- Szerkezet
- Szintézis
- Hidroxiapatit kristályok
- Alkalmazások
- Orvosi és fogászati felhasználás
- A hidroxiapatit egyéb felhasználásai
- Fizikai és kémiai tulajdonságok
- Irodalom
A hidroxiapatit egy kalcium-foszfát ásvány, amelynek kémiai képlete Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2. A többi ásványi anyaggal, valamint a zúzott és tömörített szerves anyag maradványaival együtt képezi a foszfát kőzetként ismert nyersanyagot. A hidroxi kifejezés az OH - anionra utal.
Ha ezen anion helyett fluorid lenne, akkor az ásványt fluorapatitnek nevezzék (Ca 10 (PO 4) 6 (F) 2; stb.) Más anionokkal (Cl -, Br -, CO 3 2 - stb.)., a hidroxiapatit a csontok és fogászati zománc fő szervetlen alkotóeleme, amely túlnyomórészt kristályos formában van jelen.
Tehát létfontosságú elem az élőlények csontszövetében. Nagyszerű stabilitása más kalcium-foszfátokkal szemben lehetővé teszi, hogy ellenálljon a fiziológiás feltételeknek, és így a csontok jellemző keménységét biztosítsák. A hidroxiapatit nem önmagában: a kollagént, a kötőszövetekben található rostos fehérjét, kíséri funkcióját.
A hidroxiapatit (vagy hidroxilapatit) tartalmaz Ca 2+ ionokat, de szerkezetében más kationokat (Mg 2+, Na +) is tartalmazhat, szennyeződéseket, amelyek beavatkoznak a csontok más biokémiai folyamataiba (például átalakulásukba).
Szerkezet
A felső kép a kalcium-hidroxiapatit szerkezetét szemlélteti. Az összes gömb a hatszögletű "fiók" egyik felét foglalja el, ahol a másik fele megegyezik az elsővel.
Ebben a szerkezetben, a zöld gömbök megfelelnek a Ca 2+ kationok, míg a piros gömbök megfelelnek a oxigénatomok, a narancssárga gömbök, hogy a foszfor-atomot, és a fehér területeket a hidrogénatom OH -.
Az ábrán szereplő foszfátionok hibája, hogy nem mutatnak tetraéderes geometriát; ehelyett négyzet alapú piramisoknak tűnnek.
OH - azt a benyomást kelti, hogy Ca Ca + -tól messze található. A kristályos egység azonban megismétli magát az első tetőjén, ezáltal megmutatva a két ion közötti közelséget. Hasonlóképpen, ezek az ionok lehet helyettesíteni másokkal (Na + és F -, például).
Szintézis
A hidroxilapatit szintetizálható kalcium-hidroxid és foszforsav reagáltatásával:
10 Ca (OH) 2 + 6 H 3 PO 4 => Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2 + 18 H 2 O
Hidroxiapatit (Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2) van kifejezve a két egység képlete Ca 5 (PO 4) 3 OH.
Hasonlóképpen, a hidroxiapatit a következő reakcióval szintetizálható:
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
A kicsapódás sebességének szabályozása lehetővé teszi ennek a reakciónak a hidroxiapatit nanorészecskék előállítását.
Hidroxiapatit kristályok
Az ionok tömörülnek és erős és merev biokristályt képeznek. Ezt biológiai anyagként használják a csontok mineralizációjára.
Szüksége van azonban kollagénre, egy olyan szerves hordozóra, amely növekedéséhez penészként szolgál. Ezek a kristályok és bonyolult képződésük folyamata a csonttól (vagy a fogtól) függ.
Ezek a kristályok szerves anyaggal impregnálva növekednek, és az elektronmikroszkópos technika alkalmazásával rúd alakú aggregátumként prizmának nevezik azokat a fogon.
Alkalmazások
Orvosi és fogászati felhasználás
Mivel a mérete, kristályosítása és összetétele hasonlít a kemény emberi szövetekhez, a nanohidroxiapatit vonzó a protetikumokban való felhasználáshoz. A nanohidroxiapatit emellett biokompatibilis, bioaktív és természetes, továbbá nem toxikus vagy gyulladásos.
Következésképpen a nanohidroxiapatit kerámia számos felhasználási területtel rendelkezik, beleértve:
- A csontszövet műtét során ortopédiai, trauma, maxillofacialis és fogászati műtétek üregeinek kitöltésére használják.
- Ortopédiai és fogászati implantátumok bevonataként használják. Ez egy érzéketlenítő szer, amelyet a fogfehérítés után használnak. Használják remineralizáló szerként a fogkrémekben és az üregek korai kezelésében.
- A rozsdamentes acél és a titán implantátumokat gyakran hidroxiapatittal vonják be, hogy csökkentsék a kilökődés mértékét.
- Allogén és xenogén csont graft alternatívája. A gyógyulási idő rövidebb a hidroxiapatit jelenlétében, mint hiányában.
- A szintetikus nanohidroxiapatit utánozza a dentinben és a zománc apatitben természetesen jelen levő hidroxiapatitot, elősegítve ezzel a zománcjavítást és a fogkrémekbe való beépítését, valamint a szájvízmosást
A hidroxiapatit egyéb felhasználásai
- A hidroxiapatitot a gépjárművek légszűrőiben használják, hogy növeljék szén-monoxid (CO) abszorpciójának és bontásának hatékonyságát. Ez csökkenti a környezetszennyezést.
- Szintetizáltak egy alginát-hidroxiapatit komplexet, amelyben a terepi vizsgálatok azt mutatták, hogy az ioncserélő mechanizmuson keresztül képes felszívni a fluoridot.
- A hidroxiapatitot használják kromatográfiás közegként a fehérjékhez. Pozitív töltésekkel (Ca ++) és negatív töltésekkel (PO 4 -3) rendelkezik, így kölcsönhatásba léphet elektromosan töltött fehérjékkel és lehetővé teszi az ioncserével történő elválasztást.
- A hidroxiapatitot szintén használják a nukleinsav elektroforézis támogatására. Lehetséges a DNS elkülönítése az RNS-től, valamint az egyszálú DNS a kétszálú DNS-től.
Fizikai és kémiai tulajdonságok
A hidroxiapatit fehér szilárd anyag, amely szürkés, sárga és zöldes árnyalatot szerezhet. Mivel kristályos szilárd anyag, magas olvadáspontú, jelezve az erős elektrosztatikus kölcsönhatásokat; hidroxiapatit esetén ez 1100ºC.
Ez sűrűbb, mint a víz, amelynek sűrűsége 3,05-3,15 g / cm 3. Ezenkívül vízben gyakorlatilag nem oldódik (0,3 mg / ml), ami a foszfát-ionok miatt.
Savas közegben (mint a sósavban) oldódik. Ez az oldhatóság képződése miatt CaCI 2, igen jól oldódó sót vízben. Hasonlóképpen, foszfátokat protonált (HPO 4 2- és H 2 PO 4 -), és kölcsönhat egy jobb mértékben vízzel.
A hidroxiapatit savakban való oldhatósága fontos a szuvasodás patofiziológiájában. A szájüregben lévő baktériumok a tejsavat választják ki, amely a glükózos erjedés terméke, amely a fogak pH-ját kevesebb mint 5-re csökkenti, tehát a hidroxi-apatit feloldódik.
A fluor (F -) helyettesítheti az OH - ionokat a kristályszerkezetben. Amikor ez megtörténik, ellenáll a fogzománc hidroxiapatitjának a savakkal szemben.
Esetleg, ez az ellenállás lehet az oka, hogy a oldhatatlansága a CAF 2 képződött, hajlandó „szabadság” a kristály.
Irodalom
- Shiver és Atkins. (2008). Szervetlen kémia. (Negyedik kiadás, 349., 627. oldal). Mc Graw Hill.
- Fluidinova. (2017). Hidroxi-apatit. Beolvasva: 2018. április 19-én, a fluidinova.com webhelyről
- Victoria M., García Garduño, Reyes J. (2006). A hidroxiapatit, jelentősége az ásványosodott szövetekben és orvosbiológiai alkalmazása. TIP Kémiai-Biológiai Tudományok Szakirányú Folyóirat, 9 (2): 90-95
- Gaiabulbanix. (2015. november 5.) Hydroxyapatite.. Visszakeresve: 2018. április 19-én, a következő helyről: commons.wikimedia.org
- Martin Neitsov. (2015, november 25). Hüdroksüapatiidi kristallid.. Visszakeresve: 2018. április 19-én, a következő helyről: commons.wikimedia.org
- Wikipedia. (2018). Hidroxi-apatit. Visszakeresve: 2018. április 19-én, a következő helyről: en.wikipedia.org
- Fiona Petchey. Csont. Beolvasva: 2018. április 19-én, a következő helyről: c14dating.com