Hydroksiapatyt

Wyjaśniamy, co to jest hydroksyloapatyt, jego struktura, jak jest syntetyzowany, jego zastosowania oraz właściwości fizyczne i chemiczne

Hydroksiapatyt. Źródło: Rob Lavinsky, Irocks.COM-CC-BY-SA-3.0, CC BY-SA 3.0, Via Wikimedia Commons

Co to jest hydroksyapatyt?

Hydroksiapatyt Jest to minerał fosforanu wapnia, którego wzór chemiczny to CA₁₀(PO₄)₆(OH)₂. Wraz z innymi minerałami oraz organiczną i zagęszczoną materią organiczną, tworzy surowiec znany jako skała fosforowa. Termin hydroxi odnosi się do anionów oh^-.

Gdyby zamiast tego anionu było fluorkiem, minerał nazywałby się fluoroapatita (ca₁₀(PO₄)₆(F)₂; I tak z innymi anionami (CL^-, Br^-, WSPÓŁ₃^2-, itp.). Podobnie, hydroksyapatyt jest głównym nieorganicznym składnikiem kości i szkliwa zębów, głównie obecnym w krystalicznym.

Jest to ważny element w tkankach kostnych żywych istot. Jego wielka stabilność wobec innych fosforanów wapnia pozwala mu wspierać warunki fizjologiczne, nadając kości ich charakterystycznej twardości. Hydroksyiapatyt nie jest sam: wypełnia swoją funkcję towarzyszącą kolagenem, włóknistym białkiem tkanek spojówkowych.

Hydroksyapatyt (lub hydroksylapatyt) zawiera jony CA²⁺, Ale inne kationy mogą również pomieścić w swojej strukturze (Mg²⁺, Na⁺), Zanieczyszczenia zaangażowane w inne procesy biochemiczne kości (takie jak ich przebudowa).

Struktura hydroksyapatytu

Najwyższy obraz ilustruje strukturę hydroksyapatytu wapnia. Wszystkie sfery zajmują objętość połowy sześciokątnej „szuflady”, w której druga połowa jest identyczna z pierwszą.

W tej strukturze zielone kule odpowiadają kationom CA²⁺, Podczas gdy czerwone kule do atomów tlenu, pomarańczowych do fosforu i białej atomu wodoru OH^-.

Jony fosforany na tym obrazie mają wadę nie wykazywania geometrii czworościennej; Zamiast tego wydają się piramidy kwadratowe.

Może ci służyć: stan sztrowy

OH^- daje wrażenie, że znajduje się daleko od CA²⁺. Jednak jednostka krystaliczna może powtórzyć się na dachu pierwszego, pokazując w ten sposób bliską bliskość obu jonów. Ponadto jony te można zastąpić przez inne (na⁺ i f^-, Na przykład).

Synteza hydroksylapatytu

Hydroksyloapatyt można zsyntetyzować przez reakcję wodorotlenku wapnia z kwasem fosforowym:

10 Ca (OH)₂ + 6 godz₃PO₄ => Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ + 18 godz₂ALBO

Hydroksyiapatita (CA₁₀(PO₄)₆(OH)₂) jest wyrażany przez dwie jednostki CA Formuły₅(PO₄)₃Oh. 

Podobnie hydroksyapatyt można zsyntetyzować poprzez następującą reakcję:

10 Ca (nie₃)_2.4h₂O + 6 NH₄H₂PO₄ => Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂  +  20 NH₄NIE₃  + 52 godz₂ALBO

Kontroluj prędkość opadów pozwala na generowanie nanocząstek hydroksyapatytu.

Kryształy hydroksyapatytu

Jony są zagęszczone i rosną, tworząc sztywne i odporne biokrytyczne. Jest to stosowane jako biomateriał mineralizacji kości.

Potrzebuje jednak kolagenu, wsparcia organicznego, które służy jako forma jego wzrostu. Te kryształy i ich skomplikowane procesy formowania będą zależeć od kości (lub zęba).

Kryształy te rosną impregnowane w materii organicznej, a zastosowanie technik mikroskopii elektronicznej opisują je w zębach jako agregaty z kształtami prętów zwanymi pryzmatami.

Zastosowanie hydroksylapatytu

Użycie medyczne i dentystyczne

Ze względu na podobieństwo wielkości, krystalografię i kompozycję z twardą ludzką tkanką, nanohydroksyapatyt jest atrakcyjny w stosowaniu w protezach. Ponadto nanohydroksyapatyt jest biokompatybilny, bioaktywny i naturalny, a także nie jest toksyczny lub zapalny.

W związku z tym ceramika nanohydroksyapatytu ma różne zastosowania, w tym:

• W chirurgii kości Tejido jest stosowany w wypełnianiu wnęk w operatach ortopedycznych, traumatologicznych, szczękowych i dentystycznych.
• Jest stosowany jako powłoka implantów ortopedycznych i dentystycznych. Jest to środek odczulający używany do wybielania dentystycznego. Jest również wykorzystywany jako środek reneralizacyjny w pastach dentystycznych i wczesnym leczeniu próchnicy.
• Implanty ze stali nierdzewnej i tytanu są często pokryte hydroksyapatytem, ​​aby zmniejszyć ich prędkość odrzucania.
• Jest to alternatywa dla alogennych i ksenogenicznych przeszczepów kości. Czas gojenia jest krótszy w obecności hydroksyapatytu niż w jego nieobecności.
• Nanohidroksyapatytu syntetyczna mimetiza do hydroksyapatytu obecna naturalnie w zębinie i apatytowej enmaltic.

Może ci służyć: fluor litowy: struktura, właściwości, uzyskiwanie, zastosowania

Inne zastosowania hydroksyapatytu

• Hydroksyapatyt jest stosowany w filtrach powietrza pojazdów silnikowych w celu zwiększenia ich wydajności w absorpcji i rozkładu tlenku węgla (CO). To zmniejsza zanieczyszczenie środowiska.
• Zsyntetyzowano kompleks alginianu-hydroksyapatytu.
• Hydroksyiapatyt jest stosowany jako pożywka chromatograficzna dla białek.  Ma to pozytywne opłaty (CA⁺⁺) i negatywne (PO₄^-3), dzięki czemu może oddziaływać z białkami naładowanymi elektrycznie i umożliwić jego separację przez wymianę jonową.
• Hydroksyapatyt został również zastosowany jako wspornik elektrofotycznych kwasów nukleinowych. Możliwe jest oddzielenie DNA od RNA, a także DNA prostej nici dwóch nici DNA.

Fizyczne i chemiczne właściwości

Hydroksyapatyt to biała substancja stała, która może zdobyć szare, żółte i zielonkawe tony. Podobnie jak krystaliczna substancja stała, przedstawia wysokie punkty fuzji, wskazujące na silne oddziaływania elektrostatyczne; W przypadku hydroksyapatytu jest to 1100 ° C.

Jest gęstszy niż woda, o gęstości 3,05 - 3,15 g/cm³. Ponadto jest praktycznie nierozpuszczalny w wodzie (0,3 mg/ml), co jest spowodowane jonami fosforanów.

Jednak w pożywkach kwaśnych (jak w HCl) jest rozpuszczalny. Ta rozpuszczalność jest spowodowana utworzeniem CACL₂, Wysoce rozpuszczalna sól wodna. Podobnie fosforany są protonem (HPO₄^2- i H₂PO₄^-) i w interakcja w lepszym stopniu z wodą.

Rozpuszczalność kwaśnego hydroksyapatytu jest ważna w patofizjologii próchnicy. Bakterie w jamie jamy ustnej wydzielają kwas mlekowy, produkt fermentacji glukozy, który zmniejsza pH powierzchni dentystycznej do mniejszej niż 5, więc hydroksyapatyt zaczyna rozpuszczać.

Może ci służyć: sublimacja: koncepcja, proces i przykłady

Fluor (f^-) Możesz wymienić jony OH^- W strukturze krystalicznej. Kiedy tak się dzieje, zapewnia odporność na hydroksyapatyt szkliwa zębów przed kwasami.

Być może opór ten może wynikać z nierozpuszczalności CAF₂ uformowane, odmawiając „opuszczenia” szkła.

Bibliografia

1. Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (Czwarty ed., P. 349, 627). MC Graw Hill.
2. Fluidinova. (2017). Hydroksylapatyt. Pobrano z Fluidinova.com
3. Gaiabulbanix. (5 listopada 2015). Hydroksyapatyt. [Postać]. Wyzdrowiał z Commons.Wikimedia.org
4. Jaskółka oknówka.Neitsov. (25 listopada 2015). Hüdroksüapatiidi Kristallid. [Postać]. Wyzdrowiał z Commons.Wikimedia.org
5. Wikipedia. (2018). Hydroksylapatyt. Odzyskane z.Wikipedia.org
6. Fiona Petchey. Kość. C14Dating odzyskano.com