３０％
以上である。尚、前記含有率は、XRDにおけるピーク強度を測定することにより算出でき
る。
【0042】
前記粉末状組成物は、骨芽細胞の生存性を減少させるために用いることができる。また、前記粉末状組成物は、骨芽細胞のアルカリホスファターゼ（ＡＬＰ）の発生能を減少させるために用いることができる。
【0043】
前記粉末状組成物を骨芽細胞の生存性を減少させるために用いる場合、骨芽細胞が含まれる培養液中の前記粉末状組成物の濃度は、好ましくは０．１ｍｇ／Ｌ以上、より好ましくは１ｍｇ／Ｌ以上、さらに好ましくは１０ｍｇ／Ｌ以上であり、一方で、好ましくは１ｇ／Ｌ以下、より好ましくは５００ｍｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは１００ｍｇ／Ｌ以下である。
【0044】
前記粉末状組成物を骨芽細胞のＡＬＰの発生能を減少させるために用いる場合、骨芽細胞が含まれる培養液中の前記粉末状組成物の濃度は、好ましくは０．１ｍｇ／Ｌ以上、より好ましくは１ｍｇ／Ｌ以上、さらに好ましくは１０ｍｇ／Ｌ以上であり、一方で、好ましくは１ｇ／Ｌ以下、より好ましくは５００ｍｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは１００ｍｇ／Ｌ以下である。
【0045】
本発明の他の一態様は、前記結晶を含む、ブロック材である。
前記ブロック材は、前記結晶を含む限りその態様は制限されない。前記ブロック材は、前記結晶からなるブロック材（すなわち、前記ブロック材における前記結晶の含有率が１００％）であってよいが、他の成分を含んでもよい。前記ブロック材における前記結晶の含有率は、好ましくは１％以上、より好ましくは１０％以上、さらに好ましくは３０％以上である。前記含有率は、例えば、ＸＲＤを用いて測定することができる。
前記ブロック材は、前記結晶を含む限りその態様は制限されない。前記ブロック材は、前記結晶からなるブロック材（すなわち、前記ブロック材における前記結晶の含有率が１００％）であってよいが、他の成分を含んでもよい。前記ブロック材における前記結晶の含有率は、好ましくは１％以上、より好ましくは１０％以上、さらに好ましくは３０％以上である。前記含有率は、例えば、ＸＲＤを用いて測定することができる。
【0046】
本発明の他の一態様は、前記結晶を含む、多孔体である。
孔の形状は特に限定されない。通常は、連通多孔体、孤立気孔体、ハニカム構造体などがあげられる。また、気孔率は特に限定されない。好ましくは、３０％以上、さらに好ましくは、５０％以上、特に好ましくは７０％以上である。気孔サイズは特に限定されない、好ましくは１０μｍ以上、１０００μｍ以下、特に好ましくは１００μｍ以上、７００μｍ以下、さらに好ましくは、２００μｍ以上、５００μｍ以下である。
孔の形状は特に限定されない。通常は、連通多孔体、孤立気孔体、ハニカム構造体などがあげられる。また、気孔率は特に限定されない。好ましくは、３０％以上、さらに好ましくは、５０％以上、特に好ましくは７０％以上である。気孔サイズは特に限定されない、好ましくは１０μｍ以上、１０００μｍ以下、特に好ましくは１００μｍ以上、７００μｍ以下、さらに好ましくは、２００μｍ以上、５００μｍ以下である。
【0047】
本発明の他の一態様は、
（Ｉ）：カルシウム及びリン酸、水酸化物の少なくとも一つを含有するセラミックスを、（ａ）カルシウムイオン（Ｃａ２＋）、リン酸イオン、及び水酸化物のうち、セラミックスが含有しないすべての組成、並びに、（ｂ）マンガンイオン（Ｍｎ２＋）又はマンガンイオン（Ｍｎ２＋）の錯イオンを含有する溶液に浸漬する工程（工程１）、又は、
（ＩＩ）：カルシウム、リン酸、水酸化物の少なくとも一つを含有するセラミックスを、（ａ）カルシウムイオン（Ｃａ２＋）、リン酸イオン及び水酸化物のうち、セラミックスが含有しないすべての組成、並びに、（ｂ）易溶性のマンガン化合物を含む懸濁液に浸漬する工程（工程２）を含む、
無機成分の化学結合又は前記無機成分の結晶同士の絡み合い若しくは融合により硬化され、リン酸八カルシウムの結晶構造に含まれるカルシウムイオン（Ｃａ２＋）の一部がマンガンイオン（Ｍｎ２＋）に置換されたブロック材の製造方法である。
（Ｉ）：カルシウム及びリン酸、水酸化物の少なくとも一つを含有するセラミックスを、（ａ）カルシウムイオン（Ｃａ２＋）、リン酸イオン、及び水酸化物のうち、セラミックスが含有しないすべての組成、並びに、（ｂ）マンガンイオン（Ｍｎ２＋）又はマンガンイオン（Ｍｎ２＋）の錯イオンを含有する溶液に浸漬する工程（工程１）、又は、
（ＩＩ）：カルシウム、リン酸、水酸化物の少なくとも一つを含有するセラミックスを、（ａ）カルシウムイオン（Ｃａ２＋）、リン酸イオン及び水酸化物のうち、セラミックスが含有しないすべての組成、並びに、（ｂ）易溶性のマンガン化合物を含む懸濁液に浸漬する工程（工程２）を含む、
無機成分の化学結合又は前記無機成分の結晶同士の絡み合い若しくは融合により硬化され、リン酸八カルシウムの結晶構造に含まれるカルシウムイオン（Ｃａ２＋）の一部がマンガンイオン（Ｍｎ２＋）に置換されたブロック材の製造方法である。
【0048】
まず、（Ｉ）：カルシウム及びリン酸、水酸化物の少なくとも一つを含有するセラミックスを、（ａ）カルシウムイオン（Ｃａ２＋）、リン酸イオン、及び水酸化物のうち、セラミックスが含有しないすべての組成、並びに、（ｂ）マンガンイオン（Ｍｎ２＋）又はマンガンイオン（Ｍｎ２＋）の錯イオンを含有する溶液に浸漬する工程（工程１）につい
て説明する。
て説明する。
【0049】
セラミックスとしては、カルシウム、及びリン酸の少なくとも一方が含有されている化学組成であれば特に制限されないが、好ましくは、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム二水和物、硫酸カルシウム半水和物、硫酸カルシウム無水和物、水酸化カルシウム、リン酸水素カルシウム二水和物、リン酸水素カルシウム無水和物、リン酸二水素カルシウム水和物、リン酸二水素カルシウム無水和物、リン酸三カルシウムα相、リン酸三カルシウムβ相、水酸化アパタイト、炭酸アパタイト、リン酸水素マグネシウム、リン酸マグネシウム、リン酸マグネシウムアンモニウム、リン酸マンガン、リン酸マンガンカルシウム、リン酸亜鉛、氷、水酸化ランタン、水酸化バリウム、水酸化ストロンチウム、水酸化マグネシウム、水酸化ナトリウムなどである。
ここでいうセラミックとは、無機物に該当する物質のうち、主にイオン結合、共有結合によって結晶をなしている化合物のことを指す。また、組成中に水や、有機分子などを含んでいても差し支えないが、有機分子の含有量は５０原子％以下である必要がある。
ここでいうセラミックとは、無機物に該当する物質のうち、主にイオン結合、共有結合によって結晶をなしている化合物のことを指す。また、組成中に水や、有機分子などを含んでいても差し支えないが、有機分子の含有量は５０原子％以下である必要がある。
【0050】
溶液に浸漬するブロック材の製造方法としては特に限定されない。例えば、圧粉法、溶解析出法、セメンテーション、析出法などの常法に従って製造してもよい。いずれの方法を用いて前記結晶を含むブロック材製造する場合も、製造されたブロック材を溶液に浸漬し、組成変換反応を惹起しても崩壊しないように製造する必要がある。
【0051】
前記（ａ）において、前記セラミックスを浸漬する溶液におけるカルシウムイオン（Ｃａ２＋）の濃度は、好ましくは０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上、より好ましくは０．０５ｍｏｌ／Ｌ以上、さらに好ましくは０．１ｍｏｌ／Ｌである。一方で、好ましくは１．０ｍｏｌ／Ｌ以下、より好ましくは０．５ｍｏｌ／Ｌ以下、さらに好ましくは０．３ｍｏｌ／Ｌ以下である。
【0052】
また、前記（ａ）において、リン酸イオンの濃度は、好ましくは０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上、より好ましくは０．０５ｍｏｌ／Ｌ以上、さらに好ましくは０．１ｍｏｌ／Ｌである。一方で、好ましくは１．０ｍｏｌ／Ｌ以下、より好ましくは０．５ｍｏｌ／Ｌ以下、さらに好ましくは０．３ｍｏｌ／Ｌ以下である。Ｃａ２＋濃度が高い場合は、必然的にリン酸濃度は低く設定する必要がある。
【0053】
また、前記（ｂ）において、マンガンイオン（Ｍｎ２＋）の濃度は、好ましくは０．００１ｍｏｌ／Ｌ以上、より好ましくは０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上、さらに好ましくは０．０５ｍｏｌ／Ｌである。一方で、濃度が大きいと別のマンガン化合物が形成することから、好ましくは１．０ｍｏｌ／Ｌ以下、より好ましくは０．７ｍｏｌ／Ｌ以下、さらに好ましくは０．５ｍｏｌ／Ｌ以下である。
【0054】
前記（ａ）において、水酸化物イオンの濃度は、好ましくは１．０×１０－１４ｍｏｌ／Ｌ以上、より好ましくは１．０×１０－１２ｍｏｌ／Ｌ以上、さらに好ましくは１．０×１０－１０ｍｏｌ／Ｌである。一方で、好ましくは１．０×１０－１ｍｏｌ／Ｌ以下、より好ましくは１．０×１０－３ｍｏｌ／Ｌ以下、さらに好ましくは１．０×１０－５ｍｏｌ／Ｌ以下である。
【0055】
また、前記（ｂ）において、マンガンイオン（Ｍｎ２＋）の錯イオンとしては、テトラフェニルポルフィリン（ＴＰＰ）錯体（Ｍｎ（ＴＰＰ）２＋）が挙げられ、その濃度の好ましい範囲は、上記のマンガンイオン（Ｍｎ２＋）の濃度の好ましい範囲と同様である。
【0056】
浸漬時間は特に限定されない。好ましくは１０分間以上、より好ましくは２時間以上、さらに好ましくは６時間以上、よりさらに好ましくは１２時間以上であり、一方で、好ま
しくは１４日間以下、より好ましくは７日間以下、さらに好ましくは３日間以下、よりさらに好ましくは２日間以下である。
反応温度は特に限定されない。好ましくは０℃以上、より好ましくは４℃以上、さらに好ましくは２５℃以上、よりさらに好ましくは３７℃以上であり、一方で、好ましくは９９℃以下、より好ましくは９０℃以下、さらに好ましくは８０℃以下、よりさらに好ましくは７０℃以下である。
反応終了時のｐＨは好ましくは２．０以上、より好ましくは４．０以上、さらに好ましくは４．５以上、よりさらに好ましくは８．０以上となるように調整し、一方で、好ましくは１１．０以下、より好ましくは１０．０以下、さらに好ましくは９．０以下となるように調整する。
いずれの場合においても、反応時間や反応速度によっては安定相の形成が見られることから、その前に反応を終了させる必要がある。
しくは１４日間以下、より好ましくは７日間以下、さらに好ましくは３日間以下、よりさらに好ましくは２日間以下である。
反応温度は特に限定されない。好ましくは０℃以上、より好ましくは４℃以上、さらに好ましくは２５℃以上、よりさらに好ましくは３７℃以上であり、一方で、好ましくは９９℃以下、より好ましくは９０℃以下、さらに好ましくは８０℃以下、よりさらに好ましくは７０℃以下である。
反応終了時のｐＨは好ましくは２．０以上、より好ましくは４．０以上、さらに好ましくは４．５以上、よりさらに好ましくは８．０以上となるように調整し、一方で、好ましくは１１．０以下、より好ましくは１０．０以下、さらに好ましくは９．０以下となるように調整する。
いずれの場合においても、反応時間や反応速度によっては安定相の形成が見られることから、その前に反応を終了させる必要がある。
【0057】
本工程１はまた、前記溶液が、Ｃａ２＋及びＭｎ２＋以外のカチオンを含むことが好ましい。その場合、前記Ｃａ２＋の他の一部がＣａ２＋及びＭｎ２＋以外のカチオンに置換されている、ブロック材が製造される。
Ｃａ２＋及びＭｎ２＋以外のカチオンとしては、好ましくは、アルカリ金属イオン（例えば、リチウムイオン（Ｌｉ＋）、ナトリウムイオン（Ｎａ＋）、カリウムイオン（Ｋ＋）、ルビジウムイオン（Ｒｂ＋）、セシウムイオン（Ｃｓ＋）など）、ベリリウムイオン（Ｂｅ２＋）、マグネシウムイオン(Ｍｇ２＋)、アルカリ土類金属イオン（例えば、ストロンチウムイオン（Ｓｒ２＋）、バリウムイオン（Ｂａ２＋）など）、遷移金属イオン、貴金属イオン（例えば、鉄イオン、銅イオン、銀イオン、金イオン、白金イオン、ニッケルイオン、コバルトイオン、タングステンイオン、クロムイオン、ジルコニウムイオン、チタンイオン、バナジウムイオン、亜鉛イオン、ガリウムイオン、ニオブイオン、ハフニウムイオン、鉛イオン、ロジウムイオン、インジウムイオン、オスミウムイオン、レニウムイオン、ルテニウムイオン、パラジウムイオン、水銀イオンなど）、ゲルマニウムイオン、ランタノイドイオン（例えば、ランタンイオン、ユウロピウムイオン、セリウムイオン、ルテチウムイオン、プラセオジムイオン、ネオジムイオン、サマリウムイオン、ガドリニウムイオン、テルビウムイオン、ジスプロジウムイオン、ホルミウムイオン、エルビウムイオン、ツリウムイオン、イッテルビウムイオン、イットリウムイオン、スカンジウムイオンなど）、アンモニウムイオン、ホスホニウムイオンなどの水素化物イオン、トロピリウムイオン、ピリリウムイオンなどのカチオン性有機化学種などである。これらのイオンは、単体でも良いし、錯イオンとして担持しても構わない。
Ｃａ２＋及びＭｎ２＋以外のカチオンとしては、好ましくは、アルカリ金属イオン（例えば、リチウムイオン（Ｌｉ＋）、ナトリウムイオン（Ｎａ＋）、カリウムイオン（Ｋ＋）、ルビジウムイオン（Ｒｂ＋）、セシウムイオン（Ｃｓ＋）など）、ベリリウムイオン（Ｂｅ２＋）、マグネシウムイオン(Ｍｇ２＋)、アルカリ土類金属イオン（例えば、ストロンチウムイオン（Ｓｒ２＋）、バリウムイオン（Ｂａ２＋）など）、遷移金属イオン、貴金属イオン（例えば、鉄イオン、銅イオン、銀イオン、金イオン、白金イオン、ニッケルイオン、コバルトイオン、タングステンイオン、クロムイオン、ジルコニウムイオン、チタンイオン、バナジウムイオン、亜鉛イオン、ガリウムイオン、ニオブイオン、ハフニウムイオン、鉛イオン、ロジウムイオン、インジウムイオン、オスミウムイオン、レニウムイオン、ルテニウムイオン、パラジウムイオン、水銀イオンなど）、ゲルマニウムイオン、ランタノイドイオン（例えば、ランタンイオン、ユウロピウムイオン、セリウムイオン、ルテチウムイオン、プラセオジムイオン、ネオジムイオン、サマリウムイオン、ガドリニウムイオン、テルビウムイオン、ジスプロジウムイオン、ホルミウムイオン、エルビウムイオン、ツリウムイオン、イッテルビウムイオン、イットリウムイオン、スカンジウムイオンなど）、アンモニウムイオン、ホスホニウムイオンなどの水素化物イオン、トロピリウムイオン、ピリリウムイオンなどのカチオン性有機化学種などである。これらのイオンは、単体でも良いし、錯イオンとして担持しても構わない。
【0058】
上記における錯イオンのカウンターイオンとしては、アンモニア、ホスホニウムイオンなどの水素化物、トロピリウムイオン、ピリリウムイオンなどのカチオン性有機化学種、クエン酸、コハク酸、プロピオン酸、酢酸、チオリンゴ酸、安息香酸、リンゴ酸、シュウ酸、ギ酸などのカルボン酸、グリシン、メチオニン、アスパラギン酸、カルボシステイン、システイン、アルギニン、ヒスチジンなどのアミノ酸及び、これらが重合したポリペプチド、メタノール、エタノール、プロパノール、チオメタノール、チオエタノール、オクタノールなどのアルコール、エチレンジアミン、テトラアミンなどのアミン、ポルフィリンなどの環状有機物などがあげられる。
【0059】
Ｃａ２＋及びＭｎ２＋以外のカチオンの濃度は、Ｍｎ２＋イオンの担持に共役イオンとして重要であることから、好ましくは０．１ｍｏｌ／Ｌ以上、より好ましくは０．５ｍｏｌ／Ｌ以上、さらに好ましくは１．０ｍｏｌ／Ｌである。一方で、例えば、１０ｍｏｌ／Ｌ以下である。
【0060】
本工程１はまた、前記溶液が、Ｍｎ２＋以外のカチオン及びリン酸イオンを含む（工程１－１）、又は、リン酸イオン及びリン酸イオン以外のアニオンを含む（工程１－２）こ
とが好ましい。
前記溶液が、Ｍｎ２＋以外のカチオン及びリン酸イオンを含む（工程１－１）場合、同様のブロック材が製造される。
また、前記溶液が、リン酸イオン及びリン酸イオン以外のアニオンを含む（工程１－２）場合、これらのアニオンを含む同様のブロック材が製造される。
リン酸イオン及びリン酸イオン以外のアニオンとしては硫酸イオン、ケイ酸イオン、硝酸イオン、塩化物イオン、ヨウ素イオン、フッ素イオン、臭素イオン、酢酸イオン、コハク酸イオン、クエン酸イオンなどが挙げられる。
これにより、リン酸イオンの一部がリン酸イオン及びリン酸水素イオン以外のアニオンに置換され、および／又は、リン酸水素イオンの一部がリン酸イオン及びリン酸水素イオン以外のアニオンに置換された、リン酸八カルシウム結晶が得られる。
とが好ましい。
前記溶液が、Ｍｎ２＋以外のカチオン及びリン酸イオンを含む（工程１－１）場合、同様のブロック材が製造される。
また、前記溶液が、リン酸イオン及びリン酸イオン以外のアニオンを含む（工程１－２）場合、これらのアニオンを含む同様のブロック材が製造される。
リン酸イオン及びリン酸イオン以外のアニオンとしては硫酸イオン、ケイ酸イオン、硝酸イオン、塩化物イオン、ヨウ素イオン、フッ素イオン、臭素イオン、酢酸イオン、コハク酸イオン、クエン酸イオンなどが挙げられる。
これにより、リン酸イオンの一部がリン酸イオン及びリン酸水素イオン以外のアニオンに置換され、および／又は、リン酸水素イオンの一部がリン酸イオン及びリン酸水素イオン以外のアニオンに置換された、リン酸八カルシウム結晶が得られる。
【0061】
次に、カルシウム、リン酸水酸化物の少なくとも一つを含有するセラミックスを、（ａ）カルシウムイオン（Ｃａ２＋）、リン酸イオン及び水酸化物のうち、セラミックスが含有しないすべての組成、並びに、（ｂ）易溶性のマンガン化合物を含む懸濁液に浸漬する工程（工程２）について説明する。
【0062】
カルシウム、リン酸、セラミックス、カルシウムイオン（Ｃａ２＋）、及びリン酸イオンについては、先に記載した、工程１の説明と同一である。
【0063】
前記セラミックスを浸漬する懸濁液における易溶性のマンガン化合物としては、反応に伴い溶解するのであれば特に制限されないが、好ましくは、水酸化マンガン、硫化マンガン、硫酸マンガンなどである。
前記セラミックスを浸漬する懸濁液における易溶性のマンガン化合物の粒径は、反応性に直結することから、好ましくは１００μｍ以上であり、好ましくは２ｃｍ以下である。
前記セラミックスを浸漬する懸濁液における易溶性のマンガン化合物の粒径は、反応性に直結することから、好ましくは１００μｍ以上であり、好ましくは２ｃｍ以下である。
【0064】
浸漬時間は特に限定されない。好ましくは１０分間以上、より好ましくは２時間以上、さらに好ましくは６時間以上、よりさらに好ましくは１２時間以上であり、一方で、好ましくは１４日間以下、より好ましくは７日間以下、さらに好ましくは３日間以下、よりさらに好ましく２日間以下である。
反応温度は特に限定されない。好ましくは０℃以上、より好ましくは４℃以上、さらに好ましくは２５℃以上、よりさらに好ましくは３７℃以上であり、一方で、好ましくは９９℃以下、より好ましくは９０℃以下、さらに好ましくは８０℃以下、さらにより好ましくは７０℃以下である。
反応終了時のｐＨは好ましくは２．０以上、より好ましくは４．０以上、さらに好ましくは４．５以上、よりさらに好ましくは８．０以上となるように調整し、一方で、好ましくは１１．０以下、より好ましくは１０．０以下、さらに好ましくは９．０以下となるように調整する。
いずれの場合においても、反応時間や反応速度によっては安定相の形成が見られることから、その前に反応を終了させる必要がある。
反応温度は特に限定されない。好ましくは０℃以上、より好ましくは４℃以上、さらに好ましくは２５℃以上、よりさらに好ましくは３７℃以上であり、一方で、好ましくは９９℃以下、より好ましくは９０℃以下、さらに好ましくは８０℃以下、さらにより好ましくは７０℃以下である。
反応終了時のｐＨは好ましくは２．０以上、より好ましくは４．０以上、さらに好ましくは４．５以上、よりさらに好ましくは８．０以上となるように調整し、一方で、好ましくは１１．０以下、より好ましくは１０．０以下、さらに好ましくは９．０以下となるように調整する。
いずれの場合においても、反応時間や反応速度によっては安定相の形成が見られることから、その前に反応を終了させる必要がある。
【0065】
前記工程１又は工程２により、無機成分の化学結合又は前記無機成分の結晶同士の絡み合い若しくは融合により硬化され、リン酸八カルシウムの結晶構造に含まれるカルシウムイオン（Ｃａ２＋）の一部がマンガンイオン（Ｍｎ２＋）に置換されたブロック材が製造される。
【実施例0066】
以下に実施例を記載するが、いずれの実施例も、限定的な意味として解釈される実施例ではない。尚、以下の実施例におけるＸ線回折（ＸＲＤ：ＭｉｎｉＦｌｅｘ６００、株式会社リガク、日本）パターンは、ターゲット：Cu、波長：0.15406 nmを用いて測定された
ものである。
ものである。
【0067】
〔実施例１〕
（Ｍｎを用いたＯＣＰ形成におけるＮａの効果の評価）
全ての試薬（試薬グレード）は、富士フイルム和光純薬株式会社（日本）から購入した。蒸留水を用いて２．０ｍｏｌ／ＬのＨ３ＰＯ４を調製した。ＮａＣｌ及びＭｎＣｌ２・４Ｈ２Ｏを蒸留水に溶解させ、１００ｍｍｏｌ／ＬのＨ３ＰＯ４、０～１００ｍｍｏｌ／ＬのＭｎＣｌ２、及び０～５ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌを含有する一連のカクテル溶液２０ｍＬを用意した。溶液の初期ｐＨは＜２．０であった。
Ｎａ及びＭｎを含有する１００ｍｍｏｌ／ＬのＨ３ＰＯ４の様々な濃度の種々の溶液２０ｍＬにＣａＣＯ３パウダー（０．５０ｇ）を浸した。初期に発生したＣＯ２の放出後、混合物を密閉し、その後、６０℃で、１日間又は３日間インキュベートした。ｐＨメータに接続したｐＨ電極（ＬＡＱＵＡ ＴｏｕｐＨ９６１５Ｓ－１０Ｄ）（株式会社堀場製作所、Ｄ－７２、京都、日本）を用いて反応溶液の最終ｐＨの値を測定した。処理したサンプルは蒸留水及び９９．５％エタノールを用いて数回洗浄し、残った浸漬溶液を除去し、続いてオーブン（４０℃）内で一晩乾燥した。
（Ｍｎを用いたＯＣＰ形成におけるＮａの効果の評価）
全ての試薬（試薬グレード）は、富士フイルム和光純薬株式会社（日本）から購入した。蒸留水を用いて２．０ｍｏｌ／ＬのＨ３ＰＯ４を調製した。ＮａＣｌ及びＭｎＣｌ２・４Ｈ２Ｏを蒸留水に溶解させ、１００ｍｍｏｌ／ＬのＨ３ＰＯ４、０～１００ｍｍｏｌ／ＬのＭｎＣｌ２、及び０～５ｍｏｌ／ＬのＮａＣｌを含有する一連のカクテル溶液２０ｍＬを用意した。溶液の初期ｐＨは＜２．０であった。
Ｎａ及びＭｎを含有する１００ｍｍｏｌ／ＬのＨ３ＰＯ４の様々な濃度の種々の溶液２０ｍＬにＣａＣＯ３パウダー（０．５０ｇ）を浸した。初期に発生したＣＯ２の放出後、混合物を密閉し、その後、６０℃で、１日間又は３日間インキュベートした。ｐＨメータに接続したｐＨ電極（ＬＡＱＵＡ ＴｏｕｐＨ９６１５Ｓ－１０Ｄ）（株式会社堀場製作所、Ｄ－７２、京都、日本）を用いて反応溶液の最終ｐＨの値を測定した。処理したサンプルは蒸留水及び９９．５％エタノールを用いて数回洗浄し、残った浸漬溶液を除去し、続いてオーブン（４０℃）内で一晩乾燥した。
【0068】
〔実施例２〕
（１００ｍｍｏｌ／ＬのＭｎを用いたＯＣＰ形成における、Ｎａ以外の金属イオンの効果の評価）
サンプルの調製法は実施例１と同様にした。手短に言うと、ＮａＣｌの代わりに、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ、ＲｂＣｌ、ＣｓＣｌ、ＭｇＣｌ２、又はＳｒＣｌ２を、１００ｍｍｏｌ／ＬのＭｎＣｌ２及びＨ３ＰＯ４溶液に５ｍｏｌ／Ｌとなるよう溶解したものを用いた。
（１００ｍｍｏｌ／ＬのＭｎを用いたＯＣＰ形成における、Ｎａ以外の金属イオンの効果の評価）
サンプルの調製法は実施例１と同様にした。手短に言うと、ＮａＣｌの代わりに、ＬｉＣｌ、ＫＣｌ、ＲｂＣｌ、ＣｓＣｌ、ＭｇＣｌ２、又はＳｒＣｌ２を、１００ｍｍｏｌ／ＬのＭｎＣｌ２及びＨ３ＰＯ４溶液に５ｍｏｌ／Ｌとなるよう溶解したものを用いた。
【0069】
〔実施例３〕
（特性評価）
加速電圧及び振幅をそれぞれ４０ｋＶ、１５ｍＡとし、Ｘ線回折（ＸＲＤ：ＭｉｎｉＦｌｅｘ６００、株式会社リガク、日本）により、サンプルの結晶学的情報を得た。特性評価については５°／分の操作速度で３°から７０°にわたり、結晶学的パラメータ解析については１°／分の操作速度で２°から１２°にわたり２θの値で回折角を連続的にスキャンした。
また、フーリエ変換赤外分光（ＦＴ－ＩＲ：Ｎｉｃｏｌｅｔ ＮＥＸＵＳ６７０、サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社、米国）により、ＧｅＳｅで作られた減衰全反射プリズムを有する硫酸トリグリシン検出器（３２スキャン、解像度２ｃｍ－１）を用いて、サンプルの化学振動スキームの特性を評価した。測定を行うためのバックグラウンドとして雰囲気を考慮した。
また、加速電圧を５ｋＶとし、電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ：ＪＳＭ－６７００Ｆ、日本電子株式会社、日本）により、サンプルの微細構造を評価した。表面の電荷蓄積を防止するため、サンプルにＯｓを用いてスパッタコーティングをした。
また、サンプルを２％ＨＮＯ３溶液に溶解した後、誘導結合プラズマ原子発光分光法（ＩＣＰ－ＡＥＳ：５１１０ＶＤＶ、アジレント・テクノロジー株式会社、日本）により、サンプルのＣａ、Ｐ（ＰＯ４）、Ｎａ、及びＭｎの含有量を測定した。尚、Ｎａをはじめとするカチオンの濃度に対する結果は公知である。
また、加熱速度を１０℃／分とし、熱重量示差熱分析（ＴＧ－ＤＴＡ；Ｔｈｅｒｍｏ－Ｐｌｕｓ、ＴＧ８１１０、株式会社リガク、日本）により、サンプルの熱挙動を判定した。
（特性評価）
加速電圧及び振幅をそれぞれ４０ｋＶ、１５ｍＡとし、Ｘ線回折（ＸＲＤ：ＭｉｎｉＦｌｅｘ６００、株式会社リガク、日本）により、サンプルの結晶学的情報を得た。特性評価については５°／分の操作速度で３°から７０°にわたり、結晶学的パラメータ解析については１°／分の操作速度で２°から１２°にわたり２θの値で回折角を連続的にスキャンした。
また、フーリエ変換赤外分光（ＦＴ－ＩＲ：Ｎｉｃｏｌｅｔ ＮＥＸＵＳ６７０、サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社、米国）により、ＧｅＳｅで作られた減衰全反射プリズムを有する硫酸トリグリシン検出器（３２スキャン、解像度２ｃｍ－１）を用いて、サンプルの化学振動スキームの特性を評価した。測定を行うためのバックグラウンドとして雰囲気を考慮した。
また、加速電圧を５ｋＶとし、電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ：ＪＳＭ－６７００Ｆ、日本電子株式会社、日本）により、サンプルの微細構造を評価した。表面の電荷蓄積を防止するため、サンプルにＯｓを用いてスパッタコーティングをした。
また、サンプルを２％ＨＮＯ３溶液に溶解した後、誘導結合プラズマ原子発光分光法（ＩＣＰ－ＡＥＳ：５１１０ＶＤＶ、アジレント・テクノロジー株式会社、日本）により、サンプルのＣａ、Ｐ（ＰＯ４）、Ｎａ、及びＭｎの含有量を測定した。尚、Ｎａをはじめとするカチオンの濃度に対する結果は公知である。
また、加熱速度を１０℃／分とし、熱重量示差熱分析（ＴＧ－ＤＴＡ；Ｔｈｅｒｍｏ－Ｐｌｕｓ、ＴＧ８１１０、株式会社リガク、日本）により、サンプルの熱挙動を判定した。
【0070】
〔実施例４〕
（生体外での細胞評価のためのサンプル調整）
自転するめのうのすり鉢とすりこぎにより、細胞評価のためのリン酸八カルシウムサン
プル（ＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎ（本明細書では、Ｎａ及びＭｎで置換されたリン酸八カルシウムをこのように称することがある。）、及び従来のリン酸八カルシウム（ＯＣＰと定義する））を、潤滑剤としてのジメチルスルホキシド［ＤＭＳＯ：（ＣＨ３）２Ｓ（＝Ｏ）］の存在下で、１５０ｒｐｍで撹拌をしながら１２時間粉砕した。粉砕したＯＣＰサンプルは蒸留水で数回洗浄し、その後、４０℃で乾燥した。ＯＣＰサンプルの粒径は、通常の操作と同様にＦＥ－ＳＥＭにより判定した。粉砕したＯＣＰサンプルは、７０％エタノールへの浸漬により滅菌し、滅菌した蒸留水で数回洗浄し、その後、評価のために１０ｍｇ／ｍＬとなるようダルベッコ変法イーグル培地（ＤＭＥＭ）に分散した。粉砕した従来のＯＣＰ及びＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎ（０～１００μｇ／ｍＬ）を様々な濃度とし、評価に使用した。
（生体外での細胞評価のためのサンプル調整）
自転するめのうのすり鉢とすりこぎにより、細胞評価のためのリン酸八カルシウムサン
プル（ＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎ（本明細書では、Ｎａ及びＭｎで置換されたリン酸八カルシウムをこのように称することがある。）、及び従来のリン酸八カルシウム（ＯＣＰと定義する））を、潤滑剤としてのジメチルスルホキシド［ＤＭＳＯ：（ＣＨ３）２Ｓ（＝Ｏ）］の存在下で、１５０ｒｐｍで撹拌をしながら１２時間粉砕した。粉砕したＯＣＰサンプルは蒸留水で数回洗浄し、その後、４０℃で乾燥した。ＯＣＰサンプルの粒径は、通常の操作と同様にＦＥ－ＳＥＭにより判定した。粉砕したＯＣＰサンプルは、７０％エタノールへの浸漬により滅菌し、滅菌した蒸留水で数回洗浄し、その後、評価のために１０ｍｇ／ｍＬとなるようダルベッコ変法イーグル培地（ＤＭＥＭ）に分散した。粉砕した従来のＯＣＰ及びＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎ（０～１００μｇ／ｍＬ）を様々な濃度とし、評価に使用した。
【0071】
〔実施例５〕
（細胞培養、及び骨芽細胞への分化）
１０ｖｏｌ％の不活化ウシ胎仔血清（ＦＢＳ）、１００Ｕ／ｍＬのペニシリン、及び０．１ｍｇ／ｍＬのストレプトマイシンが添加されたＤＭＥＭにて、３７℃、５％ＣＯ２でマウスの繊維芽細胞（ＭＣ３Ｔ３－Ｅ１細胞）を培養した。７０～８０％コンフルエントに達したら、０．１％のトリプシン－１ｍｍｏｌ／ＬのＥＤＴＡを含み、Ｃａ２+－Ｍｇ
２+を含まないリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）を用いて細胞を継代培養した。実験では
、細胞条件を安定させるため、継代数５～１５の間の細胞は少なくとも２回の継代を経験させたものとした。
骨芽細胞への分化を誘導するため、５０ｍｇ／ｍｌのアスコルビン酸（タカラバイオ株式会社、日本）及び４ｍｍｏｌ／Ｌのｂ－グリセロリン酸（タカラバイオ株式会社、日本）を含有する骨芽細胞分化誘導用培地を用いて、３７℃で４８時間、ＣＯ２インキュベーター内で上記細胞をインキュベートした後、コーティングされていないポリスチレン（ＰＳ）９６－ウェルプレート上に２×１０５細胞／ｍｌの細胞を播種した。
（細胞培養、及び骨芽細胞への分化）
１０ｖｏｌ％の不活化ウシ胎仔血清（ＦＢＳ）、１００Ｕ／ｍＬのペニシリン、及び０．１ｍｇ／ｍＬのストレプトマイシンが添加されたＤＭＥＭにて、３７℃、５％ＣＯ２でマウスの繊維芽細胞（ＭＣ３Ｔ３－Ｅ１細胞）を培養した。７０～８０％コンフルエントに達したら、０．１％のトリプシン－１ｍｍｏｌ／ＬのＥＤＴＡを含み、Ｃａ２+－Ｍｇ
２+を含まないリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）を用いて細胞を継代培養した。実験では
、細胞条件を安定させるため、継代数５～１５の間の細胞は少なくとも２回の継代を経験させたものとした。
骨芽細胞への分化を誘導するため、５０ｍｇ／ｍｌのアスコルビン酸（タカラバイオ株式会社、日本）及び４ｍｍｏｌ／Ｌのｂ－グリセロリン酸（タカラバイオ株式会社、日本）を含有する骨芽細胞分化誘導用培地を用いて、３７℃で４８時間、ＣＯ２インキュベーター内で上記細胞をインキュベートした後、コーティングされていないポリスチレン（ＰＳ）９６－ウェルプレート上に２×１０５細胞／ｍｌの細胞を播種した。
【0072】
〔実施例６〕
（繊維芽細胞の生存性評価）
４８時間後における、ＭＣ３Ｔ３－Ｅ１細胞の生存性をＷＳＴ－１（タカラバイオ株式会社、日本）比色試薬試験により判定した。細胞培地を除去した後、ＰＢＳで数回洗浄し、１５０μＬのＷＳＴ－１希釈培地（最終希釈１：１０）を加え、３７℃でさらに１時間インキュベートした。マイクロプレートリーダー（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ２００、テカンジャパン株式会社、日本）を用いて、参照波長を６４０ｎｍとして、４５０ｎｍで上清の吸光度を測定した。ＷＳＴ１の結果は光学密度（ＯＤ）として報告され、細胞数と直接相関している。
（繊維芽細胞の生存性評価）
４８時間後における、ＭＣ３Ｔ３－Ｅ１細胞の生存性をＷＳＴ－１（タカラバイオ株式会社、日本）比色試薬試験により判定した。細胞培地を除去した後、ＰＢＳで数回洗浄し、１５０μＬのＷＳＴ－１希釈培地（最終希釈１：１０）を加え、３７℃でさらに１時間インキュベートした。マイクロプレートリーダー（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ２００、テカンジャパン株式会社、日本）を用いて、参照波長を６４０ｎｍとして、４５０ｎｍで上清の吸光度を測定した。ＷＳＴ１の結果は光学密度（ＯＤ）として報告され、細胞数と直接相関している。
【0073】
〔実施例７〕
（アルカリホスファターゼ（ＡＬＰ）分析）
７２時間後の骨芽細胞のアルカリホスファターゼ（ＡＬＰ）活性を測定した。骨芽細胞の一部を用いて分析した（ＡＬＰ分析、タカラバイオ株式会社、日本）。細胞増殖における差異を考慮するため、測定した濃度と活性は全て総タンパク量により正規化した。
（アルカリホスファターゼ（ＡＬＰ）分析）
７２時間後の骨芽細胞のアルカリホスファターゼ（ＡＬＰ）活性を測定した。骨芽細胞の一部を用いて分析した（ＡＬＰ分析、タカラバイオ株式会社、日本）。細胞増殖における差異を考慮するため、測定した濃度と活性は全て総タンパク量により正規化した。
【0074】
〔結果及び考察〕
この研究において、カチオンの効果を簡単に評価するため、我々はＣａＣＯ３とＨ３ＰＯ４（＋ＭｎＣｌ２及びＮａＣｌ）の簡易な反応過程を用いた。リン酸カルシウム相が溶液のｐＨにより制御されるため、反応溶液のｐＨはＯＣＰ形成にとって重要な要素である。図１に１日及び３日経過した反応溶液のｐＨ値を示した。１日経過時点では、Ｎａ及びＭｎ濃度が増加するにつれ、反応溶液のｐＨ値は減少したが、全ての反応溶液のｐＨ値はＯＣＰ形成に適した弱酸性から中性であった。３日経過時点では、反応溶液のｐＨ値は１日のものと比較してわずかに増加した。
この研究において、カチオンの効果を簡単に評価するため、我々はＣａＣＯ３とＨ３ＰＯ４（＋ＭｎＣｌ２及びＮａＣｌ）の簡易な反応過程を用いた。リン酸カルシウム相が溶液のｐＨにより制御されるため、反応溶液のｐＨはＯＣＰ形成にとって重要な要素である。図１に１日及び３日経過した反応溶液のｐＨ値を示した。１日経過時点では、Ｎａ及びＭｎ濃度が増加するにつれ、反応溶液のｐＨ値は減少したが、全ての反応溶液のｐＨ値はＯＣＰ形成に適した弱酸性から中性であった。３日経過時点では、反応溶液のｐＨ値は１日のものと比較してわずかに増加した。
【0075】
サンプルをＸＲＤにより特性評価した。図２に１日の処理をしたサンプルの広範囲ＸＲＤパターンを示した。
Ｍｎが０ｍｍｏｌ／Ｌの場合、Ｎａが２ｍｏｌ／Ｌ以下で単相ＯＣＰが形成された一方で、Ｎａが５ｍｏｌ／Ｌではヒドロキシアパタイト［ＨＡｐ：Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２］が主成分のものが形成された。
Ｍｎ濃度が２０ｍｍｏｌ／Ｌ以下の場合、主にＯＣＰが形成された。
Ｍｎ濃度が２０ｍｍｏｌ／Ｌを超えてＮａ濃度が低い場合、リン酸水素カルシウム二水和物［ＤＣＰＤ：ＣａＨＰＯ４・２Ｈ２Ｏ］及びマンガナイト［ＭｎＯ（ＯＨ）］が主に形成された一方で、Ｎａ濃度が高い場合、ＤＣＰＤ及びマンガナイトが明らかに消失しＯＣＰが形成された。さらに、ＣａＣＯ３が著しく残存した。
Ｍｎが０ｍｍｏｌ／Ｌの場合、Ｎａが２ｍｏｌ／Ｌ以下で単相ＯＣＰが形成された一方で、Ｎａが５ｍｏｌ／Ｌではヒドロキシアパタイト［ＨＡｐ：Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２］が主成分のものが形成された。
Ｍｎ濃度が２０ｍｍｏｌ／Ｌ以下の場合、主にＯＣＰが形成された。
Ｍｎ濃度が２０ｍｍｏｌ／Ｌを超えてＮａ濃度が低い場合、リン酸水素カルシウム二水和物［ＤＣＰＤ：ＣａＨＰＯ４・２Ｈ２Ｏ］及びマンガナイト［ＭｎＯ（ＯＨ）］が主に形成された一方で、Ｎａ濃度が高い場合、ＤＣＰＤ及びマンガナイトが明らかに消失しＯＣＰが形成された。さらに、ＣａＣＯ３が著しく残存した。
【0076】
小角でのピーク分析の結果、高濃度のＮａ、Ｍｎで形成されたＯＣＰでは、従来のＯＣＰとは異なるピークを有することが示された（図３）。Ｍｎが１００ｍｍｏｌ／Ｌ、Ｎａが５ｍоｌ／Ｌで形成されたＯＣＰは、ＯＣＰ ｄ（１００）に相当する４．７°で最も強いピークを示したが、９．２°（ＯＣＰ ｄ（２００））及び９．７°（ＯＣＰ ｄ（１１０））ではピークを示さず、９．４°でピークを示した。
【0077】
高濃度のＮａ及びＭｎを含有する溶液（Ｎａ－Ｍｎ系）においてＭｎ置換ＯＣＰを得ることが提案された。しかしながら、サンプルにはＭｎ置換ＯＣＰだけでなくＭｎ置換ＯＣＰの特性を充分に評価するために除去されるべき残留物質としてＣａＣＯ３も含まれていた。したがって、我々は高純度のＭｎ置換ＯＣＰ、反応時間の延長又はＣａＣＯ３量の減少を得るための２つのさらなる評価を用いた。
第１段階として、我々は単純に処理時間を１日から３日に延長した。図４に３日の処理をしたサンプルの広範囲ＸＲＤパターンを示した。すべてのＭｎ濃度において、各サンプルのＯＣＰの比はわずかに減衰したが、ＨＡｐ及びマンガナイトの比は増加した（図５）。さらに、Ｎａが５ｍоｌ／Ｌ、Ｍｎが１００ｍｍｏｌ／Ｌの場合、ＯＣＰ（Ｍｎ置換ＯＣＰ）の強度は大幅に減少した一方で、ＭｎＯＯＨは大幅に増加した。この現象は、時間が経過するにつれＭｎ置換ＯＣＰがＭｎＯＯＨに分解することを示唆している。よって、我々は、この溶液系において反応時間の延長はＯＣＰ形成にとって不利であると考えた。しかしながら、分析結果はさらなる調査に有益であると考えられたため、Ｎａ－Ｍｎ系で得られた相を相図としてまとめた（図６）。
第１段階として、我々は単純に処理時間を１日から３日に延長した。図４に３日の処理をしたサンプルの広範囲ＸＲＤパターンを示した。すべてのＭｎ濃度において、各サンプルのＯＣＰの比はわずかに減衰したが、ＨＡｐ及びマンガナイトの比は増加した（図５）。さらに、Ｎａが５ｍоｌ／Ｌ、Ｍｎが１００ｍｍｏｌ／Ｌの場合、ＯＣＰ（Ｍｎ置換ＯＣＰ）の強度は大幅に減少した一方で、ＭｎＯＯＨは大幅に増加した。この現象は、時間が経過するにつれＭｎ置換ＯＣＰがＭｎＯＯＨに分解することを示唆している。よって、我々は、この溶液系において反応時間の延長はＯＣＰ形成にとって不利であると考えた。しかしながら、分析結果はさらなる調査に有益であると考えられたため、Ｎａ－Ｍｎ系で得られた相を相図としてまとめた（図６）。
【0078】
次の調査として、我々は出発物質であるＣａＣＯ３の量を減少させた。図７にＮａが５ｍоｌ／Ｌ、Ｍｎが１００ｍｍоｌ／Ｌの溶液系でのＣａＣＯ３量の振動結果のＸＲＤパターンを示した。ＣａＣＯ３量を初期調査の半分の値である０．２５ｇに減らした場合、余分なＣａＣＯ３ピークは観測されなかった。
次に、我々はＯＣＰ（ＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎ）などの化学組成を調査した。ＯＣＰ－Ｎａ，ＭｎのＣａ／Ｐ比は０．６７±０．０５であった。ＯＣＰ－Ｎａ，ＭｎのＮａ及びＭｎの含有量はそれぞれ、％で８．２±０．４、３０．７±２．８であった。よって、ＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎの化学組成はＣａ４ＮａＭｎ３ＨＸ（ＰＯ４）６・５Ｈ２Ｏとして与えられた。
次に、我々はＯＣＰ（ＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎ）などの化学組成を調査した。ＯＣＰ－Ｎａ，ＭｎのＣａ／Ｐ比は０．６７±０．０５であった。ＯＣＰ－Ｎａ，ＭｎのＮａ及びＭｎの含有量はそれぞれ、％で８．２±０．４、３０．７±２．８であった。よって、ＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎの化学組成はＣａ４ＮａＭｎ３ＨＸ（ＰＯ４）６・５Ｈ２Ｏとして与えられた。
【0079】
ＦＴ－ＩＲ分析は、ＯＣＰ－Ｎａ，ＭｎにおけるＯＣＰのＭｎ置換の態様を示す。ＸＲＤ分析により、Ｍｎ置換がＯＣＰ単位格子に影響を与えることは示されている。分光法にとって低対称なＯＣＰ結晶構造（Ｐ－１）をうまく利用し、ＯＣＰで構成される６つのＰＯ４分子（Ｐ１～Ｐ６ＰＯ４と分類）の振動モードを判定することができた。この方法では、比較として従来のＯＣＰ（Ｎａ及びＭｎなしで製造）及びＯＣＰ（Ｎａ）（２ｍоｌ／ＬのＮａありで製造）を用いた。図９にサンプルのＦＴ－ＩＲスペクトルを示した。ＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎの場合、バンドはＨＡｐ層に位置したＰ３ ＰＯ４に相当し、ＯＣＰの
最も強いバンドは消失した。さらに、ＨＰＯ４－ＯＨ層構造に相当したＰ５ ＰＯ４バンドは大幅にシフトした。よって、Ｍｎ（Ｎａあり）は、ＯＣＰ結晶構造の典型的な構造に影響を与えることがわかった。
最も強いバンドは消失した。さらに、ＨＰＯ４－ＯＨ層構造に相当したＰ５ ＰＯ４バンドは大幅にシフトした。よって、Ｍｎ（Ｎａあり）は、ＯＣＰ結晶構造の典型的な構造に影響を与えることがわかった。
【0080】
サンプルの熱挙動、特に熱安定性はＴＧ－ＤＴＡ法により評価することができた。ＦＴ－ＩＲサンプルと同じように、比較として従来のＯＣＰ及びＮａ置換ＯＣＰ（ＯＣＰ（Ｎａ））の曲線を用いた。図１０にＯＣＰ－Ｎａ，ＭｎのＴＧ－ＤＴＡ曲線を示した。従来のＯＣＰの場合、加熱工程における、吸着した水分の蒸発（～７０℃）及びＨＰＯ４－ＯＨ層構造の分解（～１５０℃）が２つのＤＴＡピークとして現れた。一方、ＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎの場合、ＨＰＯ４－ＯＨ層構造は７０℃以下で分解した。したがって、ＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎの熱安定性は、従来のＯＣＰの熱安定性よりはるかに低いと結論づけた。
【0081】
ＳＥＭによりＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎの微細構造を判定した。図８にサンプルのＳＥＭ顕微鏡写真を示した。全てのサンプルは、典型的なＯＣＰ形態である数μｍにわたる大きさの板状結晶を示した。Ｍｎ含有サンプルの場合、板状結晶のアスペクト比はわずかに減少したが、著しい形態変化はほとんど観測されなかった。
【0082】
ＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎの材料研究は、Ｍｎ置換ＯＣＰがＮａと共役することを示した。したがって、ＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎの生物学的反応を評価することができた。パウダーサンプルの場合、生体外での細胞培養方法が評価に適している。過去の研究では、Ｍｎが、骨芽細胞の生存性、及び生体外での骨芽細胞のアルカリホスファターゼ（ＡＬＰ）発生率を減衰させたことが示されている。生体外での細胞研究では、サンプルの分散が重要である。したがって、用いる細胞培地における分散特性を向上するため、我々はＯＣＰサンプルを機械的に粉砕した。ＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎ及び基準材料としてのＯＣＰの大きさは、それぞれ、１４３．０±６８．３ｎｍ、１４４．５±５９．２ｎｍであった。図１１及び図１２には、それぞれ骨芽細胞の生存性及び相対ＡＬＰ活性を示した。ＯＣＰの場合、ＯＣＰ量が増加するにつれ骨芽細胞の生存性はわずかに減少した一方で、ＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎの場合、１μｇ／ｍＬを超えると骨芽細胞の生存性は大幅に減少した。ＡＬＰ活性の場合、細胞応答の挙動は生存性とほぼ同様であった。さらに、ＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎが５０μｇ／ｍＬを超えると、骨芽細胞がＡＬＰを発生できないことが観測された。
【0083】
他のカチオンが、カチオン共役によるＯＣＰ単位格子へのＭｎ置換にどのように影響を与えるかを確かめるため、我々は添加カチオンをＮａから他の金属に変更した。図１３に得られたサンプルのＸＲＤパターンを示した。Ｎａを除くアルカリ金属、Ｍｇ、Ｓｒの場合、ＯＣＰ形成を誘導する共役工程の証拠は見られなかった。
【0084】
Ｎａ共役によるＯＣＰ単位格子へのＭｎ置換はユニークな現象である。実際に、Ｎａ（１．０２Å）とＣａ（１．００Å）とのイオン半径の類似性が、ＯＣＰ単位格子へのＮａの固体－液体置換を引き起こす。ＨＰＯ４－ＯＨ層構造の元であるＰ５ ＰＯ４の共役部位をＮａが置換したため、この工程によりＯＣＰ層構造、特にＨＰＯ４－ＯＨ層構造が強化された。しかしながら、Ｍｎのイオン半径が０．８０Åであるため、カチオンのイオン半径を議論するのみではこの現象をほとんど説明していない。したがって、そのような共役工程では、Ｋ、ＨＮ４、及びＲｂなどの大きなイオン半径を有するカチオンが置換する可能性が高い。
【0085】
ＦＴ－ＩＲスペクトルは、Ｍｎ置換部位が、Ｐ５ ＰＯ４共役部位ではなくＯＣＰのＨＡｐ層構造に位置するＰ３ ＰＯ４共役部位であることを示した。ＨＡｐ（及びＯＣＰ）形成を優先した比較的高いｐＨ条件であるにもかかわらずＭｎがＤＣＰＤを誘導した。我々のＦＴ－ＩＲ観測では、ＭｎがＨＡｐのような構造形成を抑制した一方でＮａが特にＯＣＰのＨＰＯ４－ＯＨ層構造を誘導したことを示唆した。この現象はまたＨＰＯ４－ＯＨ
層構造、ＨＡｐ層構造の側部を誘導することを示唆した。次いで、ＮａがＭｎ抑制効果（ＴＯＣ）をもたらすことによりＯＣＰ形成が誘導された。
層構造、ＨＡｐ層構造の側部を誘導することを示唆した。次いで、ＮａがＭｎ抑制効果（ＴＯＣ）をもたらすことによりＯＣＰ形成が誘導された。
【0086】
時間が経過するにつれ、ＤＣＰＤ及びＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎが分解し、ＯＣＰ及びマンガナイトが形成した。マンガナイトはＭｎ豊富な材料である。したがって、Ｍｎがマンガナイトとして反応系から除去されたため、ＤＣＰＤ及びＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎからの残存Ｃａ及びＰＯ４が再び反応しＯＣＰを形成する。ＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎ材料の進展での熱分析は、ＯＣＰ－Ｎａ，ＭｎがもはやＯＣＰのグループではないとみなされてもよい、非常に制限された動力学及び熱力学領域を有する準安定相であることを示した。
【0087】
ＯＣＰへのＭｎ置換へのＮａの効果を調査した。Ｎａ濃度が高い場合、ＭｎはＰ３ ＰＯ４共役部位としてＯＣＰ単位格子に置換することができた。この工程はイオン半径の差の共役工程ではなく、ＨＰＯ４－ＯＨ層構造を誘導するＮａによる典型的な現象から生じたものである。製造したＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎの熱安定性は従来のＯＣＰの熱安定性よりはるかに低かった。生体外での骨芽細胞の分析により、骨芽細胞に対し、ＯＣＰ－Ｎａ，Ｍｎが、Ｍｎ置換セラミック及び合金と類似の効果を示したことが示された。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】