SE531779C2 - Framställning av kalciumfosfatpartiklar i nanostorlek som pulver eller beläggning via bifunktionella prekursorer - Google Patents

Description

20 25 30 35 534 'E79 2 bencement och kompositimplantat. i beläggningar till dentala och ortopediska implantat och som bentransplantatmaterial.

För vissa biomaterialtillämpningar är det ytterst önskvärt att använda HA i nanostorlek med en partikelstorlek på 1-100 nm. Det anses allmänt att bioaktiviteten hos HA förbättras om HA-kristallerna liknar dem som människokroppen producerar i storlek och form. Kroppen identifierar HA i nanostorlek som en del av sin egen benvävnad och börjar bilda nytt ben runt det främmande objektet. För implantat ökar en beläggning med HA i nanostorlek bencellernas aktivitet betydligt jämfört med HA i mikrostorlek (3.). För HA / polymerkompositer förbättras såväl bioaktivitet som hållfasthet med HA i nanostorlek (4.).

Synteser av kalciumfostfateri nanostorlek, i synnerhet HA, i pulverform.

Syntetiskt HA framställs vanligen genom ett vattenbaserat utfällningsförfarande.

Detta kanrutföras genom blandning av ett lösligt kalciumsalt, såsom kalciumnitrat, i vatten tillsammans med fosforsyra, med ett Ca I P-förhällande på 5 l 3. Kristallisationen framkallas sedan genom höjning av lösningens pH, till exempel med ammoniumhydroxid: 5 Ca(NO3)2 + 3H3PO4 + 10 NHtOH -> Ca5(PO4)3OH +9 H20 + 10 NH4(NO3) Det enorma antal kalciumfosfatkärnor som bildas omedelbart efter tillsatsen av ammoniumhydroxid har vanligtvis en bredd på nägra få nanometer. Med tiden kommer systemet att skifta mot färre och större partiklar. Det finns flera anledningar till detta fenomen. Eftersom lösligheten är högre för mindre kristaller finns det en tendens att små kristaller löses upp och kristalliserar på större kristaller. Små kärnor kan även kollidera och agglomerera till större kristaller, vilket också leder till en genomsnittligt större kristallstorlek.

Drivkraften är att minska systemets totala fria ytenergi (5.). Beroende på dessa effekter ger en kristallisation som utförs vid omgiivningstemperatur med kalciumnitrat, fosforsyra och ammoniak vanligtvis ett HA~pulver med en specifik ytarea på 5-10 m2 I g. Med en mer noggrann reglering av kristallisationsparametrarna, såsom pl-i, koncentration, prekursorsalter, temperatur och åldringstid, är det möjligt att erhålla ett HA-pulver med specifika ytareor på 40-60 mZ/g. Krislallstorleken kan även minskas ytterligare genom malning, varvid kristallerna mals ned till ännu mindre storlekar (6.).

Med förekomst av tillsatsmedel i kristallisationslösningen är det möjligt att ändra kristailisationsförloppet. Tillsatsmedel kan adsorbera till kristallytan och förhindra upplösning av små kristaller och även skydda kristallerna från att kollidera. Dessa effekter kan skifta kristallstorleksfördelningen mot mindre kristaller, Det har visats att tillsatsmedel, såsom till exempel poly(etylenglykol) (7.) och etanol (8.) påverkar kristalltillväxten av HA. 10 15 20 25 30 35 531 'F79 3 Ytaktiva medel kan också användas som inhibitorer för kristalltillväxt, eftersom de adsorberar på ytor och därmed kan stabilisera små kristaller. Det år möjligt att erhålla höga specifika ytareor hos HA genom användning av förfaranden med siäjgqgregerande ißaktiva m_e_d_e_l. En mikroemulsion är ett exempel på ett system med självaggregerande ytaktiva medel, vilket består av nanometerstora ytaktiva sfärer med vatten på insidan och ett hydrofobt lösningsmedel på utsidan. När kristallisation påbörjas inom vattendomänema fungerar mikroemulsionens små droppar som lika stora reaktionskärl som skyddar den utfäilda kristallkärnan från ytterligare aggregering och således ger kristaller i nanometerintervallet (9).

Bose et al. beskriver ett förfarande för syntes av hydroxiapatit med mikroemulsioner som ger ett hydroxiapatitpulver med en specifik ytarea på 130 mz/g (10).

Beroende på typen av ytaktivt medel kan andra självaggregerande strukturer bildas, såsom flytande k._ri_s:tallina faser. En flytande kristallin fas är en självaggregerande struktur som kan åstadkommas med höga koncentrationsförhållanden mellan ytaktivt medel och vatten. Jämfört med en mikroemulslon är en flytande kristallin fas en mer rigid struktur som mer effektivt hindrar vattendomänerna från att kollidera. Genom användning av flytande kristallina faser är det möjligt att syntetisera HA-kristaller med en specifik ytarea på 150- 300 mz/g (11) Tiilsatsmedel, såsom stearinsyra, i kombination med syntes i flytande kristallina faser har också undersökts. Om stearinsyra föreligger i den flytande kristallina fasens vattendornäner vidhäftar karboxylatgruppen till HA-kristallernas yta och hindrar därigenom kristallerna från att aggregera. Resultatet är ett pulver med HA-kristaller som är inkapslade av ett skikt av stearinsyra. Efter värmebehandling ger detta ett HA-pulver med HA-kristaller inkapslade i kalciumkarbonat. (12).

Den största nackdelen med de förfaranden som är baserade på självaggregerande ytaktiva medel är deras jämförelsevis låga utbyte. Viktförhållandet mellan ytaktivt medel och HA-kristaller är ofta 100 / 1. Det gör att storskalig syntes av nanokristallint HA-pulver är ett svårhanterligt förfarande, eftersom det behövs en omfattande filterutrustning för att rena kristallerna och för att de ytaktiva medlen som används i förfarandet måste tas om hand. Det finns således ett behov av förfaranden som möjliggör en effektiv framställning av HA- kristaller i nanostdrlek. åvnteser av kalciumfosfateri nanostorlek, i synnerhet HA, som beläddninggrg Det finns ett antal förfaranden för beläggning av implantat med HA. l till exempel plasmasprutningsförfarandet används höga temperaturer för avdunstning av ett HA-skikt på implantatet. Resultatet blir ett jämförelsevis tjockt skikt, vanligtvis 60-80 um, av kalciumfosfat som vidhäftar starkt till substratet (13). Beroende på de höga temperaturerna i plasman, så höga som 30 000 °C, har kalciumfosfatet ett betydande amorft innehåll (14). Detta 10 15 20 25 30 35 E31 FTF) 4 förfarande genererar ojämna beläggningar på porösa implantat och med ett sådant tjockt HA-skikt är det inte möjligt att behålla substratets ursprungliga ytstruktur.

Med sgkgelförfarandet är det möjligt att använda våtapplikationsförfaranden, såsom doppbeläggning, för att applicera ett tunt skikt av kalciumfosfat på implantatytor. Detta förfarande erfordrar emellertid höga temperaturer, vanligtvis ungefär 800 °C, eller långa exponeringstider vicl sådana förhöjda temperaturer för att erhålla en hög kristalllnitet hos HA- skiktet och är således olämpligt att använda på titanimplantat. Det är möjligt att erhålla ett tunt skikt med etl: nedsänkningsförfarande som innebär nedsänkning i en simulerad kroppsvätska (Simulated Body Fluid (SBF)), varvid implantatet nedsänks i en SBF under en lång period, varunder HA kristalliserar på implantatytan (15) SBF-förfarandet fungerar vid rumstemperatur, men erfordrar långa exponeringstider (minst 24 timmar) för att få utfällning av ett stabilt HA-skikt på ytan.

Förfarandet baserat på vtaktivt medel som beskrivs i EP1781568 (11.) gör det möjligt att belägga implantaten med ett mycket tunt (5-10 nm) skikt av kalciumfosfat.

Värmebehandlingssteget utförs vid 500 °C under 5 minuter. Denna temperatur behövs för att säkerställa att de återstående ytaktiva medlen på substratet bryts ned.

Nishimura et al. (i6.) beskriver ett tvåstegsförfarande för beläggning av ytor med HA-nanokristaller, Substratet beläggs inledningsvis med en alkoxid, såsom aminopropyltrimetoxisilan. Därefter doppas substratet i en lösning av nanokristallina HA- partiklar som bildar ett skikt av HA-partiklar på ytan. Nackdelen med detta förfarande är tvåstegsförloppet, varvid substratet måste behandlas med en alkoxid före bindningen av HA- kristallerna. Det finns behov av ett enstegsförfarande för beläggning av en fast yta med HA- nanopartiklar.

Ytmodifierade HA-kristaller.

Som tidigare nämnts har ett pulver med HA-kristaller som är inkapslade av ett skikt av stearinsyra framställts, vilket efter värmebehandling gav ett HA-pulver med HA-kristaller inkapslade i kalciumkarbcnat (12).

Stupp et ai (17.) beskriver ett förfarande för vidhäftning av polymeriserade aminosyror, såsom poly(L-lysin), till kalciumfosfatkristaller. Poly(aminosyra)- kalciumfosfataggregaten binds sedan till en metallyta som tidigare insàtts med ett skikt av kalciumfosfatkristaller. Resultatet blir ett skikt, vanligtvis i mikrometerintervallet, av kalciumfosfatkristaller dispergerade i ett nätverk av poly(aminosyra)~fibrer. De enskilda kristallernas medelstorlek är 100-500 nm.

Gonzalez-lvflcQuire et al. (18.) beskriver ett förfarande för framställning av HA med bundna aminosyror. Kristallisationen utförs genom blandning av Ca(NO3)2, ammoniumfosfat och aminosyra med molförhållanden för CazPzaminosyra på 31126 vid pH 9 och vid en 10 15 20 25 30 35 531 F79 5 temperatur på 80 °C. Detta förfarande ger aggregerade ytmodifierade HA-kristaller i nanostorlek.

Beskrivning av uppfinningen Föreliggande uppfinning tillhandahåller framställning av kalciumfosfatpartiklar i nanostorlek som ett pulver eller en beläggning på en fast bärare innefattande en oxidyta via bifunktionella prekursorer och tillhandahåller således också prekursorerna, dvs. kalciumfosfatpartiklar innefattande en beläggning av en eller flera vattenlösliga organiska föreningar innefattande minst två funktionella grupper.

Genom användning av en blfunktlonell molekyl är det möjligt att skräddarsy kalciumfosfatpartiklarna eller kristallema med olika beläggningar på partikei- eller kristallytan. l synnerhet är det önskvärt att ha en ände av molekylen bunden till ytan av kalciumfosfatpartikeln eller -kristallen och den andra änden av molekylen vänd mot lösningen. Den del av molekylen som är vänd mot lösningen skyddar kristallerna fràn att kollidera och stoppar ytterligare tillväxt. Partiklarna eller kristallerna i nanostorlek kan sedan filtreras och uppvärmas för avlägsnande av de organiska molekylerna. Uppvärmningen av partiklarna eller kristallerna bör ske till en temperatur som är tillräckligt hög för att bränna bort den organiska delen, men lägre än den temperatur vid vilken det sker en fasomvandling.

Partikel- eller krista-llaggregering kan också förhindras om molekyler med en positiv eller negativ laddning binds till partikel- eller kristallytan. Partikel- eller kristallytorna har då en starkt negativ eller positiv laddning och kommer att repellera varandra genom så kallad elektrostatisk repulsion.

Eftersom beläggningen på kalciumfosfatpartiklarna eller -kristallerna har en positiv laddning är det möjligt att binda dem till en negativt laddad yta. Modifiering av ytan på kalciumfosfatpartiklarna eller -kristallerna på detta sätt åstadkommer en positiv nettoladdning på partiklarna eller kristallerna, vilket gör det möjligt att binda dessa till negativt laddade ytor.

Exempel på negativt laddade ytor innefattar titan, titanlegerlngar, såsom titan-a|uminium- vanadin, rostfritt stål, zirkonium och glas, vilka har en negativ laddning i en vattenlösning med pH=7. När de modifierade kalciumfosfatpartiklarna eller -kristallerna har bringats att binda till den negativt laddade ytan, kan de bifunktionella molekylerna avlägsnas från ytan genom uppvärmning. Lösningen med ytmodifierade kalciumfosfatpartiklar eller -kristaller kan således användas för framställning av partiklar eller kristaller i nanostorlek genom filtrering, torkning och uppvärmning av partiklarna eller kristallerna, men lösningen kan även användas som en beläggningslösning för olika ytor.

Det finns ett antal olika molekyler som kan fylla syftet att binda en ände till HA- kristallen och den andra änden vänd mot lösningen. Exempel på funktionella grupper som 10 15 20 25 30 35 531 779 6 binder till HA-kristallytan inkluderar -COOH, -OPOßHz och -OSO3H. Ett exempel på en positivt laddad funktionell grupp som är vänd mot lösningen innefattar -NH2.

Ett exempel på en bifunktionell molekyl som är användbar i föreliggande uppfinning är garnma-aminosmörsyra (GABA) som har en karboxylgrupp i en ände och en aminogrupp i den andre. Om GABA är kristalliseringen av HA, binder karboxylsyraänden till kalciumjonerna pà kristallytan, medan aminoänden är vänd mot lösningen. G-aminohexansyra är ett annat exempel på en liknande aminosyra med en längre kolkedja. Om aminosyrorna underkastas uppvärmning är de betydligt mindre stabila än till exempel linjära karboxylsyror, vilket gör det möjligt att avlägsna dem vid temperaturer så låga som 200-250 °C. Möjligheten att avlägsna rnolekylerna vid låga temperaturer är viktig för att bevara en liten partikelstorlek och en hög specifik ytarea hos HA-pulvret. Aviägsnande av de organiska molekylerna vid låg temperatur är också viktigt vid applioering av HA- nanokristallerna som en beläggning på implantatytor som är oxidationskänsliga, såsom titan.

Kristallisationsförloppet utförs pà ett sådant sätt att en vattenbaserad fosforsyralösning bringas att reagera med GABA vid ett molförhàllande för GABAiHaPO4 på 3:1, Aminogruppen neutraliserar fosforsyran enligt: närvarande under 3 NH2(CH2)3COOH + H3PO4 -+ [NH3(CH2)3COOH]3PO4 Kalciumlösningen bereds genom frambringande av en reaktion mellan en vattenlösning av kalciumoxid eller kalciumhydroxid och GABA, vilken skrivs enligt följande: 2 NH2(Cl-t2)3COOi-l + Ca(OH)2 -> Ca[NH2(CH2)3COO]2 + 2H2O Därefter blandas de två lösningarna, vilket skrivs enligt föliande: 5 Ca[NH2(CH2)3COO]2 + 3 [NH3(CH2)3COOH]3PO4 + H20 -> Ca5(PO4)3OH + 19 NH2(CH2)3COOH.

En aspekt av uppfinningen är således inriktad på ett förfarande för framställning av kalciumfosfatpartiklar i form av ett pulver eller en beläggning på en fast bärare innefattande en oxidyta, innefattande stegen l) att tillhandahålla en vattenlösning innehållande kalciumjoner och en eller flera vattenlösliga organiska föreningar innefattande minst två funktionella grupper, varvid minst en av sagda funktionella grupper är en negativt laddad grupp och varvid minst en annan av sagda funktionella grupper är en positivt laddad grupp, 10 15 20 25 30 35 534 779 7 ll) att tillhandahålla en annan vattenlösning innehållande fosfatjoner och en eller flera vattenlösliga organiska föreningar innefattande minst två funktionella grupper, varvid minst en av sagda funktionella grupper är en negativt laddad grupp och varvid minst en annan av sagda funktionella grupper är en positivt laddad grupp, följt av lll) att blanda lösningarna fràn (l) och (ll) vid omgivningstemperatur för att framställa kalciumfosfatpartiklar belagda med sagda vattenlösliga organiska föreningar via sagda negativt laddade grupper, varvid pH-värdet i den erhållna lösningen är neutralt eller basiskt, följt av anüngen lv) att extrahera sagda kalciumfosfatpartiklar belagda med sagda organiska föreningar från blandningen erhållen i (lll), och att tvätta de belagda partiklarna, följt av torkning för att framställa ett pulver av kalciumfosfatpartiklarna belagda med sagda organiska förening, följt av V) att avlägsna de organiska föreningarna genom uppvärmning vid en temperatur i intervallet 250°C - 600 °C för att framställa ett pulver av kalciumfosfatpartiklar, eller Vl) att nedsänka en fast bärare innefattande en oxidyta i lösningen, erhàllen i lll) varvid de positivt laddade grupperna hos de organiska föreningar som belägger kalciumfosfatpartiklarna binder till den fasta bäraren, följt av avlägsnande av den fasta bäraren från blandningen och torkning av den fasta bäraren bunden till sagda kalciumfosfatpartiklar belagda med sagda organiska föreningar, följt av Vil) att avlägsna de organiska föreningarna genom uppvärmning vid en temperatur i intervallet 200°C - 600°C för att bilda en beläggning av kalciumfosfatpartiklar på den fasta bäraren.

Exempel på uppvärmningstemperatur i intervallet 250°C - 600°C i steg V) är varje temperatur som är vald bland temperaturintervallen från 250°C till 300°C, till 350°C, till 400°C, till 450°C, till 500°C eller till 550°C, såsom från 300°C till 500°C, till exempel ungefär 400°C.

Exempel på uppvärmningstemperaturer i intervallet 250°C - 600°C i steg Vil) är varje temperatur som är vald bland temperaturintervallen från 200°C till 250°C, till 300°C, till 350, till 400°C, till 450°C, till 500°C eller till 550°C, såsom från 200°C till 500°C eller från 250°C till 450°C, till exempel ungefär 400°C.

De vattenlösliga organiska föreningarna innefattande minst tvâ funktionella grupper, varvid minst en av sagda funktionella grupper är en negativt laddad grupp och varvid minst en annan av sagda funktionella grupper är en positivt laddad grupp i I) och ll) kan vara identiska eller olika föreningar och kan vara blandningar av två eller flera individuellt valda sådana vattenlösliga organiska föreningar. 10 15 20 25 30 35 531 779 8 Termen “vattenlöslig organisk förening” används i denna beskrivning och i patentkraven för att indikera att den organiska föreningen måste vara vattenlöslig i en sådan grad att den fungerar i förfarandet enligt uppfinningen. Ju mer vattenlösliga de organiska föreningar som används i föreliggande uppñnning är, desto högre koncentrationer därav i vatten är möjliga och desto högre utbyten erhålls av slutprodukterna. l en utföringsform av uppfinningen är kalciumfosfatpartiklarna i kristallin form. l en annan utföringsform av uppfinningen är de negativt laddade grupperna hos de organiska föreningarna valda från gruppen bestående av -COOH, -OPO3H2 och -OSOsH och de positivt laddade grupperna hos de organiska föreningarna är amingrupper.

I en för närvarande föredragen utföringsform av uppfinningen är kaloiumfosfatet hydroxiapatit.

Genom användning av förfarandet enligt uppfinningen erhålls således hydroxyapatit med ett Ca/P-förhållande pä 1,67, vilket motsvarar förhållandet hos naturligt förekommande hydroxiapatit. Andra fosfatföreningar kan emellertid framställas enligt föreliggande uppfinning genom att förhållandet mellan de föreningar som genererar kalcium~ och fosforjoner i vatten ändras, såsom dikalciumfosfat eller oktakalciumfosfat.

Exempel på föreningar som genererar fosforjoner i vatten innefattar fosforsyra, fosfonsyra, fosfinsyra och fosfonsyraestrar, såsom trietylfosfat.

Exempel på föreningar som genererar kaloiumjonerna i vatten innefattar kalciumnitrat, kalciumklorid, kalciumacetat och kalciumalkoxider såsom kalciumetoxid.

I ännu en utföringsform av uppfinningen är den eller de organiska föreningarna i l) och/eller ll) valda bland vattenlösliga organiska föreningar med tre funktionella grupper, tex. lysin. l ännu en utföringsform av uppfinningen är den eller de organiska föreningarna i l) och/eller ll) valda från gruppen bestående av neutrala aminosyror, basiska aminosyror och sura aminosyror. Utöver att använda neutrala aminosyror med lika antal amin- och karboxylsyragrupper, är det följaktligen också möjligt att använda basiska aminosyror, såsom lysin, samt sura aminosyror såsom asparaginsyra. l en ytterligare utföringsform av uppfinningen är den fasta bärare som innefattar en oxidyta till vilken beläggningen är bunden vald bland titan, titanlegeringar, rostfritt stål, zirkonium och glas.

I en utföringsform av föreliggande uppfinning är den fasta bäraren ett implantat, såsom ett tandimplantat.

En annan aspekt av föreliggande uppfinning är inriktad på belagda kalciumfosfatpartiklar i form av ett pulver eller en beläggning på en fast bärare innefattande en oxidyta, varvid sagda partiklar innefattar en beläggning av en eller flera vattenlösliga organiska föreningar innefattande minst två funktionella grupper, varvid minst en av sagda 10 15 20 25 30 35 531 779 9 funktionella grupper är en negativt laddad grupp och varvid minst en annan av sagda funktionella grupper är en positivt laddad grupp och den eller de organiska föreningarna är bundna till kalciumfosfatpartiklarna via sagda negativt laddade grupper och de positivt laddade grupperna hos den eller de organiska föreningarna som belâgger kalciumfosfatpartiklarna binder till den fasta bäraren. Sådana belagda kalciumfosfatpartiklar är i en utföringsform i kristallin form. De belagda partiklarna eller kristallerna är användbara vid framställning av kalciumfosfatpartiklarna eller -kristallerna i form av ett pulver eller en beläggning enligt föreliggande uppfinning, när de organiska molekylerna avlägsnas genom uppvärmning. De kan även användas som stödstrukturer för celltíllväxt. Även denna aspekt av föreliggande uppfinning omfattar de utföringsformer som nämns i samband med förfarandeaspekten av föreliggande uppfinning, dvs. utföringsformer vari de negativt laddade grupperna är valda bland gruppen bestående av -COOH, -OPO3H2 och -OSOsH och de positivt laddade grupperna är amingrupper, varvid kalciumfosfatet är hydroxiapatit, varvid de organiska föreningarna är valda bland vattenlösliga organiska föreningar med tre funktionella grupper och varvid de organiska föreningarna är valda bland gruppen bestående av neutrala aminosyror, basiska aminosyror och sura aminosyror.

Föreliggande uppfinning kommer nu att àskàdliggöras med hänvisning till exempel och ritningar, men det bör inses att uppfinningens omfång inte är begränsat till de beskrivna detaljerna.

Beskrivning av ritningarna: Fig. 1 visar en bild ernàllen med svepelektronmikroskopi (SEM) av en titanyta belagd med nanokristallint HA. Skala = 200 nm. Som ses i denna figur är HA-kristallerna nålformade, 50-150 nm långa och 5-10 nm breda.

Fig. 2 visar ett röntgendiffraktogram av värmebehandlat nanokristallint HA-pulver.

Som ses i denna figur, förekommer avsevärd toppbreddning beroende på den lilla partikelstorleken.

Fig. 3 visar en spektrum erhållet med röntgen-fotoelektronspektroskopi (XPS) av en titanyta belagd med nanokristaliint HA. Som ses i denna figur är titanhalten 1,3 %.

EXEMPEL Exempel 1 A) l ett typiskt försök löstes 10,4 g gamma-aminosmörsyra (GABA) i 150 ml H20. 2,82 g CaO tillsattes till lösningen med efterföljande omrörning under 10 minuter. pH-värdet i denna lösning var 11,7. Lösning 2 bereddes genom tillsats av 9,3 g GABA till 150 ml H20. 3,45 g HSPO., tillsattes till denna lösning med efterföljande omrörning under 10 minuter. pH- värdet i denna lösning var 4,50. Lösning 1 blandades därefter med lösning 2, vilket ledde till 10 15 20 25 30 35 531 779 10 kristallisation. Kristallisationen utfördes vid omgivningstemperatur och blandningens pH uppmättes till 9,12.

B) Kristallerna tvättades noga med en H2O-isopropanolblandning och torkades vid 20 °C under 12 timmar. Kristallerna uppvärmdes sedan i ugn vid 400 °C under 5 timmar för avlägsnande av organiska rester. Den specifika ytarean, enligt mätning med Micromeritics TriStar-instrument med hjälp av BET-algoritmen, var 180 mQ/g. Pulvret analyserades med en Siemens D5000 pulverröntgendiffraktometer med CuKcx-strålning; diffraktogrammet visas i Fig. 2.

Exempel2 l ett annat försök löstes 11,5 g ß-aminohexansyra i 150 ml H20. 2.82 g CaO tillsattes till lösningen med efterföljande omrörning under 10 minuter. pH-värdet i denna lösning var 12,0. Lösning 2 bereddes genom tillsats av 13,2 g 6-aminohexansyra i 150 ml H20. 3,45 g H3PO4 tillsattes till denna lösning och blandningen omrördes under 10 minuter. pH-värdet i denna lösning var 4,70. Lösning 1 blandades därefter med lösning 2, vilket ledde till kristallisation. Kristallisationen utfördes vid omgivningstemperatur och blandningens pH uppmättes till 9,53. Kristallerna tvättades, uppvärmdes till 400 °C och torkades enligt exempel 18. Den specifika ytarean var 160 mz/g.

Exempel 3 l ett annat försök bestod lösning 1 av 2,82 g CaO, 6,70 g L- asparaginsyra och 150 ml H20. pH-värdet i denna lösning var10,1. Lösning 2 bestod av 3,45 g HaPOt, 6,65 g L~lysin och 150 ml H20. pH-värdet i denna lösning var 6,46.

Lösningarna blandades vid omgivningstemperatur och blandningens pH uppmättes till 8,10.

De utfällda kristallerna tvättades med H20, torkades och uppvärmdes till 400 °C. Den specifika ytarean var 159 mZ/g.

Exempel 4 l ett annat försök utfälldes kristallerna enligt exempel 1A. Lösningen, innehållande nanokristallina HA-partiklar med den amfotera GABA-molekylen bunden till ytan, användes som beläggningslösning. En titanplatta doppades ned i lösningen, avlägsnades och torkades vid rumstemperatur under 1 timme. Plattan värmebehandlades sedan under 5 minuter l luft vid 300 °C. Plattan tilläts svalna till rumstemperatur och tvättades noga med vatten och isopropanol. Ett kristallskikt var synligt på plattans yta. Titanplattan analyserades i en LEO ULTRA 55 SEM och ett mikrofotografi visas i Fig. 1. Som ses i denna figur är kristallerna på plattan flbrillära med en längd på 50-150 nm och en diameter pà 5-10 nm. EOS-mätning påvisade ett Ca i P-förhållande på 1,65, nära det teoretiska värdet för naturligt HA, 1,67. Ett 10 15 20 25 30 531 'P79 11 XPS-spektrum för den belagda tltanplattan visas i Fig. 3. Som ses i denna figur är mängden titan 1,3 %, vilket tyder på en nästan fullständig övertäckning av plattan med HA-kristaller.

Referenser 1. Reis R and Weiner S, Learning From Nature How to Design New lmplantable Biomaterials, Kluwer Academic Publishers, London, 90-92 (2004). 2. Lowenstam H A and Weiner S, On biomineralization, Oxford University Press, New York (1989). 3. Guo et al, J. Biomed. Mater. Res. A, DOI 10.1002/jbm.a 4. Wei J et al, Compos. Part B. Eng., 38, 3, 301-305 (2007); Ramay H R R and Zhang M, Biomaterials 25, 21, 5171-5180 (2004). 5. Mullin J W, Crystallization, Elsevier Butterworth-Heinemann, Oxford, 320-325 (2001). 8. Ying J et al, USRE 39196E; Senna M et al, US 6592989 B1. 7. Wang A et al, Meter. Lett. 61, 10, 2084-2088 (2007). 8. Kurlakose T A et al, J. Cryst. Growth 263, 1-4, 517-523 (2004). 9. Koumoulidis G C et al, J. Colloid lnterf. Soi. 259 2, 254-260 (2003). 10. Bose S and Kumar Saha S K, Chem. Mater., 15, 4464-4469 (2003) 11. Kjellin P and Andersson M, EP 1781568; Uota M. et al, Langmuir 21, 10, 4724- 4728 (2005). 2. Uota M et al, Langmuir 21, 10, 4724-4728 (2005). 13. Story B, Burgess US 5,730,598 14. Sun L et al, J. Biomed. Mater. Res. A, 58, 5, 570-592 (2001). 15. Wei-Qi Y et al, Biomaterials, 18, 17, 1185-1190 (1997). 16. Nlshimura l et. al, CA 2563 299. 17. Stupp S l et al, US 2004/0258726A1. 18. Gonzalez-Mcquire R et al, J. Mater. Chem, 14, 2277-2281 (2004).

Claims (14)

10 15 20 25 30 35 .Ef-Pl ??9 12 PATENTKRAV

1. Förfarande för framställning av kaciumfosfatpartiklar i form av ett pulver eller en beläggning på en fast bärare innefattande en oxidyta, innefattande stegen I) att tillhandahålla en vattenlösning innehållande kalciumjoner och en eller flera vattenlösliga organiska föreningar innefattande minst två funktionella grupper, varvid minst en av sagda funktionella grupper är en negativt laddad grupp och varvid minst en annan av sagda funktionella grupper är en positivt laddad grupp, ll) att tillhandahålla en annan vattenlösning innehållande fosfatjoner och en eller flera vattenlösliga organiska föreningar innefattande minst två funktionella grupper, varvid minst en av sagda funktionella grupper är en negativt laddad grupp och varvid minst en annan av sagda funktionella grupper är en positivt laddad grupp, följt av lll) att blanda lösningarna fràn (l) och (ll) vid omgivningstemperatur för att framställa kalciumfosfatpartiklar belagda med sagda vattenlösliga organiska föreningar via sagda negativt laddade grupper, varvid pH-värdet i den erhållna lösningen är neutralt eller basiskt, följt av antingen lV) att extrahera sagda kalciumfosfatpartiklar belagda med sagda organiska föreningar fràn blandningen erhàllen i (lll) och att tvätta de belagda partiklarna, följt av torkning för att framställa ett pulver av kalciumfosfatpartiklarna belagda med sagda organiska föreningar, följt av V) att avlägsna de organiska föreningarna genom uppvärmning vid en temperatur i intervallet 250°C - 600 °C för att framställa ett pulver av kalciumfosfatpartiklar eller Vl) att nedsänka en fast bärare innefattande en oxidyta i lösningen, erhållen i lll), varvid de positivt laddade grupperna hos de organiska föreningar som belägger kalciumfosfatpartiklarna binder till den fasta bäraren, följt av avlägsnande av den fasta bäraren från blandningen ooh torkning av den fasta bäraren som är bunden till sagda kalciumfosfatpartiklar belagda med sagda organiska föreningar, följt av Vil) att avlägsna de organiska föreningarna genom uppvärmning vid en temperatur i intervallet 200 °C - 600 °C för att bilda en beläggning av kalciumfosfatpartilar på den fasta bäraren.

2. Förfarande enligt krav 1, varvid partiklarna är i kristallin form.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, varvid de negativt laddade grupperna är valda från gruppen bestående av -COOH, -OPO3H2 och -OS03H och de positivt laddade grupperna är amingrupper. 10 15 20 25 30 35 53 'l TFÉ! 13

4. Förfarande enligt något av kraven 1 -3, varvid kalciumfosfatet är hydroxiapatit.

5. Förfarande enligt krav 1, varvid den eller de organiska föreningarna i l) och/eller ll) är valda bland vattenlösliga organiska föreningar med tre funktionella grupper.

6. Förfarande enligt något av kraven 1-5, varvid den eller de organiska föreningarna i I) och/eller ll) är valda bland gruppen bestående av neutrala aminosyror, basiska aminosyror och sura aminosyror.

7. Förfarande enligt krav 1, varvid den fasta bäraren innefattande en oxidyta är vald bland titan, titanlegeringar, rostfritt stål, zirkonium och glas.

8. Förfarande enligt krav 1 eller 7, varvid sagda fasta bärare är ett implantat.

9. Belagda kalciumfosfatpartiklar i form av en beläggning på en fast bärare innefattande en oxidyta, varvid sagda partiklar innefattar en beläggning av en eller flera vattenlösliga organiska föreningar innefattande minst två funktionella grupper, varvid minst en av sagda funktionella grupper är en negativt laddad grupp och varvid minst en annan av sagda funktionella grupper är en positivt laddad grupp och den eller de organiska föreningarna är bundna till kalciumfosfatpartiklarna via sagda negativt laddade grupper och de positivt laddade grupperna hos den eller de organiska föreningarna som belägger kalciumfosfatpartiklarna binder till den fasta bäraren.

10. Belagda partiklar enligt krav 9, varvid partiklarna âri kristallln form.

11. Belagda partiklar enligt krav 9 eller 10, varvid de negativt laddade grupperna är valda från gruppen bestående av -COOH, -OPOal-lz och ~OSO3H och de positivt laddade gruppema är amingrupper.

12. Belagda partiklar enligt något av kraven 9 - 11, varvid kalciumfosfatet är hydroxiapatit.

13. Belagda partiklar enligt något av kraven 9 - 12, varvid den eller de organiska föreningarna är valda bland vattenlösliga organiska föreningar med tre funktionella grupper. 53¶ 7?9 P40702870SEOO Text ändrad i samband med första föreläggandet 14

14. Belagda partiklar enšigt något av kraven 9 - 13, varvid de organiska föreningarna är vaida bland gruppen bestående av neutrala aminosyror, basiska aminosyror och sura aminosyror.