- Structura
- Sinteză
- Cristale de hidroxiapatită
- Aplicații
- Utilizare medicală și dentară
- Alte utilizări ale hidroxiapatitei
- Proprietati fizice si chimice
- Referințe
Hidroxiapatita este un mineral fosfat de calciu, a cărui formulă chimică este Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 . Alături de alte minerale și resturi de materie organică strivită și compactată, aceasta formează materia primă cunoscută sub numele de rocă fosfat. Termenul hidroxi se referă la OH - anion .
Dacă în locul acestui anion ar fi fluorura, mineral ar fi numit fluoroapatite (Ca 10 (PO 4 ) 6 (F) 2 , și așa mai departe cu alți anioni (Cl - , Br - , CO 3 2- etc.). hidroxiapatita este principala componentă anorganică a oaselor și smalțului dentar, predominant prezentă sub formă cristalină.
Deci, este un element vital în țesuturile osoase ale ființelor vii. Stabilitatea sa mare față de alți fosfați de calciu îi permite să reziste la condiții fiziologice, conferind oaselor duritatea lor caracteristică. Hidroxiapatita nu este singură: își îndeplinește funcția însoțită de colagen, o proteină fibroasă din țesuturile conective.
Hidroxiapatita (sau hidroxiapatita) conține ioni Ca 2+ , dar poate adăposti și alte cationi (Mg 2+ , Na + ) în structura sa , impurități care intervin în alte procese biochimice din oase (cum ar fi remodelarea lor).
Structura
Imaginea de sus ilustrează structura hidroxiapatitei de calciu. Toate sferele ocupă volumul unei jumătăți dintr-un „sertar” hexagonal, unde cealaltă jumătate este identică cu prima.
În această structură, sferele verzi corespund cationilor Ca 2+ , în timp ce sferele roșii corespund atomilor de oxigen, sferele portocalii cu atomii de fosfor și sferele albe către atomul de hidrogen al OH - .
Ionii fosfat din această imagine au defectul de a nu prezenta o geometrie tetraedrică; în schimb, arată ca piramidele cu baze pătrate.
OH - dă impresia că este situat departe de Ca 2+ . Cu toate acestea, unitatea cristalină se poate repeta pe acoperișul primului, arătând astfel apropierea dintre ambii ioni. De asemenea, acești ioni pot fi înlocuiți cu alții (Na + și F - de exemplu).
Sinteză
Hidroxilapatitul poate fi sintetizat reacționând hidroxidul de calciu cu acidul fosforic:
10 Ca (OH) 2 + 6 H 3 PO 4 => Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 + 18 H 2 O
Hidroxiapatita (Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ) este exprimată prin două unități de formula Ca 5 (PO 4 ) 3 OH.
De asemenea, hidroxiapatita poate fi sintetizată prin următoarea reacție:
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
Controlul vitezei de precipitații permite acestei reacții să genereze nanoparticule hidroxiapatite.
Cristale de hidroxiapatită
Ionii se compactează și cresc pentru a forma un biocristal puternic și rigid. Acesta este utilizat ca biomaterial pentru mineralizarea oaselor.
Cu toate acestea, are nevoie de colagen, un suport organic care să acționeze ca un mucegai pentru creșterea sa. Aceste cristale și procesele lor complicate de formare vor depinde de os (sau de dinte).
Aceste cristale cresc impregnate cu materie organică, iar aplicarea tehnicilor de microscopie electronică le detaliează pe dinți sub formă de agregate în formă de tijă numite prisme.
Aplicații
Utilizare medicală și dentară
Datorită asemănării sale ca mărime, cristalografie și compoziție cu țesutul uman dur, nanohidroxiapatita este atractivă pentru utilizare în protetică. De asemenea, nanohidroxiapatita este biocompatibilă, bioactivă și naturală, pe lângă faptul că nu este toxică sau inflamatoare.
În consecință, nanohidroxiapatita ceramică are o varietate de aplicații, inclusiv:
- În chirurgia țesutului osos, este utilizat pentru umplerea cavităților în chirurgii ortopedice, traumatice, maxilo-faciale și dentare.
- Este utilizat ca acoperire pentru implanturi ortopedice și dentare. Este un agent desensibilizant folosit după albirea dinților. De asemenea, este utilizat ca agent remineralizant în pastele de dinți și în tratamentul precoce al cavităților.
- Implanturile din oțel inoxidabil și titan sunt adesea acoperite cu hidroxiapatită pentru a reduce rata de respingere.
- Este o alternativă la grefele osoase alogene și xenogene. Timpul de vindecare este mai scurt în prezența hidroxiapatitei decât în absența acestuia.
- Nanohidroxiapatita sintetică imită hidroxiapatita prezentă în mod natural în dentină și apatitul smalțului, ceea ce o face avantajoasă pentru utilizarea în repararea smalțului și încorporarea în pastele de dinți, precum și în spălarea gurilor.
Alte utilizări ale hidroxiapatitei
- Hidroxiapatita este utilizată în filtrele de aer ale autovehiculelor pentru a crește eficiența lor în absorbția și descompunerea monoxidului de carbon (CO). Acest lucru reduce poluarea mediului.
- S-a sintetizat un complex alginat-hidroxiapatit că testele pe teren au indicat că este capabil să absoarbă fluor prin mecanismul de schimb de ioni.
- Hidroxiapatita este utilizată ca mediu cromatografic pentru proteine. Are sarcini pozitive (Ca ++ ) și sarcini negative (PO 4 -3 ), astfel încât poate interacționa cu proteinele încărcate electric și permite separarea acestora prin schimb de ioni.
- Hidroxiapatita a fost utilizată și ca suport pentru electroforeza acidului nucleic. Este posibil să separe ADN-ul de ARN, precum și ADN-ul monocatenar de ADN-ul cu două catenele.
Proprietati fizice si chimice
Hidroxiapatita este un solid alb care poate prelua tonuri cenușiu, galben și verzui. Deoarece este un solid cristalin, are puncte de topire ridicate, indicând interacțiuni electrostatice puternice; pentru hidroxiapatita, aceasta este de 1100ºC.
Este mai dens decât apa, cu o densitate de 3,05 - 3,15 g / cm 3 . În plus, este practic insolubil în apă (0,3 mg / ml), ceea ce se datorează ionilor fosfat.
Cu toate acestea, în medii acide (ca în HCl) este solubil. Această solubilitate se datorează formării de CaCl 2 , o sare foarte solubilă în apă. De asemenea, fosfați sunt protonate (HPO 4 2- și H 2 PO 4 - ) și interacționează într - un grad mai bine cu apă.
Solubilitatea hidroxiapatitei în acizi este importantă în fiziopatologia cariei. Bacteriile din cavitatea bucală secretă acidul lactic, un produs al fermentației glucozei, care scade pH-ul suprafeței dintelui la mai puțin de 5, astfel încât hidroxiapatita începe să se dizolve.
Fluorul (F - ) poate înlocui OH - ioni în structura cristalină. Când se întâmplă acest lucru, oferă rezistență la hidroxiapatita emailului dentar împotriva acizilor.
Posibil, această rezistență se poate datora insolubilitatea CaF 2 formate, refuzul de a „concediu de “ cristal.
Referințe
- Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică. (Ediția a patra, pp. 349, 627). Mc Graw Hill.
- Fluidinova. (2017). Hidroxilapatită. Preluat pe 19 aprilie 2018, de pe: fluidinova.com
- Victoria M., García Garduño, Reyes J. (2006). Hidroxiapatita, importanța sa în țesuturile mineralizate și aplicarea sa biomedicală. TIP Specialized Journal in Chemical-Biological Sciences, 9 (2): 90-95
- Gaiabulbanix. (5 noiembrie 2015). Hidroxiapatita. . Preluat pe 19 aprilie 2018, de pe: commons.wikimedia.org
- Martin Neitsov. (2015, 25 noiembrie). Hüdroksüapatiidi kristallid. . Preluat pe 19 aprilie 2018, de pe: commons.wikimedia.org
- Wikipedia. (2018). Hidroxilapatită. Preluat pe 19 aprilie 2018, de pe: en.wikipedia.org
- Fiona Petchey. Os. Preluat pe 19 aprilie 2018, de pe: c14dating.com