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卵の殻は、方解石相の形態の CaCO3 と浸透した有機マトリックス (1 ～ 3.5 wt.%) からなる生体ミネラルです。卵殻方解石粒子をリン酸カルシウム（アパタイト）マイクロナノ粒子に変換すると、卵殻廃棄物を生物医学用途の可能性のある材料として再利用する道が開かれ、循環経済の原則が満たされます。これらの粒子を得る従来の方法は主に 2 つのステップで構成されており、最初のステップでは卵の殻を焼成する必要がありました。この研究では、化学量論的な P/CaCO3 比の懸濁液、P 試薬として K2HPO4、および未処理および未処理の卵殻粒子 (Ø < 50 μm) を使用して、100 ～ 200 °C の範囲のワンポット水熱法による直接変換が研究されました。NaClO で処理して表面有機物を除去します。未処理グループでは、完全な変換は 160 °C で達成され、ほとんどの粒子は六角形のプレート形態を示し、最終的には中央に穴が開きました。処理グループでは、この置換が 180 °C で起こり、粒状 (球晶) アパタイト ナノ粒子が得られました。卵殻粒子およびアパタイトマイクロナノ粒子は、MG-63ヒト骨肉腫細胞およびm17.ASCマウス間葉系幹細胞とインキュベートした場合に細胞適合性を示し、m17.ASC細胞の骨形成分化を促進した。この研究結果は、骨組織工学および歯科分野での応用向けに、骨誘導特性を備えた生体適合性微細構造材料の設計および製造に役立ちます。
卵の殻は、方解石相の形態の CaCO3 と浸透した有機マトリックス (1 ～ 3.5 wt.%) からなる生体ミネラルです。卵殻方解石粒子をリン酸カルシウム（アパタイト）マイクロナノ粒子に変換すると、卵殻廃棄物を生物医学用途の可能性のある材料として再利用する道が開かれ、循環経済の原則が満たされます。これらの粒子を得る従来の方法は主に 2 つのステップで構成されており、最初のステップでは卵の殻を焼成する必要がありました。この研究では、化学量論的な P/CaCO3 比の懸濁液、P 試薬として K2HPO4、および未処理および未処理の卵殻粒子 (Ø < 50 μm) を使用して、100 ～ 200 °C の範囲のワンポット水熱法による直接変換が研究されました。NaClO で処理して表面有機物を除去します。未処理グループでは、完全な変換は 160 °C で達成され、ほとんどの粒子は六角形のプレート形態を示し、最終的には中央に穴が開きました。処理グループでは、この置換が 180 °C で起こり、粒状 (球晶) アパタイト ナノ粒子が得られました。卵殻粒子およびアパタイトマイクロナノ粒子は、MG-63ヒト骨肉腫細胞およびm17.ASCマウス間葉系幹細胞とインキュベートした場合に細胞適合性を示し、m17.ASC細胞の骨形成分化を促進した。この研究結果は、骨組織工学および歯科分野での応用向けに、骨誘導特性を備えた生体適合性微細構造材料の設計および製造に役立ちます。
The eggshell is a biomineral consisting of CaCO3 in the form of calcite phase and a pervading organic matrix (1-3.5 wt.%). Transforming eggshell calcite particles into calcium phosphate (apatite) micro-nanoparticles opens the door to repurposing the eggshell waste as materials with potential biomedical applications, fulfilling the principles of the circular economy. Previous methods to obtain these particles consisted mainly of two steps, the first one involving the calcination of the eggshell. In this research, direct transformation by a one-pot hydrothermal method ranging from 100-200 °C was studied, using suspensions with a stoichiometric P/CaCO3 ratio, K2HPO4 as P reagent, and eggshells particles (Ø < 50 μm) both untreated and treated with NaClO to remove surface organic matter. In the untreated group, the complete conversion was achieved at 160 °C, and most particles displayed a hexagonal plate morphology, eventually with a central hole. In the treated group, this replacement occurred at 180 °C, yielding granular (spherulitic) apatite nanoparticles. The eggshell particles and apatite micro-nanoparticles were cytocompatible when incubated with MG-63 human osteosarcoma cells and m17.ASC murine mesenchymal stem cells and promoted the osteogenic differentiation of m17.ASC cells. The study results are useful for designing and fabricating biocompatible microstructured materials with osteoinductive properties for applications in bone tissue engineering and dentistry.
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