- Struktura
- Sinteza
- Kristali hidroksiapatita
- Prijave
- Medicinska i stomatološka upotreba
- Ostale uporabe hidroksiapatita
- Fizička i kemijska svojstva
- Reference
Hydroxyapatite je kalcijev fosfat mineral čija je kemijska formula Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2. Zajedno s drugim mineralima i ostacima drobljene i zbijene organske tvari, stvara sirovinu poznatu kao fosfatnu stijenu. Izraz hidroksi odnosi se na OH - anion.
Ako bi umjesto ovog aniona bio fluorid, mineral bi se nazvao fluoroapatit (Ca 10 (PO 4) 6 (F) 2; i tako dalje s drugim anionima (Cl -, Br -, CO 3 2– itd.)., hidroksiapatit je glavna anorganska komponenta kostiju i zubne cakline, pretežno prisutna u kristalnom obliku.
Dakle, to je vitalni element u koštanim tkivima živih bića. Njegova velika stabilnost u odnosu na druge kalcijeve fosfate omogućava mu da izdrži fiziološke uvjete, što kosti daje karakterističnu tvrdoću. Hidroksiapatit nije sam: ispunjava svoju funkciju praćenu kolagenom, vlaknastim proteinima u vezivnim tkivima.
Hidroksiapatit (ili hidroksilapatit) sadrži ione Ca 2+, ali u svojoj strukturi može smjestiti i druge katione (Mg 2+, Na +), nečistoće koje interveniraju u drugim biokemijskim procesima kostiju (kao što je njihova pregradnja).
Struktura
Gornja slika prikazuje strukturu kalcijevog hidroksiapatita. Sve sfere zauzimaju volumen jedne polovice šesterokutne „ladice“, pri čemu je druga polovica identična prvoj.
U ovoj strukturi, zelene sfere odgovaraju kationima Ca 2+, dok crvene sfere odgovaraju atomima kisika, narančaste sfere atomima fosfora, a bijele sfere vodikovom atomu OH -.
Fosfatni ioni na ovoj slici imaju nedostatak što ne pokazuju tetraedarsku geometriju; umjesto toga izgledaju poput piramida s četvrtastim osnovama.
OH - ostavlja dojam da se nalazi daleko od Ca 2+. Međutim, kristalna jedinica može se ponoviti na krovu prvog, pokazujući tako blizinu obaju iona. Isto tako, ti se ioni mogu zamijeniti drugim (Na + i F -, na primjer).
Sinteza
Hidroksilapatit se može sintetizirati reakcijom kalcijevog hidroksida s fosfornom kiselinom:
10 Ca (OH) 2 + 6 H 3 PO 4 => Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2 + 18 H 2 O
Hidroksiapatit (Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2) izražava se s dvije jedinice formule Ca 5 (PO 4) 3 OH.
Isto tako, hidroksiapatit se može sintetizirati sljedećom reakcijom:
10 Ca (NO 3) 2 4H 2 O 6 + NH 4 H 2 PO 4 => Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2 + 20 NH 4 NO 3 + 52 H 2 O
Kontrola brzine taloženja omogućava ovoj reakciji da stvara hidroksiapatitne nanočestice.
Kristali hidroksiapatita
Ioni se zbijaju i rastu, stvarajući jak i čvrst biokristal. Koristi se kao biomaterijal za mineralizaciju kostiju.
Međutim, potreban mu je kolagen, organska potpora koja djeluje kao plijesan za njegov rast. Ovi kristali i njihovi komplicirani procesi formiranja ovisit će o kosti (ili zubu).
Ovi kristali rastu impregnirani organskom tvari, a primjena elektronskih mikroskopskih tehnika detaljno ih opisuje na zubima kao agregate u obliku šipke zvane prizme.
Prijave
Medicinska i stomatološka upotreba
Zbog svoje sličnosti u veličini, kristalografiji i sastavu tvrdog ljudskog tkiva, nanohidroksiapatit je atraktivan za upotrebu u protetici. Također, nanohidroksiapatit je biokompatibilan, bioaktivan i prirodan, osim što je netoksičan ili upalni.
Prema tome, nanohidroksiapatitna keramika ima mnoštvo primjena, uključujući:
- U operaciji koštanog tkiva koristi se za popunjavanje šupljina u ortopedskim, traumama, maksilofacijalnim i zubnim operacijama.
- Koristi se kao obloga za ortopedske i zubne implantate. To je sredstvo za desenzibilizaciju koje se koristi nakon izbjeljivanja zuba. Također se koristi kao remineralizirajući agens u pastama za zube i u ranom liječenju karijesa.
- Implantati od nehrđajućeg čelika i titana često su obloženi hidroksiapatitom da bi se smanjila njihova brzina odbacivanja.
- Alternativa je alogenskim i ksenogenim graftima kosti. Vrijeme ozdravljenja je u prisustvu hidroksiapatita kraće nego u njegovom odsustvu.
- Sintetički nanohidroksiapatit oponaša hidroksiapatit prirodno prisutan u dentinu i apatitu cakline, što ga čini pogodnim za upotrebu u sanaciji cakline i ugradnji u paste za zube, kao i u ispiranju usta.
Ostale uporabe hidroksiapatita
- Hidroksiapatit se koristi u filterima zraka za motorna vozila kako bi povećao njihovu efikasnost u apsorpciji i razgradnji ugljičnog monoksida (CO). Na taj se način smanjuje zagađenje okoliša.
- Sintetiziran je alginat-hidroksiapatit kompleks da su terenski testovi pokazali da je sposoban apsorbirati fluor kroz mehanizam izmjene iona.
- Hidroksiapatit se koristi kao kromatografski medij za proteine. Ima pozitivne naboje (Ca ++) i negativne naboje (PO 4 -3), pa može komunicirati s električno nabijenim proteinima i omogućiti njihovo odvajanje ionskom izmjenom.
- Hidroksiapatit se koristi i kao potpora elektroforezi nukleinske kiseline. Moguće je odvojiti DNK od RNA, kao i jednolančane DNK od dvolančane DNK.
Fizička i kemijska svojstva
Hidroksiapatit je bijela krutina koja može poprimiti sivkasto-žute i zelenkaste tonove. Kako je to kristalna kruta tvar, ima visoke talište, što ukazuje na snažne elektrostatičke interakcije; za hidroksiapatit, ovo je 1100ºC.
Gusta je od vode, gustoće 3,05 - 3,15 g / cm 3. Uz to, praktički je netopljiv u vodi (0,3 mg / ml), što je posljedica fosfatnih iona.
Međutim, u kiselim medijima (kao u HCl) topiva je. To topljivost zbog formiranja CaClz 2, visoko topljive soli u vodi. Isto tako, fosfati protonirana (HPO 4 2- i H 2 PO 4 -) i interakciju u bolji stupanj s vodom.
Topljivost hidroksiapatita u kiselinama važna je u patofiziologiji karijesa. Bakterije u usnoj šupljini izlučuju mliječnu kiselinu, produkt fermentacije glukoze, koja snižava pH površine zuba na manje od 5, pa se hidroksiapatit počinje otapati.
Fluor (F -) može zamijeniti OH - ione u kristalnoj strukturi. Kad se to dogodi, pruža otpornost na hidroksiapatit zubne cakline protiv kiselina.
Možda, ovaj otpor može biti zbog insolubility OS RH 2. formirana, odbija „napustiti” kristal.
Reference
- Shiver & Atkins. (2008). Neorganska kemija. (Četvrto izd., Str. 349, 627). Mc Graw Hill.
- Fluidinova. (2017). Hidroksilapatit. Preuzeto 19. travnja 2018. s: fluidinova.com
- Victoria M., García Garduño, Reyes J. (2006). Hidroksiapatit, njegova važnost u mineraliziranim tkivima i njegova biomedicinska primjena. TIP Specijalizirani časopis za kemijsko-biološke znanosti, 9 (2): 90-95
- Gaiabulbanix. (5. studenog 2015.). Hidroksiapatita., Preuzeto 19. travnja 2018. s: commons.wikimedia.org
- Martin Neitsov. (2015., 25. studenog). Hüdroksüapatiidi kristallid., Preuzeto 19. travnja 2018. s: commons.wikimedia.org
- Wikipedia. (2018.). Hidroksilapatit. Preuzeto 19. travnja 2018. s: en.wikipedia.org
- Fiona Petchey. Kost. Preuzeto 19. travnja 2018. s: c14dating.com