- Uzbūve
- Sintēze
- Hidroksiapatīta kristāli
- Lietojumprogrammas
- Lietošana medicīnā un zobārstniecībā
- Citas hidroksiapatīta izmantošanas iespējas
- Fizikālās un ķīmiskās īpašības
- Atsauces
Hidroksilapatīta ir kalcija fosfāts minerāls, kura ķīmiskā formula ir Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 . Kopā ar citiem minerāliem un sasmalcinātu un sablīvētu organisko vielu paliekām tas veido izejvielu, kas pazīstama kā fosfāta iezis. Termins hidroksi atsaucas uz OH - anjonu .
Ja šī anjona vietā tas būtu fluorīds, minerālu sauktu par fluorapatiītu (Ca 10 (PO 4 ) 6 (F) 2 ; tāpat kā citiem anjoniem (Cl - , Br - , CO 3 2– utt.). , hidroksiapatīts ir galvenā kaulu un zobu emaljas neorganiskā sastāvdaļa, kas pārsvarā atrodas kristāliskā formā.
Tātad, tas ir būtisks elements dzīvu būtņu kaulu audos. Tā lieliskā stabilitāte pret citiem kalcija fosfātiem ļauj tam izturēt fizioloģiskos apstākļus, piešķirot kauliem raksturīgo cietību. Hidroksiapatīts nav viens: tas pilda savas funkcijas kopā ar kolagēnu - šķiedru proteīnu saistaudos.
Hidroksiapatīts (vai hidroksilapatīts) satur Ca 2+ jonus , bet tā struktūrā var atrasties arī citi katjoni (Mg 2+ , Na + ), piemaisījumi, kas iejaucas citos kaulos notiekošos bioķīmiskajos procesos (piemēram, to pārveidošanā).
Uzbūve
Augšējais attēls parāda kalcija hidroksiapatīta struktūru. Visas sfēras aizņem sešstūra "atvilktnes" vienas puses tilpumu, kur otra puse ir identiska pirmajai.
Šajā struktūrā, zaļās sfēras atbilstību tajā Ca 2+ katjoniem , kamēr sarkanās lodītes atbilst skābekļa atomiem, apelsīnu sfēras uz fosfora atomiem, un balto sfēras uz ūdeņraža atoms OH - .
Šajā attēlā redzamajiem fosfātu joniem nav tādas tetraedriskas ģeometrijas; tā vietā tās izskatās kā piramīdas ar kvadrātveida pamatiem.
OH - rada iespaidu, ka tas atrodas tālu no Ca 2+ . Tomēr kristāliskais bloks var atkārtoties uz pirmā jumta, tādējādi parādot abu jonu ciešo tuvumu. Tāpat, šie joni var aizstāt ar citiem (Na + un F - , piemēram).
Sintēze
Hidroksilapatītu var sintezēt, reaģējot ar kalcija hidroksīdu ar fosforskābi:
10 Ca (OH) 2 + 6 H 3 PO 4 => Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 + 18 H 2 O
Hidroksiapatītu (Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ) izsaka ar divām vienībām ar formulu Ca 5 (PO 4 ) 3 OH.
Tāpat hidroksiapatītu var sintezēt, izmantojot šādu reakciju:
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
Nokrišņu daudzuma kontrole ļauj šai reakcijai radīt hidroksiapatīta nanodaļiņas.
Hidroksiapatīta kristāli
Joni sablīvējas un aug, veidojot spēcīgu un stingru biokristālu. To izmanto kā biomateriālu kaulu mineralizācijai.
Tomēr tam ir nepieciešams kolagēns, organisks balsts, kas darbojas kā pelējums tā augšanai. Šie kristāli un to sarežģītie veidošanās procesi būs atkarīgi no kaula (vai zoba).
Šie kristāli kļūst piesūcināti ar organiskām vielām, un, izmantojot elektronu mikroskopijas paņēmienus, tie uz zobiem tiek aprakstīti kā stieņa formas agregāti, ko sauc par prizmām.
Lietojumprogrammas
Lietošana medicīnā un zobārstniecībā
Nanohidroksiapatīts, ņemot vērā tā lieluma, kristalogrāfijas un sastāva līdzību ar cietajiem cilvēka audiem, ir pievilcīgs lietošanai protezēšanā. Arī nanohidroksiapatīts ir bioloģiski saderīgs, bioaktīvs un dabīgs, turklāt tas nav toksisks vai iekaisuma līdzeklis.
Līdz ar to nanohidroksiapatīta keramikai ir dažādi pielietojumi, tai skaitā:
- Kaulu audu ķirurģijā to izmanto, lai aizpildītu dobumus ortopēdiskās, traumu, sejas un žokļu operācijās.
- To izmanto kā ortopēdisko un zobu implantu pārklājumu. Tas ir desensibilizējošs līdzeklis, ko lieto pēc zobu balināšanas. To lieto arī kā remineralizējošu līdzekli zobu pastās un dobumu agrīnā ārstēšanā.
- Nerūsējošā tērauda un titāna implanti bieži tiek pārklāti ar hidroksiapatītu, lai samazinātu to atgrūšanas ātrumu.
- Tā ir alternatīva alogēniem un ksenogēniem kaulu potzariem. Hidroksiapatīta klātbūtnē dziedināšanas laiks ir īsāks nekā bez tā.
- Sintētiskais nanohidroksiapatīts atdarina hidroksiapatītu, kas dabiski atrodas dentīnā un emaljas apatītā, padarot to izdevīgu izmantošanai emaljas labošanā un ievietošanā zobu pastās, kā arī mutes skalošanas līdzekļos.
Citas hidroksiapatīta izmantošanas iespējas
- Hidroksiapatītu izmanto mehānisko transportlīdzekļu gaisa filtros, lai palielinātu to oglekļa monoksīda (CO) absorbcijas un sadalīšanās efektivitāti. Tas samazina vides piesārņojumu.
- Ir sintezēts algināta-hidroksiapatīta komplekss, kura lauka testi ir parādījuši, ka tas spēj absorbēt fluoru caur jonu apmaiņas mehānismu.
- Hidroksiapatītu izmanto kā olbaltumvielu hromatogrāfijas vidi. Tam ir pozitīvas lādītes (Ca ++ ) un negatīvas lādītes (PO 4 -3 ), tāpēc tas var mijiedarboties ar elektriski lādētiem proteīniem un ļauj tiem atdalīties, veicot jonu apmaiņu.
- Hidroksiapatītu izmantoja arī kā nukleīnskābju elektroforēzes atbalstu. Ir iespējams atdalīt DNS no RNS, kā arī vienšūņu DNS no divslāņu DNS.
Fizikālās un ķīmiskās īpašības
Hidroksiapatīts ir balta cieta viela, kas var iegūt pelēcīgus, dzeltenus un zaļganus toņus. Tā kā tā ir kristāliska cieta viela, tai ir augsta kušanas temperatūra, kas norāda uz spēcīgu elektrostatisko mijiedarbību; hidroksiapatīta gadījumā tas ir 1100ºC.
Tas ir blīvāks par ūdeni ar blīvumu 3,05 - 3,15 g / cm 3 . Turklāt tas praktiski nešķīst ūdenī (0,3 mg / ml), ko izraisa fosfātu joni.
Tomēr skābā vidē (tāpat kā HCl) tas šķīst. Šis šķīdība ir saistīts ar veidošanās CaCl 2 , kas ir ļoti šķīstošas sāls ūdenī. Tāpat, fosfātus protonu (HPO 4 2- un H 2 PO 4 - ) un mijiedarbojas ar labāku pakāpei ar ūdeni.
Hidroksiapatīta šķīdība skābēs ir svarīga kariesa patofizioloģijā. Mutes dobumā esošās baktērijas izdala pienskābi, glikozes fermentācijas produktu, kas pazemina zoba virsmas pH līdz mazāk nekā 5, tāpēc hidroksiapatīts sāk izšķīst.
Fluors (F - ) var aizstāt OH - jonus ar kristāla struktūrā. Kad tas notiek, tas nodrošina zobu emaljas hidroksiapatīta izturību pret skābēm.
Iespējams, ka šo pretestību var izraisīt izveidotā CaF 2 nešķīstība , atsakoties "pamest" kristālu.
Atsauces
- Šiveris un Atkins. (2008). Neorganiskā ķīmija. (Ceturtais izdevums, 349., 627. lpp.). Mc Graw Hill.
- Fluidinova. (2017). Hidroksilapatīts. Saņemts 2018. gada 19. aprīlī no vietnes fluidinova.com
- Viktorija M., Garsija Garduño, Rejs Dž. (2006). Hidroksiapatīts, tā nozīme mineralizētajos audos un tā biomedicīniskais pielietojums. TIP specializētais žurnāls ķīmiski bioloģiskajās zinātnēs, 9 (2): 90–95
- Gaiabulbanix. (2015. gada 5. novembris). Hidroksiapatīts. . Saņemts 2018. gada 19. aprīlī no vietnes: commons.wikimedia.org
- Martins Neitsovs. (2015. gads, 25. novembris). Hüdroksüapatiidi kristallid. . Saņemts 2018. gada 19. aprīlī no vietnes: commons.wikimedia.org
- Wikipedia. (2018). Hidroksilapatīts. Saņemts 2018. gada 19. aprīlī no: en.wikipedia.org
- Fiona Pečija. Kaulu. Saņemts 2018. gada 19. aprīlī no vietnes: c14dating.com