ХИДРОКСИАПАТИТ: СТРУКТУРА, СИНТЕЗА, КРИСТАЛИ И УПОТРЕБЕ - ХЕМИЈА - 2025

Хидроксиапатит је минерално калцијум фосфат, чија хемијска формула Ца ₁₀ (ПО ₄ ) ₆ (ОХ) ₂ . Упоредо са другим минералима и остацима дробљене и збијене органске материје, ствара сировину познату и као фосфатна стијена. Израз хидрокси се односи на ОХ ^- анион .

Ако би уместо овог аниона био флуорид, минерал би се назвао флуороапатит (Ца ₁₀ (ПО ₄ ) ₆ (Ф) ₂ ; и тако даље са другим анионима (Цл ^- , Бр ^- , ЦО ₃ ^2– итд.). , хидроксиапатит је главна неорганска компонента костију и зубне цаклине, претежно присутна у кристалном облику.

Дакле, то је витални елемент у коштаним ткивима живих бића. Његова велика стабилност у односу на остале калцијум-фосфате омогућава му да издржи физиолошка стања, дајући костима карактеристичну тврдоћу. Хидроксиапатит није сам: он своју функцију прати колаген, влакнасти протеин у везивном ткиву.

Хидроксиапатит (или хидроксилапатит) садржи јоне Ца ²⁺ , али у својој структури може да садржи и друге катионе (Мг ²⁺ , На ⁺ ), нечистоће које интервенишу у другим биохемијским процесима костију (као што је њихова преградња).

Структура

Горња слика илуструје структуру калцијумовог хидроксиапатита. Све сфере заузимају запремину једне половине шестерокутне „фиоке“, при чему је друга половина идентична првој.

У овој структури, зелене сфере одговарају катионима Ца ²⁺ , док црвене сфере одговарају атомима кисеоника, наранџасте сфере атомима фосфора, а беле сфере атому водоника ОХ ^- .

Фосфатни јони на овој слици имају недостатак што не показују тетраедарску геометрију; уместо тога изгледају као пирамиде са квадратним основама.

ОХ ^- оставља утисак да се налази далеко од Ца ²⁺ . Међутим, кристална јединица може се поновити на крову првог, показујући тако блискост између оба јона. Слично томе, ови јони се могу заменити другим (На ⁺ и Ф ^- , на пример).

Синтеза

Хидроксилапатит се може синтетизовати реакцијом калцијумовог хидроксида са фосфорном киселином:

10 Ца (ОХ) ₂ + 6 Х ₃ ПО ₄ => Ца ₁₀ (ПО ₄ ) ₆ (ОХ) ₂ + 18 Х ₂ О

Хидроксиапатит (Ца ₁₀ (ПО ₄ ) ₆ (ОХ) ₂ ) се изражава са две јединице формуле Ца ₅ (ПО ₄ ) ₃ ОХ.

Исто тако, хидроксиапатит се може синтетизовати следећом реакцијом:

10 Ца (НО ₃ ) _2. 4Х ₂ О + 6 НХ ₄ Х ₂ ПО ₄ => Ца ₁₀ (ПО ₄ ) ₆ (ОХ) ₂ + 20 НХ ₄ НО ₃ + 52 Х ₂ О

Контролирање количине падавина омогућава овој реакцији да ствара хидроксиапатитне наночестице.

Кристали хидроксиапатита

Јони се збијају и расту, стварајући јак и чврст биокристал. Користи се као биоматеријал за минерализацију костију.

Међутим, потребан му је колаген, органски ослонац који делује као калуп за његов раст. Ови кристали и њихови компликовани процеси формирања зависиће од кости (или зуба).

Ови кристали расту импрегнирани органском материјом, а примјена електронских микроскопских техника детаљно их описује на зубима као агрегате у облику штапића назване призме.

Апликације

Медицинска и стоматолошка употреба

Због своје сличности у величини, кристалографији и саставу тврдог људског ткива, нанохидроксиапатит је атрактиван за употребу у протетици. Такође, нанохидроксиапатит је биокомпатибилан, биоактиван и природан, поред тога што је нетоксичан или запаљив.

Сходно томе, нанохидроксиапатитна керамика има различите примене, укључујући:

- У операцијама коштаног ткива користи се за попуњавање шупљина у ортопедским, траумама, максилофацијалним и зубним операцијама.

- Користи се као премаз за ортопедске и зубне имплантате. То је средство за десензибилизацију које се користи после избељивања зуба. Такође се користи као реминерализујуће средство у пастама за зубе и у раном третману каријеса.

- Имплантати од нехрђајућег челика и титанијума често су обложени хидроксиапатитом да би се смањила њихова брзина одбацивања.

- То је алтернатива алогеном и ксеногеном коштаном графту. Време лечења је краће у присуству хидроксиапатита него у његовом одсуству.

- Синтетички нанохидроксиапатит опонаша хидроксиапатит природно присутан у дентину и апатиту емајла, што га чини погодним за употребу код поправке цаклине и уградње у пасте за зубе, као и у воде за испирање уста

Остале употребе хидроксиапатита

- Хидроксиапатит се користи у филтерима за ваздух моторних возила како би се повећала њихова ефикасност у апсорпцији и разградњи угљен-моноксида (ЦО). То смањује загађење околине.

- Синтетизован је алгинат-хидроксиапатит комплекс да су теренски тестови показали да је способан да апсорбује флуор кроз механизам за измену јона.

- Хидроксиапатит се користи као хроматографски медијум за протеине. Има позитивне набоје (Ца ⁺⁺ ) и негативне набоје (ПО ₄ ^-3 ), тако да може комуницирати са електрично наелектрисаним протеинима и омогућити им одвајање јонском разменом.

- Хидроксиапатит се такође користи као подршка електрофорези нуклеинске киселине. Могуће је одвојити ДНК од РНК, као и једноланчане ДНК од дволанчане ДНК.

Физичка и хемијска својства

Хидроксиапатит је бела чврста супстанца која може попримити сивкаст, жут и зеленкаст тон. Како је кристална чврста супстанца, има високе талиште, што указује на јаке електростатичке интеракције; за хидроксиапатит, ово је 1100ºЦ.

Она је гушћа од воде, са густином 3.05 - 3.15 г / цм ³ . Поред тога, практично је нерастворљив у води (0,3 мг / мЛ), што је последица фосфатних јона.

Међутим, у киселом медијуму (као у ХЦл) је растворљив. То растворљивост је због формирања ЦаЦ ₂ , веома растворљиве соли у води. Исто тако, фосфати су протонован (ОВП ₄ ² и Х ₂ ПО ₄ ^- ) и интеракцију бољем степену са водом.

Растворљивост хидроксиапатита у киселинама је важна у патофизиологији каријеса. Бактерије у усној шупљини излучују млечну киселину, продукт ферментације глукозе, која снижава пХ површине зуба на мање од 5, па се хидроксиапатит почиње растварати.

Флуор (Ф ^- ) може заменити ОХ ^- јоне у кристалној структури. Када се то догоди, он пружа отпорност на хидроксиапатит зубне цаклине против киселина.

Могуће, овај отпор може бити због нерастворљивости ЦАФ _2. формиране, одбија да "одсуства" кристала.

Референце

1. Схивер & Аткинс. (2008). Неорганска хемија. (Четврто издање, стр. 349, 627). Мц Грав Хилл.
2. Флуидинова. (2017). Хидроксилапатит. Преузето 19. априла 2018. године са: флуидинова.цом
3. Вицториа М., Гарциа Гардуно, Реиес Ј. (2006). Хидроксиапатит, његов значај у минерализованим ткивима и његова биомедицинска примена. ТИП Специјализовани часопис за хемијско-биолошке науке, 9 (2): 90-95
4. Гаиабулбаник. (5. новембар 2015.). Хидроксиапатит. . Преузето 19. априла 2018. године са: цоммонс.викимедиа.орг
5. Мартин Неитсов. (2015., 25. новембра). Худроксуапатииди кристаллид. . Преузето 19. априла 2018. године са: цоммонс.викимедиа.орг
6. Википедиа. (2018). Хидроксилапатит. Преузето 19. априла 2018. године са: ен.википедиа.орг
7. Фиона Петцхеи. Кост Преузето 19. априла 2018. године са: ц14датинг.цом