Структура хидроксиапатита, синтеза, кристали и употреба

Тхе хидроксиапатит је минерал калцијум фосфата, чија је хемијска формула Ца₁₀(ПО₄)₆(ОХ)₂. Заједно са осталим минералима и органским материјама остаје дробљен и збијен, формира сировину познату као фосфорна стена. Израз хидрокси се односи на ОХ анион^-.

Ако је уместо тог аниона био флуорид, минерал би се звао флуороапатит (Ца₁₀(ПО₄)₆(Ф)₂; и тако са другим анионима (Цл^-, Бр^-, ЦО₃^2-, итд.). Исто тако, хидроксиапатит је главна неорганска компонента костију и зубне цаклине, претежно присутна у кристалном облику..

Затим, то је витални елемент у коштаном ткиву живих бића. Његова велика стабилност према другим калцијум фосфатима омогућава да издржи физиолошке услове, дајући костима њихову карактеристичну тврдоћу. Хидроксиапатит није сам: испуњава своју функцију праћен колагеном, влакнастим протеинима везивног ткива.

Хидроксиапатит (или хидроксилапатит) садржи Ца јоне²⁺, али може садржати и друге катионе у својој структури (Мг²⁺, На⁺), нечистоће које интервенишу у другим биохемијским процесима костију (као што је ремоделирање).

Индек

• 1 Струцтуре
• 2 Суммари
• 3 кристали хидроксиапатита
• 4 Усес
  • 4.1 Медицинска и стоматолошка употреба
  • 4.2 Остале примене хидроксиапатита
• 5 Физичка и хемијска својства
• 6 Референце

Структура

Горња слика илуструје структуру калцијум хидроксиапатита. Све сфере заузимају половину хексагоналне "фиоке", док је друга половина идентична првој.

У овој структури зелене сфере одговарају катионима Ца²⁺, док су црвене сфере на атомима кисеоника, наранџасте сфере до атома фосфора, и беле сфере на атом водоника ОХ^-.

Фосфатни јони на овој слици имају дефект који не показује тетраедарну геометрију; уместо тога, изгледају као квадратне пирамиде.

Тхе ОХ^- оставља утисак да се налази далеко од Ца²⁺. Међутим, кристална јединица се може поновити на крову првог, показујући тако блиску близину између оба јона. Такође, ови јони се могу заменити другим (На⁺ и Ф^-, на пример).

Синтхесис

Хидроксилапатит се може синтетизовати реакцијом калцијум хидроксида са фосфорном киселином:

10 Ца (ОХ)₂ + 6 Х₃ПО₄ => Ца₁₀(ПО₄)₆(ОХ)₂ + 18 Х₂О

Хидроксиапатит (Ца₁₀(ПО₄)₆(ОХ)₂) се изражава са две јединице формуле Ца₅(ПО₄)₃ОХ. 

Слично томе, хидроксиапатит се може синтетизовати кроз следећу реакцију:

10 Ца (НО₃)_2.4Х₂О + 6 НХ₄Х₂ПО₄ => Ца₁₀(ПО₄)₆(ОХ)₂  +  20 НХ₄НО₃  + 52 Х₂О

Контролисање брзине таложења омогућава да ова реакција генерише наночестице хидроксиапатита.

Кристали хидроксиапатита

Јони су збијени и расту тако да формирају крути и отпорни биокристал. Користи се као биоматеријал минерализације костију.

Међутим, потребан му је колаген, органска подлога која служи као калуп за њен раст. Ови кристали и њихови компликовани процеси формирања зависит ће од кости (или зуба).

Ови кристали расту импрегнирани органском материјом, а примена техника електронске микроскопије их описује у зубима као агрегати са облицима шипки званих призме..

Усес

Медицинска и стоматолошка употреба

Због своје сличности у величини, кристалографији и композицији са чврстим људским ткивом, нанохидроксиапатит је атрактиван за употребу у протезама. Такође, нанохидроксиапатит је биокомпатибилан, биоактиван и природан, поред тога што није токсичан или запаљив.

У складу с тим, нанохидроксиапатитна керамика има различите примјене, које укључују:

- У кирургији коштаног ткива користи се за попуњавање каријеса у ортопедским, трауматолошким, максилофацијалним и стоматолошким ординацијама.

- Користи се као премаз за ортопедске и зубне имплантате. То је десензибилизирајуће средство које се користи након избјељивања зуба. Користи се и као реминерализациони агенс у зубним пастама иу раном лечењу каријеса..

- Имплантати од нерђајућег челика и титана често су обложени хидроксиапатитом да би се смањила њихова брзина одбацивања.

- То је алтернатива алогенским и ксеногеним коштаним трансплантатима. Време лечења је краће у присуству хидроксиапатита него у његовом одсуству.

- Синтетички нанохидроксиапатит опонаша хидроксиапатит који је природно присутан у дентину и стероидном апатиту, тако да је његова употреба погодна за поправку цаклине и уградњу у зубе, као и за испирање уста.

Друге употребе хидроксиапатита

- Хидроксиапатит се користи у ваздушним филтерима моторних возила за повећање ефикасности ових у апсорпцији и разградњи угљен моноксида (ЦО). Ово смањује загађење животне средине.

- Синтетисан је комплекс алгинат-хидроксиапатита који тестови на терену указују да је способан да апсорбује флуор кроз механизам за размену јона.

- Хидроксиапатит се користи као хроматографски медијум за протеине. Ово представља позитивне набоје (Ца⁺⁺) и негативно (ПО₄^-3), тако да може да ступи у интеракцију са електрично наелектрисаним протеинима и омогући њихово раздвајање путем јонске измене.

- Хидроксиапатит је такође коришћен као подршка за електрофорезу нуклеинских киселина. Одвојите ДНК од РНК, као и ДНК из једног ланца дволанчане ДНК.

Физичке и хемијске особине

Хидроксиапатит је бела чврста супстанца која може да добије сивкасте, жуте и зелене тонове. Пошто је то кристална чврста материја, она има високе тачке топљења, што указује на јаке електростатске интеракције; за хидроксиапатит, то је 1100 ° Ц.

Густија је од воде, густине од 3,05 - 3,15 г / цм³. Поред тога, практично је нерастворљив у води (0,3 мг / мЛ), што је последица фосфатних јона.

Међутим, у киселим медијима (као у ХЦл) је растворљив. Ова растворљивост је резултат формирања ЦаЦл₂, со високо растворљива у води. Такође, фосфати су протонирани (ХПО)₄^2- и Х₂ПО₄^-) и боље комуницирају са водом.

Растворљивост хидроксиапатита у киселинама је важна у патофизиологији каријеса. Бактерије у усној шупљини излучују млечну киселину, продукт ферментације глукозе, која смањује пХ површине зуба на мање од 5, тако да се хидроксиапатит почиње растварати..

Флуорид (Ф^-) може да замени ОХ ионе^- у кристалној структури. Када се то догоди, он доприноси отпорности на хидроксиапатит зубне цаклине против киселина.

Могуће је да ова отпорност може бити последица нерастворљивости ЦаФ₂ формиран, одбијајући да "напусти" кристал.

Референце

1. Схивер & Аткинс. (2008). Неорганска хемија (Четврто издање, стр. 349, 627). Мц Грав Хилл.
2. Флуидинова. (2017). Хидроксилапатит. Преузето 19. априла 2018. године, из: флуидинова.цом
3. Вицториа М., Гарциа Гардуно, Реиес Ј. (2006). Хидроксиапатит, његов значај у минерализованим ткивима и његова биомедицинска примена. ТИП Специализед Јоурнал у Цхемицал-Биологицал Сциенцес, 9 (2): 90-95
4. Гаиабулбаник. (Новембар 05, 2015). Хидрокиапатите. [Фигуре] Преузето 19. априла 2018. године, са: цоммонс.викимедиа.орг
5. Мартин.Неитсов. (25. новембар 2015). Худроксуапатииди кристаллид. [Фигуре] Преузето 19. априла 2018. године, са: цоммонс.викимедиа.орг
6. Википедиа. (2018). Хидроксилапатит. Преузето 19. априла 2018. године, са: ен.википедиа.орг
7. Фиона Петцхеи. Боне. Преузето 19. априла 2018. године, са: ц14датинг.цом