Hydroxiapatit

Vysvetľujeme, čo je hydroxylapatit, jeho štruktúra, spôsob, akým sa syntetizuje, jeho použitie a fyzikálne a chemické vlastnosti

Hydroxiapatit. Zdroj: Rob Lavinsky, Irocks.com-ccy-SA-3.0, CC By-SA 3.0, cez Wikimedia Commons

Čo je hydroxyapatit?

Ten Hydroxiapatit Je to minerál fosforečnanu vápenatého, ktorého chemický vzorec je CA₁₀(PO₄)₆(Oh)₂. Spolu s inými minerálmi a organickými a zhutnenými organickými látkami tvorí surovinu známu ako fosforečná hornina. Termín hydroxi sa vzťahuje na anión OH^-.

Keby namiesto tohto aniónu bol fluorid, minerál by sa nazval fluórapatita (CA₁₀(PO₄)₆(F)₂; A tak s inými aniónmi (CL^-, Br^-, Co₃^2-, atď.). Podobne je hydroxyapatit hlavnou anorganickou zložkou kostí a zubnej smalt.

Takže je to dôležitý prvok v kostných tkanivách živých bytostí. Jeho veľká stabilita voči iným fosfátom vápenatého mu umožňuje podporovať fyziologické podmienky, čo dáva kostom ich charakteristickú tvrdosť. Hydroxiapatit nie je sám: plní svoju funkciu sprevádzaná kolagénom, vláknitý proteín spojivých tkanív.

Hydroxyapatit (alebo hydroxylapatit) obsahuje CA ióny²⁺, Ale iné katióny môžu tiež ubytovať vo svojej štruktúre (mg²⁺, Nat⁺), nečistoty zapojené do iných biochemických procesov kostí (napríklad ich prestavba).

Hydroxyapatitová štruktúra

Vynikajúci obrázok ilustruje štruktúru hydroxyapatitu vápenatého. Všetky gule zaberajú objem polovice šesťuholníkovej „zásuvky“, kde druhá polovica je identická s prvou.

V tejto štruktúre zelené gule zodpovedajú katiónom CA²⁺, Zatiaľ čo červené gule na atómy kyslíka, atómy oranžového až fosforu a biele k atómu vodíka OH^-.

Fosfáty iónov na tomto obrázku majú defekt nevykazovania tetraedrálnej geometrie; Namiesto toho sa zdajú byť ako pyramídy štvorcových základných.

Môže vám slúžiť: sklovec

Oh^- vyvoláva dojem, že sa nachádza ďaleko od CA²⁺. Kryštalická jednotka sa však môže opakovať na streche prvej, a tak ukazuje úzkosť medzi oboma iónmi. Tieto ióny môžu byť tiež nahradené ostatnými (NA⁺ a f^-, Napríklad).

Syntéza hydroxylapatitu

Hydroxylapatit sa môže syntetizovať reakciou hydroxidu vápenatého s kyselinou fosforečnej:

10 CA (OH)₂ + 6 h₃Po₄ => Ca₁₀(PO₄)₆(Oh)₂ + 18 h₂Ani

Hydroxiapatita (CA₁₀(PO₄)₆(Oh)₂) je vyjadrená dvoma jednotkami vzorec CA₅(PO₄)₃Oh. 

Podobne môže byť hydroxyapatit syntetizovaný nasledujúcou reakciou:

10 CA (nie₃)_2.4H₂O + 6 nh₄H₂Po₄ => Ca₁₀(PO₄)₆(Oh)₂  +  20 NH₄Nie₃  + 52 h₂Ani

Riadenie rýchlosti zrážok umožňuje túto reakciu generovať hydroxyapatitové nanočastice.

Hydroxyapatitové kryštály

Ióny sú zhutnené a rastú, aby tvorili rigidné a rezistentné biokritické. Používa sa ako biomateriál mineralizácie kostí.

Potrebuje však kolagén, organickú podporu, ktorá slúži ako forma jeho rastu. Tieto kryštály a ich komplikované formovacie procesy budú závisieť od kostnej kosti (alebo zubu).

Tieto kryštály rastú impregnované organickými látkami a aplikácia elektronických mikroskopických techník ich podrobne opisuje v zuboch ako agregáty s tvarmi tyčí nazývaných hranoly.

Používa hydroxylapatit

Lekárske a zubné použitie

Kvôli svojej podobnosti vo veľkosti, kryštalografii a zložení s tvrdým ľudským tkanivom je nanohydroxyapatit atraktívny na použitie v protézach. Nanohydroxyapatit je tiež biokompatibilný, bioaktívny a prírodný, okrem toho, že nie je toxický alebo zápalový.

V dôsledku toho má nanohydroxyapatitová keramika rôzne aplikácie, ktoré zahŕňajú:

• Pri chirurgii kostí Tejido sa používa pri plnení dutín v ortopedických, traumatologických, maxilofaciálnych a zubných operáciách.
• Používa sa ako ortopedický a zubný implantát. Je to desenzibilizačné činidlo, ktoré sa používa na bielenie zubov. Používa sa tiež ako remineralizačné činidlo v zubných pastoch a liečbe včasným kazom.
• Implantáty z nehrdzavejúcej ocele a titánu sú často pokryté hydroxyapatitom, aby sa znížila rýchlosť odmietnutia.
• Je to alternatíva k alogénnym a xenogénnym štepom kostí. Čas uzdravenia je kratší v prítomnosti hydroxyapatitu ako v jeho neprítomnosti.
• Nanohidroxyapatit Syntetická mimetizácia s hydroxyapatitom prítomným prirodzene v dentíne a apatitovom enmaltickom, takže jeho použitie pri oprave smaltu a inkorporácie do zubných pastov je výhodné, ako aj v ústach.

Môže vám slúžiť: lítium fluorid: štruktúra, vlastnosti, získanie, použitia

Iné použitia hydroxyapatitu

• Hydroxyapatit sa používa vo vzduchových filtroch motorových vozidiel na zvýšenie ich účinnosti absorpcie a rozkladu oxidu uhoľnatého (CO). To znižuje znečistenie životného prostredia.
• Syntetizovaný bol komplex alginátu-hydroxyapatitu, že testy v teréne naznačili, že je schopný absorbovať fluorid prostredníctvom mechanizmu výmeny iónov.
• Hydroxiapatit sa používa ako chromatografické médium pre proteíny.  To má pozitívne poplatky (CA⁺⁺) a negatívne (PO₄^-3), takže môže interagovať s elektricky nabitými proteínmi a umožniť jeho separáciu výmenou iónov.
• Hydroxyapatit sa tiež používa ako podpora elektrofotických nukleových kyselín. Je možné oddeliť DNA od RNA, ako aj DNA jednoduchého vlákna z dvoch reťazcov DNA.

Fyzikálne a chemické vlastnosti

Hydroxyapatit je biela pevná látka, ktorá dokáže získať sivé, žlté a zelenkavé tóny. Rovnako ako kryštalická tuhá látka, predstavuje vysoké body fúzie, čo svedčí o silných elektrostatických interakciách; Pre hydroxyapatit je to 1100 ° C.

Je hustejšia ako voda s hustotou 3,05 - 3,15 g/cm³. Okrem toho je prakticky nerozpustný vo vode (0,3 mg/ml), čo je spôsobené fosfátovými iónmi.

Avšak v kyslom médiu (ako v HCl) je rozpustný. Táto rozpustnosť je spôsobená tvorbou CACL₂, Vysoko rozpustná vodná soľ. Podobne sú fosfáty protón (HPO₄^2- a h₂Po₄^-) a interagovať do lepšieho stupňa s vodou.

Rozpustnosť kyslého hydroxyapatitu je dôležitá v patofyziológii kazu. Baktérie v orálnej dutine Vylučujú kyselinu mliečnu, produkt fermentácie glukózy, ktorá znižuje pH zubného povrchu na menej ako 5, takže hydroxyapatit sa začína rozpúšťať.

Môže vám slúžiť: sublimácia: koncept, proces a príklady

Fluorid (f^-) Môžete nahradiť OH ióny^- V kryštalickej štruktúre. Ak sa to stane, poskytuje odolnosť voči hydroxyapatitu zubnej skloviny pred kyselinami.

Pravdepodobne tento odpor môže byť spôsobený nerozpustnosťou CAF₂ vytvorené, odmietajúc „opustiť“ sklo.

Odkazy

1. Triasť a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie., p. 349, 627). MC Graw Hill.
2. Tekutina. (2017). Hydroxylapatit. Zdroj: z tekutiny.com
3. Gaiabulbox. (5. novembra 2015). Hydroxyapatit. [Obrázok]. Zotavené z Commons.Wikimedia.orgán
4. Martin.Neitsov. (25. novembra 2015). Hüdroksüapatiidi Kristallid. [Obrázok]. Zotavené z Commons.Wikimedia.orgán
5. Wikipedia. (2018). Hydroxylapatit. Získaný z.Wikipedia.orgán
6. Fiona Petchey. Kosť. C14Dating zotanovil sa.com