- Struktura kalcijevog fosfata
- Amorfni kalcijev fosfat
- Ostatak obitelji
- Fizička i kemijska svojstva
- imena
- Molekularna težina
- Fizički opis
- Ukus
- Talište
- Topljivost
- Gustoća
- Indeks loma
- Standardna entalpija formacije
- Temperatura skladištenja
- pH
- Trening
- Kalcijev nitrat i amonijev hidrogenfosfat
- Kalcijev hidroksid i fosforna kiselina
- Prijave
- U koštanom tkivu
- Biokeramički cementi
- liječnici
- Drugi
- Reference
Kalcij fosfat je anorganska sol i tercijarni čija kemijska formula je Ca 3 (PO 4) 2. Formula kaže da je sastav ove soli 3: 2 za kalcij i fosfat. To se može vidjeti izravno na donjoj slici, gdje Ca 2+ kation i PO 4 3- su prikazani anion. Za svaku od tri Ca 2+ postoje dva PO 4 3- interakciju.
S druge strane, kalcijev fosfat odnosi se na niz soli koje variraju ovisno o omjeru Ca / P, kao i stupnju hidratacije i pH. U stvari, postoje mnoge vrste kalcijevih fosfata koje postoje i mogu se sintetizirati. Međutim, slijedeći nomenklaturu na slovu, kalcijev fosfat odnosi se samo na trikalcij, onaj koji je već spomenut.
Udio i ioni u trikalcijevom fosfatu. Izvor: RicHard-59, iz Wikimedia Commons
Svi kalcijevi fosfati, uključujući Ca 3 (PO 4) 2, se u obliku bijele krutine s malim sivkasto tonova. Mogu biti zrnate, fine, kristalne i imaju veličine čestica oko mikrona; pa su pripremljeni čak i nanočestice tih fosfata s kojima su oblikovani biokompatibilni materijali za kosti.
Ta biokompatibilnost nastaje zbog činjenice da se te soli nalaze u zubima i, ukratko, u koštanim tkivima sisavaca. Primjerice, hidroksiapatit je kristalni kalcijev fosfat, koji zauzvrat djeluje s amorfnom fazom iste soli.
To znači da postoje amorfni i kristalni kalcijevi fosfati. Iz tog razloga nije iznenađujuća raznolikost i više mogućnosti pri sinteziranju materijala na bazi kalcijevih fosfata; materijali čija se svojstva iz dana u dan sve više zanimaju širom svijeta za fokusiranje na obnavljanje kostiju.
Struktura kalcijevog fosfata
Kalcijev fosfat u mineralnom whitlockitu. Izvor: Smokefoot, iz Wikimedia Commons
Gornja slika prikazuje strukturu tribaznog kalikofosfata u neobičnom mineralnom whitlockitu koji može sadržavati magnezij i željezo kao nečistoće.
Iako se na prvi pogled može činiti složenim, potrebno je pojasniti da model pretpostavlja kovalentne interakcije između kisikovih atoma fosfata i metalnih centara kalcija.
Kao reprezentacija vrijedi, međutim, interakcije su elektrostatičke; to jest, Ca 2+ kationi privlači PO 4 3- (Ca 2+ - O-PO 3 3-) aniona. Imajući to u vidu, razumije se zašto su na slici kalcij (zelene sfere) okruženi negativno nabijenim atomima kisika (crvene sfere).
Budući da postoji toliko iona, to ne ostavlja vidljiv simetrični raspored ili uzorak. Ca 3 (PO 4) 2 prihvaća na niskim temperaturama (T <1000 ° C) jediničnu ćeliju koja odgovara romboedarskom kristalnom sustavu; Ovaj polimorf poznat je po imenu β-Ca 3 (PO 4) 2 (β-TCP, po engleskoj kratici).
Pri visokim temperaturama, s druge strane, se prevodi u a-polimorfni Ca 3 (PO 4) 2 (α-TCP), čiji je jedinična ćelija odgovara monoklinskoj kristalnog sustava. Na još višim temperaturama, polimorfni α'-Ca 3 (PO 4) 2, koji ima šesterokutni kristalne strukture, također mogu oblikovati.
Amorfni kalcijev fosfat
Spomenuta je kristalna struktura kalcijevog fosfata, što se može očekivati od soli. Međutim, sposoban je ispoljiti neuredne i asimetrične strukture, više povezane s vrstom „stakla kalcijevog fosfata“ nego kristala u strogom smislu njegove definicije.
Kad se to dogodi, kaže se da kalcijev fosfat ima amorfnu strukturu (ACP, amorfni kalcijev fosfat). Nekoliko je autora ukazuju na tog tipa strukture kao odgovorni za biološka svojstva Ca 3 (PO 4) 2, u koštanim tkivima, popravka i biomimetization pri čemu je moguće.
Objašnjavanjem njegove strukture nuklearno magnetskom rezonancom (NMR), pronađena je prisutnost OH - i HPO 4 2- iona u ACP. Ti ioni nastaju hidrolizom jednog od fosfata:
PO 4 3- + H 2 O <=> HPO 4 2- + OH -
Kao rezultat, prava struktura ACP postaje složenija, čiji je sastav njegovih iona predstavljen formulom: Ca 9 (PO 4) 6-x (HPO 4) x (OH) x. Oznaka "x" označava stupanj hidratacije, jer ako je x = 1, tada bi formula bila: Ca 9 (PO 4) 5 (HPO 4) (OH).
Različite strukture koje ACP može imati ovise o molarnim omjerima Ca / P; to jest, relativne količine kalcija i fosfata, koji mijenjaju sav njezin rezultirajući sastav.
Ostatak obitelji
Kalcijevi fosfati ustvari su obitelj anorganskih spojeva koji zauzvrat mogu komunicirati s organskom matricom.
Ostali fosfati dobivaju se "jednostavno" promjenom aniona koji prate kalcij (PO 4 3-, HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, OH -), kao i vrste nečistoća u krutini. Dakle, do jedanaest ili više kalcijevih fosfata, svaki sa svojom strukturom i svojstvima, mogu nastati prirodno ili umjetno.
Dolje će biti spomenuti neki fosfati i njihove kemijske strukture i formule:
Kalcijeva hidrogen fosfat dihidrat, CaHPO 4 ∙ 2H 2 O: monoklinski.
Kalcijeva dihidrogen fosfat monohidrat, Ca (H 2 PO 4) 2 ∙ H 2 O: triklinski.
Bezvodni diacidni fosfat, Ca (H 2 PO 4) 2: triklinika.
-Octacalcium hidrogen fosfata (OCP), Ca 8 H 2 (PO 4) 6: triklinski. Predznak je u sintezi hidroksiapatita.
-Hidroksiapatit, Ca 5 (PO 4) 3 OH: šesterokut.
Fizička i kemijska svojstva
imena
-Kalcijev fosfat
-Trikalcijev fosfat
-Tkalcijev difosfat
Molekularna težina
310,74 g / mol.
Fizički opis
Bijela je krutina bez mirisa.
Ukus
Okusa.
Talište
1670 ° K (1391 ° C).
Topljivost
-Praktično netopljivi u vodi.
-Nerastvorljivo u etanolu.
-Topiva u razrijeđenoj klorovodičnoj i dušičnoj kiselini.
Gustoća
3,14 g / cm 3.
Indeks loma
1629
Standardna entalpija formacije
4126 kcal / mol.
Temperatura skladištenja
2-8 ° C.
pH
6-8 u vodenoj suspenziji 50 g / L kalcijevog fosfata.
Trening
Kalcijev nitrat i amonijev hidrogenfosfat
Postoje brojne metode za proizvodnju ili formiranje kalcijevog fosfata. Jedan od njih se sastoji od smjese dvaju soli, Ca (NO 3) 2 ∙ 4H 2 O, i (NH 4) 2 HPO 4, prethodno otopljena u apsolutnom alkoholu i vodi, respektivno. Jedna sol daje kalcij, a druga fosfat.
Iz ove smjese se istaloži ACP, koji je podvrgnut grijanju u peći na 800 ° C 2 sata. Kao rezultat ovog postupka, β-Ca 3 (PO 4) dobije se 2. Pažljivim nadziranjem temperatura, miješanja i vremena kontakta može doći do stvaranja nanokristala.
Da se dobije α-Ca 3 (PO 4) 2 polimorfa je potrebno zagrijavati fosfata iznad 1000 ° C, To zagrijavanje vrši se u prisutnosti drugih metalnih iona, koji dovoljno stabiliziraju ovaj polimorf da bi se mogao koristiti na sobnoj temperaturi; to jest ostaje u stabilnom meta stanju.
Kalcijev hidroksid i fosforna kiselina
Kalcijev fosfat se također može stvoriti miješanjem otopina kalcijevog hidroksida i fosforne kiseline, čime se dobiva kiselina-bazična neutralizacija. Nakon pola dana sazrijevanja u matičnoj tekućini, te njihovim filtriranjem, ispiranjem, sušenjem i prosijavanjem, dobiva se granulirani amorfni fosfatni prah, ACP.
Ovaj ACP reakcijski proizvod visokih temperatura, pretvarajući se u skladu sa sljedećim kemijskim jednadžbama:
2Ca 9 (HPO 4) (PO 4) 5 (OH) => 2Ca 9 (P 2 O 7) 0,5 (PO 4) 5 (OH) + H 2 O (pri T = 446.60 ° C)
2Ca 9 (P 2 O 7) 0,5 (PO 4) 5 (OH) => 3Ca 3 (PO 4) 2 + 0,5H 2 O (pri T = 748,56 ° C)
Na taj način, β-Ca 3 (PO 4) 2, njegov najčešći i stabilan polimorfni, dobije se.
Prijave
U koštanom tkivu
Ca 3 (PO 4) 2 je glavni anorganski sastojak koštanog pepela. To je komponenta transplantacije koštanih nadomještaka, što se objašnjava kemijskom sličnošću s mineralima prisutnim u kosti.
Biomaterijali kalcijevog fosfata koriste se za ispravljanje oštećenja kostiju i za oblaganje proteza od metala od titana. Na njima se taloži kalcijev fosfat, izolirajući ih iz okoliša i usporava proces korozije titana.
Kalcijevi fosfati, uključujući i Ca 3 (PO 4) 2, koriste se za izradu keramičkih materijala. Ovi su materijali biokompatibilni i trenutno se koriste za obnavljanje gubitka alveolarne kosti koji je posljedica parodontne bolesti, endodontske infekcije i drugih stanja.
Međutim, treba ih koristiti samo za ubrzanje periapikalnog popravljanja kostiju, na područjima gdje nema kronične bakterijske infekcije.
Kalcijev fosfat može se upotrijebiti za popravljanje oštećenja kostiju kada se ne može koristiti autogeni koštani transplantat. Može se koristiti sam ili u kombinaciji s biorazgradivim i resorpcijskim polimerom, poput poliglikolne kiseline.
Biokeramički cementi
Kalcijev fosfatni cement (CPC) je druga biokeramika koja se koristi za obnavljanje koštanog tkiva. Izrađuje se miješanjem praha različitih vrsta kalcijevih fosfata s vodom, čime nastaje pasta. Pasta se može ubrizgati ili prilagoditi oštećenju kostiju ili šupljini.
Cementi se oblikuju, postupno resorbiraju i zamjenjuju novoformiranom kostom.
liječnici
-Ca 3 (PO 4) 2 je osnovna sol, zbog čega se koristi kao antacid za neutralizaciju viška želučane kiseline i povećanje pH. U pastama za zube nudi izvor kalcija i fosfata koji olakšavaju proces remineralizacije hemostaze zuba i kostiju.
-Također se koristi kao dodatak prehrani, mada je najjeftiniji način opskrbe kalcijem upotreba njegova karbonata i citrata.
-Kalcijev fosfat može se koristiti u liječenju tetanije, latentne hipokalcemije i terapije održavanja. Također, koristan je u dodatku kalcija tijekom trudnoće i dojenja.
-Koristi se u liječenju kontaminacije radioaktivnim izotopima radio (Ra-226) i stroncijem (Sr-90). Kalcijev fosfat blokira apsorpciju radioaktivnih izotopa u probavnom traktu i na taj način ograničava štetu koju oni uzrokuju.
Drugi
-Kalcijev fosfat koristi se kao hrana za ptice. Osim toga, koristi se u pastama za zube za kontrolu zubnog kamena.
-Koristi se kao sredstvo protiv liječenja, na primjer za sprečavanje sakupljanja kuhinjske soli.
- Djeluje kao sredstvo za izbjeljivanje brašna. U međuvremenu, u salati sprečava neželjenu boju i poboljšava stanje prženja.
Reference
- Tung MS (1998) Kalcijevi fosfati: struktura, sastav, topljivost i stabilnost. U: Amjad Z. (ur.) Kalcijevi fosfati u biološkom i industrijskom sustavu. Springer, Boston, MA.
- Langlang Liu, Yanzeng Wu, Chao Xu, Suchun Yu, Xiaopei Wu i Honglian Dai. (2018.). "Sinteza, karakterizacija nano-β-trikalcijevog fosfata i inhibicija ćelija hepatocelularnog karcinoma", Journal of Nanomaterials, vol. 2018., ID članka 7083416, 7 stranica, 2018.
- Combes, Krist i Rey, kršćanin. (2010). Amorfni kalcijevi fosfati: sinteza, svojstva i upotrebe u biomaterijalima. Acta Biomaterialia, vol. 6 (n ° 9). str. 3362-3378. ISSN 1742-7061
- Wikipedia. (2019). Trikalcijev fosfat. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
- Abida i sur. (2017). Trikalcijev fosfat u prahu: Priprema, karakterizacija i zbijanje. Mediteranski časopis za kemiju 2017, 6 (3), 71-76.
- Pubchem. (2019). Kalcijev fosfat. Oporavak od: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Elsevier. (2019). Kalcijev fosfat. Science Direct. Oporavilo od: sciencedirect.com