ナノコンポジット
【課題】リン酸カルシウム系化合物を微細粒子の形態で複合化させてなる新規なコンポジットを提供する。
【解決手段】
上記コンポジットを、一般式
【化１】
［式中、Ｒｆはパーフルオロアルキル基、パーフルオロオキサアルキル基または一般式
【化２】
（式中、Ａｆはパーフルオロアルキレン基、Ａｆ′はＡｆと同一または異なるパーフルオロアルキレン基、ｍは１〜１０である）
で示される基、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基、ｎは２〜１００である。］
で表わされる含フッ素系化合物とリン酸カルシウム系化合物とのナノコンポジットとする。
【解決手段】
上記コンポジットを、一般式
【化１】
［式中、Ｒｆはパーフルオロアルキル基、パーフルオロオキサアルキル基または一般式
【化２】
（式中、Ａｆはパーフルオロアルキレン基、Ａｆ′はＡｆと同一または異なるパーフルオロアルキレン基、ｍは１〜１０である）
で示される基、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基、ｎは２〜１００である。］
で表わされる含フッ素系化合物とリン酸カルシウム系化合物とのナノコンポジットとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、含フッ素系化合物とリン酸カルシウム系化合物とのナノコンポジット、該ナノコンポジット分散液、これらの製造方法、該分散液からなる各種剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヒドロキシアパタイトやモネタイト等のリン酸カルシウム系化合物は、バイオアクティブな材料として知られているが、例えばヒドロキシアパタイトには脆性等の問題がある。
そこで、ヒドロキシアパタイト等のリン酸カルシウム系化合物と他材との組合せ、例えば複合体やコンポジットとすることで、或る程度の可撓性や強度を具備させれば、本来、生体適合性を有するために人工骨材料などとして有望となるため、このような観点から種々研究されている（例えば、特許文献１参照）。
また、ヒドロキシアパタイトをナノ粒子等の微細粒子の形態とすることが種々研究されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−４６２９８（特許請求の範囲その他）
【特許文献２】特開２００２−１３７９１０（特許請求の範囲その他）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、リン酸カルシウム系化合物を微細粒子の形態で複合化させてなる新規なコンポジットを提供する、さらには、リン酸カルシウム系化合物を生体材料源、特に、擬似体液や体液中で結晶成長の図れるアパタイト源として用いうる該コンポジットを提供する、また、リン酸カルシウム系化合物を従来の生体材料以外の新材料源としても用いうる該コンポジットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究したところ、含フッ素系化合物として、含フッ素末端鎖基を有し、主鎖骨格に特定の親媒性基を有するものを用い、このものの存在下、リン酸カルシウム系化合物をカルシウムイオン及びリン酸イオンを含む系から生成させることによりコンポジットが形成されることを見出し、さらに、このコンポジットは、ナノサイズの粒子であって、含フッ素系化合物の親媒性に追従して水性溶媒、非水性溶媒や疎水性溶媒、或いはこれらの混合溶媒に親媒性であり、このナノ粒子を所望溶媒中に分散させうることや、この分散液で硬表面を改質しうることや、この分散液で処理された基材を擬似体液や体液中に浸漬しておくと、その基材表面にヒドロキシアパタイトの結晶が成長することを見出し、これらの知見に基づいて本発明をなすに至った。
【０００６】
すなわち、本発明は以下に示すとおりのものである。
（１） 一般式（Ｉ）
【化１】
［式中、Ｒｆはパーフルオロアルキル基、パーフルオロオキサアルキル基または一般式（ＩＩ）
【化２】
（式中、Ａｆはパーフルオロアルキレン基、Ａｆ′はＡｆと同一または異なるパーフルオロアルキレン基、ｍは１〜１０である）
で示される基、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基、ｎは２〜１００である。］
で表わされる含フッ素系化合物とリン酸カルシウム系化合物とのナノコンポジット。
（２）含フッ素系化合物が一般式（ＩＩＩ）
【化３】
［式中、ＲＦは−（ＣＦ２）ｐＦまたは−ＣＦ（ＣＦ３）Ｏ［ＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）Ｏ］ｑＣ３Ｆ７（ｐは１〜１０、ｑは０〜５である）で示される基、ｎは２〜３である。］
で表わされるものである前記（１）記載のナノコンポジット。
（３）リン酸カルシウム系化合物が、ヒドロキシアパタイト又はモネタイトである前記（１）または（２）記載のナノコンポジット。
（４）前記（１）ないし（３）のいずれかに記載のナノコンポジットが溶媒に分散されてなるナノコンポジット分散液。
（５）溶媒が水性溶媒又は非水性溶媒、疎水性溶媒である前記（４）記載のナノコンポジット分散液。
（６）含フッ素系化合物の存在下、カルシウムイオンを含む溶液（Ａ）とリン酸イオンを含む溶液（Ｂ）とを混合し、反応させることを特徴とする前記（４）または（５）記載のナノコンポジット分散液の製造方法。
（７）カルシウムイオンが、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム、フッ化カルシウムからなるカルシウム塩又は水酸化カルシウムとして供される前記（６）記載の製造方法。
（８）リン酸イオンが、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素カリウム又はリン酸三カリウムからなるリン酸塩又はリン酸として供される前記（６）または（７）記載の製造方法。
（９）溶液（Ａ）及び溶液（Ｂ）の少なくとも一方が疎水性溶媒又は非水性溶媒を溶媒とするものである前記（６）ないし（８）のいずれかに記載の製造方法。
（１０）前記（４）または（５）記載のナノコンポジット分散液からなる撥水剤。
（１１）前記（４）または（５）記載のナノコンポジット分散液からなる撥油剤。
（１２）前記（４）または（５）記載のナノコンポジット分散液からなる防汚剤。
（１３）前記（４）または（５）記載のナノコンポジット分散液からなるコーティング剤。
（１４）ナノコンポジット分散液で処理された基材を擬似体液や体液中に浸漬し、基材表面にヒドロキシアパタイトの結晶を成長させることを特徴とするヒドロキシアパタイトの結晶成長方法。
【０００７】
以下、本発明を具体的に説明する。
本発明のナノコンポジットは、上記式（Ｉ）の含フッ素系化合物とリン酸カルシウム系化合物とのナノ粒子複合体である。
【０００８】
式（Ｉ）中、Ｒのアルキル基としてはメチル基またはエチル基が好ましく、ｎは１−２０であるのが好ましい。また、Ｒｆ基については、パーフルオロアルキル基の例としてはＣ３Ｆ７、Ｃ６Ｆ１３、Ｃ７Ｆ１５などが挙げられ、パーフルオロオキサアルキル基の例としては−ＣＦ（ＣＦ３）ＯＣ３Ｆ７が挙げられ、式（ＩＩ）で示される基としてはＡｆ′がＣＦ２Ａｆであるもの、例えば−ＣＦ（ＣＦ３）Ｏ［ＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）Ｏ］ｍＣ３Ｆ７が挙げられる。
両末端のＲｆ基は互いに異なっていてもよく、また分子間で互いにＲｆ基が異なっていてもよい。
【０００９】
上記含フッ素系化合物としては、特に上記式（ＩＩＩ）で表わされるものが好ましい。
【００１０】
また、リン酸カルシウム系化合物については特に制限されないが、ヒドロキシアパタイトやモネタイト等が好ましい。
【００１１】
本発明のナノコンポジットは、通常数ｎｍから数百ｎｍ、好ましくは１０〜５００ｎｍの平均粒径を有し、種々の溶媒にナノ粒子として分散させることができる。
また、本発明のナノコンポジットやナノコンポジット分散液において、リン酸カルシウム系化合物は、非晶質のものや、結晶性のものとして存在していると推測される。
【００１２】
本発明のナノコンポジットにおいて、リン酸カルシウム系化合物／含フッ素系化合物の質量比は、通常０．０１〜５０、好ましくは０．０５〜１０、より好ましくは０．１〜５の範囲で選ばれる。
【００１３】
本発明のナノコンポジットは、含フッ素系化合物の存在下、カルシウムイオンを含む溶液（Ａ）とリン酸イオンを含む溶液（Ｂ）とを混合し、反応させたのち、溶媒を留去することによって製造することができる。
上記製造法において、溶媒を留去する最終工程の前段までの工程を採択することにより、ナノコンポジット分散液を調製することができる。すなわち、ナノコンポジット分散液は、含フッ素系化合物の存在下、カルシウムイオンを含む溶液（Ａ）とリン酸イオンを含む溶液（Ｂ）とを混合し、反応させることによって製造することができる。また、ナノコンポジット分散液は、ナノコンポジットを溶媒に分散させることによっても調製される。
【００１４】
これらの製造方法において、カルシウムイオンは、カルシウム塩や水酸化カルシウムなどとして供され、カルシウム塩としては、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム、フッ化カルシウム等を用いることができるが、原料の入手しやすさや経済性、溶解性などを考慮すると硝酸カルシウムが望ましい。
溶液中のカルシウムイオン濃度は、カルシウム塩換算濃度で、通常０．０５〜５Ｍが好ましく、０．０５〜２Ｍがより好ましい。また、カルシウムイオン濃度は、リン酸イオン濃度よりも過剰量が好ましく、リン酸イオン濃度のおおよそ５／３倍程度がより好ましい。
【００１５】
また、リン酸イオンは、リン酸塩やリン酸などとして供され、リン酸塩としては、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸三カリウムなどを用いることができるが、安定性、潮解性および酸性度などを考慮すると、リン酸を用いるのが好ましい。
反応は、通常５℃から溶媒の沸点未満の該沸点付近までの反応温度、好ましくは常温、常圧で行われる。
【００１６】
ナノコンポジット分散液は、硬表面に塗布し、乾燥させて、該表面に被膜を形成させることができ、この被膜はドデカン等の有機系媒体に対する接触角が大きく、撥油性を示し、また、水に対する接触角も大きく、防汚性を示すことから、ナノコンポジット分散液は、撥水・撥油剤や防汚剤やコーティング剤等として利用しうる。
【００１７】
また、ナノコンポジット分散液は、それで基材を表面処理し、表面に被膜を形成させることができ、この被膜を擬似体液や体液と接触処理して被膜表面にヒドロキシアパタイトの結晶を成長させることができることから、ナノコンポジット分散液は、骨修復材料等として利用しうる。上記接触処理は好ましくは、表面に被膜を形成させた基材を擬似体液や体液に浸漬処理して行われる。
擬似体液としては、例えばＳＢＦ（Ｔ．Ｋｏｋｕｂｏ， Ｈ．Ｋｕｓｈｉｔａｎｉ， Ｓ．Ｓａｋｋａ， Ｔ．Ｋｉｔｓｕｇｉ ａｎｄ Ｔ．Ｙａｍａｍｕｒｏ， “Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ａｂｌｅ ｔｏ ｒｅｐｒｏｄｕｃｅ ｉｎ ｖｉｖｏ ｓｕｒｆａｃｅ−ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ｂｉｏａｃｔｉｖｅ ｇｌａｓｓ−ｃｅｒａｍｉｃ Ａ−Ｗ”， Ｊ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｍａｔｅｒ．， ２４， ７２１ （１９９６））が示される。このものは、以下の表１に示されるとおりの、ヒトの体液にほぼ等しい種類および濃度のイオンを有する水溶液である。
【００１８】
【表１】
【発明の効果】
【００１９】
本発明のナノコンポジットは、分散性に優れ、有機溶媒に分散させた分散液として使用することができ、この分散液は、ドデカンのような高級炭化水素に対する接触角が高く、撥油性を示すとともに、水に対する接触角も高く、撥水性を示す。
本発明のナノコンポジット分散液は、硬表面、例えばガラス、金属、セラミックス、プラスチック、車体等の塗装板等に撥水・撥油性を付与することができ、高い防汚効果を示すコーティング剤等として利用しうる。
また、本発明のナノコンポジットは、その分散液に浸漬するなど処理を施した各種基材について擬似体液や体液中でヒドロキシアパタイトの結晶を成長させることができ、人工骨用材料や歯科材料として利用しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に実施例により本発明を実施するための最良の形態を説明するが、本発明はこれらの例により何ら限定されるものではない。
【００２１】
実施例１
０．０８４Ｍ硝酸カルシウム四水和物エタノール溶液に含フッ素系化合物［上記式（ＩＩＩ）において、Ｒｆ＝ＣＦ（ＣＦ３）ＯＣ３Ｆ７、ｎ＝２である化合物］を１２ｇ／リットルになるように加え、完全に溶解させた後、０．０５Ｍリン酸エタノール溶液を硝酸カルシウムエタノール溶液と等量になるように滴下し、室温で攪拌した。反応液が白濁してくるので、それから約１時間攪拌を続けた後、遠心分離で溶液部と沈殿部に分けた。その溶液部について、エバポレーターで溶媒を除去した後、真空乾燥させ、ナノコンポジットを得た。その一部を、９００℃で焼成した。焼成前後についてＸ線回折で同定を行った。その結果、焼成前にはブロードなピークしか観測されなかったが、焼成後にはヒドロキシアパタイトに帰属されるピークが観測された。
【００２２】
比較例１
０．０８４Ｍ硝酸カルシウム四水和物エタノール溶液にそれと等量になるように０．０５Ｍリン酸エタノール溶液を滴下し、室温で攪拌した。反応液が白濁してくるので、それから約１時間攪拌を続けた後、遠心分離で透明分散液部と沈殿部に分けた。その透明分散液部について、エバポレーターで溶媒を除去した後、真空乾燥させた。その一部を、９００℃で焼成した。焼成前後についてＸ線回折で同定を行った。その結果、焼成前にはブロードなピークしか観測されず、焼成後にもヒドロキシアパタイトに帰属されるピークは観測されなかった。
【００２３】
比較例２
実施例１において含フッ素系化合物をトリフルオロプロピルトリメトキシシランに代えて同様の操作を行った。９００℃での焼成後にはヒドロキシアパタイトに帰属されるピークが観測された。
【００２４】
＜接触角測定＞
上記実施例および比較例の遠心分離後の透明分散液に、表面を研磨しエタノールで脱脂したプレパラート（７６ｍｍ×２６ｍｍ）を浸漬したのち、室温で１日乾燥させ、水およびドデカンに対する接触角を、協和界面科学社製のＤＭ７００型全自動接触角計を用い、測定した。
測定結果を表２に示す。
【００２５】
【表２】
【００２６】
＜平均粒子径測定＞
実施例１において、遠心分離後の透明分散液について、その中の微細粒子の平均粒径を動的光散乱法によって測定した。その結果、該平均粒径は５４．１ｎｍであり、含フッ素系化合物／ヒドロキシアパタイトナノコンポジットの生成が確認された。
【００２７】
＜擬似体液中でのアパタイト成長＞
実施例１における遠心分離後の透明分散液に、基材としての、アルカリ脱脂（６０℃の１Ｎ水酸化ナトリウム水溶液に１５分間浸漬）したＰＥＴ樹脂シート（１ｃｍ×１ｃｍ×２．５ｍｍ）を浸漬した後、室温で１日間乾燥させた。この処理された基材の表面のＳＥＭ写真を図２に示す。
この処理された基材を上記表１に示されるイオン種およびイオン濃度の擬似体液に３７℃で３日間浸漬した後、表面を水洗し乾燥させ、その表面をＳＥＭで観察した。そのＳＥＭ写真を図３に示す。これより、結晶の成長が確認された。この結晶はＸＲＤおよびＥＤＸからヒドロキシアパタイトであることを確認した。
【００２８】
以上より、実施例では容易に所望コンポジットを生成させることができることが分かる。
また、含フッ素系化合物が存在する場合（実施例１）、ドデカンに対する接触角が比較例のそれよりも遥かに高く、撥油性が示された。また、水に対する接触角も高く、撥水性も示された。これより、含フッ素系化合物／リン酸カルシウム系化合物複合体からなるナノコンポジットの分散液は、それで表面処理することで、硬表面、例えばガラス、金属、セラミックス、プラスチック、車体等の塗装板等に親水・撥油性を付与することができ、高い防汚効果を奏することが分かる。
また、基材を上記ナノコンポジット分散液で表面処理しておくことで擬似体液中においてヒドロキシアパタイトの成長が自発的に起こり、骨修復を促進しうることから、上記ナノコンポジットは体内での骨再生・修復材料や歯科材料としても有望である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明のナノコンポジットは、種々の水性溶媒、非水性溶媒、疎水性溶媒、あるいはこれらの混合溶媒に分散させるように設計可能であり、したがって、該ナノコンポジットを分散液としてあるいは本発明で直接調製されたナノコンポジット分散液をそのまま、各種有用材用の取り扱いやすい原料として利用することができ、例えばアパタイト原料の人工骨などの生体材料や骨修復材料、歯科材料、骨芽細胞培養用のプレートなどに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例１で得られたナノコンポジットの焼成後のＸ線回折チャート。
【図２】実施例１で得られたナノコンポジットの分散液で処理した基材の表面のＳＥＭ写真。
【図３】実施例１で得られたナノコンポジットの分散液で処理し、擬似体液中に浸漬した基材の表面におけるアパタイト結晶成長のＳＥＭ写真。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、含フッ素系化合物とリン酸カルシウム系化合物とのナノコンポジット、該ナノコンポジット分散液、これらの製造方法、該分散液からなる各種剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヒドロキシアパタイトやモネタイト等のリン酸カルシウム系化合物は、バイオアクティブな材料として知られているが、例えばヒドロキシアパタイトには脆性等の問題がある。
そこで、ヒドロキシアパタイト等のリン酸カルシウム系化合物と他材との組合せ、例えば複合体やコンポジットとすることで、或る程度の可撓性や強度を具備させれば、本来、生体適合性を有するために人工骨材料などとして有望となるため、このような観点から種々研究されている（例えば、特許文献１参照）。
また、ヒドロキシアパタイトをナノ粒子等の微細粒子の形態とすることが種々研究されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−４６２９８（特許請求の範囲その他）
【特許文献２】特開２００２−１３７９１０（特許請求の範囲その他）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、リン酸カルシウム系化合物を微細粒子の形態で複合化させてなる新規なコンポジットを提供する、さらには、リン酸カルシウム系化合物を生体材料源、特に、擬似体液や体液中で結晶成長の図れるアパタイト源として用いうる該コンポジットを提供する、また、リン酸カルシウム系化合物を従来の生体材料以外の新材料源としても用いうる該コンポジットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究したところ、含フッ素系化合物として、含フッ素末端鎖基を有し、主鎖骨格に特定の親媒性基を有するものを用い、このものの存在下、リン酸カルシウム系化合物をカルシウムイオン及びリン酸イオンを含む系から生成させることによりコンポジットが形成されることを見出し、さらに、このコンポジットは、ナノサイズの粒子であって、含フッ素系化合物の親媒性に追従して水性溶媒、非水性溶媒や疎水性溶媒、或いはこれらの混合溶媒に親媒性であり、このナノ粒子を所望溶媒中に分散させうることや、この分散液で硬表面を改質しうることや、この分散液で処理された基材を擬似体液や体液中に浸漬しておくと、その基材表面にヒドロキシアパタイトの結晶が成長することを見出し、これらの知見に基づいて本発明をなすに至った。
【０００６】
すなわち、本発明は以下に示すとおりのものである。
（１） 一般式（Ｉ）
【化１】
［式中、Ｒｆはパーフルオロアルキル基、パーフルオロオキサアルキル基または一般式（ＩＩ）
【化２】
（式中、Ａｆはパーフルオロアルキレン基、Ａｆ′はＡｆと同一または異なるパーフルオロアルキレン基、ｍは１〜１０である）
で示される基、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基、ｎは２〜１００である。］
で表わされる含フッ素系化合物とリン酸カルシウム系化合物とのナノコンポジット。
（２）含フッ素系化合物が一般式（ＩＩＩ）
【化３】
［式中、ＲＦは−（ＣＦ２）ｐＦまたは−ＣＦ（ＣＦ３）Ｏ［ＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）Ｏ］ｑＣ３Ｆ７（ｐは１〜１０、ｑは０〜５である）で示される基、ｎは２〜３である。］
で表わされるものである前記（１）記載のナノコンポジット。
（３）リン酸カルシウム系化合物が、ヒドロキシアパタイト又はモネタイトである前記（１）または（２）記載のナノコンポジット。
（４）前記（１）ないし（３）のいずれかに記載のナノコンポジットが溶媒に分散されてなるナノコンポジット分散液。
（５）溶媒が水性溶媒又は非水性溶媒、疎水性溶媒である前記（４）記載のナノコンポジット分散液。
（６）含フッ素系化合物の存在下、カルシウムイオンを含む溶液（Ａ）とリン酸イオンを含む溶液（Ｂ）とを混合し、反応させることを特徴とする前記（４）または（５）記載のナノコンポジット分散液の製造方法。
（７）カルシウムイオンが、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム、フッ化カルシウムからなるカルシウム塩又は水酸化カルシウムとして供される前記（６）記載の製造方法。
（８）リン酸イオンが、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素カリウム又はリン酸三カリウムからなるリン酸塩又はリン酸として供される前記（６）または（７）記載の製造方法。
（９）溶液（Ａ）及び溶液（Ｂ）の少なくとも一方が疎水性溶媒又は非水性溶媒を溶媒とするものである前記（６）ないし（８）のいずれかに記載の製造方法。
（１０）前記（４）または（５）記載のナノコンポジット分散液からなる撥水剤。
（１１）前記（４）または（５）記載のナノコンポジット分散液からなる撥油剤。
（１２）前記（４）または（５）記載のナノコンポジット分散液からなる防汚剤。
（１３）前記（４）または（５）記載のナノコンポジット分散液からなるコーティング剤。
（１４）ナノコンポジット分散液で処理された基材を擬似体液や体液中に浸漬し、基材表面にヒドロキシアパタイトの結晶を成長させることを特徴とするヒドロキシアパタイトの結晶成長方法。
【０００７】
以下、本発明を具体的に説明する。
本発明のナノコンポジットは、上記式（Ｉ）の含フッ素系化合物とリン酸カルシウム系化合物とのナノ粒子複合体である。
【０００８】
式（Ｉ）中、Ｒのアルキル基としてはメチル基またはエチル基が好ましく、ｎは１−２０であるのが好ましい。また、Ｒｆ基については、パーフルオロアルキル基の例としてはＣ３Ｆ７、Ｃ６Ｆ１３、Ｃ７Ｆ１５などが挙げられ、パーフルオロオキサアルキル基の例としては−ＣＦ（ＣＦ３）ＯＣ３Ｆ７が挙げられ、式（ＩＩ）で示される基としてはＡｆ′がＣＦ２Ａｆであるもの、例えば−ＣＦ（ＣＦ３）Ｏ［ＣＦ２ＣＦ（ＣＦ３）Ｏ］ｍＣ３Ｆ７が挙げられる。
両末端のＲｆ基は互いに異なっていてもよく、また分子間で互いにＲｆ基が異なっていてもよい。
【０００９】
上記含フッ素系化合物としては、特に上記式（ＩＩＩ）で表わされるものが好ましい。
【００１０】
また、リン酸カルシウム系化合物については特に制限されないが、ヒドロキシアパタイトやモネタイト等が好ましい。
【００１１】
本発明のナノコンポジットは、通常数ｎｍから数百ｎｍ、好ましくは１０〜５００ｎｍの平均粒径を有し、種々の溶媒にナノ粒子として分散させることができる。
また、本発明のナノコンポジットやナノコンポジット分散液において、リン酸カルシウム系化合物は、非晶質のものや、結晶性のものとして存在していると推測される。
【００１２】
本発明のナノコンポジットにおいて、リン酸カルシウム系化合物／含フッ素系化合物の質量比は、通常０．０１〜５０、好ましくは０．０５〜１０、より好ましくは０．１〜５の範囲で選ばれる。
【００１３】
本発明のナノコンポジットは、含フッ素系化合物の存在下、カルシウムイオンを含む溶液（Ａ）とリン酸イオンを含む溶液（Ｂ）とを混合し、反応させたのち、溶媒を留去することによって製造することができる。
上記製造法において、溶媒を留去する最終工程の前段までの工程を採択することにより、ナノコンポジット分散液を調製することができる。すなわち、ナノコンポジット分散液は、含フッ素系化合物の存在下、カルシウムイオンを含む溶液（Ａ）とリン酸イオンを含む溶液（Ｂ）とを混合し、反応させることによって製造することができる。また、ナノコンポジット分散液は、ナノコンポジットを溶媒に分散させることによっても調製される。
【００１４】
これらの製造方法において、カルシウムイオンは、カルシウム塩や水酸化カルシウムなどとして供され、カルシウム塩としては、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム、フッ化カルシウム等を用いることができるが、原料の入手しやすさや経済性、溶解性などを考慮すると硝酸カルシウムが望ましい。
溶液中のカルシウムイオン濃度は、カルシウム塩換算濃度で、通常０．０５〜５Ｍが好ましく、０．０５〜２Ｍがより好ましい。また、カルシウムイオン濃度は、リン酸イオン濃度よりも過剰量が好ましく、リン酸イオン濃度のおおよそ５／３倍程度がより好ましい。
【００１５】
また、リン酸イオンは、リン酸塩やリン酸などとして供され、リン酸塩としては、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸三カリウムなどを用いることができるが、安定性、潮解性および酸性度などを考慮すると、リン酸を用いるのが好ましい。
反応は、通常５℃から溶媒の沸点未満の該沸点付近までの反応温度、好ましくは常温、常圧で行われる。
【００１６】
ナノコンポジット分散液は、硬表面に塗布し、乾燥させて、該表面に被膜を形成させることができ、この被膜はドデカン等の有機系媒体に対する接触角が大きく、撥油性を示し、また、水に対する接触角も大きく、防汚性を示すことから、ナノコンポジット分散液は、撥水・撥油剤や防汚剤やコーティング剤等として利用しうる。
【００１７】
また、ナノコンポジット分散液は、それで基材を表面処理し、表面に被膜を形成させることができ、この被膜を擬似体液や体液と接触処理して被膜表面にヒドロキシアパタイトの結晶を成長させることができることから、ナノコンポジット分散液は、骨修復材料等として利用しうる。上記接触処理は好ましくは、表面に被膜を形成させた基材を擬似体液や体液に浸漬処理して行われる。
擬似体液としては、例えばＳＢＦ（Ｔ．Ｋｏｋｕｂｏ， Ｈ．Ｋｕｓｈｉｔａｎｉ， Ｓ．Ｓａｋｋａ， Ｔ．Ｋｉｔｓｕｇｉ ａｎｄ Ｔ．Ｙａｍａｍｕｒｏ， “Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ａｂｌｅ ｔｏ ｒｅｐｒｏｄｕｃｅ ｉｎ ｖｉｖｏ ｓｕｒｆａｃｅ−ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ｂｉｏａｃｔｉｖｅ ｇｌａｓｓ−ｃｅｒａｍｉｃ Ａ−Ｗ”， Ｊ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｍａｔｅｒ．， ２４， ７２１ （１９９６））が示される。このものは、以下の表１に示されるとおりの、ヒトの体液にほぼ等しい種類および濃度のイオンを有する水溶液である。
【００１８】
【表１】
【発明の効果】
【００１９】
本発明のナノコンポジットは、分散性に優れ、有機溶媒に分散させた分散液として使用することができ、この分散液は、ドデカンのような高級炭化水素に対する接触角が高く、撥油性を示すとともに、水に対する接触角も高く、撥水性を示す。
本発明のナノコンポジット分散液は、硬表面、例えばガラス、金属、セラミックス、プラスチック、車体等の塗装板等に撥水・撥油性を付与することができ、高い防汚効果を示すコーティング剤等として利用しうる。
また、本発明のナノコンポジットは、その分散液に浸漬するなど処理を施した各種基材について擬似体液や体液中でヒドロキシアパタイトの結晶を成長させることができ、人工骨用材料や歯科材料として利用しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に実施例により本発明を実施するための最良の形態を説明するが、本発明はこれらの例により何ら限定されるものではない。
【００２１】
実施例１
０．０８４Ｍ硝酸カルシウム四水和物エタノール溶液に含フッ素系化合物［上記式（ＩＩＩ）において、Ｒｆ＝ＣＦ（ＣＦ３）ＯＣ３Ｆ７、ｎ＝２である化合物］を１２ｇ／リットルになるように加え、完全に溶解させた後、０．０５Ｍリン酸エタノール溶液を硝酸カルシウムエタノール溶液と等量になるように滴下し、室温で攪拌した。反応液が白濁してくるので、それから約１時間攪拌を続けた後、遠心分離で溶液部と沈殿部に分けた。その溶液部について、エバポレーターで溶媒を除去した後、真空乾燥させ、ナノコンポジットを得た。その一部を、９００℃で焼成した。焼成前後についてＸ線回折で同定を行った。その結果、焼成前にはブロードなピークしか観測されなかったが、焼成後にはヒドロキシアパタイトに帰属されるピークが観測された。
【００２２】
比較例１
０．０８４Ｍ硝酸カルシウム四水和物エタノール溶液にそれと等量になるように０．０５Ｍリン酸エタノール溶液を滴下し、室温で攪拌した。反応液が白濁してくるので、それから約１時間攪拌を続けた後、遠心分離で透明分散液部と沈殿部に分けた。その透明分散液部について、エバポレーターで溶媒を除去した後、真空乾燥させた。その一部を、９００℃で焼成した。焼成前後についてＸ線回折で同定を行った。その結果、焼成前にはブロードなピークしか観測されず、焼成後にもヒドロキシアパタイトに帰属されるピークは観測されなかった。
【００２３】
比較例２
実施例１において含フッ素系化合物をトリフルオロプロピルトリメトキシシランに代えて同様の操作を行った。９００℃での焼成後にはヒドロキシアパタイトに帰属されるピークが観測された。
【００２４】
＜接触角測定＞
上記実施例および比較例の遠心分離後の透明分散液に、表面を研磨しエタノールで脱脂したプレパラート（７６ｍｍ×２６ｍｍ）を浸漬したのち、室温で１日乾燥させ、水およびドデカンに対する接触角を、協和界面科学社製のＤＭ７００型全自動接触角計を用い、測定した。
測定結果を表２に示す。
【００２５】
【表２】
【００２６】
＜平均粒子径測定＞
実施例１において、遠心分離後の透明分散液について、その中の微細粒子の平均粒径を動的光散乱法によって測定した。その結果、該平均粒径は５４．１ｎｍであり、含フッ素系化合物／ヒドロキシアパタイトナノコンポジットの生成が確認された。
【００２７】
＜擬似体液中でのアパタイト成長＞
実施例１における遠心分離後の透明分散液に、基材としての、アルカリ脱脂（６０℃の１Ｎ水酸化ナトリウム水溶液に１５分間浸漬）したＰＥＴ樹脂シート（１ｃｍ×１ｃｍ×２．５ｍｍ）を浸漬した後、室温で１日間乾燥させた。この処理された基材の表面のＳＥＭ写真を図２に示す。
この処理された基材を上記表１に示されるイオン種およびイオン濃度の擬似体液に３７℃で３日間浸漬した後、表面を水洗し乾燥させ、その表面をＳＥＭで観察した。そのＳＥＭ写真を図３に示す。これより、結晶の成長が確認された。この結晶はＸＲＤおよびＥＤＸからヒドロキシアパタイトであることを確認した。
【００２８】
以上より、実施例では容易に所望コンポジットを生成させることができることが分かる。
また、含フッ素系化合物が存在する場合（実施例１）、ドデカンに対する接触角が比較例のそれよりも遥かに高く、撥油性が示された。また、水に対する接触角も高く、撥水性も示された。これより、含フッ素系化合物／リン酸カルシウム系化合物複合体からなるナノコンポジットの分散液は、それで表面処理することで、硬表面、例えばガラス、金属、セラミックス、プラスチック、車体等の塗装板等に親水・撥油性を付与することができ、高い防汚効果を奏することが分かる。
また、基材を上記ナノコンポジット分散液で表面処理しておくことで擬似体液中においてヒドロキシアパタイトの成長が自発的に起こり、骨修復を促進しうることから、上記ナノコンポジットは体内での骨再生・修復材料や歯科材料としても有望である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明のナノコンポジットは、種々の水性溶媒、非水性溶媒、疎水性溶媒、あるいはこれらの混合溶媒に分散させるように設計可能であり、したがって、該ナノコンポジットを分散液としてあるいは本発明で直接調製されたナノコンポジット分散液をそのまま、各種有用材用の取り扱いやすい原料として利用することができ、例えばアパタイト原料の人工骨などの生体材料や骨修復材料、歯科材料、骨芽細胞培養用のプレートなどに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例１で得られたナノコンポジットの焼成後のＸ線回折チャート。
【図２】実施例１で得られたナノコンポジットの分散液で処理した基材の表面のＳＥＭ写真。
【図３】実施例１で得られたナノコンポジットの分散液で処理し、擬似体液中に浸漬した基材の表面におけるアパタイト結晶成長のＳＥＭ写真。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式
【化１】
［式中、Ｒｆはパーフルオロアルキル基、パーフルオロオキサアルキル基または一般式
【化２】
（式中、Ａｆはパーフルオロアルキレン基、Ａｆ′はＡｆと同一または異なるパーフルオロアルキレン基、ｍは１〜１０である）
で示される基、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基、ｎは２〜１００である。］
で表わされる含フッ素系化合物とリン酸カルシウム系化合物とのナノコンポジット。
【請求項２】
含フッ素系化合物が式
【化３】
［式中、ＲＦは−（ＣＦ２）ｐＦまたは−ＣＦ（ＣＦ３）Ｏ（ＣＦ２ＣＦＣＦ３Ｏ）ｑＣ３Ｆ７（ｐは１〜１０、ｑは０〜５である）で示される基、ｎは２〜３である。］
で表わされるものである請求項１記載のナノコンポジット。
【請求項３】
リン酸カルシウム系化合物が、ヒドロキシアパタイト又はモネタイトである請求項１または２記載のナノコンポジット。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のナノコンポジットが溶媒に分散されてなるナノコンポジット分散液。
【請求項５】
溶媒が水性溶媒又は非水性溶媒、疎水性溶媒である請求項４記載のナノコンポジット分散液。
【請求項６】
含フッ素系化合物の存在下、カルシウムイオンを含む溶液（Ａ）とリン酸イオンを含む溶液（Ｂ）とを混合し、反応させることを特徴とする請求項４または５記載のナノコンポジット分散液の製造方法。
【請求項７】
カルシウムイオンが、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム、フッ化カルシウムからなるカルシウム塩又は水酸化カルシウムとして供される請求項６記載の製造方法。
【請求項８】
リン酸イオンが、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素カリウム又はリン酸三カリウムからなるリン酸塩又はリン酸として供される請求項６または７記載の製造方法。
【請求項９】
溶液（Ａ）及び溶液（Ｂ）の少なくとも一方が疎水性溶媒又は非水性溶媒を溶媒とするものである請求項６ないし８のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１０】
請求項４または５記載のナノコンポジット分散液からなる撥水剤。
【請求項１１】
請求項４または５記載のナノコンポジット分散液からなる撥油剤。
【請求項１２】
請求項４または５記載のナノコンポジット分散液からなる防汚剤。
【請求項１３】
請求項４または５記載のナノコンポジット分散液からなるコーティング剤。
【請求項１４】
ナノコンポジット分散液で処理された基材を擬似体液や体液中に浸漬し、基材表面にヒドロキシアパタイトの結晶を成長させることを特徴とするヒドロキシアパタイトの結晶成長方法。
【請求項１】
一般式
【化１】
［式中、Ｒｆはパーフルオロアルキル基、パーフルオロオキサアルキル基または一般式
【化２】
（式中、Ａｆはパーフルオロアルキレン基、Ａｆ′はＡｆと同一または異なるパーフルオロアルキレン基、ｍは１〜１０である）
で示される基、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基、ｎは２〜１００である。］
で表わされる含フッ素系化合物とリン酸カルシウム系化合物とのナノコンポジット。
【請求項２】
含フッ素系化合物が式
【化３】
［式中、ＲＦは−（ＣＦ２）ｐＦまたは−ＣＦ（ＣＦ３）Ｏ（ＣＦ２ＣＦＣＦ３Ｏ）ｑＣ３Ｆ７（ｐは１〜１０、ｑは０〜５である）で示される基、ｎは２〜３である。］
で表わされるものである請求項１記載のナノコンポジット。
【請求項３】
リン酸カルシウム系化合物が、ヒドロキシアパタイト又はモネタイトである請求項１または２記載のナノコンポジット。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のナノコンポジットが溶媒に分散されてなるナノコンポジット分散液。
【請求項５】
溶媒が水性溶媒又は非水性溶媒、疎水性溶媒である請求項４記載のナノコンポジット分散液。
【請求項６】
含フッ素系化合物の存在下、カルシウムイオンを含む溶液（Ａ）とリン酸イオンを含む溶液（Ｂ）とを混合し、反応させることを特徴とする請求項４または５記載のナノコンポジット分散液の製造方法。
【請求項７】
カルシウムイオンが、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム、フッ化カルシウムからなるカルシウム塩又は水酸化カルシウムとして供される請求項６記載の製造方法。
【請求項８】
リン酸イオンが、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素カリウム又はリン酸三カリウムからなるリン酸塩又はリン酸として供される請求項６または７記載の製造方法。
【請求項９】
溶液（Ａ）及び溶液（Ｂ）の少なくとも一方が疎水性溶媒又は非水性溶媒を溶媒とするものである請求項６ないし８のいずれかに記載の製造方法。
【請求項１０】
請求項４または５記載のナノコンポジット分散液からなる撥水剤。
【請求項１１】
請求項４または５記載のナノコンポジット分散液からなる撥油剤。
【請求項１２】
請求項４または５記載のナノコンポジット分散液からなる防汚剤。
【請求項１３】
請求項４または５記載のナノコンポジット分散液からなるコーティング剤。
【請求項１４】
ナノコンポジット分散液で処理された基材を擬似体液や体液中に浸漬し、基材表面にヒドロキシアパタイトの結晶を成長させることを特徴とするヒドロキシアパタイトの結晶成長方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−７３７９９（Ｐ２００９−７３７９９Ａ）
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７０６５５（Ｐ２００７−２７０６５５）
【出願日】平成１９年９月１９日（２００７．９．１９）
【出願人】（０００１９７９７５）石原薬品株式会社 (83)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１９日（２００７．９．１９）
【出願人】（０００１９７９７５）石原薬品株式会社 (83)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]