Hydroxyapatit Struktur, Syntese, Krystaller og Anvendelser



den hydroxyapatit er et calciumphosphatmineral, hvis kemiske formel er Ca10(PO4)6(OH)2. Sammen med andre mineraler og organisk stof forbliver knust og komprimeret, danner det det råmateriale, der kaldes fosforsten. Udtrykket hydroxy henviser til OH-anionen-.

Hvis i stedet for den anion det var fluor, ville mineralet kaldes fluorapatit (Ca10(PO4)6(F)2; og så med andre anioner (Cl-, br-, CO32-, etc.). Ligeledes er hydroxyapatit den vigtigste uorganiske bestanddel af knogler og dental emalje, overvejende til stede i krystallinsk form.

Derefter er det et afgørende element i levende væsens knogevæv. Dens store stabilitet over for andre calciumfosfater gør det muligt at modstå fysiologiske forhold, hvilket giver knoglerne deres karakteristiske hårdhed. Hydroxyapatit er ikke alene: den opfylder sin funktion ledsaget af kollagen, fibrøst protein af bindevæv.

Hydroxyapatit (eller hydroxylapatit) indeholder Ca ioner2+, men det kan også indeholde andre kationer i dets struktur (Mg2+, na+) urenheder, der griber ind i andre biokemiske processer af knoglerne (såsom ombygning).

indeks

  • 1 struktur
  • 2 Sammenfatning
  • 3 Hydroxyapatitkrystaller
  • 4 anvendelser
    • 4.1 Medicinsk og dental brug
    • 4.2 Andre anvendelser af hydroxyapatit
  • 5 Fysiske og kemiske egenskaber
  • 6 referencer

struktur

Det øverste billede illustrerer strukturen af ​​calciumhydroxyapatit. Alle sfærerne indtager halvdelen af ​​en sekskantet "skuffe", hvor den anden halvdel er identisk med den første.

I denne struktur svarer de grønne kugler til kationerne Ca2+, mens de røde kugler til oxygenatomerne, de orange kugler til fosforatomerne og de hvide kugler til hydrogenatomet i OH-.

Fosfationerne i dette billede har manglen på ikke at udvise en tetrahedral geometri; i stedet ser de ud som firkantede pyramider.

OH- giver indtryk af, at den ligger langt fra Ca2+. Imidlertid kan den krystallinske enhed gentage sig på førstets tag, hvilket viser nærheden mellem begge ioner. Disse ioner kan også erstattes af andre (Na+ og F-, for eksempel).

syntese

Hydroxylapatit kan syntetiseres ved omsætning af calciumhydroxid med phosphorsyre:

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

Hydroxyapatit (Ca10(PO4)6(OH)2) udtrykkes af to enheder med formel Ca5(PO4)3OH. 

Ligeledes kan hydroxyapatit syntetiseres gennem følgende reaktion:

10 Ca (NO3)2.4H2O + 6 NH4H2PO4 => Ca10(PO4)6(OH)2  +  20 NH4NO3  + 52 H2O

Styring af fældningens hastighed tillader denne reaktion at frembringe hydroxyapatit nanopartikler.

Hydroxyapatitkrystaller

Ionerne komprimeres og vokser til dannelse af en stiv og resistent biokrystal. Dette bruges som et biomateriale af knoglemineralisering.

Det har imidlertid brug for collagen, en organisk støtte, der tjener som en form for dens vækst. Disse krystaller og deres komplicerede dannelsesprocesser vil afhænge af knoglen (eller tand).

Disse krystaller vokser imprægneret med organisk materiale, og anvendelsen af ​​elektronmikroskopiteknikker beskriver dem i tænderne som aggregater med stænger kaldet prismer.

applikationer

Medicinsk og tandbrug

På grund af dens lighed i størrelse, krystalografi og sammensætning med hårdt humant væv er nanohydroxyapatit attraktiv til brug i proteser. Nanohydroxyapatit er også biokompatibel, bioaktiv og naturlig, ud over at være ikke giftig eller inflammatorisk.

Følgelig har nanohydroxyapatit-keramik en række anvendelser, som omfatter:

- I knoglevæv kirurgi det bruges til at fylde hulrum i ortopædiske, traumatologiske, maxillofacial og dental kirurgi.

- Det bruges som en belægning til ortopædiske og tandimplantater. Det er et desensibiliserende middel, der anvendes efter tandblegning. Det bruges også som et remineraliseringsmiddel i tandpastaer og i tidlig behandling af karies..

- Rustfrit stål og titaniumimplantater overtrækkes ofte med hydroxyapatit for at reducere deres afvisningsrate.

- Det er et alternativ til allogene og xenogene knogletransplantater. Helingstiden er kortere i nærværelse af hydroxyapatit end i fraværet.

- Syntetiske hydroxyapatit nanohidroxiapatita efterligner naturligt til stede i dentin og esmáltica apatit, hvilket er fordelagtigt til anvendelse i reparation emalje og inkorporering i tandpastaer og mundskyllemidler i

Andre anvendelser af hydroxyapatit

- Hydroxyapatit anvendes i luftfiltre af motorkøretøjer for at øge effektiviteten af ​​disse ved absorption og nedbrydning af carbonmonoxid (CO). Dette reducerer miljøforurening.

- Et alginat-hydroxyapatit-kompleks er blevet syntetiseret, at feltforsøg har indikeret, at det er i stand til at absorbere fluor gennem ionbytningsmekanismen.

- Hydroxyapatit anvendes som et kromatografisk medium til proteiner. Dette giver positive omkostninger (Ca++) og negativ (PO4-3), så det kan interagere med elektrisk ladede proteiner og tillade deres adskillelse ved ionbytning.

- Hydroxyapatit er også blevet anvendt som en understøtning for elektroforese af nukleinsyrer. Separat DNA fra RNA, såvel som DNA fra en enkelt streng af tostrenget DNA.

Fysiske og kemiske egenskaber

Hydroxyapatite er et hvidt faststof, som kan erhverve grå, gule og grønne toner. Da det er et krystallinsk faststof, har det høje smeltepunkter, der tyder på stærke elektrostatiske interaktioner; for hydroxyapatit er dette 1100ºC.

Det er tættere end vand, med en tæthed på 3,05 - 3,15 g / cm3. Derudover er det praktisk talt uopløseligt i vand (0,3 mg / ml), hvilket skyldes fosfationer.

Imidlertid er det i sure medier (som i HCI) opløseligt. Denne opløselighed skyldes dannelsen af ​​CaCl2, salt meget opløseligt i vand. Også fosfater protoneres (HPO)42- og H2PO4-) og interagere bedre med vand.

Opløseligheden af ​​hydroxyapatit i syrer er vigtig i karies pathofysiologi. Bakterierne i mundhulen udskiller mælkesyre, produkt af fermentering af glucose, hvilket reducerer pH i tandfladen til mindre end 5, således at hydroxyapatit begynder at opløses.

Fluorid (F-) kan erstatte OH-ioner- i krystalstrukturen. Når dette sker, bidrager det modstandsdygtigt mod hydroxyapatitten af ​​tandemalet mod syrerne.

Denne modstand kan muligvis skyldes uopløseligheden af ​​CaF2 dannet, nægter at "opgive" krystallen.

referencer

  1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kemi (Fjerde udgave, side 349, 627). Mc Graw Hill.
  2. Fluidinova. (2017). Hidroxylapatite. Hentet den 19. april 2018, fra: fluidinova.com
  3. Victoria M., García Garduño, Reyes J. (2006). Hydroxyapatite, dens betydning i mineraliseret væv og dets biomedicinske anvendelse. TIP Specialiseret Journal i Chemical-Biological Sciences, 9 (2): 90-95
  4. Gaiabulbanix. (November 05, 2015). Hydroxyapatit. [Figur]. Hentet den 19. april 2018, fra: commons.wikimedia.org
  5. Martin.Neitsov. (25. november 2015). Hüdroksüapatiidi kristallid. [Figur]. Hentet den 19. april 2018, fra: commons.wikimedia.org
  6. Wikipedia. (2018). Hydroxylapatit. Hentet den 19. april 2018, fra: en.wikipedia.org
  7. Fiona Petchey. Bone. Hentet den 19. april 2018, fra: c14dating.com