Hydroxyapatite struktúra, szintézis, kristályok és felhasználások

az hidroxi- egy kalcium-foszfát ásványi anyag, amelynek kémiai képlete Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂. A többi ásványi anyaggal és szerves anyaggal együtt összetörve és tömörítve a foszfor-kőzetként ismert nyersanyagot képezi. A hidroxilcsoport jelentése OH-anion^-.

Ha az anion helyett fluorid, akkor az ásványi anyagot fluoroapatitnak (Ca₁₀(PO₄)₆(F)₂; és így más anionokkal (Cl^-, Br^-, CO₃^2-, stb.) Hasonlóképpen, a hidroxiapatit a csontok és fogászati ​​zománcok fő szervetlen összetevője, elsősorban kristályos formában.

Ezután létfontosságú eleme az élő lények szövetének. Nagy stabilitása más kalcium-foszfátokkal szemben lehetővé teszi a fiziológiai állapotok ellenállását, ami a csontok jellegzetes keménységét adja. A hidroxi-apatit nem egyedül áll: a kollagénnel, a kötőszövetek rostos fehérjével együtt jár.

A hidroxi-apatit (vagy hidroxilapatit) Ca ionokat tartalmaz²⁺, de a szerkezetében más kationokat is tartalmazhat (Mg²⁺, na⁺) olyan szennyeződések, amelyek a csontok egyéb biokémiai folyamataiba beavatkoznak (pl..

index

• 1 Szerkezet
• 2 Összefoglalás
• 3 Hidroxiapatit kristályok
• 4 Felhasználások
  • 4.1 Orvosi és fogászati ​​felhasználás
  • 4.2 A hidroxiapatit egyéb felhasználási területei
• 5 Fizikai és kémiai tulajdonságok
• 6 Referenciák

struktúra

A felső kép a kalcium-hidroxi-apatit szerkezetét mutatja be. Minden gömb egy hatszögletű "fiók" felét foglalja el, ahol a másik fele azonos az első.

Ebben a szerkezetben a zöld gömbök megfelelnek a Ca kationoknak²⁺, míg a vörös gömbök az oxigénatomokhoz, a narancssárga gömbök a foszforatomokhoz, és a fehér gömbök az OH hidrogénatomjához^-.

Ebben a képen a foszfátionok hibája, hogy nem mutatnak tetraéderes geometriát; ehelyett négyzet alakú piramisok látszanak.

Az OH^- azt a benyomást keltik, hogy messze van a Ca-tól²⁺. A kristályos egység azonban megismételheti magát az első tetőn, és így mutatja a két ion közelségét. Ezeket az ionokat más helyettesítheti (Na⁺ és F^-, például).

szintézis

A hidroxilapatit szintetizálható kalcium-hidroxid foszforsavval történő reakciójával:

10 Ca (OH)₂ + 6 H₃PO₄ => Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ + 18 H₂O

Hydroxyapatite (Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂) két Ca képlettel fejezzük ki₅(PO₄)₃OH. 

Hasonlóképpen, a hidroxi-apatitot a következő reakcióval szintetizálhatjuk:

10 Ca (NO₃)_2.4H₂O + 6 NH₄H₂PO₄ => Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂  +  20 NH₄NO₃  + 52 H₂O

A csapadéksebesség szabályozása lehetővé teszi, hogy ez a reakció hidroxiapatit nanorészecskéket képezzen.

Hidroxiapatit kristályok

Az ionokat tömörítik, és merev és ellenálló biokristályt képeznek. Ezt a csont mineralizációjának biológiai anyagaként használják.

Szükség van azonban a kollagénre, a szerves támogatásra, amely a növekedés penészeként szolgál. Ezek a kristályok és azok összetett képződési folyamata a csonttól (vagy a fogtól) függ..

Ezek a kristályok szerves anyaggal impregnálva vannak, és az elektronmikroszkópos technikák alkalmazása a fogakban prizmákként nevezett rudak alakjaként részletezi őket..

alkalmazások

Orvosi és fogászati ​​felhasználás

A nanohidroxi-apatit mérete, kristálytani és kemény humán szövetével való hasonlósága miatt a protézisekben való alkalmazásra vonzó. A nanohidroxi-apatit biokompatibilis, bioaktív és természetes, továbbá nem toxikus vagy gyulladásos..

Ennek megfelelően a nanohidroxi-kapatit kerámiáknak számos alkalmazási területe van:

- A csontszöveti sebészetben ortopédiai, traumatológiai, szájsebészeti és fogászati ​​műtétek üregeinek feltöltésére használják..

- Az ortopédiai és fogászati ​​implantátumok bevonataként használják. A fogfehérítés után használatos deszenzitizáló szer. A fogkrémekben és a fogszuvasodás korai kezelésében is remineralizáló szerként alkalmazzák..

- A rozsdamentes acél és a titán implantátumok gyakran hidroxiapatittal vannak bevonva az elutasítási arány csökkentése érdekében.

- Alternatívája az allogén és xenogén csontgraftoknak. A gyógyulási idő hidroxiapatit jelenlétében rövidebb, mint távollétében.

- A szintetikus nanohidroxi-apatit utánozza a dentinben és a szteroid apatitban természetesen jelen lévő hidroxi-apatitot, ezért előnyös a zománc javításában és a fogkrémekbe való beépítésben, valamint a szájöblítésben.

A hidroxiapatit egyéb felhasználása

- A gépjárművek légszűrőiben hidroxi-apatitot használnak, hogy növeljék ezek hatékonyságát a szén-monoxid (CO) felszívódásában és bomlásában. Ez csökkenti a környezetszennyezést.

- Egy alginát-hidroxi-apatit komplexet szintetizáltak, hogy a terepi vizsgálatok azt mutatják, hogy képes ioncserélő mechanizmuson keresztül a fluor elnyelésére..

- A fehérjék kromatográfiás közegeként a hidroxi-apatitot használjuk. Ez pozitív töltéseket jelent (Ca⁺⁺) és negatív (PO₄^-3), így kölcsönhatásba léphet az elektromosan töltött fehérjékkel, és lehetővé teszi ioncseréléssel történő elválasztást.

- A nukleinsavak elektroforézisének támogatására a hidroxi-apatitot is használják. A DNS-t elkülönítsük az RNS-től, valamint a DNS-t a kétszálú DNS egyetlen szálából.

Fizikai és kémiai tulajdonságok

A hidroxi-apatit fehér szilárd anyag, amely szürkés, sárga és zöld tónusokat szerez. Mivel kristályos szilárd anyag, magas olvadáspontú, erős elektrostatikus kölcsönhatásokra utal; hidroxiapatit esetében ez 1100ºC.

Sűrűbb, mint a víz, 3,05 - 3,15 g / cm sűrűséggel³. Ezenkívül gyakorlatilag nem oldódik vízben (0,3 mg / ml), ami a foszfát ionoknak köszönhető.

A savas közegben (mint a HCl-ben) azonban oldható. Ez az oldhatóság a CaCl képződésének köszönhető₂, vízben jól oldódó só. Foszfátok is protonálódnak (HPO)₄^2- és H₂PO₄^-) és jobban kölcsönhatásba lép a vízzel.

A hidroxiapatit savakban való oldhatósága fontos a fogszuvasodás patofiziológiájában. A szájüregben lévő baktériumok a glükóz fermentációjának termékét választják ki, amely a fogfelület pH-ját 5-nél kisebbre csökkenti, így a hidroxiapatit feloldódik.

Fluorid (F^-) helyettesítheti az OH ionokat^- a kristályszerkezetben. Ha ez megtörténik, akkor a fogak zománcának a savakkal szembeni hidroxi-apatitjával szembeni ellenálló képessége van.

Ez az ellenállás valószínűleg a CaF oldhatatlanságának tudható be₂ alakult ki, nem hajlandó elhagyni a kristályt.

referenciák

1. Shiver & Atkins. (2008). Szervetlen kémia (Negyedik kiadás, Oldal 349, 627). Mc Graw-hegy.
2. Fluidinova. (2017). Hidroxylapatite. 2018 április 19-én, a következő címen szerezhető be: fluidinova.com
3. Victoria M., García Garduño, Reyes J. (2006). Hydroxyapatite, annak fontossága mineralizált szövetekben és biomedicinális alkalmazásukban. TIP Speciális folyóirat a Chemical-Biological Sciences-ben, 9 (2): 90-95
4. Gaiabulbanix. (2015. november 5.). Hydroxyapatite. [Ábra]. Szerkesztve 2018. április 19-én: commons.wikimedia.org
5. Martin.Neitsov. (2015. november 25.). Hüdr elektronikusapatiidi kristallid. [Ábra]. Szerkesztve 2018. április 19-én: commons.wikimedia.org
6. Wikipedia. (2018). Hidroxi-apatit. 2018. április 19-én, a következő címen szerezhető be: en.wikipedia.org
7. Fiona Petchey. csont. 2018. április 19-én, a következő címen szerezhető be: c14dating.com